JPH1181046A - 吸水性ポリウレタン糸及び製造方法 - Google Patents
吸水性ポリウレタン糸及び製造方法Info
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Abstract
不溶性で非イオン性の吸水性ポリウレタン糸及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 ポリイソシアネート化合物、重量平均分
子量2000〜13000の水溶性ポリアルキレンエー
テルポリオール及び鎖長延長剤を、OH基の当量数と、
NCO基の当量数との当量比;R比が1.0〜1.8の
範囲で反応して得られる熱可塑性ポリウレタン樹脂で、
吸水率が200%〜3000%の範囲である熱可塑性ポ
リウレタン樹脂組成物を溶融温度以上に保持して溶融さ
せ、ノズルから押し出すことによって得られる吸水性ポ
リウレタン糸及びその製造方法。
Description
ポリウレタン樹脂組成物を使用した吸水性ポリウレタン
糸及びその製造方法に関する。更に詳しくは水処理、脱
臭等の環境分野並びに土木、医療等の分野に応用展開が
可能な水不溶牲で非イオン性の吸水性ポリウレタン糸及
びその製造方法に関する。
アクリル酸系ポリマー、ポリビニルアルコール系ポリマ
ー等を適度に架橋した樹脂や、でんぷんグラフト系の樹
脂などが知られている。形状を繊維状にした、いわゆる
吸水性繊維としては、表層の一部に塩型カルボキシル基
を導入したアクリロニトリル系複合繊維並びに、ポリア
クリル酸系繊維、無水マレイン酸系繊維、ポリビニルア
ルコール系繊維、アルギン酸系繊維等が知られている
(特開平1―280069号公報、特開平3―2794
71号公報参照)。
以下のような問題があった。 1) カルボキシル基等のイオン性親水基を導入した吸
水性繊維は、吸水することにより粘着性を生じたり、イ
オン性の水溶液や有機溶剤を含む水溶液を吸水しにく
い。 2) おしなべて吸水時の物理強度が低く、繊維として
十分な物理強度を持たせるために架橋構造を導入すると
吸水・膨潤の少ない繊維となってしまう。 3) これら従来の吸水性繊維のほとんどは短繊維状で
あり、例えば不織布等に形態を変える際にはバインダー
等を必要とし、それ自体の形態付与性の自由度が低い。 4) 水処理、脱臭、土木、医療など幅広い分野に共通
して利用できる、保水性、親水性、吸水性、生体親和性
が良好で吸水時に物理強度が低下しない素材がない。
目的に鋭意研究した結果、高い吸水性と高い生体親和性
と優れた物理強度とを合わせ持ち、加工性が良好で水不
溶性、非イオン性の吸水性ポリウレタン糸を製造する方
法を見出した。
に、本発明の吸水性ポリウレタン糸を構成する熱可塑性
ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネート化合
物、重量平均分子量2000〜13000、好ましくは
4000〜8000の水溶性ポリアルキレンエーテルポ
リオール及び鎖長延長剤を、水溶性ポリアルキレンエー
テルポリオール及び鎖長延長剤が有するOH基の当量数
と、ポリイソシアネート化合物が有するNCO基の当量
数との当量比;R比(式(1))が1.0〜1.8の範
囲で反応して得られる熱可塑性ポリウレタン樹脂で、式
(2)で定義される吸水率が200%〜3000%の範
囲であることを特徴とする。
重量を完全膨潤時重量とし、100℃で乾燥し、重量減
少のなくなった重量を絶乾時重量とする。
可塑性ポリウレタン樹脂組成物を溶融温度以上に保持し
て溶融させ、所要のノズルから押し出すことによって得
られるものであることを特徴とする。
は、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を溶融温度以
上に保持して溶融させ、所要のノズルから押し出し、冷
却することを特徴とする。
造方法は、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を溶融
温度以上に保持して溶融させ、所要のノズルから押し出
し、延伸・冷却することを特徴とする。
造方法は、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を溶融
温度以上に保持して溶融させ、所要のノズルから押し出
し、冷却後に溶融温度から10℃以上低い温度で二次延
伸することを特徴とする。
タン樹脂組成物は、ウレタン結合によって頭尾結合され
たポリウレタン共重合体であり、ポリイソシアネート化
合物と水溶性ポリアルキレンエーテルポリオールとの反
応によって得られるソフトセグメントとポリイソシアネ
ート化合物と鎖長延長剤との反応によって得られるハー
ドセグメントからなる。
タン樹脂組成物に使用されるポリイソシアネート化合物
としては、トリレンジイソシアネート、4,4′―ジフ
エニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、4,4′―ジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の芳
香族、脂肪族、脂環式等のジイソシアネート及びトリイ
ソシアネート、テトライソシアネートを挙げることがで
きるが、水溶性のポリアルキレンエーテルポリオールと
