JP3988123B2 - ポリウレタン系弾性繊維およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタン系弾性繊維およびその製造方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、後加工工程で使用する場合、パッケージから糸条の解舒を安定して行うことができ、得られる編物、織物等の品質を優れたものにすることができるポリウレタン系弾性繊維およびその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ポリウレタン系弾性繊維は、大きな伸度と伸長回復力を有し、その優れた弾性特性により伸縮性やフィット性が要求される水着等の用途に使用される。
【０００４】
しかし、一定の引っ張り応力が加わった際の伸びが大きいため、後加工工程でガイド類との摩擦抵抗によって繊維が伸びやすく、得られる編物、織物等に引きつれ等の斑が発生する。
【０００５】
また、ポリウレタン系弾性繊維は粘着性が大きいため、パッケージ中における糸条同士の膠着が生じやすく、パッケージからの糸条の解舒が困難となる。
【０００６】
このようなガイド類との摩擦抵抗や粘着性を低下するために各種の処理剤や添加剤が使用されている。
【０００７】
かかる処理剤として特公昭４２−８４３８号公報、特開平２−１２７５７０号公報、特開平８−７４１７９号公報には、ステアリン酸マグネシウムを含有するポリジメチルシロキサンが開示されているが、パッケージからの糸条の解舒性を十分に改良しているとは言い難かった。
【０００８】
さらに、従来のステアリン酸マグネシウムを含有する処理剤は、糸条がガイド類と高速で擦過されることにより、スカムがガイド類に脱落、蓄積し、糸切れ等のトラブルが発生するという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、後加工工程で使用した際、安定操業することができ、かつ得られる編物、織物等の製品の品質を優れたものとすることができるポリウレタン系弾性繊維を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１１】
すなわち、金属石けんを含有し、かつ、不純物が５０ｐｐｍ以下である処理剤が付与されてなるとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維である。
【００１２】
また、本発明のポリウレタン系弾性繊維の製造方法は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１３】
すなわち、金属石けんを含有し、かつ、不純物を実質的に含有しない処理剤を付与するとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、金属石けんを含有する処理剤が付与されてなるものである。
【００１５】
本発明で使用する処理剤が金属石けんを含有しないと、巻き取られた糸条をパッケージから解舒することが困難となる問題がある。
【００１６】
かかる金属石けんとして、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、アイコサン酸、ドコサン酸、ラウリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、オクタン酸、トール油脂肪酸等の脂肪酸、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、ｄ−ピマル酸、イソ−ｄ−ピマル酸、ポドカルプ酸、アガテンジカルボン酸、安息香酸、ケイ皮酸、ｐ−オキシケイ皮酸、ジテルペン酸等の樹脂酸またはナフテン酸等のアルカリ塩以外の金属塩またはこれらの混合塩が好ましい。
【００１７】
金属塩中の金属種としては、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、マグネシウム、銀、バリウム、ベリリウム、カドミウム、コバルト、クロム、銅、鉄、水銀、マンガン、ニッケル、鉛、スズ、チタン等が好ましい。
【００１８】
本発明で使用する金属石けんは、脂肪酸金属塩が好ましく、特にステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等が好ましい。
【００１９】
本発明で使用される処理剤は、金属石けんの他に、平滑剤、帯電防止剤、分散剤等を含有することも好ましい。
【００２０】
平滑剤としては、鉱物油等のパラフィン系炭化水素、ヤシ油、牛脂、パーム油、ひまし油、ナタネ油等の天然油脂類、ラウリルオレート、ネオペンチルジラウレート、オレイルオレート、ジオレイルアジペート、２−エチルヘキシルステアレート、イソプロピルミリステート、イソプロピルパルミテート、ノルマルブチルステアレート、イソラウリルオレート、ネオペンチルグリコールジオレエート、トリメチロールプロパントリ２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート等の脂肪族エステル類、シロキサン単位として、１）ジメチルシロキサン単位から成るポリジメチルシロキサン、２）ジメチルシロキサン単位と炭素数２〜４のアルキル基を含むジアルキルシロキサン単位とから成るポリジアルキルシロキサン類、３）ジメチルシロキサン単位とメチルフェニルシロキサン単位とから成るポリシロキサン類等のシリコーンオイル等が好ましく使用される。
【００２１】
本発明において平滑剤は、取り扱い性やガイド類との走行摩擦を低減する観点から、２５℃における粘度が５×１０-6〜５０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるのが好ましい。かかる粘度は、ＪＩＳ−Ｋ２２８３（原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法）に記載された方法で測定され得る。
【００２２】
帯電防止剤としては、アルキルサルフェート、脂肪酸石けん、アルキルスルフォネート、アルキル燐酸エステル等のアニオン界面活性剤等が好ましく使用される。
【００２３】
分散剤としては、シリコーンレジン、ポリエーテル変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、カルボキシアミド変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、有機カルボン酸等が単独または混合物として好ましく使用される。
【００２４】
また、本発明で使用される処理剤には必要に応じて、つなぎ剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、濡れ性向上剤等の通常合成繊維処理剤に使用される成分を含有させることも好ましく行われる。これらの金属石けん、平滑剤、帯電防止剤等の含有量は、目的に応じて適宜決定されるのが好ましい。
【００２５】
本発明で使用される処理剤は、不純物の含有量が５０ｐｐｍ以下である。
【００２６】
不純物が５０ｐｐｍを越えると、ガイド類にスカムが脱落、蓄積する問題がある。
【００２７】
不純物とは、前記の金属石けん、平滑剤、帯電防止剤、分散剤等の処理剤に所定の効果を発揮させるために含有させる成分以外のものをいう。
【００２８】
不純物は、使用する金属石けん、平滑剤等の製造工程において副成したり、合成繊維用処理剤の製造工程中に混入すると考えられる。
【００２９】
例えば、金属石けんは、脂肪酸と金属酸化物、水酸化物とを反応させる直接法または脂肪酸と水酸化ナトリウムをけん化反応させ、金属塩水溶液で複分解させる複分解法等で製造される。
【００３０】
金属石けんの製造は、低温の反応条件で微粉末のものを製造することができるため、複分解法が採用されることが一般的であるが、複分解法では多量に副生する塩化ナトリウムや原料として使用する水酸化ナトリウムに不純物として窒素、リン、硫黄、塩素を含む化合物が混入する場合がある。例えば、カリウムイオン、カルシウムイオン、硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン等で構成される無機塩が混入する場合があり、これらの不純物、特に水溶性塩を最終工程で精製しても残存する場合がある。
【００３１】
本発明で使用される合成繊維用処理剤は、金属石けんに含有する金属種以外の金属を含有する不純物を実質的に含有しないのが好ましい。
【００３２】
