JP2015206150A - ポリウレタン弾性繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無機固形物を含むポリウレタン重合体を用いて弾性繊維の細糸を高速紡糸するにあたって、無機固形物の凝集を抑制し、長期に渡って高速紡糸での安定な紡糸ができ、かつ、加工特性に優れ、生地品位が良好なポリウレタン弾性繊維を提供すること。【解決手段】ポリウレタン重合体１００重量部に対して、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩０．００１〜５重量部及び無機固形物０．００１〜１０重量部有することを特徴とするポリウレタン弾性繊維。【選択図】なし

Description

本発明は、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩及び無機固形物を用いることにより、紡糸時の安定生産性、フィラメントの合着性、紙管からの解除性、対金属摩擦性等を改良したポリウレタン弾性繊維及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは、ポリウレタン弾性繊維の細糸の高速紡糸安定性や繊維表面の摩擦特性が改善され、整経、製織、製編み工程での対金属摩擦が良好で、糸切れや摩擦応力変動も少なく、その結果、商品価値の良好な生地表面品位が得ることができるポリウレタン弾性繊維およびその製造方法に関する。

４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリヒドロキシ重合体および多官能活性水素含有化合物から得られるポリウレタン弾性繊維は、高度のゴム弾性を有し、引張応力、回復性等の機械的性質に優れ、さらに熱的挙動についても優れた性質を有するために、紙おむつ、ファンデーション、レッグ、スポーツウェア、医療用繊維資材等の商品に広汎に使用されている。
近年、生地の薄手化要求と生産コスト低減要求のために、単糸が５〜２０デシテックスの細糸を１０００ｍ/分以上の高速で安定的に紡糸をするポリウレタン弾性繊維の技術開発が進められている。

ポリウレタン弾性繊維は、優れた弾性特性を有してはいるが、耐光性、染色性、耐塩素性、摩擦特性等の性能が充分でなく、その改善のために、酸化チタン、ハイドロタルサイト類、ハンタイト類等の多くの無機固形物が用いられている。しかし、これらの無機固形物は、ポリウレタン重合体やアミド系溶剤に対する親和性が乏しく、原液配管中や紡口口金内部で粒子同士が凝集しやすく、フィルターや紡口孔を閉塞し、フィルター詰まりや、糸キレを起こしやすく、高速での長期の安定生産が困難であった。そこで、無機固形物の表面を高級脂肪酸でのコーティングする方法（下記特許文献１参照）や、比表面積（ＢＥＴ値）を改善することが提案されている（下記特許文献２参照）。しかし、１０００ｍ／分以上の細糸の高速紡糸の安定生産には未だ十分でなかった。

更にまた、ポリウレタン弾性繊維自体が、粘着性があり、かつ、柔軟なゴム糸状の性質を有するので、巻きとられた糸の紙管内層部からの解除不良や、更には、整経機の筬や編成編み機の編み針との金属摩擦性も悪く、摩擦変動幅も大きい為、加工特性が劣り、出来上がった生地は、表面品位が不均一になりやすく、商品価値が低下する問題があった。

これに関して、金属石鹸とシリコーン及び変性シリコーンの配合剤をポリウレタン重合体溶液に、紡糸前に添加する試みも提案されている（下記特許文献３および４参照）。しかし、この場合も前述した無機固形物と同様に、金属石鹸もシリコーンもポリウレタン重合体やそのアミド系溶剤に対する親和性が乏しい為に、ポリマー原液中で経時的に凝集や分離が起こりやすく、それにより紡糸時の糸キレや、添加した金属石鹸やシリコーンが紡糸塔内で繊維表面にブリードし、合着性が低下したり、繊維表面のシリコーンにより糸と糸が滑りやすく、紙管糸巻の形状が型崩れし、商品価値を低下させる問題があった。

また別の方法として、ポリウレタン弾性糸の摩擦性改善に関して、糸表面に不純物を限定したステアリン酸金属塩とシリコーン分散媒体とを一体化して紡糸後に、巻き取り工程で繊維の油剤処理剤として付着させる事も提案されている（下記特許文献５参照）。しかしながら、この場合、シリコーンに分散したステアリン酸金属塩であっても、ポリウレタン重合体との親和性が乏しい為、繊維表面で偏在化したり、スカムを発生したりして、安定した摩擦性能が充分でないポリウレタン弾性繊維となる問題があった。

