JPH0491220A - ポリウレタンウレア系弾性繊維およびその製造方法 - 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、ポリウレタンウレア系弾性繊維に関するもの
である。

ポリウレタンウレア系弾性繊維は、高度のゴム弾性を示
し、引張応力、回復性等の力学的性質に優れるため、水
着、ファンデーション等の衣料用途において、ナイロン
あるいはポリエステルとの交編用素材として用いられて
いる。

（従来の技術） 水着、ファンデーション等の衣料用途において品質上の
一問題となる欠点に、編地の「経筋」の発生がある。本
発明者らはこの「経筋」の発生要因について検討を行っ
たところ、該弾性繊維の弾性回復性を向上せしめること
で、「経筋」の発生を大幅に抑制できることを見いだし
た。従来、セグメント化ポリウレタンウレア弾性繊維の
弾性回復性等の物性を改良するため、該弾性繊維を高分
子量化する試みが行われている。例えば、特開昭５９−
１２９２５７号公報、特開昭８０−１４９６２３号公報
に開示されている。これら従来の方法によると、セグメ
ント化ポリウレタンウレア重合体を、紡糸後、６０〜１
５０℃の湿熱下で５分〜２４時間の熱処理による固相重
合が必要であり、コスト高等の弊害をもたらす。又、該
処理を行った場合、モジュラスが過度に向上することも
あるため、整経等の後加工段階でのトラブル発生原因と
なることもある。

一方、発明者らの検討によれば、弾性回復性の向上には
紡糸ドラフトを上げること、即ちハードセグメントを繊
維軸方向に優先配向せしめることが望ましい。例えば特
開平２−１９５１１、米国特許筒３，５４１，０５３　
、ヨーロッパ特許筒０．３４３．９１１５ム２等に開示
されている従来公知の乾式紡糸条件では、ドラフト率は
６〜２０であり、ハードセグメントの配向が不十分であ
ると容易に推定され、好ましい条件とはいえない。

（発明が解決しようきする課題） 本発明の目的は、他の物性即ち、強伸度、モジユラス等
を損なう事なく、弾性回復性の優れたセグメント化ポリ
ウレタンウレア弾性繊維を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するためセグメント化ポ
リウレタンウレア弾性繊維の構造と物性との相関性を検
討した結果、従来公知のセグメント化ポリウレタンウレ
ア化合物を用い、従来にない高いドラフト率で乾式紡糸
し、該弾性繊維のハードセグメントを繊維軸方向へ優先
配向させ、ハードセグメントの水素結合度を制御するこ
とで、該弾性糸の弾性回復性を改良出来ることを見出し
、本発明に到った。

すなわち、本発明は、少なくとも高分子量ポリヒドロキ
シ化合物、多官能性芳香族イソシアネートおよび多官能
性アミン化合物を反応せしめて得られるポリウレタンウ
レア系重合体を含む溶液を乾式紡糸してなる、下記の１
〜４の特性を有することを特徴とするポリウレタンウレ
ア系弾性繊維、でありまた ■　弾性回復率　９５％以上 ■　ハードセグメントに含有される水素結合したウレア
カルボニル基の配向係数が ０．３以上 ■　ハードセグメントに含有されるウレアカルボニル基
の水素結合度が０．８以下 ■　ソフトセグメントに含有されるメチレン基の配向係
数が０．１以下 少なくとも高分子量ポリヒドロキシ化合物、多官能性芳
香族イソシアネートおよび多官能アミン化合物を反応せ
しめて得られるポリウレタンウレア系重合体を含む溶液
を乾式紡糸するに際して、ドラフト率を２１以上で乾式
紡糸することを特徴とするポリウレタンウレア系弾性繊
維の製造方法である。

本発明弾性繊維の原料たる、ポリウレタンウレア重合体
の重合度は特に限定するものではないが、３０℃のＮ、
Ｎ’−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）において、重
合体濃度０．３ｇ／１００ｄで測定した固有粘度が、０
．７以上、好ましくは０６８以上のものがよい。

