JP5647548B2 - ポリウレタン組成物 - Google Patents
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しかしながら、従来技術のポリウレタン組成物は、ポリウレタン弾性繊維紡糸原液として用いる紡糸工程や繊維の加工工程において前記した諸問題を未だ充分に解決してない。
そして、発明者らは、かかる観点から鋭意研究を進めた結果、ポリウレタン弾性繊維用の固体微粒子に対してアミド系溶剤中にて著しい分散効果を持つポリカルボン酸系共重合化合物を予想外に見出し、本発明を完成するに至った。
[1]ポリウレタン重合体、アミド系溶剤、固体微粒子、及び分散剤を含むポリウレタン組成物であって、該分散剤は、ポリカルボン酸系共重合化合物であることを特徴とするポリウレタン組成物。
以下の式(1):
以下の式(3):
上記構成単位(a)及び(b)以外の共重合可能な単量体構成単位(c):0〜30モル%から構成されるポリカルボン酸系共重合化合物であり、そして前記固体微粒子100重量部に対する前記ポリカルボン酸系共重合化合物の含有量が0.1〜20重量部である、前記[2]に記載のポリウレタン組成物。
前記ポリカルボン酸系共重合化合物は、好ましくは、ポリオキシアルキレン誘導体と不飽和カルボン酸化合物との共重合化合物であり、かつ、その主鎖にポリカルボン酸基を、そしてグラフト鎖にポリオキシアルキレン基を有する化合物である。
以下の式(1):
以下の式(3):
上記構成単位(a)及び(b)以外の共重合可能な単量体構成単位(c):0〜30モル%から構成されるポリカルボン酸系共重合化合物である。
以下、製造法の1例を示す。
5リットル加圧反応器にアリルアルコール58g(1.0モル)、及び触媒としてナトリウムメチラート1.0gを入れ、系内の空気を窒素ガスで置換した後、100〜120℃でエチレンオキシド1408g(32.0モル)とプロピレンオキシド116g(2.0モル)とを予め混合しておいた溶液を約0.05〜0.5MPa(ゲージ圧)で徐々に圧入して付加反応を行った。反応終了後60℃まで冷却した。続いて、上記加圧反応器で60℃に保たれている反応溶液中に水1198g、無水マレイン酸176.4g(1.8モル)を加え、35℃で水溶性開始剤として過硫酸アンモニウム38.8g(0.170モル)を加え、系内の空気を窒素ガスで置換した後、60±2℃で10時間反応させた。重合反応終了後、48%水酸化ナトリウム水溶液225g(水酸化ナトリウムとして2.7モル)を加えて中和し、ポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。
事前にポリカルボン酸系共重合化合物が表面に均一に処理された固体微粒子を、ポリウレタン重合体のアミド系溶液に添加する方法は、本発明のポリウレタン組成物の調製方法として好ましい。なぜなら、アミド系溶剤中での固体微粒子相互の凝集が抑制され、固体微粒子の良好な分散状態が維持されたポリウレタン組成物を得ることができるからである。
ある種の固体微粒子、例えば、ハイドロタルサイト類は、その粒子表面が、ステアリン酸等で予め処理されているが、本発明に係る分散剤は、これらの既に表面処理された固体微粒子にとっても有効な分散効果を得ることができる。本発明に用いる固体微粒子としては、アミド系溶剤に混合前の状態での平均粒子径で10μm以下、好ましくは5μm以下のものを用いることが好ましい。
本発明に係る特定の分散剤を用いることによって、固体微粒子は、アミド系溶剤に均一に微分散させさせた状態でも、容積分布による平均粒経が30μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは0.1〜5μmの分散状態となる。
本発明に用いるポリウレタン重合体に用いられる高分子ジオールは、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエーテルジオール等を挙げることができるが、好ましくはポリエーテルジオール、より好ましくは1種又は2種以上の炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基がエーテル結合しているポリアルキレンエーテルジオールである。
この様にして得られたポリウレタン重合体組成物は、従来公知の紡糸法で繊維状に成形し得る。
固体微粒子を、日本電子(株)製の走査型電子顕微鏡JSM−6390LVを用いて撮影し、得られた電子顕微鏡画像を、旭化成エンジニアリング(株)製画像解析ソフト「A像くん」を用いて、平均粒子径を求め、これを平均1次粒子径とした。
数平均分子量1800のポリテトラメチレンエーテルジオール(PTMG)400gと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)91.7gとを乾燥窒素雰囲気下、80℃で3時間、攪拌下で反応させて、末端がイソシアネートでキャップされたポリウレタンプレポリマーを得た。これを室温に冷却した後、ジメチルアセトアミド720gを加えて溶解し、ポリウレタンプレポリマー溶液を調製した。一方、エチレンジアミン8.11g及びジエチルアミン1.37gをジメチルアセトアミド390gに溶解し、これを前記プレポリマー溶液に室温高速攪拌下で添加して、粘度4000ポイズ(30℃)のポリウレタン溶液を得た。
