JP4761018B2 - ポリウレタン弾性繊維混用緯編地及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、耐アルカリ性に優れ、かつ編地の裁断箇所を処理せずに切りっぱなしで使用できるポリウレタン弾性繊維混用緯編地及びその製造方法に関する。更に詳述すると、ポリウレタン弾性繊維混用緯編地を用いた製品が、着用中に繰り返し伸長されることにより生じる、編地の「変形、目ずれ、わらい(弾性繊維のずれ、抜け、飛び出し)」、裁断部より糸が抜け出す所謂「ほつれ」、組織に発生したはしご状の傷やずれ、即ち「ラン、デンセン」、編地が湾曲した状態になる「カール」、及び裁断部より弾性繊維のみが抜け出し、部分的に編地の伸縮性がなくなる「スリップイン」等を起き難くした緯編地、特に裁断した編地端をそのままの状態、所謂「切りっぱなし」で使用できる緯編地及びその製造方法に関する。
ポリウレタン弾性繊維を混用した緯編地を使用した製品は、伸びが大きく、伸長状態からの回復力やフィット性が良いため広く利用されている。しかし、ポリウレタン弾性繊維を混用した緯編地を繰り返し伸長すると、変形して不均一な編地になり「変形、目ずれ、わらい」、裁断部より糸が抜け出した「ほつれ」、編地の組織にはしご状の傷やずれが発生した「ラン、デンセン」、編地が湾曲した「カール」、ポリウレタン弾性繊維が抜け出す所謂「スリップイン」等の問題が起き易い。
これらの問題対策にあたり、編地端を折り返したり、別布や伸縮性テープを付けて縫製したりすることが一般的に行われているが、凸状や段差、縫い目等が肌に直接接触することによる皮膚障害が懸念されたり、肌触り感や着心地といった着用感の低下、アウターにひびきやすいという審美性の低下等の問題が解決されておらず、編地端を縫製しないで「切りっぱなし」のままで使用できる編地が求められていた。
編地端を縫製せずにそのまま製品にする方法としては、経編地では密度を高くしたり、組織変更等の工夫により、「切りっぱなし」で使用できる編地が見出されている。これに対して、緯編地は通常ほつれやすく、密度も低いのが一般的で、止め編と言われる編組織に変更し、ほつれにくくする方法があるが、「切りっぱなし」で製品にすることはできなかった。尚、編組織を変更しながら製品を作成する方法においても、生産性を高めたり低コスト化を図ったりするうえで重大なネックとなって残っており、フリーカットが可能で「切りっぱなし」のまま使用できる緯編地の要望は極めて高いと言える。
ところで、繊維同士を熱融着させることで「変形、目ずれ、わらい」、「ほつれ」、「ラン、デンセン」、「カール」の低減をはかる提案がなされており、熱セット温度を高くして、一般の高融点のポリウレタン弾性繊維相互の交点で熱融着させる試みについては、高温でのセットが必要なので、交編相手繊維の風合いが硬くなったり黄変する等の好ましくない風合変化や、染色堅牢度の低下が起こる問題が生じていた。また、熱融着の程度も充分ではなく、実質的に熱融着部が外れるので、製品を着用中や洗濯時にランやほつれ防止効果も失われる問題があった。更に、熱セット温度を下げると、熱融着効果が全く失われるという不具合もあった。
一方、低温で融着する特殊なポリウレタン弾性繊維を使うと、140〜160℃の低い熱セット温度で融着させることができるが、交編相手繊維のセットが不充分となり、生折れ等の皺の発生、染色斑等の問題が発生する。交編相手繊維が充分に効果を示す領域で熱セットすると、低温で熱融着する弾性繊維の編地中での強力低下が大きくなり、編地の伸長回復力が低下し、熱セット後の編地中で糸が断糸するので好ましくない。また、低温で強く融着させることができたとしても、例えば通常のシングルニットの緯編地を使用すると、熱融着により編地が硬くなるという別の問題も残っていた。
更に、ポリウレタンを除く他の低融点繊維を使用することで、130〜185℃のセット温度で融着させることができるが(特許文献1,2:特公平2−8058号公報,特開2001−164444号公報参照)、これらの低融点繊維を使用して融着させると、融着に加え、繊維の硬化により風合いが一層硬くなって製品の着心地が悪くなり、ひどい場合には皮膚障害をおこしたり伸縮性が大幅に低下するといった問題があった。
また、融点の異なる2つのポリエーテルエステル弾性繊維を交編した編物を200℃で熱処理して目ずれを防止する方法も提案されているが(特許文献3:特開2001−159052号公報参照)、ポリエーテルエステル弾性繊維は、ポリウレタン弾性繊維に比較して、伸長性、伸長回復性等の伸縮特性で性能が不十分であり、満足できるものではない。
特公平2−8058号公報 特開2001−164444号公報 特開2001−159052号公報
本発明は、アルカリ処理等の後処理を行ってもポリウレタン弾性繊維本来の高伸長性・高伸長回復性を保持できると共に、編地の変形、目ずれ、わらい、ほつれ、ラン、デンセン、カール、スリップイン等を起き難くしたポリウレタン弾性繊維混用緯編地、特に、裁断した編地端をそのままの状態、所謂「切りっぱなし」のまま使用可能なポリウレタン弾性糸混用緯編地及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上である高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維のベア糸が、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織又は中糸入りリバーシブル編組織の緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティングされてなり、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部が熱融着されてなるポリウレタン弾性繊維混用緯編地が、伸長性や伸長回復性に優れ、しかもアルカリ条件下での精練等の後処理を行っても編地が劣化することなく、ポリウレタン弾性繊維本来の伸長性、伸長回復性を保持でき、更には、熱セットにより繊維同士を融着させることで、編地の変形、デンセン、カール等や糸のほつれ、スリップイン等を防止でき、裁断した編地端を切りっぱなしのままで使用できるため、この編地をインナーやアウターウェアに用いると、着用感や美観に優れたニット衣類を得ることができることを見出し、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は、
