JPH0545684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） ポリウレタン弾性糸は、高度のゴム弾性を有
し、引張応力回復性等の機械的性質に優れ、さら
に熱的挙動についても優れた性質を有するため、
フアンデーシヨン、ソツクス、スポーツウエア等
の衣料用機能素材として大いに注目されている。
しかしながら、ポリウレタン弾性糸は本来、その
粘着性のためにボビンに捲き上げた場合に、解舒
性が悪く、捲き戻しが困難であり、また使用時に
おけるガイドなどとの摩擦が大きく、容易に走行
しない等の欠点を有している。本発明は解舒性、
走行平滑性が改善されたポリウレタン弾性糸の製
造法に関するものである。 （従来の技術） ポリウレタン弾性糸の解舒性および走行平滑性
を改善するために、油剤を付与することが一般に
行われている。そして用いる油剤についても組成
や付着量面で種々の工夫がなされている。一方、
微粉末状の金属石ケンを油剤やポリウレタン溶液
中に配合し、解舒性および走行平滑性を改善する
方法が特公昭40−5557号公報、USP−3039895号
明細書および特公昭58−44767号公報等に提案さ
れている。しかし決定的なものは未だ知られてい
ない。 （発明が解決しようとする問題点） 近年加工分野における生産性向上から弾性糸の
走行速度も大巾に上昇し、しばしば300ｍ／分に
も達する。走行速度が100ｍ／分以下では粘着性
の高い弾性糸でも油剤の適当な選択により解舒
性、走行平滑性等の問題をかなり解決することが
可能であるが、ことに100ｍ／分を越える高速走
行の場合、現行油剤では僅かの張力変動でも弾性
糸の伸びやすさのために糸われを発生し、たとえ
ば整経工程においては隣りの糸と密着して筬通過
中に糸切れ多発の原因を生じる。この様な問題点
を解決するために油剤の付与量を多くする試みも
あるが、コスト高となるばかりか整経後に油剤が
浸出してケースを汚したり、製品を汚す等種々の
トラブルを発生する欠点がある。 一方、金属石ケンをポリウレタン溶液中に添加
する場合、高度の微分散状態を維持しないとノズ
ル詰り、ノズル背圧上昇といつた紡糸操業面での
トラブルの原因となる。この様な情況のもとで、
紡糸操業面でも問題がなく、かつ加工分野でもト
ラブルの生じない解舒性および走行平滑性を付与
する方法が望まれていた。 （問題点を解決するための手段） 本発明者等はこれ等の問題点を解決すべく鋭意
研究の結果本発明に到達した。すなわち、本発明
は、ポリマージオール、有機ジイソシアネートお
よび２官能活性水素化合物を主として反応させて
得られるポリウレタンの溶液を紡糸してポリウレ
タン弾性糸を製造する方法において、紡糸以前の
段階で紡糸に供する溶液中にポリウレタンに対し
0.1〜５重量％の脂肪族飽和ジカルボン酸を配合
し、次いで乾式紡糸することを特徴とする繊維表
面に多数の凹凸を有するポリウレタン弾性糸の製
造法である。 本発明によるときは、ポリウレタン弾性糸の物
性および性能を低下することなく優れた解舒性お
よび走行平滑性を付与でき、高速走行においても
何らトラブルも生じず、かつガイド等へのスカム
発生や、製品による汚染等の欠点もない。 本発明で云うポリウレタンは乾式紡糸法により
繊維に形成できるものであればいかなるものでも
よいが、通常分子量600以上、好ましくは1000〜
8000で、かつ融点60℃以下のポリマージオール、
有機ジイソシアネートおよび分子量400以下の２
官能活性水素化合物を主として反応させて得られ
るものが好適である。ポリマージオールとしては
ポリテトラメチレンエーテルグリコー、ポリエチ
レン・プロピレンエーテルグリコールのようなポ
リエーテルグリコール類、エチレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、１，６−ヘキサンジオール等のグリコール類
の１種または２種以上とアジピン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、β−メチルアジ