すなわち、無機固形物やステアリン酸金属塩は、ポリウレタン弾性繊維の製造に多用されている機能剤ではあるが、いずれも、ポリウレタン重合体やそのアミド系溶剤に対する親和性に乏しく、さらに、近年、細糸の１０００ｍ／分以上の高速生産に対応するために、無機固形物の微粒子化したものが用いられるため、その微粒子は、原液配管中や紡口口金内部で再凝集しやすく、フィルター詰まりや糸キレを頻発する原因となり、細糸の高速安定生産には十分対応できていなかった。

特開平５−７８５６９号公報 特開２００８−１９６０６７号公報 特開２００７−１００２５１号公報 特開２００７−１００２４８号公報 特開２００３−１３３６２号公報

本発明の課題は、無機固形物を含むポリウレタン重合体を用いて弾性繊維の細糸を高速紡糸するにあたって、無機固形物の凝集を抑制し、長期に渡って高速紡糸での安定な紡糸ができ、かつ、加工特性に優れ、生地品位が良好なポリウレタン弾性繊維を提供することである。

本発明者らは、無機固形物を含むポリウレタン弾性繊維の細糸を高速紡糸するにあたって、長期に安定生産を可能にし、フィラメント間の合着性が良好で、得られたポリウレタン弾性繊維表面が優れた対金属摩擦特性を有し、その結果、出来上がった生地の品位に優れた商品価値の高いポリウレタン弾性繊維を得る目的で、鋭意検討を行い、本発明に至った。

すなわち、ポリウレタン重合体、無機固形物、アミド系溶剤のいずれに対しても親和性の良好な１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を無機固形物と併用した場合、驚くべきことに、紡糸原液中の各々の物質の詰まりの問題が解決でき、その結果、細糸の高速紡糸の生産を長期に安定できることが分かった。更に、得られたポリウレタン弾性繊維は、優れた対金属摩擦特性を有すると共に、単糸フィラメント同士の合着が良好なため、マルチフィラメントの糸割れに起因する加工時の糸キレも減少し、出来上がった生地の品位は、各々単独で用いる場合に比較して、格段に向上し商品価値を極めて高める事が出来た。

更に詳しくは、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩及び無機固形物を併用した場合、無機固形物の微粒子がアミド系溶媒中で再凝集して、フィルターや紡口ノズルでつまりの原因となる大きな粒子となることを抑制できることが分かった。このことにより、工程中のフィルター詰まりと紡口ノズル中の詰まりを改善でき、高速紡糸時の糸切れ抑制効果と同時に、ポリウレタン弾性繊維の対金属摩擦性も向上することが分かった。その結果、得られたポリウレタン弾性繊維を用いて生地を製造した場合、生地の表面品位は均一であり、商品価値の高い生地が得られ本発明に到達した。
すなわち本発明は、以下のとおりである。

（１）ポリウレタン重合体１００重量部に対して、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩０．００１〜５重量部及び無機固形物０．００１〜１０重量部有することを特徴とするポリウレタン弾性繊維。
（２）１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を構成する金属がマグネシウム、カルシウム、アルミニウムおよび亜鉛からなる群から選ばれることを特徴とする上記１項に記載のポリウレタン弾性繊維。
（３）無機固形物が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化亜鉛とシリカの金属複合塩、酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムとシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムと酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、ハイドロタルサイト類化合物、フンタイト類化合物、ＭｇＯとＺｎＯの固溶体、二酸化ケイ素と酸化亜鉛の複合塩、多孔質性合成シリカ、カーボンブラック、着色剤顔料の群から選ばれた化合物であることを特徴とする上記１または２項に記載のポリウレタン弾性繊維。
（４）１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩と無機固形物との合計量が、ポリウレタン重合体１００重量部に対して０．００２〜１０重量部であることを特徴とする上記１〜３項のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
（５）１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を構成する金属がマグネシウムであり、かつ１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウムの平均粒子径が１μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴とする上記１〜４項のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
（６）単糸デシテックスが５〜２０であることを特徴とする上記１〜５項のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
（７）ポリウレタン重合体、無機固形物、および１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩をアミド系溶剤に溶解及び混合して紡糸原液を作成する工程、得られた紡糸原液を乾式紡糸法で紡糸する工程、および得られた糸を巻き取る工程からなる上記１〜６項のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。
（８）ポリウレタン重合体、無機固形物、および１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩をアミド系溶剤に溶解及び混合して紡糸原液を作成する工程、得られた紡糸原液を乾式紡糸法で紡糸する工程、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩が含有された油剤を得られた糸に付着する工程、および付着後の糸を巻き取る工程からなる上記１〜６項のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。

