JPH0726304B2 - ポリウレタン極細弾性繊維不織布 - Google Patents

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極細弾性繊維不織布に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来から各種のポリウレタン弾性繊維からなる不織布に
ついての提案は種々なされている。

例えば、特開昭52−81177号において乾式紡糸によつて
得られたポリウレタン弾性繊維からなる不織布について
の提案がなされている。しかしこれは乾式紡糸のため通
常繊度の繊維が繊維同志で強固な膠着を生じて開繊不良
となつて、これから作られる不織布は風合の硬いものと
なり、その外観や触感はポリウレタンのフイルムの如く
なつて不織布状の外観、触感とは全く異なつたものにな
つてしまう。

これに対して特開昭59−223347号では熱可塑性ポリウレ
タンを溶融紡糸後高温気体流を噴射し、細化して得られ
たフイラメントを実質的に集束させないでシート状に積
層し、積層されたフイラメントの接触点を該フイラメン
ト自体により接合させたポリウレタン弾性繊維不織布が
提案されている。ここでは、溶融紡糸されたポリウレタ
ン弾性フイラメントが乾式紡糸のように多くの部分で膠
着する事なく、実質的に集束されずに不織布を形成する
ので柔軟性、伸縮性、通気性を有するものになるという
ものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら一般的にポリウレタンは、溶融紡糸するよ
うな高温下では極めて活性が高くかつ不安定であるた
め、溶融紡糸で安定に、とりわけ高速気流を噴出して細
化を均一に行なう事は困難で、膠着が少なく実質的に繊
維同志の集束や膠着のない不織布を得る事は極めてむつ
かしい。とりわけ繊維同志の集束を実質的に解消する事
は不可能である。

すなわちポリエーテルポリオールをソフトセグメント成
分として合成されたポリウレタンを使用すると溶融状態
での熱分解が激しく、ポリウレタンの弾性的性質が著し
く低下して実用に供せるような伸縮性は失なわれてしま
う。

又ポリエステルポリオールをソフトセグメント成分とし
て合成したポリウレタンを使用すると、ポリエーテルポ
リオールをソフトセグメント成分にして合成したポリウ
レタンに比較すれば、溶融下での耐熱分解性は優れてい
るものの、通常のポリマーに比較すると溶融紡糸時の重
合度低下が大きく、極細弾性繊維不織布の耐久性（特に
耐加水分解性）は本来の性能からさらに低下し、また弾
性的性能も低下するため実用上使用は不可能である。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みて鋭意検討した
結果達成されたものである。

本発明の目的とするところは、繊維同志間の集束を実質
的に解消する事がなくても充分に良好な触感と柔軟性、
伸縮性、透湿防水性を有し、かつこれらの諸性能の耐久
性に優れたポリウレタン極細弾性不織布を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば上記目的は、熱可塑性ポリウレタンを紡
糸孔から溶融紡出すると同時に、隣設して設備した気体
吐出孔から高温高速気体を噴出して極細化繊維流とし、
これをシート状に捕集したポリウレタン極細弾性繊維不
織布において、該熱可塑性ポリウレタンが高分子ジオー
ルとして３−メチル−1,5−ペンタンジオールまたは、
これを主体とする混合グリコールとジカルボン酸を反応
して得られた平均分子量500〜3000のポリエステルジオ
ールを用いて得られたものであり、該ポリウレタンより
なる平均繊維直径が７μ以下である、ポリウレタン極細
弾性繊維不織布によつて達成される。

本発明のポリウレタン極細弾性繊維不織布を構成する熱
可塑性ポリウレタンは、３−メチル−1,5−ペンタンジ
オールまたは、これを主体とする混合グリコールとジカ
ルボン酸よりなる末端に水酸基を有するポリエステルジ
オール（以下、MPD系PESジオールと略記することがあ
る）に有機ジイソシアネートを反応させて得られる熱可
塑性ポリウレタン（以下、TPUと略記することがある）
である。

上記において、３−メチル−1,5−ペンタンジオールと
混合して用いられる代表的なグリコールとしては、エチ
レングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、
プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ノナ
ンジオール等の炭素数２〜10の脂肪族ジオール、ジエチ
レングリコール等のポリアルキレンポリオールが挙げら
れる。これらグリコールは各々１種のみならず２種以上
組み合わせてもよい。これらのジオールをあまり多く用
いることは、本発明の効果を小さくするため好ましくな
く、MPD系PESジオールの製造の際グリコール成分に対し
て40重量％以内、さらに好ましくは20重量％以内の範囲
で用いられる。