本発明に用いられるポリウレタンウレア（セグメント化
ポリウレタンウレア）重合体は、高分子量ポリヒドロキ
シ化合物を多官能性イソシアネートでエンドキャップし
、次いで多官能アミンの化合物、好ましくは２官能性ア
ミン化合物で鎖延長されたハードセグメント及びソフト
セグメントから成り、ここで用いられるポリヒドロキシ
化合物としては、ポリオキシテトラメチレングリコール
、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、ポリオキシペンタメチレングリコール、
ポリオキシプロピレンテトラメチレングリコール等のポ
リエーテルジオールを挙げることが出来る。ポリヒドロ
キシ化合物の分子量は通常６００〜７０００程度であり
、好ましくは１０００〜３０００である。

本発明において使用する芳香族ジイソシアネートトシて
は、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ビス（４−イソ
シアナートフェニル）メタン、ビス（３−メチル−４−
インシアナートフェニル）メタン、ビス（４−インシア
ナートシクロヘキシル）メタン、２．４−）リレンジイ
ソシアネート、２．６−ドリレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート等が例示される。

又、多官能性脂肪族アミン化合物としては、エチレンジ
アミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、
ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、カルボジヒドラ
ジド、アジピン酸ヒドラジド等の２官能性脂肪族ジアミ
ンを例示することが出来る。

本発明は、従来公知の高分子量ポリヒドロキシ化合物を
多官能性芳香族イソシアネートでエンドキャップし、次
いで２官能性アミノ化合物で鎖延長されたハードセグメ
ント及びソフトセグメントから成るセグメント化ポリウ
レタンウレア弾性繊維及びその製造方法に比較して、紡
糸時におけるドラフト率と微細構造及び、優れた回復性
に特徴を存するもので、紡糸時のドラフト率が２１以上
で、ハードセグメントに含有される水素結合したウレア
カルボニル基の配向係数が０．３以上、ハードセグメン
トに含有される水素結合したウレアカルボニル基の水素
結合度が０．８以下であると同時に、ソフトセグメント
に含有されるメチレン鎖の配向係数が０．１以下で、実
質的にランダム配向状態であるという微細構造を有し、
さらには弾性回復率が９５％以上を満足するセグメント
化ポリウレタンウレア弾性繊維及びその製造方法である
。

乾式紡糸におけるドラフト率について述べる。

ドラフト率（Ｄ）は次式で求められる。

ここで、Ｖｓは吐出線速度、ｖｗは紡速である。

本発明によれば、このドラフト率は２１以上、好ましく
は３０以上で５８以下であり、誤値が２１に満たないと
き、後述するハードセグメント配向度が不十分であり、
満足な弾性回復性を示せない。

又、誤値が５８を超える場合、後述するハードセグメン
トの物理的架橋点としての有効性が不十分となり、満足
な強伸度を有する弾性繊維が得られにくい。

次に該弾性繊維の特性について具体的に述べる。

ハードセグメントに含有される水素結合したウレアカル
ボニル基の配向係数が０．３以上、好ましくは０．４以
上、０．７以下（特性イ）。

特性（イ）は、ハードセグメントの配向度のメジャーで
あり、誤値が正の値で高くなることはハードセグメント
が繊維方向に優先配向した状態にあることを表す。誤値
が０．３に満たない場合、ハードセグメントの配向が不
十分で、満足な弾性回復性を示せないばかりか、強度、
モジュラスも不十分な弾性繊維となる。一方、０．７を
上回る場合、ハードセグメントの配向が過度に進むため
、良好なゴム弾性を示しにくくなる。

ハードセグメントに含有されるウレアカルボニル基の水
素結合度が０．８以下、好ましくは０゜４以上０．７以
下（特性口）。

特性（ロ）は、ハードセグメントドメイン内に形成され
る水素結合の程度を示す値であると同時に、ハードセグ
メントドメインのラテラルサイズの指標になる。誤値が
０．８を越える場合、ハードセグメントのラテラルサイ
ズが大きくなりすぎ、充分な弾性回復性を示せない。一
方、誤値が０゜４′に満たない場合、ハードセグメント
の物理的架橋点としての有効性が低下し、充分な強度、
モジユラスを得られにくい。

