JP7464496B2 - ポリウレタンウレア弾性繊維およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の両末端が1級または2級アミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aと、
ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の少なくとも一方の末端がスルホン酸アミン塩であるポリウレタンウレア重合体Bと、
を含むポリウレタンウレア弾性繊維。
(2)前記ポリウレタンウレア重合体Bが、前記ポリウレタンウレア重合体Aの分子鎖の末端に存在する1級または2級アミノ基の少なくとも一方に、分子量96以上300以下のスルホン酸化合物が結合したポリウレタンウレア重合体である前記(1)に記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
(3)ポリウレタンウレア弾性繊維1kg中における前記スルホン酸アミン塩の含有量の合計が0.01mmol以上50mmol以下である前記(1)または(2)に記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
(4)さらに、分子構造中に3級アミンを有するポリウレタン重合体Cを含有し、かつ、該ポリウレタン重合体Cの含有量が0.1重量%以上10重量%以下である前記(1)から(3)のいずれかに記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
(5)ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の両末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aと、ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の少なくとも一方の末端がスルホン酸アミン塩であるポリウレタンウレア重合体Bと、を含む紡糸溶液を乾式紡糸するポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。
(6)ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の両末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aを含有する紡糸原液aを調製し、
該紡糸原液aに分子量96以上300以下のスルホン酸化合物を添加して反応させることにより、該紡糸原液aに含まれる前記ポリウレタンウレア重合体のAの一部をポリウレタンウレア重合体Bとすることで前記紡糸溶液を得る前記(5)に記載のポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。
(7)ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aを含有する紡糸原液aを調製し、
前記紡糸原液aの一部を分割し、その一方に、分子量96以上300のスルホン酸化合物を添加して反応させることにより、ポリウレタンウレアBを生成させた紡糸原液bを調製し、
前記紡糸原液aと紡糸原液bを混合して得た紡糸溶液を乾式紡糸する前記(5)に記載のポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。
一例を挙げて具体的に説明すると、1級アミノ基末端を有するポリウレタンウレア重合体Aに対し、前記アミノ基のカウンターアニオンとしてp-トルエンスルホン酸一水和物(以下、PTSAと略す)を用いることにより、得られるポリウレタンウレア重合体Bとして下式(2)のものを示すことができる。
本発明において、分子鎖の両末端が1級または2級アミノ基であるポリウレタンウレア重合体の末端をスルホン酸アミン塩とするために用いられる化合物としては、スルホン酸化合物であることが好ましい。本発明におけるスルホン酸化合物とは、スルホン酸基を有する化合物を表し、該スルホン酸基のHが解離状態にあってもよく、また、スルホン酸化合物が水和物であってもよい。
分子量1800のPTMG、MDIおよび鎖伸長剤としてエチレンジアミンおよび末端封鎖剤としてジエチルアミンからなるポリウレタンウレア重合体AのDMAc溶液(濃度35質量%)を常法により調製し、これをa1とした。
ポリウレタンウレア重合体AのDMAc溶液(濃度35質量%)90~99重量%に対し、スルホン酸化合物のDMAc溶液(濃度35質量%)1~10重量%を加え、均一に混合した。窒素雰囲気下20~40℃で0.5~2時間混合を続けることによって、ポリウレタンウレア重合体Aのアミン末端がスルホン酸アミン塩化したポリウレタンウレア重合体Bと、ポリウレタンウレア構造を有さないスルホン酸アミン塩との混合物のDMAc溶液(濃度35質量%)m1を得た。前述m1におけるポリウレタンウレア構造を有さないスルホン酸アミン塩とは、ポリウレタンウレア重合体A製造過程の残留モノマーである低分子アミンがスルホン酸アミン塩化した化合物であった。
t-ブチルジエタノールアミンとメチレン-ビス-(4-シクロヘキシルイソシアネ-ト)の反応によって生成せしめたポリウレタン(デュポン社製“メタクロール”(登録商標)2462)のDMAc溶液(濃度35質量%)を調製し、これをt1とした。
ポリウレタンウレア弾性繊維1kg中におけるスルホン酸アミン塩の含有量については、1H-NMRによるスルホン酸アミン塩の構造同定の後、イオンクロマトグラフによりポリウレタンウレア重合体中に含有されるスルホン酸アミン塩画分の比により算出した。
[1]弾性繊維の特性
弾性繊維の特性として、基本特性および経時安定性を測定するにあたり、インストロン4502型引張試験機を用い、以下の条件で試料糸の引張テストを実施した。
弾性繊維の基本特性として、破断強度、破断伸度、永久歪率を測定した。以下、上記特性は下式により算出される。
・破断強度(cN)=(G3)
・破断伸度(%)=100×((L3)―(L1))/(L1)
・永久歪率(%)=100×((L2)-(L1))/(L1)
(2)弾性繊維の経時変化安定性
弾性繊維の経時安定性として、実使用領域強度経時変化比、永久歪率経時変化比を測定した。なお、紡糸により試験糸を採取した日を0日とし、温度21℃、湿度60%で保管の後、1日後および3ヵ月後の試験糸の物性を測定することにより、上記特性を下式により算出した。