金属石けんとしてステアリン酸マグネシウムを使用する場合、硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムのうち少なくとも一種を不純物として実質的に含有しないのが好ましい。
【００３３】
本発明で使用される金属石けん等の固体物質の平均粒子径は、取り扱い性や分散性を向上させる観点から、０．１〜１．０μｍであるのが好ましい。
【００３４】
本発明で使用される合成繊維用処理剤の製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、固体であるステアリン酸マグネシウム等の金属石けんと液体であるシリコーンオイル等の平滑剤とを所定割合で混合し、湿式粉砕して金属石けんを分散させる方法が挙げられる。ここで湿式粉砕に用いる粉砕機としては、縦型ビーズミル、横型ビーズミル、サンドグラインダー、コロイドミル等の各種の湿式粉砕機が使用できる。
【００３５】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、ポリウレタン重合体を紡糸することにより得られる繊維をいう。
【００３６】
本発明におけるポリウレタン重合体は、ポリウレタン−ウレア共重合体であってもよいし、ポリウレタンとポリウレタン−ウレアの混合物もしくは共重合体であってもよい。
【００３７】
より具体的には、本発明におけるポリウレタン重合体は、２種類の型のセグメント：（ａ）長鎖のポリエーテル、ポリエステルセグメントであるソフトセグメントと（ｂ）有機イソシアネートとジアミン鎖伸長剤またはジオール鎖伸長剤との反応により誘導された比較的短鎖のセグメントであるハードセグメントとを含有する。
【００３８】
通常、かかるポリウレタン重合体は、ヒドロキシル末端ソフトセグメント前駆体を有機ジイソシアネートでキャッピングすることによって得られるプレポリマー生成物をジアミンまたはジオールで鎖伸長させるプレポリマー法で得てもよいし、また、全ての原料を同一浴に入れて重合させるワンショット法で得てもよく、またその他の方法で得てもよい。
【００３９】
典型的なポリエーテルソフトセグメントにはポリテトラメチレンエーテルグライコール（以下、ＰＴＭＧと略す）、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、テトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフラン等から誘導されたもの、およびこれらの共重合体が含まれ得る。その中でもポリテトラメチレンエーテルグライコールから誘導されたポリエーテルが好ましい。典型的なポリエステルソフトセグメントには、（ａ）エチレングライコール、ポリテトラメチレンエーテルグライコール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール等と（ｂ）二塩基酸、たとえばアジピン酸、コハク酸等との反応性物が含まれ得る。
【００４０】
ソフトセグメントは、典型的なポリエーテルとポリエステルとから、またはポリカーボネートジオール、たとえば、ポリ−（ペンタン−１，５−カーボネート）ジオールおよびポリ−（ヘキサン−１，６−カーボネート）ジオール等から形成されたポリエーテルエステルのような共重合体であってもよい。
【００４１】
本発明で用いる有機ジイソシアネートの典型は、ビス−（ｐ−イソシアナートフェニル）−メタン（以下、ＭＤＩと略す）、トリレンジイソシアネート（以下、ＴＤＩと略す）、ビス−（４−イソシアナートシクロヘキシル）−メタン（以下、ＰＩＣＭと略す）、へキサメチレンジイソシアネート、３，３，５−トリメチル−５−メチレンシクロヘキシルジイソシアネート等である。その中でも、特にＭＤＩが好ましい。
【００４２】
種々のジアミン、たとえば、エチレンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン等がポリウレタンウレアを形成させるための鎖伸長剤に好適である。鎖停止剤は、ポリウレタンウレアの最終的な分子量の調節を助けるために反応混合物に含有させることができる。通常、鎖停止剤は活性水素を有する一官能性化合物、たとえば、ジエチルアミンを用いるのが好ましい。
【００４３】
また、鎖伸長剤としては、上記アミンに限定されることはなく、ジオールを用いてもよい。例えば、エチレングライコール、１，３−プロパンジオール、４−ブタンジオール、ネオペンチルグライコール、１，２−プロピレングライコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレートおよびパラキシリレンジオール等である。ジオール鎖伸長剤は、１種のみのジオールに限定されるわけでなく、複数種のジオールからなるものであってもよい。また、イソシアネート基と反応する１個の水酸基を含む化合物と併用していてもよい。この場合、このようなポリウレタンを得る方法については溶融重合法、溶液重合法など各種方法を採用できる。重合の処方についても、特に限定されずに、たとえば、ポリオールとジイソシアネー卜と、ジオールからなる鎖伸長剤とを同時に反応させることにより、ポリウレタンを合成する方法等が挙げられ、いずれの方法によるものでもよい。
【００４４】
本発明においては、ポリウレタン重合体はベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の耐候剤、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤、酸化チタン、酸化鉄等の各種顔料、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化セシウム、銀イオン等を含有する機能性添加剤等が含有されていてもよい。
【００４５】
本発明においては、前記ポリウレタン重合体は溶媒を用いてポリウレタン溶液として使用することも好ましく、分散媒を用いてポリウレタン分散液として使用することも好ましく、さらにこれらの混合物を使用することも好ましい。
【００４６】
本発明においては、これらの溶液、分散液およびこれらの混合物を総称して原液と称する。また、本発明では、溶媒、分散媒およびこれらの混合物を総称して媒体と称する。
【００４７】
ポリウレタン重合体を溶解させたり、分散させるために用いる溶媒もしくは分散媒などの媒体は、ポリウレタンに対して不活性なものであれば何を用いてもよいが、ポリウレタン重合体の溶解性が高いＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡｃと略す）、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ビニルピロリドン等を用いるのが好ましい。
【００４８】
原液の濃度も特に限定されるものではないが、通常、２５重量％以上８０重量％以下の範囲が好ましい。
【００４９】
より好ましくは３０重量％以上６０重量％以下の範囲であり、さらに好ましくは３５重量％以上５５重量％以下の範囲である。
【００５０】
２５重量％に満たないと乾式紡糸の際、溶媒等の蒸発に必要な熱量が多くなるため紡糸が困難となる傾向がある。
【００５１】
一方、８０重量％を越えると原液の安定性が悪化し、その結果、紡糸性が悪化し、原液の安定性を向上させるため重合体の重合度を下げると糸質が低下する傾向がある。
【００５２】
原液の粘度は２５００ポイズ以上５５００ポイズ以下であることが好ましい。２５００ポイズ以上の粘度があれば、乾式紡糸する際の粘度低下による糸切れも少なく紡糸性が良く、５５００ポイズ以下の粘度であれば口金部分での圧損をある程度抑えることができるため、紡糸性や糸質を高めることができる。
【００５３】
なお、粘度の値は４０℃における鋼球落下式粘度測定法によるものである。
【００５４】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、原液を紡糸して得ることができる。採用され得る紡糸方法として乾式紡糸法、溶融紡糸法、湿式紡糸法等のいずれの方法であってもよい。
【００５５】
本発明においては、特に、乾式紡糸法が好ましく採用され得る。乾式紡糸の際の原液の温度、雰囲気温度、吐出速度、口金形状、糸条の引き取り速度等の紡糸条件は適宜選択し得る。口金の穴数は、１本以上の単糸を形成するため１個以上とするのが好ましい。
【００５６】
なお、本発明のポリウレタン系弾性繊維の繊度、フィラメント数等は用途に応じて適宜決定され得る。
【００５７】
