JPS6155249A - 制電性ポリウレタン弾性繊維不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は制電性ポリウレタン弾性繊維不織布の製造方法
に関する。

従来の技術 従来、多朋多様な不織布が提案され多くの分野で使用さ
れているが、これらの不織布は、その殆どが非弾性のポ
リアミド、ポリエステル、ポリオレフィンなどの重合体
から構成された不織布であり、ポリウレタン仲性体のよ
うな高い弾性を有する繊維からなる制電性不織布は実用
化されていない。ポリウレタン弾性繊維からなる不織布
については、これまでＧζもいくつかの提案がなされて
いる。たとえば特公昭４Ｂ−２６５７８号公報にはポリ
ウレタン弾性繊維の短ｆ！細からなるウェッブをアルデ
ヒド処理することが提案されている。又。

特公昭４８−２６５９２号公報にはポリウレタン弾性繊
維の短繊維からなるウェッブを加熱加圧処理することが
提案されている。更に特公昭５２−８１１７７号公報に
はポリウレタン知性体の乾式紡糸にといて溶媒を含んだ
状態でウェッブとした後溶媒を除去する方法が押案され
ている。しかしながら、いずれの方法にしても得られた
不織布は、線維間の結合が弱かったり、粗剛なものとな
り易く、高品位の製品は得られない。又製造工程も煩雑
なものとなり経陽的に極めて不利である。更に制電ｆ！
Ｅを付与する工夫は何もなされていない。

このように制電性ポリウレタン弾性繊維不織布を工業的
に有利に製造、する方法は未だ知られていないのが現状
である。

発明が解決しようとする問題点 本発明者等は、このような現状において制電性ポリウレ
タン弾性繊維不織布の！＋４造について鋭意研究、検討
を進め１本発明を完成す７１こ至った。

すなわち、本発明の目的は制電性ｌ？ポリレタン弾性繊
維不織布を提供することにある。他の目的はこのような
不織布を工業的有利に製造する方法を提供することにあ
る。

問題を解決するための手段 本発明方法は、溶融したポリウレタン弾性体にポリイソ
シアネート化合物を添加混練した後、メルトブロー法に
より不織布を製造するに際し、導電性繊維を高速気流で
随伴させ、ポリウレタン弾性繊維と共にシート状に堆積
、捕集し、前記誘電性繊維を０．０５〜５重！１％含有
せしめることを特徴とする。

本発明に適用するポリウレタン弾性体としては、公知の
セグメントポリウレタンが使用されるが、特に溶融紡糸
可能な熱可塑性ポリウレタン弾性体が適している。この
ようなポリウレタン弾性体は分子＠ＳＯＯ〜６０００の
低融点ポリオール、たとえばジヒドロキシポリエーテル
、ジヒドロキシポリエステル、ジヒドロキシポリカーボ
ネート、ジヒドロキシポリエステルアミド等と１分子量
５００以下の有機ジイソシアネート、たとえばＰ、Ｐ’
−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、２．６−ジイツシアネートメチルカプロエート
、ヘキサメチレンジイソシアネート等と分子量５００以
下の鎖伸長剤、たとえば、グリコール、アミノアルコー
ル、或いはトリオールとの反応により得られるポリマー
である。

これらのポリマーのうち、特に良好なものは、ポリオー
ルとしてポリテトラメチレングリコール。

またはポリε−カプロラクトン、或いはポリブチレンア
ジペートを用いたポリウレタンである。ポリオールとし
てポリエチレングリコールを用いると製氷性が向上する
ため特殊の用途に用いられる。

また有機ジイソシアネートとしては、　ｐ、ｐ−ジフェ
ニルメタンジイソシアネートが好適である。

また鎖伸長剤としてはｐｏｐ’−ビスヒドロキシエトキ
シベンゼンおよび１，４−ブタンジオールが好適である
。

本発明に使用するポリイソシアネート化合物は。

少くとも２個のイソシアネート基を有する化合物で平均
分子量４００以上のものが好適であり、たとえばポリウ
レタン弾性体の合成に使用する分子Ｊ１５００〜６００
０のポリオールに２倍モル量の分子量５００以下の有機
ジイソシアネートを反応させて合成することができる。

このときポリオールとして８個以上の水酸基を有する化
合物を使用してもよい。また有機ジイソシアネートニ量
体も用いられる。好適なポリイソシアネート化合物とし
ては、分子ｆｆ１５００〜２０００の両末端に水酸基を
有するポリテトラメチレングリコール、ポリカプロラク
トン、或いはポリブチレンアジペートにｐ、ｐ’−ジフ
ェニルメタンジイソシアネートを２倍モル付加させた化
合物を挙げることができる。

