JP2022056382A - ポリウレタン弾性糸 - Google Patents
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Abstract
【課題】伸縮特性(永久歪率及び伸度)を維持しつつ、広い温度範囲でヒートセット性が良好でかつ広い温度範囲で熱接着力の高いポリウレタン弾性糸を提供する。【解決手段】ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを含むポリウレタン弾性糸であって、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、1~30質量部:99~70質量部、または、70~99質量部:30~1質量部であり、ポリウレタン弾性糸の示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃~210℃の範囲にあり、前記発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下であるポリウレタン弾性糸。【選択図】なし
Description
本発明はポリウレタン弾性糸に関するものである。さらに詳しくは、伸縮特性(永久歪率及び伸度)を維持しつつ、広い温度範囲でヒートセット性が良好でかつ広い温度範囲で熱接着力の高いポリウレタン弾性糸に関するものである。
弾性繊維は、その優れた伸縮特性からレッグウエア、インナーウエア、スポーツウエアなどの伸縮性衣料用途、紙おむつや生理用ナプキンなどのサニタリー用途(衛材用途)、産業資材用途に幅広く使用されている。かかる弾性繊維として、特にポリウレタン弾性糸には高ヒートセット性が求められている。例えば、ポリウレタン弾性糸を含有するストレッチ布帛を製造する場合、布帛寸法を出し、反物ならその端部の形状や外観を整えるために高ヒートセット性は重要である。さらに、高ヒートセット性を有するポリウレタン弾性糸を使用することで、加工温度を下げることができ風合いに優れた繊維製品が得られる。また加工温度を下げることは、エネルギー消費を下げ用役費の削減にもつながるという利点もある。
かかる弾性繊維は、一般的な衣料分野に使用される場合、通常交編織りされ、その後布帛が裁断、縫製、仕上げ加工等の製造工程を経て製品となる。ポリウレタン弾性糸を使用して交編織りされた布帛は、裁断して縫製する際に、縁部がほつれやすく、さらにほつれた縁部で布帛の編地組織からポリウレタン弾性糸が抜けて、その部分の布帛の伸縮特性が低下するという問題が生ずる。
ゆえに、通常の製品においては裁断後の縁部がほつれることを防止するために、何らかの縁始末がおこなわれている。例えば、裁断した縁部を折り返して2重にして縫合し、テープ等の別布で包み込んで縫製するのが一般的である。しかし、こうした縁始末や縫製といったほつれ止めの後処理作業は、衣料製品の生産工程において手間がかかり、経済的にも大きな負担となる。しかも縁始末や縁部の縫製を施した衣料製品は、その部分の生地が厚くなり段差が生じる。ファンデーションなどの下着衣料では、その上にアウターウェアを着用した際に、アウターウェアに段差が凸状になって現れ、外観を損なう。ポリウレタン弾性糸を用いた衣料は、ファンデーション、パンティストッキングなどの体に直接フィットさせる製品が多く、厚くなった縁部が着用感を低下させるという問題もある。
ポリウレタン弾性糸を用いた衣料の縁始末や縁部の縫製に関わる上記の問題を解決するために、近年ファッション化が進むブラジャー、ガードル、ボディスーツ等のファンデーションの分野において、裁断部の縁始末や縫製をしないことで、下着のラインがアウターウェアに現れない、いわゆる切りっぱなし開口部を有する衣類製品の製造方法が検討されている。
例えば、編組織が非弾性糸と弾性糸とを同行させた1×1編み組織で、かつ各編針において非弾性糸と弾性糸のうち少なくとも一方が閉じ目により編成された経編地からなる縁始末不要な生地を用いた衣類が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、生地の設計によって構造的に裁断した縁部のほつれを起こりにくくしているため、生地自体が厚地となるなど、生地設計によって得られる布帛に制約があり、衣類の用途が限定されるという問題点がある。
また、熱融着弾性糸として低融点ポリウレタン弾性糸を用い、それ以外の糸をプレーティング編により編みたて、ヒートセット加工を施したほつれ止め機能がある編地を用い、同様に切りっぱなし開口部を有する衣類が提案されている。(特許文献2参照)
しかしながら、低融点のポリウレタン弾性糸は、生地や製品を型止めするためのセット工程や、染色工程での熱による物性低下が大きいため、高い温度条件で処理した場合に生地の回復性の低下が起こる。さらに、より厳しい熱的な加工条件を受けた場合、ポリウレタン弾性糸の糸切れが起こる。そのため、この生地を使用する製品では、加工条件に熱的制約があるという問題がある。
しかしながら、低融点のポリウレタン弾性糸は、生地や製品を型止めするためのセット工程や、染色工程での熱による物性低下が大きいため、高い温度条件で処理した場合に生地の回復性の低下が起こる。さらに、より厳しい熱的な加工条件を受けた場合、ポリウレタン弾性糸の糸切れが起こる。そのため、この生地を使用する製品では、加工条件に熱的制約があるという問題がある。
また、熱融着弾性糸として熱可塑性ポリウレタンを含有させたポリウレタン弾性糸が提案されているが、接着性能としては未だ満足できるレベルには達していない(特許文献3参照)。
本発明は、伸縮特性(永久歪率及び伸度)を維持しつつ、広い温度範囲で優れたヒートセット性および熱接着力を有するポリウレタン弾性糸およびその製造方法を提供する。
前記の課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの手段を採用する。
(1)以下のポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを含むポリウレタン弾性糸であって、
ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、
1~30質量部:99~70質量部、または、70~99質量部:30~1質量部であり、
ポリウレタン弾性糸の示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃~210℃の範囲にあり、
前記発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下であるポリウレタン弾性糸。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数がCBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体
(2)示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[A]の融点MpAが、130~260℃であり、
示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[B]の融点MpBが、MpAより10℃~100℃低い、請求項1に記載のポリウレタン弾性糸
(3)[A]が溶液中で重合されたポリウレタン重合体である
請求項1または2に記載のポリウレタン弾性糸
(4)[A]のポリマージオールがポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)である請求項1~3のいずれかに記載のポリウレタン弾性糸
(5)以下のポリウレタン重合体[A]と、ポリウレタン重合体[B]とを、それぞれ別個に溶液中で重合した後、
両重合溶液を混合して調製した紡糸原液を紡糸するポリウレタン弾性糸の製造方法。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体
(1)以下のポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを含むポリウレタン弾性糸であって、
ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、
1~30質量部:99~70質量部、または、70~99質量部:30~1質量部であり、
ポリウレタン弾性糸の示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃~210℃の範囲にあり、
