JP2619844B2 - Method for producing polyurethane elastic yarn - Google Patents

Method for producing polyurethane elastic yarn

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JP2619844B2
JP2619844B2 JP4034376A JP3437692A JP2619844B2 JP 2619844 B2 JP2619844 B2 JP 2619844B2 JP 4034376 A JP4034376 A JP 4034376A JP 3437692 A JP3437692 A JP 3437692A JP 2619844 B2 JP2619844 B2 JP 2619844B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタン弾性糸の
製造方法に関するものであり、詳しくは溶融連続重合,
直接紡糸法により、耐熱性と均一性の優れたポリウレタ
ン弾性糸を製造する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polyurethane elastic yarn, and more particularly, to a method for melt continuous polymerization,
The present invention relates to a method for producing a polyurethane elastic yarn having excellent heat resistance and uniformity by a direct spinning method.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、ポリウレタン弾性体の重合方法としてはワンショッ
ト法とプレポリマー法があるが、生成するポリマーの均
一性、ひいては曳糸性が大幅に向上し、紡糸工程におけ
る糸切れが少なくできるという品質面でプレポリマー法
の方が優れている。更にプレポリマーの製造方法にはバ
ッチ法と連続法があるが、バッチ法は工業的に連続設備
にするという点では問題が多い。一方連続法としては静
止混合機能を有する反応管で製造する方法が特公昭53
−9636号公報に開示されているが、均一に混合する
点では問題がある。またポリウレタン弾性糸の製造には
一般に、湿式紡糸法或いは乾式紡糸法が用いられ、溶融
紡糸法が用いられる例は比較的少ない。これはポリウレ
タン弾性体が一般的に溶融時の熱安定性に劣るため長期
間の安定操業が困難であり、また溶融紡糸により得られ
たポリウレタン弾性糸は耐熱性が悪く、高温に於ける変
形からの回復が不充分である等の問題点があるためと考
えられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are a one-shot method and a prepolymer method as a method for polymerizing a polyurethane elastic material. However, the uniformity of the resulting polymer and, consequently, the spinnability are greatly improved. In addition, the prepolymer method is superior in quality in that yarn breakage in the spinning process can be reduced. Further, there are a batch method and a continuous method as a method for producing a prepolymer, but the batch method has many problems in terms of industrially using continuous equipment. On the other hand, as a continuous method, a method of producing a reaction tube having a static mixing function is disclosed in
Although it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9636, there is a problem in that it is mixed uniformly. Generally, a wet spinning method or a dry spinning method is used for producing a polyurethane elastic yarn, and there are relatively few examples in which a melt spinning method is used. This is because polyurethane elastomers generally have poor thermal stability during melting, making long-term stable operation difficult.In addition, polyurethane elastic yarns obtained by melt spinning have poor heat resistance and are subject to deformation at high temperatures. It is considered that there is a problem such as insufficient recovery.

【0003】溶融紡糸法により得られるウレタン糸の熱
的性質を改良するためにいくつかの方法が提案されてい
る。たとえば特公昭44−20247号公報には、ポリ
ウレタンの合成時に特殊な多官能の化合物を加える方法
が提案されている。また特公昭43−7426号公報に
は、多官能ポリオールを用いてポリウレタンを合成し溶
融紡糸する方法が提案されている。しかしながら、これ
らの多官能化合物によりポリウレタンに架橋結合を与え
てポリウレタン弾性糸の耐熱性を改良する方法は、耐熱
性改良に充分な程の架橋を与えると、ポリマーの軟化温
度が高くなるため紡糸温度を高くする必要があり、ポリ
ウレタンの熱分解を生じやすくなり紡糸が不安定になる
という問題点がある。
[0003] Several methods have been proposed to improve the thermal properties of urethane yarn obtained by the melt spinning method. For example, Japanese Patent Publication No. 44-20247 proposes a method of adding a special polyfunctional compound during the synthesis of polyurethane. Japanese Patent Publication No. 43-7426 proposes a method of synthesizing a polyurethane using a polyfunctional polyol and melt-spinning the polyurethane. However, a method of improving the heat resistance of polyurethane elastic yarn by giving a cross-linking to polyurethane with these polyfunctional compounds is that if sufficient cross-linking is provided to improve the heat resistance, the softening temperature of the polymer becomes higher, so that the spinning temperature becomes higher. Therefore, there is a problem that the polyurethane tends to be thermally decomposed and spinning becomes unstable.