ポリイソシアネート化合物の添加量は５〜３０Ｍ量％が
好適で、特に１０〜２０重量％が好ましい。添加量は使
用するポリイソシアネート化合物の種類により異なるも
のであるが、添加量が少ない場合は目的とするポリウレ
タン不織布の物理的性能が不充分であり、紡糸操業性改
良の効果も少ない。また添加量が多すぎると混合不均一
、糸質低下等を生じやすく、また紡糸操業が不安定とな
り好ましくない。

本発明に用いるポリイソシアネート化合物の分子量は通
常４００以上、好ましくは８００〜３０００である９本
発明に適用するポリイソシアネート化合物の分子量はア
ミン滴定法によって測定したイソシアネート基量から計
算される見掛けの分子量である。

本発明３こ使用する導電性繊維としては、長さ１α当り
の単糸の電気抵抗Ｃ直流１００Ｖ／ｃｒｎ程度印加して
測定）がｌＯ′。Ω／ｃｍ以下のものが好ましい。この
ような導電性繊維としては、金属（例えば銀、銅、アル
ミニウム、ステンレス鋼など）の細線、金属や導電性金
属化合物（例えば酸化インジウムなど）をメッキした有
機繊維、有機繊維の表面や内部に導電性金属化合物（例
えば沃化銅、硫化銅、酸化インジウムなど）の導電層を
化学的手段等により形成したもの、カーボンブラック等
の導電性粒子を含む導電性樹脂皮膜を有する有機繊維、
カーボンブラック等の導電性粒子を含む導電性ポリマー
（導電層）と非導電性ポリマーとを紡糸時に複合したも
のなどがあげられる。カーボンブラック以外の導電性粒
子としては、金属粒子、酸化亜鉛、醇化錫、硫化銅など
のような金属化合物（半導体）粒子、酸化チタン粒子な
どの無機粒子の表面に酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウ
ムなどの導電性金属酸化物や金属の皮膜を形成したもの
などがあげられる。

と記各種の導電繊維はすべて本発明の目的に使用し得る
が、金属細線はや＼取扱いが有機繊維よりも困難であり
、表面に導電皮膜を有する繊維は摩擦によって皮膜が剥
離する傾向があるので、紡糸時に導電性成分と非導電性
成分とを複合した導電性複合繊維が最も好ましい。

導電性繊維は不織布総Ｍ量の０．０５％〜５重量％含有
させるのが好適で、゛より好適には０．１％〜３重舒％
である。含有量は使用する導電性繊維の種類により異る
ものであるが、含有量が少ない場合には目的とする制電
性能を得ることが困難となる。

また含有量が多過ぎる場合には、制電性能は向上するも
のの、ポリウレタン弾性繊維不織布最大の特長である、
柔軟性、伸縮性が損われるので好ましくない。

本発明のポリウレタン弾性体にポリイソシアネート化合
物を添加、混練することの意味は、添加混練されたポリ
イソシアネート化合物が、繊維形成後、反応して架橋結
合を生成するため、原料として用いる熱可塑性ポリウレ
タン弾性体とは全（性状が異なり、ジメチルホルムアミ
ド、或いはテトラハイドロフラン等のち剤に室温では不
溶となる。

このため本発明の不織布は強度が太き（伸張回復性も優
れたものであり、従来は得られなかった性能を示すもの
である。本発明の方法におけるポリイソシアネート化合
物は得られる不織布の物性を向上するばかりでなく、更
に紡糸工程にといてポリウレタン弾性体の溶融粘度を低
下させる効果があるため、紡糸温度を下げることが可能
となり、このためポリウレタン弾性体の熱分解を避ける
ことが容易、となり、紡糸操業性が向上する。また不織
布として堆積されたポリウレタン弾性繊維は粘着性が大
となるため、導電性繊維との接合も弦固なものとなり接
着剤を使用することな（、プレス等により容易に不織布
を得ることが出来る。

本発明の不織布の製造は、熱可塑性ポリウレタン弾性体
を溶融押出する部分、ポリイソシアネート化合物を添加
し、混合する部分、不織布用の紡糸ヘッドを備えた紡糸
装置、導電性繊維を高速気流で供給する装置により実施
することが好適である。

このような紡糸装置としては、紡糸中に改質剤を添加す
るために用いられる公知の装置を使用することができる
。また不織布用の紡糸ヘッドとしては、公知の形状のも
のが使用できる示特に溶融したポリ÷“−を吐出するノ
ズルとその両側に加熱不活性ガスを噴出するスリットを
備えた紡糸ヘッドが好適である。このような紡糸ヘッド
は、例えば特公昭４１−７８８：１５号公報に記載され
ている。