ピン酸、イソフタル酸等のジカルボン酸の１種ま
たは２種以上とのポリエステルグリコール類、ポ
リカプロラクトングリコール、ポリヘキサメチレ
ンジカーボネートグリコール等の１種またはこれ
らの２種以上の混合物または共重合物が例示され
る。 また、有機ジイソシアネートとしては４，4′−
ジフエニルメタンジイソシアネート、１，５−ナ
フタレンジイソシアネート、１，４−フエニレン
ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシア
ネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，
４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，4′−
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート等の１種またはこれらの
２種以上の混合物が例示される。 ２官能活性水素化合物としてはエチレンジアミ
ン、１，２−プロピレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン、キシリレンジアミン、４，4′−ジフ
エニルメタンジアミン、ヒドラジン、１，４−ジ
アミノピペラジン、エチレングリコール、１，４
−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、
水等の１種またはこれらの２種以上の混合物があ
げられる。特に好ましいのはジアミン類である。 ポリウレタンの溶媒としてはＮ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホンアミド
等があげられる。 通常、ポリマージオール１モルに対し1.5〜3.0
モルの有機ジイソシアネートを溶媒の存在下また
は非存在下に反応させ、両末端がイソシアネート
基であるプレポリマーを得る。この場合第３級ア
ミンやスズ化合物等の反応を促進する触媒あるい
は酸性の負触媒を使用することもできる。次いで
溶液の状態で２官能性活性水素化合物により鎖延
長反応を行いポリウレタン溶液を得る。 これらのポリマーを得る方法は本発明に本質的
なものではなくポリマージオール、有機ジイソシ
アネートおよび２官能性活性水素化合物を同時に
反応させることもできるし、更に各々を分割して
数段に反応させることもできる。また常法により
適宜の末端封鎖剤を添加反応させることもでき
る。 本発明において用いられる脂肪族飽和ジカルボ
ン酸は常温で固体であり、かつポリウレタンの溶
媒に対し少くとも0.1ｇ／dlの溶解度を有するも
のが好ましい。 具体的にはシユウ酸、マロン酸、コハク酸、グ
ルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、
アゼライン酸、セバシン酸、ブラシリン酸、タプ
シン酸等があげられる。特に好ましいのはコハク
酸およびアジピン酸である。使用量はポリウレタ
ンに対し通常0.1〜５重量％であり、好ましくは
0.5〜３重量％である。この範囲未満ではポリウ
レタン弾性糸の表面に多数の微細凹凸が生じず、
解舒性、走行平滑性の改良効果が不十分であり、
一方上記範囲を越えるとポリウレタン弾性糸のも
つ優れた物性たとえば伸度、強力、伸長回復性等
が低下するのみならず、望ましい解舒性、走行平
滑性も得られない。 脂肪族飽和ジカルボン酸の添加時期は紡糸以前
の如何なる段階でもよいが、特にポリウレタンの
重合完了後に添加するのが好ましい。また添加方
法としては脂肪族飽和ジカルボン酸をポリウレタ
ンの溶媒に溶解した状態で添加するのが好まし
い。 本発明において、ポリウレタン中にその他通常
添加されるヒンダードフエノール類、ヒンダード
アミン類、紫外線吸収剤、第３級アミン化合物、
ガス変色防止剤、酸化チタンのような顔料等の添
加は妨げとならず、併用することができる。 ポリウレタンの乾式紡糸は通常180℃〜280℃、
