JP3857741B2

JP3857741B2 - 分繊用弾性糸

Info

Publication number: JP3857741B2
Application number: JP2232496A
Authority: JP
Inventors: 義紀森藤
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: JPH09217227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整経機、カバリング機、合撚機、コアースパン精紡機、編機などにおいて分繊しながら使用できるポリウレタン弾性糸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ジイソシアネートと高分子量ジオールで調整されたイソシアナート末端のプレポリマーを鎖長伸長させて得られるポリウレタン弾性糸は公知であり、ポリアミド繊維やポリエステル繊維と交編されファンデーション、ソックス、パンティストッキング、スポーツウェア等、多分野に伸縮機能素材として使用されている。通常使用されるポリウレタン弾性糸は、マルチフィラメントの場合、紡糸段階で粘着性のある状態でフィラメント相互を接合させ相互の分離応力を１００ｍｇ以上に設定して巻き取られるが、１ボビンに１本の接合マルチフィラメントを巻き付けたものである。モノフィラメントの場合には、接合させる必要はないが、やはり１ボビンに１本のモノフィラメントを巻き付けたものである。
【０００３】
このような背景下、本出願人は、生産性を高め、分離性能の優れたポリウレタン弾性糸を提供する目的で、特開平３−５９１１２号公報で、複数本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントが１個のボビンに引き揃えて巻かれたポリウレタン弾性糸であって、金属石鹸を０．０１〜０．５重量％含有すること、かつ引き揃えて巻かれた接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力が１５ｍｇ以下であることを特徴とする分繊用弾性糸を提案した。しかしながら、この分繊用弾性糸は生産性がよく、また分離性能もよいものの、糸長方向の繊度斑が生じやすいという欠点を有していた。かかる繊度斑は、特に、細デニールの糸にとって、深刻なものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の欠点を克服し、細デニール糸であっても糸長方向の繊度斑の少ない高品位の分繊用弾性糸を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、複数本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントが１個のボビンに引き揃えて巻かれたポリウレタン弾性糸であって、ハイドロタルサイト化合物を０．１〜０．８重量％、金属石鹸を０．０５〜０．５重量％、変性シリコン化合物を０．０５〜０．５重量％含有すること、かつ引き揃えて巻かれた接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力が１０ｍｇ以下であることを特徴とする分繊用弾性糸であり、特に繊度斑が２．５％以下である分繊用弾性糸である。以下、本発明について説明する。
【０００６】
本発明において、ポリウレタン弾性糸とは、ウレタン結合のみからなるポリウレタン弾性糸、ポリウレタン結合及びウレア結合とからなるポリウレタンウレア弾性糸をいう。
本発明において、接合マルチフィラメントとは、フィラメント相互が簡単に分離しない状態に接着せれたマルチフィラメントであり、好ましくは分離応力が２０ｍｇ以上、更に好ましくは１００ｍｇ以上であるマルチフィラメントである。２０ｍｇ未満では、マルチフィラメント同士が分離し易く、単糸割れによって加工工程での糸切れとなり、好ましくない。
【０００７】
本発明のポリウレタン弾性糸は、複数本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントが１個のボビンに引き揃えて巻かれたポリウレタン弾性糸である。１ボビンに１本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントを巻き付けた場合と異なり、生産性等の点で優れている。例えば、モノフィラメントの場合、３０ｄ／３ｆを紡糸することで、１０ｄ／１ｆの糸を一挙に３本紡糸した事となり、生産性は高まるのである。本数は２本以上であれば特に限定されないが、分繊作業の円滑さの点から２〜５本、更には２〜３本であることが好ましい。