また、前記処理剤のポリウレタン系弾性繊維への付与は、主として紡糸等の製造工程で行われるのが好ましい。
【００５８】
付与方法は、ローラー法、ノズル法、スプレー法等を選ぶことができる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。実施例および比較例中の部は重量部、％は重量％を表す。
【００６０】
なお、実施例中の各特性の評価方法について最初に説明する。
【００６１】
［ポリウレタン系弾性繊維用処理剤の分散安定性および平均粒子径］
分散安定性に関しては処理剤１００ｍｌを密栓付きガラス製１００ｍｌメスシリンダーに入れ、４０℃にて１週間と１ケ月間放置し、１週間後と１ケ月間後の処理剤の外観を観察し、下記の基準で評価した。
◎：均一な分散状態で外観に変化がなかった。
○：５ｍｌ未満の透明層が発生した。
△：５ｍｌ以上の透明層が発生した。
×：沈殿が発生した。
【００６２】
平均粒子径に関しては金属石けんが１０００ｐｐｍの濃度となるように処理剤を希釈して試料とした。この試料を２５℃で超遠心式自動粒度分布測定装置（堀場製作所製ＣＡＰＡ−７００）を用いて面積基準の平均粒子径を測定した。
【００６３】
［ポリウレタン系弾性繊維への処理剤の付与］
まず、分子量２９００のテトラメチレンエーテルグリコール、ビス−（ｐ−イソシアナートフェニル）−メタンおよびエチレングリコールからなるポリウレタンのＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド（以下ＤＭＡＣと略する。）溶液（３５重量％）を重合しポリマ溶液（Ａ）とした。
【００６４】
次に、アメリカ合衆国特許３５５５１１５号に開示されたｔ−ブチルジエタノールアミンとメチレン−ビス−（４−シクロヘキシルイソシアネ−ト）の反応によって生成せしめたポリウレタン系染着剤ＤＭＡＣ溶液（３５重量％）（Ｂ）とアメリカ合衆国特許３５５３２９０号に開示されたｐ−クレゾ−ルとジビニルベンゼンの縮合重合体の２対１重量比の混合物である酸化防止剤ＤＭＡＣ溶液（３５重量％）（Ｃ）とした。Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれを９４重量％、４重量％、２重量％で均一に混合し、紡糸溶液とした。ここで得られた紡糸溶液を用いて、ゴデローラーと巻取機の速度比１．４として５４０ｍ／分のスピードで乾式紡糸を行い、巻き取り前にオイリングローラーによってポリウレタン系弾性繊維用処理剤をニート給油して、処理剤の付着量が繊維に対し４．０重量％となるように付与された２０ｄｔｅｘ、モノフィラメントのポリウレタン系弾性繊維を長さ５８ｍｍの円筒状紙管に、巻き幅３８ｍｍを与えるトラバースガイドを介して、サ−フェスドライブの巻取機を用いて巻き取り、３００ｇの巻糸体を得た。処理剤の付与量の測定は、ＪＩＳ−Ｌ１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に準じ、抽出溶剤としてｎ−ヘキサンを用いて抽出した値とした。
【００６５】
［ポリウレタン系弾性繊維の評価］
破断強度、破断伸度は、繊維をインストロン４５０２型引張試験機を用い、引張テストすることにより得た。これらは下記により定義される。
【００６６】
５ｃｍ（Ｌ１）の試料を５０ｃｍ／分の引張速度で３００％伸長を５回繰返した。このときの応力を（Ｇ１）とした。次に該長さを３０秒間保持した。さらに６回目に繊維が切断するまで伸長した。この破断時の応力を（Ｇ３）、破断時の試料長さを（Ｌ３）とした。
【００６７】
以下、上記の特性は下記式により与えられる。
【００６８】
強度＝（Ｇ３）
伸度＝１００×｛（Ｌ３）−（Ｌ１））／（Ｌ１）｝
解舒張力は米国特許４２９６１７４号明細書のカラム４、２０行から４５行および図６に記載される方法を用いて測定した。糸を４５．７ｍ／分で巻糸体の側面から引き剥がし、１８３ｍを引き剥がす間の平均張力を計測した。計測時の温度は２５℃、６０％ＲＨにて実施した。計測する巻糸体の位置は巻糸体表層、中央層、最内部層とした。具体的に巻糸体表層とは巻糸体表面から約５グラムの糸を除去した層であった。この理由は巻糸体表面の巻き上げのパターンを故意に変える場合があるからである。最内部層とは巻糸体に巻糸を約５ｇを残した層。中央層とは巻糸体表層、最内部層の中間の層とした。解舒張力を測定する巻糸体は３ヶ月以上、約２０℃にて保管したものを使用した。
【００６９】
［スカムの評価］
スカム発生量に関しては、ポリウレタン系弾性繊維の紡糸巻取りの際の評価をスカム評価１とし、巻き取られた巻糸体を使用する際の評価をスカム評価２として評価した。
【００７０】
紡糸巻取りの際の評価は、紡糸巻取機のサ−フェスドライブロールへのスカムの脱落および蓄積状態を４５０００ｋｍ巻き取った時点で、肉眼観察し、次の基準で評価した。
◎：スカムの付着がほとんどなかった。
○：スカムがやや付着しているが、糸の安定走行に問題はなかった。
×：スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７１】
巻き取られた巻糸体を使用する際の評価は、巻糸体をミニチュア整経機に１０本仕立て、２５℃×６５％ＲＨの雰囲気下で糸速度３００ｍ／分で１５００ｋｍ巻き取った。このとき、ミニチュア整経機のクシガイドに対するスカムの脱落および蓄積状態を肉眼観察し、次の基準で評価した。
◎：スカムの付着がほとんどなかった。
○：スカムがやや付着しているが、糸の安定走行に問題はなかった。
×：スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７２】
［実施例１］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてアミノ変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物を得た（Ｓ−１）。次に金属石けんとしてステアリン酸と酸化マグネシウムを原料とし、乾式直接法で製造された、ナトリウム含有量が３０ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる合成繊維用処理剤（Ｔ−１）を得た。元素分析により処理剤（Ｔ−１）中にナトリウム、イオウが３ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的には含有していないことが判明した。
【００７３】
処理剤（Ｔ−１）の組成および評価を表１に、（Ｔ−１）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００７４】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１よりやや低く、良好な結果であった。
【００７５】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００７６】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００７７】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００７８】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７９】
［実施例２］
実施例１で使用したシリコーン混合物（Ｓ−１）に実施例１で使用した金属石けん（Ｍ−１）を実施例１での使用量の１．５倍量である６．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−２）を得た。
【００８０】
元素分析により処理剤（Ｔ−２）中にナトリウム、イオウ、塩素が４ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００８１】
処理剤（Ｔ−２）の組成および評価を表１に、（Ｔ−２）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００８２】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２よりやや低く、良好な結果であった。
【００８３】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００８４】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００８５】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００８６】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００８７】