好ましくは200℃〜250℃で実施される。紡糸され
た糸条は仮撚され油剤が付与される。油剤の種類
は特に限定されないが、一般に使用されるジメチ
ルポリシロキサンのほか、メチル基の一部を他の
アルキル基やフエニル基で置換したジオルガノポ
リシロキサン、エポキシ基、アミノ基、ビニル基
等を導入した変性ポリシロキサンのようなオルガ
ノポリシロキサンや鉱物油を主成分とした油剤が
好ましい。特にポリエステルジオールをソフト成
分として使用したポリウレタンに対してはオルガ
ノポリシロキサン主体のストレートオイルが特に
好適である。 本発明の方法により製造されたポリウレタン弾
性糸は第１図に拡大写真で示す如く、繊維表面に
多数の微細な凹凸を有している。なお、乾式紡糸
によらずに例えば湿式紡糸する場合には、脂肪族
飽和ジカルボン酸が凝固浴中へ溶出するため、繊
維表面に多数の微細な凹凸が形成されない。 （作用） 本発明において、脂肪族飽和ジカルボン酸を紡
糸以前にポリウレタン溶液中に配合して紡糸した
場合、弾性糸表面に何故多数の微細な凹凸ができ
るのかその機構は明らかでない。しかしながら、
この弾性糸表面の微細凹凸が、本来ポリウレタン
弾性糸の有している粘着性を見かけ上低下させ、
そのことにより摩擦抵抗が減少し、解舒性および
走行平滑性が著しく改善されるものと思われる。 （実施例） 以下、実施例により本発明を説明するが、これ
により本発明が限定されるものではない。なお、
実施例における解舒性、走行平滑性、強伸度、弾
性回復性の評価は下記の方法によつた。 (1) 解舒性 フイードローラーに弾性糸の捲かれたチーズ
をかけ、一方テイクアツプローラーに糸をか
け、フイードローラーの回転速度を固定し、テ
イクアツプローラーの回転を変動してフイラメ
ントがフイードローラーの軸に対して直角に送
り出されるような回転速度に調整し、その時の
テイクアツプローラーの回転速度をＡ、フイー
ドローラ速度をＢとすると、下記式により表わ
される。 Ａ−Ｂ／Ｂ×100＝解舒性（％） (2) 走行平滑性（走行摩擦係数） フイラメント走行時の平滑性は、編針の摩擦
面に対する糸の摩擦係数で評価することができ
る。測定は計測器工業社Ｆ−Meter Ｒ−1182
で行い、その測定原理は次のとおりである。す
なわち、第２図に示すように糸１を編針２に摩
擦角αで掛け、糸をＶの方向に定速度で動かす
時、引張張力t₁はt₂よりも大きくなる。この力
の差（t₁−t₂）は摩擦力を克服するために用い
られた力であり、摩擦係数は次の式で表わされ
る。 ｆ＝１／α（lnt₁−lnt₂） t₂＝入力側の糸張力 t₁＝出力側の糸張力 α＝ラジアンで表わした摩擦角 ln＝自然対数 ｆ＝摩擦係数 なお速度は０ｍ／分から500ｍ／まで変えら
れるものである。 (3) 強度（ｇ／ｄ）は1000％／分の速度で伸長し
た時の切断強度である。 (4) 伸度（％）は1000％／分の速度で伸長した時
の切断伸度である。 (5) 弾性回復率（％）は1000％／分の速度で300
％伸長後緊張を除去し、１分間放置後の｛１−
（未回復率）｝×100％値である。 実施例 １ 両末端に水酸基をもつ分子量4500のポリエステ
ルグリコール（アジピン酸：エチレングリコー
ル：１，４−ブタンジオール＝10：６：４のモル
比の共重合物）と４，4′−ジフエニルメタンジイ
ソシアネートとをモル比１：25で生成するポリマ
ーに対し50％のジメチルホルムアミドを加えてプ
レポリマーの反応を行わせ、次いで１，２−プロ
ピレンジアミンで鎖延長反応を行い、ポリマー濃
度30％で1800ポイズの粘度を有するポリウレタン
溶液を得た。この溶液にポリウレタンに対して
0.5重量％の第１表に示した脂肪族飽和ジカルボ
ン酸をジメチルホルムアミド溶液として添加し、
90分間撹拌して紡糸原液を得た。紡糸原液を真空
脱泡後、孔径0.2mm、孔数４ホールのノズルから
220℃の加熱空気を流した紡糸筒内に押出し、
1000rpmの回転数で仮撚をかけ、鉱物油およびジ
メチルポリシロキサンを主成分としたオイルを糸
