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JP3402410B2 - Polyurethane elastic fiber - Google Patents
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JP3402410B2 - Polyurethane elastic fiber - Google Patents

Polyurethane elastic fiber

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Publication number
JP3402410B2
JP3402410B2 JP30102594A JP30102594A JP3402410B2 JP 3402410 B2 JP3402410 B2 JP 3402410B2 JP 30102594 A JP30102594 A JP 30102594A JP 30102594 A JP30102594 A JP 30102594A JP 3402410 B2 JP3402410 B2 JP 3402410B2
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JP
Japan
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elastic fiber
polyurethane
heat resistance
aromatic
heat
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祥記 井戸
敬志 増井
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、弾性回復性、耐熱性に
優れるポリウレタン弾性繊維に関するものであり、詳し
くは分岐構造を有し、かつ、全ウレタン結合のうち、
0.1〜50%が芳香族水酸基と芳香族イソシアネート
基からなるウレタン結合であるポリウレタンエラストマ
−を紡糸することにより製造されるポリウレタン弾性繊
維に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来よりポリウレタン弾性繊維の製造に
は、高分子ポリオ−ル、有機ポリイソシアネ−ト、及び
低分子ポリオ−ルが用いられることが多いが、これらか
ら製造されるポリウレタン弾性繊維の弾性回復性、耐熱
性は必ずしも満足できるものではなく、その弱点のため
に用途的制約を受けざるをえなかった。 【0003】このために優れた耐熱性や弾性回復性を有
するポリウレタンを得ようとする試みは、例えば特公昭
63−53287号公報、特公昭63−53288号公
報、特開平3−213515号公報などで検討されてき
ているが、その性能は満足されたものとはいえない。つ
まりこれらの試みは、アロファネート結合やビューレッ
ト結合からなる架橋により、性能向上を目指しているわ
けであるが、これら結合の耐熱性は不十分であり、よっ
てこれら結合を含むポリウレタンの耐熱性も十分である
とは言えない。 【0004】一方、ポリウレタン弾性体とは趣が異なる
が、加硫等により架橋されたゴムは、その耐熱性の高い
化学結合架橋ゆえに、耐熱性や弾性回復性に優れてい
る。しかしながら、このような化学架橋されたポリマー
を成形、特に弾性繊維に成形することは非常に困難であ
る。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
高分子ポリオ−ル、有機ポリイソシアネート、低分子ポ
リオ−ルから、化学架橋されたゴム並みの優れた耐熱
性、弾性回復性を有する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】すなわち本発明は高分子
ポリオ−ル、有機ポリイソシアネ−ト、及び低分子ポリ
オ−ルとからなるポリウレタンエラストマーを紡糸する
ことにより製造される弾性繊維であって、該弾性繊維を
構成するポリウレタンエラストマーが分岐構造を有し、
かつ、全ウレタン結合のうち、0.1〜50%が芳香族
水酸基と芳香族イソシアネート基からなるウレタン結合
であり、かつ、該弾性繊維の次式で示す耐熱性が50%
