JP2002348728A - サニタリー用ポリウレタン弾性繊維およびその製造方法 - Google Patents
サニタリー用ポリウレタン弾性繊維およびその製造方法Info
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Abstract
かつ、外観品位、フィット性、着用性、着用感などに優
れたサニタリー製品を得ること。 【解決手段】主構成成分がポリオール、ジイソシアネー
トおよびジオールであるポリウレタンであって、該ポリ
オールがテトラヒドロフランとエチレンオキサイドおよ
び/またはプロピレンオキサイドとのランダム共重合体
を含有することを特徴とするサニタリー用ポリウレタン
弾性繊維およびその製造方法。
Description
ない優れた弾性特性を有し、かつ、サニタリー製品に好
適な伸長性と回復性を兼ね備えたサニタリー用ポリウレ
タン弾性繊維およびその製造方法に関する。
おむつ、衛生ナプキンなどのサニタリー用途に幅広く使
用されている。
繊維が用いられていて、特開昭63−235320号公
報、特開平5−239177号公報および特開平2−1
9511号公報などにテトラヒドロフランおよび3−メ
チルテトラヒドロフランの共重合体、有機ジイソシアネ
ートおよびジアミン化合物からなるポリウレタン重合体
を紡糸する技術が開示されている。
技術では、紙おむつなどに弾性繊維を用いた際に、ドラ
フトアップが困難であり、製品一個当たりに使用する弾
性繊維の量を減少させることができず、生産コストを減
少させることができなかった。
ることができなかった。
た、サニタリー用ポリウレタン弾性繊維およびその製造
方法を提供せんとするものである。
リウレタン弾性繊維は、前記の課題を解決するため、以
下の手段を採用する。
ソシアネートおよびジオールであるポリウレタンであっ
て、該ポリオールがテトラヒドロフランとエチレンオキ
サイドおよび/またはプロピレンオキサイドとのランダ
ム共重合体を含有することを特徴とするサニタリー用ポ
リウレタン弾性繊維である。
弾性繊維の製造方法は、前記の課題を解決するため、以
下の手段を採用する。
オキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドとのラ
ンダム共重合体を含有するポリオール、ジイソシアネー
トおよびジオールを主構成成分とするポリウレタンを溶
質とするポリウレタン溶液を紡糸することを特徴とする
サニタリー用ポリウレタン弾性繊維の製造方法である。
ウレタン弾性繊維について、さらに詳細に述べる。
維は、主構成成分がポリオール、ジイソシアネートおよ
びジオールであるポリウレタンである。
のではない。特に、反応を効率的に行う等の観点から溶
液中で重合するのが好ましい。なお、本発明の効果を妨
げない範囲で3官能性以上の多官能性のグリコールやイ
ソシアネート等が使用されていても何ら構わない。
成する代表的な構造単位について説明する。
性および高い伸長性を有し、かつ、高い回復性を具備し
たものを得る観点から、テトラヒドロフラン(以下、T
HFと略す)とエチレンオキサイドおよび/またはプロ
ピレンオキサイドが不規則に配列した、いわゆるランダ
ム共重合体を使用する。
いると、得られるポリウレタン弾性繊維が著しい吸水性
を有するため、吸水時の物性が低下する問題がある。
ポリ(テトラメチレン−コ−エチレンエーテル)グリコ
ールとポリ(テトラメチレン−コ−1,2−プロピレン
エーテル)グリコールから選択されるコポリ(アルキレ
ンエーテル)グリコールとも表現され得る。
ンエーテル)グリコールにおいて、エチレンエーテル
は、全アルキレンエーテルに対して15〜37mol%
含有されるのが好ましく、20〜35mol%含有され
るのがより好ましい。
−プロピレンエーテル)グリコールにおいて、1,2−
プロピレンエーテルは、全アルキレンエーテルに対して
15〜30mol%含有されるのが好ましい。
ンダム共重合体のみから構成されていてもよいし、ま
た、他のポリオールと共重合されたものでもよく、さら
に他のポリオールと混合されてなるものであってもよ
い。
高い伸長性を有し、かつ、高い回復性を具備したものを
得る観点から、ポリ(1,4−テトラメチレングリコー
ル)(以下、PTMGと略する)、特許第261513
1号などに開示されているネオペンチル基を主鎖に含む
ジオール、特開平2−289616号公報等に開示され
ているポリカーボネートジオール、特開平5−9851