(1)100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上である高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維のベア糸が、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織の緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティングされてなり、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部が熱融着されてなるポリウレタン弾性繊維混用緯編地であって、上記高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維が、ポリオール及びジイソシアネートを反応させて得られる両末端イソシアネート基プレポリマーと、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させて得られる両末端水酸基プレポリマーとを反応させて得られるポリマーを溶融紡糸してなり、全ポリオールの50質量%以上がポリエーテルポリオールであることを特徴とするポリウレタン弾性繊維混用緯編地、
(2)高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の原料中の全ジイソシアネートのモル量と、全ポリマージオール及び全低分子量ジオールの合計モル量との比が1.02〜1.20であり、上記高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の紡糸直後の糸中のNCO基の含有量が0.3〜1質量%である(1)記載の緯編地、
(3)高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の編込長が20〜32cmであり、非弾性糸の編込長が25〜60cmである(1)又は(2)記載の緯編地、
(4)インナー又はアウターニット衣類用である(1)乃至(3)のいずれかに記載の緯編地、
(5)少なくとも1種類の非弾性糸を用いて1×1ゴム編組織の緯編地を編成するに際し、プレーティング糸として100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上であって、ポリオール及びジイソシアネートを反応させて得られる両末端イソシアネート基プレポリマーと、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させて得られる両末端水酸基プレポリマーとを反応させて得られるポリマーを溶融紡糸してなり、全ポリオールの50質量%以上がポリエーテルポリオールである高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を用い、上記緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティング編みした後、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部を熱融着させることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の緯編地の製造方法
を提供する。
編地を製造するに当たり、通常編成後にプリセット、精練、染色、ファイナルセットが行われるが、精練等でのアルカリ処理を行っても高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維本来の伸長性、伸長回復性を保持し、更に熱セットによって高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の一部が熱溶融し、ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はポリウレタン弾性繊維と非弾性糸との交点において熱融着することで、編組織を構成する1つ1つのループ目の全てにポリウレタン弾性繊維をプレーティング編で使用した1×1ゴム編組織又は中糸入のリバーシブル編組織の固定化をはかり、変形、目ずれ、わらい、ほつれ、ラン、デンセン、カールやスリップインが起こり難く、かつ伸長性及び伸長回復性に優れた緯編地が得られる。
本発明の緯編地は、100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上である高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維のベア糸が、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織又は中糸入りリバーシブル編組織の緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティングされてなり、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部が熱融着されてなるポリウレタン弾性繊維混用緯編地である。
ここで、本発明で用いられる高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維は、100%伸長状態で150℃、45秒間乾熱処理した後の強力保持率が50%以上であり、好ましくは55%以上である。強力保持率が50%より低いと、熱セット後の製品の伸縮性が低下する。強力保持率の上限は特に制限されないが、通常90%以下、特に80%以下である。
高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の融点は、180℃以下であり、好ましくは175℃以下である。融点が180℃より高いと、繊維同士を融着させるための熱処理温度が高くなり過ぎ、製品の風合い、染色堅牢度等に悪影響を与える。なお、融点の下限は150℃以上、特に155℃以上であることが、交編相手繊維へのセット効果、染着性、寸法安定性などの点から好ましいが、交編相手繊維が低温での熱処理が好ましいならこれに限定されるものではない。