以下であることを特徴とするポリウレタン弾性繊維に関
する。 耐熱性(%)={(加熱後の長さ−初期長)/初期長}
×100 弾性繊維(40デニ−ル)を100%伸長下、160℃
(乾熱)で1分間加熱し、冷却後リラックスした時の試
料長(加熱後の長さ)を測定し、上式より耐熱性を求め
る。 【0007】本発明に用いられる高分子ポリオ−ルとし
ては、ポリテトラメチレンエ−テルグリコ−ルに代表さ
れるポリエ−テルポリオール、ポリエチレンアジペ−ト
に代表されるポリエステルポリオ−ル、ポリカプロラク
トンポリオ−ル、ポリカプロラクトンのようなポリエス
テルグリコ−ルとアルキレンカ−ボネ−トとの反応物な
どで例示されるポリエステルポリカ−ボネ−トポリオ−
ル、エチレンカ−ボネ−トをエチレングリコ−ル、プロ
ピレングリコ−ル、ブチレングリコ−ル、ネオペンチル
グリコ−ルなどの多価アルコ−ルと反応させ、次いでえ
られた反応混合物をアジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸等の有機ジカルボン酸と反応させた物、および1,
4−ブタンジオ−ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、2,
2−ジメチル−1,3−プロパンジオ−ル、1,8−オ
クタンジオ−ルなどのようなポリヒドキシル化合物と、
アリ−ルカ−ボネ−ト、例えばジフェニルカ−ボネ−ト
とのエステル交換反応により得られるポリカ−ボネ−ト
ポリオ−ルなどが挙げられる。これらは1種で用いて
も、2種以上を混合してもさしつかえない。 【0008】また、有機ジイソシアネ−トとしては、
4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト、1,5
−ナフタレンジイソシアネ−ト、1,4−フェニレンジ
イソシアネ−ト、2,4−トリレンジイソシアネ−ト、
2,6−トリレンジイソシアネ−ト等の芳香族ジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、1,4−
シクロヘキサンジイソシアネ−ト、4,4´−ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネ−ト、イソホロンジイソシ
アネ−ト等の脂肪族ジイソシアネートがあげられる。こ
れらは1種で用いても、2種以上を混合してもさしつか
えないが、これらを用いて得られるポリウレタンの全ウ
レタン結合のうち、0.1〜50%が芳香族性水酸基と
芳香族性イソシアネート基からなるウレタン結合である
必要がある。 【0009】低分子量ポリオ−ルとしては、化1からな
る化合物などを用いることができる。 【0010】 【化1】 (化1においてArは3価以上の単環式芳香族基、縮合
多環式芳香族基、芳香族基が直接または結合員により相
互に連結された非縮合多環式芳香族基から選ばれた基を
表し、ここでいう芳香族基には複素環芳香族基を含み、
アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基が付
いていても差し支えない。X1 、X2 は同一であっても
異なっていてもよく、直接結合、−O−、−S−、−C
OO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−等の結合
員を表す。Z1 、Z2 は同一であっても異なっていても
よく、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−O
COO−、−CO−等の結合員を表す。Y1 、Y2 、Y
3 、Y4 は同一であっても異なっていてもよく、炭素数
1〜6のアルキレン基を表す。n、mは同一であっても
異なっていてもよく、0〜3の整数をあらわす。Rは芳
香族環に直接結合した水酸基を表す。aは1以上の整数
を表す。) 【0011】具体的に化合物を挙げるならば、2,5−
ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ハイドロキ
ノン、3,5−ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニ
ル)フェノール、4,4’−ビス(2−ヒドロキシエト
キシ)−2,2’−ジヒドロキシ−ジフェニルメタン等
