JPS6358933B2

JPS6358933B2 -

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Publication number: JPS6358933B2
Application number: JP56174427A
Authority: JP
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1988-11-17
Also published as: JPS5876522A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はポリウレタンエラストマーとポリアミ
ドとの複合繊維であつて、細かい捲縮による弾性
とエラストマー自身の弾性とを共に利用しうるよ
うにした複合繊維の製造方法に関するもので、特
に、前記両成分を特定の状態に溶融紡糸して得た
未延伸糸を延伸・熱処理することにより弾性回復
にすぐれ、寸法安定性のよい、フイツト性の高い
捲縮弾性繊維を得ることにある。

一般に、ポリウレタン100％の弾性糸はゴム弾
性のみで、その伸長度は400〜500％にも達し、そ
のままでは使用しにくい為、その伸長度を200〜
300％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ツトヤーン等を一重又は二重
に巻きつけた、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に使用
されているウレタン糸は湿式紡糸法、又は乾式紡
糸法による紡糸方法によつて得られるものであつ
て、溶融紡糸法によるものに比較し、生産性が劣
り、更にはカバリング工程が付加される為にコス
トが高くなる。しかも、カバリング糸には捲縮加
工糸の持つ嵩高性は到底望むことができなく、靴
下のゴム部、スポーツ衣料の一部等のストレツチ
性のみを要求される特殊分野にしか使用されてい
ないのが現状である。

一方、このようなカバリング糸の持つ欠点を解
消せんとして熱収縮性の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り合せた
潜在捲縮能を有し、一方の成分にポリウレタンエ
ラストマーを用い、他方の成分にポリアミドを用
いた複合繊維（特公昭55−36725号、特公昭55−
27175号）が提案されている。

かかる複合繊維は、細かくて多くの捲縮を有
し、且つ捲縮性能も優れているため、パンテイス
トツキング等の捲縮弾性が要求される分野に用い
られている。しかしながら、これらのポリウレタ
ンエラストマーを用いた複合繊維ではポリウレタ
ンエラストマーの熱収縮性を利用し、細かい捲縮
を生み出すうえでは有効であるが、ポリウレタン
エラストマー自身の弾性（ゴム弾性）特性は、ほ
とんど利用されてない。換言すればこれら複合繊
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
縮利用にのみ終始し、前記“弾性”の利用ひいて
は捲縮と弾性の相乗的利用による高ストレツチ化
については何等注目されていなかつたのである。

本発明者らは、かかる従来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複合状態に貼り合わせ、そ
の後の延伸と捲縮熱処理とにより、捲縮による嵩
性と弾性的性質に加えて、エラストマー特有のゴ
ム弾性的性質をも合わせ持つ捲縮弾性繊維を安価
に得ることが出来ることを見い出し本発明に到達
した。

即ち、本発明は、成分の一方がポリウレタンエ
ラストマー（Ｕ成分）であり、他方の成分がポリ
アミド（Ａ成分）であるサイド・バイ・サイド型
捲縮複合繊維の製造において、前記両成分を複合
溶融紡糸して得た未延伸を熱処理した後、加熱流
体ノズルにより弛緩熱処理し、その際、紡糸・熱
処理を以下の〜の条件が満足される如く実施
して、得られる捲縮糸の沸水収縮率を2.2％以下
に調整することを特徴とする捲縮弾性繊維の製造
方法である。