本発明の１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩及び無機固形物を有するポリウレタン弾性繊維は、工程中や紡口ノズルでの再凝集が抑制されている為、細糸を高速紡糸するに際して、長期に安定な紡糸ができ、かつ、得られた該ポリウレタン弾性繊維は、生地作成工程での、紙管内層部からの糸の解除もスムーズで、対金属摩擦特性も優れ、更にフィラメント割れによる糸キレも少ないため、出来上がった生地は品位良好で商品価値が高い。

本発明における試験糸の金属摩擦性評価装置の概略図である。 本発明における試験糸の合着性を測定したチャート例である。 本発明における試験糸の金属摩擦性を測定したチャート例である。

本発明について、以下詳細に説明する。
本発明のポリウレタン弾性繊維は、ポリウレタン重合体１００重量部に対して、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩０．００１〜５重量部及び無機固形物０．００１〜１０重量部有することを特徴とする。

本発明で用いる１２−ヒドロキシステアリン金属塩の効果は、その化学構造中に１つの水酸基を有する為、ステアリル基の親油性と水酸基の親水性とを併せ持つところに由来すると考える。すなわち、１２−ヒドロキシステアリル金属塩は、従来から多用されているステアリン酸金属塩に比較して、ポリウレタン重合体及びアミド系溶剤のいずれに対しても親和性が向上し、さらに、親水性のある無機固形物に対しても親和性を有する。よって、本発明に用いる１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩は、ポリウレタン、アミド系溶剤、無機固形物のいずれに対しても、親和性を有し、自らもその系内において安定であり、且つ、ポリウレタン重合体のアミド系溶液中での無機固形物の凝集を抑制する分散剤的役割の特性を有すると考える。

１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を構成する金属は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムおよび亜鉛からなる群から選ばれることが好ましい。さらに好ましくは、マグネシウムおよびカルシウムである。１２−ヒドロキシステアリン金属塩の配合量は、ポリウレタン重合体１００重量部に対して、０．００１〜５重量部であり、０．００１重量部未満では効果が充分に発揮できない。５重量部を超えても、効果が飽和し経済的でない。さらに好ましくは、０．００５〜３重量部である。

本発明で用いる無機固形物は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化亜鉛とシリカの金属複合塩、酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムとシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムと酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、ハイドロタルサイト類化合物、フンタイト類化合物、ＭｇＯとＺｎＯの固溶体、二酸化ケイ素と酸化亜鉛の複合塩、多孔質性合成シリカ、カーボンブラック、着色剤顔料の群から選ばれた化合物が好ましい。これらの無機固形物の内で、Ｔｉ，Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ等の元素を１つ又は２つ以上含む無機固形物がさらに好ましく、特に好ましくは、酸化チタン、酸化亜鉛、ハイドロタルサイト類、フンタイト類、酸化亜鉛とシリカの金属複合塩、酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩である。

無機固形物の量はポリウレタン重合体１００重量部に対して０．００１〜１０重量部である。０．００１重量部未満であると効果が充分でなく、１０重量部を超えると弾性回復性が低下する。好ましい無機固形物の量は、０．０１〜８重量部である。
また、無機固形物の平均粒径の好ましい範囲は０．１〜２０μｍであり、０．１μｍ未満であると再凝集を起こしやすく、２０μｍより大きければ、フィルターや紡口ノズルでの詰りによって高速紡糸時に糸キレを起こしやすい。