【０００８】
ポリウレタン弾性糸は、分繊作業の円滑さの点から、ガイド等により引き揃えて巻かれていることが肝要である。特に接合マルチフィラメントについては、ガイド等により引き揃えて巻かれていない場合、例えば仮撚機による場合には、接合マルチフィラメント同士の分離応力が１０ｍｇ以下であっても、仮撚によってお互いが絡み合っているために分繊時に糸が切れる等の問題がある。
【０００９】
本発明のポリウレタン弾性糸は、ハイドロタルサイト化合物を０．１〜０．８重量％、金属石鹸を０．０５〜０．５重量％、変性シリコン化合物を０．０５〜０．５重量％含有することが肝要である。これによって、本発明の弾性糸は、複数本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントが１個のボビンに引き揃えて巻かれたポリウレタン弾性糸であっても、糸長方向の繊度斑の少ない高品位の分繊用弾性糸となる。
【００１０】
本発明において、ハイドロタルサイト化合物の添加量はポリウレタン系重合体の重量に基いて０．１〜０．８重量％が好ましく、より好ましくは０．２〜０．６重量％である。０．１重量％未満では繊度斑の解消の効果が無く、０．８重量％を越えて添加しても紡糸の安定性及び弾性機能に悪影響を及ぼす恐れがあり、不経済である。
【００１１】
本発明で使用する金属石鹸としては、リチウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム等の金属とラウリン酸、ステアリン酸等の脂肪酸との組み合わせが挙げられる。金属石鹸の添加量はポリウレタン系重合体の重量に基いて０．０５〜０．５重量％が好ましく、より好ましくは０．１５〜０．３５重量％である。０．０５重量％未満では分繊時に接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力を１０mg以下とする事が難しく分繊作業の円滑さを欠く事になり、０．５重量％を越えて添加すると、マルチフィラメントの場合、紡糸段階で粘着性のある状態でフィラメント相互を接合させ相互の分離応力を１００ｍｇ以上に設定して巻き取る事が出来ない。
【００１２】
本発明に使用する変性シリコン化合物としては、直鎖状ポリエーテル変性シリコン、分岐状ポリエーテル変性シリコン、アルキル変性シリコン、アミノ変性シリコン等が挙げられる。変性シリコン化合物の添加量はポリウレタンウレア重合体の重量に基いて０．０５〜０．５重量％が好ましく、より好ましくは０．１〜０．３重量％である。０．０５重量％未満では分繊時に接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力を１０mg以下とする事が難しく分繊作業の円滑さを欠く事になり、０．５重量％を越えて添加すると、マルチフィラメントの場合、紡糸段階で粘着性のある状態でフィラメント相互を接合させ相互の分離応力を１００ｍｇ以上に設定して巻き取る事が出来ない。
【００１３】
本発明の弾性糸は、引き揃えて巻かれた接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力が１０ｍｇ以下であることが肝要である。１０ｍｇを超える場合には分繊時の円滑さを欠く事となり、本発明の効果が生じない。
本発明の弾性糸は一般に太さが５〜１００デニールであるが、特に繊度斑が品質上深刻な問題となる５〜７０デニール、更には５〜３０デニールの細デニ−ルの場合に、本発明の効果が有利に発揮できる。
【００１４】
本発明の弾性糸は、後述の方法により測定される繊度斑が２．５％以下、更には２．３％以下である。
次に、本発明の弾性糸の製造方法について説明する。
本発明において、ポリウレタン弾性糸は、基本的には有機ジイソシアナートと実質的に線状の高分子ジオールとで調整されたイソシアナート末端のプレポリマーに多官能性活性水素原子を有する鎖伸長剤および単官能性活性水素原子を有する末端封鎖剤を１段または多段階に反応せしめて得られる分子内にウレタン基を有する弾性高分子重合体を溶融紡糸、乾式紡糸、湿式紡糸して得られるものである。
【００１５】
ポリウレタン弾性糸を構成するポリウレタン基体の別の調製の仕方としては、上述の両端にヒドロキシル基をもち分子量４００〜５，０００である実質的に線状の重合体と有機ジイソシアネ−トとからなるイソシアネート末端のプレポリマ−に多官能性活性水素原子を有する鎖伸長剤と単官能性活性水素原子を有する末端停止剤とを反応させながら紡糸して得られるものである。
【００１６】
