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JP2566902B2 - Heat resistant urethane yarn manufacturing method - Google Patents
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JP2566902B2 - Heat resistant urethane yarn manufacturing method - Google Patents

Heat resistant urethane yarn manufacturing method

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JP2566902B2
JP2566902B2 JP7043475A JP4347595A JP2566902B2 JP 2566902 B2 JP2566902 B2 JP 2566902B2 JP 7043475 A JP7043475 A JP 7043475A JP 4347595 A JP4347595 A JP 4347595A JP 2566902 B2 JP2566902 B2 JP 2566902B2
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polyol component
prepolymer
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moles
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聖 吉本
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はポリウレタン弾性糸に関
するものであり,詳しくは溶融紡糸法により耐熱性のす
ぐれたポリウレタン弾性糸を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyurethane elastic yarn, and more particularly to a method for producing a polyurethane elastic yarn having excellent heat resistance by a melt spinning method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリウレタン弾性糸の製造方法には紡糸
方法より大別して乾式紡糸法,湿式紡糸法,溶融紡糸法
の三つの方法がある。この中で溶融紡糸法は溶媒の使用
が不要で,かつ紡糸速度が大きく,装置の互換性がある
等の利点を有し,工業的製造法として有利である。
2. Description of the Related Art A method for producing a polyurethane elastic yarn is roughly classified into a spinning method, a dry spinning method, a wet spinning method and a melt spinning method. Among them, the melt spinning method is advantageous as an industrial manufacturing method because it has advantages that a solvent is not required, the spinning speed is high, and the equipment is compatible.

【0003】しかし溶融紡糸法により得られるポリウレ
タン弾性糸は溶融紡糸可能な熱可塑性ポリウレタンを使
用するため耐熱性が劣り,高温における変形からの回復
が不充分である,等の問題点を有する。この問題を解決
するために次のような方法が提案されている。 (1) 重合時に多官能性化合物を添加する方法。 (2) 重合系より直接紡糸する方法。 (3) 半硬化ポリマーを溶融紡糸し,イソシアネート
固定温度下で押出すか,又は硬化剤中に押出す方法。 (4) 紡糸後熱処理を行う方法。
However, since the polyurethane elastic yarn obtained by the melt spinning method uses a melt-spinnable thermoplastic polyurethane, it has problems such as poor heat resistance and insufficient recovery from deformation at high temperatures. The following methods have been proposed to solve this problem. (1) A method of adding a polyfunctional compound at the time of polymerization. (2) A method of spinning directly from a polymerization system. (3) A method in which a semi-cured polymer is melt-spun and extruded at a fixed isocyanate temperature or extruded into a curing agent. (4) A method of performing heat treatment after spinning.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このうち(1)の方法
については耐熱性の改良に充分な程の架橋を与えると,
ポリマーの溶融温度が高くなるため,紡糸温度を高くす
る必要を生じ,紡糸が不安定になるという欠点がある。
(2)の方法については重合反応のコントロールが難し
く,重合系から紡糸系に至る過程での滞留,熱安定性等
の問題があるし,また得られる糸の耐熱性が不充分であ
る。(3)及び(4)の方法については,ウレタン弾性
糸の耐熱性及び高温における変形からの回復性に関して
有効な方法であるが,処理装置が大きくなり,工業的製
造法としてはコスト高となり不利であると言える。
Of the methods (1), if sufficient crosslinking is applied to improve heat resistance,
Since the melting temperature of the polymer becomes high, it becomes necessary to raise the spinning temperature, which has the drawback that spinning becomes unstable.
Regarding the method (2), it is difficult to control the polymerization reaction, and there are problems such as retention and thermal stability in the process from the polymerization system to the spinning system, and the heat resistance of the obtained yarn is insufficient. The methods (3) and (4) are effective in terms of heat resistance of urethane elastic yarn and recovery from deformation at high temperatures, but the processing equipment becomes large and the cost is high as an industrial manufacturing method, which is disadvantageous. Can be said to be

【0005】この他に溶融紡糸法でかつ耐熱性にすぐれ
たポリウレタン弾性糸の製造方法として,我々は特公昭
58−46573号公報に記載された方法を提案してい
る。我々の先に提出した方法を基に鋭意研究した結果,
驚くべきことに更に優れた耐熱性をもつポリウレタン弾
性糸を製造する方法を見出したものである。本発明の目
的は,溶融紡糸法で耐熱性にすぐれたウレタン弾性糸を
安定かつ工業的に有利に製造する方法を提供するにあ
る。
In addition to the above, as a method for producing a polyurethane elastic yarn which is excellent in heat resistance by the melt spinning method, we have proposed the method described in Japanese Patent Publication No. 58-46573. As a result of earnest research based on the method submitted earlier by us,
Surprisingly, the inventors have found a method for producing a polyurethane elastic yarn having further excellent heat resistance. An object of the present invention is to provide a method for producing a urethane elastic yarn having excellent heat resistance in a stable and industrially advantageous manner by a melt spinning method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の耐熱ウレタン糸
の製造法は,熱可塑性ポリウレタン弾性体を溶融紡糸す
るに際し,2官能ポリオール成分と3官能ポリオール成
分及びイソシアネート成分とから重合され,その際使用
される2官能ポリオール成分のモル数と3官能ポリオー
ル成分のモル数の比(使用モル数比)が8/2〜5/5
の範囲であり,かつ該ポリオール成分が有するOH基の
モル数とイソシアネート成分が有するNCO基のモル数
との比(R比)が2〜4の範囲であるプリポリマー化合
物15〜40重量%を溶融したポリウレタンに添加混合
後紡糸することを特徴とする。
The method for producing a heat-resistant urethane yarn according to the present invention is such that when a thermoplastic polyurethane elastic material is melt-spun, it is polymerized from a bifunctional polyol component, a trifunctional polyol component and an isocyanate component. The ratio of the number of moles of the bifunctional polyol component to be used and the number of moles of the trifunctional polyol component (use mole number ratio) is 8/2 to 5/5.
And the ratio (R ratio) of the number of moles of OH groups of the polyol component to the number of moles of NCO groups of the isocyanate component is in the range of 2 to 4 It is characterized in that it is added to and mixed with the melted polyurethane and then spun.

