CN116324059A - 长丝、材料和材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供:不有损长丝原本所具有的强度、且包含分散染料、染色坚牢度优异的长丝,以及使用了前述长丝的材料和材料的制造方法。一种长丝,其包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和具有芳香环和/或杂环的分散染料。

Description

长丝、材料和材料的制造方法
技术领域
本发明涉及长丝、材料和材料的制造方法。特别是涉及包含聚酰胺树脂和染料的长丝。
背景技术
一直以来,将聚酰胺树脂作为主原料的长丝被用于各种用途。将聚酰胺树脂作为主原料的长丝的强度高,因此,有用性高。
另一方面,对将聚酰胺树脂作为主原料的长丝进行染色的情况下,已知使用酸性染料(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭48-63050号公报
发明内容
发明要解决的问题
对将聚酰胺树脂作为主原料的长丝染色时,可知如专利文献1中记载使用酸性染料时,染色坚牢度良好。然而,在与仅由分散染料染上色的长丝形成混纤丝的情况等、在对将聚酰胺树脂作为主原料的长丝进行染色时,有时要求使用分散染料。
另一方面,已知,对于将聚酰胺树脂作为主原料的长丝,通常使用分散染料时的染色坚牢度低。因此,如果使用分散染料,则对与聚酯等其他热塑性长丝的混织布进行染色的情况下,形成衣服、提包等最终制品时,会引起颜色转移的问题。
本发明的目的在于,解决上述课题,其目的在于,提供:不有损长丝原本所具有的强度、且包含分散染料、染色坚牢度优异的长丝、以及使用了前述长丝的材料和材料的制造方法。
用于解决问题的方案
基于上述课题,本发明人进行了研究,结果根据下述手段解决了上述课题。
<1>一种长丝,其包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和具有芳香环和/或杂环的分散染料。
<2>根据<1>所述的长丝,其中,前述分散染料包含选自芳香环偶氮系化合物、杂环偶氮系化合物和蒽醌系化合物中的至少1种。
<3>根据<1>所述的长丝,其中,前述分散染料具有下述式(C1)所示的骨架或式(C2)所示的骨架。
式(C1)
Ar1-N=N-Ar2
(式(C1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示碳数6~40的芳基或碳数5~40的杂芳基。)
式(C2)
Figure BDA0004164256660000021
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的长丝,其中,单丝纤度为2.0×10-5~50dtex。
<5>根据<1>~<4>中任一项所述的长丝,其依据JIS L 1013:2010的规定而测得的伸长率为30%以上。
<6>根据<1>~<5>中任一项所述的长丝,其中,前述聚酰胺树脂包含如下聚酰胺树脂:由源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元构成,前述源自二胺的结构单元的70摩尔%以上源自苯二甲胺,前述源自二羧酸的结构单元的70摩尔%以上源自碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸。
<7>根据<6>所述的长丝,其中,前述苯二甲胺包含30~100摩尔%的间苯二甲胺和0~70摩尔%的对苯二甲胺。
<8>根据<6>或<7>所述的长丝,其中,前述二羧酸包含碳数11~14的α,ω-直链脂肪族二羧酸。
<9>根据<6>或<7>所述的长丝,其中,前述二羧酸包含1,12-十二烷二酸。
<10>根据<1>~<9>中任一项所述的长丝,其长丝长为5mm以上。
<11>根据<1>~<10>中任一项所述的长丝,其中,前述聚酰胺树脂为结晶性聚酰胺树脂。
<12>根据<1>~<11>中任一项所述的长丝,其中,前述长丝为复丝。
<13>根据<1>~<12>中任一项所述的长丝,其中,构成前述聚酰胺树脂的全部结构单元中的20~80摩尔%为具有芳香环和/或杂环的结构单元。
<14>一种材料,其为包含长丝的材料,前述材料中所含的长丝包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、以及具有芳香环和/或杂环的分散染料。
<15>根据<14>所述的材料,其中,前述长丝为<1>~<13>中任一项所述的长丝。
<16>根据<14>或<15>所述的材料,其中,前述材料为针织物或机织物。