前記発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下であるポリウレタン弾性糸。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数がCBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体
(2)示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[A]の融点MpAが、130~260℃であり、
示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[B]の融点MpBが、MpAより10℃~100℃低い、請求項1に記載のポリウレタン弾性糸
(3)[A]が溶液中で重合されたポリウレタン重合体である
請求項1または2に記載のポリウレタン弾性糸
(4)[A]のポリマージオールがポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)である請求項1~3のいずれかに記載のポリウレタン弾性糸
(5)以下のポリウレタン重合体[A]と、ポリウレタン重合体[B]とを、それぞれ別個に溶液中で重合した後、
両重合溶液を混合して調製した紡糸原液を紡糸するポリウレタン弾性糸の製造方法。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体
本発明により、伸縮特性(永久歪率及び伸度)を維持しつつ、広い温度範囲で優れたヒートセット性および広い温度範囲で優れた熱接着力を有するポリウレタン弾性糸およびその製造方法を提供することが可能となる。
以下本発明について、さらに詳細に説明する。
本発明は、以下のポリウレタン重合体[A]およびポリウレタン重合体[B]を特定の比率で含有し、特定の発熱特性を有するものとする。ポリウレタン重合体[A]およびポリウレタン重合体[B]において各々の鎖伸長剤を制御することで、従来にはない広い温度範囲で優れたヒートセット性および広い温度範囲で優れた熱接着力を有するポリウレタン弾性糸およびその製造方法の提供をなしえたものである。
[ポリウレタン重合体[A]]
本発明のポリウレタン弾性糸に使用されるポリウレタン重合体[A]について述べる。
本発明のポリウレタン弾性糸に使用されるポリウレタン重合体[A]について述べる。
本発明に使用されるポリウレタン重合体[A]は、主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAとを出発物質とするポリウレタン重合体である。
ポリマージオールとジイソシアネートと鎖伸長剤として低分子量ジオールとを出発物質とするとは、得られるポリウレタン重合体がそれぞれの成分に由来する構造を有することをいう。すなわち、ポリマージオールとジイソシアネートと鎖伸長剤として低分子量ジオールとを出発物質として得られるポリウレタン重合体の構造を特定するものであって、原料自体を特定するものではない。同様に、同原料にて合成する場合であっても、その合成法は特に限定されるものではない。
以降、本発明に使用されるポリウレタン重合体([A]および[B])の具体的な構造を説明するに当たってポリマージオールおよびジイソシアネートを原料として合成する場合を例に説明することがあるが、上述の通り、ポリウレタン重合体の部分構造を特定するための便宜的なものであって、原料や製法を限定するものではない。
[ポリマージオールA]
ポリマージオールAとしては主鎖のくりかえし単位がエーテルであるポリエーテル系または主鎖のくりかえし単位がエステルであるポリエステル系の骨格を有するものが好ましい。特に柔軟性、伸度をポリウレタン弾性糸に付与する観点からポリウレタン重合体にポリエーテル系の部分構造を導入しうる主鎖のくりかえし単位を有するものであることが好ましい。
ポリマージオールAとしては主鎖のくりかえし単位がエーテルであるポリエーテル系または主鎖のくりかえし単位がエステルであるポリエステル系の骨格を有するものが好ましい。特に柔軟性、伸度をポリウレタン弾性糸に付与する観点からポリウレタン重合体にポリエーテル系の部分構造を導入しうる主鎖のくりかえし単位を有するものであることが好ましい。
ポリウレタン重合体にポリエーテル系の部分構造を与えるポリマージオールとしては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールの誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下、PTMGと略す)、テトラヒドロフラン(以下、THFと略す)および3-メチルテトラヒドロフランの共重合体である変性PTMG(以下、3M-PTMGと略す)、THFおよび2,3-ジメチルTHFの共重合体である変性PTMG、特許第2615131号公報などに開示される側鎖を両側に有するポリオール、THFとエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドが不規則に配列したランダム共重合体等を好ましく挙げることができる。これらに由来の構造を主鎖のくりかえし単位として1種または2種以上含んでいてもよい。
また、ポリウレタン弾性糸として耐摩耗性や耐光性を得る観点からは、ポリウレタン重合体にポリエステル系の部分構造を導入しうるポリマージオールとして、ブチレンアジペート、ポリカプロラクトンジオール、特開昭61-26612号公報などに開示されている側鎖を有するポリエステルポリオールなどのポリエステル系ジオールや、特公平2-289516号公報などに開示されているポリカーボネートジオール等が好ましく挙げられる。
これらのポリマージオールAとして、中でも、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが、伸縮特性(永久歪率及び伸度)および経済性が良好のため好ましい。
こうしたポリマージオールは1種のみでもよいし、2種以上含んでいてもてもよい。
ポリマージオールの分子量は、糸にした際の伸度、強度、耐熱性などを得る観点から、1000以上8000以下のものが好ましく、1500以上6000以下がより好ましい。ポリマージオールの分子量をこの範囲とすることにより、伸度、強度、弾性回復力、耐熱性に優れた弾性糸を得ることが可能となる。原料となるポリマージオールAの数平均分子量を選択することにより前記部分構造の分子量を調節することができる。
[ジイソシアネートA]
ジイソシアネートAとしては、主たる骨格が芳香族、脂肪族、であるものが好ましい。ここで、脂肪族の骨格とは、鎖状脂肪族および/または脂環族の骨格をいうものとする。
ジイソシアネートAとしては、主たる骨格が芳香族、脂肪族、であるものが好ましい。ここで、脂肪族の骨格とは、鎖状脂肪族および/または脂環族の骨格をいうものとする。
かかるジイソシアネートAとして、特に、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略す)、トリレンジイソシアネート、1,4-ジイソシアネートベンゼン、キシリレンジイソシアネート、2,6-ナフタレンジイソシアネートなどの主たる骨格が芳香族のものは、特に耐熱性や強度の高いポリウレタン弾性糸を与えるポリウレタン重合体とするのに好適である。
主たる骨格が脂肪族のジイソシアネートは、特にポリウレタン弾性糸の黄変を抑制に有効である。主たる骨格が脂肪族のジイソシアネートの中でも、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(以下、H12MDIと称す)、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,4-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,6-ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、ヘキサヒドロキシリレンジイソシアネート、ヘキサヒドロトリレンジイソシアネート、オクタヒドロ1,5-ナフタレンジイソシアネートなどの主たる骨格が脂環族のジイソシアネートもまた好ましい。
これらのジイソシアネートは1種のみでもよいし、2種以上を併用してもよい。
[鎖伸長剤]