の反応性、繊維特性、入手のしやすさ等の点から4,
4′―ジフエニルメタンジイソシアネートが好ましい。
タン樹脂組成物に使用される水溶性ポリアルキレンエー
テルポリオールはエチレンオキサイドユニットを少なく
とも70重量%含有する、1分子中に2個以上の末端水
酸基を有するポリマーである。特により好ましくは酸化
エチレンの含有量が85%以上である。酸化エチレンの
含有量が70%未満では樹脂の吸水率が低くなる場合が
ある。具体的には1分子中に2個以上の末端水酸基を有
する水溶性の酸化エチレン・酸化プロピレン共重合ポリ
エーテル系ポリオールか、酸化エチレン・テトラヒドロ
フラン共重合ポリエーテル系ポリオールか、ポリエチレ
ングリコールが挙げられ、この中でもポリエチレングリ
コールは吸水率を大きく向上できるので好ましい。
と架橋点が増加し、樹脂組成物の物理的強度を向上させ
ることができる。
キレンエーテルポリオールの重量平均分子量は、2,0
00〜13,000、より好ましくは4,000〜8,
000の範囲が好ましく、その分子量は樹脂の吸水率に
大きな影響を及ぼすと考えられる。水溶性ポリアルキレ
ンエーテルポリオールの重量平均分子量が小さくなると
ソフトセグメントの分子量が小さくなり、その結果樹脂
の吸水率が低くなる傾向がみられ、逆に重量平均分子量
が13,000より大きくなると合成時に粘度の上昇、
溶融温度の上昇などの問題が起こり好ましくない。
キレンエーテルポリオールは、1分子中の末端水酸基
数、分子量、酸化エチレン含有量の異なる物を数種混合
して使用してもよい。
ポリアルキレンエーテルポリオールとポリイソシアネー
ト化合物が反応してできる末端NCOのポリマーと反応
することができる、分子量が30〜1,000の化合物
である。具体的にはエチレングリコール、1,2―プロ
ピレングリコール、1,3―プロピレングリコール、
1,3―ブタンジオール、1,4―ブタンジオール、
1,5―ペンタンジオール、1,6―ヘキサンジオー
ル、2,2―ジメチル―1,3−プロパンジオール、ジ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4
―シクロヘキサンジメタノール、1,4―ビス―(β―
ヒドロキシエトキシ)べンゼン、p―キシリレンジオー
ル、フェニルジエタノールアミン、メチルジエタノール
アミン等が挙げられる。さらに、重量平均分子量100
0以下の直鎖状ポリアルキレンエーテルポリオールで、
1分子中に2つ以上のOHグループを有する物も鎖長延
長剤として使用出来る。これらは、例えば、重量平均分
子量1000以下の1分子中に2個以上の末端水酸基を
有する水溶性の酸化エチレン・酸化プロピレン共重合ポ
リエーテル系ポリオールか、酸化エチレン・テトラヒド
ロフラン共重合ポリエーテル系ポリオールか、ポリエチ
レングリコールなどが例示できる。
ールと鎖延長剤の合計OH基の当量数と、ポリイソシア
ネート化合物が有するNCO基の当量数との当量比;R
比は、1.0〜1.8の範囲が望ましく、好ましくは
1.0〜1.6であることがより望ましい。
成反応が十分に完結したポリウレタン共重合体だけでな
く、不完全熱可塑性ポリウレタン、すなわち一部イソシ
アネート基等の活性基の残存したポリウレタン共重合体
を、成形後に架橋を生じさせて使用することもできる。
や耐水性を高める為にはNCO基の当量数を上げればよ
いが、高い吸水率を確保する為にはNCO基の当量数を
前記範囲とする必要がある。
エーテルポリオールと鎖長延長剤の組成比は、各々の分
子量や熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の吸水時の所望
物性などにより増減させることができる。鎖長延長剤の
当量数を増加させると得られる樹脂組成物の物理的強度
や耐水性を高めることができる。
溶性ポリアルキレンエーテルポリオールとポリイソシア
ネート化合物とを反応させた後、得られたポリイソシア
ネート化合物のNCO基をモノアルコールでブロック化
してもよい。
は、メタノール、エタノール、ブタノール、エチレング
リコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチル
エーテルなどが挙げられるが、樹脂の吸水率を高める為
にポリエチレングリコールモノメチルエーテルが好まし
い。
タン樹脂組成物の合成方法としては、水溶性ポリアルキ
レンエーテルポリオールとポリイソシアネート化合物を
あらかじめ反応せしめた後、鎖長延長剤を反応させるプ
レポリマー法も、反応原料をすべて一時に混合するワン
ショット法も、いずれも採用することができる。
組成物の吸水率は、式(2)によって定義される。
点を完全膨潤時重量とし、100℃で乾燥し、重量減少
のなくなった点を絶乾時重量とする。
言い難く、3000%より大きい吸水率では熱可塑性ポ
リウレタン樹脂組成物の吸水時の物理強度が著しく低下
し実用的ではない。本発明における吸水性ポリウレタン
糸のアスペクト比(長さ/太さ)には、限定はないが、
100以上であると製造における巻取りや製品のさらな
る加工、搬送が容易になる。
は、膨潤時の糸として使用できる実際的な強度を考慮す
ると、0.1〜20mmの範囲であることが好ましい。
特に組み紐や織布などに加工する場合、糸の太さが0.