１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩と無機固形物は、紡糸前のポリマー原液中に適当な段階で個別又は同時に加えることができる。１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩と無機固形物とを一体として分散混合し、又は、各々別々に溶剤中で分散した後に混合し、紡糸前のポリマー原液中に適当な段階で同時に加えてもよい。ここで分散又は微粒子化するために湿式粉砕に用いる粉砕機としては、縦型ビーズミル、横型ビーズミル、サンドグラインダー、コロイドミル、ボールミル等の各種の湿式粉砕機を使用できる。又、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩は、アミド系溶剤との親和性が良好であるため、ホモミキサーやラインミキサー等を用いて微分散することも可能である。分散の際に使用できる温度は、１０〜１１０℃である。１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を、約９０℃で、アミド系溶剤に均一溶解した状態でホモミキサーやラインミキサーで高速撹拌分散してもよい。こうして得られた分散液は、スタティックミキサー等用いて、紡糸原液ポリマー中に均一に添加し、混合することができる。

本発明の１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩の好ましい粒径は、アミド系溶剤中、例えばジメチルアセトアミド中での測定で、平均粒子径が１μｍより大きく２０μｍ以下が好ましい。
平均粒径が１μｍ以下の微粒子は、再凝集し易く、アミド系溶剤中で大きな粒子に成長する為、フィルターや紡口で詰まりを起こしやすい。２０μｍより大きな粒子の物は、細糸の高速紡糸を行う際に、工程でのフィルター詰まりや糸キレを起こしやすい。好ましい平均粒子径は１．５μｍ以上１０μｍ以下である。

又、１２−ヒドロキシステアリン酸を無機固形物と一体化して混合、粉砕した場合、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩が無機固形物の表面上に一部分がコートされる場合もあるが、その場合でも本発明に述べる優れた効果を発揮する。又、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩は、前記の様に紡糸前のポリマー原液に混合して用いてもよいし、又は、紡糸筒内のノズルから出た糸が、紙管に巻きとる前に用いられるシリコーン油剤中の成分の一つとして用いて、繊維表面に付着させてもよい。この場合でも、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩の場合は、ポリウレタン重合体との親和性が良好であるため繊維表面に均一に分散存在する。その為、摩擦性は良好で、摩擦応力変動の小さい効果が発揮される。本発明において、ポリウレタン弾性繊維が１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を有するとは、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩が、ポリウレタン重合体に紡糸前に添加されたのち、紡糸され、ポリウレタン弾性繊維の内部及び内部から繊維表面に移行して存在するもの、または油剤の一成分として紡糸後に紙管に巻きとられる前に付着されて存在するものも含むことを意味する。前述の効果を発現させるために、ポリウレタン弾性繊維が有する１２−ヒドロキシステアリン酸の少なくとも一部が、紡糸前のポリウレタン重合体溶液に添加されたものであることが好ましい。

１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩と無機固形物との合計含有量は、ポリウレタン重合体１００重量部に対して０．００２〜１０重量部が好ましい。０．００２重量部未満であれば、期待する効果が充分に発揮できない。１０重量部より多ければ、紡糸中に糸キレや生地作成中にガイドや編み針にスカムを発生しやすい。

本発明において、ポリウレタン重合体とは、両末端にヒドロキシル基を有し、分子量が６００〜４０００である、実質的に線上の重合体、例えばホモまたは共重合体からなるポリエステルジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルアミドジオール、ポリ炭酸エステルジオール、ポリアクリルジオール、ポチオエステルジオール、ポリチオエーテルジオール、ポリ炭化水素ジオールまたはこれらの混合物またはこれらの共重合物と、有機ジイソシアネートと、多官能性活性水素原子を有する鎖延長剤、例えばポリオール、ポリアミン、ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、ポリヒドラジド、ポリセミカルバジド、水、またはこれらの混合物等とを主成分とする重合体である。更に詳細には、特開２０１２−２０７３３２号公報の段落［００４３］〜［００４９］に記載されている。本発明で用いる１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩及び無機固形物は、通常はポリウレタンプレポリマーと鎖伸長剤を反応せしめたポリウレタン重合体溶液中に添加される。

