JPH03294523A - ポリウレタン複合繊維の製造方法 - Google Patents

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） 本発明は溶融紡糸法によるポリウレタンとポリ感カプロ
ンアミドの複合繊維の製造方法に関するものである。更
に詳しくは、複合構造においてポリウレタンが表面に露
出している繊維を溶融紡糸する時に紡出単糸間の膠着を
防止し、後次工程での捲縮発現斑を減少させて捲縮均一
性が良い糸を得ると共に、延伸過程での紡出ポビン上か
らの糸の解舒性が良好で延伸操業性が良好な糸を得る方
法に関するものである。又、この糸はストッキングの編
立に供した場合、糸道ガイド類及び編針との摩擦力が小
さく優れた製編性を有する糸を得る方法に関するもので
ある。

（従来の技術） ポリウレタンとポリ感カプロンアミドの複合繊維を製造
する方法としては、従来から各種の方法が考えられてお
り、代表的な複合構造として２成分が長さ方向に並列型
に配置されているサイドバイサイド構造（特公昭４９−
１０２８３号公報）や偏心芯鞘型構造（特公昭５５−２
２５７０号公報）があげられる、これらの複合繊維を製
造する場合、ポリマー自身の粘着性及びポリマー中の活
性イソシアネート基の相互反応による膠着が激しいウレ
タンポリマーが糸表面に露出せず、ポリ６カブロンアミ
ドの如き膠着が起らないポリマーで完全に包み込まれて
いる芯鞘構造では膠着問題はなく、紡糸に際し一般に使
用される紡糸油剤を付与しておけばよい、しかしウレタ
ンポリマーが糸表面に露出しているサイドバイサイド構
造又は−部分のウレタンが糸表面に露出している芯鞘構
造では前述のウレタンの膠着が極めて大きくこの防止対
策が製糸上の重要なポイントである。

ポリウレタンの膠着を防止する方法にはタルク。

シリカ、コロイダルアルミナ等の固体微粒子を水性又は
油性スラリーとして繊維に付与する方法、高級脂肪酸の
金属塩粉末を水又は鉱物油に分散させる方法（特公昭４
１−２８６号公報、特公昭４０−５５７号公報）、高級
脂肪族カルボン酸。

高級脂肪族アルコール、パラフィンやポリエチレン等の
常温固体のワックスを使用する方法（特公昭４３−２７
２号公報、特公昭４３−９９５５号公報、特公昭４４−
８９０７号公報）、常温液状物質としてポリアルキレン
オキサイド変性シリコン（特公昭４５−４０７１９号公
報）、環状アミルシロキサン（特公昭３９−２４８５８
号公報）、アミノ変性シリコン（特公昭６３−８２３３
号公報）など多くの方法が提案されている。

しかし、ポリ６カブロンアミドとポリウレタンの複合繊
維においては紡糸ボビンの捲形状保持のため、紡出糸条
にある程度の水分を付与する事が必須である。従って水
系エマルジョン油剤の使用が最も良い方法であるが、水
系エマルジッンではウレタンの膠着防止性が弱く、満足
のゆく膠着防止性を得るためには非水系油剤を使用せざ
るを得ない、非水系油剤を使用する場合でも紡出糸条へ
の水分の付与は必須であり、この水付与とのかかわりで
、非水系油剤単独使用では優れた膠着防止性が得られる
ものでも水分との関係で膠着防止性が低下したり複雑な
様相を呈する。この非水系油剤と水系エマルジッン油剖
を混合使用する系においてポリウレタンを膠着を防止す
る優れた技術に関する開示は見られない。

一方、捲縮発現後の捲縮糸を編立てる場合、後次工程で
の糸道ガイド類の抵抗が大きいと、走行張力の変動も大
きくなり、微少な力で伸びやすい捲縮糸では糸道抵抗の
変動のため編斑が起る。又編針の摩擦並びに糸／糸間の
摩擦が大きいと編立時の張力が高くなり過ぎ１０〜２０
ｄの如く細デニール原糸の場合は、高速回転のストッキ
ング編機では糸切れが多発するという問題が発生する。