ソフトセグメントに含有されるメチレン基の配合係数が
０．１以下（特性ハ） 特性（ハ）は、ソフトセグメントの配向度のメジャーで
あり、誤値が０．１以下であることは実質的にソフトセ
グメントがランダム配向状態にあることを示す。ソフト
セグメントがランダム配向状態にあることは、該弾性繊
維が優れたゴム弾性を示すための必須構造条件である。

本発明における諸特性値は以下の測定法に基づき求めた
。

１、　弾性回復率 １００％伸張させ一定時間放置した後二点間のテンショ
ンをＯにして１０分間放置した後初荷重をかけて二点間
の長さ（）ＩＩＩＩ）を測定し、次式により弾性回復率
を算出する。

ただし上記式中、θは各官能基（水素結合したウレアカ
ルボニル及びメチレン基）の遷移モーメントと分子鎖軸
とのなす角、ａｌ、及びａｌ　　はそれぞれ各吸収バン
ドの平行及び垂直バンドのベースライン補正した吸光度
である。該評価法の妥当性は、例えばＣ，Ｂ、Ｗａｎｇ
＋Ｓ＋Ｌ＋Ｃｏｏｐｅｒ、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ
ｓｌｌｌｉ、７７５，１９８３．において証明されてい
る。

３、　ウレアカルボニルの水素結合度（ＨＩＪＡ）の測
定２と同様の測定を行い、下式に従って求めた。

２　配向係数の測定 ＤＩＧＩＬＡＢ　ＦＴＳ−１５℃でビームコンデンス光
学系を用いて赤外二色性を測定した。ハードセグメント
に含有される水素結合したウレアカルボニル基及び、ソ
フトセグメントに含有されるメチレン基の配向係数Ｆは
、該弾性繊維の赤外吸収スペクトルにおいて、それぞれ
１６４０ｃｍ−’及び１３７０゜、−１バンドを用い、
下式に従って求めた。

ただし上記式中、ａｒｔ　　（Ｉ　Ｇ　４０　）、ａｐ
　　（Ｉ６４０）はそれぞれハードセグメントに含有さ
れた水素結合したウレアカルボニル基の平行及び垂直バ
ンドのベースライン補正した吸光度。ａ／／（１３７０
）、ａ。

（１３７０）はそれぞれ、ソフトセグメントに含有され
るメチレン基の平行、及び、垂直バンドのベースライン
補正した吸光度である。この評価法の妥当性は、３同棟
Ｃ，Ｂ、Ｗａｎｇ＋Ｓ、Ｌ＋Ｃｏｏｐｅｒ、Ｍａｃｒｏ
ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ。

ＩＥｉ　、７７５　、１９８３　、において証明されて
いる。

以下本発明を実施例により詳述するが、本発明はもとよ
り、これらの実施例に限定されるものではない。

なお、以下の実施例においては、以下に示す略号を使用
する。

・ポリオキシテトラメチレングリコール（略号、以下間
）　ＰＴＭＧ ・ビス（４−イソシアネートフェニル）メタンＤＩ ・エチレンジアミン　　　　　　　　　ＥＤＡ・ジエチ
ルアミン　　　　　　　　　　　ＤＥＡ・Ｎ、Ｎジメチ
ルアセトアミド　　　　　ＤＭＡＣ（実施例） 実施例１ 分子量２９００のＰＴＭＧ　１２１０重量部、ＭＤＩ２
５６重量部、乾燥ＤＭＡＣ重量部を仕込み４０℃で１時
間加熱撹拌して末端イソシアネート基を有する中間重合
体を作った。この生成物を次いで乾燥したＤＭＣ８９１
重量部に溶解した後、室温まで冷却した。別に乾燥ＤＭ
ＡＣ１２００重量部にＥＤＡ１３．０重量部とＤＥＡ２
．９重量部を加えた溶液中に上記中間重合体溶液２２８
４重量部を激しい攪拌下に加えて鎖延長反応を行った。