【0007】本発明のプリポリマー化合物を構成する2
官能ポリオール成分としてはポリテトラメチレングリコ
ール,ポリプロピレングリコール,ポリブチレンアジペ
ート,ポリカプロラクトンジオール,ポリカーボネート
ジオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む
ジオールが好適に使用できる。この2官能ポリオール成
分の分子量としては400以上,特に800〜5000
が好ましい。
2 constituting the prepolymer compound of the present invention
As the functional polyol component, a diol containing at least one selected from the group consisting of polytetramethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene adipate, polycaprolactone diol and polycarbonate diol can be preferably used. The molecular weight of this bifunctional polyol component is 400 or more, particularly 800 to 5000.
Is preferred.

【0008】一方,3官能ポリオール成分としては,グ
リセリン,トリメチロールプロパン,ヘキサントリオー
ル等の,開始剤の存在下,アルキレンオキシド(例えば
エチレンオキシド,プロピレンオキシド等)を付加重合
したポリエーテル系トリオール,あるいはエチレングリ
コール,ジエチレングリコール,ネオペンチレングリコ
ール等の低分子ジオールと上記低分子量トリオール(ト
リメチロールプロパン等)と低分子量2塩基酸(例えば
アジピン酸,コハク酸,マレイン酸等)とからなる重縮
合系ポリエステルトリオール,例えばDesmophe
n 600…バイエル社製,Daltolac 9…I
CI社製があり,またトリメチロールプロパン等を開始
剤として錫,鉛,マンガン等の有機化合物,金属キレー
ト化合物等の存在下ε−カプロラクトン等を重合させた
ポリカプロラクトン系ポリエステルトリオール,例えば
Placcel 300シリーズ…ダイセル化学工業社
製,OD−X−2125,OD−X−2155等…大日
本インキ化学工業社製も好適に使用できる。このうち,
特に後者のポリカプロラクトン系ポリエステルトリオー
ルが好ましい。この3官能ポリオール成分の分子量とし
ては,300以上が好ましい。また2官能ポリオール成
分並びに3官能ポリオール成分は,自由に選択組合せて
使用することができる。
On the other hand, as the trifunctional polyol component, polyether-based triol obtained by addition polymerization of alkylene oxide (eg, ethylene oxide, propylene oxide, etc.) in the presence of an initiator such as glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, or ethylene is used. Polycondensation polyester triol consisting of low molecular weight diols such as glycol, diethylene glycol and neopentylene glycol, the above low molecular weight triols (trimethylolpropane etc.) and low molecular weight dibasic acids (eg adipic acid, succinic acid, maleic acid etc.) , Eg Desmophe
n 600 ... Daltolac 9 ... I manufactured by Bayer
Manufactured by CI Co., Ltd., and polycaprolactone-based polyester triol obtained by polymerizing ε-caprolactone or the like in the presence of an organic compound such as tin, lead or manganese, or a metal chelate compound by using trimethylolpropane or the like, for example, Placcel 300 series. ... Daicel Chemical Industry Co., Ltd., OD-X-2125, OD-X-2155, etc .... Dainippon Ink and Chemicals Corp. can also be used suitably. this house,
The latter polycaprolactone-based polyester triol is particularly preferable. The molecular weight of this trifunctional polyol component is preferably 300 or more. Further, the bifunctional polyol component and the trifunctional polyol component can be freely selected and used in combination.

【0009】プリポリマー化合物を重合する際の2官能
ポリオール成分のモル数と3官能ポリオール成分のモル
数との比(使用モル数比)は任意に設定出来るが8/2
〜5/5が好ましい。この3官能系ポリオール成分が少
なすぎると得られる糸の耐熱性が劣るし,また該成分が
多くなりすぎるとプリポリマー粘度が高くなり取扱性等
の操業性に問題がでてくるので好ましくない。
The ratio of the number of moles of the bifunctional polyol component to the number of moles of the trifunctional polyol component (the ratio of the number of moles used) when polymerizing the prepolymer compound can be set arbitrarily, but it is 8/2.
-5/5 is preferable. If the amount of the trifunctional polyol component is too small, the heat resistance of the obtained yarn will be poor, and if the amount of the trifunctional polyol component is too large, the viscosity of the prepolymer will be high and problems will occur in operability such as handleability.