糸の平滑性を油剤にて改善し原繊の製造工程及び後次加
工工程での糸切れを減少させる方法としては、二塩基酸
エステルを平滑剤に使用する方法（特公昭４１−１６１
６０号公報）、アルキレンオキサイドを付加した高級ア
ルコールと高級脂肪酸のエステルを使用する方法（特公
昭４１１７０３８号公報）、ジメチルポリシロキサンの
乳濁液を使用する方法（特公昭４６−４４０号公報）が
あげられる、これらの方法は一般のフラントヤーンには
効果はあるが、捲縮糸の如き極めて小さな抵抗で伸長す
る糸については効果が小さく、捲１１１Ｊｅの平滑性を
満足できる水準にする方法は未だ発見されていない。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は溶融紡糸法により、ウレタンポリマーとポリε
カプロンアミドの複合繊維でウレタンポリマーが糸表面
に露出した複合構造の糸を製造する際、ウレタンポリマ
ーの露出部分同志が化学的及び物理的に引りき合い糸間
の膠着現象を起す。

この膠着がマルチフィラメントを構成している各単糸間
で起った場合には、この膠着のため偏心複合の作用によ
る捲縮発現が起らず、膠着のある部分では捲縮が弱く、
又膠着がない部分ではＩ４！縮が発現しやすく強いとい
う捲縮の部分斑が起り、この糸を用いた編地及び織物は
捲縮斑により布帛表面の均一性に欠け、品位の悪い布帛
しか得られない、又、この膠着が紡出ボビン上で発生し
た場合は、後次工程での糸の解舒がうまくゆかず、糸切
れの原因となり操業性が低下する。

一方ポリウレタンが糸表面に露出した糸は、ポリウレタ
ンの高摩擦特性のため原線製造並びに後加工工程での糸
道ガイド類との摩擦力が極めて高くなり、糸切れ等のト
ラブルが発生し満足のゆく操業性が得られない。

本発明ではこの膠着並びに高摩擦力によるトラブルを紡
糸時に付与する油側にて解決し、糸製造時の操業性並び
に布帛品位に優れたウレタンポリマーとポリ電力プロン
アミドの複合繊維を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、紡糸時に付与する油側組成
について鋭意検討の結果、ウレタンポリマーとポリＣカ
プロンアミドとが接合されかつウレタンポリマーが露出
した複合繊維を紡糸するに際し、口金より吐出した糸条
にまず水系エマルジョンを付与し、次いで鉱物油及び／
又は直鎖状ポリオルガノシロキサンに一般式 ％式％（１） （） 、（Ｒは炭素数が１以上のアルキル基又はアルコキシ基
、Ｒ＋　、　Ｒ＊及びＲ３は炭素数が１以上のアルキル
基、ｍ、ｎは１以上の整数） で示されるアミノ変性シリコンの少なくとも１種を配合
した非水系配合油を付与する事で本発明に到達したもの
である０本発明に使用するアミノ変性シリコンは分子中
に存在するアミノ基の活性水素が糸表面に露出したポリ
ウレタンの活性なインシアネート基と反応してその反応
性をなくす事でイソシアネート基の化学反応による膠着
発生を抑え、又アミノ基がイソシアネート基と反応する
ため糸表面にジメチルシリコン鎖が適度に配向し、優れ
た平滑性を示す。

本発明の複合繊維に使用するポリウレタンは、溶融紡糸
に供する事ができる熱可塑性ポリウレタンであれば特に
限定されない、又ポリウレタンの伸縮物性並びに耐熱物
性を向上させるため紡糸時にジイソシアネート架橋側を
混合する手法で得られるものなど紡出時に何らかの変性
を施したものでも同様に使用できる。

熱可塑性ポリウレタンを構成するポリオール成分として
はポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール
、ポリテトラメチレングリコール。

エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合
体などのポリエーテル、ポリエチレンアジペート、ポリ
プロピレンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート
、ポリへキサメチレンアジペート、ポリネオベンチレン
アジペート及びポリエチレンアジペートとポリプロピレ
ンアジペートとのランダム共重合体その他各アジペート
の組合せにより作る事ができるランダム共重合体などの
ポリエステル、ポリεカプロラクトン；ポリへキサメチ
レンカーボネート、シリコンポリオールがあげられる。