鎖伸長剤とは、活性水素基を少なくとも2つもつ化合物であり、ポリウレタン重合体の重合工程においてポリマージオールとジイソシアネートからなるポリウレタン重合体の分子量を効率的に増大させるために用いる。かかる鎖伸長剤としては、反応性およびハードセグメントの結晶性や剛性を高める観点から分子量が比較的小さいものが好ましい。より具体的にはエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2メチル-1,5-ペンタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1-メチル-1,2-エタンジオールなどの低分子量ジオールである。
鎖伸長剤とは、活性水素基を少なくとも2つもつ化合物であり、ポリウレタン重合体の重合工程においてポリマージオールとジイソシアネートからなるポリウレタン重合体の分子量を効率的に増大させるために用いる。かかる鎖伸長剤としては、反応性およびハードセグメントの結晶性や剛性を高める観点から分子量が比較的小さいものが好ましい。より具体的にはエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2メチル-1,5-ペンタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1-メチル-1,2-エタンジオールなどの低分子量ジオールである。
本発明のポリウレタン重合体[A]の鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAを用いる。低分子量ジオールAはエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオールのいずれかを鎖伸長剤とする。低分子量ジオールAを用いる理由は、後述する低分子量ジオールBを用いたポリウレタン重合体[B]と特定の配合量で組み合わせることにより、ポリウレタン弾性糸の示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)を110℃~210℃の範囲に設定し、そして、その発熱ピークの発熱量を3.0J/g以上とすることができるためである。
[ポリウレタン重合体[B]]
本発明におけるポリウレタン重合体[B]について述べる。特定の構造を有するポリウレタン重合体[B]を特定の範囲で含有せしめることにより、詳細を後述するようにポリウレタン弾性糸を製糸する過程におけるポリウレタン重合体[A]のハードセグメントの結晶化が進行することを阻害することが可能となり、本願発明の効果が得られるものと考えられる。ポリウレタン重合体[A]のハードセグメントとの相溶性の観点から、本発明に使用されるポリウレタン重合体[B]はポリウレタン重合体[A]と主鎖のくりかえし単位が同一であるポリマージオールAおよびポリウレタン重合体[A]と主鎖のくりかえし単位が同一であるジイソシアネートAとを用い、鎖伸長剤として炭素数CBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBを出発物質とすることが好ましい。
本発明におけるポリウレタン重合体[B]について述べる。特定の構造を有するポリウレタン重合体[B]を特定の範囲で含有せしめることにより、詳細を後述するようにポリウレタン弾性糸を製糸する過程におけるポリウレタン重合体[A]のハードセグメントの結晶化が進行することを阻害することが可能となり、本願発明の効果が得られるものと考えられる。ポリウレタン重合体[A]のハードセグメントとの相溶性の観点から、本発明に使用されるポリウレタン重合体[B]はポリウレタン重合体[A]と主鎖のくりかえし単位が同一であるポリマージオールAおよびポリウレタン重合体[A]と主鎖のくりかえし単位が同一であるジイソシアネートAとを用い、鎖伸長剤として炭素数CBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBを出発物質とすることが好ましい。
構造に関し、このような関係を有するポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを1~30質量部:99~70質量部、または、70~99質量部:30~1質量部で含むことにより、本願発明の効果が得られる理由は以下の通りと推測される。すなわち、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、70~99質量部:30~1質量部である場合を例に説明すると、上記構造上の関係を有するポリウレタン重合体[B]を少量配合することで、製糸の場においてポリウレタン重合体[A]のハードセグメントが集合して部分的な結晶部を形成しようとする際に、ポリウレタン重合体[A]のハードセグメントの間にポリウレタン重合体[B]が入り込み易くなり、ハードセグメントが集合した結晶(以降、ハードセグメント結晶と略記する場合もある)の生成が阻害される。このようにして結晶生成が阻害されたポリウレタン弾性糸は比較的低温度である110℃~210℃での熱可塑性が良好となり、ヒートセット性および熱接着性を著しく向上させることができる。なお、上記説明においては、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、70~99質量部:30~1質量部である場合を例に説明したが、比率が逆転した場合も同様の理由により、効果が得られるものと考えられる。より好ましいのはポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、70~99質量部:30~1質量部である場合である。また、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを1~30質量部:99~70質量部の場合には、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]の比率が2~20質量部:98~80質量部の範囲であることが好ましく、3~15質量部:97~85質量部の範囲であることがより好ましい。さらに、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、70~99質量部:30~1質量部である場合には、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、80~98質量部:20~2質量部の範囲であることがより好ましく、85~97質量部:15~3質量部の範囲であることがさらに好ましい。ここで熱接着性とはポリウレタン弾性糸を含む生地を熱処理した際にポリウレタン弾性糸同士および/またはポリウレタン弾性糸と他の交編糸とが熱により接着する機能のことである。該機能はパンティーストッキングやフリーカット製品の断線および/またはほつれ防止のために大変重要である。
本発明におけるポリウレタン重合体[B]の結晶化点は製糸で使用するポリウレタン重合体[A]の溶剤の沸点以下であることが望ましい。その場合、製糸中にポリウレタン重合体[B]が結晶化せず、よりポリウレタン重合体[A]のハードセグメントの結晶化をより阻害することができる。ポリウレタン重合体[B]の結晶化点は110℃~210℃の範囲であることが好ましい。結晶化点が110℃未満だと、添加量によっては紡糸性の悪化を引き起こすことがあり、また、ポリウレタン弾性糸を巻き取った際に膠着しやすくなるので好ましくない。逆に結晶化点が210℃を越えると、熱処理温度を上げなければ良好な熱接着性が得られなくなるので好ましくない。かかる観点からポリウレタン重合体[B]の結晶化点は110℃~160℃の範囲であることがより好ましい。また、前記結晶化点における発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下であると良好な熱接着性を発現し、8.0J/g以上80J/g以下がより好ましい。かかる結晶化点は、ポリウレタン重合体[B]からキャストフィルムを作成し、これをサンプルとして、示差走査熱量計(DSC)により測定することができる。汎用のDSCを用いることができ、走査速度は1℃/min~10℃/minが好ましい。
良好な紡糸性、バランスの良い機械物性、熱接着性、耐熱性を得る観点から、本発明のポリウレタン弾性糸においてポリウレタン重合体[B]はその含有量が1.0重量%以上30重量%以下の範囲または99重量%以下、70重量%以上の範囲になるようにすることが好ましい。
ポリウレタン重合体[B]がポリウレタン重合体[A]より相対的に含有量が少ない場合、ポリウレタン弾性糸においてポリウレタン重合体[B]の割合が1.0重量%未満だと、十分な熱接着性が得られず、30重量%を越えると、紡糸性や機械物性が低下してしまうため好ましくない。
