JP2503105B2 - 弾性繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は染色ケンロー度に優れた弾性繊維に関する。

（従来の技術） ポリエステル系ポリウレタン弾性糸と常圧カチオン染
料可染型ポリエステル繊維よりなる編地を100℃以下で
分散染料で染色することが特公昭61−17939号公報に記
載されている。また、ポリウレタン繊維と分散染料で常
圧染色可能であるポリエステル繊維とを混用した編物を
100℃で染色することが特公平１−40137号公報に記載さ
れている。これらは、高温で染色するとポリウレタン繊
維が濃染され耐光ケンロー度が悪くなるため低温で染色
可能な繊維とポリウレタン繊維を組み合わせて用いるこ
とを目的とした発明である。

（発明が解決しようとする課題） 弾性糸特にポリウレタン弾性糸はそのすぐれた伸縮性
（伸長および回復性）により、他繊維と共用して水着や
パンテイストツキング等ストレツチの要求される用途に
広く使用されている。これらの商品は染色されているこ
と（着色していること）と同時に染色ケンロー度が良好
であることが要求される。

従来の伸縮性商品は染色され染色ケンロー度も良好で
はあるが、ポリウレタン弾性糸は着色せず主体繊維であ
る他繊維のみが染色されている場合がほとんどである。
従つてポリウレタン弾性糸のケンロー度は懸念する必要
はなかつた。しかしながら、共用する他繊維との同色性
やポリウレタン弾性糸のいわゆる目むきを防止するため
には、ポリウレタン弾性糸も着色されかつ染色ケンロー
度が良いことが必要である。

一方ポリウレタン弾性糸と他繊維からなる伸縮性布帛
を染色する場合、分散染料以外の染料ではポリウレタン
弾性糸は染着しない。今まで分散染料でポリウレタン弾
性糸を染色することは、ポリウレタン弾性糸を淡色で染
色する以外は無かつた。これは分散染料でポリウレタン
弾性糸を淡色に染色した場合に実用上大きな問題は無い
が、濃染すると染色ケンロー度が悪く実用に耐えられ無
いためである。

本発明者等は上記の現状を鑑み鋭意検討した結果、染
色されても染色ケンロー度に優れる弾性糸を見い出した
ものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は下記構造単位を必須とするポリウレタンより
なり、染着タイプの分散染料を0.01重量％以上含有する
弾性繊維である。

（式中R¹はメチル分岐を１つ有する炭素数６〜10のアル
キレン基、R²は炭素数４〜10の２価の有機基である。） 本発明に用いられるポリウレタン弾性糸を構成するポ
リウレタンは高分子ジオール、有機ジイソシアネート、
鎖伸長剤を重合して得られる。本発明に使用する高分子
ジオールは （式中R¹はメチル分岐を１つ有する炭素数６〜10のアル
キレン基、R²は炭素数４〜10の２価の有機基である） で表される構造単位を必須とするポリエステルジオール
であり、さらに下記（Ｉ）、（II）の条件を満足するこ
とが好ましい。

５≦全炭素数／（エステル結合数）≦11 ……（Ｉ） 0.015≦メチン基数／全炭素数≦0.13 ……（II） （ここで全炭素数とは高分子ジオール中のエステル結合
に含まれる炭素を除いた残りの炭素の合計数） 本発明において用いられる高分子ジオールの分子量は
1000〜3500の範囲が好ましい。とくに好ましくは、1500
〜3000である。1000より小さいと弾性回復性、耐熱性、
耐熱水性、耐寒性が低下し、3500より大きいと、弾性回
復性、紡糸安定性、強度が低下する。メチル分岐を１つ
有する炭素数６〜10のアルキレン基を与える化合物とし
ては、例えば３−メチル−1,5ペンタンジオール（MPD）
および２−メチル−1,8−オクタンジオール（MOD）が挙
げられ、それらと併用して使用できる他のアルキレン基
を与える好適なジオールとして1,6−ヘキサンジオー
ル、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,
10−デカンジオールなどの直鎖のジオールが挙げられる
が、なんらこれらに限定されるものではない。

