(57)【要約】【課題】本発明は簡単な工程で吸放湿性を持ち、且つ良好な耐熱性も備えた、着用した時に汗の蒸発を促進する事により人体に冷涼感を与えるポリウレタン弾性繊維を提供する。【解決手段】ポリウレタン弾性繊維の原料又は中間体に吸湿性成分を添加、溶解してポリウレタン弾性繊維用反応機に供給し、固化させる事無く直接紡糸する。２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上とすることにより、良好な吸放湿性、耐熱性を備えた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維を得ることができる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン弾性繊維原料に吸湿性樹脂を添加し、ポリウレタン弾性繊維原料及び吸湿性樹脂を溶融紡糸して得られる、２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上であるポリウレタン弾性繊維。
【請求項２】
該吸水性樹脂が分子量１，０００〜３０，０００のポリエチレングリコールを７０重量％以上含むポリウレタン樹脂である請求項１記載のポリウレタン弾性繊維。
【請求項３】
該吸水性樹脂のポリウレタン弾性繊維に対する配合比率が５重量％から３０重量％である請求項１及び２記載のポリウレタン弾性繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は着用した時に汗の蒸発を促進する事により人体に冷涼感を与える繊維製品に関するもので、特に夏季用衣料に好適なポリウレタン弾性繊維に関する。
【０００２】
【従来技術】
衣料は人体の表面を覆うものであるので、生地の厚さ、デザインによる大小の差はあっても保温作用があり体温を上昇させる。特に夏季にはこの保温作用は衣服の着用により不快感を増す方向に働く。他方逆に日光をさえぎる事により日焼けを軽減したり、発生する汗を吸収し蒸発を助ける事ができれば体温の上昇を押える効果も期待できる。そこで吸湿性に乏しいポリエステル、ポリアミド及びポリウレタン繊維に吸湿性、親水性を付与して衣服に使用する事により汗の蒸発を助け、体温を低く保つ効果が期待され、実施されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３など）。これらの水分移動、蒸発による冷却効果を持つ繊維は、夏季用衣服の材料として好適と考えられる。
【０００３】
近年乾式紡糸法によるポリウレタン弾性繊維に比較して、衣料に用いた場合ソフトな締め付け感を特徴とする溶融紡糸法で生産されるポリウレタン弾性繊維の使用も増加してきている。この溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維に吸湿性を持たせる方法として特許文献４に吸湿性ポリウレタン弾性体チップと吸湿性でない通常のポリウレタン弾性体チップを混合加熱押出しし、混合ペレットを作成後更に溶融押出し法にてポリウレタン弾性繊維を得る方法が開示されている。しかしながら、この方法では２回の加熱溶融工程がある為、通常耐熱性の悪いポリウレタン弾性繊維しか得られず一般の弾性糸の用途には適合し難い。また、紡糸工程で溶融したポリウレタン弾性体に２官能以上のイソシアネート基を含むプレポリマー成分を添加混合して紡糸を行なうと紡糸後のイソシアネート成分による鎖長及び架橋反応により耐熱性が向上する。しかしこの方法による場合でも２回加熱、押出しを行なうので工程が長くコストアップとなり、糸物性に関しても熱劣化の影響が残り望ましい方法では無い。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９９４１４公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開平１１−２７９８４２公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】
特開平５−２７１４３２公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】
特開２０００−１４４５３２公報（第４頁、合成例１〜第５頁、実施例８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は簡単な工程で吸放湿性を持ち、且つ良好な耐熱性も備えたポリウレタン弾性繊維を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、ポリウレタン弾性繊維の原料又は中間体に吸湿性成分を添加、溶解してポリウレタン弾性繊維用反応機に供給し、固化させる事無く直接紡糸するポリウレタン弾性繊維が、ある条件下においての含水率を特定の範囲にすることにより、良好な吸放湿性、耐熱性を備えた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維を得ることができることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ポリウレタン弾性繊維原料に吸湿性樹脂を添加し、ポリウレタン弾性繊維原料及び吸湿性樹脂を溶融紡糸して得られる、２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において該吸水性樹脂が分子量１，０００〜３０，０００のポリエチレングリコールを７０重量％以上含むポリウレタン樹脂であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１及び第２の発明において該吸水性樹脂のポリウレタン弾性繊維に対する配合比率が５重量％から３０重量％であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を更に詳細に説明する。