【0004】溶融したポリウレタン弾性体にポリイソシ
アネート化合物を添加混合して紡糸する方法(特公昭5
8−46573号公報)は、得られるポリウレタン弾性
糸の耐熱性,紡糸操業性共良好であるが、ポリウレタン
を重合してペレット状とした後紡糸するので、ポリウレ
タンの製造工程と紡糸工程の二つの工程が必要であり煩
雑である。
A method in which a polyisocyanate compound is added to a melted polyurethane elastic material, mixed and spun (Japanese Patent Publication No. Sho 5)
No. 8-46573) has good heat resistance and spinning operability of the obtained polyurethane elastic yarn. However, since the polyurethane is polymerized into pellets and then spun, the two steps of the polyurethane production step and the spinning step are carried out. The process is necessary and complicated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題点の解決を目的として検討した結果、ポリウレタンを
連続的に溶融重付加反応し、得られた溶融ポリウレタン
を連続して直接紡糸することにより物性の優れたポリウ
レタン弾性糸を簡易な工程により安定して製造すること
が可能であることを見出し本発明に到達した。
The inventors of the present invention have studied for the purpose of solving the above-mentioned problems, and as a result, have conducted a continuous melt polyaddition reaction of the polyurethane and continuously spun the resulting molten polyurethane directly. As a result, the present inventors have found that a polyurethane elastic yarn having excellent physical properties can be stably manufactured by a simple process, and arrived at the present invention.

【0006】即ち本発明のポリウレタン弾性糸の製造方
法は、平均分子量500〜6000のポリオールと有機
ジイソシアネートを反応して得られるプレポリマーと分
子量500以下のジオールを混練押出機に連続的に供給
してポリウレタンを生成し、次いで押出機先端に接続し
た紡糸ヘッドから吐出してポリウレタン弾性糸を製造す
るに際し、混練押出機で生成したポリウレタンにポリイ
ソシアネート化合物を添加混練した後紡糸し、吐出する
ポリウレタンの活性イソシアネート基含有量を0.5重
量%以上とすることを特徴とする。このような方法によ
り、高温における物性のより優れたポリウレタン弾性糸
を製造する。
That is, in the method for producing a polyurethane elastic yarn of the present invention, a prepolymer obtained by reacting a polyol having an average molecular weight of 500 to 6000 with an organic diisocyanate and a diol having a molecular weight of 500 or less are continuously supplied to a kneading extruder. Polyurethane is produced and then discharged from a spinning head connected to the extruder tip to produce polyurethane elastic yarn.Polyisocyanate compound is added to and kneaded with polyurethane produced by a kneading extruder, and then spun. The isocyanate group content is set to 0.5% by weight or more. By such a method, a polyurethane elastic yarn having better physical properties at high temperatures is produced.

【0007】本発明に適する分子量500〜6000の
ポリオールは、重縮合,付加重合(例えば、開環重合)
または重付加などによって得られる高分子化合物のジオ
ールであり、代表的なものとしてはポリエステルジオー
ル,ポリエーテルジオール,ポリカーボネートジオール
またはこれらの共縮合物(例えば、ポリエステルエーテ
ルジオール)が挙げられる。これらは単独で使用しても
よいし、2種以上を混合して使用してもよい。
[0007] Polyols having a molecular weight of 500 to 6000 suitable for the present invention are prepared by polycondensation and addition polymerization (for example, ring-opening polymerization).
Alternatively, it is a diol of a polymer compound obtained by polyaddition or the like, and typical examples include polyester diol, polyether diol, polycarbonate diol, and co-condensates thereof (for example, polyester ether diol). These may be used alone or as a mixture of two or more.

【0008】上記ポリエステルジオールとしてはプロピ
レングリコール,1,4−ブタンジオール,1,5−ペ
ンタンジオール,3−メチル−1,5−ペンタンジオー
ル,1,6−ヘキサンジオール,ネオペンチルグリコー
ル,2−メチルプロパンジオールなどの炭素数2〜10
のアルカンのジオールまたはこれらの混合物とグルタル
酸,アジピン酸,ピメリン酸,スベリン酸,セバシン
酸,テレフタル酸,イソフタル酸等の炭素数4〜12の
脂肪族もしくは芳香族ジカルボン酸またはこれらの混合
物とから得られる飽和ポリエステルジオール,あるいは
ポリカプロラクトングリコール,ポリプロピオラクトン
グリコール,ポリバレロラクトングリコールなどのポリ
ラクトンジオールが好ましく使用される。また、上記ポ
リエーテルジオールとしてはポリエチレンエーテルグリ
コール,ポリプロピレンエーテルグリコール,ポリテト
ラメチレンエーテルグリコール,ポリヘキサメチレンエ
ーテルグリコールなどのポリアルキレンエーテルジオー
ルが好ましく使用される。
The polyester diols include propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 2-methyl 2-10 carbon atoms such as propanediol
Alkane diols or mixtures thereof with glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid, terephthalic acid, isophthalic acid or other aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms or mixtures thereof The resulting saturated polyester diols or polylactone diols such as polycaprolactone glycol, polypropiolactone glycol and polyvalerolactone glycol are preferably used. As the polyether diol, polyalkylene ether diols such as polyethylene ether glycol, polypropylene ether glycol, polytetramethylene ether glycol, and polyhexamethylene ether glycol are preferably used.