1号公報等に開示されているエステル系ジオール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリ
カプロラクトンジオール、ポリエチレンエーテルグリコ
ール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ネオペンチ
レンオキサイドとテトラヒドロフランとの共重合ポリオ
ール等を使用するのが好ましい。そして、かかる他のポ
リオールは、1種類であってもよく、さらに2種類以上
であってもよい。
よび/またはプロピレンオキサイド単位のモル分率が5
〜90%の範囲であるのが好ましい。
量は、糸にした際の伸度、強度、耐熱性などの観点から
1000以上6000以下の範囲にあることが好まし
い。
下の範囲である。この範囲の分子量のポリオールを用い
ることにより、力学特性のバランスの取れた弾性糸を得
ることができる。
例えば、5−イソシアネート−1−(イソシアネートメ
チル)−1,3,3−トリメチルシクロヘキサン、1−
イソシアネート−4−[(4−イソシアネートフェニ
ル)メチル]ベンゼン、1−イソシアネート−2−
[(4−イソシアネート−フェニル)メチル]ベンゼ
ン、1,1’−メチレンビス(4−イソシアネートシク
ロヘキサン)、4−メチル−1,3−フェニレンジイソ
シアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート(以下、MDIと略記する)、2,4−トリレンジ
イソシアネート(以下、TDIと略記する)、1,4−
ジイソシアネートベンゼン、キシリレンジイソシアネー
ト、2,6−ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族
ジイソシアネートは、特に耐熱性や強度の高いポリウレ
タンを合成するのに好ましい。
えば、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)
(以下、H12MDIと略する)、イソホロンジイソシア
ネート、メチルシクロヘキサン2,4−ジイソシアネー
ト、メチルシクロヘキサン2,6−ジイソシアネート、
シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、ヘキサヒド
ロキシリレンジイソシアネート、ヘキサヒドロトリレン
ジイソシアネート、オクタヒドロ1,5−ナフタレンジ
イソシアネートなどが好ましい。脂肪族ジイソシアネー
トは特にポリウレタン糸の黄変を抑制する際に好ましく
用いられる。
で使用してもよいし、2種以上を併用して用いてもよ
い。
得られるポリウレタン弾性繊維の強度特性の観点から、
ポリオール1に対し、ジイソシアネートは1.2以上
2.3以下の範囲であるのが好ましい。
子ジオールを用いるものである。
ール、1,3プロパンジオール、1,4ブタンジオー
ル、1,2−プロピレングリコール、3−メチル−1,
5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−ト
リメチレンジオール、2,2,4−トリメチル−1,5
−ペンタンジオール、2−メチル−2−エチル−1,3
−プロパンジオール、ビスヒドロキシエトキシベンゼ
ン、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートなどを用い
るのが好ましい。
で用いることも好ましい。特に、ジオール伸長のポリウ
レタンとしては耐熱性が高く、また、強度の高いポリウ
レタン弾性繊維を得る観点から、エチレングリコール、
1,3プロパンジオール、1,4ブタンジオールを用い
るのが好ましい。
維の繊度、断面形状などは特に限定されるものではな
い。例えば、断面は円形であっても扁平であっても何ら
かまわない。
維は、−5℃での残留歪みが90%以下であるのが好ま
しく、50%以下であるのがより好ましく、さらに好ま
しくは26%以下である。
維には、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐ガス安定剤など
として、いわゆるBHTや住友化学工業(株)製の”ス
ミライザー”GA−80などをはじめとするヒンダード
フェノール系薬剤、各種の”チヌビン”をはじめとする
ベンゾトリアゾール系薬剤、住友化学工業(株)製の”
スミライザー”P−16をはじめとするリン系薬剤、各
種の”チヌビン”をはじめとするヒンダードアミン系薬
