JP3162921B2 - ウレタン複合繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融紡糸法によるポリ
ウレタンとポリε−カプロンアミドの複合繊維の製造方
法に関する。

【０００２】更に詳しくは、複合繊維においてポリウレ
タンが糸表面に露出している糸を溶融紡糸する時に、紡
糸単糸間の膠着を防止し、後次工程での捲縮発現斑を減
少させ極めて捲縮均一性が良い糸を得ると共に、紡糸ボ
ビン上での糸間膠着を防止し、延伸工程での糸の解舒性
が良好で、延伸性に優れた糸を得る方法に関する。

【０００３】又、この糸をストッキングの編み立てに供
した場合、糸道ガイド類及び編み針との摩擦力が小さ
く、優れた製編性の糸を得る方法に関するものである。

【０００４】

【従来の技術】ポリウレタンとポリε−カプロンアミド
の複合繊維を得る方法として古くから各種の方法が考え
られており、代表的な複合繊維として２成分が糸の長さ
方向に並列型に配置されているサイドバイサイド構造
（特公昭４９−１０２８３号公報）や、偏心的芯鞘構造
（特公昭５５−２２５７０号公報）が挙げられる。

【０００５】これらの複合繊維を製造する場合、ポリマ
ー自身の粘着性及びポリマー中の活性イソシアナート基
の相互反応により膠着を起こすウレタンポリマーが糸表
面に露出せず、ポリε−カプロンアミドの如く膠着が起
こらないポリマーで完全に包み込まれている芯鞘構造で
は膠着は問題がなく、紡糸に際し、一般に使用されてい
る紡糸油剤を付与しておけば良い。

【０００６】しかし、ウレタンポリマーが糸表面に露出
している芯鞘構造では前述のウレタンの膠着が極めて大
きく、この防止対策が製糸上の重要なポイントである。

【０００７】このポリウレタンの膠着を防止する方法に
は、タルク、シリカ、コロイダルアルミナ等の固体微粒
子を水性または油性スラリーとして繊維に付与する方
法、高級脂肪酸の金属塩粉末を水又は鉱物油に分散させ
る方法（特公昭４１−２８６号公報、特公昭４０−５５
７号公報）、高級脂肪族カルボン酸、高級脂肪族アルコ
ール、パラフィン、酸化ポリエチレン等の常温固体のワ
ックスを使用する方法（特公昭４３−２７２号公報、特
公昭４３−９９５５号公報、特公昭４４−８９０７号公
報）、常温液状物質としてポリアルキレンオキサイド変
性シリコン（特公昭４４−８９０７号公報）、環状アミ
ルシロキサン（特公昭３９−２４８５８号公報）、アミ
ノ変性シリコン（特公昭４４−８９０７号公報）など多
くの方法が提案されている。

【０００８】しかし、ポリε−カプロンアミドとポリウ
レタンの複合繊維においては紡糸ボビンの捲形状保持の
ため、紡出糸条にある程度の水分を付与する事が必須で
ある。従って、水系エマルジョン油剤の使用が最も良い
方法であるが水系エマルジョンではウレタンの膠着防止
性が弱く、満足のゆく膠着防止性を得るためには非水系
油剤を使用せざるを得ない。

【０００９】非水系油剤を使用する場合でも紡出糸条へ
の水の付与は必須であり、この水付与との係わりで、非
水系油剤単独では優れた膠着防止性が得られるもので
も、水系油剤との併用では付与水分との関係で膠着防止
性が低下したり、複雑な様相を呈する。

【００１０】そのため、この非水系油剤と水系エマルジ
ョン油剤を混合使用する場合には、非水系油剤に極めて
優れた膠着防止性がある特種油剤を使用すれば良いが、
実生産を考えた場合、汎用性が乏しく、コストが高いも
のとなってしまう。

【００１１】従って、優れた膠着防止性を有し、水系に
て使用出来る油剤が望まれているが、この技術に関する
開示は見られない。

【００１２】一方、捲縮発現後に捲縮糸を編み立てる場
合、後次工程での糸道ガイド類の抵抗が大きいと、走行
張力の変動幅も大きくなり、微小な力で糸が伸びやすい
捲縮糸では糸道抵抗の変動のため編み斑が起こったり、
又編み針の摩擦並びに糸−糸間の摩擦が大きいと編み立
て時の張力が高くなり過ぎ、１０デニールや２０デニー
ルの如き細物糸の場合は高速回転のストッキング編機で
は糸切れが多発し問題が発生する。