【0009】さらに上記ポリカーボネートジオールとし
ては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,1,8−オクタンジオ
ール,1,10−デカンジオールなどの炭素数2〜12
の脂肪族もしくは脂環式ジオールまたはこれらの混合物
に炭酸ジフェニルもしくはホスゲンを作用されて縮重合
して得られるポリカーボネートジオールが好ましく使用
される。
The above-mentioned polycarbonate diols include those having 2 to 12 carbon atoms such as 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol and 1,10-decanediol.
And aliphatic or alicyclic diols, or a polycarbonate diol obtained by subjecting diphenyl carbonate or phosgene to polycondensation with a mixture thereof is preferably used.

【0010】これらのポリオールの平均分子量は、50
0〜6000であり、500〜2500の範囲内にある
ものが好ましい。平均分子量が小さ過ぎると有機ジイソ
シアネートとの相溶性が良過ぎて生成ポリウレタンの弾
性が乏しくなり、一方平均分子量が大き過ぎると有機ジ
イソシアネートとの相溶性が悪くなり重合過程での混合
がうまくゆかず、ゲル状物の塊が生じたり安定したポリ
ウレタンが得られない。
The average molecular weight of these polyols is 50
It is preferably from 0 to 6000, and more preferably from 500 to 2500. If the average molecular weight is too small, the compatibility with the organic diisocyanate is too good and the elasticity of the produced polyurethane is poor.On the other hand, if the average molecular weight is too large, the compatibility with the organic diisocyanate becomes poor and mixing in the polymerization process does not work well, A lump of a gel-like substance is generated or a stable polyurethane cannot be obtained.

【0011】本発明において使用される分子量が500
未満の低分子ジオールとしてはエチレングリコール,プ
ロピレングリコール,1,4−ブタンジオール,1,5
−ペンタングリコール,3−メチルペンタングリコー
ル,1,6−ヘキサンジオール,1,4−ビスヒドロキ
シエチルベンゼンなどの脂肪族,脂環族または芳香族ジ
オールが挙げられる。これらは単独で使用しても2種以
上組合せて使用してもよい。
The molecular weight used in the present invention is 500
The low molecular weight diols less than ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5
Aliphatic, alicyclic or aromatic diols such as -pentane glycol, 3-methylpentane glycol, 1,6-hexanediol, and 1,4-bishydroxyethylbenzene. These may be used alone or in combination of two or more.

【0012】本発明で使用される有機ジイソシアネート
としては4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト,トリレンジイソシアネート,2,2′−ジメチル−
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート,1,3
−または1,4−ビス(イソシアネートメチル)ベンゼ
ン,1,3−または1,4−ビス(イソシアネートメチ
ル)シクロヘキサン,4,4′−ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネートなど
の芳香族,脂環族または脂肪族ジイソシアネートが挙げ
られる。これらの有機ジイソシアネートは単独で用いて
もよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
The organic diisocyanate used in the present invention includes 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, 2,2'-dimethyl-isocyanate.
4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,3
-Or 1,4-bis (isocyanatomethyl) benzene, 1,3- or 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, aromatic, alicyclic or aliphatic such as isophorone diisocyanate Group diisocyanates. These organic diisocyanates may be used alone or as a mixture of two or more.

【0013】ポリウレタン弾性体の重合方法は、特開平
2−47306号公報に記載の方法に従い、上記有機ジ
イソシアネートと高分子ジオールと低分子ジオールを一
度に反応させると(ワンショット法)、低分子ジオール
と高分子ジオールの反応性の差異により結晶性ハードセ
グメントによる塊状物が多数生成し、粘度もバラツキが
大きい。しかしながら、有機ジイソシアネートと高分子
ジオールを通常モル比4:1〜2:1の範囲、より好ま
しくは2.5:1〜2:1の範囲であらかじめ反応させ
ておく所謂プレポリマー法をとることによって、1kg
当たり500個以下(好ましくは200個以下)と塊状
物を著しく減少させることが出来る。かかるプレポリマ
ーは予め前記原料を高速ミキサーにより混合し、次いで
反応筒内に配設した整流作用を有する多孔板により整流
・流下しつつ生成せしめる方法により好適に得ることが
できる。例えば、前記原料を所定のモル比で例えば定量
ポンプを使用して供給し、回転数1000〜5000r
pm好ましくは2000〜4000rpmで高速回転す
るミキサーで混合する。高速ミキサーで均一に混合され
た原料は、開孔面積率3〜60%好ましくは5〜40%
の多孔板3枚以上が設置された反応筒に供給される。反
応筒のL/Dは通常2〜30の範囲、好ましくは3〜2
0である。反応筒での平均滞留時間は、通常15〜12
0分好ましくは30〜80分とし、反応温度は50〜1
20℃好ましくは70〜90℃とする。反応筒への原料
の供給は、例えば最上部の多孔板上のレベルが一定にな
る様に制御することが好ましい。
According to the method described in JP-A-2-47306, the above-mentioned organic diisocyanate, high-molecular diol and low-molecular diol are reacted at once (one-shot method). Due to the difference in reactivity between the polymer diol and the polymer diol, a large number of lumps are formed due to the crystalline hard segments, and the viscosity also varies greatly. However, by using a so-called prepolymer method in which the organic diisocyanate and the polymer diol are reacted in advance in a molar ratio of usually from 4: 1 to 2: 1, more preferably from 2.5: 1 to 2: 1. 1 kg
Lumps can be significantly reduced to 500 or less (preferably 200 or less) per mass. Such a prepolymer can be suitably obtained by a method in which the above raw materials are mixed in advance by a high-speed mixer, and then generated while rectifying and flowing down by a perforated plate having a rectifying action provided in a reaction tube. For example, the raw materials are supplied at a predetermined molar ratio using, for example, a metering pump, and the number of rotations is 1,000 to 5,000 r.
pm, preferably at 2000 to 4000 rpm. The raw material uniformly mixed by the high-speed mixer has an open area ratio of 3 to 60%, preferably 5 to 40%.
Is supplied to a reaction tube provided with three or more perforated plates. The L / D of the reaction tube is usually in the range of 2 to 30, preferably 3 to 2
0. The average residence time in the reaction tube is usually 15 to 12
0 minutes, preferably 30 to 80 minutes, and the reaction temperature is 50 to 1 minute.
20 ° C, preferably 70 to 90 ° C. It is preferable to control the supply of the raw material to the reaction tube so that the level on the uppermost perforated plate is constant, for example.