剤、さらに酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラックを
はじめとする無機顔料、ステアリン酸マグネシウムをは
じめとする金属石鹸、また、銀や亜鉛やこれらの化合物
などを含む殺菌剤、消臭剤、またシリコーン、鉱物油な
どの滑剤、硫酸バリウム、酸化セリウム、ベタインやリ
ン酸系などをはじめとする各種の帯電防止剤などが含ま
れていたり、またポリマと反応させられていることも好
ましい。
耐久性をさらに高めるには、酸化窒素補足剤、例えば日
本ヒドラジン(株)製のHN−150、熱酸化安定剤、
例えば住友化学工業(株)製の”スミライザー”GA−
80、光安定剤、例えば住友化学工業(株)製の”スミ
ソーブ”300#622などを使用することは好まし
い。
性繊維の製造方法について詳細に説明する。
液を調製するのが好ましい。
であるポリウレタンの製造方法やポリウレタン溶液の製
造方法はいずれの方法であってもよい。
ずれでもよい。しかし、より好ましいのは溶液重合法で
ある。溶液重合法の場合には、ポリウレタンにゲルなど
の異物の発生が少ない。また、当然のことであるが、溶
液重合の場合、溶液にする労が省け、生産効率の観点か
らも好ましい。
ランとエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオ
キサイドのランダム共重合体を含有するポリオール、ジ
イソシアネートおよびジオールを主構成成分とするポリ
ウレタンを使用するものである。
分子量が1000以上6000以下の範囲にあり、鎖伸
長剤であるジオールはエチレングリコール、1,3プロ
パンジオールおよび1,4ブタンジオールからなる群か
ら選ばれる少なくとも一種であり、ジイソシアネートは
MDIを主原料として溶液中で合成されるポリウレタン
が好ましい。
C、DMF、DMSO、NMPなどやこれらを主成分と
する溶剤の中で、前記の原料を用い合成することにより
得ることができる。
入、溶解せしめ、適度な温度に加熱し反応せしめポリウ
レタンとする、いわゆるワンショット法、また、ポリオ
ールとMDIをまず溶融反応せしめ、しかる後に、該反
応物を溶剤に溶解し、前記のジオールと反応せしめ、ポ
リウレタンとする方法などが、特に好適な方法として採
用され得る。
アミン系触媒や有機金属触媒を1種または2種以上混合
して用いても何ら構わない。これらの代表的なものとし
ては、アミン系触媒としては、例えば、N,N−ジメチ
ルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルベンジルア
ミン、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、N−
エチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチル
エチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル
−1,3−プロパンジアミン、N,N,N’,N’−テ
トラメチルヘキサンジアミン、ビス−2−ジメチルアミ
ノエチルエーテル、N,N,N’,N’,N’−ペンタ
メチルジエチレントリアミン、テトラメチルグアニジ
ン、トリエチレンジアミン、N,N’−ジメチルピペラ
ジン、N−メチル−N’−ジメチルアミノエチル−ピペ
ラジン、N−(2−ジメチルアミノエチル)モルホリ
ン、1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダ
ゾール、N,N−ジメチルアミノエタノール、N,N,
N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N−
メチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、
2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル、N,N−ジメチルアミノヘキサノール、トリエタノ
ールアミン等を好ましく使用できる。また、有機金属触
媒としてはオクタン酸スズ、二ラウリン酸ジブチルス
ズ、オクタン酸鉛ジブチル等を好ましく使用できる。
の分子量およびポリウレタン紡糸溶液の粘度を制御する
ため、鎖停止剤を使用することも好ましい。
ジエチルアミン、シクロヘキシルアミン、n−ヘキシル
アミン等が好ましい。