［実施例３］
実施例１で使用したシリコーン混合物（Ｓ−１）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法で、副成する水溶性塩を多量の洗浄温水を用い精製する工程を経て製造され、ナトリウム含有量が２８ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−２）４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−２）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−３）を得た。（Ｔ−３）の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウ、塩素が２８ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００８８】
処理剤（Ｔ−３）の組成および評価を表１に、（Ｔ−３）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００８９】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１よりやや低く、良好な結果であった。
【００９０】
スカム評価１およびスカム評価２の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００９１】
［実施例４］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてカルボキシアミド変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物得た（Ｓ−２）。シリコーン混合物（Ｓ−２）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化マグネシウムを原料とする湿式直説法で製造されたナトリウム含有量が７０ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）であるジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）を４．０重量部加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−４）を得た。Ｔ−４不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが６ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００９２】
処理剤（Ｔ−４）の組成および評価を表１に、（Ｔ−４）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００９３】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３よりやや低く、良好な結果であった。
【００９４】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００９５】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００９６】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどなかった。
【００９７】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００９８】
［比較例１］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてアミノ変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物得た（Ｓ−１）。次に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）を用いた。（Ｎ−１）中のナトリウム含有量は１８００ｐｐｍであった。シリコーン混合物（Ｓ−１）に対し（Ｎ−１）を４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）がコロイド状に分散された分散液から成る処理剤（Ｕ−１）を得た。Ｕ−１の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが３００ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。
【００９９】
処理剤（Ｕ−１）の組成および評価を表１に、（Ｕ−１）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１００】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物であった。
【０１０１】
［比較例２］
シリコーン混合物（Ｓ−１）に６．０重量部のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｕ−２）を得た。Ｕ−２の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウ、塩素が４７０ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。処理剤（Ｕ−２）の組成および評価を表１に、（Ｕ−２）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１０２】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物と塩化ナトリウムであった。
【０１０３】
［比較例３］
シリコーン混合物（Ｓ−２）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−２）を用いた。元素分析により（Ｎ−２）のナトリウム含有量は２２００ｐｐｍであったシリコーン混合物（Ｓ−２）に対し（Ｎ−２）を４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−２）がコロイド状に分散された分散液から成る処理剤（Ｕ−３）を得た。Ｕ−１の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが３３０ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。
【０１０４】
処理剤（Ｕ−３）の組成および評価を表１に、（Ｕ−３）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１０５】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物であった。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明した本発明のポリウレタン系弾性繊維は、後加工工程で使用する際、ガイド類へスカムの脱落、蓄積を防止するため安定操業ができ、得られる編物、織物等の品質を優れたものとすることができるという効果がある。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタン系弾性繊維およびその製造方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、後加工工程で使用する場合、パッケージから糸条の解舒を安定して行うことができ、得られる編物、織物等の品質を優れたものにすることができるポリウレタン系弾性繊維およびその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ポリウレタン系弾性繊維は、大きな伸度と伸長回復力を有し、その優れた弾性特性により伸縮性やフィット性が要求される水着等の用途に使用される。
【０００４】
しかし、一定の引っ張り応力が加わった際の伸びが大きいため、後加工工程でガイド類との摩擦抵抗によって繊維が伸びやすく、得られる編物、織物等に引きつれ等の斑が発生する。
【０００５】