【００１３】糸の平滑性を付与油剤にて改善し、原繊の
製造工程及び後次加工工程での糸切れを減少させる方法
としては、二塩基酸エステルを平滑剤に使用する方法
（特公昭４１−１６１６０号公報）、アルキレンオキサ
イドを付加した高級アルコールと高級脂肪酸のエステル
を使用する方法（特公昭４１−１７０３８号公報）、ジ
メチルポリシロキサン（特公昭４６−４４０号公報）が
挙げられる。

【００１４】これらの方法はフラットヤーンの平滑性向
上には効果はあるが、捲縮糸の如き、極めて小さな抵抗
で伸長する糸については効果が不充分であり、かつウレ
タンの膠着を防止しつつ、捲縮糸の平滑性の満足できる
方法は未だ見出されていない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、糸の製造工
程並びに加工工程での糸膠着及び高摩擦力によるトラブ
ルを、紡糸時に付与する油剤にて解決し、糸製造時の操
業性ならびに布帛品位に優れたウレタンポリマーとポリ
ε−アミノカプロンアミドの複合繊維を得ることにあ
る。

【００１６】溶融紡糸法によりウレタンポリマーとポリ
ε−アミノカプロンアミドの複合繊維でウレタンポリマ
ーが糸表面に露出した複合構造の糸を製造する際、ウレ
タンポリマーの露出部分同志が化学的あるいは物理的に
膠着を起こす。

【００１７】この膠着が紡糸ボビン上で発生した場合
は、紡糸以降の後次工程で糸の解舒がうまく行かず、糸
切れの原因となり操業性が低下する。

【００１８】又、この膠着がマルチフィラメントを構成
している各単糸間で起こった場合には、この膠着のため
偏心複合の作用による捲縮が発現し難い。したがって、
膠着のある部分では捲縮が弱く、又膠着がない部分では
捲縮が発現し易く強いという捲縮の部分斑が起こり、こ
の糸を用いた編地及び織物は捲縮斑により布帛表面の均
一性に欠け、品位の悪い布帛しか得られない。

【００１９】一方、ポリウレタンが糸表面に露出した糸
はポリウレタンの高摩擦特性が現れ、原繊製造工程並び
に後加工工程での糸道ガイド類との摩擦力が極めて高く
なり、糸切れ等のトラブルが発生し、満足がゆく操業性
が得られない。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、紡糸時に付与する油剤組成について鋭意検討の結
果、ウレタンポリマーを芯部としポリε−カプロンアミ
ドを鞘部とする芯鞘複合繊維で、ウレタンポリマーが糸
表面に露出した糸を紡糸するに際し、口金より出た糸が
固化した後で一般式

【化２】 で示されるポリエーテルアミンを含有してなる水系エマ
ルジョンを付与し、引き続き非水系油剤を付与した後、
巻き取る事で本発明に到達したものである。

【００２１】本発明に使用されるポリエーテルアミン
は、分子中に存在するアミノ基の活性水素が糸表面に露
出したポリウレタンの活性なイソシアナート基と反応し
て、その反応性をなくす事でイソシアナート基の化学反
応による膠着発生を押さえることが出来る。

【００２２】ポリエーテルアミンは、メタノールを出発
物質として合成されたメトキシポリエーテルを原料とし
て、実験化学講座２８巻（丸善）４６３頁の方法により
製造できる。

【００２３】ポリエーテルアミンの離型効果を有効に発
揮させるためには、高分子量のポリエーテルアミンの方
が効果的であるが、通常２０００〜１００００のものが
好適に使用される。分子量が２０００未満では膠着の経
時上昇は抑えられるが、紡糸直後の離型効果が弱く、ま
た分子量が１００００を超える場合では紡糸時に付与す
る水溶液の粘度が高くなり過ぎ、糸表面への均一付着性
が悪くなり、膠着防止斑が発生し、使用上好ましくな
い。

【００２４】ポリエーテルアミン中のポリプロピレンオ
キサイドの重量割合が高くなり過ぎるとポリエーテルア
ミン自身の水溶性が悪くなり、水溶液として使用し難く
なる。そのため、ポリエーテルアミン中のポリプロピレ
ンオキサイドの重量割合は５０％未満の物が水溶性の点
で好適に使用できる。

