JPH03206124A

JPH03206124A - ポリウレタン・ポリアミド系複合繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH03206124A
Application number: JP34332889A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kobayashi; 小林　祐史; Naoto Nagayasu; 永安　直人; Nagafumi Himeno; 姫野　長文; Yushi Nagamachi; 長町　祐志
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-09
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JP2870909B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ポリウレタンとポリアミドとからなる自己捲
縮性複合繊維の改良に関する。さらに詳しくは、編立性
、強伸度特性および伸長回復特性に優れ、ストッキング
用やトリコット用の素材として有用なポリウレタン・ポ
リアミドの複合繊維を得るための製造方法に関する。

［従来の技術］ポリウレタンとポリカプラミドとを偏心的に複合させて
なる自己捲縮性複合繊維は、優れた捲縮特性および透明
性を有する編地とすることができるので、高級ストッキ
ング用素材として高く評価されている。

この複合繊維におけるポリウレタン成分としては、ボリ
オールに、ポリアルキレンオキシド、ポリテトラヒド口
フランなどからなるポリエーテルε一カブロラクトンの
開環重合などにより得られるポリラクトン；アジピン酸
、グルタル酸などの酸とエチレングリコール、プロピレ
ングリコールなどのグリコール類とから縮合重合によっ
て得られるポリエステル；あるいはポリ炭酸エステルを
使用し、これらのポリオールとジイソシアネートとの反
応、および、低分子量グライコールあるいは、ヒドラジ
ン、エチレンジアミン類による鎖伸長を行うことにより
得られた弾性ポリウレタンか知られている。

これら弾性ポリウレタンのうちでも、ポリアミド成分と
の耐剥離性に優れしかも耐熱性にも比較的優れたポリ炭
酸エステル系ポリウレタンを含む弾性ポリウレタンが良
いとされている（特公昭５５−２２５７０号公報、特公
昭５７−３４３７０号公報など）。

そして、これら従来の複合繊維では、弾性ポリウレタン
として硬度レベルをショア硬度Ａで９０〜１００と低い
水準とすることが好ましいとされていた（特開昭６２−
１５６３１４号公報など）。

例えば、上記公報では、ショア硬度Ａが９１〜９７、低
分子ジオール／ボリオールの重量比が１　２／８　８〜
１　８／８　２未満を有する弾性ポリウレタンが記載さ
れている。

また、このようなポリウレタン・ポリアミド系複合繊維
を熱処理することにより沸水収縮率を低減させる方法も
提案されている（特開昭６３−１７５１１８号、６３−
２５６７１９号公報）。

［発明が解決しようとする課題］上述のように熱処理により沸水収縮率を低減させること
は、得られた複合繊維を編立たりする工程における糸切
れ、製品寸法バラツキ等のトラブルを紡糸するために有
効ではあるが、上記したような低分子ジオール／ボリオ
ールの値を有する従来の弾性ポリウレタンを用いた複合
繊維では、熱処理により沸水収縮率が低減すると同時に
、強度の大幅な低下や伸長回復特性の大幅な悪化が生じ
、強度や伸長回復特性の劣る製品しか得ることが困難で
あった。従って、熱処理を工業的生産で実施することは
実際には難しいとみられていた。

また、上述の従来ポリウレタン成分を用いて偏心複合繊
維を製造してもかなり優れたコイル状捲縮を得ることは
できるが、ストッキング分野においては近年特に高フィ
ット性の要求が強く、さらに高いフィット性が得られる
ポリウレタン・ポリアミド系複合繊維が求められてきて
いた。

そこで、本発明は、紡糸・延伸により得られた複合繊維
の有する優れた伸長回復特性や強伸度特性を損なうこと
なく熱処理することにより、高速編立性のような後加工
性に優れ、かつ製編織製品の寸法バラツキ等を大幅に抑
えることができるポリウレタン・ポリアミド複合繊維の
製造方法を提供することを主な目的とする。さらに、高
次加工での加工性を向上させながら、製品のフィット性
、耐久性、外観および風合を向上させることのできる複
合繊維が得られる方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は、ポリウレタン成分
とポリアミド成分とを溶融複合紡糸した後に延伸するこ
とによりポリウレタンφボリアミド系偏心複合繊維を製
造する方法において、前記ポリウレタン成分が、低分子
ジオール／ボリオールの重量比が１　８／８　２〜２　
５／７　５の弾性ポリウレタンであること、および、前
記延伸の後連続的に熱処理することを特徴とする。