【0014】ポリウレタン弾性体の重合に際して、プレ
ポリマーと低分子ジオールはまず100℃以下の温度で
均一に混合され、次いでスクリュー型押出機に供給され
重合される。スクリュー型押出機としては、混練作用を
備えたミキシングスクリューなどの単軸スクリューや二
軸スクリュー押出機が使用出来るが、特に二軸スクリュ
ーが好ましい。回転数は30〜300rpmで、重合ゾ
ーンのシリンダー温度を210〜245℃、先端押出圧
20〜100kg/cm2 で溶融重合させることにより
粘度のバラツキが少なくかつ塊状物が極めて少ない高品
質のウレタン樹脂が得られる。平均滞留時間は、スクリ
ュー径やL/Dにもよるが、通常2〜20分で連続的に
押出す。
In the polymerization of the polyurethane elastomer, the prepolymer and the low molecular weight diol are first uniformly mixed at a temperature of 100 ° C. or lower, and then supplied to a screw type extruder for polymerization. As a screw type extruder, a single screw or a twin screw extruder such as a mixing screw having a kneading action can be used, and a twin screw is particularly preferable. A high-quality urethane resin having a low viscosity variation and an extremely small amount of lump by melt-polymerizing at a rotation speed of 30 to 300 rpm, a cylinder temperature of a polymerization zone of 210 to 245 ° C., and a tip extrusion pressure of 20 to 100 kg / cm 2. Is obtained. The average residence time depends on the screw diameter and L / D, but is usually continuously extruded for 2 to 20 minutes.

【0015】本発明によりポリウレタン弾性体繊維を製
造する場合、必要に応じて公知の着色剤,酸化防止剤,
滑り剤,耐候剤,耐熱剤等をスクリュー型押出機に添加
したりプレポリマー中に分散させることも出来る。
When the polyurethane elastic fiber is produced according to the present invention, a known coloring agent, antioxidant,
A slipping agent, a weathering agent, a heat-resistant agent and the like can be added to the screw-type extruder or dispersed in the prepolymer.

【0016】本発明に於いては混練押出機から吐出され
るポリウレタンの活性イソシアネート基含有量を0.5
重量%以上、より好ましくは0.9重量%以上とする。
イソシアネート基濃度が低いと得られるポリウレタン弾
性糸の耐熱性が低下する。ポリウレタン中の活性イソシ
アネート基含有量は、ポリウレタンをジメチルスルホキ
シド(DMSO)に溶解し過剰のジブチルアミンと反応
させた後塩酸のエタノール溶液で残在ジブチルアミンを
逆滴定することにより測定し、〔NCO〕換算の重量%
で表わす。
In the present invention, the active isocyanate group content of the polyurethane discharged from the kneading extruder is set at 0.5.
% By weight or more, more preferably 0.9% by weight or more.
When the isocyanate group concentration is low, the heat resistance of the obtained polyurethane elastic yarn decreases. The content of active isocyanate groups in the polyurethane is measured by dissolving the polyurethane in dimethyl sulfoxide (DMSO) and reacting with excess dibutylamine, and then back titrating residual dibutylamine with an ethanolic solution of hydrochloric acid to obtain [NCO]. Converted weight%
Expressed by