・実使用領域強度経時変化比(%)=[(紡糸3ヶ月後の糸の実使用領域強度)/(紡糸1日後の糸の実使用領域強度)]×100
・永久歪率経時変化比(%)=[(紡糸3ヶ月後の糸の永久歪率)/(紡糸1日後の糸の永久歪率)]×100
このとき、実使用領域強度は下式より算出される。
・実使用領域強度(cN)=(G4)
さらに、ポリウレタンウレア弾性繊維の下記特性値が紡糸1日後と紡糸3ヵ月後とで差が小さいものほど経時変化安定性が優れているものと判定した。すなわち、実使用領域強度経時変化比、永久歪率経時変化比について、それぞれ90%以上120%未満を経時安定性が特に優れているとして◎と判定し、85%以上90%未満または120%以上125%未満を経時安定性が優れているとして○判定とし、85%未満または125%以上を経時安定性に課題が残るものとして×と判定した。
紡糸を連続して48時間行い、その時の糸切れ回数を紡糸性判定の指標とした。すなわち、48時間の連続紡糸において、糸切れ回数が2回未満を◎と判定した。48時間中、糸切れ回数が2回以上でかつ24時間中の糸切れ回数が2回未満を○と判定した。
<ポリウレタンウレア重合体Aの調製方法>に記載の方法で、ポリウレタンウレア重合体AのDMAc溶液としてa1を調製した。
・スルホン酸化合物としてPTSAを用い、スルホン酸化合物のDMAc溶液としてs1を調製した。
・a1とs1よりなる1b1を調製した。1b1の調製に際しては、a1を99重量%に対し、s1を1重量%添加し、均一に混合後、25℃、1時間混合した。1b1にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
各溶液a1、1b1、t1をそれぞれ98.9重量%、0.1重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b1、t1をそれぞれ96.0重量%、3.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b1、t1をそれぞれ79.0重量%、20.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b1、t1をそれぞれ59.0重量%、40.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b1、t1をそれぞれ39.0重量%、60.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
実施例1の方法に準拠し、s1の代わりとして、2-モルホリノエタンスルホン酸を用いてスルホン酸化合物のDMAc溶液としてs2を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a1とs2よりなる1b2を調製した。1b2にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
実施例1の方法に準拠し、s1の代わりとして、メタンスルホン酸を用いてスルホン酸化合物のDMAc溶液としてs3を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a1とs3よりなる1b3を調製した。1b3にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
実施例1の方法に準拠し、s1の代わりとして2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン-5-スルホン酸一水和物を用い、スルホン酸化合物のDMAc溶液としてs4を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a1とs4よりなる1b4を調製した。1b4にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
実施例1の方法に準拠し、s1の代わりとして3-アミノ-1-プロパンスルホン酸を用い、スルホン酸化合物のDMAc溶液としてs5を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a1とs5よりなる1b5を調製した。1b5にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
実施例1の方法に準拠し、s1の代わりとして3-[[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチルアンモニオ]プロパン-1-スルホン酸を用い、スルホン酸化合物のDMAc溶液としてs6を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a1とs6よりなる1b6を調製した。1b6にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
各溶液a1、1b6、t1をそれぞれ59.0重量%、40.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b4、t1をそれぞれ39.0重量%、60.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b3、t1をそれぞれ79.0重量%、20.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
ポリウレタンウレア重合体AのDMAc溶液としてa2を調製した。ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるb1として、a2とs1よりなる2b1を調製した。2b1の調製に際しては、a2を98重量%に対し、s1を2重量%添加し、均一に混合後、30℃、1時間混合した。2b1にはポリウレタンウレア構造を有するスルホン酸アミン塩がポリウレタンウレア重合体1kgあたり1.0mmol含まれていた。
各溶液a2、2b1、t1をそれぞれ79.0重量%、20.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるm1として、a1とs1よりなる1m1を調製した。1m1の調製に際しては、a1を92重量%に対し、s1を8重量%添加し、均一に混合後、37℃、0.5時間混合した。
