JPH08260246A - ポリウレタン/ポリアミド複合弾性繊維の製造方法 - Google Patents

ポリウレタン/ポリアミド複合弾性繊維の製造方法

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JPH08260246A
JPH08260246A JP9175895A JP9175895A JPH08260246A JP H08260246 A JPH08260246 A JP H08260246A JP 9175895 A JP9175895 A JP 9175895A JP 9175895 A JP9175895 A JP 9175895A JP H08260246 A JPH08260246 A JP H08260246A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】架橋したポリウレタンエラストマーを芯成分、
ポリアミドを鞘成分とする複合溶融紡糸繊維の未延伸糸
に、延伸、弛緩、乾熱処理を連続して行い、その際、弛
緩率を80〜140%、乾熱処理温度を130℃より高
く、かつ150℃以下とすることを特徴とする複合弾性
繊維の製造法。 【効果】ポリウレタンエラストマー自身の伸長回復性を
十二分に発揮した、高伸縮性及び回復力、並びに寸法安
定性とフィット性にも優れた複合弾性繊維が得られ、パ
ンテイスットキングやストレッチ織編物等に有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリウレタンエラストマ
ーを芯成分、ポリアミドを鞘成分とする複合弾性繊維の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ポリウレタン100%の弾性糸
はそれ自身のゴム弾性のみにより大きな伸長性を呈し、
その伸長度は400〜600%にも達し、そのままでは
使用しにくい。その為、その伸長度を300〜400%
迄抑制する方法として、ウレタン弾性糸に捲縮加工糸又
はフラットヤーン等を一重又は二重に巻き付けた、いわ
ゆるカバリング糸が使用されている。しかし、このよう
なカバリング糸は生産性が劣り、更にはカバリング工程
が付与されるためにコストが高くなり、しかも、カバリ
ング糸には捲縮加工糸のもつ嵩高性を望むことができな
いのが現状である。
【0003】一方、カバリング糸の持つ欠点を解消せん
として、一方の成分がポリウレタンエラストマーであ
り、他方の成分がポリアミドである熱収縮性が互いに異
なる重合体をサイドバイサイド型や偏心シースコア型に
貼合わせた潜在捲縮能を有する複合繊維が特公昭55−
36725号、特公昭55−27175号公報に提案さ
れている。かかる複合繊維は捲縮性能は優れているが、
ポリウレタンエラストマー自身の弾性特性は、ほとんど
利用されていない。これら複合繊維においては、それ自
身弾性を呈するウレタンエラストマーを用いながらも複
合繊維という形の捲縮性利用にのみ終始し、前記”弾
性”の利用ひいては捲縮性と弾性の相乗的利用による高
ストレッチ化については何等注目されていなかったので
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
従来技術の欠点を解消すべく鋭意検討した結果、ポリウ
レタンエラストマーとポリアミドとを特定の芯鞘状態に
し、その後の延伸、弛緩、熱(乾熱)処理の一体化によ
り嵩高性と強力アップ化に加えて、エラストマー特有の
伸縮性質をも合わせ持つ弾性繊維を簡易かつ安価に製造
することが出来る方法を見出し本発明に到達した。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、架橋し
たポリウレタンエラストマーを芯成分、ポリアミドを鞘
成分とする複合繊維を複合溶融紡糸して得た未延伸糸を
延伸、弛緩、熱処理を連続的に行うに際し、複合繊維の
芯/鞘の断面積比が3〜99である事、弛緩率が80〜
140%である事、熱処理が乾熱で且つ処理温度は13
0℃を超え、150℃以下である事の条件が満足される
如くしたことを特徴とする複合弾性繊維の製造方法であ
る。
【0006】ここでポリウレタンエラストマーとは、分
子中にウレタン結合、ウレア結合を有する広義のポリウ
レタンをいい、熱可塑性であれば、線状ウレタンでも一
部架橋結合を有するウレタンでも使用可能である。
【0007】本発明を構成する芯成分の架橋したポリウ
レタンエラストマーとは、通常の熱可塑性ポリウレタン
ではなく架橋型ポリウレタンである。ポリウレタンの架
橋は、それに含有された主としてポリイソシアネートと
の反応によるアロファネート結合によって形成されてい
ることが好ましい。
【0008】このような架橋型ポリウレタンを作る方法
としては、紡糸中にポリイソシアネートと溶融した熱可
塑性ポリウレタンとを混合することによって紡糸中ある
いは紡糸後に反応せしめ、主として分子中にアロファネ
ート架橋構造を積極的につくる方法、例えば(特公昭5
8−46573号公報)に開示された方法に従えば良
い。
【0009】この熱可塑性ポリウレタンの硬度としては
JIS−Aで60〜95の範囲が好ましい。硬度が60
未満になると得られる糸の回復力、強度が劣り白化など
の問題が発生するため好ましくない。逆に、硬度が高い
と強力、回復力は優れ、白化等の問題も解消出来る。従
って、92〜95の範囲が最も好ましい。
【0010】本発明で使用するポリイソシアネートとし
ては、通常分子量300以上、好ましくは400以上、
更に好ましくは800以上でかつ5000以下の2ない
し3官能の水酸基を持つ多官能ポリオールの一種または
その混合物と、多官能イソシアネート(例えば、ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、3官能イソシアネート、
或はこれらの混合物など)との反応物を挙げることがで
きる。このポリオールの平均官能度は、2.0から2.