まず本発明のポリウレタン弾性繊維は溶融紡糸法により得ることができる。ポリウレタン弾性繊維の溶融紡糸法としては次の方法が知られている。
（１）　ポリウレタン弾性体チップを溶融紡糸する方法
（２）　ポリウレタン弾性体チップを溶融した後でポリイソシアネート化合物を混合して紡糸する方法
（３）　ポリオールとジイソシアネートを反応させた所謂プレポリマーと低分子量ジオールを反応させ、ポリウレタン弾性体を合成した後、固化させることなく紡糸する反応紡糸方法
（４）　低分子量ジオールをＮＣＯ末端プレポリマーの一部と事前に反応させＯＨ基過剰のプレポリマーとする。ポリウレタン弾性体用反応機にＯＨ末端プレポリマーとＮＣＯ末端プレポリマーを注入し混合反応させ、固化することなく紡糸する方法
【０００９】
（３）及び（４）の方法は、（１）及び（２）の方法に比べポリウレタン弾性体チップを取り扱う工程が無いためコストが安く、また紡糸されるポリウレタン弾性繊維のポリマー中にイソシアネート成分を０．４〜１％程度残すような原料配合割合に調節すると紡糸後の残留イソシアネート基による鎖延長反応で耐熱性の向上があることから、好適な方法である。更に（４）の方法は粘度の近似したプレポリマーどうしの混合のため、注入比率のコントロールが容易で、混合状況も良く更に好適な方法である。
【００１０】
該吸水性樹脂はポリウレタン弾性繊維原料と混合、溶融紡糸後に得られた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維が２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上とすることができるものであればよい。
好ましくは、ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂であることが、得られる吸放湿性ポリウレタン弾性繊維の物性が良く、吸放湿性に優れることから好ましい。ポリエチレングリコールは、２官能で数平均分子量１，０００〜３０，０００であることが好ましい。また吸水性樹脂の添加量は望ましい吸水性を得る為に一般に５重量％の配合が必要であり、３０重量％以上配合すると糸の伸度、弾性回復率を低下させるので５〜３０重量％が好適範囲である。
【００１１】
本発明の吸放湿性ポリウレタン弾性繊維は、上記吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料に溶解して混合した後に溶融紡糸して得られる。ポリウレタン弾性繊維原料としては、溶融紡糸法に用いることができる公知の原料を用いることができる。
溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維の主な原料を例示すると、
（１）数平均分子量１，０００〜３，０００程度２官能性ポリオール類
例えばポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルグリコール類、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリカプロラクトン等のポリエステル類、ポリヘキサメチレンカーボネート等のポリカーボネートジオール類及びこれらの混合物などが挙げられる。
（２）分子量５００以下のジイソシアネート類
Ｐ，Ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。これらの中で、Ｐ，Ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく用いられる。
（３）鎖延長剤
溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維の場合は１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコールなどの脂肪族直鎖グリコール類、ビスヒドロキシエトキシベンゼンのような芳香族ジオール類が好適に使われる。　耐熱性の向上を目的に３官能のグリコール類を一部混合使用する事もある。
【００１２】
ポリウレタン弾性繊維の耐候性、耐熱酸化性、耐黄変性等改善の為の各種薬品（紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等）を添加してもよい。紫外線吸収剤としては、２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ビスフェニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤が挙げられる。酸化防止剤としては、３，９−ビス（２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５・５）ウンデカン、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、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等のヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。光安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン縮合物等のヒンダードアミン系光安定剤が挙げられる。更に染着性、耐塩素性及び耐黄変性改良の為に３級アミノ基を持つポリウレタン又はポリウレタンウレアオリゴマー類、亜鉛、マグネシウム他の金属化合物類を添加しても良い。
【００１３】
