JP5882647B2 - ストレッチ布帛 - Google Patents
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Description
これらの分野にストレッチ布が使用される場合には、薄地化、軽量化、高性能化が益々求められるようになってきた。特に、近年、着用中のフィット感を高めたスポーツ衣料、インナーウェアや、着用中のサポート力が通常のものよりも高く、優れた体型補正機能、疲労軽減機能を持つストッキング、ガードルなどの製品が注目を集めている。これらの製品の分野においては、生地を薄地・軽量・透明化することや、より高いストレッチ性能を発現することでより高機能化することが強く求められている。
ハードセグメント分率(%)=(ウレア部分の数平均分子量)/{(ウレタン部分の数平均分子量)+(ウレア部分の数平均分子量)}×100 (1)
により求められるハードセグメント分率が14%以上25%以下であるポリウレタンウレアからなる、[1]に記載の布帛。
炭素数が2〜10の異なるアルキレンエーテルジオールからなる共重合ポリアルキレンエーテルジオールと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを反応させて、両末端がイソシアネートであるウレタンプレポリマーを合成し、
得られたウレタンプレポリマーにジアミンを添加し、不活性溶剤中で反応させて、ポリウレタン溶液を得、
得られたポリウレタン溶液を乾式紡糸して、前記[2]に記載の弾性糸を得、そして
得られた弾性糸を用いてストレッチ布帛を作製する、
[2]〜[7]のいずれかに記載の布帛の製造方法。
本発明に係るストレッチ布帛は、弾性糸が使われているストレッチ布帛である。かかるストレッチ布帛としては、弾性繊維と非弾性繊維との交編織が好ましい。弾性繊維は、裸糸であっても、被覆弾性糸であってもよい。
本発明に係るストレッチ布帛においては、該布帛より抜き出した弾性糸の300%伸長繰り返し3回目の回復時200%伸長強度が0.060cN/dt以上であり、かつ、回復率が80%以上である。これにより、着用感に優れた布帛を得ることができる。
ハードセグメント分率(%)=(ウレア部分の数平均分子量)/{(ウレタン部分の数平均分子量)+(ウレア部分の数平均分子量)}×100 (1)
により求められるハードセグメント分率が14%以上25%以下であるポリウレタンウレアからなるポリウレタン弾性繊維である。
ハードセグメント分率(%)=(ウレア部分の数平均分子量)/{(ウレタン部分の数平均分子量)+(ウレア部分の数平均分子量)}×100 (1)
で求められるハードセグメント分率が14%以上25%以下となるようにウレタン部分の数平均分子量とウレア部分の数平均分子量を決定する。
Ms={Mo+Mi(N1−N0)}/(N1−N0−1)−2Mi (2)
{式中、
Ms:ウレタン部分の数平均分子量;
Mo;共重合ポリアルキレンエーテルジオールの数平均分子量;
Mi:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの分子量;
N0:下記式(3):
N0=aN14+bN13+cN12+dN1+e (3)
(式中、
a〜e:定数(a=0.03806、b=−0.3997、c=1.617、d=−2.144、e=0.8795)。)により求められる共重合ポリアルキレンエーテルジオールと4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのウレタン反応後に存在する未反応の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比;
N1:共重合ポリアルキレンエーテルジオールに対する4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比。}により計算することができる。すなわち、使用する共重合ポリアルキレンエーテルジオールの分子量を決定した上で、上記式(2)のMsが所定の値となるように、共重合ポリアルキレンエーテルジオールに対する4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比N1を設計すればよい。
Mh={Ma(N1+N2−1)+Mi(N0+N2)}/(N1−N0−1)+2Mi (4)
{式中、
Mh:ウレア部分の数平均分子量;
Ma:ジアミンの分子量(2種類以上を混合して使用する場合はその数平均分子量);
Mi:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの分子量;
N0:上記式(3)により求められる共重合ポリアルキレンエーテルジオールと4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのウレタン反応後に存在する未反応の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比;
N1:共重合ポリアルキレンエーテルジオールに対する4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比;
N2:共重合ポリアルキレンエーテルジオールに対する追加添加分の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比。}により計算することができる。すなわち、使用するジアミンの分子量を決定した上で、上記式(4)のMhが所定の値となるように、共重合ポリアルキレンエーテルジオールに対する必要に応じて追加添加する4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートのモル比N2を設計すればよい。4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを追加添加する必要がない場合には、N2は0であってもよい。