また、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上、好ましくは65%以上である。強力保持率が60%より低いと、製品をアルカリ処理した際に伸長回復力が低下し、場合によっては糸が編地中で断糸する。この場合の強力保持率の上限も特に制限されないが、通常150%以下、特に130%以下である。なお、強力保持率、耐アルカリ強力保持率、及び融点の測定方法は後述の通りである。
本発明で用いられる高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の太さは、編地の風合いの点から11〜311デシテックス(dtex)であることが好ましく、より好ましくは15〜156dtexである。ポリウレタン弾性繊維が細すぎると、熱処理の際に糸が断糸したり、編地の伸長回復性やパワーが低下したりする場合があり、太すぎると編立性が低下する他、編地のパワーが強すぎる場合が生じるが、用途により繊度を変更することは何等差しさわりない。
上記強力保持率、耐アルカリ強力保持率、及び融点を有する本発明の高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維は、低い温度でも融着しやすく、且つ耐熱性、耐アルカリ性を有するポリウレタン弾性繊維であれば、その組成、製造方法等は特に制限されるものはないが、例えば、ポリオールと過剰モル量のジイソシアネートとを反応させ、両末端にイソシアネート基を有するポリウレタン中間重合体を製造し、該中間重合体のイソシアネート基と容易に反応し得る活性水素を有する低分子量ジアミンや低分子量ジオールを不活性な有機溶剤中で反応させポリマー溶液を製造した後、溶剤を除去し糸条に成形する方法や、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させたポリマーを固化し溶剤に溶解した後、溶剤を除去し糸条に成形する方法、前記固化したポリマーを溶剤に溶解することなく加熱により糸条に成形する方法、前記ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させてポリマーを得、該ポリマーを固化することなく糸条に成形する方法、ポリオールとジイソシアネートとを反応させて得られるポリマーと、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させて得られるポリマーとを反応させて得られるポリマーを固化することなく糸条に成形する方法、更には、上記のそれぞれの方法で得られたポリマー又はポリマー溶液を混合した後、混合ポリマー溶液から溶剤を除去し、糸条に成形する方法等によって得ることができる。
これらの中で、特に、(A)ポリオールとジイソシアネートとを反応させて得られる両末端イソシアネート基(NCO基)プレポリマーと、(B)ポリオールとジイソシアネートと低分子量ジオールとを反応させて得られる両末端水酸基(OH基)プレポリマーとを反応させて得られるポリマーを固化することなく溶融紡糸する方法が、低温で融着しやすく、且つ耐熱性、耐アルカリ性を有する高融着ポリウレタン弾性繊維を得る上で好ましく、また溶剤の回収を含まないため経済的である。
この場合、(A)、(B)成分のプレポリマーを構成するポリオールは、同じであっても違っていても良いが、数平均分子量が500〜4000程度、特に800〜3000程度のポリマージオールを用いることが好ましい。
このようなポリマージオールとしては、ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリカーボネートグリコール等を用いることができる。
ポリエーテルグリコールとしては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルの開環重合により得られるポリエーテルジオール;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−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等のグリコールの重縮合により得られるポリエーテルグリコール等が例示できる。
ポリエステルグリコールとしては、例えば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−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等のグリコール類から選ばれる少なくとも1種と、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の二塩基酸類から選ばれる少なくとも1種との重縮合によって得られるポリエステルグリコール;ε−カプロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類の開環重合により得られるポリエステルグリコール等が例示される。
ポリカーボネートグリコールとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネート;ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート等のジアリールカーボネート等から選ばれる少なくとも1種の有機カーボネートと、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−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等から選ばれる少なくとも1種の脂肪族ジオールとのエステル交換反応によって得られるカーボネートグリコール等が例示される。
上記例示したポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、及びポリカーボネートグリコールは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、良好な融着性、耐アルカリ性を得るためには、使用する合計量のポリマージオールに対して、ポリエーテルジオール成分が50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは60質量%以上であることが望ましい。なお、ポリエーテルジオール成分の上限は特に制限されないが、特に100質量%であることが好ましい。特にポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下PTMGとする)が好適なポリエーテルジオールとして使用される。