【0010】一方,重合初期系から2官能ポリオール成
分と3官能ポリオール成分両者が存在するポリオールと
しては,上記低分子量のジオール,トリオール,2塩基
酸とからなる重縮合系ポリエステルポリオール,例えば
Desmophen 2200…バイエル社製,OD−
X−106,OD−X−2195等…大日本インキ化学
工業社製が好ましい。
On the other hand, as the polyol in which both the bifunctional polyol component and the trifunctional polyol component exist from the initial polymerization system, a polycondensation type polyester polyol composed of the above-mentioned low molecular weight diol, triol, and dibasic acid, such as Desmophen 2200 ... Bayer, OD-
X-106, OD-X-2195, etc .... Preferred are those manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.

【0011】プリポリマー化合物を構成するイソシアネ
ート成分としては,トリレンジイソシアネート,ジフェ
ニルメタンジイソシアネート,1,5−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もしくはそ
れらの変性物,イソホンロンジイソシアネート,水添加
p,p′−ジフェニルメタンジイソシアネート等を使用
できる。好ましくはジフェニルメタンジイソシアネート
である。
As the isocyanate component constituting the prepolymer compound, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate or a modified product thereof, isohonron diisocyanate, water-added p, p'-diphenylmethane diisocyanate is used. Etc. can be used. Diphenylmethane diisocyanate is preferred.

【0012】上記ポリオール成分とイソシアネート成分
とからプリポリマーを重合する方法としては,溶融イソ
シアネート成分に混合ポリオール成分をイソシアネート
成分のNCO基がポリオール成分のOH基よりも過剰と
なるように,即ち,R比が2〜4となるように反応させ
れば良い。ポリオール成分のOH基モル数に対するイソ
シアネート成分のNCO基モル数の比(R比)が2未満
1以上(1を下回ると水酸基末端の反応物が増えすぎ,
このプリポリマーをポリウレタン中に混合しても架橋構
造が少なく,耐熱性が上がらない)ではポリオール成分
とイソシアネート成分の連鎖が延び過ぎ粘度が高くなっ
て取り扱い難い。又,4を超えるとポリオール成分とイ
ソシアネート成分との連鎖が延びず短鎖長のプリポリマ
ーが多くなり過ぎ,更に未反応のイソシアネート成分の
残存割合も多くなり,このプリポリマーをポリウレタン
中に混合しても満足な耐熱性は得られない。重合時,系
の粘度が上昇して脱泡が困難となる場合には,系内にあ
らかじめ脱泡剤を添加してもよい。
As a method of polymerizing a prepolymer from the above-mentioned polyol component and isocyanate component, the mixed polyol component is mixed with the molten isocyanate component so that the NCO group of the isocyanate component is in excess of the OH group of the polyol component, that is, R The reaction may be performed so that the ratio becomes 2 to 4. The ratio (R ratio) of the number of moles of NCO groups of the isocyanate component to the number of moles of OH groups of the polyol component is less than 2 1 or more (If less than 1, the number of reactants at the hydroxyl group end increases,
Even if this prepolymer is mixed into polyurethane, the cross-linking structure is small and the heat resistance does not increase.), The chain of the polyol component and the isocyanate component is too extended and the viscosity becomes high, making it difficult to handle. On the other hand, when it exceeds 4, the chain of the polyol component and the isocyanate component does not extend and the prepolymer having a short chain length increases too much, and the residual ratio of the unreacted isocyanate component also increases, and this prepolymer is mixed in the polyurethane. However, satisfactory heat resistance cannot be obtained. If defoaming becomes difficult due to an increase in the viscosity of the system during polymerization, a defoaming agent may be added to the system in advance.

【0013】本発明に使用する熱可塑性ポリウレタン弾
性体は公知のセグメントポリウレタン共重合体を含むも
のであり,分子量500〜6000のポリオールたとえ
ばジヒドロキシポリエーテル,ジヒドロキシポリエステ
ル,ジヒドロキシポリラクトン,ジヒドロキシポリエス
テルアミド,ジヒドロキシカーボネートおよびこれらの
ブロック共重合体等と,分子量500以下の有機ジイソ
シアネートたとえば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,水素化p,
p′−ジフェニルメタンジイソシアネート,テトラメチ
レ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,1,5−ナフタレン
ジイソシアネート等と,鎖伸長剤たとえば水,ヒドラジ
ン,ジアミン,グリコール等との反応により得られるポ
リマーである。これらのポリマーのうち,ポリオールと
してポリテトラメチレングリコール又はポリカプロラク
トンジオール,ポリカーボネートジオール,ポリブチレ
ンアジペート,ポリネオペンチ レンアジペート,ポリ
ヘキサメチレンアジペート,ポリヘキサメチレン/ブチ
レンアジペート共重合体,ポリカーボネート/ヘキサメ
チレンアジペート共重合体,ポリネオペンチレン/ヘキ
サメチレンアジペート共重合体からなる群より選ばれた
少なくとも1種を含むポリオールが好ましい。また有機
ジイソシアネートとしてはp,p′−ジフェニルメタン
ジイソシアネートが好適である。また鎖伸長剤としては
グリコールが特に好適で,1,4−ビス(β−ヒドロキ
シエトキシ)ベンゼンおよび1,4ブタンジオールが好
適である。このように本発明に於ては紡糸原料の熱可塑
性ポリウレタンとしては原則として分岐剤或は架橋剤を
用いないで合成したポリマーを使用する。このため紡糸
温度を低いレベルに保つことが可能であり,ポリウレタ
ンの熱劣化を抑えることが出来る。勿論,紡糸温度を極
端に高くしない程度の分岐或は架橋を含むポリマーも好
適に使用することが出来る。
The thermoplastic polyurethane elastomer used in the present invention comprises a known segmented polyurethane copolymer, and has a molecular weight of 500 to 6000 such as dihydroxypolyether, dihydroxypolyester, dihydroxypolylactone, dihydroxypolyesteramide, dihydroxy. Carbonates and block copolymers thereof, and organic diisocyanates having a molecular weight of 500 or less, such as p, p'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, hydrogenated p,
It is a polymer obtained by reacting p'-diphenylmethane diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate and the like with a chain extender such as water, hydrazine, diamine and glycol. Among these polymers, polyols such as polytetramethylene glycol or polycaprolactone diol, polycarbonate diol, polybutylene adipate, poly neopentylene adipate, polyhexamethylene adipate, polyhexamethylene / butylene adipate copolymer, polycarbonate / hexamethylene adipate copolymer A polyol containing at least one selected from the group consisting of a polymer, a polyneopentylene / hexamethylene adipate copolymer, is preferred. As the organic diisocyanate, p, p'-diphenylmethane diisocyanate is preferable. Glycol is particularly preferable as the chain extender, and 1,4-bis (β-hydroxyethoxy) benzene and 1,4 butanediol are preferable. As described above, in the present invention, a polymer synthesized without using a branching agent or a crosslinking agent is basically used as the thermoplastic polyurethane for the spinning material. Therefore, it is possible to keep the spinning temperature at a low level and suppress the thermal deterioration of polyurethane. Needless to say, a polymer containing a branched or crosslinked polymer that does not extremely raise the spinning temperature can be preferably used.