又、ジイソシアネート成分としては４，４／ジフエニル
メタンジイソシアネート（ＭＤＩ）。

４、４′−ジシクロヘキシルメタンイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネートがあげられる。

ポリεカプロンアミドは、繊維形成性のものであれば分
子量（粘度）及び組成を特に規定するものではない０分
子量が高すぎると紡糸時の口金温度を通常より高く設定
する必要がある。その結果、高温下の耐熱性に劣るウレ
タンポリマーの熱劣化を促進され、ウレタンポリマーの
粘度変動による紡糸での糸切れ増加や、ウレタンポリマ
ーの伸長弾性挙動の低下を引き起す、そのためポリεカ
プロンアミドはウレタンポリマーの耐熱劣化が起らない
程度に低温下の紡出が可能なものがより好ましい０通常
、溶液相対粘度ηｒｅｌ＝２．００〜２．６０（９８％
硫Ｍ　１００　ｍ　ｌに試料を溶解し２５℃で測定）の
ものが使用される。

本発明の複合糸を紡出する際、まず水系エマルジョンを
付与するが、この組成はポリεカプロンアミドを紡出す
る時に通常使用される鉱物油又はエステル系化合物等の
平滑剤、制電性並びに集束性及び平滑剤の乳化のために
使用されるアニオン活性剤３両性活性側、ノニオン活性
剤が適宜配合された油剤であれば任意に使用できる。紡
出時に付与される水系エマルジョン量が多すぎると紡糸
捲取中に糸が膨潤伸長し紡糸ボビンの崩れを引起すし、
又逆にその付与量が少な過ぎると紡出時に糸の収縮が起
り、この場合も紡出ボビンの変型。

崩れを引き起し、好ましくない、これらの紡出上のトラ
ブルがなく良好な紡糸ボビンを得るためには２〜１３重
量％好ましくは４〜１０重量％の水系エマルジョンを糸
重量に対し５〜１３％付与する。

水系エマルジョンに引続き糸条に付与される非水系配合
油に使用される鉱物油は任意のものが使用できるが、糸
への均一付着のため、又紡出時の油剤の粘性抵抗による
糸のローラーへの捲付き防止のため粘度は３０℃におい
て５〜５０ｃｓｔが好ましい。

本発明に使用する直鎖状ポリオルガノシロキサンとして
はジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキ
サン等を用いる事が出来る。又膠着防止性を該成分で向
上させる必要がある場合には離型効果が強い長鎖アルキ
ル変性シリコンその他低粘度変性シリコンを使用しても
よい、いずれの場合でも均一付着性、ローラー捲付き、
及び膠着防止斑の減少の点から低粘度の方が良く、５〜
５Ｑｃｓｔのものが好適である。

鉱物油及び直鎖状ポリオルガノシロキサン共に粘度が５
ｃｓｔ以下では揮発性が高く、紡糸後に糸表面から揮散
消失し糸の平滑性低下、膠着防止性低下を招き好ましく
ない、鉱物油と直鎖状ポリオルガノシロキサンは、配合
するアミノ変性シリコンの溶解性に応じ適宜配合して使
用する事ができる。鉱物油と直鎖状ポリオルガノシロキ
サンのみの配合で溶解できない場合は１０重量％未滴の
脂肪酸エステル高級アルコールを配合してもよい。

膠着防止性の点からみると直鎖状ポリオルガノシロキサ
ンに鉱物油、脂肪酸エステル高級アルコールが多量に入
る程、膠着性は下るので出来るだけ直鎖状ポリオルガノ
シロキサン単独で使用するのが好ましい。

本発明でいうアミノ変性シリコンは、ポリジメチルシロ
キサンの分子鎖にアミノ基が付加したものを言うが、ポ
リジメチルシロキサンのメチル基が他のアルキル基、ア
リル基に置換されていてももちろん有効である。アミノ
基の付加位置によりポリジメチルシロキサンの分子鎖末
端に付加した末端タイプと分子鎖の途中に付加した側鎖
タイプがあり、又アミノ基の構造によりモノアミン、ジ
アミンタイプがある。Ｔｒ１着防止性からみるとアミノ
基の付加位置の影響は小さく末端タイプでも側鎖タイプ
でも同様な効果が得られる。一方アミノ基の構造はモノ
アミン及びジアミンタイプ共に優れた膠着防止性を示し
有用であるが、ジアミンタイプの方がモノアミンタイプ
より良好である。

アミノ変性シリコンのアミノ基量は多い程、膠着防止性
は良好である。又、粘度も低粘度より高粘度の方が優れ
た膠着防止性が得られる。アミノ基量は本発明ではアミ
ノ当量で定量的に表現されアミノ当量が小さい程、アミ
ノ基量が多いという関係になる。アミノ当量はアミノ基
１ヶ当りのジメチルポリシロキサンの分子量に相当し、
次のように定義され又測定される。