条件〜複合繊維の横断面の形状が偏平であつて、偏
平方向の中間部にくびれ部を有すると共に下記
〔Ｉ〕〔〕式を同時に満足し、且つ該横断面の
重心を通る長径上に各成分の重心が存在するこ
と〔Ｉ〕式ａ／ｂ＝1.2〜４〔但し、ａ：重心を通る長径の長さｂ：長径に対して直交する短径の長
さ〕〔〕式Ｕ成分の面積／Ａ成分の面積＝0.65〜1.5 延伸後の処理温度：室温〜120℃ 加熱流体温度：80〜150℃ 弛緩熱処理時の弛緩率：10％以上本発明を更に詳細に説明する。本発明者らはポ
リウレタンエラストマーとポリアミドとの複合捲
縮繊維について、捲縮による弾性とエラストマー
によるゴム弾性とを共に利用できる最もストレツ
チ性に豊む弾性糸の糸構造について種種検討し
た。その結果、繊維横断面形状が繭形すなわち、
偏平方向の中間部にくびれ部を有する形状であり
かつその長径上に両成分の重心が位置するよう両
成分を貼り合わせた複合捲縮繊維の構造が最も好
ましいことを知つた。即ち、かかる横断面形状を
もつた複合捲縮繊維は、第４図イの如く伸長の初
期にはコイル状の捲縮状態にあるが、伸長される
に従い捲縮が伸ばされ、やがて第４図ロの如く伸
長されたウレタンを芯成分としてそのまわりにナ
イロンが、らせん状まいた状態、いわゆるスクリ
ユー構造の状態となる。更に、この状態の糸条を
伸長するとやがて第４図ハの如くらせん状のナイ
ロンもすつかり伸びた状態となる。この過程で、
スクリユー構造となる迄は捲縮弾性が支配し、ス
クリユー構造の状態かららせんがなくなる迄はエ
ラストマーのゴム弾性が支配している。

かかる両弾性を併せ持つ衣料用途に適する弾性
糸は前述した〜条件を全て満足し、得られる
捲縮糸の沸水収縮率が22％以下に調整した時のみ
高い生産性のもとに製造できるのである。

本発明において、成分の一方であるポリウレタ
ンエラストマーとしては溶融紡糸できることが必
要で、通常融点が200〜240℃、硬さ（JIS Ｋ−
6301にて測定）が90〜100のものが使用できる。
また、他方の成分であるポリアミドとしては、ナ
イロン６、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン
11、ナイロン12、ナイロン13等を用いることが出
来る。これら両成分の組合わせは紡糸延伸、加
工、製布工程で両成分が剥離しない様に相溶性、
貼り合わせ接着性の良好なものを選ぶことが必要
である。このような観点よりポリウレタンエラス
トマーとしては特にカプロラクトン系もしくはポ
リ炭酸エステル系ポリウレタンを用いるのが好ま
しい。尚、これらエラストマー、ポリアミドには
耐光性を改良する為に、ベンゾフエノン系、ベン
ゾトリアゾール系化合物や無機マンガン化合物等
の耐光性改良剤を添加してもよい。

前述した〜の条件を詳細に説明する。本発
明において最も重要なことは、得られた複合繊維
の横断面形状が第１図に示す如く偏平であつて、
偏平方向の中間部にくびれ部を有し、しかも下記
〔Ｉ〕〔〕式を同時に満足し、且つ横断面の長径
上に各成分の重心が存在することである。

〔Ｉ〕式ａ／ｂ＝1.2〜４〔〕式Ｕ成分の面積／Ａ成分の面積＝0.65〜1.5 〔但し、ａ：重心を通る長径の長さｂ：長径に対して直交する短径の長さＵ成分：ポリウレタンエラストマー成分Ａ成分：ポリアミド成分〕この様な横断面形状をもつ捲縮繊維は前述した
スクリユー構造を充分に取ることができ、捲縮に
よる弾性とエラストマーによるゴム弾性とを最も
よく利用できるのである。

しかも、かかる捲縮繊維は染色堅牢度、強度、
伸長が共に良好で、最終的に得られる織編物の風
合も良好である。

これに対し、ａ／ｂが1.2未満の第２図イ，ロ
に示す横断面形状とした場合は、第４図ニの如く
捲縮発現が充分に起つても、第４図ホの如くスク
リユー構造が弱くなりエラストマーによるゴム弾
性を充分に利用できなく本発明の目的とする弾性
糸は得られない。

他方、ａ／ｂが４より大きくなると、繊維の横
断面形状が偏平になりすぎて、最終的に得られる
織編物にがさつき感が出て風合が悪くなるうえ、
捲縮を発現させた場合、捲縮コイル径が大きくな
つて、細かい捲縮が得られず、捲縮繊維の弾性特
性が悪くなる。