である。その他の例としては、2−(4−ヒドロキシフ
ェニル)−1,4−ブタンジオール等が挙げられる。 【0012】これらの化合物はエチレングリコ−ル、プ
ロピレングリコ−ル、1,4−ブタンジオ−ル、1,6
−ヘキサンジオ−ル、ヒドロキシエチルハイドロキノ
ン、シクロヘキサンジメタノ−ル、ビス(2−ヒドロキ
シエチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)フ
タレート、またo,o’−ジヒドロキシジフェニルメタ
ン、o,p’−ジヒドロキシジフェニルメタン、p,
p’−ジヒドロキシジフェニルメタン、およびそれらの
混合物のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、
ブチレンオキサイドなどの付加体等と併用しても差し支
えない。ただし、これらを用いて得られるポリウレタン
の全ウレタン結合のうち、0.1〜50%が芳香族性水
酸基と芳香族性イソシアネート基からなるウレタン結合
である必要がある。 【0013】本発明における高分子ポリオ−ルと低分子
ポリオ−ルの比は、各々の分子量やポリウレタンの所望
物性などにより種々変え得る。また、両者の合計水酸基
数(芳香族水酸基を含む)に対し、有機ポリイソシアネ
ートのイソシアネ−ト基数(NCO/OH)は0.80
〜1.25の範囲が望ましく、好ましくは0.95〜
1.15であることがより望ましい。この比が小さすぎ
ると分岐構造が不十分となり耐熱性、弾性回復性が低下
するため好ましくなく、大きすぎると溶融粘度が小さ
く、固化速度が遅く、また表面の接着性が大きくなり、
生産性が低下するため好ましくない。 【0014】本発明において、化1で示したような3官
能以上の低分子ポリオールを用いていることから、得ら
れるポリウレタンエラストマーはハードセグメント部が
架橋された構造を持つことになる。一般的にポリウレタ
ンエラストマーは、ハードセグメントの水素結合による
凝集力によってソフトセグメントを拘束し、ゴム的な特
性を発現するが、このハードセグメントの凝集力がより
強固な化学結合による架橋であれは、弾性回復性や耐熱
性が向上する。本発明におけるこの架橋点はウレタン結
合が主であり、この結合はアロファネート結合やビュー
レット結合に比べ、耐熱性が高い結果、本発明によって
得られたポリウレタンエラストマーの耐熱性も高くな
る。 【0015】本発明のポリウレタンエラストマーはハー
ドセグメント部にウレタン結合による架橋点を有する
が、この架橋点結合は成形性の観点から、芳香族水酸基
と芳香族イソシアネート基からなるウレタン結合である
ことが望ましい。 【0016】また、本発明のポリウレタンエラストマー
は、全ウレタン結合のうち、0.1〜50%が芳香族水
酸基と芳香族イソシアネート基からなるウレタン結合で
あることが好ましい。これが小さすぎると、十分な弾性
回復性や耐熱性が得られない。また大きすぎると、成形
性が乏しくなり好ましくない。 【0017】本発明のポリウレタンエラストマーは、溶
融法、溶液法など公知のウレタン化技術を用いて製造す
るが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で
製造することが好ましい。たとえば、高分子ポリオール
と低分子ポリオ−ルの化合物を約40〜100℃に予熱
した後、これらの混合物の合計水酸基数(芳香族水酸基
を含む)に対し有機ポリイソシアネートのイソシアネ−
ト基数が0.95〜1.15となる割合の量の有機ポリ
イソシアネ−トを加え、短時間に強力にかき混ぜた後、
約50〜180℃、窒素下で放置することによりポリウ
レタンが得られる。また、ウレタンプレポリマ−を経由
してポリウレタンを得る方法を用いることもできる。ま
た、必要に応じて他のトリオ−ルやトリイソシアネ−ト
などの3官能成分を併用しても良い。 【0018】またポリウレタンの製造に当たっては、ポ
リウレタンの製造において通常使用されている、触媒、
活性剤、消泡剤、滑剤、また紫外線吸収剤、黄変防止剤
などの安定剤、顔料、帯電防止剤、表面処理剤、難燃
剤、防黴剤、補強剤の任意の成分を必要に応じて使用す
ることができる。 【0019】本発明のポリウレタン弾性繊維は溶融紡
糸、乾式紡糸、湿式紡糸等の紡糸方法で生産することが
できるが、コスト、繊維の均質性等の観点から、溶融紡