【0014】本発明に於て使用する熱可塑性ポリウレタ
ンの合成方法としては,ポリオールと有機ジイソシアネ
ート化合物をあらかじめ反応せしめた後鎖伸長剤を反応
させるいわゆるプリポリマー法または反応原料をすべて
一時に混合するいわゆるワンショット法のいずれも採用
することが出来る。ポリマー合成時に溶剤或は希釈剤を
使用することも可能であるが,溶融紡糸のためのポリマ
ーペレットを製造するためには塊状重合を行うことがよ
り好適である。塊状重合の方法としては押出機を用いて
連続または半連続的にポリマーを採取する方法或はバッ
チ反応によりブロック状,粉末状またはフレーク状のポ
リマーを得る方法等が好適に用いられる。
The method for synthesizing the thermoplastic polyurethane used in the present invention is a so-called prepolymer method in which a polyol and an organic diisocyanate compound are preliminarily reacted with each other and then a chain extender is reacted, or a so-called reaction material is mixed at once. Either one-shot method can be adopted. While it is possible to use solvents or diluents during polymer synthesis, bulk polymerization is more preferred for producing polymer pellets for melt spinning. As a method of bulk polymerization, a method of continuously or semi-continuously collecting a polymer using an extruder, a method of obtaining a block-like, powder-like or flake-like polymer by a batch reaction are preferably used.

【0015】本発明に於てはポリウレタン弾性体の成型
物の分野で使用されるポリマー合成反応が充分に完結し
た完全熱可塑性ポリウレタン以外に,いわゆる不完全熱
可塑性エラストマー,即ち,極くわずかのイソシアネー
ト基の残存したペレットを使用し成型後に架橋を生ぜし
めることもできる。しかしこのようなペレットは貯蔵時
に湿気,温度などにより変質しやすいという問題点があ
るため反応の完結した熱可塑性ポリウレタンを用いるの
が好都合である。
In the present invention, in addition to the completely thermoplastic polyurethane which is used in the field of molding of polyurethane elastic body and the polymer synthesis reaction is sufficiently completed, a so-called incomplete thermoplastic elastomer, that is, a very small amount of isocyanate is used. It is also possible to use the pellets in which the base remains to cause crosslinking after molding. However, since such pellets have a problem that they are easily deteriorated due to moisture, temperature, etc. during storage, it is convenient to use thermoplastic polyurethane whose reaction is completed.

【0016】本発明のプリポリマー化合物の添加量は,
紡糸に供する熱可塑性ポリウレタン弾性体と該プリポリ
マー化合物との混合物に対して15〜40重量%であ
る。添加量は使用するポリイソシアネート化合物の種類
により異るものであるが,添加量が少い場合は目的とす
るウレタン糸の熱的性能の改良が不充分である。また添
加量が多すぎると混合不均一や糸質低下等を生じやす
く,紡糸が不安定となり好ましくない。
The addition amount of the prepolymer compound of the present invention is
It is from 15 to 40% by weight based on the mixture of the thermoplastic polyurethane elastic body used for spinning and the prepolymer compound. The addition amount varies depending on the type of polyisocyanate compound used, but if the addition amount is small, the improvement in the thermal performance of the target urethane yarn is insufficient. On the other hand, if the amount added is too large, uneven mixing or deterioration of yarn quality is likely to occur, and spinning is unstable, which is not preferable.