【0017】活性イソシアネート基含有量を高くする方
法としては、重合原料として用いる有機ジイソシアネ
ート化合物のイソシアネート基モル数とポリオール,ジ
オールの水酸基モル数の比(R)を1.0以上、好まし
くは1.02〜1.05として重付加反応が完結するま
えに紡糸する方法、重付加反応が進みイソシアネート
基濃度が減少したポリウレタンにポリイソシアネート化
合物を添加混合した後紡糸する方法があるが、本発明に
おいてはの方法を採用する。重付加反応の完結するま
えに添加する方法はポリウレタンの分子量が充分に大き
くならないうちに紡糸するため、曳糸性が劣り、また巻
取ったフィラメントが膠着を生じやすい場合がある。こ
れに対し、ポリイソシアネート化合物を重合の進んだポ
リウレタンに添加する方法は、曳糸性良好でより好適で
ある。
As a method for increasing the content of active isocyanate groups, the ratio (R) of the number of moles of isocyanate groups of the organic diisocyanate compound used as the raw material for polymerization to the number of moles of hydroxyl groups of polyol and diol is preferably 1.0 or more, and more preferably 1. There are a method of spinning before the completion of the polyaddition reaction as a value of 02 to 1.05, a method of adding and mixing a polyisocyanate compound to a polyurethane in which the polyaddition reaction has proceeded and the isocyanate group concentration has been reduced, and spinning in the present invention. Method is adopted. Since the method of adding the polyaddition before completion of the polyaddition reaction spins the polyurethane before the molecular weight is not sufficiently large, the spinnability is poor, and the wound filaments may be liable to stick. On the other hand, a method of adding a polyisocyanate compound to a polyurethane having undergone polymerization is more preferable because of good spinnability.

【0018】本発明に適用されるポリイソシアネート化
合物は、分子内に少なくとも2個のイソシアネート基を
有する化合物で、たとえばポリウレタンの合成に使用す
るポリオールに2倍モル量以上の有機ジイソシアネート
を添加,反応させて合成することが出来る。また、3官
能以上のポリオールも使用することが出来る。ポリイソ
シアネート化合物の一分子内に含まれるイソシアネート
基の数は2〜4、特に2のジイソシアネート化合物が好
ましい。イソシアネート基が多くなりすぎると、ポリイ
ソシアネートの粘度が高くなり取扱いが困難となる。
The polyisocyanate compound applied to the present invention is a compound having at least two isocyanate groups in the molecule. For example, a polyol used for the synthesis of polyurethane is added with and reacted with at least twice the amount of an organic diisocyanate. Can be combined. Further, a trifunctional or higher functional polyol can also be used. The number of isocyanate groups contained in one molecule of the polyisocyanate compound is 2 to 4, particularly preferably 2 diisocyanate compounds. If the amount of isocyanate groups is too large, the viscosity of the polyisocyanate increases and handling becomes difficult.

【0019】該ポリイソシアネート化合物は平均分子量
が通常500以上であり、特に1000〜3000が好
ましい。平均分子量がこれより小さい場合は、溶融ポリ
ウレタンに添加混合する際に、その温度で蒸気圧が大き
く操業上不都合であり、また活性が大きすぎるため、貯
蔵中変質しやすく、紡糸中には不均一反応の原因となり
やすい。一方、分子量が大きくなりすぎると、添加すべ
きポリイソシアネート化合物の量を多くする必要を生
じ、混合後の紡糸が不安定になりやすくなり、好ましく
ない。
The polyisocyanate compound has an average molecular weight of usually 500 or more, particularly preferably from 1,000 to 3,000. If the average molecular weight is smaller than this, when adding to and mixing with the molten polyurethane, the vapor pressure is high at that temperature, which is inconvenient in operation, and because the activity is too large, it is liable to be deteriorated during storage and uneven during spinning. It is easy to cause a reaction. On the other hand, if the molecular weight is too large, it is necessary to increase the amount of the polyisocyanate compound to be added, and spinning after mixing tends to be unstable, which is not preferable.

【0020】好適なポリイソシアネート化合物の例とし
ては、分子量500〜3000のポリオール、たとえば
ポリエーテル,ポリエステル,ポリラクトン,ポリエス
テルアミド,ポリカーボネートおよびこれ等のブロック
共重合体等と、2倍モル量以上の有機ジイソシアネー
ト、たとえばp,p′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート,トリレンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイ
ソシアネート等との反応により得られる化合物が挙げら
れる。
Examples of suitable polyisocyanate compounds include polyols having a molecular weight of 500 to 3,000, such as polyethers, polyesters, polylactones, polyesteramides, polycarbonates, and block copolymers thereof, and the like. Compounds obtained by reaction with diisocyanates such as p, p'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and the like.

【0021】本発明に適用するポリイソシアネート化合
物の分子量は、前記アミン滴定法によって測定したイソ
シアネート基量から計算される見掛けの分子量を意味す
るものである。
The molecular weight of the polyisocyanate compound used in the present invention means an apparent molecular weight calculated from the isocyanate group content measured by the amine titration method.

