JPH07150411A - ポリウレタン弾性繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性、弾性回復性に優れたポリウレタン弾
性繊維を溶融紡糸法で製造せんとするものである。 【構成】 ポリカ−ボネ−トジオ−ルを用い、ジオ−ル
とイソシアネ−トのモル数を制御することにより、溶融
紡出糸でありながら、乾式および湿式紡出糸に勝る耐熱
性、弾性回復性を有するポリウレタン弾性繊維を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カ−ボネ−ト系のポリ
ウレタン弾性繊維の製造方法に関するものであり、詳し
くは溶融紡糸法により得られる耐熱性および弾性回復性
に優れるポリウレタン弾性繊維の製造法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタン弾性繊維の耐熱性や弾性回
復性はその製造方法、例えば乾式、湿式、溶融紡糸法に
より大きく影響をうけることが知られている。このうち
乾式、湿式紡糸により得られる糸は、ハ−ドセグメント
のドメインが強固な水素結合をつくりえるように鎖延長
剤としてジアミンが用いられ、結果として糸の耐熱性や
弾性回復性を向上させている。一方溶融紡糸法により得
られる糸は、熱可塑性ポリウレタンを一度溶融する必要
があるため強固なハ−ドセグメントをつくりえない。そ
のため、耐熱性や弾性回復性は大幅に上記２紡糸法によ
る糸に比べ劣っている。

【０００３】しかしながら、溶融紡糸法は乾式もしくは
湿式紡糸法に比し、溶剤を用いないことによる地球環境
的なメリット、糸の均一性向上による品質メリット、お
よびコストメリットなど多くの利点を有している。

【０００４】このために優れた耐熱性や弾性回復性を有
する糸を溶融紡糸法で得ようとする試みは、例えば特公
昭６３−５３２８７号公報、特公昭６３−５３２８８号
公報、特開平３−２１３５１５号公報などで検討されて
きているが、乾式、湿式紡糸法から製造された糸に比べ
ると、その性能は満足されたものとはいえない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
乾式、湿式紡糸法から製造された糸とほぼ同等、もしく
は、それ以上の耐熱性、弾性回復性を有する糸を溶融紡
糸法により提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、分子
量５００以下の少なくとも１種の低分子量ジオ−ルと分
子量７５０以上の少なくとも１種のポリカ−ボネ−トジ
オ−ルと、これらのジオ−ルに対して１．０２〜１．２
５モル倍の少なくとも１種の有機ジイソシアネ−トを反
応させて得られるポリウレタンポリマ−を溶融紡糸する
ことを特徴とするポリウレタン弾性繊維の製造法に関す
る。

【０００７】分子量７５０以上のポリカ−ボネ−トジオ
−ルとしては、１、４−ブタンジオ−ル、１、６−ヘキ
サンジオ−ル、２、２−ジメチル−１、３−プロパンジ
オ−ル、１、８−オクタンジオ−ルなどのようなポリヒ
ドロキシル化合物と、アリ−ルカ−ボネ−ト、例えばジ
フェニルカ−ボネ−トとのエステル交換反応により得ら
れる、少なくとも２個の水酸基を含む物があげられる
が、これらは１種で用いても、２種以上を混合して用い
てもさしつかえない。弾性繊維の原料として一般的に用
いられるポリテトラメチレンエ−テルグリコ−ルに代表
されるエ−テルタイプ、ポリエチレンアジペ−トに代表
されるエステルタイプ、およびポリカプロラクトンタイ
プでは本発明に記した驚くべき効果は認められない。

【０００８】分子量としては、７５０より低いと得られ
た弾性繊維の伸度が低くなりすぎるので好ましくない。
分子量が高すぎる場合は、弾性回復性が低下するが、こ
れは他の要因との交絡が大きいので、一概にどの程度と
までは決めることができない。分子量５００以下の低分
子量ジオ−ル、ジイソシアネ−トの種類、使用量によっ
て異なるが、分子量１０００〜３０００の範囲が好まし
い。

【０００９】また、有機ジイソシアネ−トとしては、４
・４´−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト、１・５−
ナフタレンジイソシアネ−ト、１・４−フェニレンジイ
ソシアネ−ト、２・４−トリレンジイソシアネ−ト、ヘ
キサメチレンジイソシアネ−ト、１・４−シクロヘキサ
ンジイソシアネ−ト、４・４´−ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネ−ト、イソホロンジイソシアネ−トのよ
うな有機ジイソシアネ−トの１種または２種以上の混合
物が例示できる。さらにトリイソシアネ−トを少量併用
してもよい。

