JP3852665B2 - ポリウレタン弾性繊維 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性繊維に関するものである。詳しくは、弾性繊維を低速から高速の状態で使用される時の摩擦特性を改善し、かつ弾性糸の解舒性を向上されたものである。この両者を同時に合わせ持つことを特徴とする。
【０００２】
【従来の技術】
ポリウレタン弾性繊維は他の衣料用繊維に比べてヤング率が低く、非常に伸びやすいので整経、編み立て等の加工工程におけるガイド等の摩擦抵抗は小さくしなければならない。また、糸同士の粘着性が大きいので粘着防止を有する油剤を付与しなければチーズ上で糸が互いに粘着して解舒性が悪くなり、後加工工程で糸切れが多発する欠点を有している。従って、糸の摩擦抵抗を低下させ（いわゆる平滑性を良くし）、更に解舒性を向上させることが重要であり、そのためにポリウレタン弾性繊維は他の合繊に比べるとかなり多くの油剤を紡糸工程で付着させるのが常である。
【０００３】
特に近年、ポリウレタン弾性繊維は４００〜１０００ｍ／分という大きな速度で使用されることから、高速走行時における摩擦抵抗を特に小さくすることが要望されている。ところが油剤付着率が高いと、糸が接触する編み機のガイドや編み針等に油剤やスカム（油剤成分によって抽出された糸中のオリゴマーや油剤中の固体または高粘度成分が固体またはペースト状になって分離したもの）が多量に付着するから、製品汚損や風綿吸着による目詰まり等を生じる欠点があり、たびたび掃除する必要が生じる。また、チーズやビームから油剤のしみ出しを起こして、器具、機械等を汚染する欠点も有している。
【０００４】
従来、糸の粘着性と摩擦抵抗を小さくするため、平滑剤としてタルクを用いたり、鉱物油を主体として、これに種々の高級脂肪酸エステル、高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、高級脂肪酸のエチレンオキシド付加物、金属石鹸、変成シリコーン等を配合した配合油剤をもちいることが試みられている。しかし、これらの方法も充分な粘着防止効果が得られなかったり、平滑剤が紡糸機、整経機、編み機等に重大な磨耗を生じさせたり、整経、編み立ての工程のスカムを発生し、糸切れ、製品品位低下等を惹起するなどの欠点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状をかんがみ、これらの粘着防止と平滑性の向上を合わせ持つスパンデックス弾性糸を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に至った。すなわち、本発明は、（１）２５℃における粘度が１００センチストークス以下のジオルガノポリシロキサン（Ａ）および５０００〜１５０００センチストークスのジオルガノポリシロキサン（Ｂ）を必須成分として含有し、両成分の配合割合が重量比で（Ａ）：（Ｂ）＝８５〜９５：１５：５であり、かつ両成分の合計配合量が全油剤成分に対し４０重量％以上である油剤が０．１〜１．０重量％付与されたポリウレタン弾性繊維であり、紡糸以前の段階で原料ポリウレタン溶液中にポリウレタンに対し０．００５〜５重量％の金属石鹸を配合したポリウレタン弾性繊維。
（２）前記金属石鹸が、紡糸温度でポリウレタン溶液の溶媒に対し少なくとも０．１ｇ／ｄｌの溶解度を有する事を特徴とする（１）に記載のポリウレタン弾性繊維。
（３）溶解性パラメータが、８．０〜１３．５である添加剤を含有する（１）又は（２）記載のポリウレタン弾性繊維。
（４）前記添加剤が、０．０〜１．５重量％添加された（１）〜（３）のいずれか記載のポリウレタン弾性繊維。
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、ポリウレタン弾性繊維を製造するに際し、原料ポリウレタン溶液に金属石鹸を配合し、紡糸後ポリウレタン繊維に油剤を付着させる。好ましくは、酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤等の添加剤をポリウレタン弾性繊維に含有させる。
【０００８】
本発明でいう、金属石鹸とは、周期律表第II族及び／または第II族金属の炭素数８〜３０の脂肪族カルボン酸塩が用いられ、該金属石鹸は紡糸温度でポリウレタン溶液の溶媒に対し少なくとも０．１ｇ／ｄｌの溶解度を有することが好ましい。具体的に好ましい金属としては、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、カルシウムなどがあげられ、また好ましい脂肪酸としてはラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸等がある。使用量はポリウレタンに対し通常０．００５〜５重量％であり、好ましくは、０．０５〜１重量％である。
【０００９】