ポリウレタン重合体[B]がポリウレタン重合体[A]より相対的に含有量が多い場合、ポリウレタン重合体[B]はその含有量が99重量%以下、70重量%以上の範囲になるようにすることも好ましい。その場合は前述とは逆に、製糸の場においてポリウレタン重合体[B]のハードセグメントが集合しようとする際に、ポリウレタン重合体[B]の間にポリウレタン重合体[A]が入り込み易くなる。このように製糸中にポリウレタン重合体[A]は結晶化せず、ポリウレタン重合体[B]のハードセグメントの結晶化を阻害する成分として機能する。
[ポリウレタン重合体の融点]
本発明におけるポリウレタン重合体[A]は示差走査熱量計(DSC)により測定される融点MpAが、130~260℃であることが好ましい。この範囲にあると、他の混用する繊維との加工温度と良好な相性を得ることができ、本発明の目的である良好な熱接着性を発現できる。具体的にはヒートセットなどの加工温度が低いポリプロピレン繊維から染色などの加工温度の高い各種ポリエステル繊維を熱接着できるのである。そして、ポリウレタン重合体[B]の示差走査熱量計(DSC)により測定される融点MpBは、MpAより10℃~100℃低いことが好ましい。この範囲にあると、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、1~30質量部:99~70質量部の場合にも、70~99質量部:30~1質量部の場合にも本発明の目的である良好な熱接着性を発現できる。
本発明におけるポリウレタン重合体[A]は示差走査熱量計(DSC)により測定される融点MpAが、130~260℃であることが好ましい。この範囲にあると、他の混用する繊維との加工温度と良好な相性を得ることができ、本発明の目的である良好な熱接着性を発現できる。具体的にはヒートセットなどの加工温度が低いポリプロピレン繊維から染色などの加工温度の高い各種ポリエステル繊維を熱接着できるのである。そして、ポリウレタン重合体[B]の示差走査熱量計(DSC)により測定される融点MpBは、MpAより10℃~100℃低いことが好ましい。この範囲にあると、ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、1~30質量部:99~70質量部の場合にも、70~99質量部:30~1質量部の場合にも本発明の目的である良好な熱接着性を発現できる。
なお、これらの含有量は、用途に応じて事前にテストし、適宜決定することも好ましくは行われるべきである。
ポリウレタン重合体[B]をポリウレタン弾性糸に1.0~30重量%含有させる方法を例示すると、紡糸前のポリウレタン重合体[A]を含むN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等を溶媒とする紡糸原液に、前述のポリウレタン重合体[B]を加え、斑なく分散もしくは溶解するよう攪拌、混合処理すればよい。また、ポリウレタン重合体[B]を予め同様の溶剤により均一分散または溶解させてから、ポリウレタン重合体[A]溶液と混合しても良い。
そして、前述のポリウレタン重合体[A]および溶媒を含む紡糸原液は、[A]が溶媒中で重合された、すなわち溶液中で重合されたポリウレタン重合体であることが好ましい。また、前述のポリウレタン重合体[B]も[B]が溶媒中で重合された、すなわち溶液中で重合されたポリウレタン重合体であることが好ましい。ポリウレタン重合体[A]および[B]がどちらも溶液中で重合され、それぞれ脱溶媒による乾固やチップ化を経ずに、混合処理する場合が最も好ましい。なお、ポリウレタン重合体[A]および[B]の融点と結晶化点は定法に従い制御する。すなわち、制御の主因子はポリマージオールに対するジイソシアネート比率であり、ポリマージオールに対するジイソシアネート比率を大きくすると融点と結晶化点は上昇する傾向となる。
[ポリウレタン弾性糸の熱特性]
本発明のポリウレタン弾性糸は示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃以上210℃以下の範囲にあり、この発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下である。110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークは、ポリウレタン弾性糸中のハードセグメントが集合して結晶が生成する際の発熱に由来するものである。本発明のポリウレタン弾性糸は製糸中におけるハードセグメントの集合がポリウレタン重合体[B]によって阻害されているため、製糸完了時点ではハードセグメント結晶はほとんど生成されていない。DSCの測定はサンプルを細かく刻み小型金属パンでプレスをして測定サンプルをつくり3℃/minでゆっくり昇温する。このため、製糸時にハードセグメント結晶化が阻害されたポリウレタン弾性繊維をDSCで測ると、昇温によって大きな結晶化ピークが観察されるのである。
本発明のポリウレタン弾性糸は示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃以上210℃以下の範囲にあり、この発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下である。110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークは、ポリウレタン弾性糸中のハードセグメントが集合して結晶が生成する際の発熱に由来するものである。本発明のポリウレタン弾性糸は製糸中におけるハードセグメントの集合がポリウレタン重合体[B]によって阻害されているため、製糸完了時点ではハードセグメント結晶はほとんど生成されていない。DSCの測定はサンプルを細かく刻み小型金属パンでプレスをして測定サンプルをつくり3℃/minでゆっくり昇温する。このため、製糸時にハードセグメント結晶化が阻害されたポリウレタン弾性繊維をDSCで測ると、昇温によって大きな結晶化ピークが観察されるのである。
[ポリウレタンの分子量]
本発明においてポリウレタンの分子量は、耐久性や強度の高い繊維を得る観点から、数平均分子量として30000以上150000以下の範囲であることが好ましい。なお、本発明における分子量はGPCにより測定したポリスチレン換算の分子量である。
本発明においてポリウレタンの分子量は、耐久性や強度の高い繊維を得る観点から、数平均分子量として30000以上150000以下の範囲であることが好ましい。なお、本発明における分子量はGPCにより測定したポリスチレン換算の分子量である。
[その他の成分]
本発明のポリウレタン弾性糸には、各種安定剤や顔料などが含有されていてもよい。例えば、耐光剤、酸化防止剤などにBHTや住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)GA-80などのヒンダードフェノール系薬剤、各種のチバガイギー社製“チヌビン”(登録商標)などのベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系薬剤、住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)P-16などのリン系薬剤、各種のヒンダードアミン系薬剤、酸化鉄、酸化チタンなどの各種顔料、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カーボンブラックなどの無機物、フッ素系またはシリコーン系樹脂粉体、また、シリコーン、鉱物油などの滑剤、酸化セリウム、ベタインやリン酸系などの各種の帯電防止剤などが含まれることも好ましく、またこれらがポリマと結合した状態で含まれることも好ましい。そして、特に光や各種の酸化窒素などへの耐久性をさらに高めるには、例えば、日本ヒドラジン株式会社製のHN-150などの酸化窒素補足剤、住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)GA-80などの熱酸化安定剤、住友化学工業株式会社製の“スミソーブ”(登録商標)300♯622などの光安定剤を含むことも好ましい。