2〜2mmであれば、膨潤時に糸のねじれや曲げにより
組み紐や織布等が破断するおそれはない。因みに本発明
の吸水性ポリウレタン糸は吸水すると径方向に1.2〜
1.5倍に膨潤する。
は、上記のごとく合成された熱可塑性ポリウレタン樹脂
組成物を、その溶融温度以上、分解温度以下に保持して
溶融させ、押し出し機によりノズルから押し出し、冷却
しつつ巻き取ることによって得られる。
方法が挙げられるが、原料である熱可塑性ポリウレタン
樹脂組成物の溶融温度、溶融粘度、所望のポリウレタン
糸の直径に合わせて適宜選択あるいは組み合わせればよ
い。
せたノズルから押し出して、冷却後に巻き取る。 (2)ノズルから押し出された熱可塑性ポリウレタン樹
脂組成物を溶融状態にある間に所望の直径まで延伸し、
冷却後に巻き取る。 (3)ノズルから押し出された熱可塑性ポリウレタン樹
脂組成物を冷却し、冷却後に溶融温度より10℃以上低
い温度で、所望の直径まで二次延伸して巻き取る。
糸は、方法に係らず吸水・膨潤するが、特に(3)の方
法で得られる吸水性のポリウレタン糸は、熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂組成物が糸状に成形された後に二次延伸す
ることにより得られるため、(3)の糸を吸水・膨潤さ
せると、長さ方向に二次延伸前の糸の長さにまで縮みな
がら太さ方向に吸水・膨潤する。この現象は、二次延伸
により生じたポリマー分子のズレが、吸水・膨潤してポ
リマー分子間に水分子が侵入することにより解消されて
起こると考えられ、不可逆的な現象である。
説明する。所要量の重量平均分子量2,000〜13,
000の水溶性ポリアルキレンエーテルポリオールを撹
拌機付き反応釜中に投入し、窒素ガス雰囲気下、100
℃以上で予備加熱を行ない水溶性ポリアルキレンエーテ
ルポリオール中の水分を放出させる。
し、所要量のポリイソシアネート化合物を添加・撹拌し
てプレポリマー反応を行う。プレポリマー反応終了後
に、所要量の鎖長延長剤を添加・撹拌し、離型処理した
バット上に流延して、鎖長延長剤との反応を終了させる
ために必要に応じて200℃以下の温度で反応して熱可
塑性ポリウレタン樹脂組成物を得る。プレポリマー反応
及び鎖長延長剤との反応に際して、これら反応を促進す
るために必要に応じて有機金属系、あるいはアミン系触
媒を使用することができる。
レタン樹脂組成物を冷却後に細かく粉砕したものか、あ
るいは溶融状態にあるものを直接、押し出し機に供給す
る。押し出し機は、単軸あるいは多軸スクリュー混練エ
クストルダーを用い、剪断力を加えつつ加熱溶融を行
う。溶融温度は180〜230℃が好適である。
塑性ポリウレタン樹脂組成物を所要の太さまで延伸しつ
つ冷却し、油剤を付与した後巻き取る。冷却方法は強制
空冷が好ましく、水冷の場合はポリウレタン糸が一部吸
水して膨潤するため好ましくない。
は実施例のみに限定されるものではない。
として重量平均分子量2000のポリエチレングリコー
ルを用い、これを100重量部撹拌機付き反応釜中に投
入し、窒素ガス雰囲気下、110℃で1時間予備加熱を
行ないポリエチレングリコール中の水分を放出させた
後、反応釜中の温度を130℃に設定する。
―ジフエニルメタンジイソシアネートを用い、これを2
5重量部、反応釜中に添加、2時間撹拌してプレポリマ
ー反応を行う。鎖長延長剤として1,4―ブタンジオー
ルを用い、プレポリマー反応終了後に、これを1.19
重量部添加、1時間撹拌する。なお予備加熱後の一連の
反応は、130℃でおこなった。
し、100℃で4時間加熱処理を行ない、熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂組成物を得る。
レタン樹脂組成物を冷却後に細かく粉砕し直接、押し出
し機に供給する。押し出し機は、多軸スクリュー混練エ
クストルダーを用い、剪断力を加えつつ180〜230
℃で加熱溶融を行い、押し出し機のノズルから押し出さ
れた熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を1mmφの太さ
まで延伸しつつ強制空冷で冷却し、油剤を付与した後1
00m巻き取った。
リコール100重量部、4,4′―ジフエニルメタンジ
イソシアネート8.3重量部、1,4―ブタンジオール
0.4重量部を用いて、実施例1と同様の方法により熱
可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得た。さらに実施例1
と同様の方法によりポリウレタン糸を製造した。
ングリコール100重量部、4,4′―ジフエニルメタ
ンジイソシアネート5.0重量部、1,4―ブタンジオ
ール0.24重量部を用いて実施例1と同様の方法によ
り熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得た。さらに実施