糸を行うことが望ましい。 【0020】本発明のポリウレタンエラストマーの溶融
紡糸に使用する紡糸装置や紡糸条件は、ポリウレタンの
内容、目的とする繊維の太さ、重合法等により種々異な
りえるが、通常、重合した直後の溶融したポリマ−を押
し出し式紡糸装置に供給し、紡糸温度180〜240
℃、紡糸速度1000m/分以下、特に600m/分以
下で紡糸するのが好ましい。また、見かけドラフト率は
50以上、好ましくは100以上とするのが良い。ま
た、紡糸した糸条を巻き取り機によりボビンに巻き取る
際の紡糸テンションは0.1g/d以下、好ましくは
0.05g/d以下とする。 【0021】また、巻き取られた糸条を低湿下で、ハ−
ドセグメントのガラス転移温度付近で熱処理し、ハ−ド
セグメントとソフトセグメントの相分離を十分に進行さ
せることが好ましい。これらの方法により、一般に、太
さが約5〜100デニ−ル//フィラメントのポリウレ
タン弾性繊維を得ることができるが、本発明に用いられ
るポリウレタン弾性繊維は、デニ−ルが15〜100の
範囲が適当であり、好ましくは40〜80である。これ
らの弾性繊維は、カバリング糸や裸糸の状態で使用され
る。 【0022】本発明のポリウレタン弾性繊維は次式で示
す耐熱性が50%以下である。50%よりその値が大き
いと、後加工等の熱による永久変形が大きく、製品での
パワ−不足等に繋がる。 耐熱性(%)={(加熱後の長さ−初期長)/初期長}
×100 弾性繊維(40デニ−ル)を100%伸長下、160℃
(乾熱)で1分間加熱し、冷却後リラックスした時の試
料長を測定し、上式より耐熱性を求める。 【0023】 【実施例】次に本発明を実施例をもって具体的に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。また、実施例中の部は重量部を表す。さらに下記の
例において、対数粘度、耐熱性、弾性回復率は下記の方
法により測定した。 【0024】《対数粘度の測定》弾性繊維0.0750
gを0.05規定−ジブチルアミン/N,N−ジメチル
アセトアミド溶媒25mlに溶解し、このポリマ−溶液
10mlをオストワルド粘度計にとり、30℃の恒温槽
中で落下秒数を測定して以下の式より対数粘度
(ηinh )を求めた。 ηinh ={ln(t/t0 )}/C t :ポリマ−溶液の落下秒数(秒) t0 :溶媒の落下秒数(秒) C :ポリマ−溶液の濃度(g/dl) 以上の方法により、弾性繊維の対数粘度を測定した。 【0025】《耐熱性の測定》弾性繊維(40デニ−
ル)を100%伸長下、160℃(乾熱)で1分間加熱
し、冷却後リラックスした時の試料長を測定し、次式よ
り耐熱性を求めた。 耐熱性(%)={(加熱後の長さ−初期長)/初期長}
×100 優れた耐熱性を有するポリウレタン弾性繊維は伸長下の
加熱による永久変形が起こりにくいため、上記式により
定義した耐熱性は小さい値となる。 【0026】《弾性回復率の測定》弾性繊維(40デニ
−ル)を300%伸長後リラックスし、再び300%伸
長したときの150%伸長時の応力を測定し、1回目の
150%伸長時の応力に対する割合を次式から求めた。 弾性回復率(%)=(2回目の150%伸長時の応力/
1回目の150%伸長時の応力)×100 優れた弾性回復性を有するポリウレタン弾性繊維は伸長
による構造破壊が起こりにくいため、上記式により定義
した弾性回復率は大きな値となる。 【0027】−実施例1、2− 両末端に水酸基を持つ数平均分子量2000のポリブチ
レンアジペート(PBAと略す)100部、2,5−ビ
ス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ハイドロキノ
ン(化合物1と略す)1.43部、ビス(2−ヒドロキ
シエチル)テレフタレート(BHETと略す)24.1
3部、ジフェニルメタンジイソシアネ−ト(MDIと略
す)41.1部(NCO/OH=1.06)からワンシ
ョット法で得たポリウレタンエラストマ−を溶融紡糸
し、40デニ−ル/4フィラメントの弾性繊維を得た。
熱処理なしの糸を実施例1、120℃、16時間熱処理
した糸を実施例2として測定に供した。 【0028】−実施例3− PBA 100部、化合物1 2.86部、1,4−ブ
タンジオール(BDと略す)8.1部、MDI 42.
