JP3140082B2 - 新規な弾性布帛 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステル系エラス
トマーと架橋ポリウレタンとからなるコンジュゲート糸
を用いた新規な弾性布帛に関する。

【０００２】

【従来技術】弾性布帛を得る方法として従来より、ウレ
タン弾性糸にナイロン、ポリエステル等の汎用糸と交編
交織したり、ナイロン、ポリエステル糸等を巻き付けた
いわゆるカバリング糸として、また他種繊維とひき揃え
て撚糸として用いられている。しかしながら、このウレ
タン弾性糸は、紡糸時の捲取り性及び糸の膠着、摩擦の
大きさのため各種糸加工、編み織り等の後工程での操業
性に問題がある。これらの改善のため、主として油剤か
らの対策が実施されており、例えばジメチルシリコン主
体の油剤中に金属石鹸、モノアミン類の添加などが開示
されている（特公昭４０−５５５７号公報、特公昭４６
−１６３１２号公報）。また別の膠着防止法として、我
々は特公昭６１−１４２４５号公報に、鞘にウレタン、
芯に架橋したポリウレタンを配置した芯鞘型ポリウレタ
ン系コンジュゲート弾性糸の製造方法を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このうち、油剤からの
改善は、ある程度の効果は認められるものの完全ではな
く限度がある。即ち、紡糸して捲取る場合を考えてみる
と、糸の膠着を減少させれば綾落ち、捲崩れなどによっ
て長時間の捲取りが不可能となり易い。この傾向は捲取
り速度が大きくなるほど（例えば、５００ｍ／分以
上）、又捲取る際のボビンの径が小さくなるほど（例え
ば、直径１００ｍｍ以下）顕著となる。一方、膠着を糸
にもたせれば、長時間の捲取り性は可能となるも、後工
程で糸の解除ができなくなるため重大なトラブルが発生
する。このように、油剤の微妙なコントロールだけで
は、対応がつかないことが多い。

【０００４】一方、ウレタン−ウレタン型の芯鞘コンジ
ュゲート弾性糸の場合には、膠着は少なくなるものの完
全ではなく、紡糸時での高速でかつ小径ボビンでの長時
間捲取り性、たて取り性及び後工程での糸の取扱い性に
難点があった。

【０００５】従って、本発明は、ポリウレタン弾性糸に
特有の欠点である膠着がなく紡糸時の長時間捲取りが可
能であり又、取扱い性に優れ且つ伸縮弾性に富んだ新規
なコンジュゲート弾性糸を用いた弾性布帛を提供するに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来の技
術で得られる布帛の問題点を解決するため芯鞘型コンジ
ュゲート弾性糸について鋭意研究を進め、本発明を完成
した。

【０００７】即ち、本発明の弾性布帛は、ポリエステル
系エラストマーを鞘とし、架橋ポリウレタンを芯とした
コンジュゲート糸であって、芯／鞘複合比が断面積比で
３〜９０であるコンジュゲート糸を用いた事を特徴とす
る。

【０００８】以下、本発明を詳しく説明する。本発明を
達成する芯成分の架橋ポリウレタンとは、通常の熱可塑
性ポリウレタンではなく、これに積極的に分子内に主と
してアロファネート架橋構造を導入した架橋型ポリウレ
タンである。

【０００９】この製造方法としては、我々の提案した特
公昭５８−４６５７３号公報に記載の方法を利用すれば
良い。即ち、溶融した熱可塑性ポリウレタンにポリイソ
シアネートを注入混合し、紡糸中或いは紡糸後に反応を
完結させる方法である。ここで熱可塑性ポリウレタンと
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、熱可塑性で溶融紡糸可能であれ
ば、綿状ウレタンでも一部架橋結合を有するウレタンで
も良い。

【００１０】この熱可塑性ポリウレタンの硬度としては
６０〜９８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が劣ること、また紡糸安定性が悪く
なることなどの問題が発生するため好ましくない。逆
に、硬度が９８を超えるとポリウレタンそのものの回復
性が劣り捲縮構造によらなければ糸の回復力は望めない
し、また、該硬度のポリウレタンの最適紡糸条件範囲が
極めて狭い等の問題があるため好ましくなく、好適に
は、６５〜９５の範囲が良い。

【００１１】このようなポリウレタンに酸化チタン、紫
外線安定剤、紫外線吸収剤、抗菌剤などを添加すること
も好ましい。

【００１２】本発明で用いるポリイソシアネートとして
は、分子量３００〜４０００の２ないし３の範囲の官能
度の水酸基を持つ多官能ポリオールと、多官能イソシア
ネート（例えば、次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、或いはこれらの混合物でも良
い）との反応物を挙げることができる。このポリイソシ
アネートの官能度としては、ポリオール成分の計算平均
官能度が２．０３〜２．８の間が、又、多官能イソシア
ネート成分としての平均官能度が、２．０〜２．８の範
囲のものを使用する事が好ましい。ポリオール成分の平
均官能度が２．０の場合には、ポリイソシアネートの中
にフリーのイソシアネート基を存在させることが望まし
く、例えば、イソシアネート基モル数／水酸基モル数の
比Ｒが２．０を越えるようにすれば良い。更に、このＲ
が２．１以上であれば芯成分の耐熱性が向上し好都合で
ある。