メチル分岐を１つ有するジオールの使用により弾性回
復性、耐熱性とも良好となる。メチル分岐が２つ以上つ
いたり、エチル基、プロピル基、ブチル基などの長い側
鎖のついたジオールを使用すると、耐熱性、弾性回復
性、耐寒性などの総合性能が低下する。ジオールの炭素
数が５より小さいと弾性回復性、耐熱性、耐熱水性など
が低下する。10より大きいと、弾性回復性、透明性が低
下する。

高分子ジオールの有機基（R²）を与える化合物として
ジカルボン酸が挙げられ中でも炭素数が６〜12の脂肪族
ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸が好ましい、中
でもとくに脂肪酸ジカルボン酸が好ましい。

更に、本発明の高分子ジオールは前述の（Ｉ）、（I
I）式で表されるような規制を満足させることが好まし
い。（Ｉ）式で全炭素数／（エステル結合数）が５より
小さいと耐熱水性、耐寒性が低下し、11より大きいと弾
性回復性が低下する。好ましくは６〜10であることが良
い。（II）式でメチン基数／全炭素数が0.015より小さ
いと弾性回復性が低下し、0.13より大きいと耐熱性、弾
性回復性が低下する。より好ましい範囲は、0.03〜0.10
である。

本発明にいうメチン基とは、水素原子以外の３つの異
なる原子（同じ元素であつても良い）と結合した である。

本発明に用いる高分子ジオールには本発明の効果を損
わない範囲内であれば他の高分子ジオールを用いても良
い。

中でも特に−10℃といつた低温においても弾性回復性
に優れたポリウレタン弾性糸が、ジオール成分として３
−メチル−1,5−ペンタンジオールを50モル％以上含有
するジオールを使用しジカルボン酸成分としてアゼライ
ン酸（AZ）、セバシン酸（SA）、1,10−デカンジカルボ
ン酸（DA）などのメチレン数が７〜10の脂肪族ジカルボ
ン酸を使用することによつて得られるポリエステルジオ
ールを用いたポリウレタンから得られる。

本発明を構成するポリウレタンはこのようにして得ら
れた高分子ジオール、分子量500以下の有機ジイソシア
ネートおよび分子量400以下のジオール、ジアミン等の
イソシアナートと反応しうる水素原子を少なくとも２個
有する鎖伸長剤を重合して得られる。

本発明に用いるポリウレタンには本発明の効果を損な
わない範囲内で他のポリマーが用いられていても良い。

特に熱可塑性ポリウレタンから溶融紡糸法により弾性
糸を製造する場合、熱可塑性ポリウレタンの合成に使用
される有機ジイソシアネートに4,4′−ジフエニルメタ
ンジイソシアネート（MDI）、鎖伸長剤が1,4−ブタンジ
オール（BD）および／または1,4−ビス（ヒドロキシエ
トキシ）ベンゼン（BHEB）を選択することにより、耐熱
性、弾性回復性、伸度に優れた性能が得られる。

高分子ジオール（Ａ）に対する有機ジイソシアネート
（Ｂ）の割合（Ｂ）／（Ａ）は、モル比で1.5〜4.5が弾
性回復性、耐熱性、耐寒性などの総合性能の点から優れ
ている。

更に高分子ジオール（Ａ）、有機ジイソシアネート
（Ｂ）、鎖伸長剤（Ｃ）の組成比において、（Ｂ）／
｛（Ａ）＋（Ｃ）｝のモル比は0.9〜1.2の範囲、特に0.
95〜1.15の範囲が好ましい。この範囲とすると耐熱性、
弾性回復性、伸度に優れたポリウレタン弾性糸が得られ
る。

なお、（Ｂ）／｛（Ａ）＋（Ｃ）｝のモル比について
は、ポリウレタン重合時、あるいは紡糸時に制御できる
溶融重合のばあい温度は特に制限されないが200℃以上2
60℃以下が好ましい。