本発明でポリウレタン成分として用いる弾性ポリウレタ
ンは、その低分子ジオール／ボリオールの重量比が１　
８／８　２〜２　５／７　５であることを要する。

ポリオールは、ソフトセグメントを構成するものであり
、ポリ炭酸エステル系ボリオール、ポリエステル系ボリ
オール、ポリエーテル系ボリオールなどを用いればよい
。ポリエステル系ボリオールとしてはポリラクトン系ボ
リオールであってもよい。なかでも、ポリ炭酸エステル
系ボリオールが好ましく、全ボリオールの２０重量％以
上がポリ炭酸エステル系ボリオールである弾性ポリウレ
タンがボリアミド成分との接着性等の点から好ましい。

この弾性ポリウレタンは、単独ポリウレタンであっても
よいし、また、２種以上のポリウレタン共重合体あるい
はポリウレタン混合物であってもよい。

また、低分子ジオールとしては、低分子量グリコール、
１，４−プタンジオール、ビスーβ−ヘキサノンなどの
鎖伸長剤が用いられる。

この低分子ジオールとボリオールとの比率は、それら構
成或分の末端基を含む重合仕込み重量比率を調整するこ
と、各種ポリウレタンを溶融混練すること等によって適
正水準とすることができる。

そして、得られた弾性ポリウタレタン中における低分子
ジオール／ボリオールの重量比は、次の方法で求めるこ
とができる。

テトロヒドロフラン等の溶媒に弾性ポリウレタンを溶解
せしめた後、１３Ｃ一核磁気共鳴スペクトル法により各
成分の構威単位数を求め、これを重量比に換算すること
により．求める。

低分子ジオール／ボリオールの重量比が［１８未満７８
２を越える］であると、耐熱特性が劣るとともに、伸長
・回復特性が不十分であるので、本発明の目的を達成す
ることが困難である。逆に、その重量比が［２５を越え
る／７５未満コであると、溶融時の粘性バラッキが大き
過ぎる等により溶融紡糸すること自体が困難であり、得
られる複合繊維の均一性が大幅に低下するため使用に適
さない。

低分子ジオール／ボリオールの重量比を本発明の範囲内
とした弾性ポリウレタンは、従来の複合繊維に用いられ
ていた弾性ポリウレタンに比べ、硬度が高くなり、具体
的には、ショア硬度Ｄで５８以上、さらには６０以上と
いう硬度水準とすることができる。しかし、その硬度を
あまりにも高くすると、溶融紡糸が困難となり、複合繊
維の均一性、回復特性等が劣ることとなるので、実用的
に使用困難である。従って、ショア硬度Ｄで７５程度が
限界であり、さらには７０以下が実用上の適正範囲であ
る。このショア硬度Ｄは、ＡＳＴＭ２２４０記載の方法
によりデュロメータＤを用いて測定した値である。

ポリウレタンの硬度水準は、ポリウレタンの結晶形成Ｎ
（ハードセグメント）の比率、ポリマ粘度、ボリマ架橋
点の量、ボリオール成分などを変えることにより容易に
調整することができる。例えば、ポリウレタンの結晶形
威部（ハードセグメント）の比率が太き《なるように、
低分子ジオール、ジアミン等の鎖伸長剤の含有比率を増
加させること、ボリマ粘度を高めること、ボリマ架橋点
を増加させること、ボリオールとしてポリカ〜ボネート
のような硬いボリオールを用いること、ボリオールを低
分子量化することなどの方法が硬度を高くすることに有
効である。

弾性ポリウレタンの硬度を高めた場合に溶融紡糸時の粘
性バラツキを抑制するためには、ポリウレタンの重合度
をそのポリウレタン組成に応じた適正範囲に制御するこ
とが有効であり、一般に、３５００〜３５０００ボイズ
程度の溶融粘度とすることが好ましい。

また、ポリアミドとの耐剥離性、熱可塑性、熱安定性、
強伸度および弾性などの特性を阻害しない少量（例えば
２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下）であれば
、ポリエステル、ボリイソシアネート、ポリアミン化合
物などの他の重合体を、上記弾性ポリウレタンに混合し
てポリウレタン成分としてもよい。

前記ポリ炭酸手ステル系ポリオールとしては、４．４′
−ジオキシジフエニル−２，２′−プロパン（ビスフェ
ノールＡ）からの芳香族ポリ炭酸エステル、および脂肪
族２価アルコールとホスゲンとの反応により得られる脂
肪族ポリ炭酸エステルなどが挙げられる。これらのポリ
オールの分子量は６００〜５０００程度であることが好
ましい。