また、ポリウレタン系弾性繊維は粘着性が大きいため、パッケージ中における糸条同士の膠着が生じやすく、パッケージからの糸条の解舒が困難となる。
【０００６】
このようなガイド類との摩擦抵抗や粘着性を低下するために各種の処理剤や添加剤が使用されている。
【０００７】
かかる処理剤として特公昭４２−８４３８号公報、特開平２−１２７５７０号公報、特開平８−７４１７９号公報には、ステアリン酸マグネシウムを含有するポリジメチルシロキサンが開示されているが、パッケージからの糸条の解舒性を十分に改良しているとは言い難かった。
【０００８】
さらに、従来のステアリン酸マグネシウムを含有する処理剤は、糸条がガイド類と高速で擦過されることにより、スカムがガイド類に脱落、蓄積し、糸切れ等のトラブルが発生するという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、後加工工程で使用した際、安定操業することができ、かつ得られる編物、織物等の製品の品質を優れたものとすることができるポリウレタン系弾性繊維を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１１】
すなわち、金属石けんを含有し、かつ、不純物が５０ｐｐｍ以下である処理剤が付与されてなるとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維である。
【００１２】
また、本発明のポリウレタン系弾性繊維の製造方法は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１３】
すなわち、金属石けんを含有し、かつ、不純物を実質的に含有しない処理剤を付与するとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、金属石けんを含有する処理剤が付与されてなるものである。
【００１５】
本発明で使用する処理剤が金属石けんを含有しないと、巻き取られた糸条をパッケージから解舒することが困難となる問題がある。
【００１６】
かかる金属石けんとして、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、アイコサン酸、ドコサン酸、ラウリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、オクタン酸、トール油脂肪酸等の脂肪酸、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、ｄ−ピマル酸、イソ−ｄ−ピマル酸、ポドカルプ酸、アガテンジカルボン酸、安息香酸、ケイ皮酸、ｐ−オキシケイ皮酸、ジテルペン酸等の樹脂酸またはナフテン酸等のアルカリ塩以外の金属塩またはこれらの混合塩が好ましい。
【００１７】
金属塩中の金属種としては、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、マグネシウム、銀、バリウム、ベリリウム、カドミウム、コバルト、クロム、銅、鉄、水銀、マンガン、ニッケル、鉛、スズ、チタン等が好ましい。
【００１８】
本発明で使用する金属石けんは、脂肪酸金属塩が好ましく、特にステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等が好ましい。
【００１９】
本発明で使用される処理剤は、金属石けんの他に、平滑剤、帯電防止剤、分散剤等を含有することも好ましい。
【００２０】
平滑剤としては、鉱物油等のパラフィン系炭化水素、ヤシ油、牛脂、パーム油、ひまし油、ナタネ油等の天然油脂類、ラウリルオレート、ネオペンチルジラウレート、オレイルオレート、ジオレイルアジペート、２−エチルヘキシルステアレート、イソプロピルミリステート、イソプロピルパルミテート、ノルマルブチルステアレート、イソラウリルオレート、ネオペンチルグリコールジオレエート、トリメチロールプロパントリ２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールテトラペラルゴネート等の脂肪族エステル類、シロキサン単位として、１）ジメチルシロキサン単位から成るポリジメチルシロキサン、２）ジメチルシロキサン単位と炭素数２〜４のアルキル基を含むジアルキルシロキサン単位とから成るポリジアルキルシロキサン類、３）ジメチルシロキサン単位とメチルフェニルシロキサン単位とから成るポリシロキサン類等のシリコーンオイル等が好ましく使用される。
【００２１】
本発明において平滑剤は、取り扱い性やガイド類との走行摩擦を低減する観点から、２５℃における粘度が５×１０-6〜５０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるのが好ましい。かかる粘度は、ＪＩＳ−Ｋ２２８３（原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法）に記載された方法で測定され得る。
【００２２】
帯電防止剤としては、アルキルサルフェート、脂肪酸石けん、アルキルスルフォネート、アルキル燐酸エステル等のアニオン界面活性剤等が好ましく使用される。
【００２３】
分散剤としては、シリコーンレジン、ポリエーテル変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、カルボキシアミド変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、有機カルボン酸等が単独または混合物として好ましく使用される。
【００２４】
また、本発明で使用される処理剤には必要に応じて、つなぎ剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、濡れ性向上剤等の通常合成繊維処理剤に使用される成分を含有させることも好ましく行われる。これらの金属石けん、平滑剤、帯電防止剤等の含有量は、目的に応じて適宜決定されるのが好ましい。
【００２５】
本発明で使用される処理剤は、不純物の含有量が５０ｐｐｍ以下である。
【００２６】
不純物が５０ｐｐｍを越えると、ガイド類にスカムが脱落、蓄積する問題がある。
【００２７】
不純物とは、前記の金属石けん、平滑剤、帯電防止剤、分散剤等の処理剤に所定の効果を発揮させるために含有させる成分以外のものをいう。
【００２８】
不純物は、使用する金属石けん、平滑剤等の製造工程において副成したり、合成繊維用処理剤の製造工程中に混入すると考えられる。
【００２９】
例えば、金属石けんは、脂肪酸と金属酸化物、水酸化物とを反応させる直接法または脂肪酸と水酸化ナトリウムをけん化反応させ、金属塩水溶液で複分解させる複分解法等で製造される。
【００３０】
金属石けんの製造は、低温の反応条件で微粉末のものを製造することができるため、複分解法が採用されることが一般的であるが、複分解法では多量に副生する塩化ナトリウムや原料として使用する水酸化ナトリウムに不純物として窒素、リン、硫黄、塩素を含む化合物が混入する場合がある。例えば、カリウムイオン、カルシウムイオン、硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン等で構成される無機塩が混入する場合があり、これらの不純物、特に水溶性塩を最終工程で精製しても残存する場合がある。
【００３１】
本発明で使用される合成繊維用処理剤は、金属石けんに含有する金属種以外の金属を含有する不純物を実質的に含有しないのが好ましい。
【００３２】
金属石けんとしてステアリン酸マグネシウムを使用する場合、硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムのうち少なくとも一種を不純物として実質的に含有しないのが好ましい。
【００３３】
本発明で使用される金属石けん等の固体物質の平均粒子径は、取り扱い性や分散性を向上させる観点から、０．１〜１．０μｍであるのが好ましい。
【００３４】
本発明で使用される合成繊維用処理剤の製造方法は、特に制限されるものではなく、例えば、固体であるステアリン酸マグネシウム等の金属石けんと液体であるシリコーンオイル等の平滑剤とを所定割合で混合し、湿式粉砕して金属石けんを分散させる方法が挙げられる。ここで湿式粉砕に用いる粉砕機としては、縦型ビーズミル、横型ビーズミル、サンドグラインダー、コロイドミル等の各種の湿式粉砕機が使用できる。
【００３５】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、ポリウレタン重合体を紡糸することにより得られる繊維をいう。
