JP4191570B2 - ポリウレタン弾性糸およびその改質剤 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ポリウレタン弾性糸用改質剤およびこの改質剤を用いて製造されたポリウレタン弾性繊維に関する。

特公昭５８−４４７６７号公報に、金属石鹸を配合したポリウレタン弾性糸が記載されている。また、特開平１０−３１０９７９号公報に、平均粒子径が０．１〜５μｍである高級脂肪酸の金属塩を含有するポリウレタン弾性繊維用改質剤が提案されている。

発明が解決しようとする課題

本発明の目的は、ポリウレタン弾性繊維の粘着性を低減し、糸条の走行時における編針やガイドとの摩擦および発生静電気を少なくするとともに、分散性が改善され、使用に便利なポリウレタン弾性繊維用改質剤およびこれを付与したポリウレタン弾性繊維を提供することである。

課題を解決するための手段

高級脂肪酸の金属塩は、長期に保存するとそれ自身で凝集が起こり、ポリウレタン紡糸用のドープに添加した場合、再分散が十分でないといった問題が生じる。本発明によれば、高級脂肪酸の金属塩と側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマーを混合することにより高級脂肪酸金属塩の再凝集を防止し、ポリウレタン紡糸用ドープに添加した場合の分散性を改善し、さらには糸条とした後、編織時における静電気の発生を低減することができる。

本発明のポリウレタン弾性糸は、側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー０．１〜９９．９重量部と高級脂肪酸金属塩９９．９〜０．１重量部の混合物を０．００１〜５．０重量％含有することを特徴とする。
また、本発明のポリウレタン弾性糸用改質剤は、側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー０．１〜９９．９重量部と高級脂肪酸金属塩９９．９〜０．１重量部の混合物がポリウレタン弾性糸の原料に分散されていることを特徴とする。

本発明に用いる炭素数１０〜３０の高級脂肪酸の金属塩（Ａ）は、平均粒子径が０．１〜５μｍ、好ましくは０．３〜３μｍ、より好ましくは０．５〜２μｍである。０．１μｍより小さいと、改質剤の粘度が高くなり、取り扱い性が悪くなったり、膠着防止性が低下することがある。５μｍより大きいと、分散性が悪くなり、編針やガイドとの摩擦が大きくなることがある。本発明に好適な高級脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、エイコサン酸、ドコサン酸等のマグネシウム塩、亜鉛塩、バリウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩等が例示できる。特に好ましくはステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウムである。

本発明において、平均粒子径とは、改質剤を溶液状態に分散液で希釈し、バッチセルを用いて粒度分布測定装置「ＬＡ−９１０」（堀場製作所社製）により測定することができる。

本発明に用いる側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー（Ｂ）は、主鎖が炭素−炭素結合を主として構成されるポリマーであり、分子量は１，０００〜１００，０００が好ましい。
側鎖のアルキレンオキサイド基として−（Ｃ２Ｈ４）ｐ−、−（Ｃ３Ｈ６）ｑ−、−（Ｃ４Ｈ８）ｒ−が例示される（ｐ，ｑ，ｒは自然数を表す）。側鎖の数は１つとは限らない。
具体的にはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート等にメトキシポリエチレングリコールメタクリレートやヒドロキシエチルメタクリレートを共重合したもの、ポリヒドロキシポリオレフィンのアルキレンオキサイド付加物、ＯＨ基含有ポリブタジエンのアルキレンオキサイド付加物、ポリビニルアルコールのアルキレンオキサイド付加物、ポリビニルアルコールとポリエチレンの共重合物のアルキレンオキサイド付加物、ＯＨ変性ポリイソプレンのアルキレンオキサイド付加物が例示される。

高級脂肪酸金属塩（Ａ）および側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー（Ｂ）の混合比率（重量）は、０．１：９９．９〜９９．９：０．１の範囲で目的とする効果を発揮する。膠着防止作用および編針やガイドとの摩擦低減を優先させる場合は、（Ａ）が５０重量％以上さらには８０重量％以上あることが好ましい。分散性の改善や発生静電気の低減を優先させる場合には、（Ｂ）が５０重量％以上、更には８０重量％以上あることが好ましい。