また、ポリウレタン系以外のポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系、ポリエーテルエステル系ポリエーテルアミド系、ポリエーテルエステルアミド系、ポリエーテル系などの吸水性樹脂類でもポリウレタン弾性繊維原料であるＯＨ末端プレポリマーに可溶性であれば使用可能である。溶解しない場合には微粉末で添加する事も考えられるが吸水性樹脂類の微粉砕が難しく、且つ溶融紡糸前の濾過工程で詰まりが発生し易く適当ではない。微粉末添加は工程上も取り扱いが困難となる場合がある。
【００１４】
吸湿性成分をポリウレタン弾性体原料に添加する方法に関しては、好ましくは使用する吸水性樹脂を数平均分子量１，０００〜３０，０００の２官能ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂とし、該吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料として使用される脂肪族グリコール類とプレポリマーの一部を更に反応させたＯＨ末端プレポリマーに溶解させて添加すると、物性が良く、吸放湿性に優れたポリウレタン弾性繊維を安定して得ることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を具体的に説明する。以下の配合における部数は全て重量部である。本実施例における各物性の測定方法は下記の通りである。なお、後述の実施例においても同様に測定した。数値は各１０チーズの平均値である。
（糸強度）　温度２０℃、湿度６５％の環境下、定伸長速度の引っ張り試験機を使い、把握長５ｃｍ、伸長速度５００ｃｍ／分で測定した。
（伸度）　温度２０℃、湿度６５％の環境下、定伸長速度の引っ張り試験機を使い、把握長５ｃｍ、伸長速度５００ｃｍ／分で測定し切断までの伸び（Ａ）を求める。同様に把握長１０ｃｍ、伸長速度１，０００ｃｍ／分で測定し切断までの伸び（Ｂ）を求める。
伸度は下記式により求める。
伸度（％）＝（Ｂ−Ａ）／５×１００
（含水率）　ポリウレタン弾性繊維約１ｇを１０５℃×２時間、空気中で乾燥し乾燥重量を測定する。
乾燥重量をＷ１とする。同じ試料を測定雰囲気中に２時間放置し試料の重量を求め、これをＷ２とし、以下の式により求める。
含水率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００
【００１６】
実施例１
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
窒素ガスでシールした８０℃の反応釜にジフェニルメタンジイソシアネート（以下、「ＭＤＩ」とする）５３．９部を仕込み、紫外線吸収剤（２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール：２０％）、酸化防止剤（３，９−ビス（２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１、１−ジメチルエチル）−２、４、８、１０−テトラオキサスピロ（５・５）ウンデカン：５０％）、光安定剤（ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート：３０％）の混合物２．３部を攪拌しながら添加溶解させた。　その溶解物にエチレングリコールとプロピレングリコール及びアジピン酸から合成された数平均分子量２，０００のポリエステルジオール１００部を注入し、１時間攪拌、反応させることによりＮＣＯ末端プレポリマーを得た。
・ＯＨ末端プレポリマーと吸水性樹脂混合物の調整
窒素ガスでシールした８０℃の反応釜にＭＤＩ２５部を仕込み、数平均分子量２，０００のポリテトラメチレンエーテルグリコール１００部を注入し、１時間反応させた後、１，４ブタンジオール３２部を更に添加し反応させ、ＯＨ末端プレポリマーを得た。
得られたＯＨ末端プレポリマーを１２０℃に昇温後、オカダエンジニアリング（株）製ウレタン系吸水性樹脂　テコゲル２０００−Ｖ　５５．８部を添加溶解させた。このテコゲル２０００−Ｖはポリエチレングリコールと４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートを反応させたポリウレタンで２３℃で２４時間水浸漬後の含水率が１，０００％のものである。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．６３の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１３．０９ｇ／分、吸水性樹脂を溶解させたＯＨ末端プレポリマー：８．２４ｇ／分）
吸水性樹脂が混合されたポリウレタン弾性体を固化させることなく８ノズルを有する紡糸ヘッド２台に導入した。紡糸ヘッド温度を１８８℃に保った。ポリウレタン弾性体はヘッドに設置したギアポンプにより計量、加圧され、フィルターでろ過後、径０．５ｍｍ、１ホールのノズルから毎分約１．３３ｇの速度で長さ６ｍの紡糸筒内に吐出させ（ノズルからの吐出総量：２１．３３ｇ／分）、油剤を付与しながら６００ｍ／分の速度で巻き取り、２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維（糸）を得た。
ポリウレタン弾性体の吐出量はギアポンプの回転数で調整した。ノズルパックにおけるフィルターは３００メッシュ金網を支持層として平均粒径９０μｍのガラスビーズを最終ろ過層としたもので、有効ろ過径は約１５μｍである。またこのフィルターのろ過面積は約１２ｃｍ２であった。吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は、得られた糸をジブチルアミン／ジメチルフォルムアミド溶液に溶解した後、塩酸溶液で残りのジブチルアミン量を滴定して求めた。その結果０．４５重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約１２％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１７】