4部(NCO/OH=1.06)を用いて重合した以外
は実施例1と同様の実験を行った(熱処理後糸のみ)。 【0029】−実施例4− PBA 100部、3,5−ビス(2−ヒドロキシエト
キシカルボニル)フェノール(化合物2と略す)2.7
部、BHET 22.86部、MDI 41.1部(N
CO/OH=1.06)を用いて重合した以外は実施例
1と同様の実験を行った(熱処理後糸のみ)。 【0030】−比較例1− PBA 100部、BHET 25.4部、MDI 3
9.75部(NCO/OH=1.06)を用いて重合し
た以外は、実施例1と同様の実験を行った(熱処理後糸
のみ)。 【0031】−比較例2− PBA 100部、1,3,5−トリス(2−ヒドロキ
シエトキシカルボニル)ベンゼン(化合物3と略す)
3.42部、BHET 22.86部、MDI41.1
部(NCO/OH=1.06)を用いて実施例1と同様
の重合を行った。しかし重合後期で、ゲル化が起こり、
ハンドリングが困難となった。このゲル化したポリマー
は溶融紡糸することができなかった。各々の例の結果を
表1に示す。 【0032】 【表1】表中*は全ウレタン結合のうち、芳香族水酸基と芳香族
イソシアネート基からなるウレタン結合の割合を示す。 【0033】 【発明の効果】本発明によれば、高分子ポリオール、有
機ポリイソシアネ−ト、低分子ポリオ−ルからなるポリ
ウレタンエラストマーを溶融紡糸することにより製造さ
れる弾性繊維であって、該ポリウレタンエラストマーお
よび弾性繊維が分岐構造を有し、かつ、全ウレタン結合
のうち、0.1〜50%が芳香族水酸基と芳香族イソシ
アネート基からなるウレタン結合であれば、耐熱性、弾
性回復性に優れるポリウレタン弾性繊維を得ることがで
きる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyurethane elastic fiber having excellent elastic recovery and heat resistance, and more particularly, to a polyurethane elastic fiber having a branched structure and all urethane bonds. Of which
The present invention relates to a polyurethane elastic fiber produced by spinning a polyurethane elastomer in which 0.1 to 50% is a urethane bond composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group. 2. Description of the Related Art Conventionally, polyurethane polyol fibers have been often produced by using high molecular weight polyols, organic polyisocyanates and low molecular weight polyols. The elastic recovery and heat resistance of the fibers were not always satisfactory, and their weaknesses had to restrict their use. [0003] For this reason, attempts to obtain polyurethane having excellent heat resistance and elastic recovery properties have been made, for example, in Japanese Patent Publication Nos. 63-53287, 63-53288, and JP-A-3-213515. However, its performance has not been satisfactory. In other words, these attempts aim at improving performance by cross-linking consisting of allophanate bonds and burette bonds, but the heat resistance of these bonds is insufficient, and the heat resistance of the polyurethane containing these bonds is also sufficient. It cannot be said that. On the other hand, the rubber crosslinked by vulcanization or the like is excellent in heat resistance and elastic recovery because of its high heat-resistant chemical bond cross-linking, which is different from polyurethane elastic material. However, it is very difficult to mold such chemically crosslinked polymers, especially to elastic fibers. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a polymer, an organic polyisocyanate, and a low-molecular-weight polyol having excellent heat resistance and elastic recovery comparable to those of a chemically crosslinked rubber. The object of the present invention is to provide a polyurethane elastic fiber having: That is, the present invention relates to an elastic fiber produced by spinning a polyurethane elastomer comprising a high molecular weight polyol, an organic polyisocyanate, and a low molecular weight polyol. The polyurethane elastomer constituting the elastic fiber has a branched structure,
In addition, 0.1 to 50% of all the urethane bonds are urethane bonds including an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group, and the heat resistance of the elastic fiber represented by the following formula is 50%.
The present invention relates to a polyurethane elastic fiber characterized by the following. Heat resistance (%) = {(length after heating-initial length) / initial length}
× 100 Elastic fiber (40 denier) at 160 ° C under 100% elongation
Heat for 1 minute (dry heat), measure the sample length (length after heating) when relaxing after cooling, and determine the heat resistance from the above formula. The polymer polyols used in the present invention include polyether polyols represented by polytetramethylene ether glycol, polyester polyols represented by polyethylene adipate, and polycaprolactone polyols. Polyester carbonate polycarbonate exemplified by a reaction product of a polyester glycol such as polycaprolactone and an alkylene carbonate, and the like.