またジカルボン酸としては脂肪族ジカルボン酸、芳香族
カルボン酸が好ましく用いられる。その代表的なものと
してはコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン
酸等の炭素数４〜12個の脂肪族ジカルボン酸、イソフタ
ル酸、テレフタル酸等の炭素数４〜12の芳香族カルボン
酸が挙げられる。

上記ポリエステルジオールはポリエチレンテレフタレー
トまたは、ポリブチレンテレフタレートの製造において
用いられている公知の方法と同様の方法、すなわちエス
テル交換または直接エステル化とそれに続く溶融重縮合
反応にて製造可能である。その平均分子量は600〜300
0、好ましくは800〜2000の範囲内にあるのが望ましい。
前記分子量が小さ過ぎると有機ジイソシアネートと反応
させて得られるポリウレタンの溶融時の弾性的性質が低
下して溶融紡糸と同時に高温高速気体を噴出しての極細
化は容易になるが、得られるポリウレタン極細弾性繊維
不織布の弾性的性質すなわち伸縮性が低下し、耐熱性、
低温特性も著しく低下する。一方、分子量が大きすぎる
と有機ジイソシアネートと反応して得られるポリウレタ
ンの溶融紡糸と同時の高温高速気体を噴出しての細化が
著しく困難となつて極細のポリウレタン繊維流が形成さ
れず、良好な触感、柔軟性を有するポリウレタン弾性繊
維不織布が得られない。本発明においてTPUを製造する
ために使用される適当な有機ジイソシアネートとして
は、イソシアネート基を分子中に２コ以上含有する公知
の脂肪族、脂環族、芳香族有機ジイソシアネート、特に
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、Ｐ−フエ
ニレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネー
ト、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イ
ソホロ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等のジイソシアネート等が挙げ
られる。得られるTPUの機械的物性から4,4′−ジフエニ
ルメタンジイソシアネートが好ましい。

また本発明において、所望により適当な鎖伸長剤を使用
してもよく、該鎖伸長剤としては、ポリウレタンにおけ
る常用の連鎖成長剤、すなわちイソシアネートと反応し
うる水素原子を少なくとも２コ含有する分子量400以下
の低分子化合物、例えばエチレングリコール、プロピレ
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、３−メチル−1,5−ペンタンジオール、シクロ
ヘキサンジオール、キシリレングリコール、1,4−ビス
（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ネオペンチルグ
ルコール、3,3′−ジクロロ−4,4′−ジアミノジフエニ
ルメタン、イソホロンジアミン、4,4′−ジアミノジフ
エニルメタン、ヒドラジン、ジヒドラジドトリメチロー
ルプロパン、グリセリン等が挙げられる。これらの中で
も1,4−ブタンジオール、1,4−ビス（β−ヒドロキシエ
トキシ）ベンゼン、３−メチル−1,5−ペンタンジオー
ルあるいはこれらの混合物が最も有効に使用できる。ま
た場合によつては、ポリエチレンジオール、ポリテトラ
メチルレンジオール、ポリカプロラクトンジオール等の
ポリマージオール、ポリカプロラクトンジオール等のポ
リマージオールを成形性をそこなわない範囲で使用する
こともできる。

本発明で使用するポリウレタンの合成方法としては従来
より知られている方法が利用できる。

（例えば特公昭47−34494号公報参照） 次に本発明の不織布で重要な点としては、熱可塑性ポリ
ウレタンが溶融紡出する同時に隣設して設備した気体吐
出孔からの高温高速気体を噴出して平均単繊維直径12μ
以下の極細化弾性繊維としてシート状に捕集したもので
ある事がある。

すなわち、通常の溶融紡出されたポリウレタンをカツト
ステープルの製造方法のように紡糸捲取、捲縮、カーデ
イングを経て不織布化をしようとしても、先づ紡糸で12
μ以下の平均単繊維直径のポリウレタン繊維を得る事が
できない。さらにポリウレタン繊維は、弾性的性質のた
めに、カーデイングに供せるような捲縮を付与する事が
できず、不織布は実質不可能である。それに対して溶融
紡出すると同時に気体吐出孔からの高温高速気体を噴出
するのであれば、平均単糸直径12μ以下まででも極細化
繊維不織布とすることができる。

さらに極めて重要な点は繊維の平均直径が12μ以下であ
る事である。

すなわち平均繊維直径が12μ以下と非常に極細であるポ
リウレタン繊維では、高温高速気体噴出で極細繊維化さ
れる際に実質に単繊維相互の集束や膠着が解消されなく
ても、得られる繊維集合体としてのポリウレタン極細弾
性繊維不織布は、ポリウレタンフイルムのような冷たい
感触とは全く異なる繊維質布帛特有の暖かい良好なる触
感と柔軟性、伸縮性、透湿防水性発現するからである。