に対し４％付与しながら紡速300ｍ／分で捲取つ
て繊維表面に多数の凹凸を有するポリウレタン弾
性糸を得た。また比較試料として脂肪族飽和ジカ
ルボン酸を添加しないポリウレタン弾性糸を同様
の方法で製造した。得られた弾性糸の解舒性、走
行平滑性を測定し第１表の様な結果を得た。

【表】 第１表から明らかな如く、本発明により解舒性
および走行平滑性が著しく向上したポリウレタン
弾性糸が得られることがわかる。 実施例 ２ 両末端に水酸基を持つ分子量2000のポリテトラ
メチレンエーテルグリコールと４，4′−ジフエニ
ルメタンジイソシアネートとをモル比で１：２の
割合でプレポリマー反応を行わせ、次いで１，２
−プロピレンジアミンで鎖延長反応を行い、ポリ
マー濃度30％で2000ポイズの粘度のポリウレタン
溶液を得た。この溶液に、ポリウレタンに対して
コハク酸を０、0.05、0.1、0.5、１、５、10％添
加し撹拌して紡糸原液を得た。紡糸原液を真空脱
泡後孔径0.2mm、孔数４ホールのノズルから200℃
の加熱空気を流した紡糸筒内に押出し、1000rpm
の回転数で仮撚をかけ、ジメチルポリシロキサン
を主成分として油剤を糸に対して４％付与しなが
ら紡速500ｍ／分で捲取つてポリウレタン弾性糸
を得た。得られたポリウレタン弾性糸の解舒性お
よび走行平滑性を第２表に示した。 なお、本実施例においてコハク酸を0.5重量％
添加した場合に得られたポリウレタン弾性糸の表
面凹凸状態を、第１図に走査型電子顕微鏡写真で
示した。

【表】 解舒性にも、走行平滑性にも脂肪族飽和ジカル
ボン酸は著しい効果を示すが、第２表に示すよう
にその量が少なくても、また多すぎても効果はで
ない。 実施例 ３ 実施例２と同様にしてコハク酸の添加量の異な
る40dのポリウレタン弾性糸を製造し、強伸度お
よび弾性回復率を評価した。その結果を第３表に
示した。

【表】 本発明によれば解舒性および走行平滑性は著し
く改善されると共に、強伸度、弾性回復率等も殆
んど変化せず望ましい物性を有することがわか
る。 （発明の効果） 本発明によれば、ポリウレタン弾性糸本来の繊
維物性を低下させることなく解舒性および走行平
滑性の極めて優れたポリウレタン弾性糸を簡単に
製造することができるので、従来のように解舒性
および走行平滑性を向上させるために紡糸時に多
量の油剤を付着させる必要がなく、従つて油剤浸
出によるケースや製品を汚す等のトラブルを発生
する心配がないばかりか、コスト的にも有利であ
る。本発明による脂肪族飽和シカルボン酸は溶媒
に溶解してポリウレタン溶液中に配合できるの
で、金属石ケン等を配合する場合の様な高度の分
散技術は全く不必要で紡糸操業性面でのトラブル
の心配もない。本発明より得られた表面に多数の
微細な凹凸を有するポリウレタン弾性糸は沸水処
理しても全く表面形態に変化は見られず、従つて
後加工による解舒性および走行平滑性の低下が生
じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によつて製造されたポリ
ウレタン弾性糸の表面凹凸状態を示す倍率1000倍
の走査型電子顕微鏡写真であり、第２図は糸の走
行摩擦係数の測定原理を示す説明図である。 １……糸、２……編針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリマージオール、有機ジイソシアネートお
   よび２官能活性水素化合物を主として反応させて
   得られるポリウレタンの溶液を紡糸してポリウレ
   タン弾性糸を製造する方法において、紡糸以前の
   段階で紡糸に供する溶液中にポリウレタンに対し
   0.1〜５重量％の脂肪族飽和ジカルボン酸を配合
   し、次いで乾式紡糸することを特徴とする繊維表
   面に多数の凹凸を有するポリウレタン弾性糸の製
   造法。 ２ 脂肪族飽和ジカルボン酸が常温で固体であ
   り、かつポリウレタンの溶媒に対し少くとも0.1
   ｇ／dlの溶解度を有する特許請求の範囲第１項記
   載のポリウレタン弾性糸の製造法。