また、Ｕ成分の面積／Ａ成分の面積（Ｕ／Ａ）
の値が0.65未満の場合には、Ｕ成分が少なすぎる
ために得られる捲縮繊維のゴム弾性がほとんどな
くなり、逆に、Ｕ／Ａの値が1.5より大になると、
Ｕ成分が多すぎるために得られる捲縮繊維の染色
堅牢度、強度、伸長弾性等の物理的特性が低下
し、織編物とした場合に、使用に耐えなくなる。

かかる繊維横断面形状をもつ複合繊維を溶融紡
糸により得るための紡糸口金としてはポリウレタ
ンエラストマー成分（Ｕ成分とする）とアミド成
分（Ａ成分とする）とを」「Ｕ成分とＡ成分とを
各々独立して吐出し、口金面直後の１点において
接合する口金、例えば第３図に示す口金が適して
いる。第３図は紡糸口金の一例を示す部分縦断側
面図である。Ｕ成分とＡ成分とを各々導入孔１，
３に導き、吐出孔２，４を経て吐出されるが、そ
の際、吐出孔２，４の距離ｌならびに両吐出孔の
成す角度Θによつて前述したａ／ｂを調整するこ
とができる。本発明の目的とする複合繊維ではｌ
を0.3〜0.1mm、Θを８〜30゜の範囲で調整すること
により十分得ることができる。

尚、繊維横断面のＵ成分の面積とＡ成分の面積
との比（Ｕ／Ａ）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。かくして得られた複
合紡出糸を本発明の目的とする細かい捲縮による
捲縮弾性とエラストマー自身のゴム弾性とを共に
利用しうるようにした、捲縮弾性繊維と成すに
は、得られた紡出糸を延伸後熱処理し、加熱流体
ノズルにて弛緩熱処理するに際し、下記の条件を
満足することが肝要である。

まず必要なことは、弛緩熱処理後に得られた捲
縮糸の沸水収縮率が22％以下であることである。
この捲縮糸の収縮率が22％を越えて高いと製織、
製編性が悪く、又、製品の寸法安定性の面でも好
ましくない、沸水収縮率は延伸後の熱処理温度が
低く、又は加熱流体温度が低い程高くなる傾向を
ますが、後述する延伸後の熱処理温度、加熱流体
温度の条件の範囲内にあれば沸水収縮率を22％以
下とすることは充分可能である。

かかる延伸後の熱処理温度を室温〜120℃とす
ることが必要である。熱処理温度が120℃を越え
て高いと得られる捲縮糸の沸水収縮率は22％以下
となり、寸法安定性の面ではよくなる反面、捲縮
率が低下し、好ましい捲縮弾性が得られない。
尚、延伸温度は通常の温度で室温〜60℃である。

また、加熱流体ノズルの流体温度は80〜150℃
が必要である。流体温度が80℃未満の場合、沸水
収縮率が高くなり、寸法安定性の面で好ましくな
い。一方、150℃を越えて高くなると、熱収縮率
は低下するが、伸度が大きくなつて伸びやすく、
又、捲縮率が低下して好ましい捲縮弾性が得られ
ない。ここで使用する流体としては、空気又は蒸
気が好ましいが、特に空気が騒音も少なく好まし
い。

尚、かかる加熱流体ノズルとしては従来より弛
緩熱処理用に使用されているノズル、例えば特公
昭45−37576号、実公昭46−9535号、特公昭56−
37339号記載のノズルが使用できる。

次に、加熱流体ノズルでの弛緩熱処理時の弛緩
率を10％以上、特に10％以上かつ40％以下にする
のが好ましい。というのも捲縮率は弛緩熱処理時
の弛緩率により大きく変化するので、目的とする
捲縮率（捲縮弾性）の捲縮糸を得るためには弛緩
率を前述範囲に調整することが大切である。この
時の弛緩率が10％未満であれば捲縮率も低くな
り、本発明の目的とする捲縮弾性を有する捲縮糸
が得られない。尚、かかる弛緩率は下記の式で決
定される。

弛緩率（％）＝加熱流体ノズル前糸速度−加熱
流体ノズル後糸速度／加熱流体ノズル前糸速度×100 かかる捲縮糸を製造する延伸・熱処理工程とし
ては、紡糸と切離した、いわゆる別延方式でも、
又、紡糸と直結した、いわゆる直延方式でもよ
い。更に延伸と弛緩熱処理工程を直結した、いわ
ゆるDTY方式でも、又、紡糸・延伸・弛緩熱処
理工程を全て直結した、いわゆるSDTY方式で
もよく、これらの方式を任意に採用することがで
きる。

