CN116096949A - 聚氨酯弹性纤维、及含有其的褶裥构件、以及卫生材料 - Google Patents
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Abstract
提供纸尿布制造工序中的移动性优异的热塑性的聚氨酯弹性纤维。本发明的聚氨酯弹性纤维具有以下的特征:(a)为复丝;(b)总纤度为160dtex以上且2000dtex以下;(c)流动试验仪中的挤出载荷49N、开始温度120℃、升温3℃/分钟条件下的流出开始温度为160℃以上且220℃以下;(d)单丝彼此的粘结力为0.4cN以上。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性纤维、及含有其的褶裥构件、以及卫生材料。
背景技术
在纸尿布等卫生材料用途的腰部、腿部等作为褶裥部使用的聚氨酯弹性纤维通常使用作为160dtex以上的粗纤度的复丝、并且在纸尿布的制造工序中的丝的移动时由于单丝对导向装置、搬送辊的卷绕所导致的断头少的聚氨酯弹性纤维。这种用途中通常使用将有机溶剂用于纺丝原液进行干式纺丝而得到的聚氨酯脲弹性纤维。但是,近年从环境方面/安全方面/能源成本的观点考虑,寻求利用不使用有机溶剂的熔融纺丝法纺丝而成的热塑性的聚氨酯弹性纤维。
以下的专利文献1中公开了设想针织物用途的、不易产生丝的热粘接时的断丝、劣化的工序性优异的热塑性的聚氨酯弹性丝。通常,纸尿布的制造工序中的丝的移动性要求多个产品的连续使用等与针织物的制造工序不同的移动性,但是专利文献1中仅设想针织物用途,关于纸尿布的制造工序中的丝的移动性优异的聚氨酯弹性纤维,没有详细的公开。
另外,以下的专利文献2中公开了200~2200dtex的纸尿布用的粗纤度复丝弹性纤维,但是其制造方法为干式纺丝法。
作为利用熔融纺丝得到的纸尿布用聚氨酯弹性纤维,已知专利文献3,但是专利文献3中,对于使移动性良好的手段没有具体的公开。
如此,仍然没有发现纤度为160dtex以上、纸尿布制造工序中的移动性优异的热塑性的聚氨酯纤维。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-307409号公报
专利文献2:日本特开2004-52127号公报
专利文献3:国际公开第2015/055459号
发明内容
发明要解决的问题
鉴于前述现有技术,本发明要解决的问题在于,提供纸尿布制造工序中的移动性优异的热塑性的聚氨酯弹性纤维、及含有其的褶裥构件、以及卫生材料。
用于解决问题的方案
本发明人等预料之外发现,160dtex以上的粗纤度的复丝中、单丝彼此的粘结力处于一定范围内的热塑性的聚氨酯弹性纤维在纸尿布制造工序中的移动性优异,从而完成了本发明。
即、本发明如以下所述。
[1]一种聚氨酯弹性纤维,其具有以下的特征:
(a)为复丝;
(b)总纤度为160dtex以上且2000dtex以下;
(c)流动试验仪中的挤出载荷49N、开始温度120℃、升温3℃/分钟条件下的流出开始温度为160℃以上且220℃以下;
(d)单丝彼此的粘结力为0.4cN以上。
[2]根据前述[1]所述的聚氨酯弹性纤维,其中,双折射率Δn为0.010以上。
[3]根据前述[1]或[2]所述的聚氨酯弹性纤维,其中,双折射率Δn为0.025以下。
[4]根据前述[1]~[3]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其含有超过0%且为0.5重量%以下的饱和脂肪酸金属盐和/或饱和脂肪酸酰胺。
[5]根据前述[1]~[4]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,长丝(单丝)数为3以上,并且前述聚氨酯弹性纤维的截面中的单丝彼此的粘结部的长度的平均值为10μm以上。
[6]根据前述[1]~[5]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,200%伸长/回复重复试验中的第2次循环的90%回复时应力为0.015cN/dtex以上。
[7]根据前述[1]~[6]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,单丝纤度为5dtex以上且50dtex以下。