【００１３】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に対して５〜４０重量％の範囲であ
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％を越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ず、逆に５％
未満となると耐熱性が劣るので好ましくない。

【００１４】以上のようにして、芯成分として主として
アロファネート架橋結合を持つ架橋ポリウレタンを得る
事ができる。この際、この架橋構造が主としてビューレ
ット結合による場合には紡糸性が極端に悪くなるので好
ましくない。即ち、ビューレット架橋結合の生成速度が
アロファネート架橋結合のそれに比し大きいため、紡糸
中に系の粘度が上昇し安定な紡糸が不可能となり易いか
らである。

【００１５】本発明に用いられるポリエステル系エラス
トマーとしては、ハードセグメントとして短鎖エステル
部、即ち芳香族ジカルボン酸と分子量約２５０以下の低
分子量ジオールからなり、ソウトセグメントとして長鎖
ポリエーテル部及び又は長鎖ポリエステル部から構成さ
れるエラストマーである。例えば、ハードセグメントを
構成する芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、
イソフタル酸、ビ安息香酸、２個のベンゼン核を有する
置換ジカルボキシ化合物、例えばビス（ｐ−カルボキシ
フェニル）メタン、ｐ−（オキシ（ｐ−カルボキシフェ
ニル）安息香酸、エチレン−ビス（ｐ−オキシ安息香
酸）、１，５−ナフタリンジカルボン酸などがあるが、
特にフェニレンジカルボン酸、即ちテレフタル酸及びイ
ソフタル酸が好ましい。一方、分子量約２５０以下の低
分子量ジオールとしてはエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチ
レングリコール、シクロヘキサンジメタノール、レゾル
シノール、ハイドロキノンなどがあり、特に好ましいの
は２〜８個の炭素原子を含む脂肪族ジオールである。

【００１６】他方、ソフトセグメントを構成する長鎖ポ
リエーテル部としては、分子量５００〜６０００のポリ
（１，２−及び１，３−プロピレン）グリコール、ポリ
テトラメチレングリコール、エチレンオキシドと１，２
−プロピレンオキシドのランダムもしくはブロック共重
合体などがあるが、好ましくはポリテトラメチレングリ
コールが良い。

【００１７】又、長鎖ポリエステル部としては、ポリ脂
肪族ラクトンジオール例えばポリカプロラクトンジオー
ル、ポリバレロラクトンジオール等があり、特にポリカ
プロラクトンジオールが好ましい。この他長鎖ポリエス
テル部として脂肪族ポリエステルジオール、例えばアジ
ピン酸、セバシン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボ
ン酸、グルタル酸、琥珀酸、蓚酸、アゼライン酸などの
２塩基酸と、１，４−ブタンジオール、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコー
ルなどの低分子量ジオールとの反応物があり、特にポリ
ブチレンアジペートが好ましい。このようなポリエステ
ル系エラストマーの中でも特に、ハードセグメントがポ
リブチレンテレフタレート、ソフトセグメントが分子量
６００〜３０００のポリテトラメチレングリコールで構
成されているポリエステル／エーテル系エラストマーが
好ましい。

【００１８】これは、ハードセグメントを結晶化速度が
非常に大きいポリブチレンテレフタレートにする事によ
り、熱可塑性エラストマーの最大の特徴である成形性が
良くなるためであり、又低温特性の良いポリテトラメチ
レングリコールをソフトセグメントにする事により、低
温屈曲性、耐水性、耐疲労性等エラストマーとしてバラ
ンスの良い性質を有するものが得られるためである。
又、ポリエステル／エーテル系エラストマーよりも耐候
性、耐熱老化性を向上させるには、ポリエステル／エス
テル系エラストマー即ちハードセグメントとしてポリブ
チレンテレフタレート、ソフトセグメントとして分子量
６００〜３０００のポリカプロラクトンジオールからな
るエラストマーが好ましい。

【００１９】このような鞘成分に耐光剤、酸化チタンな
どの艶消し剤、抗菌剤、導電剤、難燃剤などを添加させ
ることも可能である。

【００２０】次に芯鞘の複合比率について述べると、こ
の芯／鞘成分の複合比は断面積比で３〜９０の範囲が好
ましい。芯／鞘成分の比率が３未満になると得られる糸
の弾性回復性、高温下からの回復性、耐熱性が不足する
し、逆にこの比率が９０を越えると、鞘成分が破れた
り、芯成分が糸表面に露出し易くなり、紡糸性、操業性
に悪影響を及ぼすので好ましくない。