【0022】本発明のポリイソシアネート化合物の添加
量は、紡糸に供する熱可塑性ポリウレタン弾性体と該ポ
リイソシアネート化合物との混合物に対して3〜30
(重量)%が好適であり、特に好ましくは、5〜20
(重量)%である。紡糸ノズルから吐出するポリウレタ
ンのイソシアネート基含有量が、0.5重量%以上好ま
しくは1.0重量%以上である。添加量は使用するポリ
イソシアネート化合物の種類により異なるものである
が、添加量が少ない場合は目的とするウレタン糸の熱的
性質の改良が不充分であり好ましくない。また添加量が
多すぎる場合は、紡糸が不安定となり好ましくない。
The addition amount of the polyisocyanate compound of the present invention is 3 to 30 with respect to the mixture of the thermoplastic polyurethane elastic material to be spun and the polyisocyanate compound.
(% By weight) is preferable, and particularly preferably, 5 to 20%.
(Weight)%. The polyurethane discharged from the spinning nozzle has an isocyanate group content of 0.5% by weight or more, preferably 1.0% by weight or more. The addition amount varies depending on the type of the polyisocyanate compound to be used. However, if the addition amount is small, the thermal properties of the target urethane yarn are insufficiently improved, which is not preferable. On the other hand, if the amount is too large, the spinning becomes unstable, which is not preferable.

【0023】ポリイソシアネート化合物を溶融状態のポ
リウレタンに添加,混合する方法は、回転体混練機を用
いて混合後紡糸する装置(たとえば特公昭46−432
46号公報)を使用することも出来るが、より好ましい
のは静止系混練素子を有する混合装置を用いることであ
る。静止系混練素子を有する混合装置としては、ケニク
ス社の「スタティックミキサー」,桜製作所の「スケア
ミキサー」,翼工業の「ハニカムミキサー」,特殊機化
工業の「T.K−ROSSISGミキサー」等公知のも
のを用いることが出来る。これらの静止系混練素子の形
状およびエレメント数は使用する条件により異なるもの
であるが、ポリウレタン弾性体とポリイソシアネート化
合物とが紡糸口金から吐出される前に、充分に混練が完
了するように選定する。
A method of adding and mixing a polyisocyanate compound to a polyurethane in a molten state is performed by using an apparatus for mixing and spinning using a rotary kneader (for example, JP-B-46-432).
No. 46) can be used, but it is more preferable to use a mixing device having a static kneading element. Known mixing devices having a static kneading element include Kenics'"StaticMixer", Sakura Seisakusho's "Scare Mixer", Tsubaki Kogyo's "Honeycomb Mixer", and Tokushu Kika Kogyo's "TK-ROSSISG Mixer". Can be used. The shape and number of these static kneading elements vary depending on the conditions used, but are selected so that kneading is completed sufficiently before the polyurethane elastomer and the polyisocyanate compound are discharged from the spinneret. .

【0024】[0024]

【実施例】以下に実施例によって本発明を更に具体的に
説明する。尚、ポリウレタン弾性糸の耐熱性を評価する
190℃伸長回復率は下記のようにして測定される。 (1)ポリウレタン弾性糸100mmを130mmに伸
長した状態で190℃オーブン中に1分間放置する。 (2)20℃に2分間130mmに伸長した状態のまま
放置する。 (3)伸長を解除して2分後、その長さL(mm)を測
定する。 190℃伸長回復率(%)=(130−L)/(130
−100)×100
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The 190 ° C. elongation recovery rate for evaluating the heat resistance of the polyurethane elastic yarn is measured as follows. (1) 100 mm of polyurethane elastic yarn is stretched to 130 mm and left in an oven at 190 ° C. for 1 minute. (2) Let stand at 130 ° C. for 2 minutes at 20 ° C. (3) Two minutes after releasing the extension, the length L (mm) is measured. 190 ° C. elongation recovery rate (%) = (130−L) / (130
-100) x 100

【0025】実施例1 アジピン酸と1,4−ブタンジオールのポリエステルジ
オール(ポリブタンジオールアジピン酸エステル:PB
A)とアジピン酸と1,6−ヘキサンジオールのポリエ
ステルジオール(ポリヘキサンジオールアジピン酸エス
テル:PHA)の混合物(PBAとPHAの混合比がモ
ル比で1:1)で分子量2000のポリオール66.5
部と、4,4′ジフェニルメタンジイソシアネート(M
DI)27.1部をそれぞれ70℃であらかじめ溶融し
たものを85℃に保たれた攪拌機付き調製槽で2時間反
応させてプレポリマーを調製した。
Example 1 Polyester diol of adipic acid and 1,4-butanediol (polybutanediol adipate: PB
A) a mixture of polyester diol (polyhexanediol adipate: PHA) of adipic acid and 1,6-hexanediol (PHA and PHA in a molar ratio of 1: 1) and a polyol having a molecular weight of 2,000 and 66.5.
Part and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (M
DI) 27.1 parts of each pre-melted at 70 ° C. were reacted for 2 hours in a preparation tank with a stirrer maintained at 85 ° C. to prepare a prepolymer.