【００３６】
本発明におけるポリウレタン重合体は、ポリウレタン−ウレア共重合体であってもよいし、ポリウレタンとポリウレタン−ウレアの混合物もしくは共重合体であってもよい。
【００３７】
より具体的には、本発明におけるポリウレタン重合体は、２種類の型のセグメント：（ａ）長鎖のポリエーテル、ポリエステルセグメントであるソフトセグメントと（ｂ）有機イソシアネートとジアミン鎖伸長剤またはジオール鎖伸長剤との反応により誘導された比較的短鎖のセグメントであるハードセグメントとを含有する。
【００３８】
通常、かかるポリウレタン重合体は、ヒドロキシル末端ソフトセグメント前駆体を有機ジイソシアネートでキャッピングすることによって得られるプレポリマー生成物をジアミンまたはジオールで鎖伸長させるプレポリマー法で得てもよいし、また、全ての原料を同一浴に入れて重合させるワンショット法で得てもよく、またその他の方法で得てもよい。
【００３９】
典型的なポリエーテルソフトセグメントにはポリテトラメチレンエーテルグライコール（以下、ＰＴＭＧと略す）、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、テトラヒドロフラン、３−メチルテトラヒドロフラン等から誘導されたもの、およびこれらの共重合体が含まれ得る。その中でもポリテトラメチレンエーテルグライコールから誘導されたポリエーテルが好ましい。典型的なポリエステルソフトセグメントには、（ａ）エチレングライコール、ポリテトラメチレンエーテルグライコール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール等と（ｂ）二塩基酸、たとえばアジピン酸、コハク酸等との反応性物が含まれ得る。
【００４０】
ソフトセグメントは、典型的なポリエーテルとポリエステルとから、またはポリカーボネートジオール、たとえば、ポリ−（ペンタン−１，５−カーボネート）ジオールおよびポリ−（ヘキサン−１，６−カーボネート）ジオール等から形成されたポリエーテルエステルのような共重合体であってもよい。
【００４１】
本発明で用いる有機ジイソシアネートの典型は、ビス−（ｐ−イソシアナートフェニル）−メタン（以下、ＭＤＩと略す）、トリレンジイソシアネート（以下、ＴＤＩと略す）、ビス−（４−イソシアナートシクロヘキシル）−メタン（以下、ＰＩＣＭと略す）、へキサメチレンジイソシアネート、３，３，５−トリメチル−５−メチレンシクロヘキシルジイソシアネート等である。その中でも、特にＭＤＩが好ましい。
【００４２】
種々のジアミン、たとえば、エチレンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン等がポリウレタンウレアを形成させるための鎖伸長剤に好適である。鎖停止剤は、ポリウレタンウレアの最終的な分子量の調節を助けるために反応混合物に含有させることができる。通常、鎖停止剤は活性水素を有する一官能性化合物、たとえば、ジエチルアミンを用いるのが好ましい。
【００４３】
また、鎖伸長剤としては、上記アミンに限定されることはなく、ジオールを用いてもよい。例えば、エチレングライコール、１，３−プロパンジオール、４−ブタンジオール、ネオペンチルグライコール、１，２−プロピレングライコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレートおよびパラキシリレンジオール等である。ジオール鎖伸長剤は、１種のみのジオールに限定されるわけでなく、複数種のジオールからなるものであってもよい。また、イソシアネート基と反応する１個の水酸基を含む化合物と併用していてもよい。この場合、このようなポリウレタンを得る方法については溶融重合法、溶液重合法など各種方法を採用できる。重合の処方についても、特に限定されずに、たとえば、ポリオールとジイソシアネー卜と、ジオールからなる鎖伸長剤とを同時に反応させることにより、ポリウレタンを合成する方法等が挙げられ、いずれの方法によるものでもよい。
【００４４】
本発明においては、ポリウレタン重合体はベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の耐候剤、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤、酸化チタン、酸化鉄等の各種顔料、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化セシウム、銀イオン等を含有する機能性添加剤等が含有されていてもよい。
【００４５】
本発明においては、前記ポリウレタン重合体は溶媒を用いてポリウレタン溶液として使用することも好ましく、分散媒を用いてポリウレタン分散液として使用することも好ましく、さらにこれらの混合物を使用することも好ましい。
【００４６】
本発明においては、これらの溶液、分散液およびこれらの混合物を総称して原液と称する。また、本発明では、溶媒、分散媒およびこれらの混合物を総称して媒体と称する。
【００４７】
ポリウレタン重合体を溶解させたり、分散させるために用いる溶媒もしくは分散媒などの媒体は、ポリウレタンに対して不活性なものであれば何を用いてもよいが、ポリウレタン重合体の溶解性が高いＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡｃと略す）、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ビニルピロリドン等を用いるのが好ましい。
【００４８】
原液の濃度も特に限定されるものではないが、通常、２５重量％以上８０重量％以下の範囲が好ましい。
【００４９】
より好ましくは３０重量％以上６０重量％以下の範囲であり、さらに好ましくは３５重量％以上５５重量％以下の範囲である。
【００５０】
２５重量％に満たないと乾式紡糸の際、溶媒等の蒸発に必要な熱量が多くなるため紡糸が困難となる傾向がある。
【００５１】
一方、８０重量％を越えると原液の安定性が悪化し、その結果、紡糸性が悪化し、原液の安定性を向上させるため重合体の重合度を下げると糸質が低下する傾向がある。
【００５２】
原液の粘度は２５００ポイズ以上５５００ポイズ以下であることが好ましい。２５００ポイズ以上の粘度があれば、乾式紡糸する際の粘度低下による糸切れも少なく紡糸性が良く、５５００ポイズ以下の粘度であれば口金部分での圧損をある程度抑えることができるため、紡糸性や糸質を高めることができる。
【００５３】
なお、粘度の値は４０℃における鋼球落下式粘度測定法によるものである。
【００５４】
本発明のポリウレタン系弾性繊維は、原液を紡糸して得ることができる。採用され得る紡糸方法として乾式紡糸法、溶融紡糸法、湿式紡糸法等のいずれの方法であってもよい。
【００５５】
本発明においては、特に、乾式紡糸法が好ましく採用され得る。乾式紡糸の際の原液の温度、雰囲気温度、吐出速度、口金形状、糸条の引き取り速度等の紡糸条件は適宜選択し得る。口金の穴数は、１本以上の単糸を形成するため１個以上とするのが好ましい。
【００５６】
なお、本発明のポリウレタン系弾性繊維の繊度、フィラメント数等は用途に応じて適宜決定され得る。
【００５７】
また、前記処理剤のポリウレタン系弾性繊維への付与は、主として紡糸等の製造工程で行われるのが好ましい。
【００５８】
付与方法は、ローラー法、ノズル法、スプレー法等を選ぶことができる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。実施例および比較例中の部は重量部、％は重量％を表す。
【００６０】
なお、実施例中の各特性の評価方法について最初に説明する。
【００６１】
［ポリウレタン系弾性繊維用処理剤の分散安定性および平均粒子径］
分散安定性に関しては処理剤１００ｍｌを密栓付きガラス製１００ｍｌメスシリンダーに入れ、４０℃にて１週間と１ケ月間放置し、１週間後と１ケ月間後の処理剤の外観を観察し、下記の基準で評価した。
◎：均一な分散状態で外観に変化がなかった。
○：５ｍｌ未満の透明層が発生した。
△：５ｍｌ以上の透明層が発生した。
×：沈殿が発生した。
【００６２】
平均粒子径に関しては金属石けんが１０００ｐｐｍの濃度となるように処理剤を希釈して試料とした。この試料を２５℃で超遠心式自動粒度分布測定装置（堀場製作所製ＣＡＰＡ−７００）を用いて面積基準の平均粒子径を測定した。
【００６３】
［ポリウレタン系弾性繊維への処理剤の付与］