ポリエーテル系ボリオールとしては、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（テトラメチレン）グリコールなどが挙げら
れる。また、ポリエステル系ボリオールとしては、アジ
ピン酸、グルタル酸あるいはセバシン酸などの酸と、エ
チレングリコル、１，４−ブチレングリコール、１．３
−または２，３−ブタンジオール、２，５−ヘキサンジ
オールなどのグリコールとから縮合反応によって得られ
た分子量６００〜４０００程度のポリエステルが挙げら
れる。

また、弾性ポリウレタンを得るためのジイソシアネート
としては、ジフエニルメタンジイソシアネート、トリレ
ンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネートな
どが挙げられる。重合原料中の一ＮＧＯ末端基と−ＯＨ
末端基とのモル比（−ＮＧＯ／−ＯＨ）は、工．００〜
１．１０程度であればよい。

これら重合原料をワンショット法やプレボリマ法などの
通常のポリウレタン重合方法により重合し、あるいはさ
らにボリマ混合や添加剤混合を行って、弾性ポリウレタ
ンとすればよい。

一方、本発明において使用するボリアミド成分としては
、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６・１０、ある
いはそれらの共重合ボリアミドなどのような溶融紡糸可
能なボリアミドを用いればよく、特に、強伸度や耐摩耗
性などの実用上の物性が良好な複合繊維を得るためには
、融点が２００℃以上のポリアミドを用いることが好ま
しい。しかし、ポリウレタンと複合紡糸するためにはあ
まりにも高融点のポリアミドは好ましくなく、その融点
は高くとも３００℃程度であることが実用上好ましい。

なかでも、融点が２１０℃以上であるポリアミドが好ま
しく、特に、実質的にナイロン６またはナイロン６６か
らなるポリアミドが好ましい。その重合度は、衣料用繊
維に用いられている程度の粘度を有していればよく、例
えば、２．０〜２．８程度の硫酸相対粘度を有していれ
ばよい。このボリアミド成分は、耐熱剤・射光剤・艶消
剤などの通常の添加剤を含有していてもよい。

前記したポリウレタンとボリアミドとは、基本的には従
来のボリアミドとポリウレタンとの溶融複合紡糸と同様
に複合紡出して偏心複合繊維とすればよい。例えば、通
常の溶融複合紡糸機にそれぞれのボリマ（組成物）を供
給して別々に溶融した後、２３０〜２９０℃程度に加熱
された複合紡糸口金を用いて複合紡糸し、その後、通常
の方法で冷却、給油して引取る。この引取られた未延伸
糸は、一旦巻取った後、あるいは巻取ることなく引続い
て、冷延伸あるいは熱延伸され、引続いて、熱処理され
る。

一方、得られる複合繊維および高次製品の均一性、伸縮
特性等からは冷延伸後連続して熱処理することが好まし
い。一般に延伸糸を巻取った後に熱処理する方法がある
が、弾性ポリウレタンは延伸後の構造変化が大きく糸斑
を生じ易いことから延伸後連続してハードセグメントの
結晶化を均一に進めることが必要である。また、均一性
を高めるために巻取られた未延伸糸を延伸する時は非加
熱で行うことが好ましい。

延伸後連続して行う熱処理は、弛緩状態あるいは弛緩し
ない定長状態で行えばよい。弛緩状態で熱処理する場合
の弛緩率は、複合繊維の延伸後の瞬間回復率および熱処
理による収縮率の範囲内が適しており、一般的には、弛
緩率が工５％未満、さらに１０％以下が好ましい。１５
％以上となると、複合繊維の捲縮が発生し、ストッキン
グ製品を作る時に編地の目寄り、緯筋等の欠点を生じ易
くなる。熱処理後の複合繊維の強度を向上させるために
は、さらに１０％以下とすることが好ましい。また、複
合繊維を延伸後弛緩することなく連続して熱処理するこ
とにより複合繊維の強伸度特性が向上し、製品ストッキ
ング製造時の編立性を向上し、さらに、ひきつれ、緯筋
、編目の目寄り等の欠点を改善することができる。さら
にまた、製品の着用外観をスムースに美しくするだけで
なく、ソフトで耐久性の高い製品を得ることができる。

また、熱処理の温度は、７０〜１５０℃程度であること
が好ましい。熱処理温度が低過ぎると十分な熱処理効果
を与えることが困難であるので低分子ジオールの結晶化
が不足し、捲縮特性、強伸度及び収縮特性の改善効果が
不十分である。逆に高過ぎると、低分子ジオールの比率
を高めた上記の弾性ポリウレタンを用いても部分融解が
生じて弾性応力特性が悪化し、実用に供せられる製品と
することが困難である。