本発明のポリウレタン弾性糸には、各種安定剤や顔料などが含有されていてもよい。例えば、耐光剤、酸化防止剤などにBHTや住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)GA-80などのヒンダードフェノール系薬剤、各種のチバガイギー社製“チヌビン”(登録商標)などのベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系薬剤、住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)P-16などのリン系薬剤、各種のヒンダードアミン系薬剤、酸化鉄、酸化チタンなどの各種顔料、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カーボンブラックなどの無機物、フッ素系またはシリコーン系樹脂粉体、また、シリコーン、鉱物油などの滑剤、酸化セリウム、ベタインやリン酸系などの各種の帯電防止剤などが含まれることも好ましく、またこれらがポリマと結合した状態で含まれることも好ましい。そして、特に光や各種の酸化窒素などへの耐久性をさらに高めるには、例えば、日本ヒドラジン株式会社製のHN-150などの酸化窒素補足剤、住友化学工業株式会社製の“スミライザー”(登録商標)GA-80などの熱酸化安定剤、住友化学工業株式会社製の“スミソーブ”(登録商標)300♯622などの光安定剤を含むことも好ましい。
[ポリウレタン弾性糸の製造方法]
本発明のポリウレタン弾性糸の製造方法は、以下のポリウレタン重合体[A]と、ポリウレタン重合体[B]とを、それぞれ別個に溶液中で重合した後、両重合溶液を混合して調製した紡糸原液を紡糸するポリウレタン弾性糸の製造方法である。
・ポリウレタン重合体[A]:主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAとを出発物質とするポリウレタン重合体
・ポリウレタン重合体[B]:前記ポリマージオールAと、前記ジイソシアネートAと、鎖伸長剤として炭素数がCBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBとを出発物質とするポリウレタン重合体。
本発明のポリウレタン弾性糸の製造方法は、以下のポリウレタン重合体[A]と、ポリウレタン重合体[B]とを、それぞれ別個に溶液中で重合した後、両重合溶液を混合して調製した紡糸原液を紡糸するポリウレタン弾性糸の製造方法である。
・ポリウレタン重合体[A]:主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAとを出発物質とするポリウレタン重合体
・ポリウレタン重合体[B]:前記ポリマージオールAと、前記ジイソシアネートAと、鎖伸長剤として炭素数がCBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBとを出発物質とするポリウレタン重合体。
本発明においては、ポリウレタン重合体[A]の紡糸原液に、ポリウレタン重合体[B]を含有させて紡糸する。重合を安定化させるという観点から、予めポリウレタン重合体[A]を作製しておき、それにポリウレタン重合体[B]を添加することが好ましい。また、溶液の溶質であるポリウレタン重合体[A]の製法は、溶融重合法でも溶液重合法のいずれであってもよく、他の方法であってもよい。しかし、より好ましいのは溶液重合法である。溶液重合法の場合にはポリウレタン重合体にゲルなどの異物の発生が少なく、紡糸しやすく、低繊度のポリウレタン弾性糸を得やすい。また、当然のことであるが、溶液重合の場合、溶液にする操作が省けるという利点がある。
そして本発明に特に好適なポリウレタン重合体としては、ポリマージオールとして分子量が1500以上6000以下のPTMG、ジイソシアネートとしてMDI、鎖伸長剤としてエチレングリコール(以下、EGと略す)、1,3プロパンジオール、1,4ブタンジオールのうちの少なくとも1種を使用して合成されたものが挙げられる。
[溶剤]
ポリウレタン重合体は、例えば、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)などやこれらを主成分とする溶剤の中で、前述の原料を用い合成することにより得られる。例えば、こうした溶剤中に各原料を投入、溶解させ、適度な温度に加熱し反応させてポリウレタン重合体とする、いわゆるワンショット法、また、ポリマージオールとジイソシアネートを、まず溶融反応させ、しかる後に反応物を溶剤に溶解し、前述の鎖伸長剤と反応させてポリウレタン重合体とする方法などが、特に好適な方法として採用される。
ポリウレタン重合体は、例えば、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)などやこれらを主成分とする溶剤の中で、前述の原料を用い合成することにより得られる。例えば、こうした溶剤中に各原料を投入、溶解させ、適度な温度に加熱し反応させてポリウレタン重合体とする、いわゆるワンショット法、また、ポリマージオールとジイソシアネートを、まず溶融反応させ、しかる後に反応物を溶剤に溶解し、前述の鎖伸長剤と反応させてポリウレタン重合体とする方法などが、特に好適な方法として採用される。
[触媒]
なお、かかるポリウレタン重合体の合成に際し、アミン系触媒や有機金属触媒等の触媒が1種もしくは2種以上混合して使用されることも好ましい。
なお、かかるポリウレタン重合体の合成に際し、アミン系触媒や有機金属触媒等の触媒が1種もしくは2種以上混合して使用されることも好ましい。
アミン系触媒としては、例えば、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、トリエチルアミン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、ビス-2-ジメチルアミノエチルエーテル、N,N,N’,N’,N’-ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルグアニジン、トリエチレンジアミン、N,N’-ジメチルピペラジン、N-メチル-N’-ジメチルアミノエチル-ピペラジン、N-(2-ジメチルアミノエチル)モルホリン、1-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、N,N-ジメチルアミノエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N-ジメチルアミノヘキサノール、トリエタノールアミン等が挙げられる。
また、有機金属触媒としては、オクタン酸スズ、二ラウリン酸ジブチルスズ、オクタン酸鉛ジブチル等が挙げられる。
こうして得られるポリウレタン重合体の溶液におけるポリウレタン重合体の濃度は、通常、30質量%以上80質量%以下の範囲が好ましい。
[紡糸方法]
以上のように構成した紡糸原液を、たとえば乾式紡糸、湿式紡糸、もしくは溶融紡糸し、巻き取ることで、本発明に用いられるポリウレタン弾性糸を得ることができる。中でも、細物から太物まであらゆる繊度において安定に紡糸できるという観点から、乾式紡糸が好ましい。そして、乾式紡糸方式についても特に限定されるものではなく、所望する特性や紡糸設備に見合った紡糸条件等を適宜選択して紡糸すればよい。
以上のように構成した紡糸原液を、たとえば乾式紡糸、湿式紡糸、もしくは溶融紡糸し、巻き取ることで、本発明に用いられるポリウレタン弾性糸を得ることができる。中でも、細物から太物まであらゆる繊度において安定に紡糸できるという観点から、乾式紡糸が好ましい。そして、乾式紡糸方式についても特に限定されるものではなく、所望する特性や紡糸設備に見合った紡糸条件等を適宜選択して紡糸すればよい。
たとえば、本発明に用いられるポリウレタン弾性糸の永久歪率と応力緩和の特性は、特にゴデローラーと巻取機の速度比の影響を受けやすいので、糸の使用目的に応じて適宜決定されるのが好ましい。すなわち、所望の永久歪率と応力緩和を有するポリウレタン弾性糸を得る観点から、ゴデローラーと巻取機の速度比は1.15以上1.65以下の範囲として巻き取ることが好ましい。また、紡糸速度を高くすることによってポリウレタン弾性糸の強度を向上させることができるので、450m/分以上の紡糸速度をとることが、実用上好適な強度水準とするために好ましい。さらに工業生産の点を考慮すると、450~1000m/分程度が好ましい。
以上に述べたポリウレタン弾性糸、あるいは以上に述べた製造方法により得られたポリウレタン弾性糸を含有する本発明の繊維構造物は、伸縮特性、ヒートセットなどの加工性に優れるため、これを使用して薄地の布帛とした場合でも、十分な伸縮特性や審美性が得られることから、高級感のある、外観に優れた衣料を得ることができる。かかる特長は、編み地の布帛において顕著に得ることができる。とりわけ、以上に述べたポリウレタン弾性糸、あるいは以上に述べた製造方法により得られたポリウレタン弾性糸を使用した本発明の繊維構造物たる丸編み地は、衣料としたときそのボディフィット性を活かして審美性を追求する用途、例えば肌着やストッキング、タイツ等にも好ましく適用することができる。