まず、分子量２９００のテトラメチレンエーテルグリコール、ビス−（ｐ−イソシアナートフェニル）−メタンおよびエチレングリコールからなるポリウレタンのＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド（以下ＤＭＡＣと略する。）溶液（３５重量％）を重合しポリマ溶液（Ａ）とした。
【００６４】
次に、アメリカ合衆国特許３５５５１１５号に開示されたｔ−ブチルジエタノールアミンとメチレン−ビス−（４−シクロヘキシルイソシアネ−ト）の反応によって生成せしめたポリウレタン系染着剤ＤＭＡＣ溶液（３５重量％）（Ｂ）とアメリカ合衆国特許３５５３２９０号に開示されたｐ−クレゾ−ルとジビニルベンゼンの縮合重合体の２対１重量比の混合物である酸化防止剤ＤＭＡＣ溶液（３５重量％）（Ｃ）とした。Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれを９４重量％、４重量％、２重量％で均一に混合し、紡糸溶液とした。ここで得られた紡糸溶液を用いて、ゴデローラーと巻取機の速度比１．４として５４０ｍ／分のスピードで乾式紡糸を行い、巻き取り前にオイリングローラーによってポリウレタン系弾性繊維用処理剤をニート給油して、処理剤の付着量が繊維に対し４．０重量％となるように付与された２０ｄｔｅｘ、モノフィラメントのポリウレタン系弾性繊維を長さ５８ｍｍの円筒状紙管に、巻き幅３８ｍｍを与えるトラバースガイドを介して、サ−フェスドライブの巻取機を用いて巻き取り、３００ｇの巻糸体を得た。処理剤の付与量の測定は、ＪＩＳ−Ｌ１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に準じ、抽出溶剤としてｎ−ヘキサンを用いて抽出した値とした。
【００６５】
［ポリウレタン系弾性繊維の評価］
破断強度、破断伸度は、繊維をインストロン４５０２型引張試験機を用い、引張テストすることにより得た。これらは下記により定義される。
【００６６】
５ｃｍ（Ｌ１）の試料を５０ｃｍ／分の引張速度で３００％伸長を５回繰返した。このときの応力を（Ｇ１）とした。次に該長さを３０秒間保持した。さらに６回目に繊維が切断するまで伸長した。この破断時の応力を（Ｇ３）、破断時の試料長さを（Ｌ３）とした。
【００６７】
以下、上記の特性は下記式により与えられる。
【００６８】
強度＝（Ｇ３）
伸度＝１００×｛（Ｌ３）−（Ｌ１））／（Ｌ１）｝
解舒張力は米国特許４２９６１７４号明細書のカラム４、２０行から４５行および図６に記載される方法を用いて測定した。糸を４５．７ｍ／分で巻糸体の側面から引き剥がし、１８３ｍを引き剥がす間の平均張力を計測した。計測時の温度は２５℃、６０％ＲＨにて実施した。計測する巻糸体の位置は巻糸体表層、中央層、最内部層とした。具体的に巻糸体表層とは巻糸体表面から約５グラムの糸を除去した層であった。この理由は巻糸体表面の巻き上げのパターンを故意に変える場合があるからである。最内部層とは巻糸体に巻糸を約５ｇを残した層。中央層とは巻糸体表層、最内部層の中間の層とした。解舒張力を測定する巻糸体は３ヶ月以上、約２０℃にて保管したものを使用した。
【００６９】
［スカムの評価］
スカム発生量に関しては、ポリウレタン系弾性繊維の紡糸巻取りの際の評価をスカム評価１とし、巻き取られた巻糸体を使用する際の評価をスカム評価２として評価した。
【００７０】
紡糸巻取りの際の評価は、紡糸巻取機のサ−フェスドライブロールへのスカムの脱落および蓄積状態を４５０００ｋｍ巻き取った時点で、肉眼観察し、次の基準で評価した。
◎：スカムの付着がほとんどなかった。
○：スカムがやや付着しているが、糸の安定走行に問題はなかった。
×：スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７１】
巻き取られた巻糸体を使用する際の評価は、巻糸体をミニチュア整経機に１０本仕立て、２５℃×６５％ＲＨの雰囲気下で糸速度３００ｍ／分で１５００ｋｍ巻き取った。このとき、ミニチュア整経機のクシガイドに対するスカムの脱落および蓄積状態を肉眼観察し、次の基準で評価した。
◎：スカムの付着がほとんどなかった。
○：スカムがやや付着しているが、糸の安定走行に問題はなかった。
×：スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７２】
［実施例１］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてアミノ変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物を得た（Ｓ−１）。次に金属石けんとしてステアリン酸と酸化マグネシウムを原料とし、乾式直接法で製造された、ナトリウム含有量が３０ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる合成繊維用処理剤（Ｔ−１）を得た。元素分析により処理剤（Ｔ−１）中にナトリウム、イオウが３ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的には含有していないことが判明した。
【００７３】
処理剤（Ｔ−１）の組成および評価を表１に、（Ｔ−１）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００７４】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１よりやや低く、良好な結果であった。
【００７５】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００７６】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００７７】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００７８】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００７９】
［実施例２］
実施例１で使用したシリコーン混合物（Ｓ−１）に実施例１で使用した金属石けん（Ｍ−１）を実施例１での使用量の１．５倍量である６．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−２）を得た。
【００８０】
元素分析により処理剤（Ｔ−２）中にナトリウム、イオウ、塩素が４ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００８１】
処理剤（Ｔ−２）の組成および評価を表１に、（Ｔ−２）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００８２】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２よりやや低く、良好な結果であった。
【００８３】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００８４】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００８５】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００８６】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−２）を用いた比較例２はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００８７】
［実施例３］
実施例１で使用したシリコーン混合物（Ｓ−１）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法で、副成する水溶性塩を多量の洗浄温水を用い精製する工程を経て製造され、ナトリウム含有量が２８ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−２）４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−２）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−３）を得た。（Ｔ−３）の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウ、塩素が２８ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００８８】