[8]一种褶裥构件,其含有前述[1]~[7]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维。
[9]一种卫生材料,其含有前述[1]~[7]中任一项所述的聚氨酯弹性纤维。
发明的效果
本发明的聚氨酯弹性纤维在纸尿布制造工序中的移动性优异。另外,作为本发明的其他方式的褶裥构件和卫生材料,具有适当的紧固力,不易产生纸尿布的滑落、漏尿。
附图说明
图1为表示单丝彼此的粘结部的长度的图。
图2为表示移动性的评价方法的示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,本发明不被以下的实施方式限定,可以在其主旨的范围内进行各种变形来实施。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维具有以下的特征:
(a)为复丝;
(b)总纤度为160dtex以上且2000dtex以下;
(c)流动试验仪中的挤出载荷49N、开始温度120℃、升温3℃/分钟条件下的流出开始温度为160℃以上且220℃以下;
(d)单丝彼此的粘结力为0.4cN以上。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维为复丝(特征(a))。长丝(单丝)数没有特别限制,只要为2根以上即可。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维的总纤度为160dtex以上且2000dtex以下(特征(b))。在此所称的总纤度由卷取后的一定量的丝质量算出。总纤度优选为200dtex以上且1000dtex以下、更优选300dtex以上且700dtex以下。若总纤度为160dtex以上则褶裥部中的紧固力充分,不易产生纸尿布的滑落。另一方面,若总纤度小于2000dtex则不易产生褶裥部的发硬、与热熔粘接剂充分粘接。
另外,本实施方式的聚氨酯弹性纤维优选单丝纤度为5dtex以上且50dtex以下。若单丝纤度为5dtex以上则不易产生纺丝中的断头。另一方面,若单丝纤度为50dtex以下则纺丝时冷却容易生效,容易施加单丝的取向,因此容易得到充分的回复时应力。
对于本实施方式的聚氨酯弹性纤维,(c)流动试验仪中的挤出载荷49N、开始温度120℃、升温3℃/分钟条件下的流出开始温度为160℃以上且220℃以下、优选170℃以上且215℃以下、更优选180℃以上且210℃以下。若流出开始温度为160℃以上则耐热性充分高、在纸尿布制造工序中不易产生由于热熔粘接剂涂布时的热所导致的断丝。另一方面,若流出开始温度为220℃以下则熔融纺丝时无需高温下的熔解,因此不易进行氨基甲酸酯的热分解、不易产生断头。
对于本实施方式的聚氨酯弹性丝,(d)单丝彼此的粘结力为0.4cN以上。单丝彼此的粘结力定义为从复丝剥离单丝所需要的力,其具体的测定方法通过后述的实施例说明。若粘结力为0.4cN以上则在纸尿布制造工序中,因丝解开而单丝对导向装置卷绕、由此导致的断头、移动丝的振动、摆动、张力变动少,移动性良好。单丝彼此的粘结力优选为0.6cN以上。为了使粘结力处于前述范围内,优选调整纺丝条件、使复丝的集束位置的丝温度为25℃以上。需要说明的是,“单丝彼此的粘结”并非单丝彼此仅连接、而是通过某些力而粘接的状态,也包括熔接的情况。从丝的移动性的观点考虑,优选单丝彼此熔接。另外,单丝彼此的粘结力优选为3.0cN以下、更优选2.5cN以下、进一步优选2.0cN以下。若粘结力为3.0cN以下则90%回复时应力充分升高。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维优选双折射率Δn为0.010以上、更优选0.013以上、进一步优选0.015以上。另外,优选双折射率Δn为0.025以下、更优选0.022以下、进一步优选0.020以下。若双折射率Δn为0.010以上则聚氨酯分子链充分取向,回复时应力充分升高。另外,若双折射率Δn为0.025以下则伸长率充分升高。