用されるのが好ましい。
ルのような三官能性物質の少量もポリマー粘度の制御に
用いることができる。
は特に限定されるものではないが、通常、30重量%以
上80重量%以下の範囲が好ましい。
液に前記した各種添加剤を添加することが好ましい。添
加剤のポリウレタン溶液への添加方法としては、任意の
方法を採用することができる。その代表的な方法とし
て、スタティックミキサーによる方法、攪拌による方式
などをとることができる。
が好ましい。溶液であるとポリウレタン溶液への均一な
添加が可能となる。
糸してポリウレタン弾性繊維を得る。紡糸方法として
は、湿式法、乾式法、溶融法のいずれの方法であっても
よい。
糸するのが好ましい。乾式紡糸においては、ガスの供給
部が少なくとも2箇所設けられ、ガスの吸引部が前記ガ
スの供給部の間に設けられた紡糸筒に、口金からポリウ
レタン溶液を吐出させて繊維を形成する際、紡糸筒下部
に設けられたガスの供給部から供給するガスの温度を6
0℃以下とすることも糸ムラをなくす観点から好ましく
行われる。
は糸の使用目的に応じて決めるのが好ましい。
の速度比を1.1以上1.8以下として巻き取ることが
好ましい。
m/分以下であるのが好ましい。
つ、衛生ナプキン等を意味する。
る。ただし、本発明がこれら実施例によって限定される
ものではない。
留歪み、耐熱性の定量法について説明する。 [応力緩和、強度、伸度、残留歪み]応力緩和、強度、
伸度、残留歪みは、ポリウレタン糸をインストロン45
02型引張試験機を用い、引張テストすることにより得
られた。
定し、残留歪みは−5℃で測定した。
張速度で300%伸長を5回繰返した。このときの応力
を(G1)とした。
保持後の応力を(G2)とした。
2)とした。
まで伸長した。
料長さを(L3)とした。
の雰囲気に1分間した。処理後、糸をフリーの状態にし
て21℃,65%RHの雰囲気に一晩放置した後インス
トロン4502型引張試験機を用い200%伸長時の応
力を測定し、処理前の応力と比較することにより応力保
持率を求めた。(値が大きい程耐熱性に優れる) [実施例1]THFとエチレンオキサイドの割合が7対
3で分子量が1951のランダム共重合体であるポリオ
ール(三洋化成工業(株)製”テトラキシノールAS−
200S”)2770g、MDI1065g、エチレン
グリコール176gおよびジメチルアセトアミド601
7g反応装置に投入し、窒素気流下、70℃で攪拌し
た。攪拌トルクが所定の値に達した時点でn-ブタノー
ルを16g投入し反応を終了させ、40重量パーセント
のポリウレタン溶液を得た。このポリウレタン溶液に酸
化防止剤、耐ガス安定剤および酸化チタンを適量添加す
ることにより試料溶液を調製した。得られた溶液を52
2m/分のスピードで乾式紡糸することにより480デ
シテックス、24フィラメントの糸を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
の割合が7対3で分子量が1951のランダム共重合体
であるポリオール(三洋化成工業(株)製”テトラキシ
ノールAS−200S”)2674g、MDI113
0.25g、エチレングリコール195.36gおよび
ジメチルアセトアミド5997.7g反応装置に投入
し、窒素気流下、70℃で攪拌した。攪拌トルクが所定
の値に達した時点でn-ブタノールを16g投入し反応
を終了させ、40重量パーセントのポリウレタン溶液を
得た。このポリウレタン溶液に酸化防止剤、耐ガス安定
剤および酸化チタンを適量添加することにより試料溶液
を調製した。得られた溶液を522m/分のスピードで
乾式紡糸することにより480デシテックス、24フィ
ラメントの糸を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
ドの割合が8対2で分子量が2000のランダム共重合
体であるポリオール2700g、MDI1113.75
g、エチレングリコール192.51gおよびジメチル
アセトアミド6009.4g反応装置に投入し、窒素気
流下、70℃で攪拌した。攪拌トルクが所定の値に達し
た時点でn-ブタノールを16g投入し反応を終了さ
せ、40重量パーセントのポリウレタン溶液を得た。こ
のポリウレタン溶液に酸化防止剤、耐ガス安定剤および
酸化チタンを適量添加することにより試料溶液を調製し
た。得られた溶液を522m/分のスピードで乾式紡糸
することにより480デシテックス、24フィラメント