高級脂肪酸金属塩（Ａ）と側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー（Ｂ）の混合物（Ｃ）は、ポリウレタン弾性糸の原料に分散した形態で紡糸ドープ又はポリウレタンの重合系に添加される。
乾式又は湿式で紡糸される場合にはＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＰＴＭＧ、ポリエステルジオール、１，４ブタンジオール、エチレンジアミン等の紡糸溶媒に分散して用いることが好ましい。好ましくはＤＭＡｃ、ＤＭＦに分散する。
溶融紡糸に用いる場合にはポリエステルジオール、１，４ブタンジオール等に混合した後、重合系に添加しても良いし、混合物（Ｃ）を直接、重合系に添ることもできる。
紡糸溶媒で分散された混合物（Ｃ）をポリウレタン弾性糸の原料に分散する場合、紡糸溶媒で分散された混合物（Ｃ）の割合は２０〜３０重量％程度が好ましい。
この混合物（Ｃ）のポリウレタン弾性糸への添加量は、０．００１〜５．０重量％である。０．００１重量％より少ないと効果が不十分であり、一方、５．０重量％より多いと弾性糸の強伸度等の性能が低下するときがある。

本発明で使用するポリウレタン弾性繊維とは、分子鎖中にウレタン結合またはウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンポリマーを紡糸して得られる繊維をいい、このポリマーを適当な溶媒に溶かして乾式紡糸または湿式紡糸することにより、またはそのまま溶融して溶融紡糸により製造される繊維である。このポリマーは一般には、低融点、低ガラス転移点をもつ高分子量のジオール、ジイソシアネートおよび鎖延長剤と呼ばれる低分子量の二官能性活性水素化合物とを主原料として製造される。高分子量ジオールに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重合物が使用される。またジイソシアネートとしては通常、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等の芳香族ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートのような環状脂肪族ジイソシアネート類が使用される。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。
なお実施例における、各特性の評価は次の方法に従って行った。

油剤の作用効果の評価法

解舒速度比：
解舒速度比測定機の解舒側に改質剤を付与した繊維のチーズ（１）をセットし、巻取り側に紙管（２）をセットする（図１参照）。
巻き取り速度を一定速度にセットした後、ローラー（３）及び（４）を同時に起動させる。この状態では糸（５）に張力はほとんどかからないため、糸はチーズ上で膠着して離れないので、解舒点（６）は図１に示す状態にある。解舒速度を変えることによって、チーズからの糸（５）の解舒点（６）が変わるので、この点がチーズとローラーとの接点（７）と一致するように解舒速度を設定する。解舒速度比は次式１によって求める。この値が小さいほど、解舒性が良いことを示す。

式１

解舒速度比（％）＝（巻取速度−解舒速度）÷解舒速度×１００

編成張力：
図２において、チーズ（８）から縦取りした弾性糸（９）をコンペンセーター（１０）を経てローラー（１１）、編み針（１２）を介して、Ｕゲージ（１３）に付したローラー（１４）を経て速度計（１５）、巻き取りローラー（１６）に連結する。速度計（１５）での走行速度が定速（例えば、１０ｍ／分、１００ｍ／分）になるように巻き取りローラーの回転速度を調整して、巻き取りローラーに巻き取り、そのときの張力変動をＵゲージ（１３）で測定し、繊維／編み針間の摩擦（ｇ）を計測する。

静電気：
図２において、走行糸条より２ｃｍのところに設置した春日式電位差測定装置（型式ＫＳ−５２５）１７によって測定した。

紡糸原液の調整：
数平均分子量２０００のポリテトラメチレンエーテルグリコールと４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートをモル比率１：２で反応させ、次いで１，２−ジアミノプロパンのジメチルホルムアミド溶液を用いて鎖延長し、ポリマー濃度２０重量％のジメチルホルムアミド溶液を得た。３０℃での濃度は１７００センチポイズであった。