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貼り合
わせ状態に成したサイドバイサイド型、又は偏心
シースコア型の複合紡出糸を、前述した〜の
延伸及び弛緩熱処理条件のもとに処理することに
より、細かい捲縮による捲縮弾性とエラストマー
自身のゴム弾性とを共に利用できる捲縮弾性繊維
を得ることができる。その結果、従来にない高伸
長時の弾性回復性及び弾性力の高い、すぐれた捲
縮複合繊維が得られる為、パンテイストツキング
やストレツチ織編物等に極めて有用である。

以下実施例により本発明を説明する。ここで使
用する捲縮率（TC）、沸水収縮率（Fs）、伸縮
率、伸縮回復率、及び捲縮弾性率、ゴム弾性率は
次の方法により測定した。

１）捲縮率（TC）、沸水収縮率（Fs）弛緩熱処理後の糸をカセに取り、初期荷重２
mg／deの荷重をかけ、１分後のカセの長さをlo
とする。次に初期荷重をかけたまま、沸水中で
20分間捲縮発現処理をし、その後一昼夜その荷
重下での自然乾燥させる。次に合計200mg／de
の荷重をかけ、１分後の長さを読みl₁、ついで
その荷重を外し、初期荷重を再度かけて１分後
の長さを読みl₂、捲縮率（TC）、沸水収縮率
（FS）を次式にて算出する。

捲縮率（TC）（％）＝l₁−l₂／lo×100 沸水収縮率（FS）＝（％）＝lo−l₁／lo×100 ２）伸縮率、伸縮回復率測定は、弛緩熱処理後の糸をカセに取り、初
期荷重２mg／deをかけ、沸水中で20分間捲縮
発現処理をし、次いで初期荷重をかけた状態で
一昼夜自然乾燥した試料について20±２℃、65
±２％RHの温湿度下で行ない下記方法により
糸を懸垂し行つた。

イ試験糸長：200mm（初期張力下での糸長）ロ初期張力：２mg／de ハ試験荷重：５、10、20、50、100、200、
500、1000、1500mg／de（各荷重を糸の端に
回転しないように懸垂する）ニ荷重時間：３分ホ荷重後歪長を測定し、除重後初期張力をか
ける。

ヘ初期張力をかけ３分経過時の残留歪を測定
する。

ト伸縮率、伸縮回復率の算出は次式による。

伸縮率（％）＝荷重時糸長−元糸長／元糸長×100 伸縮回復率（％）＝伸縮回復長（歪）／1000mg／de荷重時伸縮長（全
歪）×100 ３）捲縮弾性率、ゴム弾性率２）と同様にして得られた捲縮発現処理糸を
テンシロン型引張試験機にかけ、20倍のカセ
トメーターで試料中央部を観ながら評価した。
この時の条件は試料表20cm、初期荷重２mg／
de、伸長速度100％／分、チヤートスピード20
cm／分であり、カセトメーターは試料中央部10
cmの処で焦点をあてスタートさせる。この捲縮
糸が伸長され前述したスクリユー構造の状態に
なる迄の伸度が捲縮弾性率である。更に、伸長
することによりらせんがなくなるが、スクリユ
ー構造の状態かららせんがなくなる迄の伸度が
ゴム弾性率である。測定は５回の平均値をとつ
た。

実施例固有粘度〔η〕が1.1（30℃のｍ−クレゾール液
で測定）のナイロン６と、ポリウレタンエラスト
マー成分としては、市販の熱可塑性ポリウレタン
である、エラストランE595（カプロタイプ）及び
エラストランE995（カーボネートタイプ）（共に
日本エラストランKK製）を用いた。ナイロン６
は247℃、ポリウレタンはE595で228℃、又、
E995では230℃で別々に溶融し、245℃に加熱し
て第３図に示すサイドバイサイド型口金を使用
し、複合紡なした。複合繊維の横断面におけるポ
リウレタンとポリアミドの面積比Ｕ／Ａは、各成
分の吐出比を調整して１とし、かつ、横断面形状
は第１図の形状としてａ／ｂを第３図の口金のｌ
及びΘを調整することにより1.5とした。また、
得られた紡出糸にはシリコン系油剤を0.6重量％
付着させ、700デニール／12フイラメントの未延
伸糸とした。