8の範囲のものを使う事が好ましい。ポリオール成分の
官能度が2.0のもののみからなる場合には、ポリイソ
シアネートの中にフリーの多官能イソシアネートを存在
させることが望ましい。そのようにしてイソシアネート
基モル数/水酸基モル数の比が2.0より多くなるよう
にすれば良い。
【0011】芯成分中のポリイソシアネートの添加量
は、紡糸に供する熱可塑性ポリウレタンと該ポリイソシ
アネートとの混合物全量に対して5〜40重量%である
ことが望ましい。添加量は使用するポリイソシアネート
の種類により異なるものであるが、添加量が40重量%
を超えると混合不均一で紡糸が不安定となったり糸の機
械的性質も不満足なものしか得られないし、逆に5重量
%未満であると得られた糸の耐熱性が不足するので好ま
しくない。
【0012】複合弾性繊維に回復性と耐熱性の機能を充
分に持たせるためには、芯成分のポリウレタンの架橋密
度Y(μmol/g)が15以上であり、かつ、芯/鞘
の複合比Xとこの架橋密度Yとの間には、X+Y≧35
の関係式が常に成立するように構成することが好まし
い。ここで架橋密度とは、ポリウレタン中に形成される
アロファネート結合等の架橋結合の量であって、ポリウ
レタン単位重量当たりの架橋結合のモル当量で表され
る。その量の測定は、例えば、特開平4−11021号
明細書に記載された方法により実施することができる。
即ち、芯成分中のポリウレタンの架橋密度が少ない場合
には、複合比X(従って芯成分の比率)を上式に従って
上げる必要があり、逆に芯成分中のポリウレタンの架橋
密度が多い場合には複合比の適用範囲をひろげること、
すなわち、鞘成分の比率を多くすることができる。
【0013】本発明で鞘成分に用いるポリアミドは、ナ
イロン6、ナイロン12、ナイロン66、またはこれら
の共重合品でも使用可能であるが、ナイロン12の方が
好ましい。ナイロン12の中でも、粘度が低い方が複合
繊維の延伸ドラフトを高くすることが出来る結果、糸の
弾性的性質が向上するので、好ましい。
【0014】以上、芯鞘両成分について説明したが、次
に芯鞘の複合比率について述べる。芯/鞘成分の複合比
は断面積比で3〜99の範囲にあり、好ましくは10〜
70、更に好ましくは20〜50である。この比率が3
未満になると得られる糸の弾性回復性、高温での回復
性、耐熱性が不足するし、逆にこの比率が100を超え
ると、鞘成分が破けたり、芯成分が糸表面に露出し易く
なり、紡糸性などに悪影響を及ぼすので好ましくない。
【0015】次に芯鞘の複合形態としては、偏心型芯鞘
状複合繊維であっても、同心型芯鞘状複合繊維であって
もよいが、同心型芯鞘状複合繊維が好ましい。該複合繊
維の断面形状としては、円、又は、楕円などの非円形の
ものでも構わない。
【0016】次に本発明の複合弾性繊維の製造法につい
て述べる。本発明の複合弾性繊維を製造するための溶融
複合紡糸は、熱可塑性ポリウレタンを溶融押し出しする
部分、そして架橋を形成させるためポリイソシアネート
を添加し混合する部分、鞘成分を溶融押し出しする部
分、及び公知の芯鞘型複合紡糸口金を有する紡糸ヘッド
とを備えた溶融複合紡糸装置により実施することが好適
である。紡糸中にポリイソシアネートを添加するために
用いられる装置としては公知の装置を使用することがで
きる。ポリイソシアネートを溶融状態のポリウレタンに
添加、混合する部分には、回転部を有する混練装置を使
用することも可能であるが、より好ましくは、静止系混
練素子を有する混合装置を用いることである。静止系混
練素子を有する混合装置としては公知のものを用いるこ
とができる。静止系混練素子の形状及びエレメント数
は、使用する条件により異なるものであるが、熱可塑性
ポリウレタンとポリイソシアネートとが複合糸口金から