【0017】本発明の溶融紡糸は,熱可塑性ポリウレタ
ン弾性体を溶融押出する部分に,プリポリマー化合物を
添加し,混合する部分および紡糸ヘッドを供えた紡糸装
置により実施することが好適である。このような紡糸装
置としては,紡糸中に改質剤を添加するために用いられ
る公知の装置を使用することが出来る。プリポリマー化
合物を溶融状態のポリウレタンに添加,混合する部分に
は,回転部を有する混練装置を使用することも可能であ
るが,より好ましいのは,静止系混練素子を有する混合
装置を用いることである。静止系混練素子を有する混合
装置としては公知のものを用いることが出来る。静止系
混練素子の形状およびエレメント数は,使用する条件に
より異るものであるが,ポリウレタン弾性体とプリポリ
マー化合物とが紡糸口金から吐出される前に充分に混合
が完了しているように選定することが肝要であり,通常
20〜90エレメント設ける。
The melt spinning of the present invention is preferably carried out by a spinning apparatus provided with a spinning head and a portion where a prepolymer compound is added and mixed to the portion where the thermoplastic polyurethane elastic material is melt extruded. As such a spinning device, a known device used for adding a modifier during spinning can be used. It is possible to use a kneading device having a rotating part in a portion where the prepolymer compound is added to and mixed with the molten polyurethane, but more preferable is to use a mixing device having a static kneading element. is there. A known mixing device having a static kneading element can be used. The shape and number of static kneading elements differ depending on the conditions of use, but they are selected so that the polyurethane elastic body and the prepolymer compound are sufficiently mixed before being discharged from the spinneret. It is essential to do so, and usually 20 to 90 elements are provided.

【0018】以下に本発明実施の様態の一例を説明す
る。ホッパーから熱可塑性ポリウレタン弾性体のペレッ
トを供給し,押出機で加熱,溶融する。溶融温度は19
0〜230℃の範囲が好適である。一方,プリポリマー
化合物は供給タンク内で100℃以下の温度で溶融し,
あらかじめ脱泡しておく。溶融温度が高すぎるとプリポ
リマー化合物の変質を生じやすいため,溶融可能な範囲
で低い方が望ましく室温から100℃の間の温度が適宜
用いられる。溶融したプリポリマー化合物を計量ポンプ
により計量し,必要に応じてフィルターにより濾過し,
押出機先端に設けられた会合部で溶融したポリウレタン
に添加する。プリポリマー化合物とポリウレタンとは静
止系混練素子を有する混練装置によって混練される。こ
の混合物は計量ポンプにより計量され,紡糸ヘッドに導
入される。紡糸ヘッドは通常の合繊紡糸用の装置を用い
得るが,出来るだけ該混合物の滞留部の少ない形状に設
計することが好ましい。必要により紡糸ヘッド内に設け
られた濾層で金網或はガラスビーズ等の濾材により異物
を除去した後,該混合物は口金から吐出され,空冷さ
れ,油剤付与された後捲取られる。捲取速度は通常40
0〜1500m/minが用いられる。紡糸ボビンに捲
取られたウレタン糸は,紡糸直後には強度が劣る場合も
あるが,室温に放置する間に(例えば2時間〜6日間)
強度が向上し,また高温度での伸長からの回復特性も向
上する。また紡糸後適当な方法で熱処理を施すことによ
り,糸質および熱的性能の向上が促進される。このよう
に紡糸されたポリウレタン弾性糸が,経時により糸質お
よび熱的性能を変化するのは,紡糸原料として用いた熱
可塑性ポリウレタン弾性体と混合されたプリポリマー化
合物の反応が紡糸中には完結せずに,紡糸後にも進行す
るためと推定される。この反応はポリウレタンとプリポ
リマー化合物とのアロファネート結合による分岐或は架
橋ポリマーの生成であると考えられる。
An example of the embodiment of the present invention will be described below. Pellets of thermoplastic polyurethane elastic material are supplied from the hopper and heated and melted by the extruder. Melting temperature is 19
The range of 0 to 230 ° C. is preferable. On the other hand, the prepolymer compound melts in the supply tank at a temperature below 100 ° C,
Degas in advance. If the melting temperature is too high, alteration of the prepolymer compound is likely to occur. Therefore, it is preferable that the melting temperature be low, and a temperature between room temperature and 100 ° C. is appropriately used. Weigh the molten prepolymer compound with a metering pump, filter with a filter if necessary,
It is added to the melted polyurethane at the association section provided at the tip of the extruder. The prepolymer compound and polyurethane are kneaded by a kneading device having a static kneading element. This mixture is metered by a metering pump and introduced into the spinning head. As the spinning head, an ordinary apparatus for synthetic fiber spinning can be used, but it is preferable to design the spinning head to have a shape in which the retained portion of the mixture is as small as possible. If necessary, a filter layer provided in the spinning head removes foreign substances with a filter material such as wire mesh or glass beads, and then the mixture is discharged from a spinneret, air-cooled, oiled, and then wound up. The winding speed is usually 40
0 to 1500 m / min is used. Urethane yarn wound on a spinning bobbin may be inferior in strength immediately after spinning, but while it is left at room temperature (for example, 2 hours to 6 days).
The strength is improved, and the recovery property from elongation at high temperature is also improved. Further, by performing heat treatment by an appropriate method after spinning, improvement in yarn quality and thermal performance is promoted. The quality and thermal performance of the polyurethane elastic yarn spun in this way changes with time because the reaction of the prepolymer compound mixed with the thermoplastic polyurethane elastic body used as the spinning raw material is completed during spinning. It is presumed that, without spinning, it proceeds even after spinning. This reaction is considered to be the formation of a branched or crosslinked polymer by the allophanate bond between the polyurethane and the prepolymer compound.