(A)、(B)成分のプレポリマーを構成するジイソシアネートとしては、ポリウレタンの製造に際して通常使用されている脂肪族系、脂環式系、芳香族系、芳香脂肪族系等の任意のジイソシアネートを使用することができる。
このようなジイソシアネートとしては、例えば4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−シクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、中でも4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIとする)が好ましく用いられる。
(B)成分を構成する鎖長延長剤である低分子量ジオールとしては、反応速度が適当であり、適度な耐熱性を与えるものが好ましく、1分子中にイソシアネート基と反応し得る2個の活性水素原子を有し、一般に分子量が500以下の低分子量化合物が使用される。このような低分子量ジオールとしては、例えば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−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の脂肪族ジオール類を用いることができ、紡糸性を阻害しない範囲内でグリセリン等3官能グリコール類も使用することができる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、作業性や得られる繊維に適度な物性を与える点から、主成分として1,4−ブタンジオールを用いることが好ましい。
上記(A)、(B)成分のプレポリマーには、耐候性、耐熱酸化性、耐黄変性改善のために、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等の任意成分を添加することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ビスフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカン、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸、ペンタエリスルチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等のヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。
光安定剤としては、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル) −4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン縮合物等のヒンダードアミン系光安定剤を挙げることができる。
次に、本発明の高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を得る方法は特に制限されるものではないが、例えば、溶融紡糸法として、以下の3つの方法が知られている。
(1)ポリウレタン弾性体チップを溶融紡糸する方法。
(2)ポリウレタン弾性体チップを溶融した後、ポリイソシアネート化合物を混合して紡糸する方法。
(3)ポリオールとジイソシアネートを反応させたプレポリマーと低分子量ジオールを反応させた紡糸用ポリマーを合成した後、固化させることなく紡糸する反応紡糸方法。
これらのなかでも(3)の方法は、(1)、(2)の方法に比べ、ポリウレタン弾性体チップを取り扱う工程が無いため簡略であり、また、プレポリマーの反応機への注入割合を調節して、紡糸後のポリウレタン弾性繊維中の残留NCO基の量を調整でき、この残留NCO基による鎖延長反応で耐熱性の向上を得ることもできるため、好適な方法である。更に、低分子量ジオールをプレポリマーの一部と事前に反応させ、OH基過剰のプレポリマーとして反応機に注入する方法も行うことができる。
本発明のポリウレタン弾性繊維は、(3)の方法に従い、(A)、(B)成分のプレポリマーを反応機に連続して定量的に注入し、得られた紡糸用ポリマーを固化することなく溶融紡糸することにより得ることが好ましい。
この場合、紡糸用ポリマーの合成は、(I)両末端NCO基プレポリマーの合成と、(II)両末端OH基プレポリマーの合成と、(III)これら二つのプレポリマーを反応機に導き、連続的に反応させる紡糸用ポリマーの合成の3つの反応で構成されるが、原料の組成比は上記3つの反応を通算して、全ジイソシアネートのモル量と、全ポリマージオール及び全低分子量ジオールの合計モル量とのモル比が1.02〜1.20であることが好ましく、より好ましくは1.03〜1.15である。
具体的には、上記(I)の両末端NCO基プレポリマーは、例えば温水ジャケット及び撹拌機を具備したタンクに所定量のジイソシアネートを仕込んだ後、撹拌しながら所定量のポリマージオールを注入し、50〜90℃で0.5〜2時間窒素パージ下で撹拌することで得ることができる。この反応で得られた両末端NCO基プレポリマーは、ジャケット付きギアポンプ(例えば、KAP−1 川崎重工業(株)製)を用いてポリウレタン弾性繊維用反応機に注入することができる。
(II)の両末端OH基プレポリマーは、温水ジャケット及び撹拌機を具備したタンクに所定量のジイソシアネートを仕込んだ後、撹拌しながら所定量のポリマージオールを注入し、50〜90℃で0.5〜2時間窒素パージ下で撹拌して前駆体を得、次いで、低分子量ジオールを注入し、撹拌して前駆体と反応させることで得ることができる。得られた両末端OH基プレポリマーはジャケット付きギアポンプ(例えば、KAP−1 川崎重工業(株)製)を用いてポリウレタン弾性繊維用反応機に注入することができる。
なお、この(A)、(B)の両プレポリマー合成時に、耐候性、耐熱酸化性、耐黄変性等を改善するための上記各種薬品類を添加することができる。