ポリイソシアネート化合物を溶融状態のポリウレタンに
添加、混合する部分には、回転部を有する混線装置を使
用することも可能であるが、より好ましいのは静止系混
線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ｎ合装置としては、公知のものを用いる
ことができる。

静止系混練索子の形状およ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、ポリウレタン弾性体と
ポリイソシアネート化合物とが紡糸口金から吐出される
市に充分に混合が完了しているように選定することが肝
要である。

また、導電性繊維を供給する装置としては、公知のエア
ーサッカーを使用することができるが、供給量がコント
ロールできる如（、糸速度肝を具備したものが好適であ
る。

エアーサッカーの取付は方法あるいは本数は、導電ｔ！
ｉ、ＩＭ維のポリウレタン弾性繊維不織布面への分散状
態あるいは含有量により異るものであるが。

例えば１本のエアーサッカーで首を左右に振らせ。

不織布面上にＶ字形に含有させる方法、あるいは固定さ
ｉた数本のエアーサッカーで直線筋状に含有させる方法
、あるいは数本のエアーサッカーを揺動させて、全面に
含有させる方法などの方法、本数を用いることができ、
製品の使用目的により適宜選定することが肝要である。

マタ、エアーサッカーの取付は場所については、例えば
ポリウレタン弾性繊維が噴射されネット上に堆積される
同一線上に導電性耕、絶も同時に堆積される如くエアー
サッカーを取付ける方法、あるいはポリウレタン弾性！
／３維不織布が製品として巻取られるまでの間に取付け
る方法など、いかなる場所に取付けても良いが、ポリウ
レタン弾性繊維と導電性鉱維間相互の接合が強固になり
易い、ポリウレタン弾性繊維と導電性繊維が同時にネッ
ト上に堆積される如く、エアーサッカーを取付けるのが
より好適である。

以下に本発明実施の態様の一例を説明する。

ホッパーから熱可塑性ポリウレタン弾性体のベレットを
供給し押出様で加熱、溶融する。溶融温度は１９０〜２
３０℃の範囲が好適である。−万。

ポリイソシアネート化合物は、供給タンク内で。

１００°Ｃ以下の温度で溶融し、予め脱泡しておく。

溶融温度は高過ぎるとポリイソシアネート化合物の変質
を生じやすいため、溶融可能な範囲で低い万が望ましく
室温から１００’ｃの聞の温度が適宜用いられる。溶融
したポリイソシアネート化合物を計量ポンプより計麓し
、要すればフィルターにより濾過し、押出機先端に設け
られた会合部で溶融したポリウレタンに添加する。ポリ
イソシアネート化合物とポリウレタンとは静止混練素子
を有する混線装置によっＣ混練される。この混１合物は
計ｐポンプにより計算され、紡糸ヘッドに導入される。

紡糸ヘッドは通常の不織布紡糸用の装置を用い（せるが
、できるだけ該混合物のぎ旧イア部の少ない形状に設計
することが好ましい。必要により紡丞ヘッド内に設けら
れた母層で金網或いはガラスピーズ等の濾材により異物
を除去した後、該混合物は列状に配設した口金から吐出
され、スリットから噴出する加熱された為速気流により
細化され移動するネットの上■こ堆積、捕集される。

−万、導電性繊維は所定の含有量゛になる如く速度の設
定されたニップローラーを通り、エアーサッカーで吸引
、噴出させポリウレタン弾性ＡＩＭと同時にネット上に
堆積させる。ネットとに捕集されたウェッブは、必要に
より直ちにローラーでプレスし、不織布として引取られ
る。以上の如く、本発明の方法により、制電性ポリウレ
タン弾性繊維不織布を工業的に有利に製造することが可
能となる。

発明の効果 また本発明の方法により得られた不織布は、切断伸度８
００％以上、１００弗伸長時の回復率が８５％以上であ
り、そのすぐれた弾性、柔軟性、通気性、制電性を活か
し、単独で６抑の用途に使用されるが、他の素材と組合
せることにより更に多様な製品とすることができる。こ
のような素材としては非弾性重合体、たとえばポリエス
テル、ナイロン、ポリオレフィン、アクリルなどの合繊
或はセルロース、羊毛などの天然膵維からなる編織物、
網地、不織布、ウェッブなどを挙げることが出来る。ま
た、ポリウレタン等のフィルム、発泡シート等も用いら
れる。

このような製品、用途としては、伸給性を蟹求されるス
ポーツウェア、ファンデーション等の各種衣料の素材と
して又、その芯地、中綿、補強剤。

ストレッチテープ、バンド等がある。また各種形状への
フィツト性、クッション性、成型性を有するためパツキ
ン類、クッション材、充填物、成型材料として有用であ
る。またポリウレタン弾性体特有の摩擦係数、耐摩耗性
を活かした用途としては靴の内張材料などの各種の滑り
止めがある。