添加剤の調整：
・添加剤Ａ
ステアリン酸マグネシウム（平均粒子径２０μｍ）４ｋｇとエチルメタクリレートとメトキシポリエチレングリコール（ＥＯ約９モル）メタクリレートの９：１の共重合物（Ｍｗ約２０，０００）１ｋｇをＤＭＡｃ４５ｋｇに分散し、ＴＨホモミキサー（特殊機械社製）を用いて回転数７，０００ｒｐｍにて２０分間ステアリン酸マグネシウムを粉砕した。得られたステアリン酸マグネシウムの平均粒子径は２μｍであった。
・添加剤Ｂ
ステアリン酸マグネシウム（平均粒子径２０μｍ）５ｋｇとポリヒドロキシポリオレフィン（Ｍｗ５，０００）のＯＨ基１つにＥＯが平均５モル付加したポリマー５ｋｇをＤＭＡｃ４０ｋｇに分散し、ＴＨホモミキサーを用いて回転数６，０００ｒｐｍにて６０分間ステアリン酸マグネシウムを粉砕した。得られたステアリン酸マグネシウムの平均粒子径は０．５μｍであった。

実施例１
ポリウレタン紡糸原液に添加剤Ａを２重量％添加して、このポリウレタン紡糸原液を２００℃のＮ_２気流中に吐出して乾式紡糸した。紡糸中の走行糸に表面処理剤ジメチルシリコーン１０ｍｍ^２／ｓをオイリングロールにより繊維に対して５重量％付与し、続いて処理剤を付与した糸を毎分２００ｍの速度でボビンに巻き取り、１５５ｄｔｅｘポリウレタンモノフィラメントのチーズ（巻き量５００ｇ）を得た。得られたチーズを４５℃、５０％ＲＨの雰囲気中に２４時間放置して、評価に供した。評価結果を表１に示した。

実施例２
添加剤Ａを紡糸原液に０．２重量％添加する以外は、実施例１と同様に紡糸した。

実施例３
添加剤Ｂを紡糸原液に０．０１重量％添加する以外は、実施例１と同様に紡糸した。

実施例４
添加剤Ｂを紡糸原液に０．２重量％添加する以外は、実施例１と同様に紡糸した。

実施例５
添加剤Ｂを紡糸原液に２．５重量％添加する以外は、実施例１と同様に紡糸した。

比較例１
添加剤として、ステアリン酸マグネシウム（平均粒子径２０μｍ）１０重量％とＤＭＡｃ９０重量％の混合物を用いる以外は実施例１と同様にしてポリウレタン弾性糸を得た。

発明の効果

本発明の添加剤をポリウレタン弾性繊維中に添加することにより、繊維の粘着整性を低減して、繊維間の膠着を防止し、又は繊維と編針やガイドとの摩擦および発生静電気を減少し、繊維の解舒性を改良する。また、本発明の改質剤は保存中における高級脂肪酸金属塩の沈降分離が少なく、利用性に優れている。

解舒速度比の測定方法を説明する模式図。 編成張力の測定方法を説明する模式図。

符号の説明

１ チーズ ２ 巻取り用紙管
３ ローラー ４ ローラー
５ 走行糸条 ６ 解舒点
７ チーズとローラーの接点 ８ チーズ
９ 走行糸条 １０ コンペンセーター
１１ ローラー １２ 編針
１３ Ｕゲージ １４ ローラー
１５ 速度計 １６ 巻取りローラー
１７ 電位差測定装置

Claims (2)

1. 側鎖にアルキレンオキサイド基を有するポリマー０．１〜９９．９重量部と高級脂肪酸金属塩９９．９〜０．１重量部の混合物を０．００１〜５．０重量％含有することを特徴とするポリウレタン弾性糸。
2. 側鎖にアルキレンオキサイド基を含有するポリマー０．１〜９９．９重量部と高級脂肪酸金属塩９９．９〜０．１重量部の混合物がポリウレタン弾性糸の原料及び／又は紡糸溶媒に分散されていることを特徴とするポリウレタン弾性糸用改質剤。

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