为了使双折射率Δn处于前述范围内,优选以复丝的集束位置的丝温度成为20℃~50℃方式调整纺丝温度、冷风温度、冷风量、纺速、假捻位置等条件(以下称为“纺丝条件”)。如此在集束以前纺丝而成的丝在被充分冷却的状态下取向,因此双折射Δn处于前述范围内。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维优选含有超过0重量%且为0.5重量%以下的饱和脂肪酸金属盐和/或饱和脂肪酸酰胺。通常,在具有单丝粘结力的状态下难以防止胶着,但是通过在前述范围内含有饱和脂肪酸金属盐、饱和脂肪酸酰胺,可以兼顾单丝粘结力和防止胶着,可以得到解舒性和移动性良好的丝。通过防止胶着,形成纸尿布制造工序中的从卷装体高速将丝解舒时的解舒性良好的丝,可以抑制由于丝卷绕于卷装体的反卷、丝移动时的张力变动所导致的断头的产生。本实施方式的聚氨酯弹性纤维更优选含有0.2重量%~0.4重量%的饱和脂肪酸金属盐和/或饱和脂肪酸酰胺。
需要说明的是,饱和脂肪酸金属盐指的是饱和脂肪酸和金属离子键合而成的化合物。饱和脂肪酸酰胺指的是饱和脂肪酸和胺缩合而成的酰胺化合物。作为构成饱和脂肪酸金属盐和饱和脂肪酸酰胺的饱和脂肪酸,优选为碳数12~20的饱和脂肪酸,可例示出月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸等,特别优选为硬脂酸。另外,作为构成饱和脂肪酸金属盐的金属,可例示出镁、钙、铝、锌等,优选为镁。另外,作为构成饱和脂肪酸酰胺的胺,可以为单胺、二胺,作为单胺,可例示出单甲基胺、二甲基胺、单乙基胺、二乙基胺、单乙醇胺、二乙醇胺等,作为二胺,可例示出乙二胺、六亚甲基二胺等,优选为乙二胺。即,作为饱和脂肪酸金属盐,优选为硬脂酸镁,作为饱和脂肪酸酰胺,优选为亚乙基双硬脂酸酰胺。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维优选200%伸长/回复重复试验中的第2次循环的90%回复时应力为0.015cN/dtex以上。若200%伸长回复重复试验中的第2次循环的90%回复时应力为0.015cN/dtex以上则作为纸尿布的褶裥使用时紧固力充分,不易产生纸尿布的滑落、漏尿。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维优选断裂伸长率为300%以上、更优选400%以上、进一步优选450%以上。若伸长率为300%以上则在纸尿布制造工序中、不易产生断头。对于伸长率,通过细致地调整纺丝条件、控制纺丝时的聚合物粘度和纺丝张力,调整纤维的取向性,由此可以达成伸长率。
本实施方式的聚氨酯弹性丝优选长丝数为2根以上、并且该聚氨酯弹性纤维的截面中的单丝彼此的粘结部的长度的平均值为10μm以上、单丝彼此的粘结部的长度的平均值更优选为11μm以上、进一步优选12μm以上。截面中的单丝彼此的粘结部的长度的平均值的测定方法通过后述的实施例详细说明。若单丝彼此的粘结部的长度的平均值为10μm以上则单丝彼此的粘结力充分高、纸尿布制造工序中的丝的移动性良好。为了使单丝彼此的粘结部的长度的平均值处于前述范围内,优选控制纺丝条件、使复丝的集束位置的丝温度为25℃以上。
本实施方式的聚氨酯弹性丝优选含有作为多元醇、有机二异氰酸酯化合物和含活泼氢化合物的聚合物的聚氨酯树脂。
多元醇优选为热塑性聚氨酯的聚合中通常使用的聚亚烷基醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇,特别优选聚亚烷基醚二醇,优选为数均分子量900~3000的多元醇。作为聚亚烷基醚二醇,可列举出亚烷基为四亚甲基的聚亚烷基醚二醇、为四亚甲基和碳数1~8的直链状或支链状的亚烷基等的聚亚烷基醚二醇。即,优选为聚四亚甲基醚二醇、共聚聚(四亚甲基·新亚戊基)醚二醇、共聚聚(四亚甲基·2-甲基亚丁基)醚二醇。