【００２１】次に、芯鞘の複合形態としては、芯鞘両成
分の重心が同一であることが紡糸安定性の面、得られる
糸の均一性の面からも好ましい。キドニータイプのよう
な極端な偏心でなければ多少の偏心も構わない。また、
該コンジュゲート糸の断面形状は、円形でも又、異形で
も構わない。ここで、重要なことは、コンジュゲート糸
の鞘が芯を完全に覆っていて、且つ鞘と芯の重心点が主
として同一であるので、芯鞘両成分の粘度バランスが多
少異なっても紡糸性が非常に良いことである。このこと
は、キドニータイプのような極端な偏心型の断面形状を
持つような糸においては、まねのできないことである。

【００２２】以上のようにして得られたコンジュゲート
弾性糸を使用して、通常ポリウレタン弾性糸が用いられ
ている方法と同様に、弾性布帛をつくる事ができる。例
えば、他種繊維（ナイロン、ポリエステル等）とひき揃
えて撚糸とし、あるいは本コンジュゲート弾性糸をコア
ヤーンとするカバリング糸の形で編織布とする方法、さ
らには本コンジュゲート弾性糸からなる糸と多種繊維か
らなる糸を交編織する方法などがいずれも利用できる。

【００２３】この混率としては、ストッキングなどの比
較的組織の荒い用途織編物では５重量％以上含んだもの
であればよく、１０重量％以上含んでいるのが好まし
い。更に水着、スラックスなどの比較的組織の密な用途
織編物でも１５重量％以上含んでいれば良い。

【００２４】

【本発明の効果】芯が架橋ポリウレタンであり、鞘がポ
リエステル系エラストマーであるため、耐熱性もポリウ
レタン単独糸より良好である。例えば、本発明糸を室温
にて３０％伸長した後、１９０℃の空気雰囲気中に１分
間置き、次いで室温下に緩和させた場合でも、全く溶融
切断することはない。

【００２５】更に、糸の取扱い性も非常に良好である。
即ち、紡糸した糸を捲返しなどせずにそのまま後工程に
流すことができるし、又、いわゆるたて取りも可能であ
る。

【００２６】又、溶融紡糸法であり、油剤も安価なエマ
ルジョン糸でよく工業生産上有利であるという特徴を有
している。

【００２７】以上のように優れた特徴を有するコンジュ
ゲート弾性糸を用いた弾性布帛は従来のポリウレタン糸
にない操業性、品質を併せ持つに至る。従って、ストッ
キング、水着、ソックス、インナー等の弾性布帛として
好適に用いる事ができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれにより限定されるものではない。

【００２９】実施例１ Ｉ 芯成分 ・熱可塑性ポリウレタン 数平均分子量２０００のポリブチレンアジペート１８モ
ル％とｐ，ｐ′−ジフェニルメタンジイソシアネート５
０モル％及び、鎖延長剤として１，４−ブタンジオール
３２モル％を用いて、常法により合成した。このものの
ジメチルホルムアミド中２５℃で測定した濃度１ｇ／１
００ｍｌでの相対粘度は２．１３であった。

【００３０】・ポリイソシアネート 数平均分子量１２５０のポリカプロラクトンジオール１
３．３モル％、数平均分子量１２５０のポリカプロラク
トントリオール１３．３モル％（ポリオール成分の計算
平均官能度＝２．５）と、ｐ，ｐ′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート７３．３モル％とを反応させこの化合
物を得た。

【００３１】II 鞘成分 ・ポリエステル／エーテル系エラストマーであるハイト
レル４０４７（東レ・デュポン（株）社製）を用いた。

【００３２】上記熱可塑性ポリウレタンの溶融時に上記
ポリイソシアネート１５重量％を公知の供給装置で注入
し、静止型混練素子４０エレメントを有するスタティッ
クミキサー（ケニックス社製）にて両成分を混練して芯
成分とし、他方上記ポリエステル系エラストマーを別の
押出機により溶融し各々別々に計量して、同心円上の芯
鞘コンジュゲート口金（ノズル径０．５ｍｍ）に導き、
紡糸速度６００ｍ／分にて外径８５ｍｍのボビンに繊度
４０デニールのコンジュゲートモノフィラメントを得
た。この際、油剤はポリエステル繊維編み用エマルジョ
ン油剤を用いた。

【００３３】次に、鞘成分をポリエステル系エラストマ
ーから上記熱可塑性ポリウレタンにして同様に複合紡糸
した。この時の紡糸油剤として、イソシアネート基失活
剤であるアミノ変性シリコンを５重量％、０．１重量％
含むジメチルシリコン主体の油剤を付与して捲取った
（それぞれ比較例１−２、１−３）。