本発明のポリウレタン基材の製造原料の一つである高分子ジオールとしては、両末端にヒドロキシル基を持つ数平均分子量４００〜５，０００の実質的に線状の高分子体であり、例えばポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシペンタメチレングリコール、炭素数１〜８の直鎖状またはランダム状にエーテル結合している共重合ポリアルキレンエーテルジオール等のポリエーテルジオール；アジピン酸、セバチン酸、マレイン酸、イタコン酸、アゼライン酸、マロン酸等の二塩基酸の一種または二種以上とエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、ジエチレングリコール、１，１０−デカンジオール、１，３−ジメチロールシクロヘキサン、１，４−ジメチロールシクロヘキサン等のグリコールの一種または二種以上とから得られたポリエステルジオール；又はポリエステルアミドジオール、ポリエーテルエステルジオール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール等のポリラクトンジオール、ポリカーボネートジオール等を挙げることができる。
【００１７】
本発明のポリウレタン基材の製造原料の一つである有機ジイソシアナートとしては、例えば脂肪族、脂環族、芳香族のジイソシアナートの中で、反応条件下で溶解または液状を示すものすべてを適用できる。
例えば、メチレン−ビス（４−フェニルイソシアナート）、メチレン−ビス（３−メチル−４−フェニルイソシアナート）、２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、ｍ−及びｐ−キシリレンジイソシアナート、α，α，α’，α’−テトラメチル−ｐ−キシリレンジイソシアナート、ｍ−及びｐ−フェニレンジイソシアナート、４，４’−ジメチル−１，３−キシリレンジイソシアナート、１−アルキルフェニレン−２，４及び２，６−ジイソシアナート、３−（α−イソシアナートエチル）フェニルイソシアナート、２，６−ジエチルフェニレン−１，４−ジイソシアナート、ジフェニル−ジメチルメタン−４，４−ジイソシアナート、ジフェニルエーテル−４，４’−ジイソシアナート、ナフチレン−１，５−ジイソシアナート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアナート、メチレン−ビス（４−シクロヘキシルイソシアナート）、１，３−及び１，４−シクロヘキシレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、ペンタメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、３，３，５−トリメチル−５−メチレンシクロヘキシルジイソシアネート等が例示される。好ましくは、メチレン−ビス（４−フェニルイソシアナート）である。
【００１８】
本発明のポリウレタンウレア基材の製造原料の一つである、多官能性活性水素原子を有する鎖伸長剤としては、例えばヒドラジン、ポリヒドラジド、ポリオ−ル、エチレンジアミン，プロピレンジアミン，ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン，ｍ−キシリレンジアミン，ｐ−キシリレンジアミン等のポリアミン、ヒドロキシルアミン、水、１，４ブタンジオール等のポリオールを用いることができる。
【００１９】
また、本発明のポリウレタン基材の製造原料の一つである、単官能性活性水素原子を有する末端停止剤としては、例えば、ジエチルアミンのようなジアルキルアミン等が用いられる。これらの鎖伸長剤、末端停止剤は１種単独でまたは２種以上混合して用いてもよい。
本発明のハイドロタルサイト化合物、金属石鹸、変性シリコン化合物のポリウレタンウレアへの配合はポリウレタン重合体製造の任意の段階で可能であるがポリウレタン重合体の重合終了後が好ましい。
【００２０】
また、上記ポリウレタン重合体組成物には、所望により、公知のポリウレタン重合体組成物に有用である特定の化学構造を有する有機または無機の配合剤、例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒンダードアミン系化合物等の紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系化合物等の酸化防止剤、防黴剤；硫酸バリウム、酸化マグネシウム、珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛等のような無機微粒子；ポリテトラフルオロエチレン等の粘着防止剤を適宜配合することもできる。