作为有机二异氰酸酯,例如可以适用脂肪族、脂环族、芳香族的二异氰酸酯之中、在反应条件下表现出溶解或液态的有机二异氰酸酯全部。具体而言,可列举出亚甲基-双(4-苯基异氰酸酯)、亚甲基-双(3-甲基-4-苯基异氰酸酯)、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、间及对-苯二甲基二异氰酸酯、α,α,α’,α’-四甲基-苯二甲基二异氰酸酯、间及对-亚苯基二异氰酸酯、4,4’-二甲基-1,3-苯二甲基二异氰酸酯、1-烷基亚苯基-2,4-及2,6-二异氰酸酯、3-(α-异氰酸酯乙基)苯基异氰酸酯、2,6-二乙基亚苯基-1,4-二异氰酸酯、二苯基-二甲基甲烷-4,4-二异氰酸酯、二苯基醚-4,4’-二异氰酸酯、亚萘基-1,5-二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基-双(4-环己基异氰酸酯)、1,3-及1,4-亚环己基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等,特别优选为亚甲基-双(4-苯基异氰酸酯)。
作为与异氰酸酯基反应的含活泼氢化合物,例如能够使用低分子量的二醇,具体而言,可列举出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、六亚甲基二醇、二甘醇、1,10-癸二醇、1,3-二羟甲基环己烷或1,4-二羟甲基环己烷。另外,也可以使用2-氨基-1-乙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇等烷醇胺。作为与异氰酸酯基反应的含活泼氢化合物,特别优选为1,4-丁二醇。
本实施方式的聚氨酯弹性丝可以根据需要含有稳定剂。作为稳定剂,可列举出聚氨酯树脂中通常使用的化合物、例如紫外线吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂、耐气体稳定剂、抗静电剂。另外,纺丝时根据需要可以添加胶着防止剂、处理剂。作为胶着防止剂,优选为前述的饱和脂肪酸金属盐、饱和脂肪酸酰胺。作为处理剂的成分,可以使用二甲基硅、矿物油等公知的处理剂,优选为含有二甲基硅、矿物油、在碳数8~25的末端具有OH基的高级醇、聚亚烷基醚二醇、聚亚烷基醚二醇和有机二异氰酸酯的聚氨酯化合物中1种或2种以上的处理剂。
本实施方式的聚氨酯弹性纤维中含有的聚氨酯树脂的制造可以使用公知的聚氨酯化反应的技术,可以利用一步法、预聚物法中的任意一种工艺制造。预聚物法的情况下,在氮气吹扫下,向具有温水夹套和搅拌机的反应槽,按摩尔比计以1:1.8~3.0、优选1:2.2~2.5添加多元醇和有机二异氰酸酯,在40~100℃、更优选50~80℃下进行预聚物反应,得到两末端异氰酸酯基预聚物。接着,对于该两末端异氰酸酯基预聚物,以与异氰酸酯末端基的官能团数大致相等的当量添加活泼氢化合物,进行扩链反应。作为当量比,相对于异氰酸酯末端基,优选为0.95~1.1、更优选0.99~1.05。然后,进行固相聚合,可以得到规定的分子量的聚氨酯。作为扩链反应和固相聚合的方法,可以向加入有预聚物的间歇反应容器在40~100℃下直接添加活泼氢化合物后,取出并在60~200℃、优选80~130℃下进行固相聚合,进行造粒得到碎片状的聚合物。将预聚物和固相聚合均匀混合后,可以使用圆筒状管形态、双螺杆挤出机,将聚合区域的料筒温度设为180~240℃,连续或半连续地得到聚合物后,在60~200℃、优选80~140℃下进行固相聚合。
所得到的聚氨酯树脂的分子量(Mw)通过GPC按聚苯乙烯标准测定时,通常为约100000~800000、优选150000~500000、更优选200000~400000。
对于纺丝的方式,只要得到所希望的物性则没有特别限制,例如除了将聚氨酯树脂碎片投入到挤出机,进行加热、熔融纺丝的方法之外,还可列举出将聚氨酯树脂碎片熔融后,混合多异氰酸酯化合物进行纺丝的方法;对于两末端异氰酸酯基预聚物,添加两末端异氰酸酯基预聚物和活泼氢化合物的反应产物,不经由碎片化而连续地进行纺丝的方法。
被投入到挤出机的聚氨酯树脂通过计量泵计量,被导入到纺丝头。根据需要在纺丝头内,通过使用了金属丝网、玻璃珠等的过滤,去除异物后,从喷丝头喷出,利用冷风腔进行空气冷却,赋予处理剂后,经由导丝辊卷取。
