JPS648747B2 - - Google Patents

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、多種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
レフインなどの重合体から構成された不織布であ
り、ポリウレタン弾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、これまでにもいくつかの提案がなされてい
る。たとえば特公昭43−26578号公報にはポリウ
レタン弾性繊維の短繊維からなるウエツブをアル
デヒド処理することが提案されている。又、特公
昭43−26592号公報にはポリウレタン弾性繊維の
短繊維からなるウエツ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
にはポリウレタン弾性体の乾式紡糸において溶媒
を含んだ状態でウエツブとした後溶媒を除去する
方法が提案されている。しかしながら、いずれの
方法にしても得られた不織布は、繊維間の結合が
弱かつたり、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
経済的に極めて不利である。更に制電性を付与す
る工夫は何等なされていない。 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製造について鋭意
研究、検討を進め、本発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明の目的は制電性ポリウレタン弾
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重量％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
体は分子量500〜6000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、分子量500
以下の有機ジイソシアネート、たとえばＰ，P′−
ジフエ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、
水素化ジフエ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−ジイソシアネ
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
用いると親水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−ジフエ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Ｐ，P′−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
子量500〜6000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３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二重体も用いら
れる。好適なポリイソシアネート化合物として
は、分子量500〜2000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′−
ジフエニル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５〜30重
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。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つて測定したイソシ
アネート基量から計算される見掛けの分子量であ
る。 本発明に使用する導電性繊維としては、長さ１
cm当りの単糸の電気抵抗（直流100V／cm程度印
加して測定）が10¹⁰Ω／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）をメツキした有機繊維、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、カーボンブラツク等
の導電性粒子を含む導電性樹脂皮膜を有する有機
繊維、カーボンブラツ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
ンブラツク以外の導電性粒子としては、金属粒
子、酸化亜鉛、酸化錫、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が金属の皮膜を形成し
たものなどがあげられる。 上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、金属細線はやゝ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
摩擦によつ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重量の0.05％〜５重量％
含有させるのが好適で、より好適には0.1％〜３
重量％である。含有量は使用する導電性繊維の種
類により異なるものであるが、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く
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溶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大きく伸張回
復性も優れたものであり、従来は得られなかつた
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、更に紡糸工程において
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
強固なものとなり接着剤を使用することなく、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
糸ヘツ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ツドと
しては、公知の形状のものが使用できるが特に溶
融したポリマー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ツトを備えた紡糸ヘ
ツドが好適である。このような紡糸ヘツドは、例
えば特公昭41−7883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
練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
知のエアーサツ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く、糸速度計を具
備したものが好適である。 エアーサツカーの取付け方法あるいは本数は、
導電性繊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本のエアーサツ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
るいは固定された数本のエアーサツカーで直線筋
状に含有させる方法、あるいは数本のエアーサツ
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。 また、エアーサツカーの取付け場所について
は、例えばポリウレタン弾性繊維が噴射されネツ
ト上に堆積される同一線上に導電性繊維も同時に
堆積される如くエアーサツカーを取付ける方法、
あるいはポリウレタン弾性繊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
繊維と導電性繊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
ネツト上に堆積される如く、エアーサツカーを取
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。 ホツパーから熱可塑性ポリウレタン弾性体のペ
レツトを供給し押出機で加熱、溶融する。溶融温
度は190〜230℃の範囲が好適である。一方、ポリ
イソシアネート化合物は、供給タンク内で、100
℃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方が
望ましく室温から100℃の間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
ポンプより計量し、要すればフイルターにより濾
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
練装置によつて混練される。この混合物は計算ポ
ンプにより計算され、紡糸ヘツドに導入される。
紡糸ヘツドは通常の不織布紡糸用の装置を用い得
るが、できるだけ該混合物の滞留部の少ない形状
に設計することが好ましい。必要により紡糸ヘツ
ド内に設けられた濾層で金網或いはガラスビーズ
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、スリツトから噴
出する加熱された高速気流により細化され移動す
るネツトの上に堆積、捕集される。 一方、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
ツカーで吸引、噴出させポリウレタン弾性繊維と
同時にネツト上に堆積させる。ネツト上に捕集さ
れたウエツブは、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300％以上、100％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、単独で各種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、ポリオレフイン、アクリルなどの合繊或はセ
ルロース、羊毛などの天然繊維からなる編織物、
網地、不織布、ウエツブなどを挙げることが出来
る。また、ポリウレタン等のフイルム、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、伸縮性を要求
されるスポーツウエア、フアンデーシヨン等の各
種衣料の素材として又、その芯地、中綿、補強
剤、ストレツチテープ、バンド等がある。また各
種形状へのフイツト性、クツシヨン性、成型性を
有するためパツキン類、クツシヨン材、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。 以下実施例に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500部およびＰ，P′−ジフエニルメタン
ジイソシアネート1960部をニーダー中で混合し、
85℃に加熱して粉末状のポリウレタンを得た。こ
れを押出機でペレツト状に成形した。ジメチルホ
ルムアミド中、25℃の濃度１ｇ／100c.c.の相対粘
度は2.01であつた。 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−ジフエニルメタンジイソ
シアネート500部を80℃で30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
イソシアネート基含有量は5.60％であつた。 一方、カーボンブラツク35％（重量）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がサンドイツチ状に溶融複合
紡糸（体積複合比１／10）、延伸巻縮して得た円
形断面の３層導電複合繊維（特開昭54−30919号
第１図参照）で９デニール／３フイラメントを得
た。このものの１cm当りの電気抵抗は7.8×10⁷
Ω／cmであつた。 このようにして得たポリウレタン弾性体のペレ
ツ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および静止系混
練素子からなる混練部を備えた押出機と、一列に
配列した0.5φ150ホールのノズルの両側に加熱気
体の噴射用スリツトを有するメルトブロー紡糸装
置を用い、ノズル当り0.3ｇ／minの割合でポリ
マーを吐出し、220℃に加熱した空気を4.5Kg／cm²
の圧力で2000N／minをスリツトから噴射させ
細化した。一方導電性繊維も所定の速度に設定さ
れたニツプローラーを通過させ、上記加熱空気を
導入したエアーサツカーに吸引し、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
性繊維とエアーサツカーから噴出された導電性繊
維とはノズル下方25cmに設置した50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。 不織布の目付は80ｇ／m²一定とし、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に示す如くであつた。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、伸度共やゝ
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つた。 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。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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 導電性繊維が金属繊維又は金属、金属化合
   物、カーボンブラツ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 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ツ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。