本発明のポリウレタン弾性繊維は、従来から知られている溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾式紡糸法で製造できる。これらの紡糸法の中で、ジメチルアセトアミド、ジメチルフォルアミドといったアミド系溶媒に溶解せしめたポリウレタン紡糸原液を、細糸であっても高速紡糸で長期に安定に製造できるので乾式紡糸が好ましい。乾式紡糸におけるポリウレタン紡糸原液の好ましいポリマー固形分濃度は２０〜５０重量％であり、濃度が２０重量％未満であると高速紡糸時に紡塔内で脱溶媒が不完全となる恐れがあり、５０重量％を超える濃度であると、ポリウレタン紡糸原液が不安定で粘度上昇やゲル化現象を引き起こしやすく、紡糸時糸キレの原因となる場合がある。より好ましい濃度は３０〜４０重量％である。
本発明のポリウレタン弾性繊維の好ましい単糸デシテックスは５〜２０デシテックスで、更に好ましい単糸デシテックスは８〜１５デシテックスである。単糸デシテックスが５デシテックス未満の細い糸の場合、紡糸時に紡塔内で溶剤乾燥用の高温気流と糸との摩擦抵抗に抗しきれずに、糸切れが起こり、安定な高速生産が困難になる。また、単糸デシテックスが２０デシテックスより大きい繊維の場合、繊維中からの溶剤の乾燥が遅くなるため、紡糸速度を大きく低下させる必要があり、生産コストが上昇する。

これらの単糸が紡糸筒内で、溶剤が除去される段階でマルチフィラメントの場合、複数本合着された弾性繊維になる。１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を用いた本発明のポリウレタン弾性繊維の合着性は従来用いられているステアリン酸マグネシシウムの場合と比較して、均一でかつ良好である。
これは、従来用いられているステアリン酸マグネシウムの場合は、アミド系溶剤やポリウレタン重合体との親和性が乏しい為に、紡糸筒内で溶剤が乾燥し始めると同時に繊維の単糸表面に移行しやすい為、そのことにより単糸表面同士の合着に必要な接着性が阻害され単糸間の合着性が低下すると推測する。一方、本発明で用いられる１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩は、アミド系溶剤やポリウレタン重合体との親和性が比較的良好であるために、紡糸塔内での単糸表面への移行が比較的遅い為、紡糸塔内中での単糸同士の合着が良好になると考えられる。

本発明のポリウレタン弾性繊維は、総フィラメント数が１〜１００フィラメントからなるモノ及びマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維であり、特に好ましい総フィラメント数は１〜５０フィラメントである。マルチフィラメントの場合、紡糸工程で回転リング又は回転空気流を用いて数本のマルチフィラメントが仮撚りされ、合着されているために見かけ上、一本の弾性繊維として紙管に巻き取られる。本発明のポリウレタン弾性繊維は紙管に巻きとられた糸巻形状も良好である。
合着性が低いと、生地の加工工程でガイドや編み針の摩擦によって単糸が剥離し単糸バラケが起こり、糸キレの原因になり、生地の表面上に傷欠点を生じさせ品位の低下につながる。

本発明のポリウレタン弾性繊維には、通常用いられる他の化合物、例えば紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、耐ガス安定剤、着色剤、艶消し剤、充填剤等と併用してもよい。更に、前述のように１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩は、紡糸後に紡糸筒から出た糸を紙管に巻きとる前に油剤中の１つの成分としてとして、繊維表面に付着させてもよい。
本発明のポリウレタン弾性繊維から得られる生地の品位は均一で商品価値も高い。

以下、実施例および比較例によって本発明を詳細に説明する。しかし、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。実施例で述べられている各種の測定法は、以下に述べる方法を用いて行った。
（１）＜脂肪酸金属塩又は無機固形物の平均粒子径測定法＞
あらかじめジメチルアセトアミド溶剤中でスラリー状に均一分散した脂肪酸金属塩類や無機固形物の固形分濃度が１５％の溶液を、ジメチルアセトアミド溶媒中でベックマン・コールター社製ＬＳ１３―３２０型粒度分布測定装置にて測定し、体積統計値基準での測定値から平均粒子径を求めた。

（２）＜強伸度物性の測定法＞
２２デシテックス／２フィラメントの弾性繊維を、引張試験機オリエンテック（株）製ＵＴＭ−ＩＩＩ−１００型を用いて測定した。引張試験機にサンプルを掴み間隔５０ｍｍでセットし、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎ、温度２０℃、湿度６５ｗｔ％の条件下で測定した。