纺丝工序中,调整模头的温度、冷风风速、冷风温度、集束位置、纺丝速度,细致地控制纤维的温度曲线和纺丝张力。模头的温度优选为180℃~220℃、更优选200℃~210℃。使用冷风从喷丝头正下方相对于丝的移动方向垂直地接触的方法等通常的熔融纺丝的冷却方法,冷风风速优选为0.2m/s~2.0m/s、更优选0.5m/s~1.2m/s,冷风温度优选为5℃~20℃、更优选7℃~15℃。集束位置作为使复丝粘结的方法使用,在从喷丝头到导丝辊之间设置假捻机,根据捻转的强弱从下部传导捻转,使长丝相互集束,控制该集束点的高度。假捻的方法可以选择通常方法,可以使用利用空气喷嘴进行的空气假捻、与旋转的环接触的环假捻机等。集束位置可以定义为从喷丝头直至长丝集束的点为止的距离,优选为800~1700mm、更优选1000~1600mm、进一步优选1200~1400mm,由此可以控制通过丝的冷却实现的取向和集束位置的丝温度,可以得到伸长回复时应力和粘结力这两者都优异的纤维。
含有本实施方式的聚氨酯弹性纤维的褶裥构件、和卫生材料也为本发明的一方式。作为卫生材料的具体例,可列举出以一次性纸尿布、生理用品为代表的吸收性物品、口罩、绷带等。纸尿布中,腰部、腿围部使用在非织造布借由热熔粘接剂粘接弹性纤维而成的褶裥构件,本实施方式的褶裥构件合适地用于这样的部位。本实施方式的聚氨酯弹性纤维可以制造纸尿布制造工序中的移动性良好、并且具有优异的紧固力的褶裥构件及卫生材料。
实施例
以下对本发明通过实施例、比较例进行具体说明,但是本发明不仅限于这些实施例。实施例等中的测定值通过下述的测定法求出。需要说明的是,由本实施例中制造的卷装体进行取样,但是由于样品的尺寸等限制而不能进行下述取样的情况下,可以采用适当合理的取样方法及测定方法。
(1)流出开始温度
使用岛津流动试验仪CFT-500D型(株式会社岛津制作所制),在样品量1.5g、模头(喷嘴)的直径0.5mm、厚度1.0mm的条件下施加49N的挤出载荷,在初期设定温度120℃下预热240秒后,以3℃/分钟的速度等速升温,求出此时描绘的柱塞行程-温度曲线。随着被等速升温,样品被缓慢加热,开始流出聚合物。此时的流动温度设为流出开始温度。若进一步升温则成为熔融状态的聚合物大量流出,柱塞下降停止结束。测定3次后,其平均温度设为流出开始温度。需要说明的是,测定样品使用自相同的卷装体退卷1.5g的丝、不进行去除油剂等处理剂等事前处理、将丝揉成团、利用剪刀切割为4等分而成的样品。
(2)单丝彼此的粘结力
通过岛津制作所制EZ-SX AUTOGRAPH,在20℃、65%RH气氛下进行。对于单丝彼此的粘结力的测定,使用镊子使复丝的单丝解开,抽出单丝3cm左右。将此时抽出的单丝1根利用下部的卡盘夹持,将剩余的被抽出方的复丝利用上部的卡盘夹持,将把持长度设为5cm,在上下方向以500mm/分钟的速度拉伸,从复丝分出单丝。消除丝的松弛,从开始分出点起直至测定完成为止测定分出150mm时的应力。将分出150mm时的应力的峰的平均值设为粘结力。以5m间隔采集5个样品,分别测定粘结力,求出其平均值。
(3)断裂伸长率
使用岛津制作所制AGS-500NG AUTOGRAPH试验机,在温度20℃、湿度65%的条件下测定。测定将把持长度5cm的弹性丝以500mm/分钟的速度伸长时的断裂时伸长率。以5m间隔采集5个样品,分别测定断裂伸长率,求出其平均值。
(4)200%伸长/回复重复试验中的第2次循环的90%回复时应力的测定
使用岛津制作所制AGS-500NG AUTOGRAPH试验机,在温度20℃、湿度65%的条件下测定。对于把持长度5cm的试样以500mm/分钟的速度重复2次直至200%为止的伸长/回复时,将第2次的伸长率90%时的回复时应力设为第2次循环的90%回复时应力。该值越高则判断为紧固力越高的纤维。以5m间隔采集5个样品,分别测定90%回复时应力,求出其平均值。
(5)双折射率Δn
在OLYMPUS公司制的偏光显微镜BX-51P安装OLYMPUS公司制的补偿器U-CTB,测定Δn。以5m间隔采集5个样品,实施测定,求出其平均值。
(6)截面中的单丝彼此的粘结部的长度的平均值
对相对于聚氨酯弹性纤维的丝长方向、在垂直方向切断而成的截面利用SEM进行拍摄,由该截面照片对位于复丝的外周的单丝彼此粘结的部位中、如图1所示那样离开最远的2个粘结点连接而成的线段的长度进行测定。对于位于外周的单丝,测定全部的粘结点的长度,除以测定数求出平均。需要说明的是,用于拍摄截面的SEM照片的复丝,在切断前在液态氮中浸渍10秒以上,与单丝的长度方向垂直地利用剃刀刃切断,以可以从正面观察其截面的方式安装于SEM的载物台上进行观察。SEM的测定倍率以可以观察复丝的截面的整体图像的方式以适当的倍率观察。本实施例和比较例中,在100~300倍的范围进行测定,对于测定次数,从相同的卷装体空开1m以上的间隔,取样5根,由各截面求出的粘结部的长度的平均值之和除以5得到的值设为该样品的粘结部的长度的平均值。