の糸を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
の割合が7対3で分子量が3556のランダム共重合体
であるポリオール(三洋化成工業(株)製”テトラキシ
ノールAS−300S”)3556g、MDI825
g、エチレングリコール142.6gおよびジメチルア
セトアミド6785.4g反応装置に投入し、窒素気流
下、70℃で攪拌した。攪拌トルクが所定の値に達した
時点でn-ブタノールを18g投入し反応を終了させ、
40重量パーセントのポリウレタン溶液を得た。このポ
リウレタン溶液に酸化防止剤、耐ガス安定剤および酸化
チタンを適量添加することにより試料溶液を調製した。
得られた溶液を522m/分のスピードで乾式紡糸する
ことにより480デシテックス、24フィラメントの糸
を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
の割合が7対3で分子量が3556のランダム共重合体
であるポリオール(三洋化成工業(株)製”テトラキシ
ノールAS−300S”)3556g、MDI875
g、エチレングリコール155gおよびジメチルアセト
アミド6879g反応装置に投入し、窒素気流下、70
℃で攪拌した。攪拌トルクが所定の値に達した時点でn
-ブタノールを18g投入し反応を終了させ、40重量
パーセントのポリウレタン溶液を得た。このポリウレタ
ン溶液に酸化防止剤、耐ガス安定剤および酸化チタンを
適量添加することにより試料溶液を調製した。得られた
溶液を522m/分のスピードで乾式紡糸することによ
り480デシテックス、24フィラメントの糸を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
835g、MDI1012.5g、エチレングリコール
167.4gおよびジメチルアセトアミド6022.4
g反応装置に投入し、窒素気流下、70℃で攪拌した。
攪拌トルクが所定の値に達した時点でn-ブタノールを
16g投入し反応を終了させ、40重量パーセントのポ
リウレタン溶液を得た。このポリウレタン溶液に酸化防
止剤、耐ガス安定剤および酸化チタンを適量添加するこ
とにより試料溶液を調製した。得られた溶液を522m
/分のスピードで乾式紡糸することにより480デシテ
ックス、24フィラメントの糸を得た。
測定した残留歪みおよび耐熱性の結果を表1に示す。
性質が損なわれず、ヘタリのない優れた低温特性を有
し、かつ、良好な伸長性と回復性を兼ね備え、しかも耐
熱性の良好なサニタリー用ポリウレタン弾性繊維を得る
ことができる。本発明のサニタリー用ポリウレタン弾性
繊維を紙おむつ、衛生ナプキン等のサニタリー製品の製
造に使用した際、生産コストを減少させるとともに、単
位時間当たりの生産量を増加させることができ、フィッ
ト性、外観品位、着用性、着用感などに優れたものを生
産コスト得ることができる。
Claims (6)
- 【請求項1】主構成成分がポリオール、ジイソシアネー
トおよびジオールであるポリウレタンであって、該ポリ
オールがテトラヒドロフランとエチレンオキサイドおよ
び/またはプロピレンオキサイドとのランダム共重合体
を含有することを特徴とするサニタリー用ポリウレタン
弾性繊維。 - 【請求項2】エチレンオキサイドおよび/またはプロピ
レンオキサイド単位のモル分率が5〜90%の範囲であ
ることを特徴とする請求項1に記載のサニタリー用ポリ
ウレタン弾性繊維。 - 【請求項3】ポリオールの分子量が、1000以上60
00以下の範囲にあることを特徴とする請求項1または
2に記載のサニタリー用ポリウレタン弾性繊維。 - 【請求項4】−5℃での残留歪みが90%以下であるこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のサニタ
リー用ポリウレタン弾性繊維。 - 【請求項5】テトラヒドロフランとエチレンオキサイド
および/またはプロピレンオキサイドとのランダム共重
合体を含有するポリオール、ジイソシアネートおよびジ
オールを主構成成分とするポリウレタンを溶質とするポ
リウレタン溶液を紡糸することを特徴とするサニタリー
用ポリウレタン弾性繊維の製造方法。 - 【請求項6】紡糸方法が乾式であることを特徴とする請
求項5に記載のサニタリー用ポリウレタン弾性繊維の製
造方法。
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