【0019】以下,本発明の好適な実施様態を整理して
記しておく。 (イ)2官能ポリオール成分が,ポリテトラメチレング
リコール,ポリプロピレングリコール,ポリブチレンア
ジペート,ポリカプロラクトンジオール,ポリカーボネ
ートジオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を
含むジオールである特許請求の範囲第1項記載の方法。 (ロ)3官能ポリオール成分がポリカプロラクトン系ポ
リエステルトリオールである特許請求の範囲第1項記載
の方法。 (ハ)イソシアネート成分がジイソシアネート化合物で
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 (ニ)2官能ポリオール成分が分子量400以上であ
り,3官能ポリオール成分が分子量300以上である特
許請求の範囲第1項記載の方法。 (ホ)ジイソシアネート成分がp,p′−ジフェニルメ
タンジイソシアネートである特許請求の範囲第1項記載
の方法。 (ヘ)熱可塑性ポリウレタン弾性体に使用するポリオー
ルが500〜6000の数平均分子量を有するポリテト
ラメチレングリコール又はポリカプロラクトンジオー
ル,ポリカーボネートジオール,ポリブチレンアジペー
ト,ポリネオペンチレンアジペート,ポリヘキサメチレ
ンアジペート,ポリヘキサメチレン/ブチレンアジペー
ト共重合体,ポリカーボネート/ヘキサメチレンアジペ
ート共重合体,ポリネオペンチレン/ヘキサメチレンア
ジペート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1
種を含むポリオールである特許請求の範囲第1項記載の
方法。 (ト)熱可塑性ポリウレタン弾性体に使用する鎖伸長剤
が分子量500以下のグリコールまたはトリオールであ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 (チ)熱可塑性ポリウレタン弾性体に使用する有機ジイ
ソシアネートがp,p′−ジフェニルメタンジイソシア
ネートである特許請求の範囲第1項記載の方法。 (リ)プリポリマー化合物の添加量が,熱可塑性ポリウ
レタン弾性体と該プリポリマー化合物との混合物に対し
て15〜40重量%である特許請求の範囲第1項記載の
方法。 (ヌ)混合を静止系混練素子を配備した装置で実施する
特許請求の範囲第1項記載の方法。
The preferred embodiments of the present invention will be summarized and described below. (A) The bifunctional polyol component is a diol containing at least one selected from the group consisting of polytetramethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene adipate, polycaprolactone diol, and polycarbonate diol. the method of. (B) The method according to claim 1, wherein the trifunctional polyol component is a polycaprolactone-based polyester triol. (C) The method according to claim 1, wherein the isocyanate component is a diisocyanate compound. (D) The method according to claim 1, wherein the bifunctional polyol component has a molecular weight of 400 or more and the trifunctional polyol component has a molecular weight of 300 or more. (E) The method according to claim 1, wherein the diisocyanate component is p, p'-diphenylmethane diisocyanate. (F) The polyol used for the thermoplastic polyurethane elastic material has a number average molecular weight of 500 to 6000, such as polytetramethylene glycol or polycaprolactone diol, polycarbonate diol, polybutylene adipate, poly neopentylene adipate, polyhexamethylene adipate, poly At least one selected from the group consisting of hexamethylene / butylene adipate copolymer, polycarbonate / hexamethylene adipate copolymer, and polyneopentylene / hexamethylene adipate copolymer.
The method of claim 1 which is a polyol containing a seed. (G) The method according to claim 1, wherein the chain extender used for the thermoplastic polyurethane elastic material is glycol or triol having a molecular weight of 500 or less. (H) The method according to claim 1, wherein the organic diisocyanate used for the thermoplastic polyurethane elastic material is p, p'-diphenylmethane diisocyanate. The method according to claim 1, wherein the addition amount of (i) the prepolymer compound is 15 to 40% by weight based on the mixture of the thermoplastic polyurethane elastic body and the prepolymer compound. The method according to claim 1, wherein the mixing is carried out in an apparatus equipped with a static kneading element.

【0020】[0020]

【実施例】以下,実施例により本発明を説明するが,本
発明はこれに限定されるものではない。 実施例1〜4,比較例1 2官能と3官能ポリオール成分のモル数の比(使用モル
数比)が8/2で,ポリオール成分のOH基モル数とイ
ソシアネート成分のNCO基モル数との比(R比)が
2.4となるように,脱水した水酸基価89.7(mg
・KOH/g)の2官能ポリカプロラクトンジオール4
8.6部(モル数=0.0389,OH基モル数=0.
0778)と水酸基価84.6(mg・KOH/g)の
3官能ポリカプロラクトントリオール(ダイセル化学製
Placcel 320)19.3部(モル数=0.0
097,OH基モル数=0.0292)とを撹拌機を備
えた重合釜中で80℃の温度で溶解したp,p′−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート32.1部(モル数=
0.1284,NCO基モル数=0.2568)中へ添
加し,約80分間反応させて粘調なプリポリマー化合物
を得た。更に,この化合物に真空をかけ脱泡操作をおこ
なった。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Examples 1 to 4, Comparative Example 1 The ratio of the number of moles of the bifunctional and trifunctional polyol components (the number of moles used) is 8/2, and the number of moles of OH groups of the polyol component and the number of moles of NCO groups of the isocyanate component are Ratio (R ratio) of 2.4, dehydrated hydroxyl value 89.7 (mg
・ KOH / g) bifunctional polycaprolactone diol 4
8.6 parts (mol number = 0.0389, OH group mol number = 0.
0778) and a hydroxyl value of 84.6 (mg · KOH / g) trifunctional polycaprolactone triol (Placcel 320 manufactured by Daicel Chemical Industries) 19.3 parts (mol number = 0.0)
097, OH group mol number = 0.0292) was dissolved in a polymerization kettle equipped with a stirrer at a temperature of 80 ° C to obtain 32.1 parts of p, p'-diphenylmethane diisocyanate (mol number =
0.1284, mol number of NCO group = 0.2568) and reacted for about 80 minutes to obtain a viscous prepolymer compound. Further, a vacuum was applied to this compound to perform a defoaming operation.