And ethylene carbonate with polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and neopentyl glycol, and then the resulting reaction mixture is mixed with adipic acid and azelaic acid. Acid, a product reacted with an organic dicarboxylic acid such as sebacic acid, and 1,
4-butanediol, 1,6-hexanediol, 2,
A polyhydroxyl compound such as 2-dimethyl-1,3-propanediol or 1,8-octanediol;
Examples thereof include polycarbonates obtained by transesterification with aryl carbonates, for example, diphenyl carbonates. These may be used alone or in combination of two or more. The organic diisocyanate includes:
4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,5
-Naphthalene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate,
Aromatic diisocyanates such as 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,4-
Aliphatic diisocyanates such as cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate. These may be used singly or as a mixture of two or more, but 0.1 to 50% of the total urethane bonds of the polyurethane obtained by using these are aromatic hydroxyl groups and aromatic hydroxyl groups. It must be a urethane bond consisting of an isocyanate group. As the low molecular weight polyol, a compound represented by the formula 1 can be used. [0010] (In the formula 1, Ar is selected from a monocyclic aromatic group having 3 or more valences, a condensed polycyclic aromatic group, and a non-condensed polycyclic aromatic group in which the aromatic groups are connected to each other directly or by a bonding member. Wherein the aromatic group includes a heterocyclic aromatic group,
A substituent such as an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen group may be attached. X 1 and X 2 may be the same or different, and include a direct bond, -O-, -S-, -C
OO-, -OCO-, -OCOO-, -CO-, etc. Z 1 and Z 2 may be the same or different, and —O—, —S—, —COO—, —OCO—, —O
Represents a bonding member such as COO- and -CO-. Y 1 , Y 2 , Y
3 and Y 4 may be the same or different and represent an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. n and m may be the same or different, and represent an integer of 0 to 3. R represents a hydroxyl group directly bonded to an aromatic ring. a represents an integer of 1 or more. ## STR1 ## Specific compounds include 2,5-
Bis (2-hydroxyethoxycarbonyl) hydroquinone, 3,5-bis (2-hydroxyethoxycarbonyl) phenol, 4,4′-bis (2-hydroxyethoxy) -2,2′-dihydroxy-diphenylmethane and the like. Other examples include 2- (4-hydroxyphenyl) -1,4-butanediol and the like. These compounds include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6
-Hexanediol, hydroxyethylhydroquinone, cyclohexanedimethanol, bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (2-hydroxyethyl) isophthalate, bis (2-hydroxyethyl) phthalate, and o, o'-dihydroxy Diphenylmethane, o, p'-dihydroxydiphenylmethane, p,
ethylene oxide, propylene oxide of p'-dihydroxydiphenylmethane, and mixtures thereof,
It may be used in combination with an adduct such as butylene oxide. However, it is necessary that 0.1 to 50% of all the urethane bonds of the polyurethane obtained by using these are urethane bonds including an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group. The ratio of the high molecular weight polyol to the low molecular weight polyol in the present invention can be variously changed depending on the molecular weight of each and the desired physical properties of the polyurethane. In addition, the number of isocyanate groups (NCO / OH) of the organic polyisocyanate is 0.80 with respect to the total number of hydroxyl groups (including aromatic hydroxyl groups) of both.
Is preferably in the range of 0.95 to 1.25.
More preferably, it is 1.15. If this ratio is too small, the branched structure becomes insufficient and the heat resistance and elastic recovery are unfavorably reduced.If it is too large, the melt viscosity is small, the solidification rate is low, and the surface adhesiveness is large,
It is not preferable because productivity is reduced. In the present invention, since a low molecular polyol having three or more functional groups as shown in Chemical formula 1 is used, the obtained polyurethane elastomer has a structure in which hard segment portions are crosslinked. Generally, polyurethane elastomers constrain the soft segments by the cohesive force of hydrogen bonds of the hard segments and exhibit rubber-like properties.However, if the cohesive force of the hard segments is a crosslink by a stronger chemical bond, elastic The recoverability and heat resistance are improved. In the present invention, the crosslinking point is mainly a urethane bond, and this bond has higher heat resistance than the allophanate bond or the burette bond. As a result, the polyurethane elastomer obtained by the present invention also has higher heat resistance. The polyurethane elastomer of the present invention has a crosslink point by a urethane bond in the hard segment portion, and the crosslink point bond is desirably a urethane bond composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group from the viewpoint of moldability. . Further, in the polyurethane elastomer of the present invention, it is preferable that 0.1 to 50% of all the urethane bonds are urethane bonds composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group. If this is too small, sufficient elastic recovery and heat resistance cannot be obtained. On the other hand, if it is too large, the moldability becomes poor, which is not preferable. The polyurethane elastomer of the present invention is produced by using a known urethane technology such as a melting method and a solution method, but is preferably produced by a melting method in consideration of cost, work environment and the like. For example, after preheating a compound of a high molecular polyol and a low molecular polyol to about 40 to 100 ° C., the isocyanate of the organic polyisocyanate is calculated based on the total number of hydroxyl groups (including aromatic hydroxyl groups) of the mixture.