(7)纤度
以不施加张力的方式从卷装体剥离聚氨酯弹性纤维,在无张力状态且没有松弛的状态下测定长度1m并切下,计量其重量,由下述式求出:
纤度(dt)=10000×每1m的重量(g)
测定进行5次,将其平均值设为纤度。总纤度为利用上述方法测定1根复丝得到的值,单丝纤度为总纤度除以丝根数而得到的值。
(8)集束位置的丝温度
使用Nippon Avionics Co.,Ltd.制的红外线热成像照相机InfRecR550Pro,在气氛温度25℃下的纺丝时,以集束位置的高度在从丝条离开100mm的位置固定照相机,使焦点对准被集束的丝,拍摄热图像。测定物质的辐射率设定于0.9,在移动的丝的30mm后设置黑色的橡胶板,将源自外部环境的热的反射的影响止于最小限度。由所拍摄的热图像抽出集束位置的最上部的温度,将该温度设为集束位置的丝温度。
(9)移动性
将通过纺丝得到的弹性纤维的卷装体1安装于图2的装置,在弹性纤维送出辊2设为速度50m/分钟、卷绕弹性纤维3次的预牵伸辊3设为速度80m/分钟、卷取辊4设为速度85m/分钟的条件下移动。目视观察观察部位5中的弹性纤维的行为3分钟,按照以下的评价基准评价:
5分:丝摆动宽度为0mm以上且小于2mm
4分:丝摆动宽度为2mm以上且小于4mm
3分:丝摆动宽度为4mm以上且小于6mm
2分:丝摆动宽度为6mm以上
1分:断头。
若移动性为3分以上则形成纸尿布制造工序中的断头少、最终得到的褶裥的伸缩性能良好的丝。移动性为2分以下时,在纸尿布制造工序中容易产生断头、纸尿布的生产率降低。
(10)解舒性
纺丝后,从被卷取于纸管的弹性纤维150g的卷装体解舒、剥离15g。将剥离15g后的卷装体静置于筒子架台,在垂直方向将丝换筒(creeling),通过狗尾导向装置,使丝在水平方向移动,通过离开2m的卷取辊以15m/分钟的速度卷取。在卷取辊的1m跟前设置在线张力计(EIKO SOKKI.inc制张力传感器Z-2型范围50g),计测3分钟,将其平均值设为解舒张力。该值越小则表示从卷装体分离丝越良好,判断解舒性良好。按下述评价基准评价解舒性:
5分:解舒张力小于3g
4分:解舒张力为3g以上且小于5g
3分:解舒张力为5g以上且小于7g
2分:解舒张力为7g以上且小于10g
1分:解舒张力为10g以上。
若解舒性为3分以上则成为纸尿布制造工序中的从卷装体将丝以高速解舒时的丝分离良好的丝,容易抑制由于丝卷绕于卷装体的反卷、丝移动时的张力变动所导致的断头的产生。
[实施例1]
将数均分子量1800的聚四亚甲基醚二醇2400g、和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯750.75g,在干燥氮气气氛下、60℃下、搅拌下反应3小时,得到被末端异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物。向该反应液混合作为抗氧化剂的ADEKA CORPORATION制AO-60 9g、作为紫外线吸收剂的ADEKA CORPORATION制LA-36 9g后,进而添加1,4-丁二醇150.95g,搅拌15分钟,得到粘度200Pa·s(30℃)的聚氨酯。
然后,取出到特氟隆(注册商标)托盘,在将该聚氨酯加入到托盘的状态下,在110℃的热风烘箱中热处理19小时,得到聚氨酯树脂。该聚氨酯树脂的肖氏A硬度为75,具有热塑性的特性。