本発明において用いられるポリウレタン弾性糸の繊度、単糸数、断面形状などは特に限定されるものではない。例えば、1単糸で構成されるモノフィラメントでもよく、また複数単糸で構成されるマルチフィラメントでもよい。糸の断面形状は円形であってもよく、また扁平であってもよい。
本発明について実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。特に断らない限り、評価n数は、n=3で行った。
[ポリウレタン弾性糸の強度、応力緩和、永久歪率、伸度]
ポリウレタン弾性糸の強度、応力緩和、永久歪率、伸度は、試料糸をインストロン4502型引張試験機にて、引張テストをすることにより測定した。
ポリウレタン弾性糸の強度、応力緩和、永久歪率、伸度は、試料糸をインストロン4502型引張試験機にて、引張テストをすることにより測定した。
これらは下記により定義される。すなわち、5cm(L1)の試料を50cm/分の引張速度で300%伸長を5回繰返した。この5回目の応力を(G1)とした。次に、そのまま300%伸長を30秒間保持した。30秒間保持後の応力を(G2)とした。次に伸長を回復せしめ応力が0になった際の試料糸の長さを(L2)とした。さらに6回目に試料糸が切断するまで伸長した。この破断時の応力を(G3)、破断時の試料糸の長さを(L3)とした。なお、引張テストは5回行い、平均値で評価した。
以下、前記各特性は下記式により算出した。
強度 =(G3)
応力緩和=100×((G1)-(G2))/(G1)
永久歪率=100×((L2)-(L1))/(L1)
伸度 =100×((L3)-(L1))/(L1)。
応力緩和=100×((G1)-(G2))/(G1)
永久歪率=100×((L2)-(L1))/(L1)
伸度 =100×((L3)-(L1))/(L1)。
[ヒートセット性]
試料糸(長さ=L5)を100%伸長した(長さ=2×(L5))。この長さのまま所定の温度で1分間処理した。さらに伸長状態のまま、1日室温で放置した。次に、試料糸の伸長状態をはずし、1日室温で放置した。その後、長さ(L6)を測定した。ヒートセット性は下記式により与えられる。ヒートセット性は値が高いほうが良好であることを示している。
試料糸(長さ=L5)を100%伸長した(長さ=2×(L5))。この長さのまま所定の温度で1分間処理した。さらに伸長状態のまま、1日室温で放置した。次に、試料糸の伸長状態をはずし、1日室温で放置した。その後、長さ(L6)を測定した。ヒートセット性は下記式により与えられる。ヒートセット性は値が高いほうが良好であることを示している。
ヒートセット性=100×((L6)-(L5))/(L5) 。
[発熱ピーク温度、発熱量]
ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製TA5000に接続した示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2920MDSC)により測定した。裁断した試料糸をアルミ製パンに約8mg採取し、カバーを被せクリンプしてサンプルとした。サンプルおよびリファレンスをセル内の所定の位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で測定を行った。昇温速度(走査速度)3℃/minで室温から50℃まで昇温し、この温度で5分間ホールドした後、300℃までさらに昇温させた。このときに記録された試料糸の結晶化に由来する発熱ピーク温度および発熱量を測定し、それぞれ発熱ピーク温度(単位:℃)、発熱量(単位:J/g)とした。
ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製TA5000に接続した示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2920MDSC)により測定した。裁断した試料糸をアルミ製パンに約8mg採取し、カバーを被せクリンプしてサンプルとした。サンプルおよびリファレンスをセル内の所定の位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で測定を行った。昇温速度(走査速度)3℃/minで室温から50℃まで昇温し、この温度で5分間ホールドした後、300℃までさらに昇温させた。このときに記録された試料糸の結晶化に由来する発熱ピーク温度および発熱量を測定し、それぞれ発熱ピーク温度(単位:℃)、発熱量(単位:J/g)とした。
[熱接着性]
約10cm長さでサンプリング(両端は結びつけて固定)した2本の試験糸1を、図1のように中心で交絡させ、1cmの間隔を空けて金枠2に固定した(a)。各試験糸1が30%伸長となるように伸長させた状態で、乾熱所定温度で1分間処理した(b)。処理後、金枠2からサンプルを外し、接着部3だけで2本が接する状態にし(c)、インストロン4502型引張試験機にて、各々の試験糸の一方の端部を試験機上下チャックにあわせてつかみセットする。50cm/分で引張り接着部が剥がれる際の最大応力を測定し、ポリウレタン弾性繊維サンプルの繊度で除した。
約10cm長さでサンプリング(両端は結びつけて固定)した2本の試験糸1を、図1のように中心で交絡させ、1cmの間隔を空けて金枠2に固定した(a)。各試験糸1が30%伸長となるように伸長させた状態で、乾熱所定温度で1分間処理した(b)。処理後、金枠2からサンプルを外し、接着部3だけで2本が接する状態にし(c)、インストロン4502型引張試験機にて、各々の試験糸の一方の端部を試験機上下チャックにあわせてつかみセットする。50cm/分で引張り接着部が剥がれる際の最大応力を測定し、ポリウレタン弾性繊維サンプルの繊度で除した。
[実施例1]
ポリウレタン重合体[A]として、分子量2000のPTMG(表中、PTMG2000の様に記す。以下同様)、MDI、エチレングリコール(EG)および末端封鎖剤として1-ブタノールからなるポリウレタン重合体A1のDMAC溶液(35質量%)を調整した。次に、酸化防止剤として、t-ブチルジエタノールアミンとメチレン-ビス-(4-シクロヘキシルイソシアネ-ト)の反応によって生成せしめたポリウレタン溶液(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2462D)と、p-クレゾ-ルおよびジビニルベンゼンの縮合重合体(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2390D)とを2対1(質量比)で混合し、酸化防止剤DMAc溶液(濃度35質量%)を調整し、前記ポリウレタン重合体のDMAc溶液96質量部と酸化防止剤溶液4質量部を混合し、ポリマ溶液pu1とした。
ポリウレタン重合体[A]として、分子量2000のPTMG(表中、PTMG2000の様に記す。以下同様)、MDI、エチレングリコール(EG)および末端封鎖剤として1-ブタノールからなるポリウレタン重合体A1のDMAC溶液(35質量%)を調整した。次に、酸化防止剤として、t-ブチルジエタノールアミンとメチレン-ビス-(4-シクロヘキシルイソシアネ-ト)の反応によって生成せしめたポリウレタン溶液(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2462D)と、p-クレゾ-ルおよびジビニルベンゼンの縮合重合体(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2390D)とを2対1(質量比)で混合し、酸化防止剤DMAc溶液(濃度35質量%)を調整し、前記ポリウレタン重合体のDMAc溶液96質量部と酸化防止剤溶液4質量部を混合し、ポリマ溶液pu1とした。
次に、ポリウレタン重合体[B]として、DICコベストロ社製の熱可塑性ポリウレタン“パンデックス”(登録商標)T-8175N(ポリウレタン重合体B1)をDMAcに溶解し35質量%のポリマ溶液tp1とした。
ポリマ溶液pu1、tp1を96.5質量%、3.5質量%で均一に混合し、紡糸溶液P1とした。これをゴデローラーと巻取機の速度比1.3として720m/分のスピードで乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B1の含有量が3.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU113の200g巻糸体を得た。