After adding an organic polyisocyanate in an amount such that the number of groups becomes 0.95 to 1.15 and stirring vigorously in a short time,
The polyurethane is obtained by standing at about 50 to 180 ° C. under nitrogen. Further, a method of obtaining a polyurethane via a urethane prepolymer can also be used. If necessary, other trifunctional components such as triol and triisocyanate may be used in combination. In the production of polyurethane, a catalyst or a catalyst generally used in the production of polyurethane is used.
Activators, defoamers, lubricants, UV absorbers, stabilizers such as anti-yellowing agents, pigments, antistatic agents, surface treatment agents, flame retardants, fungicides, reinforcing agents as required Can be used. The polyurethane elastic fiber of the present invention can be produced by a spinning method such as melt spinning, dry spinning and wet spinning, but it is desirable to perform melt spinning from the viewpoint of cost, fiber homogeneity and the like. The spinning apparatus and spinning conditions used for melt-spinning the polyurethane elastomer of the present invention may vary depending on the content of the polyurethane, the desired fiber thickness, the polymerization method, and the like. The polymer is fed to an extrusion spinning apparatus, and the spinning temperature is from 180 to 240.
The spinning is preferably performed at a temperature of 1000 ° C. and a spinning speed of 1000 m / min or less, particularly 600 m / min or less. The apparent draft rate is preferably 50 or more, and more preferably 100 or more. Further, the spinning tension when the spun yarn is wound on a bobbin by a winder is 0.1 g / d or less, preferably 0.05 g / d or less. The wound yarn is hardened under low humidity.
It is preferable to perform a heat treatment near the glass transition temperature of the hard segment to sufficiently advance the phase separation between the hard segment and the soft segment. In general, polyurethane elastic fibers having a thickness of about 5 to 100 denier // filament can be obtained by these methods, but the polyurethane elastic fibers used in the present invention have a denier in the range of 15 to 100. Is suitable, and preferably 40 to 80. These elastic fibers are used in the form of a covering yarn or a bare yarn. The polyurethane elastic fiber of the present invention has a heat resistance represented by the following formula of 50% or less. If the value is larger than 50%, permanent deformation due to heat such as post-processing is large, which leads to insufficient power in the product. Heat resistance (%) = {(length after heating-initial length) / initial length}
× 100 Elastic fiber (40 denier) at 160 ° C under 100% elongation
Heat for 1 minute (dry heat), measure the sample length when cooled and relaxed, and determine the heat resistance from the above formula. EXAMPLES Next, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Parts in the examples are parts by weight. Further, in the following examples, logarithmic viscosity, heat resistance, and elastic recovery were measured by the following methods. << Measurement of Logarithmic Viscosity >> Elastic Fiber 0.0750
g of the polymer solution was dissolved in 25 ml of a 0.05N-dibutylamine / N, N-dimethylacetamide solvent, 10 ml of this polymer solution was taken in an Ostwald viscometer, and the number of drops in a 30 ° C. thermostat was measured. From this, the logarithmic viscosity (η inh ) was determined. η inh = {ln (t / t 0 )} / C t: seconds of falling polymer solution (seconds) t 0 : seconds of falling solvent (seconds) C: concentration of polymer solution (g / dl) or more Was measured for the logarithmic viscosity of the elastic fiber. << Measurement of heat resistance >> Elastic fiber (40 denier)
Was heated at 160 ° C. (dry heat) for 1 minute under 100% elongation, the sample length was measured after cooling and then relaxed, and the heat resistance was determined by the following formula. Heat resistance (%) = {(length after heating-initial length) / initial length}
× 100 Polyurethane elastic fibers having excellent heat resistance are unlikely to undergo permanent deformation due to heating under elongation, so that the heat resistance defined by the above formula is a small value. << Measurement of Elastic Recovery Rate >> The elastic fiber (40 denier) was relaxed after elongating it by 300%, and the stress at the time of elongating again by 300% was measured at the time of 150% elongation. Was calculated from the following equation. Elastic recovery rate (%) = (Stress at second 150% elongation /
The stress at the time of the first 150% elongation) × 100 Since the polyurethane elastic fiber having excellent elastic recovery is unlikely to cause structural destruction due to elongation, the elastic recovery rate defined by the above equation is a large value. Examples 1, 2- 100 parts of polybutylene adipate (abbreviated as PBA) having hydroxyl groups at both ends and having a number average molecular weight of 2000, 2,5-bis (2-hydroxyethoxycarbonyl) hydroquinone (abbreviated as compound 1) ) 1.43 parts, bis (2-hydroxyethyl) terephthalate (abbreviated as BHET) 24.1
3 parts, diphenylmethane diisocyanate (abbreviated as MDI), 41.1 parts (NCO / OH = 1.06), melt-spun polyurethane elastomer obtained by one-shot method, 40 denier / 4 filament An elastic fiber was obtained.