更に本不織布は制電性能を要求される分野では特に優れ
た効果を発揮するため極めて有用である。

以下実施例（こより本発明を説明する。

実施例 脱水した水酸基価１０２のポリテトラメチレングリコー
ル５５５０部（以下部はすべて重量部を意味する。）と
１．４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン５０
０部およびＰ、Ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト１９６０部をニーグー中で昆合し、８５°Ｃに加熱し
て粉末状のポリウレタンを得た。これを押出機でペレッ
ト状に成形した。

ジメチルホルムアミド中、２５℃の濃ＩＪｊｌ　Ｆ／１
００ａａの相対粘度は２．Ｏｌであった。

一方、水酸基価１１２のポリテトラメチレングリコール
１０００部とＰ、Ｐ−ジフェニルメタンジイソシアネー
）５００部を８０℃で８０分間反応させて粘稠なポリイ
ソシアネート化合物を得た。

このもののインシアネート基含有世は５．６０％であっ
た。

一万、カーボンブラック３５％（！ｉ）を含むナイロン
６を中央に配し、その両側に酸化チタン２％を含むナイ
ロン６がサンドイッチ状に溶融複合紡糸（体積複合比１
／ｌ　Ｏ）、延伸巻縮して得た円形断面の８層導電複合
繊維（特開昭５４−８０９１９号第１図参照）で９デニ
ール／８フイラメントを得た。このものの１３当りの電
気抵抗は７．８Ｘ１０７Ωムであった。

このようにして得たポリウレタン弾性体のペレットとポ
リイソシアネート化合物を原料として、ポリイソシアネ
ート化合物供給装置１ｇよび静止系混練素子からなる混
線部を備えた押出機と、−列に配列した０、５φ１５０
ホールのノズルの両側に加熱気体の噴射用スリットを有
するメルトブロー紡糸装置を用い、ノズル当り０．Ｂｆ
／ｗａの割合でポリマーを吐出し、２２０″Ｃに加熱し
た空気を４．５ｋｑ　／　ｃＩＩＮの圧力で２０００　
ＮＪ？／ｍｉｘをスリットから噴射させ細化した。−万
導電性繊維も所定の速度に設定されたニップローラーを
通ｉさせ、上記加熱空気を導入したエアーサッカーに吸
引し、首を左右に振らせながら噴出させた。細化したポ
リウレタン弾性繊維とエアーサッカーから噴出された導
電性繊維とはノズル下方２５ｔＹｎに設置した５Ｇメツ
シユの金網からなるコンベア上で同時に捕集し、ローラ
ーではさんで引取り不織布を得た。

不織布の日付は８０９／ｒｒｌ一定とし、ポリイソシア
ネート化合物の添加量を種々変化させたもの、更には導
電性繊維の含有量を変化させたもの、更には導電性繊維
の含有量を変化させた場合の特性は表−１に示す如くで
あった。ポリイソシアネート化合物を添加しない場合は
紡糸温度を上げる必要があり、また得られた製品も強度
、伸度共や＼低く、１００％伸長回復率も悪い。尚、添
加量が３５％になると糸切れが発生した。

また導電性繊維の含有量は０．０５％で制電性能の効果
が表われはじめる。しかし含有率が７％となると制電効
果は非常に良好であるが、ポリウレタン弾性繊維不織布
最大の特長である柔軟性、伸縮性が損われ、製品価値の
低いものであった。

尚、摩擦帯電圧はウール布と１０回摩擦（２０℃、　　
　　′４０％ＲＨ）１秒後の測定値である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融したポリウレタン弾性体にポリイソシアネー
   ト化合物を添加混練した後、メルトブロー法により不織
   布を製造するに際し、導電性繊維を高速気流で随伴させ
   、ポリウレタン弾性繊維と共にシート状に堆積、捕集し
   、前記導電性繊維を０．０５〜５重量％含有せしめるこ
   とを特徴とする制電性ポリウレタン弾性繊維不織布の製
   造方法。
2. （２）不織布総重量の０．１〜３重量％が導電性繊維か
   らなる特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）導電性繊維が金属繊維又は金属、金属化合物、カ
   ーボンブラックから選ばれた導電性粒子を含有する導電
   層を有する繊維である特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
4. （４）導電性繊維が金属粒子、導電性金属化合物粒子又
   は導電性カーボンブラック粒子を含有する導電層と繊維
   形成性重合体とが接合された複合繊維である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。