【0026】次いで、低分子ジオールとして1,4−ブ
タンジオール(1,4−BD)を80℃の貯槽に準備し
た。それぞれの槽より計量ポンプにより13.7kg/
時,1.3kg/時を連続的に供給し4000rpmの
高速混合機で混合した後、45φ二軸スクリュー型押出
機(同方向回転)に注入し重合した。二軸スクリュー型
押出機のシリンダー温度は210℃とした。押出機先端
で採取したポリマーの相対粘度は2.10,イソシアネ
ート含有量は0.03%であった。
Next, 1,4-butanediol (1,4-BD) was prepared in a storage tank at 80 ° C. as a low molecular weight diol. 13.7kg /
At a time of 1.3 kg / hour, the mixture was continuously supplied and mixed by a high-speed mixer at 4000 rpm, and then injected into a 45φ twin-screw extruder (rotating in the same direction) to carry out polymerization. The cylinder temperature of the twin screw extruder was 210 ° C. The relative viscosity of the polymer collected at the extruder tip was 2.10, and the isocyanate content was 0.03%.

【0027】一方水酸基価150のジヒドロキシポリε
カプロラクトン1500部とp,p′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート1000部を80℃で反応させ粘稠
なポリイソシアネート化合物を得た。このもののイソシ
アネート含有量は6.74%で分子量は1250であっ
た。
On the other hand, dihydroxy poly ε having a hydroxyl value of 150
1500 parts of caprolactone and 1000 parts of p, p'-diphenylmethane diisocyanate were reacted at 80 ° C. to obtain a viscous polyisocyanate compound. This had an isocyanate content of 6.74% and a molecular weight of 1250.

【0028】押出機先端で生成ポリマーを分割し一部は
2.4φ口金から水中に吐出してペレット化する。他の
部分は、ポリイソシアネート化合物を注入した後、静止
混練素子を有する混合装置を用いて混練し、ギヤポンプ
で計量し、直径1.0mmのノズルを用い、捲取速度5
00m/minで40デニールのモノフィラメントを紡
糸した。ポリウレタンに添加するポリイソシアネート化
合物の量を変えて紡糸した結果を表1に示す。
The polymer produced is divided at the tip of the extruder, and a part of the polymer is discharged into water from a 2.4φ die to form pellets. The other part was injected with a polyisocyanate compound, kneaded using a mixing device having a static kneading element, weighed with a gear pump, and using a nozzle having a diameter of 1.0 mm and a winding speed of 5 mm.
A 40 denier monofilament was spun at 00 m / min. Table 1 shows the results of spinning while changing the amount of the polyisocyanate compound added to the polyurethane.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】糸質はいずれも紡糸後、2日間室温で放置
した後に測定した。糸中の塊状物は、いずれも1000
m中に1ケ以下と良好であった。
[0030] The yarn quality was measured after standing for 2 days at room temperature after spinning. The lump in the yarn is 1000
The number was good at 1 or less in m.

【0031】実施例2 分子量1000の両末端に水酸基を有するポリテトラメ
チレングリコール719部と4,4′ジフェニルメタン
ジイソシアネート258部を80℃で混合しプレポリマ
ーを調整した。
Example 2 A prepolymer was prepared by mixing 719 parts of polytetramethylene glycol having a hydroxyl group at both terminals having a molecular weight of 1,000 and 258 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate at 80 ° C.

【0032】次いで低分子量ジオールとして1,4−ブ
タンジオールを80℃に加熱し、実施例1に用いた二軸
押出機に各々別の注入孔から供給した。押出機のシリン
ダー温度は220℃に設定した。プレポリマーの供給量
を14.5kg/時と一定とし、1,4−ブタンジオー
ルの供給量を変えることによりポリマー中のイソシアネ
ート含有量を変えて紡糸した。その結果を表2に示す。
Then, 1,4-butanediol as a low molecular weight diol was heated to 80 ° C. and supplied to the twin-screw extruder used in Example 1 through separate injection holes. The cylinder temperature of the extruder was set at 220 ° C. The feed rate of the prepolymer was kept constant at 14.5 kg / hour, and the spinning was performed while changing the isocyanate content in the polymer by changing the feed rate of 1,4-butanediol. Table 2 shows the results.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】ノズルから吐出した直後のイソシアネート
含有量は、1,4−ブタンジオールの供給量を少なくす
ると増加した。一方、紡糸後2日間室温で放置した後に
測定したフィラメントの耐熱性はイソシアネート含有量
とともに増加した。
The isocyanate content immediately after being discharged from the nozzle increased when the supply amount of 1,4-butanediol was reduced. On the other hand, the heat resistance of the filament measured after standing at room temperature for 2 days after spinning increased with the isocyanate content.