得られたポリウレタン弾性糸について、発熱ピーク熱量、強度、応力緩和、永久歪率、伸度、ヒートセット性、熱接着性を測定した。組成および結果を表1に示す。
[実施例2]
ポリマ溶液pu1、tp1を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液P2とした。これをゴデローラーと巻取機の速度比1.3として720m/分のスピードで乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B1の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU116の200g巻糸体を得た。得られたポリウレタン弾性糸について、発熱ピーク熱量、強度、応力緩和、永久歪率、伸度、ヒートセット性、熱接着性を測定した。組成および結果を表1に示す。
ポリマ溶液pu1、tp1を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液P2とした。これをゴデローラーと巻取機の速度比1.3として720m/分のスピードで乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B1の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU116の200g巻糸体を得た。得られたポリウレタン弾性糸について、発熱ピーク熱量、強度、応力緩和、永久歪率、伸度、ヒートセット性、熱接着性を測定した。組成および結果を表1に示す。
[実施例3]
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、ブチレングリコールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(25質量%)tp2を調整した。
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、ブチレングリコールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(25質量%)tp2を調整した。
ポリマ溶液pu1、tp2を92.0質量%、8.0質量%、で均一に混合し、紡糸溶液P3とし、これを実施例1と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU126の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。
[実施例4]
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、ブチレングリコールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(35質量%)tp2αを調整した。
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、ブチレングリコールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(35質量%)tp2αを調整した。
ポリマ溶液pu1、tp2αを6.0質量%、94.0質量%、で均一に混合し、紡糸溶液P4とし、これを実施例1と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が94.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU226の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。
[実施例5]
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、1,6-ヘキサンジオールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、熱可塑性ポリウレタンB3のDMAC溶液(35質量%)tp3を調整した。
ポリウレタン重合体[B]として、分子量2000のPTMG、MDI、1,6-ヘキサンジオールおよび末端封鎖剤として1-ブタノールをDMAc溶液中で重合した、熱可塑性ポリウレタンB3のDMAC溶液(35質量%)tp3を調整した。
ポリマ溶液pu1、tp3を94.0質量%、6.0質量%、で均一に混合し、紡糸溶液P5とし、これを実施例1と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU326の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。
[実施例6]
ポリウレタン重合体[A]として、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(35質量%)tp2α、ポリウレタン重合体[B]として、ポリウレタン重合体B3のDMAC溶液(35質量%)tp3を用い、ポリマ溶液tp2α、tp3を94.0質量%、6.0質量%、で均一に混合し、紡糸溶液P6とし、これを実施例1と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU426の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。
ポリウレタン重合体[A]として、ポリウレタン重合体B2のDMAC溶液(35質量%)tp2α、ポリウレタン重合体[B]として、ポリウレタン重合体B3のDMAC溶液(35質量%)tp3を用い、ポリマ溶液tp2α、tp3を94.0質量%、6.0質量%、で均一に混合し、紡糸溶液P6とし、これを実施例1と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU426の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。
[実施例7]
ポリマ溶液pu1、tp2を84.0質量%、16.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液P3’とした。これを、実施例3と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が12.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU1212の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。また、DSC測定結果(DSCチャート)を比較例1と共に図2に示す。ピーク温度が110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークの発熱量が27.19J/g(表1では有効数字を考慮し27.2J/gと記している)であることが、表示されている。
ポリマ溶液pu1、tp2を84.0質量%、16.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液P3’とした。これを、実施例3と同様に乾式紡糸して、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B2の含有量が12.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU1212の200g巻糸体を得た。組成および評価結果について表1に示す。また、DSC測定結果(DSCチャート)を比較例1と共に図2に示す。ピーク温度が110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークの発熱量が27.19J/g(表1では有効数字を考慮し27.2J/gと記している)であることが、表示されている。
[比較例1]
ポリマ溶液pu1を実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメントのポリウレタン弾性糸PU100の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。また、DSC測定結果(DSCチャート)を実施例7と共に図2に示す。ピーク温度が110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークの発熱量が1.464J/g(表1では有効数字を考慮し1.5J/gと記している)であることが、表示されている。