【0021】一方,脱水した水酸基価56.1のポリヘ
キサメチレンアジペートジオール63.4部と,1,4
−ブタンジオール6.2部とをジャケット付のニーダー
に仕込み,撹拌しながら充分に溶解した後85℃の温度
に保ち,これにp,p′−ジフェニルメタンジイソシア
ネート26.4部を加えて反応させた。得られた反応物
を,ニーダーから取出し,これを押出機によりペレット
状に成形した。この成形体は,25℃でジメチルホルム
アミド中の相対粘度が2.30であった。
On the other hand, 63.4 parts of dehydrated polyhexamethylene adipate diol having a hydroxyl value of 56.1 and 1,4
-Butanediol (6.2 parts) was charged into a kneader equipped with a jacket, dissolved sufficiently while stirring, and then maintained at a temperature of 85 ° C, and 26.4 parts of p, p'-diphenylmethane diisocyanate was added and reacted. . The obtained reaction product was taken out from the kneader and molded into pellets by an extruder. This molded product had a relative viscosity of 2.30 in dimethylformamide at 25 ° C.

【0022】このようにして得られた熱可塑性ポリウレ
タン弾性体のペレットとプリポリマー化合物とを紡糸原
料として,プリポリマー化合物の供給装置及び静止系混
練素子60エレメント(ケニックス製スタティックミキ
サー)を有する混練装置とを備えた紡糸機により溶融紡
糸を行った。紡糸口金としては直径0.5φのノズルを
用い,捲取速度500m/minで40デニールのフィ
ラメントを紡糸した。ウレタン糸中に添加するプリポリ
マー化合物の量を変えて紡糸した結果を表1に示す。な
お,本発明の内容をより明確にするため実施例1のプリ
ポリマーの数値関係を表2にまとめた。
A kneading device having a prepolymer compound feeding device and a static kneading element 60 element (Kenix static mixer) using the pellets of the thermoplastic polyurethane elastic body thus obtained and the prepolymer compound as spinning raw materials. Melt spinning was performed by a spinning machine equipped with and. A 40 denier filament was spun at a winding speed of 500 m / min using a nozzle having a diameter of 0.5φ as a spinneret. Table 1 shows the results of spinning while changing the amount of the prepolymer compound added to the urethane yarn. The numerical relationships of the prepolymers of Example 1 are summarized in Table 2 in order to clarify the content of the present invention.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】表1の糸質及び熱セット回復率は,紡糸し
たウレタン糸のボビンを室温で5日間放置した後に測定
した値である。190℃の熱セット回復率は,30%伸
長したウレタン糸を190℃の乾熱で1分間熱処理した
時の回復率である。表1からプリポリマー化合物を添加
しない場合は,測定中に溶融してしまい測定不可である
が,プリポリマー化合物を添加して紡糸することにより
熱セット回復率が大きくなり,従って耐熱性が改良され
ることがわかる。
The yarn quality and heat set recovery rate in Table 1 are values measured after the bobbin of the spun urethane yarn was left at room temperature for 5 days. The heat set recovery rate at 190 ° C. is the recovery rate when heat-treating a 30% stretched urethane yarn at 190 ° C. for 1 minute. From Table 1, when the prepolymer compound is not added, it cannot be measured because it melts during the measurement, but by adding the prepolymer compound and spinning, the heat set recovery rate becomes large, and therefore the heat resistance is improved. I understand that

【0026】実施例5〜9,比較例2〜4 実施例1と同一の熱可塑性ポリウレタン弾性体を用い,
またプリポリマー化合物は,2種ポリオール成分の使用
モル数比並びにイソシアネート成分を含めたR比を表3
の如く変化させる以外,実施例1と同様にして紡糸し
た。なお,プリポリマー添加量は18%に固定した。
Examples 5 to 9 and Comparative Examples 2 to 4 Using the same thermoplastic polyurethane elastic body as in Example 1,
For the prepolymer compound, the molar ratio of the two polyol components used and the R ratio including the isocyanate component are shown in Table 3.
The spinning was carried out in the same manner as in Example 1 except that the above was changed. The amount of prepolymer added was fixed at 18%.