熱処理して得られる複合繊維は、従来のポリウレタン・
ポリアミド系複合繊維に比べ伸長・回復特性に優れ、機
械的特性に優れるばかりでなく、編立性の改善、高次工
程でのひきつれ発生の防止に有効であり、製品の外観、
編目の目寄りおよび緯筋が改善され、ソフトな風合とフ
ィット性に優れるストッキング製品を得ることができる
。

また、特に低分子ジオール成分の緊張あるいは弱緊張下
と結晶化の作用効果が考えられるが、高次加工工程での
染色、仕上げ熱セット等での風合、強伸度低下の改善さ
れた繊維を得ることができる。

その複合構造は、捲縮発現処理によってコイル状捲縮を
示すことができる潜在捲縮性が得られる偏心複合構造で
あればよく、例えば、偏心芯鞘型複合構造、サイドバイ
サイド接合型複合構造が挙げられる。その複合比率は、
その複合構造にも左右されるが、一般に、８　０／２　
０〜２　０／８　０程度であればよい。また、繊維外周
面を占めるポリマはポリアミトであること、あるいはそ
の割合が多いことが好ましい。捲縮発現処理は、糸条の
段階で行ってもよいし、また、製編織した製品の段階で
行ってもよい。

［作用コ本発明に係る複合繊維は、ポリウレタン戊分として１　
８／８　２〜２　５／７　５の低分子ジオール／ポリオ
ール重量比を有する弾性ポリウレタンを用いて溶融紡糸
した繊維を、延伸に続いて熱処理しているので、ハード
セグメントを形成する低分子ジオールが安定なハードセ
グメント結晶を形成し、優れた強度および伸長・回復特
性を保持することができる。

従って、後加工性が良好であり、しかも、強度および伸
長・回復特性に優れた製品とすることができ、さらには
、編地外観が美しく、ひきつれ、緯筋、目寄り等が改善
され、かつフィット性に優れた製品を後加工性良く製造
することができる。

例えば、高速で編立しても糸切れが少な《、編立性が良
好であり、プリセット、染色の工程でも斑の発生が改善
され、さらに、仕上げ型板セット等で高い熱を受けても
安定であり、寸法バラツキの小さい編地製品とすること
ができる。

これに対し、ポリウレタン成分として低分子ジオール割
合が１８％未満の従来のポリウレタン・ポリアミド複合
繊維を熱処理したものは沸水収縮率が低減すると同時に
強度や伸長・回復特性も大幅に低下するので、実用に耐
えられる複合繊維とすることが困難である。

また、本発明に係る複合繊維は、低分子ジオール割合が
高い特定の弾性ポリウレタンを用いた複合繊維を延伸に
連続して加熱処理しているので、捲縮発現させてコイル
状捲縮繊維とすると、優れた弾性特性が発揮される。例
えば、従来ポリウレタンによるポリウレタン・ポリアミ
ド複合捲縮繊維に比べ、高い伸長回復応力を有し、得ら
れた編地製品の回復応力や伸長応力は大きく高められ、
そのフィット性を大幅に高めることができ、さらには機
械的強度、耐熱特性に優れた複合繊維を得ることができ
る。

［実施例］実施例１数平均分子量がそれぞれ２０００のポリ炭酸エステルと
ポリブチレンアジペートとの７：３混合ボリオールを使
用し、鎖伸長剤として１．　　４−ブチレングリコール
を、また、ジイソシアネートとしてジフエニルメタンジ
イソシアネートを用いて通常のワンショット法により重
合してポリウレタン重合体を得た。得られた重合体を、
粉砕した後、エクストルーダにより溶融押出し、ペレタ
イズした。

上記重合の際、重合原料中における一ＮＧＯ末端基と−
ＯＨ末端基とのモル比（−　Ｎ　Ｃ　Ｏ／一ＯＨ）は１
．０４とした。また、１，４−ブチレングリコールと混
合ボリオールとのモル比は、４．０、あるいは５．５と
し、１，４−プチレングリコール／混合ボリオールの重
量比が１４．８／８５．２あるいは１９．５／８０．５
と異なる２種類の弾性ポリウレタンを得た。