<17>根据<14>~<16>中任一项所述的材料,其染色坚牢度为3以上;此处,染料坚牢度是指,将前述材料固定在桌子上,放置由JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号充分覆盖的1kg圆筒型砝码,对于使砝码往复100次时的白棉布的着色程度,用依据JIS L 0805:2011的污染用灰度等级判定时对应的等级。
<18>一种<1>~<13>中任一项所述的长丝的制造方法,其包括如下步骤:将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体。
<19>一种材料的制造方法,其包括如下步骤:将由包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝形成的机织物、或者由包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝形成的针织物应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体。
发明的效果
根据本发明,可以提供:不有损长丝原本所具有的强度、且包含分散染料、染色坚牢度优异的长丝、以及使用了前述长丝的材料和材料的制造方法。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式(以下,简称为“本实施方式”)详细进行说明。需要说明的是,以下的本实施方式是用于说明本发明的示例,本发明不仅限定于本实施方式。
需要说明的是,本说明书中,“~”以包含其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
本说明书中的基团(原子团)的表述中,未记载取代和无取代的表述包含不具有取代基的基团(原子团)且还包含具有取代基的基团(原子团)。例如,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(无取代烷基),还包含具有取代基的烷基(取代烷基)。本说明书中,未记载取代和无取代的表述优选无取代者。
本说明书中,各种物性值和特性值只要没有特别说明就为23℃下者。
本实施方式的长丝的特征在于,包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和具有芳香环和/或杂环的分散染料。这种长丝不有损聚酰胺长丝原本所具有的强度、且包含分散染料,染色坚牢度优异。其理由为推测,但推测是由于,聚酰胺树脂所具有的芳香环和/或杂环与分散染料所具有的芳香环和/或杂环相互作用,被有效地导入到聚酰胺长丝内。与此相对,专利文献1中记载的酸性染料与聚酰胺树脂的末端的氨基离子键合,被导入到聚酰胺长丝。
需要说明的是,本说明书中,将对本实施方式的长丝染色前的状态者有时称为“聚酰胺长丝”。即,聚酰胺长丝通常不含具有芳香环和/或杂环的分散染料。
<具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂>
本实施方式的长丝包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂。通过使用这种聚酰胺树脂,从而使用具有芳香环和/或杂环的分散染料可以对聚酰胺长丝染色。
具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂对其种类等没有特别限定,优选构成具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的全部结构单元中的20~80摩尔%为具有芳香环和/或杂环的结构单元,更优选30~70摩尔%为具有芳香环和/或杂环的结构单元,进一步优选40~60摩尔%为具有芳香环和/或杂环的结构单元。通过形成这种构成,从而除溶液纺丝方法之外,还可以采用熔融纺丝方法等作为纺丝方法。进而,即使采用溶液纺丝方法的情况下,作为溶剂,也无需使用浓硫酸等强酸,有制造性改善的倾向。
本实施方式中使用的具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂优选具有芳香环。
另外,具有芳香环和/或杂环的结构单元优选为源自具有芳香环和/或杂环的二胺的结构单元。
作为本实施方式中使用的具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂,示例尼龙6T、尼龙6/6T、尼龙66/6T、尼龙6I、尼龙66/6I/6、尼龙66/6I、尼龙6T/6I、尼龙6T/12、尼龙66/6T/6I、尼龙9T、尼龙9I、尼龙9T、9I、尼龙10T、1,3-BAC10I(由1,3-双氨基甲基环己烷与癸二酸与间苯二甲酸构成的聚酰胺树脂)、1,4-BAC10I(由1,4-双氨基甲基环己烷与癸二酸与间苯二甲酸构成的聚酰胺树脂)、后述详细内容的苯二甲胺系聚酰胺树脂,优选苯二甲胺系聚酰胺树脂。