吐き出される前に充分に混合が完了しているように選定
することが肝要であり、通常20〜90エレメント設け
る。このようにしてポリイソシアネートが混合されたポ
リウレタンを芯成分とし、別の押出機により鞘成分を溶
融し、両者を公知の芯鞘複合紡糸口金に導いて紡糸すれ
ば本発明に係る複合繊維が得られる。尚、芯鞘の複合比
は両成分の吐出量を変えることにより容易に調整でき
る。
【0017】かくして得られた複合繊維を本発明の目的
とするフィット性に富み、寸法安定性のよい更に、エラ
ストマー自身の伸縮性とを共に利用し得るようにした、
伸縮弾性糸と成すには、得られた紡出糸を延伸と同時に
弛緩熱(乾熱)処理する。図1に、そのための延伸熱処
理装置の概念図を示す。供給された未延伸糸はフィード
ローラー1と第一ローラー2との間で延伸される。引き
続き第一ローラーより低速で回転し所定の温度に加熱し
た第二ローラー3によって弛緩熱処理され、第三ローラ
ー4を経て捲き取られる。弛緩熱処理に際し、下記の条
件を満足することが肝要である。弛緩率は80〜200
%の範囲が必要であるが、延伸ドラフトにより適宜選択
する事が出来る。延伸ドラフトが高い場合は弛緩率を高
めにとらなければ寸法安定性およびポリウレタンエラス
トマーの特性である伸長回復性が現れないことがある。
特に、エラストマーの特性である伸長回復性を顕著に発
現させるためには延伸ドラフトに合わせて、弛緩率の範
囲を80〜200%に調節することが大切である。この
時の弛緩率が80%未満であるとポリウレタンエラスト
マーの特性である、伸長回復性を引き出す事が出来ず、
嵩高性に富んだ本発明の目的である伸長回復性を有する
複合弾性繊維を得る事が出来ない。逆に、弛緩率が20
0%を越えると、糸のたるみが大きくなり断糸しやすく
なる。尚、弛緩率は下記式で決定される。
【0018】一方、延伸直後の熱(乾熱)処理温度は1
30℃を越え、150℃以下とすることが必要である。
処理温度が130℃以下の場合強度、応力が弱く、ま
た、沸水収縮率が大きく寸法安定性の面で好ましくな
く、又、ポリウレタンエラストマーの特徴である伸長回
復性が顕著に現れないことがあるので好ましくない。一
方、処理温度が150℃を越えると、熱による繊維物性
の低下が著しくなり、強度や伸長回復性が劣るようにな
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれにより限定されるものでない。 実施例中、
糸の特性値は、紡糸した複合繊維を室温で5日間放置し
た後、更に延伸弛緩熱(乾熱)処理したものを試料と
し、次の測定法により測定した。 (沸水収縮率、伸長率、伸長回復率の各測定法)弛緩熱
処理後の糸をカセに取り、荷重40mg/deをかけ、
沸水中で20分間収縮処理をし、次いで同じ荷重かけた
状態で一昼夜自然乾燥した試料について、20±3℃、
65±3%RHの調温湿度下で下記方法により糸を懸垂
し行った。 イ.元糸長:250mm(初期荷重懸垂下での糸長L0
) ロ.初期荷重:4mg/de ハ.試験荷重:400mg/de (各荷重を糸端に回転
しないように懸垂する) ニ.荷重懸垂時間:2分間 ホ.試験荷重懸垂時の糸長L1 を測定し、除重後再度初
期荷重をかける ヘ.初期荷重をかけ2分経過時の糸長L2 を測定する。 ト.伸長率、伸長回復率の算式は次式による。
【0020】実施例1 熱可塑性ポリウレタン(ジフェニルメタンジイソシアネ
ート/ポリエチレンアジペート/1、4ブタンジオール
系、JIS−A硬度90)を押出機で溶融し、一方、ポ
リイソシアネート化合物(日本ポリウレタン株式会社製
”AP−40”、官能度2.3)を供給装置により熱
可塑性ポリウレタンに対し15重量%となるように注入
し、静止型混練素子30エレメントを有する混練装置に
て両成分を混練して芯成分とする。他方鞘成分として、