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】表3から,3官能ポリオール添加量を増加
させると熱セット回復率が大きく耐熱性が改善されるが
3官能ポリオールが0%の場合の回復率は小さいことが
わかる。また,R比を1.8にすると得られたプリポリ
マーの粘度が高く,後工程での取り扱いが困難であっ
た。逆に,R比が4.2の場合は耐熱性が低下した。
It can be seen from Table 3 that when the amount of the trifunctional polyol added is increased, the heat set recovery rate is large and the heat resistance is improved, but the recovery rate is small when the trifunctional polyol is 0%. Further, when the R ratio was 1.8, the viscosity of the obtained prepolymer was high and it was difficult to handle it in the subsequent steps. On the contrary, when the R ratio was 4.2, the heat resistance decreased.

【0029】以上を実用性の点から纏めて見ると (1) 比較例1のようなプリポリマー化合物を添加し
なかった糸で製編した布帛は,ストッキングの加工工程
で常用される125〜130℃の温度で伸長処理をする
と,布帛のヘタリが起こり,弾性のない,品位及び物性
の悪い布帛となった。水着やファンデーション用途で常
用される180〜190℃の加工温度では糸切れを起こ
し,全く実用性のない物であった。 (2) 比較例2に示されるようなプリポリマー用のポ
リオール成分として2官能ポリオールだけを用いて作ら
れた糸(190℃の熱セット回復率=27%)で製編し
た布帛は,ストッキングの加工工程で常用される125
〜130℃の温度では加工時の熱による布帛のヘタリも
なく,ウレタン糸本来の弾性のある良好な製品が得られ
た。しかしながら,極めて高度の寸法安定性が要求され
る水着やファンデーション用途で使用される180〜1
90℃の高い加工温度に本布帛を曝した場合,布帛のヘ
タリが大きく,弾性のない,品位及び物性が悪い布帛と
しかならなかった。 (3) 本発明の2官能と3官能の両ポリオール成分を
使用したプリポリマーを添加したポリウレタン糸(実施
例1の場合,190℃の熱セット回復率=30%)で製
編した布帛は,高度の寸法安定性が要求される水着用や
ファンデーション用途に使用されても,加工温度の18
0〜190℃の高温度にも耐え,加工後も優れた弾性を
持った商品が得られた。
From the point of view of practicality, the above is summarized as follows: (1) The fabric knitted with the yarn to which the prepolymer compound is not added as in Comparative Example 1 is commonly used in the stocking processing step from 125 to 130. When stretched at a temperature of ℃, the fabric was sagging, resulting in a fabric with no elasticity and poor quality and physical properties. At a processing temperature of 180 to 190 ° C., which is commonly used for swimsuits and foundations, thread breakage occurred and it was completely impractical. (2) The fabric knitted with the yarn (heat set recovery rate at 190 ° C. = 27%) made by using only the bifunctional polyol as the polyol component for the prepolymer as shown in Comparative Example 2 125 commonly used in processing
At a temperature of up to 130 ° C., there was no settling of the fabric due to heat during processing, and a good product with the original elasticity of the urethane yarn was obtained. However, 180-1 used for swimwear and foundation applications that require extremely high dimensional stability
When this fabric was exposed to a high processing temperature of 90 ° C., the fabric had a large settling, was not elastic, and had poor quality and physical properties. (3) A fabric knitted with a polyurethane yarn (in the case of Example 1, a heat set recovery rate at 190 ° C. = 30%) to which a prepolymer using both the bifunctional and trifunctional polyol components of the present invention is added, Even when it is used for clothing and foundation applications that require a high degree of dimensional stability, it is
A product that withstands high temperatures of 0 to 190 ° C and has excellent elasticity even after processing was obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明により得られる糸は,溶融紡糸法
によるため,他の紡糸方法(例えば,乾式紡糸法)に比
し工業的製造法として有利であるばかりでなく,耐熱性
にも優れているため種々の用途,例えば,ソックスはも
ちろん,水着,ファンデーション等特に耐熱性が要求さ
れる分野に適用することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The yarn obtained by the present invention is not only advantageous as an industrial production method as compared with other spinning methods (for example, dry spinning method), but also excellent in heat resistance because it is produced by the melt spinning method. Therefore, it can be applied to various applications, such as socks, swimwear, foundations, and other fields where heat resistance is particularly required.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱可塑性ポリウレタン弾性糸を溶融紡糸
するに際し,2官能ポリオール成分と3官能ポリオール
成分及びイソシアネート成分とから重合され,その際使
用される2官能ポリオール成分のモル数と3官能ポリオ
ール成分のモル数の比 が8/2〜5/5の範囲であり,かつ該ポリオール成分
が有するOH基のモル数とイソシアネート成分が有する
NCO基のモル数との比 が2〜4の範囲であるプリポリマー化合物15〜40重
量%を溶融したポリウレタンに添加混合後紡糸すること
を特徴とする耐熱ウレタン糸の製造法。
1. When melt-spinning a thermoplastic polyurethane elastic yarn, it is polymerized from a bifunctional polyol component, a trifunctional polyol component and an isocyanate component, and the number of moles of the bifunctional polyol component and the trifunctional polyol component used at that time are polymerized. Mole ratio of Is in the range of 8/2 to 5/5, and the ratio of the number of moles of OH groups contained in the polyol component to the number of moles of NCO groups contained in the isocyanate component. A method for producing a heat-resistant urethane yarn, which comprises adding 15 to 40% by weight of a prepolymer compound having a ratio of 2 to 4 to a melted polyurethane and mixing and spinning the mixture.
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