本発明に使用のポリウレタンは実質的に a.高分子ジオール分子の両末端の水酸基から２個の水素
原子が除かれた形の２価の基（ソフトセグメント）； b.有機ジイソシアネートに由来する一般式 （式中R³は２価の有機基を表す）で示される基； c.低分子化合物（鎖伸長剤）分子のイソシアネートと反
応し得る２個の水素原子が除かれた形の２価の基； の構造単位からなると考えられる。

この様にして得られるポリウレタンからポリウレタン
弾性糸を製造する方法としては、溶融紡糸法、乾式紡糸
法、湿式紡糸法などがあげられる。溶融紡糸法のばあい
巻き取つた糸条を低湿下において、ハードセグメントの
ガラス転移温度（Tg）に対し、＋20〜−50℃の範囲にお
いて熱処理し、ハードおよびソフトセグメントの相分離
を十分に実施することが好ましい。

このようにして得られるポリウレタン弾性糸は Ｒ≧7800/T（R:耐熱水性強度保持率（％）T:熱水処理温
度＜140℃） HD_100％≧155℃（HD_100％:100％伸長時の切断乾燥温
度）伸度:300％以上 といつた優れた性質を有する。

次に本発明に使用する染料について述べる。

本発明に使用する染料は分散染料である。前述の如
く、ナイロンとポリウレタン弾性糸を酸性染料で染色し
た場合、カチオン可染糸とポリウレタン弾性糸をカチオ
ン染料で染色した場合等分散染料以外の染料ではポリウ
レタン弾性糸は染料はしても染色されることは無い。

分散染料を使用するのは共用する他繊維との同色性を
得るためであり、目むき防止や色の再現性を高めるため
である。分散染料としてはキノン糸とアゾ糸が知られて
いる。

本発明に用いる染着タイプの分散染料とは、本発明に
用いられる任意の１種のポリウレタン弾性糸を２％owf
で130℃60分染色した時に染着した染料が還元洗浄を行
なつた後水洗、乾燥後、40重量％（重量減少から測定）
以上残る染料である。すなわち、任意の１種のポリウレ
タン弾性糸については、その弾性糸について染色を試
み、染着タイプの分散染料であるか否かを判別する。

還元洗浄条件 ハイドロサルフアイド 3g/ ソーダ灰 2g/ アミラジン 1g/ 浴比1:30 温度80℃×20分 一方ポリウレタン弾性糸はエステル系ポリウレタン弾
性糸とエーテル系ポリウレタン弾性糸に大別出来るが、
少なくとも現在市販されているエステル系ポリウレタン
弾性糸は110℃以上の高温高圧染色に耐え得る物はな
く、少なくとも110℃以上の高温高圧染色が必要なポリ
エステルとの共用は不可能である。また110℃未満では
十分な濃染化は困難であつたり染色ケンロー度が不良で
あつたりする。110℃以上の高温高圧染色に耐え得る物
が無いとは110℃以上の高温高圧染色で溶断したり、伸
縮性がなくなる事を言う。

この点本発明に使用のエステル系ポリウレタン弾性糸
は前述の如く110℃以上の高温高圧染色が可能である。

またさらに理由は明確ではないが本発明に使用するエ
ステル系ポリウレタン弾性糸を、染着タイプの分散染料
を用いて110℃以上の染色温度で染色すると染色ケンロ
ー度は良好（３級以上）である。

（本発明の効果） 本発明は特定のポリウレタン弾性糸を染着タイプの分
散染料を用い染色することにより染色ケンロー度に優れ
たポリウレタン弾性繊維である。

またポリエステル繊維とポリウレタン弾性糸を染着タ
イプの分散染料で染色することにより、同色性と共に優
れた染色ケンロー度を合わせ持つた伸縮性布帛や製品が
得られる。また本発明と、伸縮性布帛や製品で使用する
他繊維に応じた染色とを同時或いは別個に実施すること
によつて、あらゆる他繊維との同色性を実現する可能性
がある。例えば他繊維として綿を使用した場合は、まず
本発明によりポリウレタン弾性糸を染色し、しかる後に
綿を反応染料等により染色すればよい。