【００１０】分子量５００以下の低分子量ジオ−ルとし
ては、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ブ
チレングリコ−ル、ヘキサンジオ−ル、ヒドロキシエチ
ルハイドロキノン、シクロヘキサンジメタノ−ルの１種
またはこれらの２種以上の混合物が例示できる。

【００１１】分子量７５０以上のポリカ−ボネ−トジオ
−ルと分子量５００以下の低分子量ジオ−ルの比は、各
々の分子量や弾性繊維の所望物性などにより種々変え得
るが、両者の合計モル数に対しジイソシアネ−トのモル
数は１．０２〜１．２５の範囲が望ましい。この比が小
さすぎると弾性繊維の耐熱性、弾性回復性が低下する
し、大きすぎると溶融粘度が小さい、固化速度が遅い、
繊維表面の接着性が大きいなど安定した紡糸が困難にな
る。

【００１２】本発明のポリウレタン弾性繊維を製造する
のに使用するポリウレタンは、公知のウレタン化技術を
採用して製造することができる。たとえば、ポリカ−ボ
ネ−トジオ−ルまたはこれと低分子量ジオ−ルの混合物
を約４０〜１００℃に予熱した後、これらの混合物の合
計モル数とイソシアネ−ト基の比が１：１．０２〜１．
２５となる割合の量のジイソシアネ−トを加え、短時間
に強力にかき混ぜた後、約５０〜１８０℃、窒素下で放
置することによりポリウレタンが得られる。また、ウレ
タンプレポリマ−を経由してポリウレタンを得る方法を
用いることもできる。

【００１３】またポリウレタンの製造に当たっては、ポ
リウレタンの製造において通常使用されている、触媒、
活性剤、消泡剤、滑剤、また紫外線吸収剤、黄変防止剤
などの安定剤、顔料、帯電防止剤、表面処理剤、難燃
剤、防黴剤、補強剤の任意の成分を必要に応じて使用す
ることができる。

【００１４】本発明のポリウレタンは溶融紡糸法により
繊維化されるが、溶融紡糸に使用する紡糸装置や紡糸条
件は、ポリウレタンの内容、目的とする繊維の太さ、重
合法等により種々異なりえるが、通常、重合した直後の
溶融したポリマ−を押し出し式紡糸装置に供給し、紡糸
温度１８０〜２４０℃、紡糸速度１０００ｍ／分以下、
特に６００ｍ／分以下で紡糸するのが好ましい。また、
見かけドラフト率は５０以上、好ましくは１００以上と
するのが良い。また、紡糸した糸条を巻き取り機により
ボビンに巻き取る際の紡糸テンションは０．１ｇ／ｄ以
下、好ましくは０．０５ｇ／ｄ以下とする。

【００１５】また、巻き取られた糸条を低湿下で、ハ−
ドセグメントのガラス転移温度付近で熱処理し、ハ−ド
セグメントとソフトセグメントの相分離を十分に進行さ
せることが好ましい。これらの方法により、一般に、太
さが約５〜１００デニ−ル／／フィラメントのポリウレ
タン弾性繊維を得ることができるが、本発明に用いられ
るポリウレタン弾性繊維は、デニ−ルが１５〜１００の
範囲が適当であり、好ましくは４０〜８０である。これ
らの弾性繊維は、カバリング糸や裸糸の状態で使用され
る。

【００１６】次に本発明を実施例をもって具体的に説明
するが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。また、実施例中の％は重量％である。さらに下記の
例において、対数粘度、耐熱性、弾性回復率は下記の方
法により測定した。

【００１７】《評価試料の作成》ポリウレタンポリマ−
をヒ−トプレス機により２４０℃でフィルム化した。熱
処理を施す場合は、窒素下、１２０℃で１６時間実施し
た（比較例は２２０℃）