【0035】実施例3 実施例1で用いたポリオールを13.4kg/時,MD
Iを5.4kg/時で供給し、4000rpmで回転し
ている高速ミキサーで混合した後、滞留時間が60分と
なるよう混合物を連続的に内径200mm,高さ800
mmで開孔率40%の多孔板を6枚が設置された反応筒
に供給し、下部より18.8kg/時でプレポリマーを
排出した(図2参照)。次いで、実施例1−3と同様に
ポリウレタンを重合した後ポリイソシアネート化合物を
添加して、モノフィラメントを紡糸した。
Example 3 The polyol used in Example 1 was used at 13.4 kg / h, MD
I was fed at 5.4 kg / hr and mixed with a high-speed mixer rotating at 4000 rpm, then the mixture was continuously 200 mm in inner diameter and 800 mm in height so that the residence time was 60 minutes.
A perforated plate having an aperture ratio of 40% and a diameter of 40 mm was supplied to a reaction tube provided with six sheets, and the prepolymer was discharged from the lower portion at a rate of 18.8 kg / hour (see FIG. 2). Next, after polymerizing polyurethane in the same manner as in Example 1-3, a polyisocyanate compound was added, and a monofilament was spun.

【0036】実施例4 ポリテトラメチレングリコールをポリオールとして使用
する以外、実施例3と同様にしてプレポリマーを生成
し、次いでポリウレタンを重合した後ポリイソシアネー
ト化合物を添加して、モノフィラメントを紡糸した。表
1から、実施例3,4のポリウレタン弾性糸は一層品質
に優れていることが判る。
Example 4 A prepolymer was produced in the same manner as in Example 3 except that polytetramethylene glycol was used as a polyol. Then, a polyurethane was polymerized, and then a polyisocyanate compound was added to spin a monofilament. Table 1 shows that the polyurethane elastic yarns of Examples 3 and 4 are more excellent in quality.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の製造方法により、品質の優れた
ポリウレタン弾性糸を安定して連続的に製造することが
可能となった。またこのポリウレタン弾性糸は、長時間
連続的に製造しても塊状物が混入しないため、ストッキ
ング,水着,インナーなどの編物製品の穴あき,織物の
緯段などの欠点を生じることがなく有用である。
According to the production method of the present invention, it has become possible to produce polyurethane elastic yarn of excellent quality stably and continuously. In addition, since this polyurethane elastic yarn does not contain lumps even when manufactured continuously for a long period of time, it is useful without causing defects such as perforations in knitted products such as stockings, swimwear, and inners, and weft steps in fabrics. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の製造方法に好適な装置例の略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic view of an example of an apparatus suitable for the production method of the present invention.

【図2】本発明の製造方法に好適なプレポリマー精製の
ための装置例の略図である。
FIG. 2 is a schematic view of an example of an apparatus for prepolymer purification suitable for the production method of the present invention.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平均分子量500〜6000のポリオー
ルと有機ジイソシアネートを反応して得られるプレポリ
マーと分子量500以下のジオールを混練押出機に連続
的に供給してポリウレタンを生成し、次いで押出機先端
に接続した紡糸ヘッドから吐出してポリウレタン弾性糸
を直接紡糸するに際し、吐出するポリウレタンの活性イ
ソシアネート基含有量を0.5重量%以上とすることを
特徴とするポリウレタン弾性糸の製造方法。
1. A polyurethane obtained by continuously feeding a prepolymer obtained by reacting a polyol having an average molecular weight of 500 to 6000 with an organic diisocyanate and a diol having a molecular weight of 500 or less to a kneading extruder, and then forming a polyurethane at the tip of the extruder. A method for producing a polyurethane elastic yarn, characterized in that when the polyurethane elastic yarn is directly spun by discharging from a connected spinning head, the content of active isocyanate groups of the discharged polyurethane is 0.5% by weight or more.
【請求項2】 請求項1記載の製造方法において、混練
押出機で生成したポリウレタンにポリイソシアネート化
合物を添加混練した後紡糸することを特徴とするポリウ
レタン弾性糸の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a polyisocyanate compound is added to the polyurethane produced by the kneading extruder, kneaded, and then spun.
【請求項3】 プレポリマーが予めポリオールと有機ジ
イソシアネートを高速ミキサーにより混合し、次いで反
応筒内に配設した整流作用を有する多孔板により整流・
流下しつつ生成せしめてなることを特徴とする請求項1
記載の方法。
3. A prepolymer in which a polyol and an organic diisocyanate are preliminarily mixed by a high-speed mixer, and then rectified by a perforated plate having a rectifying action disposed in a reaction tube.
2. The method according to claim 1, wherein the material is generated while flowing down.
The described method.
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