将如此得到的聚氨酯树脂,利用Horai Co.,Ltd.制粉碎机UG-280型粉碎到3mm左右的粉末。相对于聚氨酯树脂粉末添加经过干燥的亚乙基双硬脂酸酰胺0.35质量份,从料斗投入,在挤出机内熔融。通过设置于头部的齿轮泵计量、加压,利用过滤器过滤后,从模头的温度210℃、且直径0.23mm、60孔的喷嘴以31g/分钟的喷出量喷出。从冷风长度900mm的冷风腔吹出冷风风速0.6m/s、冷风温度16℃的冷风,与纤维垂直接触。使用设置于5m下部的环式假捻机,传导捻转,作为从喷丝头起直至捻转的传导位置的距离的集束位置设为1400mm,然后赋予聚二甲基硅氧烷和矿物油作为主要成分的处理剂的同时,以500m/分钟的速度卷取,得到单丝纤度10dtex、总纤度620dtex的聚氨酯弹性纤维。集束位置的丝温度为30℃、并且处理剂对于聚氨酯弹性纤维的赋予率为2质量份。各种功能性评价如以下的表3所示,得到作为紧固力的指标的200%重复伸长/回复试验中的第2次循环的90%回复时应力优异、移动性评价为4分、移动性良好的纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例2]
调整接触环式假捻机的转速、将集束位置设为1000mm的位置,除此之外与实施例1同样地得到实施例2的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例3]
调整环式假捻机的转速、将集束位置设为800mm的位置,除此之外与实施例1同样地得到实施例3的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例4]
在纺丝喷丝头安装直径0.35mm、36孔的喷嘴,将模头的温度设为215℃,从喷嘴以43.4g/分钟的喷出量喷出,将冷风设为温度15℃、风速0.7m/s,以700/分钟的速度卷取,除此之外与实施例1同样地得到实施例4的聚氨酯纤维。所得到的单丝纤度为17dtex、总纤度为620dtex。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例5]
调整接触环式假捻机的转速、将集束位置设为1000mm的位置,除此之外与实施例4同样地得到实施例5的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例6]
在纺丝喷丝头安装直径0.5mm、24孔的喷嘴,将模头的温度设为220℃,从喷嘴以62g/分钟的喷出量喷出,将冷风设为温度14℃、风速0.8m/s,以1000/分钟的速度卷取,除此之外与实施例4同样地得到实施例6的聚氨酯纤维。所得到的纤维的单丝纤度为26dtex、总纤度为620dtex。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例7]
在纺丝喷丝头安装直径0.5mm、16孔的喷嘴,将模头的温度设为210℃,从喷嘴以83g/分钟的喷出量喷出,将冷风设为温度14℃、风速0.8m/s,以1400/分钟的速度卷取,除此之外与实施例4同样地得到实施例7的聚氨酯纤维。所得到的纤维的单丝纤度为40dtex、总纤度为620dtex。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例8]
对于聚氨酯树脂粉末,不添加经过干燥的亚乙基双硬脂酸酰胺,将冷风温度设为16℃、冷风风速设为0.7m/s,除此之外与实施例1同样地得到实施例8的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例9]
对于聚氨酯树脂粉末,不添加亚乙基双硬脂酸酰胺,而添加经过干燥的硬脂酸镁0.35质量份,除此之外与实施例1同样地得到实施例9的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例10]
将喷出温度设为200℃、冷风温度设为15℃、冷风风速设为0.8m/s,除此之外与实施例4同样地得到实施例10的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例11]
对于聚氨酯树脂粉末添加经过干燥的亚乙基双硬脂酸酰胺0.6质量份,将集束位置设为1200mm,除此之外与实施例1同样地得到实施例11的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[实施例12]
将喷出温度设为230℃、冷风温度设为15℃、冷风风速设为0.7m/s,将集束位置设为700mm的位置,除此之外与实施例4同样地得到实施例12的聚氨酯纤维。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[比较例1]