製造したポリウレタンウレア溶液には、必要に応じて、熱安定剤、酸化防止剤、黄変防止剤、耐塩素剤等を添加してもよい。こうして得られたポリウレタンウレア溶液は、公知の乾式紡糸法又は湿式紡糸法でポリウレタン弾性繊維とすることができる。紡糸したポリウレタン弾性繊維には、油剤として、ポリアルキルシロキサン、ポリエーテル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、鉱物油、タルク等の鉱物性微粒子、ステアリン酸マグネシウム等の高級脂肪酸金属塩の粉末、パラフィンなどの種々のものを組み合わせて付与してもよい。
緯編地は、大緯編機、小緯編機、両頭機、両面機、ジャガード機等の緯編機、シングルニードル機、ダブルニードル機等のフルファッション編機を用いて編成される。編機のゲージとしては、通常、3〜50ゲージであり、使用目的によって適宜選定すればよい。
経編地は、カールマイヤー整経機、リバー整経機等を用いた整経工程により、弾性繊維及び又は被覆弾性糸、非弾性繊維を各々、目的とする商品に合わせた本数を揃えてビームに巻き取り、その後、後述の編機に、弾性繊維及び又は被覆弾性糸、非弾性繊維のビームを設置して、編成される。
糸の配列方法としては、公知の方法でよく、組織及び密度に従って適宜配列方法を決めればよい。例えば、本発明に係るポリウレタンの弾性繊維複合糸1本に対して、その他の弾性繊維を用いた複合糸10本を配列してもよい。
本発明に係るストレッチ布帛は、衣類に好適である。衣類としては、例えば、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、腹巻き、パンティストッキング、タイツ、靴下等のインナーウェア、水着、トレーニングウェア、レオタード、スキーウェア、各種競技用スポーツウェア、アウトドア用ウェア等のスポーツウェア、Tシャツ、ジャケット、セーター、ベスト、パンツ、スカート、カットソー、コート、ジャンパー等のアウターウェア、手袋、帽子、マフラー等の服飾品、パジャマ、ガウン等のナイトウェア、介護用ウェア等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
実施例等において、以下の測定方法を用いた。
ストレッチ布帛から、弾性繊維を長さ100mmで5本抜出し、以下の方法で前記伸長強度、及び回復率を測定した。
まず、抜き出した弾性繊維100mm5本の重量W(g)を測定し、下記式:
繊度(dt)=10,000×W/0.5
により、繊度(dt)を求めた。
次に、引張試験機(オリエンテック(株)製RTG−1210型テンシロン)を使用し、20℃、相対湿度65%の条件下で、500mm/分の速度でチャック間距離50mmで伸度0%〜300%の繰り返し伸縮試験を実施したときの伸長時の応力をS−モジュラス、収縮時の応力をR−モジュラスとし、伸度200%における繰り返し3回目のS−モジュラスとR−モジュラスを測定した。R−モジュラスを先に測定した繊度で割った値を、300%伸長繰り返し3回目の回復時200%伸長強度(以下の表2中、「200%R−Mod cN/dt」で表す。)とし、また回復時の回復率%を測定した。また、繰り返し3回目のS−モジュラスに対するR−モジュラスの比を200%応力保持率と呼び、ヒステリシスロスの指標とした。この200%応力保持率が大きいほど、ヒステリシスロスが小さいポリウレタン弾性繊維であることを示している。一つの試験糸につき測定は5回行い、その平均値を採用した。
上記(1)で抜き出したポリウレタン弾性繊維を、石油エーテルで洗浄して油剤を除去し、その後、クロロホルムを溶媒としてソックスレー抽出を行い、有機系添加剤を除去した。クロロホルムを乾燥除去し、以下の装置と測定条件で測定を行った:
測定装置:BRUKER社製AVANCEII
測定核:1H
共鳴周波数:400MHz
積算回数:128回
測定温度:25℃
溶媒:重水素化ジメチルホルムアミド
測定濃度:1.5重量%
化学シフト基準:テトラメチルシラン(0ppm)。
n=2×(F1/F2) (5)
と下記式(6):
m=2×(F3/F2) (6)
により求めることができる。
Ms=(Mo+Mi)×n+Mo (7)
{式中、
Mo;共重合ポリアルキレンジオールの数平均分子量;
Mi:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの分子量である。}と下記式(8):
Mh=(Ma+Mi)×m+Ma+2Mi (8)
{式中、
Ma:ジアミンの分子量(2種類以上を混合して使用する場合はその数平均分子量);
Mi:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートの分子量である。}により求めることができる。
得られたストレッチ布帛を、幅25mm、長さ150mmに裁断し、引張試験機(オリエンテック(株)製RTG−1210型テンシロン)を使用して、20℃、相対湿度65%の条件下で、500mm/分の速度でチャック間距離100mmで伸度0%〜80%の繰り返し伸縮試験を実施したときの伸長時の応力をS−モジュラス、収縮時の応力をR−モジュラスとし、伸度50%における繰り返し3回目のS−モジュラスとR−モジュラスを測定した。R−モジュラスを80%伸長繰り返し3回目の回復時50%伸長強度とした。また、繰り返し3回目のS−モジュラスに対するR−モジュラスの比を50%応力保持率と呼び、ヒステリシスロスの指標とした。この50%応力保持率が大きい程、ヒステリシスロスが小さいストレッチ布帛であることを示している。一つの布帛サンプルについて、経方向の裁断サンプルと緯方向の裁断サンプルのそれぞれに関して測定を3回行い、その平均値を採用した。