The yarn without heat treatment was used in Example 1 and the yarn heat-treated at 120 ° C. for 16 hours was subjected to measurement as Example 2. Example 3 100 parts of PBA, 2.86 parts of Compound 1, 8.1 parts of 1,4-butanediol (abbreviated as BD), MDI 42.
The same experiment as in Example 1 was performed except that polymerization was performed using 4 parts (NCO / OH = 1.06) (only the heat-treated yarn). Example 4 100 parts of PBA, 3,5-bis (2-hydroxyethoxycarbonyl) phenol (abbreviated as Compound 2) 2.7
Parts, BHET 22.86 parts, MDI 41.1 parts (N
The same experiment as in Example 1 was performed except that the polymerization was carried out using (CO / OH = 1.06) (only the yarn after the heat treatment). Comparative Example 1 100 parts of PBA, 25.4 parts of BHET, MDI 3
The same experiment as in Example 1 was performed except that polymerization was performed using 9.75 parts (NCO / OH = 1.06) (only the heat-treated yarn). Comparative Example 2 100 parts of PBA, 1,3,5-tris (2-hydroxyethoxycarbonyl) benzene (abbreviated as compound 3)
3.42 parts, BHET 22.86 parts, MDI 41.1
The same polymerization as in Example 1 was carried out using parts (NCO / OH = 1.06). However, in the late stage of polymerization, gelation occurs,
Handling became difficult. The gelled polymer could not be melt spun. Table 1 shows the results of each example. [Table 1] In the table, * indicates the ratio of urethane bonds composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group in all the urethane bonds. According to the present invention, there is provided an elastic fiber produced by melt-spinning a polyurethane elastomer comprising a high molecular polyol, an organic polyisocyanate, and a low molecular polyol. And polyurethane having excellent heat resistance and elastic recovery if the elastic fibers have a branched structure and 0.1 to 50% of all urethane bonds are urethane bonds composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group. Elastic fibers can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 6/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) D01F 6/70

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 高分子ポリオ−ル、有機ポリイソシアネ
−ト、及び低分子ポリオ−ルとからなるポリウレタンエ
ラストマーを紡糸することにより製造される弾性繊維で
あって、該弾性繊維を構成するポリウレタンエラストマ
ーが分岐構造を有し、かつ、全ウレタン結合のうち、
0.1〜50%が芳香族水酸基と芳香族イソシアネート
基からなるウレタン結合であり、かつ、該弾性繊維の次
式で示す耐熱性が50%以下であることを特徴とするポ
リウレタン弾性繊維。 耐熱性(%)={(加熱後の長さ−初期長)/初期長}
×100 弾性繊維(40デニ−ル)を100%伸長下、160℃
(乾熱)で1分間加熱し、冷却後リラックスした時の試
料長を測定し、上式より耐熱性を求める。
(57) [Claim 1] An elastic fiber produced by spinning a polyurethane elastomer comprising a high molecular polyol, an organic polyisocyanate, and a low molecular polyol, The polyurethane elastomer constituting the elastic fiber has a branched structure, and of all urethane bonds,
A polyurethane elastic fiber, wherein 0.1 to 50% is a urethane bond composed of an aromatic hydroxyl group and an aromatic isocyanate group, and the heat resistance of the elastic fiber is 50% or less as shown by the following formula. Heat resistance (%) = {(length after heating-initial length) / initial length}
× 100 Elastic fiber (40 denier) at 160 ° C under 100% elongation
Heat for 1 minute (dry heat), measure the sample length when cooled and relaxed, and determine the heat resistance from the above formula.
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