実施例２
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＮＣＯ末端プレポリマーを調整した。
・ＯＨ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＯＨ末端プレポリマーを調整した。但しＯＨ末端プレポリマーに添加した吸水性ポリウレタン樹脂　テコゲル２０００−Ｖ　の添加量を２７．９部とした。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．５５の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１３．７６ｇ／分、吸水性樹脂を溶解させたＯＨ末端プレポリマー：７．５７ｇ／分）
後は実施例１と同様に２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維を紡糸した。
吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は、０．４７重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約６％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１８】
実施例３
実施例２と同じ方法で吸湿性ポリウレタン弾性繊維を紡出した。但し吸水性樹脂として住友精化（株）製ウレタン系吸水性樹脂　アクアコークＴＷ（Ｂ）を使用した。
このアクアコークＴＷ（Ｂ）はポリエチレングリコールと４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートを反応させたポリウレタンで２５℃水中での含水率が３，４００％のものである。紡糸した糸中のＮＣＯ％は０．４５重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約６％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１９】
比較例１
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＮＣＯ末端プレポリマーを調整した。
・ＯＨ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＯＨ末端プレポリマーを調整した。但し吸水性樹脂は添加しなかった。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．４７の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１４．５１ｇ／分、ＯＨ末端プレポリマー：６．８２ｇ／分）
後は実施例１と同様に２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維を紡糸した。吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は０．４４重量％であった。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2004124307.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
本発明の吸放湿性ポリウレタン弾性繊維は、簡単な工程で吸放湿性を持ち、且つ良好な耐熱性も備えている。すなわち、ポリウレタン弾性繊維の２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上とすることにより、良好な吸放湿性、耐熱性を備えた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維を得ることができる。
また、ポリオールとジイソシアネートを反応させた所謂プレポリマーと低分子量ジオールを反応させ、ポリウレタン弾性体を合成した後、固化させることなく紡糸する反応紡糸方法であれば、ポリウレタン弾性体チップを取り扱う工程が無いためコストが安く、また紡糸されるポリウレタン弾性繊維のポリマー中にイソシアネート成分を０．４〜１％程度残すような原料配合割合に調節すると紡糸後の残留イソシアネート基による鎖延長反応で耐熱性の向上させることができる。
また、低分子量ジオールをＮＣＯ末端プレポリマーの一部と事前に反応させＯＨ基過剰のプレポリマーとし、ポリウレタン弾性体用反応機にＯＨ末端プレポリマーとＮＣＯ末端プレポリマーを注入し混合反応させ、固化させることなく紡糸する方法とすることにより、粘度の近似したプレポリマーどうしの混合のため、注入比率のコントロールが容易で、混合状況も良くすることができる。
また、吸水性樹脂のポリエチレングリコールは、２官能で数平均分子量１，０００〜３０，０００とし、さらに吸水性樹脂類の添加量は一般に５％以上３０％以下とすると望ましい吸水性が得られ、更に糸の伸度、弾性回復率の低下が少いという効果を得ることができる。
さらに、吸湿性成分をポリウレタン弾性体原料に添加する方法に関して、使用する吸水性樹脂を数平均分子量１，０００〜３０，０００の２官能ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂とし、該吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料として使用される脂肪族グリコール類とプレポリマーの一部を更に反応させたＯＨ末端プレポリマーに溶解させて添加すると、物性が良く、吸放湿性に優れたポリウレタン弾性繊維を安定して得ることができる。