本实施方式中,聚酰胺树脂优选包含如下聚酰胺树脂(以下,本说明书中,有时称为“苯二甲胺系聚酰胺树脂”):由源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元构成,前述源自二胺的结构单元的70摩尔%以上源自苯二甲胺,前述源自二羧酸的结构单元的70摩尔%以上源自碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸。通过使用苯二甲胺系聚酰胺树脂,从而可以得到不仅包含前述的分散染料时的染色坚牢度优异,而且杨氏模量高的长丝。另外,吸水率低,因此,杨氏模量、强度等机械物性的经时变化少,得到有张力、刚性者作为纤维制品。
前述苯二甲胺系聚酰胺树脂中,源自二胺的结构单元其70摩尔%以上源自苯二甲胺,优选为80摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上、进一步优选为95摩尔%以上、进而优选为99摩尔%以上。上限也可以为100摩尔%。
苯二甲胺优选包含30~100摩尔%的间苯二甲胺和0~70摩尔%的对苯二甲胺,更优选包含50~100摩尔%的间苯二甲胺和0~50摩尔%的对苯二甲胺。另外,苯二甲胺中,优选间苯二甲胺与对苯二甲胺的总计占95摩尔%以上,进一步优选占99摩尔%以上,进而优选为100摩尔%。
作为苯二甲胺以外的二胺成分,可以示例四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、2-甲基戊二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2,2,4-三甲基-六亚甲基二胺、2,4,4-三甲基六亚甲基二胺等脂肪族二胺、1,3-双(氨基甲基)环己烷、1,4-双(氨基甲基)环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己基)甲烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、双(氨基甲基)十氢萘、双(氨基甲基)三环癸烷等脂环式二胺、双(4-氨基苯基)醚、对苯二胺、双(氨基甲基)萘等具有芳香环的二胺等,可以使用1种或混合2种以上而使用。
前述苯二甲胺系聚酰胺树脂中,源自二羧酸的结构单元其70摩尔%以上源自碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸,优选为80摩尔%以上、更优选为90摩尔%以上、进一步优选为95摩尔%以上、进而优选为99摩尔%以上。上限也可以为100摩尔%。
前述碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸中的碳数优选为6以上、更优选为9以上、进一步优选为11以上。另外,前述碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸中的碳数优选为16以下、更优选为14以下。前述碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸中的碳数进而优选为12以下、更进而优选为12。
通过使前述碳数为4以上,从而苯二甲胺系聚酰胺树脂的吸水率变低,将聚酰胺长丝应用于包含分散染料以及水的液体,对聚酰胺长丝染色时,可以难以降低物性。另外,通过使前述碳数为20以下,从而可以形成作为聚酰胺长丝的实用上充分的熔点,作为纤维制品,通过各种加工可以容易使用。特别是通过熔点高,从而对染色工序中的加热、染色后的干燥、利用熨斗等的加热等的耐性变高。进而,可以形成适度的杨氏模量,可以形成有张力、刚性的长丝。
作为前述碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸的具体例,示例丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,11-十一烷二酸、1,12-十二烷二酸等,优选己二酸、癸二酸和1,12-十二烷二酸,更优选癸二酸和1,12-十二烷二酸,进一步优选1,12-十二烷二酸。碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸如果为1,12-十二烷二酸,则特别显著地发挥上述效果。
作为碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸以外的二羧酸成分,可以示例间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸等苯二甲酸化合物、1,2-萘二羧酸、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、1,6-萘二羧酸、1,7-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸等萘二羧酸,可以使用1种或混合2种以上而使用。