より好ましくは平均繊維直径は10μ以下である。平均繊
維直径が12μを越えたところで単繊維相互の集束や膠着
が解消されないと、得られる不織布はフイルム状の冷め
たい触感で柔軟性が不良の粗硬なものとなつてしまう。
又、透湿防水性もとくに防水性が極端に低下して実用に
供せる様な防水性は得られない。

本発明のポリウレタン極細弾性繊維は、常法のメルトブ
ローン法により製造される。

すなわち特開昭49−48921号等に記載されるメルト−ブ
ローン用装置を用いて、３−メルト−1,5ペンタンジオ
ールとアジピン酸とからなる平均分子量が1000のポリエ
ステルジオール、1,4ブタンジオール及び4,4ジフエニル
メタンジイソシアネートから溶融重合して得られた熱可
塑性ポリウレタンを紡糸孔から溶融紡出すると同時に、
紡糸孔に隣設して設備された気体吐出孔から高温高速の
空気を噴出して細化繊維化して極細化繊維流としてシー
ト状に、たとえば移動するコンベアネツトにおいて直接
繊維流が当る部分に吸引排気装置を備えたもので捕集さ
れる。

この時ポリウレタン極細弾性繊維不織布が良好なシート
形態を保ちかつ良好な触感と柔軟性、伸縮性、通気性を
有するようにするためには、紡糸孔とコンベアネツト間
の距離が10〜30cmに設定するのがよい。これが30cm以上
大きく離れると良好シート形態を保つことが困難にな
る。又10cmより小さくなると単繊維同志の膠着が激し
く、不織布は良好な触感が失なわれてしまう。

なお、本発明のポリウレタン極細弾性繊維不織布の良好
な物性等に影響を与えない程度に光安定剤、顔料その他
の添加物を添加する事は可能である。

本発明のポリウレタン極細弾性繊維不織布は良好なる暖
かい触感と柔軟性、伸縮性、透湿防水性を有するから、
これらの特徴を活した各種用途に使用される。その場
合、単独で使われる場合と他の不織布、繊物、編物と組
合せ使われる場合がある。具体的には伸縮性と透湿防水
性を生かして、スポーツカジユアルウエア、レインコー
ト、ウインドブレーカー、フアンデーシヨン、衣料用人
工皮革といつた衣料用素材や手術用手段、湿布用基布、
絆創膏用基布、おむつカバーなど医療衛生材料用等であ
る。

実施例 以下実施例によつて本発明を具体的に説明するが、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。なお各種
の物性値の測定は以下の様な方法条件で行なつた。

強度及び伸度：試料巾2.5cm、試料長10cm、引張り速度3
0cm/分 伸長回復率：試料巾2.5cm、試料長10cm、引張り速度10c
m/分で100％伸長し、直ちに同速で原長まで回復させ、
残留伸び率を求めこれから算出する。

剛軟度：試料巾2.5cm、45゜カンチレバー法（JIS−L109
6） 耐水性:JIS−1092B法による。

透湿度:JIS−Ｚ−0208による。

触感:20cm×20cmの試料を手で表裏両面を触つてその感
触を判定する。

実施例１ ３−メチル−1,5−ペンタンジオールとアジピン酸とか
らなる平均分子量が1000のポリエステルジオールと、1,
4ブタンジオール及び4,4′ジフエニルメタンジイソシア
ネートから溶融重合して窒素原子重量％が4.0％のポリ
ウレタンを得た。

特開昭49−48921号等に記載されるメルトブローン装置
において、直径0.3mmの紡糸孔を1mmピツチで一列に配列
し、その両側に0.25mmの厚さのスリツト状気体吐出孔を
有するもの用いて、上記ポリウレタンを溶融温度250℃
で、紡糸孔当り0.20g/分で吐出させ、260℃の加熱空気
を1.5kg/cm²ゲージの圧力でスリツト状気体吐出孔より
噴出させてメルト−ブローンを行なつた。このとき紡糸
孔下23cmの位置で走行するベルトコンベア上で噴射繊維
流を捕集して、ポリウレタン極細弾性繊維不織布を得
た。

このポリウレタン不織布は捕集しただけで良好なシート
状を形成していた。この不織布を走査型電子顕微鏡で50
0倍に拡大して観察したところ平均繊維直径は８μであ
り、繊維同志の集束は認められたものの不織布の物性
は、次の如くであり、 ・目付:57（g/m²） ・強度:1.6（kg/2.5cm） ・伸度:290（％） ・触感：繊維質な暖い感触。