以下実施例によりさらに本発明を説明する。なお本発
明で採用した測定法は次の通りである。

（強伸度） JIS−1013により測定した。

（HD_100％） ポリウレタン弾性糸を100％伸長したまま乾熱処理層
に投入し110℃から５℃/1分で昇温し断糸した温度を測
定する。

（耐熱水性強度保持率） ポリウレタン弾性繊維を該繊維の２〜５倍のデニール
を有するポリエステル繊維と併せて筒編（丸編）地と
し、95〜98℃の熱水中でリラツクス処理を10分間行い、
この編地を風乾後、プレセツト（180℃×１分、熱風）
し、所定の温度（120〜135℃のいずれかの温度）の熱水
で、加圧下、60分間分散染料染色条件下で染色したの
ち、風乾し、編地を解除し、ポリウレタン弾性繊維のみ
を取り出して、常法により処理前の筒編から解除した糸
と処理後の筒編を解除した糸の強度を測定し、保持率を
求めたものである。

実施例１ MPDとAZからなる全炭素数／エステル結合数が6.93、
メチン基数／全炭素数が0.0825で数平均分子量が1985の
ポリエステルとBDとからなり30℃に加熱された混合物と
50℃に加熱溶融したMDIとをポリエステル/MDI/BDの使用
モル比が1/3.15/2となる量で二軸スクリユウ押し出し機
に仕込み溶融重合をおこなつた。生成したポリウレタン
（PU）をストランド状で水柱へ連続的に押し出し、次い
でペレタイザーでペレツトに成型した。このペレツトを
80℃10時間真空乾燥し、単軸押し出し機の紡糸機で紡糸
温度230℃、紡糸速度500m/分で紡糸（ストレート油剤使
用）し40dr−2fのポリウレタン弾性糸を得た。この糸は
強度1.4g/dr、伸度530％、20℃での弾性回復率98％、HD
_100％が163℃、130℃でのＲが85％であつた。

次いでこのポリウレタン弾性糸を20ゲージの筒編機で
編成し、次の条件で染色した。

精練リラツクス:80℃×１分 染色 染色機：ドラム染色機 染料:Sumikaron Red E−RPD（キノン系住友化学社製）
2.0％owf 分散助剤:Disper TL（明成化学工業製） ……1g/ pH調整剤：硫酸アンモニウム ……1g/ 酢酸 1g/ 浴比:1:30 温度:40℃から30分かけ130℃に昇温し、130℃でさらに3
0分維持した。

還元洗浄： ハイドロサルフアイド:3g/ ソーダ灰:2g/ アミラジン（第一製薬製）:1g/ 浴比:1:30 温度:80℃×20分 続いて良く水洗、乾燥して染め状態を観察したとこ
ろ、ポリエステルとポリウレタン弾性糸の色差はほとん
ど無く染着しており同色性に優れていた。なお、ポリウ
レタン弾性糸のみを同じ条件で染色および還元洗浄した
ときの還元洗浄前に対する染料の残存率は85％であっ
た。

還元洗浄後の編地の染色ケンロー度を測定したとこ
ろ、つぎの通りであった。

洗濯ケンロー度（JIS L−0844A2法）:4〜５級（汚染） 水ケンロー度（JIS L−0846B法）:4〜５級（汚染） 汗ケンロー度（JIS L−0848A法）（酸、アルカリ共）４
〜５級（汚染） 耐光ケンロー度（JIS L−0842カーボンアーク第３露光
法）:4〜５級（変退色） 耐塩素ケンロー度（JIS L−0856強試験法）:4〜５級
（変退色） 以上測定したすべての染色ケンロー度が良好であり通
常衣料用として要求される３級をすべてクリアーしてい
た。