さらに種々の安定剤を添加した。得られたポリウレタン
ウレア重合体溶液は２５〜４０％の固形分を有し、３０
℃で２６００ポイズの粘度を有していた。このようにし
て得られた重合体溶液を脱泡後、直径０．５０ａｍのオ
リフィスを２個有する紡糸口金を用い、単孔吐出量４．
５１０ｇ／ｍ１ｎ１乾燥熱風温度２９０℃、紡糸速度７
００　ｍ／ｍｉｎの条件で乾式紡糸し、３７．１デニー
ルのフィラメントを得た。

実施例２ 実施例１と同様の重合体を用い、脱泡後、直径０．８０
ｍｍのオリフィスを２個有する紡糸口金を用い、単孔吐
出量５．　１５ｇ／ｍｉｎ　１以外は実施例１と同様の
条件で乾式紡糸し、３７．１デニールのフィラメントを
得た。

比較例１ 実施例１と同様の重合体を用い、脱泡後、直径０．１０
−ｍのオリフィスを２個有する紡糸口金を用い、単孔吐
出量３　、２２　ｇ／ｍｉｎ、紡糸速度５０〇−／■１
ｎ　、以外は実施例１と同様の条件で乾式紡糸Ｌ、３７
．１デニールのフィラメントを得た。

比較例２ 実施例１と同様の重合体を用い、脱泡後、直径０．７０
−＋＝のオリフィスを２個有する紡糸口金を用い、単孔
吐出量５　、８８　ｇ／ｗｉｎ、紡糸速度９００１／ｗ
ｉｎ　Ｎ以外は実施例１と同様の条件で乾式紡糸Ｌ、３
７．１デニールのフィラメントを得た。

かくして得た実施例、比較例の弾性繊維のドラフト率、
物性及び、構造特性を表１に示す。

本記号の説明 （１）　　　　Ｄ　　　　ニドラフト率■Ｆ［ν（ＣＯ
）ｂｏＡコ二水素結合したウレアカルボニル基の配向係
数（３）Ｆ［ω（ＣＨ２）、ｒ］：ソフトセグメント中
メチレン基の配向係数（４１Ｈ−ＵＡ：水素結合したウ
レアカルボニル基の水素結合度■　弾性回復率　＝３０
時間放置後の弾性回復率（ａ　σｂ　：　破断強度 ■εｂ　：　破断伸度 （発明の効果） 本発明によれば、ポリウレタンウレア系の溶液を乾式紡
糸するに際して、特定値以上のドラフトで紡糸すること
によりあえて熱処理を、紡糸巻とり後に、はどこすこと
な（、弾性回復にすくれた、しかも他の緒特性において
もすくれたポリウレタンウレア系の弾性繊維を得ること
ができる。

特許出願人　　東洋紡績株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも高分子量ポリヒドロキシ化合物、多官
   能性芳香族イソシアネート、および多官能性アミン化合
   物を反応せしめて得られるポリウレタンウレア系重合体
   を含む溶液を乾式紡糸してなる、下記の１〜４の特性を
   有することを特徴とするポリウレタンウレア系弾性繊維
   。 ［１］弾性回復率９５％以上 ［２］ハードセグメントに含有される水素結合したウレ
   アカルボニル基の配向係数が ０．３以上 ［３］ハードセグメントに含有されるウレアカルボニル
   基の水素結合度が０．８以下 ［４］ソフトセグメントに含有されるメチレン基の配向
   係数が０．１以下
2. （２）少なくとも高分子量ポリヒドロキシ化合物、多官
   能性芳香族イソシアネート、および多官能アミン化合物
   を反応せしめて得られるポリウレタンウレア系重合体を
   含む溶液を乾式紡糸するに際して、ドラフト率を２１以
   上で乾式紡糸することを特徴とするポリウレタンウレア
   系弾性繊維の製造方法。