アミノ当量の定義 アミノ当量の測定法 フラスコに試料約１ｇをとり撹拌する。イソプロピルア
ルコールを２５ｍ１加え、よく撹拌・溶解し、Ｏ，ｌ　
Ｎ塩酸にて指示薬ブロムフェノールブルーを用いて適宜
中和する。アミノ当量は下式で計算される。

アミノ当量 １０’　Ｘ　（試料重量ｇ） （０，ＩＮ塩酸の力価）Ｘ（０，ＩＮ塩酸の消費量［０
優れた膠着防止性を得るためにはアミノ当量２００００
以下のアミノ変性シリコンが好適である。アミノ当量２
００００以上では膠着防止性が劣り、紡糸ボビンの後次
工程での解舒性が悪く好ましくない、アミノ変性シリコ
ンの併用量は、糸表面のイソシアネート基量の多少によ
り変り経時膠着上昇が起らない量を使用する必要がある
が、溶融紡糸法によるウレタン複合糸の製造においては
油剤全体の０．１〜２０重量％が好ましく３〜１５重量
％が更に好ましい、０．１％以下では優れた膠着防止性
が得られず、又２０重量％以上ではアミノ変性シリコン
の平滑効果が出過ぎ繊維間の摩擦力が下ってしまい延伸
糸コンブのＩ＋落ちや捲崩れが起り好ましくない。

（実施例） 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

本発明の効果を評価する方法として、膠着防止性の代用
特性である解舒張力、フィラメント分割抵抗力１纒立工
程での平滑性の代用特性である対編針摩擦力及び対繊維
間摩擦力との合力である編成張力、及び編機での糸切れ
状況を用いた。

解舒能力・・・・・・紡出ボビンから２００ｍ／分の引
取速度で糸を引出した時の、ボビ ン表面から糸をひきはがすに要す る張力を言い（第１図）、本方法 で糸長１０００ｍ当りの最高張力 ２０点の平均値をもって解舒張力 とする、この値が小さい程膠着が 少なく、膠着防止性に優れている 事を示す。

フィラメント分割抵抗 ・・・・・・紡出ボビンから５０ｍ／分の速度で糸を送
り出した時、第２図に示 す如く、繊維束を２分割するよう に差し入れた分割バーにかかる抵 抗力のうち突発的に発生する０、５ ｇ以上の張力値の糸長１５００ｍ 当りの発生回数で膠着頻度を比較 する、ピーク張力の発生回数が少 ない程、膠着防止性に優れている 事を示す。

対編針摩擦力 ・・・・・・第３図に示す糸走行方法で編針と糸条を６
００ｍ／ｍｉｎで摩擦し た時の初張力５ｇの時の二次張力 を対編針摩擦力とする。この値が 小さい程、編立時の糸切れが少な く、高速編立てが可能である。

編成張力・・・・・・第４図に示す糸走行方法で編針と
糸条並びに糸同志を６００ｍ／分 で摩擦した時の初張力５ｇの時の 二次張力を編成張力とする。この 値が小さい程、編立時の糸切れが 少なく高速編立てが可能である。

編機糸切れ・・・１０００回転の高速四ツロストノキン
グ編機に仕掛け、糸切れ発生 状況を観察した（糸１トン当りの 糸切れ発生回数で高速編立性を評 価した）。

実施例１ 分子量２０００のポリへキサメチレンアジペートとジイ
ソシアネート化合物として４，４′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、鎖伸長剤として１．４ブタンジオー
ルから成るショアー硬度９５の熱可塑性ポリウレタン弾
性体と相対粘度が２．３５のポリカプロンアミドとを別
々に溶融した後、公知の口金を用い両成分の接合重量比
率が５１５になるように接合し、ポリウレタンの露出部
分の繊維断面外周に対する占有率が１５％の複合繊維を
溶融紡糸した。紡糸口金より押出されボビンに捲取られ
る迄にまず下記組成１の７重量％の水系エマルジョンを
糸重量に対し７％付与した後、表１に示す油剤Ａ〜油剤
Ｆの非水系油剤を糸に対し１．５重量付与し、単糸デニ
ール７０ｄの未延伸糸を６００ｍ／分で捲き取った。

捲き取った未延伸糸を延伸ゾーンの下に長さ１ｍの中空
ヒーターを設置した延伸連続弛緩熱処理機を用い、延伸
速度５００ｍ／分、延伸倍率３、５０　、弛緩率２０％
、中空ヒーター温度１５０℃の条件で延伸弛緩熱処理し
た糸を得た。