・100％伸長時の伸長回復:91（％） ・剛軟度:31（mm） ・耐水圧:400（mmH₂O） ・透湿度:9050（g/m²/24hrs） 良好な感触と柔軟性、伸縮性、透湿防水性を有してい
た。

この不織布をタテヨコ２方向へ伸縮性のある編地の裏へ
張り合せて、スポーツカジユアルシヤツを作成したとこ
ろ、良好なる触感と伸縮性と透湿防水性とを兼備えたも
のとなつた。

この不織布を５日間、90℃の温水に浸漬した時の浸漬前
後の強度、伸度保持率をもつて耐久性を評価したとこ
ろ、保持率が90％以上と極めて良好であつた。

比較例１ 実施例１と同じポリウレタンを実施例１で用いたと同じ
メルトブローン装置でメルトブローンするに当り、紡糸
孔当り吐出量を0.5g/分、加熱空気圧力を0.9kg/cmと変
更する以外は全て実施例１と同一条件とした。

この条件で得られたポリウレタン不織布は、平均繊維直
径14μの繊維から形成され、繊維同志の集束が認められ
た。

この不織布の物性は次の如くであり、 ・目付:110（g/m²） ・強度:0.7（kg/2.5cm） ・伸度:300（％） ・触感：繊維質だが、粗硬な感触。

・100％伸長時の伸長回復:92（％） ・剛軟度:65（mm） ・耐水圧:80（mmH₂O） ・透湿度:10200（g/m²/24hrs） 風合が粗硬で耐水性も小さく、実用価値の乏しものであ
つた。

比較例２ 実施例１においてポリウレタンとして３−メチル−1,5
−ペンタンジオールとアジピン酸からなる、平均分子量
が500のポリエステルジオールと1,4ブタンジオール及び
4,4′ジフエニルメタンジイソシアネートから溶融重合
したものを用いる以外は全く同一装置、同一条件下でメ
ルトブローンを実施して、ポリウレタン極細繊維不織布
を得た。

この不織布は平均繊維直径は８μであつたが不織布の物
性は次の如くであり、 ・目付:58（g/m²） ・強度:1.1（kg/2.5cm） ・伸度:130（％） ・触感：繊維質な暖かい感触。

・100％伸長時の伸長回復:85（％） ・剛軟点:30（mm） ・耐水圧:420（mmH₂O） ・透湿度:7500（g/m²/24hrs） 伸縮性の乏しいものとなつた。

この不織布を５日間、90℃の温水に浸漬した時の浸漬前
後の強度、伸度保持率をもつて耐加水分解性を中心とし
た耐久性を評価したところ、保持率が44％以上と不良で
あつた。

比較例３ 実施例１において、ポリウレタンとして３−メチル−1,
5−ペンタンジオールとアジピン酸からなる平均分子量
が5000のポリエステルジオールと1,4ブタンジオール及
び4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネートから溶融
重合したものを用いる以外は同一装置、同一条件でメル
トブローンを試みた。しかしこの場合には、ポリウレタ
ン吐出流が紡糸孔近傍でほとんど切断を起して充分な細
化極細化が行なわれず、ポリウレタン極細弾性繊維不織
布を得ることができなかつた。

比較例４ 実施例１において、ポリウレタンのポリエステルポリジ
オールの代りに平均分子量1100のポリテトラメチレンエ
ーテルグリコールを用いて溶融重合したものを用いる以
外は同一装置、同一条件でメルトブローンを試みた。

しかしこの場合には、溶融状態でポリウレタンの熱分解
が激しく、安定にメルトブローンを行なう事が困難であ
つた。安定性を欠きながらもシート状に捕集したもので
も実用に供せるようなものでなく、伸縮性等機械的物性
に乏しいものであつた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−223347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−34494（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−39613（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性ポリウレタンを紡糸孔から溶融紡
   出すると同時に隣設して設備した気体吐出孔から高温高
   速気体を噴出して極細化繊維流としてシート状に捕集し
   たポリウレタン極細弾性不織布において、該ポリウレタ
   ンが高分子ジオールとして３−メチル−1,5−ペンタン
   ジオールまたはこれを主体とする混合ジオールとジカル
   ボン酸を反応して得られた平均分子量600〜3000のポリ
   エステルジオールを用いて得られた熱可塑性ポリウレタ
   ンであり、該ポリウレタンよりなる平均繊維直径が12μ
   以下である、良好な触感と柔軟性、伸縮性、透湿防水性
   を有し、かつ該性能の耐久性に優れた事を特徴とするポ
   リウレタン極細弾性繊維不織布。