例1と同様の方法によりポリウレタン糸を製造した。
リコール100重量部、4,4′―ジフエニルメタンジ
イソシアネート50重量部、1,4―ブタンジオール
2.38重量部を用いて実施例1と同様の方法により熱
可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得る。さらに実施例1
と同様の手法によりポリウレタン糸を製造した。
1、表2に示した。
ン性の吸水性ポリウレタン糸が得られた。
Claims (6)
- 【請求項1】 ポリイソシアネート化合物、重量平均分
子量2000〜13000の水溶性ポリアルキレンエー
テルポリオール及び鎖長延長剤を、水溶性ポリアルキレ
ンエーテルポリオール及び鎖長延長剤が有するOH基の
当量数と、ポリイソシアネート化合物が有するNCO基
の当量数との当量比;R比(式(1))が1.0〜1.
8の範囲で反応して得られる熱可塑性ポリウレタン樹脂
で、式(2)で定義される吸水率が200%〜3000
%の範囲である熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、溶
融温度以上に保持して溶融させ、ノズルから押し出すこ
とによって得られたものであることを特徴とした吸水性
ポリウレタン糸。 【式1】 【式2】 - 【請求項2】 水溶性ポリアルキレンエーテルポリオー
ルがポリエチレングリコールである請求項1記載の吸水
性ポリウレタン糸。 - 【請求項3】 水溶性ポリアルキレンエーテルポリオー
ルが重量平均分子量4000〜8000の範囲のポリエ
チレングリコールである請求項1又は2記載の吸水性ポ
リウレタン糸。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂組成物を溶融温度以上に保持して溶融さ
せ、ノズルから押し出し、冷却することを特徴とした吸
水性ポリウレタン糸の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1、2又は3記載の熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂組成物を溶融温度以上に保持して溶融さ
せ、ノズルから押し出し、延伸・冷却することを特徴と
した吸水性ポリウレタン糸の製造方法。 - 【請求項6】 請求項l、2又は3記載の熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂組成物を溶融温度以上に保持して溶融さ
せ、ノズルから押し出し、冷却後に溶融温度から10℃
以上低い温度で二次延伸することを特徴とした吸水性ポ
リウレタン糸の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10213433A JPH1181046A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-14 | 吸水性ポリウレタン糸及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9-207419 | 1997-07-17 | ||
JP20741997 | 1997-07-17 | ||
JP10213433A JPH1181046A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-14 | 吸水性ポリウレタン糸及び製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1181046A true JPH1181046A (ja) | 1999-03-26 |
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ID=28786037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10213433A Pending JPH1181046A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-14 | 吸水性ポリウレタン糸及び製造方法 |
Country Status (5)
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US (1) | US6017625A (ja) |
EP (1) | EP0892094B1 (ja) |
JP (1) | JPH1181046A (ja) |
CA (1) | CA2243367A1 (ja) |
DE (1) | DE69818362T2 (ja) |
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