得られたストレッチ布帛を筒状にして端をミシンで縫い、円周200mm、円周178mmの筒状としたサンプルを、それぞれ、円周長267mmのプラスチック筒にかぶせて、着圧センサーを用いて、着圧を測定した。円周200mmの筒状サンプルをプラスチック筒にかぶせた場合、その伸長率は33%、円周178mmの筒状サンプルをかぶせた場合、その伸長率は50%となる。
テトラメチレン基と2,2−ジメチルプロピレン基からなる、数平均分子量1800で2,2ジメチルプロピレン基の共重合率が10モル%である共重合ポリアルキレンエーテルジオール1800g(1モル)と、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(表1中、MDI−1と表す。)443g(1.772モル)を、乾燥窒素雰囲気下、60℃で3時間攪拌することで反応させて、末端がイソシアネートであるウレタンプレポリマーを得た。これを室温まで冷却した後、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(表1中、MDI−2と表す。)を追加で33.3g(0.139モル)と、ジメチルアセトアミド2783gを追加して室温で攪拌することにより、均一なプレポリマー溶液とした。
このポリウレタン溶液に、添加剤としてp−クレゾールとジシクロペンタジエンとイソブチレンの縮合物をポリウレタンポリマー固形分に対して1重量%、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールをポリウレタンポリマー固形分に対して0.2重量%、ハイドロタルサイトをポリウレタンポリマー固形分に対して0.3重量%添加して、均一な溶液とした。添加剤を加えたポリウレタン溶液は室温減圧下で脱泡し、3000ポイズの紡糸原液を得た。以下の表1に、原料及び仕込み比率等を示す。
このポリウレタン弾性繊維のNMR分析の結果、図2のスペクトルが得られた。ピークf1、f2、f3の積分曲線の高さF1、F2、F3は、それぞれ、6.3、10.4、4.9であった。これから求めたウレタン部分の平均繰り返し数nは1.21、ウレア部分の平均繰り返し数mは0.94であった。したがって、このポリウレタンウレアのウレタン部分の数平均分子量は4280、ウレア部分の数平均分子量は860、ハードセグメント分率は16.7%であった。また、原料仕込み量から式(2)〜式(4)に従って求めたウレタン部分の数平均分子量は4180、ウレア部分の数平均分子量は865、ハードセグメント分率は17.2%であって、NMR測定によって得られた値は原料仕込み量から計算された値と良い一致を示した。
ストレッチ布帛から抜出した弾性繊維の物性、ストレッチ布帛の物性を、以下の表2に示す。
実施例1と同様の方法で、以下の表1に示す原料及び仕込み比率で製造したポリウレタン溶液を、実施例1と同様な方法で紡糸して、22デシテックスのポリウレタン弾性繊維を得た。各種評価解析結果を以下の表2に示す。
実施例1と同様の方法で、以下の表1に示す原料及び仕込み比率で製造したポリウレタン溶液を、実施例1と同様な方法で紡糸して、22デシテックスのポリウレタン弾性繊維を得た。各種評価解析結果を以下の表2に示す。
Claims (8)
- 炭素数2〜10の異なるアルキレンエーテルからなる共重合ポリアルキレンエーテルジオール、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、及びジアミンからなるポリウレタンウレア弾性糸が使われているストレッチ布帛であって、該布帛より抜き出した該弾性糸の300%伸長繰り返し3回目の回復時200%伸長強度が0.060cN/dt以上であり、かつ、回復率が80%以上である前記布帛。
- 前記弾性糸は、下記式(1):
ハードセグメント分率(%)=(ウレア部分の数平均分子量)/{(ウレタン部分の数平均分子量)+(ウレア部分の数平均分子量)}×100 (1)
により求められるハードセグメント分率が14%以上25%以下であるポリウレタンウレアからなる、請求項1に記載の布帛。 - 前記ウレタン部分の数平均分子量が3000〜6000である、請求項2に記載の布帛。
- 前記ジアミンは、2つのアミン基の間のアルキル部分の炭素数が3以下の直鎖又は分岐脂肪族第一ジアミンと、これと異なる、2つのアミン基の間のアルキル部分の炭素数が3以下の直鎖又は分岐脂肪族第二ジアミンとの混合物からなる、請求項2又は3に記載の布帛。
- 全ジアミン中の第二ジアミンのモル分率が2〜20モル%である、請求項4に記載の布帛。
- 前記共重合ポリアルキレンエーテルジオールの数平均分子量が1000〜3000である、請求項2〜5のいずれか1項に記載の布帛。
- 前記共重合ポリアルキレンエーテルジオールが、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールの共重合体、及び/又はテトラヒドロフランと3−メチル−1,5−ペンタンジオールの共重合体である、請求項2〜6のいずれか1項に記載の布帛。
- 以下の工程:
炭素数が2〜10の異なるアルキレンエーテルジオールからなる共重合ポリアルキレンエーテルジオールと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを反応させて、両末端がイソシアネートであるウレタンプレポリマーを合成し、
得られたウレタンプレポリマーにジアミンを添加し、不活性溶剤中で反応させて、ポリウレタン溶液を得、
得られたポリウレタン溶液を乾式紡糸して、請求項2に記載の弾性糸を得、そして
得られた弾性糸を用いてストレッチ布帛を作製する、
請求項2〜7のいずれか1項に記載の布帛の製造方法。
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