将冷风温度设为16℃、冷风风速设为0.6m/s,将集束位置设为1800mm,除此之外与实施例4同样地得到比较例1的聚氨酯弹性纤维。比较例1的弹性纤维由于集束位置并非合适的位置,单丝粘结力为0.3cN,移动性评价中为2分,移动性不充分。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[比较例2]
将集束位置设为4500mm,除此之外与比较例1同样地得到比较例2的聚氨酯弹性纤维。比较例2的弹性纤维由于集束位置并非合适的位置,单丝粘结力为0.2cN,移动性评价中为1分,移动性不充分。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[比较例3]
将模头的温度设为190℃、冷风温度设为15℃、冷风速度设为0.9m/s,除此之外与实施例1同样地得到比较例3的聚氨酯弹性纤维。比较例3的弹性纤维由于喷出温度低、冷风风速高,纺丝时的集束位置的丝温度过低,单丝彼此不能粘结,因此粘结力低,在移动性评价中为1分。另外,纺丝时被过度冷却,过度施加取向,因此伸长率降低、为280%,不能耐受移动性评价的拉伸倍率的丝多,断头多发。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[比较例4]
对于聚氨酯树脂粉末,不添加经过干燥的亚乙基双硬脂酸酰胺,而在挤出机内熔融,在纺丝喷丝头安装直径0.35mm、36孔的喷嘴,将模头的温度设为208℃,从喷嘴以37.2g/分钟的喷出量喷出,将冷风设为温度16℃、风速0.5m/s,将集束位置设为2200mm,以600/分钟的速度卷取,除此之外与实施例1同样地得到比较例4的聚氨酯纤维。所得到的丝的单丝粘结力低,移动性评价为2分,移动性不充分。弹性纤维的各种性能评价结果如以下的表1所示。
[表1]
产业上的可利用性
本发明的聚氨酯弹性纤维由于长丝的粘结力优异、纸尿布制造工序中的移动性良好、并且具有优异的紧固力,因此能够合适地用作纸尿布等卫生材料的褶裥部、伸缩部的弹性构件。
附图标记说明
1弹性纤维的卷装体
2送出辊
3预牵伸辊
4卷取辊
5观察部位
6陶瓷挂钩导向装置
7轴承自由辊
Claims (9)
1.一种聚氨酯弹性纤维,其具有以下的特征:
(a)为复丝;
(b)总纤度为160dtex以上且2000dtex以下;
(c)流动试验仪中的挤出载荷49N、开始温度120℃、升温3℃/分钟条件下的流出开始温度为160℃以上且220℃以下;
(d)单丝彼此的粘结力为0.4cN以上。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性纤维,其中,双折射率Δn为0.010以上。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯弹性纤维,其中,双折射率Δn为0.025以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其含有超过0重量%且为0.5重量%以下的饱和脂肪酸金属盐和/或饱和脂肪酸酰胺。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,长丝(单丝)数为3以上,并且所述聚氨酯弹性纤维的截面中的单丝彼此的粘结部的长度的平均值为10μm以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,200%伸长/回复重复试验中的第2次循环的90%回复时应力为0.015cN/dtex以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的聚氨酯弹性纤维,其中,单丝纤度为5dtex以上且50dtex以下。
8.一种褶裥构件,其含有权利要求1~7中任一项所述的聚氨酯弹性纤维。
9.一种卫生材料,其含有权利要求1~7中任一项所述的聚氨酯弹性纤维。
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