(III)の紡糸用ポリマーの合成は、一定比率で送り込まれた(A)、(B)のプレポリマーを、連続反応させて得ることができる。この場合、(A)、(B)のプレポリマーの供給比率は、使用する原料の分子量やその添加割合により異なるが、例えば、(A)、(B)プレポリマーに用いるジイソシアネートとしてMDIを、鎖延長剤として1,4−ブタンジオールを用い、更に分子量2000のポリオールを使用し、かつプレポリマー(B)のMDIとポリオールのモル比を2.0とした場合、注入比は質量比で1:0.393〜1:0.513が好ましく、より好ましくは1:0.406〜1:0.507である。また、プレポリマー(B)に分子量1000のポリオールを使用した場合、注入比は、質量比で1:0.253〜1:0.332が好ましく、より好ましくは1:0.263〜1:0.329であるが特にこれに限定されるものではない。また、反応機としては、通常のポリウレタン弾性繊維の溶融紡糸法に用いられるものでよく、紡糸用ポリマーを加熱、溶融状態で撹拌、反応させ、更に紡糸ヘッドに移送する機構を備えた反応機が好ましい。反応条件は、160〜230℃、特に180〜220℃で1〜90分、特に3〜80分が好ましい。
本発明の高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維は、合成された紡糸用ポリマーを固化させることなく紡糸ヘッドに移送し、ノズルから吐出、紡糸して得ることができるが、紡糸用ポリマーの反応機内での平均滞留時間は反応機の種類によって異なり、下式により計算される。
反応機内での平均滞留時間=
(反応機容積/紡糸用ポリマー吐出量)×紡糸用ポリマーの比重
紡糸用ポリマーの反応機内での平均滞留時間は、一般的に、円筒形反応機を用いる場合は約0.5〜2時間であり、2軸押出し機を用いる場合は5〜10分である。紡糸温度は180〜230℃が好ましく、より好ましくは190〜215℃で、ノズルより連続的に押出した後、冷却し、紡糸油剤を付着して巻取ることによって得ることができる。
ここで、両末端NCO基プレポリマーと両末端OH基プレポリマーとの比率は紡糸した直後の糸中にNCO基が0.3〜1質量%、特に0.35〜0.85質量%残るように注入ギアポンプの回転比率を適宜調整することが好ましい。NCO基が0.3質量%以上過剰に含まれていると、紡糸後の鎖延長反応により強伸度、耐熱性等の物性を向上させることもできる。しかし、NCO基が0.3質量%より少ないと、得られるポリウレタン弾性繊維の耐熱強力保持率が低下するおそれがあり、また、1質量%を超えると紡糸用ポリマーの粘度が低くなり、紡糸が困難になる場合がある。
なお、紡糸した繊維中のNCO基の含有率は以下のように測定する。
紡糸した繊維(約1g)をジブチルアミン/ジメチルフォルムアミド/トルエン溶液で溶解した後、過剰のジブチルアミンと試料中のNCO基を反応させ、残ったジブチルアミンを塩酸で滴定し、NCO基の含有量を算出する。
次に、本発明の緯編地は、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織又は中糸入りリバーシブル編組織の緯編地の表裏目の両方を構成する各ループ目の全てに、上述したポリウレタン弾性繊維がプレーティング編にて編み込まれた構造を有するものである。
この場合、本発明の緯編地に用いられる非弾性糸としては特に制限は無く、例えば、木綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、キュプラ、ポリノジック等の再生繊維、アセテート等の半再生繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の化学合成繊維等のフィラメント糸、ステープル糸、ステープル混紡糸など任意の糸を使用することができる。非弾性糸の太さは、編地の使用用途にもよるが、ステープル糸の場合、綿番手20〜100番程度、特に30〜80番程度が好ましく、フィラメント糸の場合、10〜100d程度、特に20〜80d程度が好ましい。これらの非弾性糸は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、非弾性糸と高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維との混用割合は、編地全体に対して該ポリウレタン弾性繊維が1〜20質量%程度であることが好ましく、より好ましくは2〜15質量%程度である。該ポリウレタン弾性繊維が少なすぎるとストレッチ感やフィット感が低下する場合があり、多すぎるとパワー感が強くなったり、ゴムライクな風合いとなる場合がある。
本発明の緯編地をより具体的に例示すると、図1、図3及び図4に示される編成組織を挙げることができる。ここで、1,2はそれぞれ非弾性糸、3は高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を示し、4はダイヤル針、5はシリンダー針、F1〜F3は給糸口を示す。非弾性糸の編地に高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を編み込み、熱セットすることで、ポリウレタン弾性繊維同士やポリウレタン弾性繊維と非弾性糸との交差部分において繊維同士が融着し、変形、目ずれ、わらい、ほつれ、ラン、デンセン、カールやスリップインの起こり難い緯編地を得ることが可能となる。
本発明の緯編地の製造方法は、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織又は中糸入りのリバーシブル組織の緯編地の表裏目の両方の各ループに、上述した高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維をプレーティング編にて編み込むことにより得ることができる。この場合、編地設計上、非弾性糸の編込長は25〜60cmであることが好ましく、より好ましくは44〜54cmであり、高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の編込長は20〜32cmが好ましく、より好ましくは24〜27cmにして編み込まれることが望ましい。ここで、編み込み糸長とは、編地の任意のウェールに印を付け、そこから100ウェール目に印を付け、解編し、初荷重(0.005kgf)を掛け、印間の長さを測定した値である。