【００２１】
複数本の接合マルチフィラメントを引き揃えて巻き取るに際しては、図１に示す様に紡糸室下部に設けたエアージェット撚糸機１４で所定単位毎に束ねて撚りをかけた後に、静止ガイド６によって引き揃えた後、１個のボビン１１に巻き取る。
すなわち、ハイドロタルサイト化合物、金属石鹸、変性シリコン化合物のポリウレタンウレアへを含むポリウレタン重合体の溶液は紡糸室１に取り付けられた紡糸アセンブリ−２へ圧入する。紡糸口金のオリフィス３から溶液が押し出され、これに熱風入口４を通って紡糸室に導入される高温燃焼ガスを並流に当てる。これによって、ポリウレタン重合体の溶媒は蒸発し、連続フィラメント１３が形成される。
【００２２】
連続フィラメントは１３は紡糸室出口に取り付けられた撚糸機１６により撚りがかけられ、紡糸室内に撚り点がくるよう調整され接合マルチフィラメント１５が形成される。蒸発した溶媒は高温燃焼ガスとともに熱風出口５より排出されるが、紡糸室１の下部の穴より溶媒が出ないよう通常導入した高温燃焼ガスと蒸発した溶媒の総量より多く排出し、紡糸室下部より空気が向流に流れるようにしている。
【００２３】
接合マルチフィラメントの糸条温度は紡糸室下部からの向流空気量で調整される、静止ガイド６で引き揃えられ、第１ゴデッドロ−ル７と第２ゴデッドロ−ル９の中間に設けられた油剤ロ−ル８により油剤を付与し、フリクションロ−ル１０により分繊用糸１１として巻き取られる。なお、接合マルチフィラメントは、特開平５９１１２号公報のように、紡糸室から出た後、静止ガイド６で引き揃えられる前に冷却装置により冷却することも可能であるが、本発明の弾性糸は上記ハイドロタルサイト化合物、金属石鹸、変性シリコン化合物を特定の重量比で含むため、接合マルチフィラメントの糸条温度を敢えて調整しなくとも、本発明の狙いとする糸条間の分離応力が得られる。
【００２４】
また、複数本のモノフィラメントを引き揃えて巻き取るに際しても同様に、図２に示す様に、静止ガイド６によって引き揃えた後、１個のボビン１１に巻き取るとよい。なお、モノフィラメントの場合にはエアージェット撚糸機は不要である。
本発明によれば、通常の紡糸速度で細デニール糸を一挙に生産できるために、生産効率が高まる。そして、この傾向は細デニールになるほど顕著となっている。
【００２５】
本発明のポリウレタン弾性糸を製造する際には、接合マルチフィラメントの場合でも、モノフィラメントの場合でも、ガイド等によって引き揃えて巻き取ることが肝要である。ここで、ガイドを用いた場合には、ガイドの素材は摩擦抵抗による糸切れ防止の点からアルミナ、チタン等のセラミックガイドが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例で更に詳しく説明するが、これに限定されるものではない。
また、実施例中の特性値の測定法を以下に示す。
（破断強伸度）
引張試験機（オリエンテック（株）製ＵＴＭ−ＩＩＩ−１００型）により２０℃、６５％ＲＨ雰囲気下で試料長５ｃｍの弾性糸を把持長５ｃｍで、１，０００％／分の歪速度で破断させ破断時の強力と伸度を測定する。
【００２７】
（分離応力）
引張試験機（オリエンテック（株）製ＵＴＭ−ＩＩＩ−１００型）により２０℃、６５％ＲＨ雰囲気下で行う。
▲１▼複数本の接合マルチフィラメントまたは複数本のモノフィラメントの分離応力の測定は、長さ方向に先ず１本の接合マルチフィラメントまたはモノフィラメントを分離して引張試験機のクランプに把持し５０ｃｍ／分の速度で、分繊しその分繊に要した応力を測定する。
【００２８】
▲２▼一本の接合マルチフィラメント内の分離応力は糸の切断部をよく揉んで単糸を取り出し単糸と他の残りの部分とを引張試験機のクランプに把持し５０ｃｍ／分の速度で、分繊しその分繊に要した応力を測定する。
（分繊糸の走行時の分離性）
送り出しロール上に分繊用弾性糸を接し、これより糸を引き出して分繊し巻き取りロール上に接したボビンへ分繊した糸条を巻き返す。
【００２９】
途中、スネルガイドを設け分繊した糸と糸とのなす角度（θ）を１０°に設定し、１５０ｍ／分で送り出し、２２５ｍ／分で巻き取り１０分間走行させた時の糸切れ回数を測定し分繊作業の円滑さを調べる。
（繊度斑；Ｕ％）
計測器工業（株）製のＵ％ＥＶＥＮＮＥＳＳＴＥＳＴＥＲＴｙｐｅＣで測定する。
【００３０】
【実施例１〜３及び比較例１〜５】
＜ポリウレタン溶液の調整例＞