【００３４】表１にその結果を示した。

【表１】

【００３５】表中、回復性とは、室温下で１００％伸長
−緩和を２回繰り返した後、次式で計算される値であ
り、この値が大きいほど、回復性に優れている事を示
す。

【数１】

【００３６】解舒係数とは、ボビン上に捲取られたコン
ジュゲート糸を５０ｍ／分の速度で解舒するとき、ボビ
ン表面の膠着のため糸の解舒が不可能となったときのボ
ビン表面速度と捲き取りローラの表面速度との比であ
る。

【００３７】繊維間摩擦力とは、総デニールが４００ｄ
となるよう単糸を合糸し（例えば、４０ｄであれば１０
本の糸をつくる）、図１に示す交叉法により２次張力
（Ｔ２）を測定する。図１において、初荷重（Ｔ１）は
１ｇ、糸交叉回数は１回撚（３６０°回転）、糸速は２
ｃｍ／分である。

【００３８】紡糸捲取性とは、紡糸速度６００ｍ／分、
径８５ｍｍボビンに捲くとき綾落ち、捲崩れをすること
なしに捲取れる時間である。

【００３９】表１より、ウレタン−ウレタン型の比較例
１−２のように膠着をなくすと紡糸捲取り性は４８分と
不良であるが、逆に比較例１−３のように膠着させる
と、捲取り性は良くなるもののこの糸は捲返ししなけれ
ば後工程では使用不可であり、又たてどり性も不良であ
った。

【００４０】一方、比較例１−１のように芯鞘の複合比
が２／１となると糸の回復性が悪くなるのに比し、複合
比が４／１、２０／１の実施例１−１、１−２のコンジ
ュゲート糸はその回復性が良くなっている事が分かる。
又、解舒性、たてどり性、繊維間摩擦などが非常に良好
である事も分かる。しかし、この複合比が比較例１−４
のように１００／１となると解舒性、繊維間摩擦などで
変動が生じて取扱い性が不良となっている。これは、鞘
部分が破れ芯のポリウレタンが露出しているためと考え
られる。

【００４１】実施例２ 実施例１−２、比較例１−３の糸を用いて水着を作成し
た（比較例１−３の糸は捲返した後の糸を用いた）。

【００４２】それぞれ６２１本の糸から、次の条件で８
本の整経ビームをとった。 整経機：ＫＭＤＳＥ２１０−ＯＰＷ（ＫＡＲＬ ＭＡＹ
ＥＲ 社製） ・整経条件：送り出しローラ（クリール速度） １５０ｍ／分 テンションローラ ３４０ｍ／分 ビーム速度 ３００ｍ／分

【００４３】次いで、このビームを用いて次の条件で編
み立てを実施した（なお、ナイロン側の整経本数は６２
４本とした）。 ・ナイロン／コンジュゲート糸の糸比率：ナイロン（５
０ｄ／２４ｆ）／コンジュゲート糸（４０ｄ／１ｆ）＝
８２％／１８％ ・編み機：ＫＥIII （ＫＡＲＬ ＭＡＹＥＲ 社製） 速度（１３００ｒｐｍ）×２８ゲージコンパウンドニー
ドル ・編み組織：ハーフトリコット

【００４４】この生機を公知の方法で精練、１９０℃熱
セットをしネービーブルーに染色した。この後、１７０
℃でセットし水着に縫製した。

【００４５】以上の結果を表２に示した。

【表２】

【００４６】表中、整経性とは、この工程中に機械を糸
切れのために止めた回数を１０６ｍ当たりに換算した値
である。編み立て性とは、１反当たり編み立て時に切れ
た回数である。水着におけるたて筋とは、５級がほとん
ど立て筋が認められなく良好であり、次いで６、７、８
級とたて方向の筋が顕著となり、９級の場合には製品と
して不良であることを表す。

【００４７】又、タテ（ヨコ）回復性は、水着をたて方
向（よこ方向）にそれぞれ８０％の伸長−回復を３回繰
り返した時、次式で計算される値である。

【数２】 ここで３回目の歪量とは、３回目の永久歪量（％）であ
る。

【００４８】表２より、整経性、編み立て性そして製品
としての品位が本発明例の方が優れている事が分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】繊維間摩擦力を測定する装置略図。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D04B 1/00,1/18,21/00 D03D 15/00 D01F 8/14,8/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステル系エラストマーを鞘とし、
   架橋ポリウレタンを芯としたコンジュゲート糸であっ
   て、芯／鞘複合比が断面積比で３〜９０であることを特
   徴とするコンジュゲート糸を用いた弾性布帛。
2. 【請求項２】 芯成分中のポリウレタンの架橋がポリイ
   ソシアネートによる請求項１記載のコンジュゲート糸を
   用いた弾性布帛。