編機については、緯編地を作成するのに用いられる通常の編機を使用することができ、常法に従って編地を作成することができる。一例として、上下釜を有する丸編機を用いる場合、ゲージは14G〜22Gが好ましく、上下釜間隔は60/100〜80/100mm、編針の引き込み量は0.6〜1.5mmが好ましい。編成タイミングは、給糸にかかる荷重負担を軽くするために、シリンダー針の編成位置からダイヤル針の編成位置は3.5〜6.5本遅れのタイミングが好ましく、編針にはプレーティング専用針を使うことが好ましい。また、横編機を用いる場合にもゲージは14G〜22Gが好ましい。
このようにして、緯編地を編成した後、熱セットにより編地を構成するポリウレタン弾性繊維相互及び/又はポリウレタン弾性繊維と非弾性糸の交差部を熱融着させる。熱セットの方法は、乾熱セットと湿熱セットのいずれを採用してもよく、乾熱セットを行う場合、例えば編地を開反しピンテンターのようなセット機を使い、熱風により熱固定することで行なうことができる。また編地を開反せず袋状や筒状などの状態で熱セットすることも何等問題なく実施できる。この場合、セット温度は140〜200℃、特に150〜190℃が好ましく、セット時間は10秒〜3分、特に20秒〜2分が好ましい。
一方、湿熱セットの方法は、編地を型板に入れた状態で常法により所定圧力の飽和蒸気により熱固定することにより行なうことができる。この場合、セット温度は100〜130℃、特に105〜125℃が好ましく、セット時間は2〜60秒、特に5〜45秒が好ましい。
本発明の緯編地は、伸長性・伸長回復性が高く、熱融着により組織が固定化しても優れた伸長性、伸長回復性を保持することができるものである。また、表糸として合成繊維だけでなく、綿や再生繊維など着心地の優れた短繊維も使用することができるので、伸長性が高い上に、柔らかく、着心地や肌触りにも優れるものである。更に、繊維同士を熱融着させることで、裁断部分を切りっぱなしにしても、ほつれ等が生じることがないため、裁断部分を始末する手間を省くことができる。また、本発明の緯編地を切りっぱなしで用いたインナーウェアは、アウターにひびきにくく審美性にも優れるため、各種インナー、アウターニット衣類用として好適に用いることができる。とりわけ、本発明の編地を切りっぱなしでニット衣類の少なくとも一部分に用い、ショーツ、シャツ、キャミソール、スリップ、ボディスーツ、ブリーフ、トランクス、肌着、ガードル、ブラジャー、スパッツ、水着、手袋、セーター、ベスト、トレーニングウェア、レオタード、スキー用衣類や野球用衣類などのスポーツ衣類、パジャマ、ガウン等の製品を提供することができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、下記例において、部は質量部を示す。
[実施例1]
〈高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の製造〉
ジイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を25部、窒素ガスでシールされた80℃の温水ジャケット付き反応釜に仕込み、ここにポリマージオールとして数平均分子量2000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)100部を撹拌しながら注入した。1時間反応後、低分子量ジオールとして1,4−ブタンジオール27.6部を更に注入し、両末端OH基プレポリマーを合成した。
これと並行して、窒素ガスでシールした80℃の反応釜にジイソシアネートとしてMDIを47.4部仕込み、紫外線吸収剤(2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール:20%)、酸化防止剤(3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5.5)ウンデカン:50%)、光安定剤(ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート:30%)の混合物2.2部を添加し、撹拌しながら数平均分子量2000のPTMGを100部注入し、1時間撹拌を継続して、両末端NCO基プレポリマーを得た。
得られた両末端NCO基プレポリマーと両末端OH基プレポリマーを1:0.475の質量比で撹拌翼を有する容量2200mLのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。供給速度は、両末端NCO基プレポリマー28.93g/分、両末端OH基プレポリマー13.74g/分であった。反応機内での平均滞留時間は約1時間、反応温度は約190℃であった。
得られたポリマーを固化することなく、192℃の温度に保った8ノズルの紡糸ヘッド2台に導入した。紡糸用ポリマーをヘッドに設置したギアポンプにより計量、加圧し、フィルターでろ過後、径0.6mm、1ホールのノズルから2.67g/分の速度で、長さ6mの紡糸筒内に吐出させ(ノズルからの吐出総量:42.67g/分)、油剤を付与しながら600m/分の速度で巻き取り、44デシテックスのポリウレタン弾性繊維を得た。吐出直後の糸条のNCO基含有率は0.42質量%であった。
得られたポリウレタン弾性繊維の融点、耐熱強力保持率、及び耐アルカリ強力保持率物性を下記方法に従って測定した結果、融点は166℃、耐熱強力保持率は68%、耐アルカリ強力保持率は81%(原糸繊度44T、アルカリ処理後の繊度28T、原糸強力64.8cN、アルカリ処理後の強力52.7cN)であった。
融点の測定方法
測定装置:TMA(熱機器測定装置)
金属プローブ使用
把握長:20mm
伸長:0.5%
温度範囲:室温(25℃)〜250℃
昇温速度:20℃/min
評価:熱応力が0mgfになったときの温度を融点と定義した。
耐熱強力保持率の測定方法
ポリウレタン弾性繊維を10cmの把握長で保持し、20cmに伸長した。伸長した状態で150℃に保った熱風乾燥機中に45秒間入れ、熱処理を行った。熱処理後のポリウレタン弾性繊維の強力を、定伸長速度の引っ張り試験機を使用し、把握長5cm、伸長速度500mm/分で測定した。測定時の環境は温度20℃、相対湿度65%であった。熱処理前の繊維に対する耐熱強力保持率を表示する。