次いで得られた未延伸糸を一旦巻取り、別工程
で延伸・弛緩熱処理工程を直結したDTY方式又
は得られた未延伸糸を巻取ることなく延伸・熱処
理工程の全てを直結したSDTY方式によりテス
トを行なつた。この際、延伸後の伸度が25〜35％
となる様に延伸し、引き続いて種々の温度で処理
した後、直結して加熱圧空ノズルに通し、圧空圧
1.0Kg／cm²Ｇで種々圧空温度と弛緩率を変えた。
表−１に紡糸、延伸、加工条件及び得られた捲縮
糸の物性を併せて示した。

更に、通常のサイド・バイ・サイド型口金を用
い、第２図イの如く紡糸したものの結果も併せて
表−１に示した。

表−１に示す如く本発明の条件を満たすNo.１〜
４、No.７〜９、No.12〜13では捲縮弾性率が85〜
125％、ゴム弾性率が35〜80％でそれらの合計弾
性率も120〜200％と大きく、1.0g／de荷重下での
伸縮回復率も80％以上と良好なストレツチ性及び
回復性を示し、寸法安定性の面でも特に問題のな
い弾性繊維を提供することができた。これらに対
し、延伸後の熱処理温度又は加熱圧空温度が本発
明の範囲よりも高いNo.５、No.10及び本発明の弛緩
率よりも低いNo.11は、沸水収縮率は良好である
が、捲縮弾性率及びゴム弾性率も低く、伸縮回復
率の面でも80％以下と良くなかつた。

また、No.６の如く加熱圧空温度が低いと捲縮弾
性率及びゴム弾性率共に良好であつても得られた
捲縮糸の沸水収縮率が25％と高いため寸法安定性
が悪く、実用に適さない。

更に、No.14の如く第２図イの断面形状であるサ
イド・バイ・サイド型のものは伸長された時に十
分なスクリユー構造をとることができないため、
ゴム弾性率が小さく、パワーのあるストレツチ性
能を有していなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合繊維の例を示す横断面
図、第２図は従来の複合繊維の例を示す横断面
図、第３図は本発明の複合繊維を紡糸する際に使
用する紡糸口金の１例を示す側断面図、第４図は
本発明の捲縮性弾性繊維の側面図である。Ｕはポリウレタンエラストマー、Ａはポリアミ
ド成分を示す。又、ｉは繊維横断面の重心、ａは
重心ｉを通る長径の長さ、ｂは重心ｉを通る短径
の長さを示す。

【表】

【表】 ※ 比較例

Claims

【特許請求の範囲】１成分の一方がポリウレタンエラストマー（Ｕ
成分）であり、他方の成分がポリアミド（Ａ成
分）であるサイド・バイ・サイド型捲縮複合繊維
の製造において、前記両成分を複合溶融紡糸して
得た未延伸糸を延伸・熱処理した後、加熱流体ノ
ズルにより弛緩熱処理し、その際、紡糸・熱処理
を以下の〜の条件が満足される如く実施し
て、得られる捲縮糸の沸水収縮率を22％以下に調
整することを特徴とする捲縮弾性繊維の製造方
法。条件〜複合繊維の横断面の形状が偏平であつて、偏
平方向の中間部にくびれ部を有すると共に下記
〔Ｉ〕〔〕式を同時に満足し、且つ該横断面の
重心を通る長径上に各成分の重心が存在するこ
と〔Ｉ〕式ａ／ｂ＝1.2〜４〔但し、ａ：重心を通る長径の長さｂ：長径に対して直交する短径の長
さ〕〔〕式Ｕ成分の面積／Ａ成分の面積＝0.65〜1.5 延伸後の熱処理温度：室温〜120℃ 加熱流体温度：80〜150℃ 弛緩熱処理時の弛緩率：10％以上