ポリマ溶液pu1を実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメントのポリウレタン弾性糸PU100の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。また、DSC測定結果(DSCチャート)を実施例7と共に図2に示す。ピーク温度が110℃以上210℃以下の範囲にある発熱ピークの発熱量が1.464J/g(表1では有効数字を考慮し1.5J/gと記している)であることが、表示されている。
[比較例2]
ポリマ溶液tp2αを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメントのポリウレタン弾性糸PU100の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
ポリマ溶液tp2αを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメントのポリウレタン弾性糸PU100の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
[比較例3]
分子量1800のPTMG、MDI、エチレンジアミンおよび末端封鎖剤としてジエチルアミンからなるポリウレタンウレア重合体のDMAC溶液(35重量%)を調整した。次に、酸化防止剤として、t-ブチルジエタノールアミンとメチレン-ビス-(4-シクロヘキシルイソシアネ-ト)の反応によって生成せしめたポリウレタン溶液(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2462D)と、p-クレゾ-ルおよびジビニルベンゼンの縮合重合体(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2390D)とを2対1(質量比)で混合し、酸化防止剤DMAc溶液(濃度35質量%)を調整し、前記ポリウレタンウレア重合体のDMAc溶液96質量部と酸化防止剤溶液4質量部を混合し、ポリマ溶液pu3とした。
分子量1800のPTMG、MDI、エチレンジアミンおよび末端封鎖剤としてジエチルアミンからなるポリウレタンウレア重合体のDMAC溶液(35重量%)を調整した。次に、酸化防止剤として、t-ブチルジエタノールアミンとメチレン-ビス-(4-シクロヘキシルイソシアネ-ト)の反応によって生成せしめたポリウレタン溶液(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2462D)と、p-クレゾ-ルおよびジビニルベンゼンの縮合重合体(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2390D)とを2対1(質量比)で混合し、酸化防止剤DMAc溶液(濃度35質量%)を調整し、前記ポリウレタンウレア重合体のDMAc溶液96質量部と酸化防止剤溶液4質量部を混合し、ポリマ溶液pu3とした。
ポリマ溶液pu3を実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメントのポリウレタン弾性糸PU500の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
[比較例4]
DICコベストロ社製の熱可塑性ポリウレタン“パンデックス”(登録商標)T-8180をDMAcに溶解し30質量%のポリマ溶液tp3とした。
DICコベストロ社製の熱可塑性ポリウレタン“パンデックス”(登録商標)T-8180をDMAcに溶解し30質量%のポリマ溶液tp3とした。
ポリマ溶液pu2、tp3を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液PX4とした。
これを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B3の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU536の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
[比較例5]
日本ミラクトラン社製熱可塑性ポリウレタンエラストマー(品名E790PNAT、アジペート系)(ポリウレタン重合体B4)のDMAc溶液(30重量%)を60℃下で攪拌して調整し、ポリマ溶液tp4とした。
日本ミラクトラン社製熱可塑性ポリウレタンエラストマー(品名E790PNAT、アジペート系)(ポリウレタン重合体B4)のDMAc溶液(30重量%)を60℃下で攪拌して調整し、ポリマ溶液tp4とした。
ポリマ溶液pu1、tp4を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、ポリマ溶液PX5とした。これを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B4の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU146の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
[比較例6]
ポリマ溶液pu2、tp4を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液PX6とした。これを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B4の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU546の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
ポリマ溶液pu2、tp4を93.0質量%、7.0質量%で均一に混合し、紡糸溶液PX6とした。これを実施例1と同様に乾式紡糸し、20デシテックス、1フィラメント、ポリウレタン重合体B4の含有量が6.0質量%であるポリウレタン弾性糸PU546の200g巻糸体を得た。組成および各種評価結果について表1に示す。
Claims (5)
- 以下のポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]とを含むポリウレタン弾性糸であって、
ポリウレタン重合体[A]とポリウレタン重合体[B]との比率が、
1~30質量部:99~70質量部、または、70~99質量部:30~1質量部であり、
ポリウレタン弾性糸の示差走査熱量計(DSC)により測定される発熱ピーク(結晶化ピーク)が110℃~210℃の範囲にあり、
前記発熱ピークの発熱量が3.0J/g以上100J/g以下であるポリウレタン弾性糸。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体 - 示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[A]の融点MpAが、130~260℃であり、
示差走査熱量計(DSC)により測定されるポリウレタン重合体[B]の融点MpBが、MpAより10℃~100℃低い、請求項1に記載のポリウレタン弾性糸。 - [A]が溶液中で重合されたポリウレタン重合体である
請求項1または2に記載のポリウレタン弾性糸。 - [A]のポリマージオールがポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)である
請求項1~3のいずれかに記載のポリウレタン弾性糸。 - 以下のポリウレタン重合体[A]と、ポリウレタン重合体[B]とを、それぞれ別個に溶液中で重合した後、
両重合溶液を混合して調製した紡糸原液を紡糸するポリウレタン弾性糸の製造方法。
ポリウレタン重合体[A]:
主鎖のくりかえし単位がエーテルまたはエステルであるポリマージオールAと、
主たる骨格が芳香族または脂肪族であるジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数CAが2~4である単一の低分子量ジオールAと
を出発物質とするポリウレタン重合体
ポリウレタン重合体[B]:
前記ポリマージオールAと、
前記ジイソシアネートAと、
鎖伸長剤として炭素数がCBがCAよりも1~4多い単一の低分子量ジオールBと
を出発物質とするポリウレタン重合体
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