耐アルカリ強力保持率の測定方法
100℃に保ったカセイソーダ2g/Lの水溶液の中に、2倍に伸長した状態のポリウレタン弾性繊維を浸漬し、60分間処理した。次いで、該水溶液から取り出したポリウレタン弾性繊維を把握長5cmで引張試験機に把持し、伸長速度500mm/分で定速伸長させ、破断強力を測定した。測定時の環境は温度20℃、相対湿度65%であった。耐アルカリ強力保持率を、アルカリ処理前の該繊維の強力に対する処理後の強力の百分率値として計算した。
〈編地の製造〉
この高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を用い、フライス編機(釜径:17インチ、ゲージ18、給糸口:33口)で図1の編成組織図に基づき緯編地を編成した。図中の1は綿100%の紡績糸60番手、3は高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を示す。各糸条の編込糸長は、綿糸1を51.2cm、ポリウレタン弾性繊維3を25.0cmに設定した。この編組織において、綿糸1とポリウレタン弾性繊維3をプレーティング編にて編み込み、ダイヤル針4とシリンダー針5で全針ニット編を行い、1×1のゴム編地を編成した。
次いで、得られた編地を下記条件にて染色加工した。
1)プリセット工程として、乾熱185℃で50秒間処理した。
2)精練工程として、精練剤を2mL/L、苛性ソーダを2.2g/L使用して90℃で20分間処理した。
3)漂白工程として、30%過酸化水素を15mL/L、珪酸ナトリウムを5mL/L、苛性ソーダを1.1g/L使用して90℃で30分間処理した。
4)染色工程として、反応染料を30owf%、無水芒哨を90g/L、ソーダ灰を16g/L使用して90℃で30分間処理した。
5)フィックス工程として、フィックス剤を3.0owf%使用して50℃で20分間処理した。
6)ソーピング工程として、ソーピング剤1mL/L使用して90℃で10分間処理を実施した。
7)ファイナルセット工程として、乾熱150℃で10秒間処理した。
尚、上記工程で使用した薬剤は以下の通りである。
精練剤:SSK−15A(松本油脂社製)
反応染料:KPZOL BLACK KMN(紀和化学社製)
フィックス剤:ダンフィックスRE(日東紡社製)
ソーピング剤:スコアロールTS840(旭電化社製)
加工上がりの編地の熱融着度の評価、定伸長荷重の測定及び洗濯試験による編地のほつれ評価については、下記の通り実施し、結果を表1に示す。
熱融着度の評価
編地をコース方向にカットし、カット部のポリウレタン弾性繊維が解編できるかどうか手作業で調べ、解編困難編地は熱融着良好として、解編が可能な編地は熱融着不良と評価した。
定伸長荷重の測定方法
タテ2.5cm×ヨコ16cmの試料片を採取し、把握長10cmで引張試験機に取り付け、伸長速度300mm/分で試料片を緯方向に300%定速伸長し、100%及び200%伸長時の荷重を測定した。測定時の環境は温度20℃、相対湿度65%であった。
洗濯方法
タテ5cm×ヨコ40cmの編地サンプルを取り、筒状に縫製した後、家庭用2槽式洗濯機(TOSHIBA(株)製 商品名:GINGA4.5)を使用して下記条件にて洗濯を行った。
洗濯(300分)→遠心脱水(5分)→注水すすぎ(10分)→遠心脱水(5分)
液温:常温(25℃),水流:強水流
洗剤:ライオン(株)製、商品名:トップ,水量:30リットル
洗濯水1リットルに対して洗剤1.3g使用
負荷布:綿とポリウレタン弾性繊維混用ベア天竺編地1.0kg分
次に、編地のコース方向カット部の編地端のほつれ程度を観察し、下記の4段階で評価した。尚、△と×は衣料として着用をためらう程度の傷みであり、◎又は○が洗濯耐久性の点で好ましい。
〈評価基準〉
◎:傷みが認められない
○:やや傷みが認められる
△:傷みが認められる
×:傷みが激しい
[比較例1]
PTMGの代わりに数平均分子量2000のポリエチレンアジペートジオールを使用し、両末端NCO基プレポリマーと両末端OH基プレポリマーの混合比率を1:0.440に変えた以外は実施例1と同じ方法で44デシテックスポリエステル系ポリウレタン弾性繊維を製造した。吐出直後の糸条のNCO基含有率は0.80質量%であった。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性を実施例1と同様な方法で測定した結果、融点は171℃、耐熱強力保持率は60%、耐アルカリ強力保持率は20%(原糸繊度44T、アルカリ処理後の繊度34T、原糸強力53.3cN、アルカリ処理後の強力10.7cN)であった。
このポリウレタン弾性繊維を使用して実施例1と同様の編地を編成し、同様の加工を行った後、同様の試験を行った。結果を表1に示す。
[比較例2]
ポリオールとしてPTMGを、鎖長延長剤としてジアミンを用いた44デシテックスのポリウレタン弾性繊維(モビロンPタイプ糸,日清紡績(株)製)を使用した以外は、実施例1と同様の編地を編成し、同様の加工を行った後、同様の試験を行った。結果を表1に示す。
なお、このポリウレタン弾性繊維の融点は231℃、耐熱強力保持率は112%、耐アルカリ強力保持率は109%(原糸繊度44T、アルカリ処理後の繊度35T、原糸強力40.1cN、アルカリ処理後の強力43.6cN)であった。
[比較例3]
実施例1と同様のポリウレタン弾性繊維を用い、丸編機(釜径:38インチ、ゲージ:28、給糸口:100口)で図2の編成組織図に基づき緯編地を編成した。図2中、1は綿100%の紡績糸60番手、3はポリウレタン弾性糸、5はシリンダー針である。各糸条の編込糸長は、綿糸1を25.6cm、ポリウレタン弾性繊維3を14.3cmに設定した。この編組織において、綿糸1とポリウレタン弾性繊維3をプレーティング編にて編み込み、シリンダー針5で全針ニット編を行い、ベア天竺編地を得た。得られた編地について、実施例1と同様の加工を行った後、同様の試験を行った。結果を表1に示す。
Figure 0004761018
実施例1の編地は、熱融着により組織が固定化されており、洗濯試験でも切り放し部分の傷みは認められず、しかも熱融着により組織が固定化されているが、定伸長荷重が低く、ポリウレタン混用編地本来の伸長性に優れた編地であった。