【００２５】ポリエーテルアミン中のポリプロピレンオ
キサイドの重量割合は５０％以上の物でも分散能に優れ
た界面活性剤を併用し、水分散性エマルジョンとして使
用すれば実用上問題なく使用できる。

【００２６】本発明の複合繊維に使用するポリウレタン
は、溶融紡糸に供する事が出来る熱可塑性ポリウレタン
であればどのような組成でも使用出来る。又ポリウレタ
ンの伸縮物性並びに耐熱物性を向上させるため、紡糸時
にジイソシアナート化合物を混合紡糸して得られる物な
ど、紡糸時に何らかの変性を受けた物でも同様に使用出
来る。

【００２７】熱可塑性ポリウレタンを構成するポリオー
ル成分としては、ポリエチエングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチ
レンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体など
のポリエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチ
レンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体とア
ジピン酸などの二塩基酸とのエステル、ポリε−カプラ
クトン、ポリヘキサメチレンカーボネート、シリコンポ
リオールなどが挙げられる。

【００２８】又、ジイソシアナート成分としては４．
４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、４．４’−
ジシクロヘキシルメタンジイソシアナート、イソホロン
ジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナートが
挙げられる。

【００２９】ポリε−カプロンアミドはその分子量及び
組成を特に規定するものではないが、分子量が高すぎる
と紡糸時の口金温度を高く設定する必要がある。その結
果、高温下の耐熱性が悪いポリウレタンの熱劣化が促進
され、ウレタンポリマーの粘度変動による紡糸での糸切
れ増加や、ウレタンポリマーの伸長弾性挙動の低下を引
き起こす。

【００３０】そのため、ポリε−カプロンアミドは、ウ
レタンポリマーの耐熱劣化が起こらない程度に低温下の
紡出が可能なものがより好ましく、通常、溶液相対粘度
（９８％硫酸１００ｍｌにポリマー１ｇを溶解し２５℃
で測定）が２．００〜２．６０のものが使用出来る。

【００３１】本発明の複合繊維を紡糸する際に付与する
水系油剤は、ポリエーテルアミンのみを溶解した水溶液
を用いても良いし、糸への均一付着性を考え水溶液の浸
透性を上げるため浸透効果があるノニオン活性剤を併用
するか、又は糸の平滑性を上げるため、鉱物油、脂肪酸
エステル、ジメチルシロキサンを主体としたポリε−カ
プロンアミドを紡糸する際に通常使用する油剤とポリエ
ーテルアミンを混合使用しても良い。

【００３２】紡糸時に付与される水系エマルジョンの量
が多すぎると、紡糸巻き取り中に糸が膨潤伸長し、紡糸
ボビンの崩れを起こし、又この付与量が少なすぎると紡
糸時に糸の収縮が起こり、この場合も紡糸ボビンの変形
による崩れを起こし好ましくない。これらの紡糸上のト
ラブルがなく、良好な紡糸ボビンを得るためには水系エ
マルジョンを糸重量に対し５〜１３％付与する必要があ
る。

【００３３】水系エマルジョンに引き続き付与される非
水系配合油剤は任意の組成の物が使用出来るが、糸への
均一付着のためと、紡糸時の油剤の粘性抵抗による糸の
ローラーへの巻き付き防止のため、３０℃の粘度は５０
ＣＳＴが好ましい。

【００３４】又、非水系油剤に鉱物油や脂肪酸エステ
ル、ジメチルシロキサンなどの平滑性油剤を使用する場
合、粘度が５ＣＳＴ以下では、油剤の揮発性が高く、紡
糸後に糸表面から揮散消失し、糸の平滑性低下を招き好
ましくない。

【００３５】ポリエーテルアミンの糸への付与量は、紡
出糸条の膠着状況により適宜設定するが、ポリエーテル
アミンの付与量が多すぎると、糸の平滑性が悪くなるの
で、通常０．５％以下、好ましくは０．３％以下であ
る。

【００３６】以下実施例により本発明を詳細に説明す
る。本発明の効果を評価する方法として、膠着防止性の
代用特性である解舒張力、フィラメント分割抵抗力、編
み立て工程での平滑性の代用特性として対編針摩擦と対
繊維間摩擦の合力である編成張力を用いた。

【００３７】解舒張力 紡糸ボビンから２００ｍ／ｍｉｎの引き取り速度で、糸
を引き出した時の、ボビン表面から糸を引きはがすのに
要する張力を言い（図１参照）、本方法で糸長１０００
ｍ当たりの最高張力２０点の平均値をもって解舒張力と
する。