組成１ １３０秒鉱物油　　　　　　　　６０％Ｐ　ＯＥ　（５
）オレイルエーテル　　２０％Ｐ　ＯＥ　（７）オレイ
ルエステル　　１５％アルキルホスフェートカリ塩　　
　５％これらの糸を製造する各工程において、油剤処方
の優劣を判定するため紡糸ボビンの解舒張力。

紡出未延伸糸のフィラメント分割抵抗力、弛緩熱処理系
の対編針摩擦力及び編成張力、並びに弛緩熱処理系を高
速四ツロ編機に仕掛けた時の糸切れ本発明のアミノ変性
シリコンを膠着防止剤に使用した油剤Ａ及び油剤Ｂは解
舒張力が低くボビン上での糸の膠着がみられず、極めて
良好な膠着防止性を示した。又、フィラメント分割抵抗
力でも過大張力は認められず、極めて膠着が少ない糸が
得られた０本発明の糸はフィラメント間の膠着が少ない
ため、膠着部による捲縮発現性の低下も見られず、極め
て均質な捲縮糸が得られ、本発明の糸を用いた編地は編
目の美しいものであった。父系の平滑性も良好で高速四
ツロ編機の糸切れも少なく良好な操業ができた。

一方、比較例として示した油剤Ｃは高粘度ポリジメチル
シロキサンを膠着防止剤に用いた油剤であるが、同粘度
のアミノ変性シリコンを用いた本発明の油剤Ｂに比べ膠
着も多く又平滑性も劣り編機の操業性も不調であった。

アミノ変性シリコンは高粘度ポリジメチルシロキサンに
アミノ基を付加した化学構造であるが、油１１ＦＪＢと
油剤Ｃとの比較からアミノ基付加の効果が大きい事が判
る。油剤り、Ｅ、Ｆはアミノ変性シリコン以外の変性シ
リコンを用いた例であるが、本発明のアミノ変性シリコ
ンを用いた油剤Ａ、Ｈに比べ膠着が多く紡出ボビンの解
舒が悪く後工程での操業性が劣る。

又、フィラメント間の膠着も多いため膠着部は捲縮の発
現が悪く、捲縮斑がみられ、油剤り、Ｅ。

Ｆを用いた編地は編面が悪く商品価値の低いものであっ
た。更に、油剤り、Ｅ、Ｆを用いた糸は平滑性が悪く、
高速編機での糸切れが多発し、特に油剤り及びＥでは操
業が不可能であった。

（発明の効果） 本発明のポリウレタン複合繊維の製造方法によれば、紡
出ボビン及びフィラメント間の膠着がないため紡出ボビ
ンの後次工程での解舒性に係る糸切れ等のトラブルはな
く、又捲縮工程での捲縮発現が膠着により妨げられる事
がなく均質な捲縮糸と優れた編地が得られる。更に、極
めて平滑性に優れた糸が得られるため、編機での糸切れ
が少なく良好な操業性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は解舒張力、第２図はフィラメント分割抵抗力、
第３図は対編針＊＊力、第４図は編成張力を測定する方
法の説明図である。 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウレタンポリマーとポリε−カプロンアミドとが
   接合されかつウレタンポリマーが露出した複合繊維を紡
   糸するに際し、口金より吐出した糸条にまず水系エマル
   ジョンを付与し、次いで鉱物油及び／又は直鎖状ポリオ
   ルガノシロキサンに一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼……（II） （Ｒは炭素数が１以上のアルキル基，又はアルコキシ基
   、Ｒ＿１，Ｒ＿２及びＲ＿３は炭素数が１以上のアルキ
   ル基、ｍ，ｎは１以上の整数）で示されるアミノ変性シ
   リコンの少なくとも１種を配合せしめてなる非水系配合
   油を付与した後、捲取る事を特徴とするポリウレタン複
   合繊維の製造方法。
2. （２）一般式（ I ）及び（II）で示されるアミノ変性
   シリコンのアミノ当量が２００００以下である特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。
3. （３）一般式（ I ）及び（II）で示されるアミノ変性
   シリコンの配合量が３〜１５重量％である特許請求の範
   囲第１項記載の製造方法。
4. （４）水系エマルジョンが糸条に対し１０〜４重量％付
   与される特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
5. （５）非水系配合油が糸条に対し０．２〜２．０重量％
   付与される特許請求の範囲第１項記載の製造方法。