需要说明的是,“由源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元构成”是指,构成苯二甲胺系聚酰胺树脂的酰胺键通过二羧酸与二胺的键合而形成。另外,苯二甲胺系聚酰胺树脂除源自二羧酸的结构单元和源自二胺的结构单元以外还包含末端基团等其他部位。进而,也可能有时包含具有不源自二羧酸与二胺的键合的酰胺键的重复单元、微量的杂质等。具体而言,苯二甲胺系聚酰胺树脂除二胺成分、二羧酸成分以外,作为构成苯二甲胺系聚酰胺树脂的成分,在不有损本发明的效果的范围内也可以使用ε-己内酰胺、月桂内酰胺等内酰胺类、氨基己酸、氨基十一烷酸等脂肪族氨基羧酸类作为共聚成分。本发明中,优选苯二甲胺系聚酰胺树脂的90质量%以上、更优选95质量%以上、进一步优选98质量%以上为源自二胺的结构单元或源自二羧酸的结构单元。
另外,对于上述尼龙6T等,除了仅由六亚甲基二胺和对苯二甲酸构成之外,在不有损本发明的效果的范围内当然也可以包含源自其他单体的结构单元。
本实施方式中使用的具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的数均分子量(Mn)优选为6000~50000、更优选为8000~48000、进一步优选为9000~46000。如果为这种范围,则成型加工性变得更良好。
需要说明的是,此处所谓数均分子量(Mn)可以由基于凝胶渗透色谱法(GPC)测定的标准聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)换算值求出。
前述具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂可以为具有明确的熔点的结晶性聚酰胺树脂,也可以为不具有明确的熔点的非晶性聚酰胺树脂,但优选为结晶性聚酰胺树脂。通过使用结晶性聚酰胺树脂,从而可以更难以从本实施方式的长丝脱出分散染料。特别是,如聚酯长丝那样在与由分散染料容易染色的染料形成混纤丝时,若分散染料容易从本实施方式的长丝脱出,则容易引起颜色转移,但本实施方式中,可以有效地避免这一点。
需要说明的是,本说明书中,非晶性树脂是指,晶体熔化焓ΔHm低于5J/g的树脂,结晶性树脂是指,晶体熔化焓ΔHm为5J/g以上的树脂。
前述具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂具有熔点的情况下,其熔点优选为170~250℃。通过设为这种范围,从而可以得到成型加工性更优异、且耐热性更优异的成型品。
需要说明的是,本发明中的熔点是指,由DSC(差示扫描量热测定)法观测到的升温时的吸热峰的峰顶的温度。具体而言,是指如下温度:使用DSC装置,试样量设为1mg,使作为气氛气体的氮气以30mL/分钟流动,在升温速度为10℃/分钟的条件下,从室温(25℃)加热至预计的熔点以上的温度而熔融,接着,将熔融后的聚酰胺树脂在干冰中骤冷,以10℃/分钟的速度再次升温至熔点以上的温度时观测到的吸热峰的峰顶的温度。
另外,本实施方式的长丝中,具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂优选占长丝的质量的70质量%以上,更优选占80质量%以上,进一步优选占90质量%以上,也可以为95质量%以上。上限例如为99.9质量%以下。
本实施方式的长丝可以仅包含1种,也可以包含2种以上的具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂。包含2种以上的情况下,优选总量成为上述范围。
<具有芳香环和/或杂环的分散染料>
本实施方式的长丝包含:具有芳香环和/或杂环的分散染料。通过使用具有芳香环和/或杂环的染料,从而与具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的芳香环和/或杂环相互作用,可以容易导入到聚酰胺长丝内。另外,通过使用分散染料,从而对于与仅由分散染料染上色的长丝形成混纤丝的情况等,也可以优选使用。
本实施方式中使用的分散染料只要具有芳香环和/或杂环就没有特别限定,可以广泛使用公知的分散染料,可以举出芳香环偶氮系化合物、杂环偶氮系化合物、蒽醌系化合物、喹啉系化合物、喹酞酮系化合物、苯并二呋喃酮系化合物、香豆素系化合物等分散染料,优选包含选自芳香环偶氮系化合物、杂环偶氮系化合物和蒽醌系化合物中的至少1种,更优选包含选自芳香环偶氮系化合物和蒽醌系化合物中的至少1种。通过使用这种化合物,从而有染色坚牢度进一步改善的倾向。此处,芳香环偶氮系化合物是指,包含芳香环(优选苯环)和偶氮结构(-N=N-)的化合物。杂环偶氮系化合物是指,包含杂环和偶氮结构(-N=N-)的化合物。蒽醌系化合物是指,包含蒽醌环的化合物。喹啉系化合物是指,包含喹啉环的化合物。喹酞酮系化合物是指,包含喹酞酮环的化合物。苯并二呋喃酮系化合物是指,包含苯并二呋喃酮环的化合物。香豆素系化合物是指,包含香豆素环的化合物。这些化合物的分子量优选为300~1000。通过使用这种分子量的化合物,从而有分散染料对聚酰胺长丝的导入有效地进行的倾向。