m−クレゾールを溶剤として、濃度0.5%、温度25
℃で測定した相対粘度1.6のナイロン12を別の押出
機により溶融し、芯鞘両成分を同心円状の芯鞘複合紡糸
口金(ノズル径0.5mm)に導き芯/鞘の複合比を一
定にして紡糸し、捲き取り速度500m/分にてボビン
に捲き取り40デニールモノフィラメント、複合比(芯
/鞘)12/1の複合弾性繊維を得た。この複合弾性繊
維の芯成分の架橋密度は29μmol/gであった。
【0021】次いで得られた未延伸糸を延伸・緩和
(熱)処理工程の全てを直結したSDTY方式による延
伸熱処理装置により処理した。この際、延伸ドラフトを
3.0、3.5、あるいは4.0に設定し、ひき続いて
弛緩率を66.7、100、あるいは130%で処理し
た後、ローラーヒーター温度を室温、110、130、
あるいは150℃に設定して捲き取った。表1に延伸弛
緩熱処理条件及び得られた複合弾性糸の物性を示した。
【0022】
【表1】
【0023】表1に示す如く、本発明品であるNo6、
11、15、20、24の試料では沸水収縮率が25〜
30%と良好な結果となり、寸法安定性の面でも問題の
ない弾性繊維を提供することが出来た。また伸長回復
率、強度共良好な結果を示している。これに対して、ロ
ーラーヒーター温度が室温の場合、強度も本発明品に比
べると約3割〜4割好ましくない結果となっている。ま
た、ヒーター温度100℃の場合でも室温時に比べれば
多少の効果はみられるが、本発明品に比べれば充分とは
言えない。
【0024】
【発明の効果】以上、説明した如く、本発明によれば、
ポリウレタンエラストマーとポリアミドとを特定の複合
形状で複合紡糸し次いで前述した処理条件のもとに処理
することにより、ポリウレタンエラストマー自身の伸長
回復性を十二分に引き出すことの出来る複合弾性繊維を
製造する事ができる。得られた複合弾性繊維は従来にな
い高伸縮性及び回復力に優れ、かつ寸法安定性とフィッ
ト性にすぐれ、パンテイスットキングやストレッチ織編
物等に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における延伸弛緩熱処理装置の一例の模
式図
【符号の説明】
1 フィードローラー 2 第一ローラー(延伸ローラー) 3 第二ローラー(ローラーヒーター) 4 第三ローラー 5 巻き取り糸

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 架橋したポリウレタンエラストマーを芯
    成分、ポリアミドを鞘成分とする複合繊維を複合溶融紡
    糸して得た未延伸糸に延伸、弛緩、熱処理を連続的に行
    い、その際、複合繊維の芯/鞘の断面積比が3〜99で
    ある事、弛緩率が80〜200%である事、熱処理が乾
    熱で且つ処理温度は130℃を超え、150℃以下であ
    る事の条件が満足される如くしたことを特徴とする複合
    弾性繊維の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2135981A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-23 Voith Patent GmbH High tenacity thermoplastic polyurethane monofilament and process for manufacturing the same
CN113293449A (zh) * 2021-07-27 2021-08-24 兴晔新材料(南通)有限公司 一种耐高温人造纤维的制备方法

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