（３）＜紡糸安定性及び吐出圧上昇率の評価法＞
２２デシテックス／２フィラメント紡糸時の２４時間の紡糸中に起こった糸切れ回数で評価した。また濾材として４００メッシュの金網フィルターを用いた時の、２４時間後の吐出圧の上昇（ｋｇｆ／ｃｍ^２）を吐出圧上昇率として求めた。

（４）＜紙管上への糸の巻姿評価法＞
毎分１０２０ｍ／分の速度で、２２デシテックス／２フィラメント（単糸繊度１１デシテックス）のポリウレタン弾性繊維５００ｇを紙管に巻き取った。この紙管に巻きとられた糸の巻姿の状態を、以下の評価基準に従って５人の目視判定で総合評価した。
○：紙管上の糸の巻姿が整っていて美しい。
△：紙管上の糸の巻姿がやや崩れ始めている。
×：紙管上の糸の巻姿が大いに崩れて美しくない。

（５）＜ポリウレタン弾性繊維の紙管からの解除性の評価法＞
４４デシテックス／４フィラメントポリウレタン弾性繊維を４５℃、６５％ＲＨの雰囲気にて３０日間放置後、紙管を梨地ローラー上に置き、ローラーを回転させながら、ローラー表面速度４０ｍ／分で、弾性繊維を送り出す。送り出された弾性繊維を５０ｃｍ離れた所に設置された同じ径の梨地ローラー上に巻き取る。巻き取るローラー上の表面速度を８０ｍ／分から徐々に低下させて、送り出すローラー上の紙管に弾性繊維が紙管にからみついて逆巻きし、弾性繊維が切断されて送り出されなくなった時点の速度Ｓｍ／分を測定する。Ｓｍ／分の値が小さいほど紙管から弾性糸の糸離れが良いことを示し、これを解除性が良好と判断する。
しかし、逆にあまりに糸離れが良すぎると、紙管に巻かれたポリウレタン弾性繊維を運搬する時に、紙管に巻かれた弾性繊維の外層が糸落ちし易く、取り扱い上の問題となるので、適正な範囲が存在する。本測定において、好ましい紙管外層の弾性繊維のＳ（以下ＳＯと表す）は、ＳＯ＝４５〜５５ｍ／分、紙管内層の弾性繊維のＳ（以下、ＳＩと表す）は、ＳＩ＝５０〜６５ｍ／分である。ＳＩおよびＳＯがこの範囲に入っているか否かで判断する。ＳＩ、ＳＯのいずれかの値がこの範囲をはずれ、値が小さいと運搬時や整経工程で、糸落ちし易く、逆に値が大きいと紙管への逆巻きや糸切れが頻発する場合があり、問題となる。

（６）＜ポリウレタン弾性繊維の合着性の評価法＞
引張試験機オリエンテック（株）製ＵＴＭ−ＩＩＩ−１００型を用いた。引張試験機にサンプルを掴み間隔５０ｍｍでセットし、温度２０℃、湿度６５ｗｔ％の条件下で以下の方法で測定した。２２デシテックス／２フィラメントの単糸を２つに分ける。引き裂いた各一本のフィラメントを、上下のチャックに別々に股を引き裂くようにセットした後に、強伸度測定と同じ方法で応力測定を開始する。
単糸を引き裂くように測定すると強く合着している部分は応力が高く、合着が弱い部分は低い値を示す。そのため測定が進行するにつれて値が上下に変動する。変動幅が小さく、かつ、平均値応力が大きい値を示すサンプル弾性糸が、フィラメントの合着性が強く良好であると判断できる。
図２に測定結果の一例を示す。図２に示したように、測定チャートより応力の平均値と変動幅を求める。測定スタート時をベースラインとして平均値応力（ａ）が大きく、変動幅（ｂ）が小さければ、ポリウレタン弾性繊維は、フィラメントの合着性が強く良好であると判断できる。図２において、（１）は合着性が良好な例であり、（２）は合着性が不良な例である。