【００３８】フィラメント分割抵抗 紡糸ボビンから５０ｍ／ｍｉｎの糸速で糸を送り出した
時、図２に示す如く、繊維束を２分割するように差し入
れた分割バーにかかる抵抗の内、糸長１５００ｍ当たり
に突発的に発生する０．５ｇ以上の張力値の発生回数を
比較する。

【００３９】編成張力 図３に示す糸走行方法で編み針と糸並びに糸同志を６０
０ｍ／ｍｉｎで摩擦した時の、初張力５ｇの時の二次張
力を編成張力とする。

【００４０】

【実施例】

実施例１ ポリエーテルとして分子量１３００のポリテトラメチレ
ングリコール、ジイソシアナート化合物として４．４’
−ジフェニルメタンジイソシアナート、鎖伸長剤として
１，４−ブタンジオールから成るショアー硬度９０の熱
可塑性ポリウレタン弾性体と相対粘度が２．３のポリカ
プロンアミドとを、別々に溶融した後、公知の口金を用
い、両成分の接合比率が５／５になるように接合し、ポ
リウレタンの露出部分の繊維断面外周に対する占有率が
１５％の複合繊維を溶融紡糸した。

【００４１】紡糸口金より押し出され、ボビンに巻き取
られるまでに、分子量４５００のポリエーテルアミンを
溶解した３重量％の水溶液を糸に対し１０重量％付与し
た後、表１に示す油剤Ａ及び表２に示す油剤Ｂの非水系
油剤を糸に対し２％付与し、単糸１５デニールで２フィ
ラメントの未延伸糸を６００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】巻き取った未延伸糸を延伸ゾーンの下部に
長さ１メートルの中空ヒーターを設置した延伸連続弛緩
熱処理機を用い、延伸速度５００ｍ／ｍｉｎ、延伸倍率
３．５、弛緩率１８％、中空ヒーター温度１３５℃の条
件で延伸弛緩熱処理した糸を得た。

【００４５】これらの糸を採取する各工程において、油
剤の優劣を判断するため、紡糸ボビンの解舒張力、紡出
未延伸糸のフィラメント分割抵抗力、編成張力を評価し
た。その結果を表３に示す。

【００４６】本発明の比較例として、ポリエーテルアミ
ン溶液を紡糸後に付与しない場合の例として、非水系油
剤のみを使用した場合、及びナイロンフィラメントを紡
糸する際に、一般に使用される汎用油剤（８０秒鉱物油
６５重量％、ラウリルアルコールエチレンオキサイド５
モル付加物２０重量％、ポリエチレンオキサイド７モル
付加オレイン酸エステル１０重量％、セチルホスフェー
トカリ塩５重量％の配合油剤の３重量％エマルジョンを
糸に対し１０重量％付与）のみを使用した場合につい
て、同様に糸を採取し評価した。

【００４７】

【表３】

【００４８】本発明のポリエーテルアミンを使用するこ
とで、当化合物を使用しない場合に比べ編成張力がやや
大きくなるが、目的の優れた膠着防止性が得られた。

【００４９】本発明の糸はフィラメント間の膠着が少な
いため、膠着部による捲縮発現性の低下も見られず、極
めて均一な捲縮糸が得られ、本発明の糸を用いた編み地
は編み目の美しいものであった。

【００５０】

【発明の効果】以上に述べた如く、本発明のウレタン複
合繊維の製造方法によれば紡糸ボビン及びフィラメント
間の膠着がないため、紡糸ボビンの後次工程での解舒性
不良による糸切れが少なく、又膠着部による捲縮発現性
の低下も見られず、極めて均質でかつ高品質の捲縮糸が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】解舒張力の測定方法を表す図である。

【図２】フィラメント分割抵抗力を表す図である。下図
は拡大図である。

【図３】編成張力の測定法を表す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 11/00 - 11/16 D01F 8/12 D01F 8/16 D06M 13/00 - 15/72

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウレタンポリマーを芯部とし、ポリε−
   カプロンアミドを鞘部とする芯鞘複合繊維で、ウレタン
   ポリマーが糸表面に露出した糸を紡糸するに際し、口金
   より出た糸が固化した後で一般式 【化１】 で示されるポリエーテルアミンを含有してなる水系エマ
   ルジョンを付与し、引き続き非水系油剤を付与した後、
   巻き取る事を特徴とするウレタン複合繊維の製造方法。