ポリウレタンウレア重合体BのDMAc溶液であるm1として、a1とs1よりなる1m2を調製した。1m1の調製に際しては、a1を96重量%に対し、s1を4重量%添加し、均一に混合後、20℃、2時間混合した。
各溶液a1、1b1をそれぞれ99.9重量%、0.1重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、1b1をそれぞれ80.0重量%、20.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、t1をそれぞれ99.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a2、t1をそれぞれ99.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
ポリウレタンウレア構造を有さないスルホン酸アミン塩系添加剤Dとして三洋化成(株)社製の“ネオジャーミDFS”(ジデシルジメチルアンモニウム3フッ化メチルスルホン酸塩)を用い、スルホン酸アミン塩のDMAc溶液(濃度35質量%)としてd1を調製した。
各溶液a1、d1、t1をそれぞれ79.0重量%、20.0重量%、1.0重量%で均一に混合して紡糸原液とし、実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、s1、t1をそれぞれ98.9重量%、0.1重量%、1.0重量%で均一に混合した後、直ちに実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。なお、ポリウレタンウレア弾性繊維中においてポリウレタンウレア重合体Bは検出されなかった。一方、ポリウレタン構造を有さないスルホン酸アミン塩として、PTSAとジエチルアミンおよびエチレンジアミンからなるスルホン酸アミン塩を含む化合物を0.1mmol/kg検出した。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
各溶液a1、s4、t1をそれぞれ98.9重量%、0.1重量%、1.0重量%で均一に混合した後、直ちに実施例1の方法に従い、22dtex、2filのマルチフィラメントのポリウレタン弾性繊維を得た。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。なお、ポリウレタンウレア弾性繊維中においてポリウレタンウレア重合体Bは検出されなかった。一方、ポリウレタン構造を有さないスルホン酸アミン塩として、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン-5-スルホン酸とジエチルアミンおよびエチレンジアミンからなるスルホン酸アミン塩を含む化合物を0.1mmol/kg検出した。ポリウレタンウレア弾性繊維の組成を表1、各種特性を表2に示す。
スルホン酸化合物の代わりにスルホン酸重合体としてフェノールスルホン酸のホルムアルデヒド縮重合体(数平均分子量約20000)を用い、DMAc溶液(35質量%)のsp1を調製した。
Claims (7)
- ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の両末端が1級または2級アミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aと、
ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の少なくとも一方の末端がスルホン酸アミン塩であるポリウレタンウレア重合体Bと、
を含むポリウレタンウレア弾性繊維。 - 前記ポリウレタンウレア重合体Bが、前記ポリウレタンウレア重合体Aの分子鎖の末端に存在する1級または2級アミノ基の少なくとも一方に、分子量96以上300以下のスルホン酸化合物が結合したポリウレタンウレア重合体である請求項1に記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
- ポリウレタンウレア弾性繊維1kg中における前記スルホン酸アミン塩の含有量の合計が0.01mmol以上50mmol以下である請求項1または2に記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
- さらに、分子構造中に3級アミンを有するポリウレタン重合体Cを含有し、かつ、該ポリウレタン重合体Cの含有量が0.1重量%以上10重量%以下である請求項1から3のいずれかに記載のポリウレタンウレア弾性繊維。
- ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の両末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aと、ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し、分子鎖の少なくとも一方の末端がスルホン酸アミン塩であるポリウレタンウレア重合体Bと、を含む紡糸溶液を乾式紡糸するポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。
- ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の両末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aを含有する紡糸原液aを調製し、
該紡糸原液aに分子量96以上300以下のスルホン酸化合物を添加して反応させることにより、該紡糸原液aに含まれる前記ポリウレタンウレア重合体のAの一部をポリウレタンウレア重合体Bとすることで前記紡糸溶液を得る
請求項5に記載のポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。 - ポリマージオールおよびジイソシアネートおよび有機アミンを出発物質とする分子鎖を有し分子鎖の末端がアミノ基であるポリウレタンウレア重合体Aを含有する紡糸原液aを調製し、
前記紡糸原液aの一部を分割し、その一方に、分子量96以上300のスルホン酸化合物を添加して反応させることにより、ポリウレタンウレアBを生成させた紡糸原液bを調製し、
前記紡糸原液aと紡糸原液bを混合して得た紡糸溶液を乾式紡糸する請求項5に記載のポリウレタンウレア弾性繊維の製造方法。
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