数平均分子量１，２００のポリテトラメチレングリコール１，０００ｇ（重量部、以下同じ）およびメチレン−ビス（４−フェニルイソシアナ−ト）３１２ｇを、窒素ガス気流中９５℃において９０分間攪拌しつつ反応させて、イソシアネート基残基のプレポリマーを得た。次いで、これを室温まで冷却した後、乾燥ジメチルホルムアミド２，３６０ｇを加え、溶解してプレポリマー溶液とした。
【００３１】
一方、エチレンジアミン２３．４ｇおよびジエチルアミン３．７ｇを乾燥ジメチルホルムアミド１，５７０ｇに溶解し、これに前記プレポリマー溶液を室温で添加して、粘度１，２００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稠な重合体溶液に、（対ポリマー固形分重量％、以下同じ）、４，４´−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）２％、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０．７％を添加したものを、紡糸原液▲１▼とする。
【００３２】
この紡糸原液▲１▼に表１に示す添加剤を配合し真空脱泡後、口径０.２ｍｍ孔数６ホールのノズルから２６０℃燃焼ガスを流した紡糸室に押し出し紡糸室下部のエアージェット撚糸機で２本づつ束ねて撚をかけ３本の２０デニール／２フィラメントの接合マルチフィラメントを形成し５００ｍ／分の速度で巻き取った。
表１内の記号は以下の様であり、ＤＨＴ：ハイドロタルサイト化合物，ＳｔＭｇ：ステアリン酸マグネシウム，Ｓ−Ｅ−Ｓｉ：分岐状ポリエーテル変性シリコン，Ｌ−Ｅ−Ｓｉ：分子両末端ポリエーテル変性シリコン，Ａ−Ｓｉ：アミノ変性シリコンを表す。
【００３３】
得られた２０ｄ糸の強力，伸度，接合マルチフィラメント２０ｄ同士の分離応力，接合マルチフィラメント内の単糸同士の分離応力，分繊糸の走行時の分離性について表１に示す。
表１に示すように、ハイドロタルサイト化合物の添加で糸長方向の繊度斑が解消され、金属石鹸と変性シリコンの併用によって接合マルチフィラメント内の単糸間の分離応力は低下させずに引き揃えて巻き取られた接合マルチフィラメント同士の分離応力を低下させて分繊を容易にできる事が分かる。
【００３４】
【実施例４及び比較例６】
紡糸原液▲１▼に表２に示す添加剤を配合し真空脱泡後、口径０.２ｍｍ孔数４ホールのノズルから２６０℃燃焼ガスを流した紡糸室に押し出し１０デニールの糸を４本形成し、静止ガイドでモノフィラメントを２本づつ引き揃えて５００ｍ／分の速度で２個のボビンに巻き取った。
【００３５】
得られた繊維の強力，伸度，引き揃えられたモノフィラメント同士の分離応力，分繊糸の走行時の分離性について表２に示す。
表２に示すように、経時後も優れた円滑な分繊性を示した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
【発明の効果】
本発明のポリウレタンウレア弾性糸は、ハイドロタルサイト化合物、金属石鹸、変性シリコン化合物を含有せしめる事によって、１個のボビンに引き揃えて巻かれた接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力が１０mg以下である分繊用弾性糸を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合マルチフィラメントの分繊用弾性糸の製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明のモノフィラメントの分繊用弾性糸の製造装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の分離試験装置の概略図である。
【符号の説明】
１紡糸室
２紡糸アセンブリー
３オリフィス
４熱風入口
５熱風出口
６静止ガイド
７第一ゴデットロール
８油剤ロール
９第二ゴデットロール
１０フリクションロール
１１分繊用弾性糸
１２連続フィラメント
１３接合マルチフィラメント
１４撚糸機
１５送り出しロール
１６ボビン
１７巻取りロール
１８スネルガイド

Claims

複数本の接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントが１個のボビンに引き揃えて巻かれたポリウレタン弾性糸であって、ハイドロタルサイト化合物を０．１〜０．８重量％、金属石鹸を０．０５〜０．５重量％、変性シリコン化合物を０．０５〜０．５重量％含有すること、かつ引き揃えて巻かれた接合マルチフィラメントあるいはモノフィラメントの相互の分離応力が１０ｍｇ以下であることを特徴とする分繊用弾性糸。
繊度斑が２．５％以下である請求項１記載の分繊用弾性糸。