（７）＜金属摩擦性の評価法＞
４４デシテックス／４フィラメントの弾性繊維を、２５℃、６５％ＲＨの雰囲気で３０日間放置後、図１の装置を用いて評価した。図１において、１は試験糸、２は送り出しローラー、３はテンションメーター、４は編み針、５は巻き取り部、６は巻き取りローラー、７は試験糸走行糸状であり、８は編み針にかかる糸状がなす角度で２９°である。試験糸を、送り速度１００ｍ／分、巻き取り速度２００ｍ／分の延伸倍率２倍で走行させ、編み針通過前後の試験糸の糸条の走行応力とその応力変動を測定した。図３は測定結果の一例であり、Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ、編み針通過後の走行応力の中心値（ｇ）、編み針通過前の走行応力の中心値（ｇ）である。摩擦係数μｄは下記式（１）で与えられる。
μｄ＝Ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）／２．６３７６・・・式（１）
摩擦係数μｄは、値が小さい程、摩擦が小さく良好である。

（８）＜生地作成の整経及び編成方法＞
４４デシテックス／４フィラメントの弾性繊維５８８本をリバー社製の弾性糸用整経機に取り付け、弾性繊維送り出し速度１５０ｍ／分、ビーム巻き取り速度３００ｍ／分にて整経し、１ビームあたり弾性繊維重量で１４．７ｋｇを１６ビーム整経した。このように整経したポリウレタン弾性繊維をバックの試験糸とし、ナイロン６６加工糸４４デシテックス／３４フィラメントをフロントとしドラフト率８０％で整経し、下記条件のハーフ生地編成条件で編成した。
＜編成条件＞
編機：３６ゲージ／インチ カールマイヤー社製 トリコット編機
組織：フロント １０／２３、バック １２／１０
ランナー長：フロント１２０ｃｍ／４８０コース
バック７７．６ｃｍ／４８０コース
機上コース：１００コース／インチ
この編成工程で１５ｋｇ／１反の条件で２０反編んだ。

（９）＜生地品位の評価法＞
得られた経編生機を９０℃で１分間精錬し、プレセットとして、テンター仕上げ機を用いて熱処理条件として温度１９０℃、時間６０秒で処理した。次いで、液流染色機を用いて１００℃×６０分の条件で染色した。ファイナルセットとして、テンター仕上げ機を用いて、熱処理条件１８０℃×４５秒で処理して、経編地の染上げ反を得た。試験糸とナイロン糸を交編させて得られた経編地の生地品位を、以下の評価基準に従って５人の目視判定で総合評価した。
◎：経筋がほとんどなく大変美しい。
○：経筋が目立たず美しい。
△：経筋が僅かに目視される。
×：経筋が多く、美しくない。

［参考例１］（ポリウレタン弾性繊維用紡糸原液（Ａ）の製造）
平均分子量２０００のポリテトラメチレングリコール１６６．６重量部および４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート３１．２重量部を、窒素ガス気流中９５℃において８０分間攪拌しつつ反応させて、両末端がイソシアネート基残有のプレポリマーを得た。ついで、これを室温まで冷却した後、ジメチルアセトアミド２７０重量部を加え、溶解してプレポリマー溶液とした。
一方、エチレンジアミン２．３４重量部およびジエチルアミン０．３７重量部をジメチルアセトアミド１５７重量部に溶解し、これを前記プレポリマー溶液に室温で添加して、粘度２０５０ポイズ（３０℃）のポリウレタン溶液を得た。こうして得られた粘調なポリマー溶液に、ポリウレタン重合体固形物に対して、１，３，５−トリス（４−ターシャルブチル−３−ヒドロキシ−２、６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン（商品名ＣＹＡＮＯＸ１７９０）１．５重量％、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロ−ベンゾトリアゾール０．５重量％を加えて紡糸原液（Ａ）を作成した。

［参考例２］（脂肪酸金属塩の分散液の製造１）
＜脂肪酸金属塩の分散液−１＞
１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム（１２０ｇ）をジメチルアセトアミド（６８０ｇ）に加えて２０分撹拌して１５重量％分散溶液として分散させた。この溶液を、０．５ｍｍのジルコニアビーズの入ったアイメックス社製ＲＭＨ−０３型湿式ビーズミルを用いて、１パス循環処理して分散液を作成した。この分散液を粒度分布計で測定した結果、平均粒子径は２．０μｍであった。

［参考例３］（脂肪酸金属塩の分散液の製造２）
＜脂肪酸金属塩の分散液−２＞
ステアリン酸マグネシウム（１２０ｇ）をジメチルアセトアミド（６８０ｇ）に加えて２０分撹拌して１５重量％分散溶液として分散させた。この溶液を、前記参考例２と同様の方法で、湿式ビーズミル処理し、脂肪酸金属塩の分散液−２を作成した。平均粒径は、０．８μｍであった。