本発明の油剤としては、２５℃における粘度が１００センチストークス以下のジオルガノポリシロキサン（Ａ）及び５０００〜１５０００センチストークスのジオルガノポリシロキサン（Ｂ）を必須成分として含有し、両成分の配合割合が重量比で油剤成分に対して４０重量以上であり、（Ａ）と（Ｂ）との配合割合は（Ａ）：（Ｂ）＝８５〜９５：１５〜５である。油剤付着率は、０．０〜５．０重量％、好ましくは０．１〜１．０重量％である。ジオルガノポリシロキサンとしては、通常ジメチルポリシロキサンが用いられる。
【００１０】
メチル基の１部は他のアルキル基、フェニル基、アミノアルキル基、ビニル基、エポキシ基等の１価の有機基で置換されていてもよい。また末端にヒドロキシル基、アルコキシル基を有するポリシロキサンであってもよい。更にまた、メチル基の少割合は水素で置き換えられてもよい。本油剤は繋ぎ油が不要であり、繊維中のオリゴマー、添加剤等を溶かしてスカム等の原因になることもない。また、（Ａ）／（Ｂ）の比率も上記範囲内で自由に変えられ、本発明で使用する金属石鹸、添加剤の溶解性パラメータ等により摩擦係数および解舒性を油剤付着率と合わせて自由に調整することができる。油剤は、紡糸した後にポリウレタン弾性繊維に付着される。
【００１１】
本発明の添加剤とは、黄変防止、紫外線吸収、酸化防止等の目的で添加される添加剤であり、添加剤の溶解性パラメータが８．０〜１３．５好ましくは、９．１〜１３．３で添加重量がポリウレタンに対して好ましくは１．５重量％以下、好ましくは０．５〜１．２重量％含有させることにより、著しく油剤付着率を減少させ、油剤のしみ出しも無く、低価格のスパンデックス弾性繊維を提供できる。
添加剤を１．５重量％以上添加すると、逆の効果として金属石鹸がブリードアウトするか、添加剤がブリードアウトする。
【００１２】
本発明においては、油剤と糸中に添加された金属石鹸との相乗効果、更には金属石鹸は同時に添加される添加剤の溶解性パラメータによって著しく効果に影響される。金属石鹸はマイグレーションにより糸の表面に移動し、これが特に低速での平滑性に、また本発明の油剤は特に高速での平滑性に顕著な効果を示すと推定される。従って、従来は油剤だけで解舒性及び平滑性の改善を目指していたが、本発明は更に添加剤の溶解性パラメータによる金属石鹸の表面への移動も考慮したものである。
【００１３】
金属石鹸は脂肪酸と金属イオンとから形成される塩のため、溶解性パラメータは計算できないが、この脂肪族部分の非極性が添加剤の溶解度パラメータのある範囲のものに親和、非親和の効果を受け糸表面にマイグレーションし、これが糸表面に付与されたシリコン主体の油剤により、平滑性が著しく改善されると考えられる。従って、従来とことなり、金属石鹸を糸中に添加するためスカム等の原因もなく、かつ、糸表面同士の粘着性が改善され、かつ平滑性特に低速、高速のの両速度にも効果を発揮するものと考えられる。この結果、油剤付着率も著しく低くおさえることが可能となり、油剤による工程上の汚れもなくスカムの原因もなく、更に低価格が可能となり、品質面コスト面で合理的なものとなる。
同時に添加する酸化防止剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤等の添加剤の溶解性パラメータと金属石鹸の添加量、油剤付着量、摩擦係数とは密接な関係がある。また本発明の油剤を使用することにより、低付着率で摩擦係数も著しく向上する。
【００１４】
本発明のポリウレタン弾性繊維とは、ソフトセグメントとハードセグメントから成る重合体である。ソフトセグメントとしては、ポリエチレンアジペートグリコール、ポリエチレンプロピレンアジペートグリコール、ポリブチレンアジペートグリコール、ポリヘキサメチレンアジペートグリコール、ポリノナメチレンアジペートグリコール、シュウ酸、コハク酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマール酸、フタール酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の二塩基酸とグリコール類を縮合重合して得た重合体等のポリエスルルグリコール１、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプル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、ポリエチレンプロピ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等のポリエーテルグリコール２、ポリカプロラクトングリコール３などがある。ソフトセグメントの分子量は４００以上が望ましい。ハードセグメントは、１種または、２種以上の有機ジイソシアネートとジオールまたはジアミンなどの鎖延長剤との反応生成物からなるものである。ソフトセグメントとハードセグメントとの割合は重合仕込みモル比で０．５〜４．０までの範囲なら特に規定する必要はなく、できたポリマーの溶解性パラメータは１０．０ とした（一般には、１０．０：ポリマーハンドブック）。
【００１５】