比較例１ 実施例１において、ポリウレタン弾性糸を市販のエー
テル系ポリウレタン弾性糸とする以外はすべて同じに染
色・還元洗浄・水洗・乾燥した。ポリウレタン弾性糸は
ポリエステルと同程度に染着しており目むきの発生はな
かったが、生地の染色ケンロー度は、次の通りであつ
た。

洗濯ケンロー度（JIS L−0844A2法）:2級（汚染） 水ケンロー度（JIS L−0846B法）:2〜３級（汚染） 汗ケンロー度（JIS L−0848A法） （酸、アルカリ共）２〜３級（汚染） 耐光ケンロー度（JIS L−0842カーボンアーク第３露光
法）:2〜３級（変退色） 耐塩素ケンロー度（JIS L−0856強試験法） ２〜３級（変退色） 実施例１に比較して全体に低下しており、しかも衣料
用としては不適な３級以下があつた。

実施例２ 実施例１のポリウレタン弾性糸とポリエステルマルチ
フイラメント延伸糸50d−36fから経編地を編成した。条
件は次の通りである。

整経ドラフト:2倍 編機：カールマイヤー社製28ゲージトリコツト 組織：ハーフ 糸使い フロント：ポリエステル50d−36f バツク：ポリウレタン40d 編み込み長：フロント160cm/480コース ：バツク82cm/480コース 機上コース数:60コース/in この生機を実施例１と同条件で精練後180℃×１分の
プレセツトをおこない実施例１と同条件で染色・還元洗
浄・水洗し次の条件で仕上げた（精練はリラクサー、プ
レセツトはピンテンターを使用）。

仕上げケツト:150℃×１分（ピンテンター） 仕上げ密度:100コース／インチ×60ウエール／インチ この仕上げ生地の伸度は経120％、緯110％（2.25kg/
インチ荷重時）であり、50％伸長時の瞬間弾性回復率は
経93％、緯91％であり（測定20％）良好な伸縮性を示し
た。

一方染め状態を観察したがポリエステルとポリウレタ
ン弾性糸の色差はほとんど無く染着しており同色性に優
れていた。また染色ケンロー度は次の通りであつた。

洗濯ケンロー度（JIS L−0844A2法）:4〜５級（汚染） 水ケンロー度（JIS L−0846B法）:4〜５級（汚染） 汗ケンロー度（JIS L−0848A法）（酸、アルカリ共）４
〜５級（汚染） 耐光ケンロー度（JIS L−0842カーボンアーク第３露光
法）:4〜５級（変退色） 耐塩素ケンロー度（JIS L−0856強試験法）４〜５級
（変退色） 以上測定したすべての染色ケンロー度が良好であり通
常衣料用として要求される３級をすべてクリアーしてい
た。

比較例２ 実施例２の布帛を非染着タイプであるSumikaron Red
S−BDFを用いる以外は実施例２と同様に染色した。

還元洗浄前の布帛は、ポリウレタン弾性糸がポリエス
テルと同程度に染着しており目むきの発生はなかった
が、洗濯ケンロー度:1級、水ケンロー度:1級、汗ケンロ
ー度:1級、耐光ケンロー度:2級、耐塩素ケンロー度:1級
であり、還元洗浄を行なうと染料が80％以上脱着し、色
がぬけてしまつた。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記構造単位を必須とし、かつ下記
   （Ｉ）、（II）の条件を満足する高分子ジオールを一成
   分とするポリウレタンよりなり、染着タイプの分散染料
   を0.01重量％以上含有する弾性繊維。 （式中、R¹はメチル分岐を１つ有する炭素数６〜10のア
   ルキレン基、R²は炭素数４〜10の２価の有機基であ
   る。） ５≦全炭素数／（エステル結合数）≦11 ……（Ｉ） 0.015≦メチン基数／全炭素数≦0.13 ……（II） （ここで全炭素数とは高分子ジオール中のエステル結合
   に含まれる炭素を除いた残りの炭素の合計数）