一方、比較例1は、精練・漂白処理によりポリウレタン弾性繊維が脆化し、加工上がりの編地中で断糸しており、実用的に使用できるものではなかった。比較例2では、実質的に熱融着しておらず、洗濯試験で切り放し部分の傷みが大きく、切り放し編地として使用できるものではなかった。比較例3は、強く熱融着した結果、編地組織が固定され伸長性に乏しく、硬い風合いの編地となった。
[参考例1]
実施例1と同様の高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を用い、フライス編機(釜径:30インチ、22ゲージ、給糸口:60口)で図3の編成組織図に基づき編地を編成した。図3中、1は綿100%の紡績糸80番手、2はナイロン仮撚り糸78デシテックス24フィラメント、3は該ポリウレタン弾性繊維、4はダイヤル針、5はシリンダー針、F1〜F3はそれぞれ給糸口である。各糸条の編込糸長は、綿糸1とナイロン糸2をそれぞれ30.0cm、該ポリウレタン弾性繊維を22.0cmに設定した。
この編組織において、給糸口F1より綿糸1とポリウレタン弾性繊維3を給糸し、プレーティング編にて編み込み、ダイヤル針4で全針ニット編を行い、給糸口F2よりポリウレタン弾性繊維3を給糸し、ダイヤル針4とシリンダー針5で全針ニット編を行い、給糸口F3よりナイロン糸2とポリウレタン弾性繊維3を給糸し、プレーティング編にて編み込み、シリンダー針5で全針ニット編を行い、中糸入りリバーシブル編地を得た。
得られた編地を温度185℃、時間50秒の条件でプリセットを行い、実施例1と同様な方法で精練、漂白、染色、フィックス処理を実施後、温度150℃、時間10秒の条件でファイナルセットを行った。この編地について、実施例1と同様に熱融着評価と洗濯試験を行った。結果を表2に示す。
[比較例4]
比較例2と同様のポリウレタン弾性繊維を使用し、温度195℃、時間50秒の条件でプリセットした以外は、参考例1と同様に編地を作成し、同様の試験を行った。結果を表2に示す。
[参考例2]
図4の編成組織図に基づき、給糸口F2よりポリウレタン弾性繊維3を給糸し、ダイヤル針4とシリンダー針5で全針タック編にした以外は、参考例1と同様にして中糸入りリバーシブル編地を編成し、編地の加工、評価を行った。結果を表2に示す。
[比較例5]
比較例2と同様のポリウレタン弾性繊維を使用し、温度195℃、時間50秒の条件でプリセットした以外は、参考例2と同様に編地を作成し、同様の試験を行った。結果を表2に示す。
Figure 0004761018
1×1ゴム編地の組織図である。 天竺編地の組織図である。 中糸入りリバーシブル編地の組織図である。 中糸入りリバーシブル編地の組織図である。
符号の説明
1 綿糸
2 ナイロン糸
3 ポリウレタン弾性繊維
4 ダイヤル針
5 シリンダー針
F1 給糸口
F2 給糸口
F3 給糸口

Claims (5)

  1. 100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上である高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維のベア糸が、少なくとも1種類の非弾性糸からなる1×1ゴム編組織の緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティングされてなり、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部が熱融着されてなるポリウレタン弾性繊維混用緯編地であって、上記高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維が、ポリオール及びジイソシアネートを反応させて得られる両末端イソシアネート基プレポリマーと、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させて得られる両末端水酸基プレポリマーとを反応させて得られるポリマーを溶融紡糸してなり、全ポリオールの50質量%以上がポリエーテルポリオールであることを特徴とするポリウレタン弾性繊維混用緯編地。
  2. 高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の原料中の全ジイソシアネートのモル量と、全ポリマージオール及び全低分子量ジオールの合計モル量との比が1.02〜1.20であり、上記高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の紡糸直後の糸中のNCO基の含有量が0.3〜1質量%である請求項1記載の緯編地。
  3. 高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維の編込長が20〜32cmであり、非弾性糸の編込長が25〜60cmである請求項1又は2記載の緯編地。
  4. インナー又はアウターニット衣類用である請求項1乃至3のいずれか1項記載の緯編地。
  5. 少なくとも1種類の非弾性糸を用いて1×1ゴム編組織の緯編地を編成するに際し、プレーティング糸として100%伸長状態で150℃、45秒間の乾熱処理後の強力保持率が50%以上であり、180℃以下の融点を有すると共に、カセイソーダ2g/Lの水溶液にて100%伸長状態で100℃、60分間処理した後の強力保持率が60%以上であって、ポリオール及びジイソシアネートを反応させて得られる両末端イソシアネート基プレポリマーと、ポリオール、ジイソシアネート及び低分子量ジオールを反応させて得られる両末端水酸基プレポリマーとを反応させて得られるポリマーを溶融紡糸してなり、全ポリオールの50質量%以上がポリエーテルポリオールである高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維を用い、上記緯編地を構成する各ループ目の全てにプレーティング編みした後、熱セットにより高融着耐アルカリ性ポリウレタン弾性繊維相互及び/又はこれと非弾性糸の交差部を熱融着させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の緯編地の製造方法。
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