［参考例４］（脂肪酸金属塩の分散液の製造３）
＜脂肪酸金属塩の分散液−３＞
前記参考例２と同様な方法で、１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウムを８４ｇ加え、１５重量％の分散溶液になるようにして、同様の湿式ビーズミルで３パス循環処理を行い、脂肪酸金属塩の分散液−３を作成した。平均粒径は、０．６μｍであった。

［実施例１〜４および比較例１〜３]
前記の紡糸用原液（Ａ）と前記記載の方法で作成した脂肪酸金属塩の分散液とを用いて、表１記載の組成になるように脂肪酸金属塩の分散液及び無機固形物を加えた分散液を、スタティックミキサーで紡糸用原液（Ａ）と均一に混合し各紡糸原液を作成した。
この各紡糸原液を脱泡した後、紡口フィルターとして４００メッシュの金網フィルターを用いて、紡糸ノズル（口金は４個又は２個の細孔を有す）の細孔から熱風中２１０℃に押し出して溶剤を蒸発させた。乾燥された糸条をリング仮撚り機に通過する過程で仮撚りし、ゴッデトローラを経てオイリングローラ上でポリアルキルシロキサン、鉱物油を主成分とする油剤成分をポリウレタン弾性繊維の重量に対して５重量％付着させて、１０２０ｍ／分の速度で、２２デシテックス／２フィラメント及び４４デシテックス／４フィラメント（単糸繊度１１デシテックス）のポリウレタン弾性繊維５００ｇを各々紙管に巻き取った。製造した糸の強伸度物性及び残留溶剤はポリウレタン弾性繊維として適性の範囲内であった。
この弾性繊維を用いて各種評価を行った結果を表１に示す。

本発明のポリウレタン弾性繊維は、細糸生産においても長期間、安定に紡糸が可能であり、加工工程での糸切れも少なく、対金属摩擦特性も良好である。よって、本発明のポリウレタン弾性繊維を用いて作成された生地は表面品位が均一で商品価値が優れている。

１ 試験糸
２ 送り出しローラー
３ テンションメーター
４ 編み針
５ 巻き取り部
６ 巻き取りローラー
７ 試験糸走行糸条
８ 編み針にかかる糸条がなす角度＝２９°

Claims (8)

1. ポリウレタン重合体１００重量部に対して、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩０．００１〜５重量部及び無機固形物０．００１〜１０重量部有することを特徴とするポリウレタン弾性繊維。
2. １２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を構成する金属がマグネシウム、カルシウム、アルミニウムおよび亜鉛からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン弾性繊維。
3. 無機固形物が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化亜鉛とシリカの金属複合塩、酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムとシリカとアルミナの複合塩、酸化マグネシウムと酸化亜鉛とシリカとアルミナの複合塩、ハイドロタルサイト類化合物、フンタイト類化合物、ＭｇＯとＺｎＯの固溶体、二酸化ケイ素と酸化亜鉛の複合塩、多孔質性合成シリカ、カーボンブラック、着色剤顔料の群から選ばれた化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリウレタン弾性繊維。
4. １２−ヒドロキシステアリン酸金属塩及び無機固形物の合計量が、ポリウレタン重合体１００重量部に対して０．００２〜１０重量部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
5. １２−ヒドロキシステアリン酸金属塩を構成する金属がマグネシウムであり、かつ１２−ヒドロキシステアリン酸マグネシウムの平均粒子径が１μｍより大きく２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
6. 単糸デシテックスが５〜２０であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維。
7. ポリウレタン重合体、無機固形物、および１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩をアミド系溶剤に溶解及び混合して紡糸原液を作成する工程、得られた紡糸原液を乾式紡糸法で紡糸する工程、および得られた糸を巻き取る工程からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。
8. ポリウレタン重合体、無機固形物、および１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩をアミド系溶剤に溶解及び混合して紡糸原液を作成する工程、得られた紡糸原液を乾式紡糸法で紡糸する工程、１２−ヒドロキシステアリン酸金属塩が含有された油剤を得られた糸に付着する工程、および付着後の糸を巻き取る工程からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。

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