本発明のスパンデックス繊維の重合体は従来の方法で合成される。即ち、溶融タイプ、溶液タイプのいずれでもよい。溶融タイプは紡糸直前のポリマー溶解時に、溶液タイプでは重合終了時に、各々添加剤を所定量投入する。
添加剤としては、各種あり機能付与としては、酸化防止、黄変防止、紫外線吸収、難燃、防黴、抗菌、着色、などいろいろあるが、全ての添加剤に共通して添加剤を投入してできたポリマーは通常の方法で紡糸する。即ち、溶融タイプは、通常の方式による溶融紡糸、溶液タイプは通常の方式による乾式または湿式紡糸を行い、スパンデックス繊維を巻き取る。巻き取る際にはいずれの紡糸方法でも通常の後加工処理用油剤を付与させる。
【００１６】
【実施例】
実施例中の部及び％は断らないかぎり重量基準である。また実施例中における解舒性とはチーズの最内層の糸を駆動ローラ及び巻取りローラを用いて安定に巻き取る為に必要な最小限必要な伸長の割合である。平滑性（Ａ）はレーダ法によって測定した。ただし、摩擦体はクロム梨地メッキした金属製のものであり、その回転時の表面速度は０．９ｍ／分である。平滑性（Ｂ）は編み針の摩擦面に対する糸の摩擦係数で評価することができる。測定は計測工業社Ｆ−ＭｅｔｅｒＲ−１１８２で行い、その測定原理は以下の通りである。
即ち、糸を編み針に摩擦各αで掛け一方向に糸を走行させ、この時の編み針の通過前後で糸張力を測定し、これより次式により摩擦係数を求める。なお、速度は５００ｍ／分まで変えられるものである。
平滑性（Ｂ）＝( ｌｎｔ１ −ｌｎｔ２)／α
ｔ２ ＝入力側の糸張力（ｇ）
ｔ１ ＝出力側の糸張力（ｇ）
α ＝ラジアンで表した摩擦角
ｌｎ＝自然対数
【００１７】
スカムテストは次の方法でおこなった。１０ｍ／分で解舒され、３０ｍ／分まで巻き取られている糸にカミソリの刃をあてた時、カミソリに付着する白色の粘着物質の量を肉眼で判定した。
【００１８】
〔実施例１〕
メチレンビス（４−フェニルイソシアネート）１０部と分子量１５００のポリテトラメチレングリコール３０部とを８０℃で６０分間反応させてプレポリマーを得、これにジメチルセトアミド９０部に溶解し、０℃に保ちながら１，３−プロピレンジアミン１．３部をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１２部に溶解したものを添加し、鎖延長反応を実施した。得られた粘稠重合体溶液（２０℃における粘度１２００ポイズ）に表−１に示す添加剤とステアリン酸マグネシウムをポリマー重量に対して０．１〜０．５重量％添加して６０分間攪拌混合し、均一なポリマー溶液を得た。
この得られたポリマー溶液を孔径０．１５ｍｍ、孔数３０の紡糸口金を通して２５０℃に加熱された気流中に紡出し、形成された糸状を溶媒含有率が１％以下になったところで機械的仮撚により収束した後、油剤を付与し、２００ｍ／分で巻き取って５００ｇのチーズを得た。付与した油剤と添加剤については表２に示した。また、平滑性として低速時と高速時の摩擦係数を示した。
スカムテストはカミソリ刃をあてて刃に付着する粘着成分を目視判定した。
ブリードアウトテストは、上記得られた２８０デニールの糸を４５℃で６ケ月保存したものを使用した。即ち、１０ｍ／分で解舒され、３０ｍ／分まで巻き取られている糸カミソリの刃をあてた時、カミソリに付着する物質の有無を肉眼で観察判定し、さらに付着物がある場合は採取し、ＩＲスペクトルでその物質を同程した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
これら結果から明らかなように、金属石鹸を添加した場合、同時に併用する添加剤の溶解性パラメータにより著しく平滑性が改善されかつ同時に解舒性も向上する。更にこれらの相乗効果により油剤付着率も著しく低減することが可能となり、品位的に向上するとともに製造コストも低減することが可能となり合理的な生産方法、スパンデックス糸を提供することができ、画期的な発明である。

Claims (4)

1. ２５℃における粘度が１００センチストークス以下のジオルガノポリシロキサン（Ａ）および５０００〜１５０００センチストークスのジオルガノポリシロキサン（Ｂ）を必須成分として含有し、両成分の配合割合が重量比で（Ａ）：（Ｂ）＝８５〜９５：１５：５であり、かつ両成分の合計配合量が全油剤成分に対し４０重量％以上である油剤が０．１〜１．０重量％付与されたポリウレタン弾性繊維であり、紡糸以前の段階で原料ポリウレタン溶液中にポリウレタンに対し０．００５〜５重量％の金属石鹸を配合したポリウレタン弾性繊維。
2. 前記金属石鹸が、紡糸温度でポリウレタン溶液の溶媒に対し少なくとも０．１ｇ／ｄｌの溶解度を有する事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. 溶解性パラメータが、８．０〜１３．５である添加剤を含有する請求項１又は２記載のポリウレタン弾性繊維。
4. 前記添加剤が、０．０〜１．５重量％添加された請求項１〜３のいずれか記載のポリウレタン弾性繊維。