【００１８】《対数粘度の測定》ポリマ−０．０７５０
ｇを０．０５規定−ジブチルアミン／Ｎ，Ｎ−ジメチル
アセトアミド溶媒２５ｍｌに溶解し、このポリマ−溶液
１０ｍｌをオストワルド粘度計にとり、３０℃の恒温槽
中で落下秒数を測定して以下の式より対数粘度
（η_inh ）を求めた。 η_inh ＝｛ｌｎ（ｔ／ｔ₀ ）｝／Ｃ ｔ ：ポリマ−溶液の落下秒数（秒） ｔ₀ ：溶媒の落下秒数（秒） Ｃ ：ポリマ−溶液の濃度（ｇ／ｄｌ） 以上の方法により、フィルムの対数粘度を測定した。

【００１９】《耐熱性の測定》試料（厚さ約０．１ｍｍ
のフィルム）を１００％伸長下、１６０℃（乾熱）で１
分間加熱し、冷却後リラックスした時の試料長を測定
し、次式より耐熱性を求めた。 耐熱性（％）＝｛（加熱後の長さ−試料長）／試料長｝
×１００ 優れた耐熱性を有するポリウレタン弾性体は、伸長下の
加熱による永久変形が起こりにくいため、上記式により
定義した耐熱性は小さい値となる。

【００２０】《弾性回復率の測定》試料（厚さ約０．１
ｍｍのフィルム）を３００％伸長後リラックスし、再び
３００％伸長したときの１５０％伸長時の応力を測定
し、１回目の１５０％伸長時の応力に対する割合を次式
から求めた。 弾性回復率（％）＝（２回目の１５０％伸長時の応力／
１回目の１５０％伸長時の応力）×１００ 優れた弾性回復性を有するポリウレタン弾性体は、伸長
による構造破壊が起こりにくいため、上記式により定義
した弾性回復率は大きな値となる。

【００２１】−実施例１、２− 両末端に水酸基を持つ数平均分子量２０００のポリカ−
ボネ−トジオ−ル（１、６−ヘキサンジオ−ルとアルキ
レンカ−ボネ−トのエステル交換反応で重合）１００重
量部、１，４−ブタンジオ−ル１０重量部とジフェニル
メタンジイソシアネ−ト４６．３重量部（ＮＣＯ／ＯＨ
＝１．１５）を室温、窒素下で約１分間激しく攪した
後、テフロンバットに移し、窒素気流下１８０℃で３０
分重合した。ヒ−トプレス機で作成したフィルムを窒素
気流下、１２０℃で１６時間、熱処理した物を、熱処理
前のフィルムとともに測定に供した。

【００２２】−比較例１− 両末端に水酸基を持つ数平均分子量２０００のポリテト
ラメチレンエ−テルジオ−ルをポリカ−ボネ−トジオ−
ルの代わりに用いた以外は実施例１と同様の実験を行っ
た（熱処理後フィルムのみ）。

【００２３】−比較例２− 両末端に水酸基を持つ数平均分子量２０００のポリブチ
レンアジペ−トジオ−ルをポリカ−ボネ−トジオ−ルの
代わりに用いた以外は実施例１と同様の実験を行った
（熱処理後フィルムのみ）。

【００２４】−比較例３− 両末端に水酸基を持つ数平均分子量１８００のポリテト
ラメチレンエ−テルジオ−ルとジフェニルメタンジイソ
シアネ−トとをモル比１：１．６の割合で反応させプレ
ポリマ−を得、ついでエチレンジアミンで鎖延長を行
い、ポリマ−濃度３０％（溶媒はＮ，Ｎ−ジメチルアセ
トアミド）で２０００ポイズ（３０℃）の粘度のポリウ
レタン溶液を得た。この溶液から溶媒キャスト法により
得たポリウレタンフィルムを測定に供した。

【００２５】−比較例４− 実施例１において、重合時のＮＣＯ／ＯＨ比を１．０１
とした以外は、実施例１と同様の方法で実験を行った。
各例の評価結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、溶融紡糸法で製造され
たポリウレタン弾性繊維でありながら乾式もしくは湿式
紡糸法で製造されたポリウレタン弾性繊維とほぼ同等、
もしくはそれ以上の耐熱性、弾性回復性をポリウレタン
弾性繊維を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子量５００以下の少なくとも１種の低
   分子量ジオ−ルと分子子量７５０以上の少なくとも１種
   のポリカ−ボネ−トジオ−ルと、これらのジオ−ルに対
   して１．０２〜１．２５モル倍の少なくとも１種の有機
   ジイソシアネ−トを反応させて得られるポリウレタンポ
   リマ−を溶融紡糸することを特徴とするポリウレタン弾
   性繊維の製造法。