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2013年9月18日 (水)

弾性ポリウレタン繊維

多くの女性が日々着用し、現代生活に欠かすことの出来ないボディースーツ、ガードルやブラジャーは弾性ポリウレタン繊維の無しに存在し得ない。しかし、我々はなぜポリウレタン繊維は伸びたり縮んだりするのか意外と理解していない。
私は下着について語るにあたり、この弾性ポリウレタン繊維について語らないのは片手落ちだと以前から思っていたが、弾性が発現するメカニズムは中々難解であるため、こうしたブログのテーマとしては面白くなく不適切だと思っていた。けれども、寝つきの悪い夜に以下の文章を読んでいただくと、きっと速やかな眠りを得られるかもしれないと思い直した。

ポリウレタンは1937年、ドイツの有機化学者オットー・バイエルによって発明された。
下の図はポリウレタン弾性繊維の化学構造の例である。上のハードセグメント(HS)に(-NHCOO-)のウレタン結合がある。一方、下のソフトセグメント(SS)はR−O−R'のエーテル結合を持っている。
Pori_1

HSとSSは結合し高分子化合物を形成する。

その分子のHSは他分子のHSと水素結合し、HSドメインを形成する。一方、SSは自由状態でHSやHSドメインの周囲に絡みつくように存在する。(下図参照)

Pori2_1

これに引っ張り力が働くと、下図のように変形する。

Pori3_2

しかし、分子内では常に元の無秩序な状態に戻ろうとする力が働く。これをエンタルピー弾性という。

眠くなったので次回に続く

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