処理剤（Ｔ−３）の組成および評価を表１に、（Ｔ−３）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００８９】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−１）を用いた比較例１よりやや低く、良好な結果であった。
【００９０】
スカム評価１およびスカム評価２の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００９１】
［実施例４］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてカルボキシアミド変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物得た（Ｓ−２）。シリコーン混合物（Ｓ−２）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化マグネシウムを原料とする湿式直説法で製造されたナトリウム含有量が７０ｐｐｍのジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）であるジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）を４．０重量部加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｍ−３）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｔ−４）を得た。Ｔ−４不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが６ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していないことが判明した。
【００９２】
処理剤（Ｔ−４）の組成および評価を表１に、（Ｔ−４）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【００９３】
解舒張力は、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３よりやや低く、良好な結果であった。
【００９４】
スカム評価１の結果により、スカムの付着がほとんどないことが判明した。
【００９５】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があり、連続紡糸を行うにはクリーニングを実施する必要があった。
【００９６】
スカム評価２の結果でも、スカムの付着がほとんどなかった。
【００９７】
これに対し、不純物を含有した処理剤（Ｕ−３）を用いた比較例３はスカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。
【００９８】
［比較例１］
分散媒体として２５℃における粘度が２０×１０-6ｍ2 ／Ｓであるシリコーンオイル９４．３重量部と分散剤としてアミノ変性シリコーン０．７重量部とを混合したシリコーン混合物得た（Ｓ−１）。次に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）を用いた。（Ｎ−１）中のナトリウム含有量は１８００ｐｐｍであった。シリコーン混合物（Ｓ−１）に対し（Ｎ−１）を４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）がコロイド状に分散された分散液から成る処理剤（Ｕ−１）を得た。Ｕ−１の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが３００ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。
【００９９】
処理剤（Ｕ−１）の組成および評価を表１に、（Ｕ−１）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１００】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物であった。
【０１０１】
［比較例２］
シリコーン混合物（Ｓ−１）に６．０重量部のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−１）がコロイド状に分散された分散液からなる処理剤（Ｕ−２）を得た。Ｕ−２の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウ、塩素が４７０ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。処理剤（Ｕ−２）の組成および評価を表１に、（Ｕ−２）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１０２】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物と塩化ナトリウムであった。
【０１０３】
［比較例３］
シリコーン混合物（Ｓ−２）に金属石けんとしてステアリン酸と水酸化ナトリウムを原料とする複分解沈殿法のジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−２）を用いた。元素分析により（Ｎ−２）のナトリウム含有量は２２００ｐｐｍであったシリコーン混合物（Ｓ−２）に対し（Ｎ−２）を４．０重量部を加えて２０〜３５℃で均一になるまで混合した後、横型ビーズミルを用いて湿式粉砕してジステアリン酸マグネシウム塩（Ｎ−２）がコロイド状に分散された分散液から成る処理剤（Ｕ−３）を得た。Ｕ−１の不純物を測定するため元素分析を実施した結果、ナトリウム、イオウが３３０ｐｐｍ検出され、主たる不純物は硫酸ナトリウムであり、不純物を実質的に含有していたことが判明した。
【０１０４】
処理剤（Ｕ−３）の組成および評価を表１に、（Ｕ−３）を付与したポリウレタン系弾性繊維の評価を表２に示す。
【０１０５】
スカム評価１の結果により、スカムの付着および蓄積が多く、スカム評価２の結果でも、スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に大きな問題があった。蓄積物の主たる成分は硫酸ナトリウム１０水和物であった。
【０１０６】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
以上説明した本発明のポリウレタン系弾性繊維は、後加工工程で使用する際、ガイド類へスカムの脱落、蓄積を防止するため安定操業ができ、得られる編物、織物等の品質を優れたものとすることができるという効果がある。
Claims (7)
- 金属石けんを含有し、かつ、不純物が５０ｐｐｍ以下である処理剤が付与されてなるとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維。
- 前記金属石けんが脂肪酸金属塩であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン系弾性繊維。
- 前記脂肪酸金属塩がステアリン酸マグネシウムであることを特徴とする請求項２に記載のポリウレタン系弾性繊維。
- 前記不純物が金属石けんに含有する金属種以外の金属を含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリウレタン系弾性繊維。
- 前記不純物が水溶性金属塩であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポリウレタン系弾性繊維。
- 前記不純物が硫酸ナトリウムおよび／または塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポリウレタン系弾性繊維。
- 金属石けんを含有し、かつ、不純物が５０ｐｐｍ以下である処理剤を付与するとともに、前記不純物が窒素、リン、硫黄、塩素のうち少なくとも一種以上を含有する無機塩であることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維の製造方法。
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