容器に、以下の表2に示す固体微粒子150g、ジメチルアセトアミド(DMAcと略す)800g、及び以下の表1に示すポリカルボン酸系共重合物(分散剤)を加えて、ホモミキサーにて6000rpmで1時間攪拌後、前記のとおり作製したポリウレタン重合体原液30gを加え、次いで、1時間攪拌後、下記実施例1で作製したポリウレタン重合体原液600gをさらに加えて、150rpmにて2時間攪拌して、ポリウレタン弾性繊維用の各種固体微粒子分散調整液を作製した。これを、ステンレス製の容器に移すことで原液通過時の圧力損失による分散性の評価テストに用いた。以下の表2に固体微粒子分散調整液の組成を示す。
ポリウレタン溶液のポリウレタン固形分に対して、1質量%の1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸、0.2質量%の2,4−ビス(2,4-ジメチルフェニル)―6−(2―ヒドロキシ−4―nオクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジンをジメチルアセトアミド溶剤130gに添加し、均一溶解・高速撹拌により均一に分散した液を、得られたポリウレタン溶液に加えて攪拌し、均一なウレタン重合体液を得た。
このウレタン重合体液に、前記(1)で作製した固体微粒子分散調整液を加えて、固体微粒子が、ポリウレタン固形分重量に対して、以下の表2に記載された量になるように配合して、ニーダーを用いて均一に攪拌混合した。このようにして得られた紡糸用原液組成物を脱泡した後、16個の紡糸口金(各々の口金は3個の細孔を有す)の細孔から熱風中250℃に押しだして溶剤を蒸発させた。乾燥された糸条がリング仮撚り機を通過する過程で仮撚りし、ゴッデトローラを経てオイリングローラ上でジメチルシリコンを主成分とする油剤を付与し、毎分700m/分の速度で、33dt/3フィラメントのポリウレタン弾性繊維を紙管に巻き取った。紡糸安定性は、紡糸時の24時間の紡糸中に起こった糸切れ回数で評価した。また、濾材として400メッシュの金網フィルターを用いた時の、1日の吐出圧の上昇(kgf/cm2)を吐出圧変化として求めた。結果を以下の表2に示す。
本発明のポリウレタン組成物を原料として用いて得られたポリウレタン弾性繊維は、タイツ、パンティストッキング、ファウンデーション、靴下留め、口ゴム、コルセット、外科用の包帯、織物又は編物の水着等に好適に利用可能である。
Claims (5)
- ポリウレタン重合体、アミド系溶剤、固体微粒子、及び分散剤を含むポリウレタン組成物であって、該分散剤は、ポリオキシアルキレン誘導体と不飽和カルボン酸化合物との共重合化合物であり、かつ、その主鎖にポリカルボン酸基を、そしてそのグラフト鎖にポリオキシアルキレン基を有するポリカルボン酸系共重合化合物であることを特徴とするポリウレタン組成物。
- 前記ポリカルボン酸系共重合化合物は、
以下の式(1):
以下の式(3):
上記構成単位(a)及び(b)以外の共重合可能な単量体構成単位(c):0〜30モル%から構成されるポリカルボン酸系共重合化合物であり、そして前記固体微粒子100重量部に対する前記ポリカルボン酸系共重合化合物の含有量が0.1〜20重量部である、請求項1に記載のポリウレタン組成物。 - 前記固体微粒子は、炭素原子数5〜40の脂肪酸金属塩、ここで該金属塩中の金属は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、及び亜鉛からなる群から選ばれる;酸化チタン;酸化亜鉛;酸化亜鉛とシリカの金属複合塩;ハイドロタルサイト類化合物;フンタイト類化合物;MgOとZnOの固溶体;二酸化ケイ素と酸化亜鉛の複合物;二酸化ケイ素と酸化亜鉛の複合塩;二酸化ケイ素と酸化亜鉛とアルミナの複合塩;多孔質性合成シリカ;カーボンブラック;着色剤;及び顔料からなる群から選ばれ、そして前記ポリウレタン重合体100重量部に対する前記固体微粒子の含有量は、0.1〜10重量部である、請求項1又は2に記載のポリウレタン組成物。
- 前記アミド系溶剤は、ジメチルアセトアミド及びジメチルホルムアミドからなる群から選ばれた少なくとも1つのアミド系溶剤であり、そして前記ポリウレタン重合体100重量部に対する前記アミド系溶剤の含有量は、100〜400重量部である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリウレタン組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリウレタン組成物を乾式紡糸法において原液として使用してポリウレタン弾性繊維を製造する方法。
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