得られたそれぞれの弾性ポリウレタンのショア硬度およ
び伸度を通常の方法で測定し、その結果を第１表に示し
た。

これら弾性ポリウレタンと９８％硫酸相対粘度が２。４
０のポリ力プラミドとをそれぞれ２３０℃および２６０
℃で別々に溶融して複合紡糸機に供給し、２５０℃に加
熱した複合口金部で複合割合５　０／５　０の偏心芯鞘
状に複合して紡出し、通常の方法により冷却、給油して
６００ｍ／分で巻取った得られた未延伸糸を３．９倍に加熱することなく延伸後
、連続して常温〜１６０℃に設定した熱板上を定長状態
で接触走行させ、熱処理した２０デニール、２フィラメ
ントの潜在捲縮性複合フィラメント糸を得た。得られた
フィラメント糸の糸特性および製品ストッキング特性を
測定し、その結果を第ｌ表に示した。

上記物性の測定は、それぞれ次の方法によった。

ストッキングの捲縮特性：　定伸長型引張試験機ＴＯＭ
−１００Ｅ型（新興通信工業（株）製）を用い、ストッ
キング試料に２ｋｇの荷重を掛けて伸長した時の試料長
をＬ１とし、このストッキング試料を２つ折りにして引
張り試験機にかけ、このＬ１／２の７５％まで伸長させ
直ちに回復させた応力歪のヒステリシス曲線を描かせる
。このヒステリシス曲線からＬｌ　／２の７５％伸長し
た時点の応力値（ｇ）を、また、その回復時曲線からＬ
１／２の６０％伸長の長さに回復した時点の応力値（ｇ
）とを読取り、それらを１／２にした値を、それぞれ、
７５％伸長応力、６０％回復応力の値として表した。こ
れらの値は、ストッキングのフィット性を示す指標であ
り、高いほどフィット性は優れている。なお、フィット
性は、着用試験によって得られた相対評価結果であり、
◎：極めて良好、○：良好、△：やや不良　の基準でも
って示した。

第１表の結果から明らかなように、ポリウレタン成分を
１　８／８　２〜２　５／７　５の低分子ジオール／ボ
リオール重量比である弾性ポリウレタンよりなる複合繊
維を熱処理することにより、優れた強度および伸長・回
復特性を有する複合繊維とすることができた。従って、
良好な編立性で、強度および伸長・回復特性に優れ、さ
らには編地外観に優れ、編地欠点のない優れたストッキ
ング製品とすることができた。また、耐熱性に優れてい
るので、ストッキング編成し捲縮発現させても、着用時
の耐久性も良好であった。

これに対し、低分子ジオール／ボリオール重量比が本発
明外の弾性ポリウレタンを用いた複合繊維および熱処理
した複合繊維では、ストッキングの伸長回復特性が不足
し、さらに熱処理により機械的特性が低下し、編地外観
を含め良好なストッキング製品とすることができなかっ
た。さらに、比較例２Ａでは耐熱性が不足し、熱処理繊
維を得ることができなかった。

［発明の効果］本発明法によると、ポリウレタン成分として特定の低分
子ジオール／ボリオール重量比を有する弾性ポリウレタ
ンを用いた複合繊維を熱処理することにより強固なハー
ドセグメント結晶部を形成しているので優れた強伸度特
性および伸長・回復特性を有するとともに、編立性にも
優れた複合繊維を得ることができる。従って、高速編立
しても編立性良好であり、プリセット、染色工程でも斑
の発生が抑制され、さらに仕上げ型板セット等で高い熱
を受けても安定であり、製品編地の寸法バラツキが抑制
され、しかも、優れた強度特性および伸長・回復特性を
有する優れた伸縮編地製品とすることができる。

本発明に係る複合繊維は高いフィット性が要求される繊
維製品に広く使用できるが、特に、ストッキング用や伸
縮性トリコット製品用として有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリウレタン成分とポリアミド成分とを溶融複合
紡糸した後に延伸することによりポリウレタン・ポリア
ミド系偏心複合繊維を製造する方法において、前記ポリ
ウレタン成分が、低分子ジオール／ポリオールの重量比
が１８／８２〜２５／７５の弾性ポリウレタンであるこ
と、および、前記延伸の後連続的に熱処理することを特
徴とするポリウレタン・ポリアミド系複合繊維の製造方
法。
（２）前記熱処理が、７０〜１６０℃の熱処理温度で行
われることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン・
ポリアミド系複合繊維の製造方法。
（３）前記熱処理が、前記延伸の後、弛緩することなく
行われることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン
・ポリアミド系複合繊維の製造方法。
（４）前記熱処理が、前記延伸の後、弛緩率１５％未満
の弛緩状態で行われることを特徴とする請求項１記載の
ポリウレタン・ポリアミド系複合繊維の製造方法。