本实施方式中使用的分散染料优选具有下述式(C1)所示的骨架或式(C2)所示的骨架。通过使用这种化合物,从而有染色坚牢度进一步改善的倾向。此处,具有骨架的化合物是指,包含式(C1)、式(C2)所示的结构、或者式(C1)、式(C2)所示的结构中所含的氢原子被取代基(例如后述的取代基T等)取代的结构的化合物。
式(C1)
Ar1-N=N-Ar2
(式(C1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示碳数6~40的芳基或碳数5~40的杂芳基。)
式(C1)中,碳数6~40(优选碳数6~20)的芳基示例苯基、萘基,优选苯基。碳数5~40(优选碳数5~20)的杂芳基示例吡咯基、吡唑基、三氟甲吡醚基(a pyridalyl group)、苯并咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、四氢喹啉基、二氢苯并噁唑二基、四氢异喹啉基、噻吩基、噻唑基、异噻唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基。
式(C1)中所含的氢原子(包含Ar1和Ar2所具有的氢原子)可以被取代基所取代,作为取代基,示例后述的取代基T。前述取代基可以进而被取代基所取代。
作为取代基T,可以举出烷基(优选碳数1~24、更优选1~12、进一步优选1~6)、环烷基(优选碳数3~24、更优选3~12、进一步优选3~6)、芳烷基(优选碳数7~21、更优选7~15、进一步优选7~11)、烯基(优选碳数2~24、更优选2~12、进一步优选2~6)、环烯基(优选碳数3~24、更优选3~12、进一步优选3~6)、羟基、氨基(优选碳数0~24、更优选0~12、进一步优选0~6)、巯基、羧基、芳基(优选碳数6~22、更优选6~18、进一步优选6~10)、酰基(优选碳数2~12、更优选2~6、进一步优选2~3)、酰氧基(优选碳数2~12、更优选2~6、进一步优选2~3)、芳酰基(优选碳数7~23、更优选7~19、进一步优选7~11)、芳酰氧基(优选碳数7~23、更优选7~19、进一步优选7~11)、氨基甲酰基(优选碳数1~12、更优选1~6、进一步优选1~3)、氨磺酰基(碳优选数0~12、更优选0~6、进一步优选0~3)、磺基、烷基磺酰基(优选碳数1~12、更优选1~6、进一步优选1~3)、芳基磺酰基(优选碳数6~22、更优选6~18、进一步优选6~10)、杂环基(优选碳数1~12、更优选1~8、进一步优选2~5,优选包含5元环或6元环)、(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基、卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氧基(=O)、亚氨基(=NRN)、烷叉基(=C(RN)2)等。RN优选氢原子或烷基,更优选氢原子。各取代基中所含的烷基部位和烯基部位可以为直链也可以为支链,可以为链状也可以为环状。上述取代基T是能为取代基的基团的情况下,可以进一步具有取代基T。例如,烷基可以成为卤代烷基,可以成为(甲基)丙烯酰氧基烷基、氨基烷基、羧基烷基。取代基为能形成羧基、氨基等的盐的基团的情况下,该基团可以形成盐。
式(C2)
Figure BDA0004164256660000111
式(C2)中所含的氢原子可以被取代基所取代,作为取代基,示例后述的取代基T。前述取代基可以进而被取代基所取代。
作为具有式(C1)所示的骨架的分散染料,示例下述化合物。
Figure BDA0004164256660000121
作为具有式(C2)所示的骨架的分散染料,示例下述化合物。
Figure BDA0004164256660000122
除上述之外,作为具有芳香环和/或杂环的分散染料,也可以使用日本特开2019-182780号公报的段落0040~0043中记载者、日本特开2018-168486号公报的段落0027~0045中记载者等,将这些内容引入至本说明书中。
本实施方式的长丝中的具有芳香环和/或杂环的分散染料的含量优选为0.1质量%以上、更优选为0.4质量%以上、进一步优选为0.5质量%以上。通过设为前述下限值以上,从而可以有效地体现目标色调。另外,本实施方式的长丝中的具有芳香环和/或杂环的分散染料的含量优选为5质量%以下、更优选为3.5质量%以下、进一步优选为3质量%以下。通过设为前述上限值以下,从而可以防止与目标色调的差异,且可以更有效地抑制作为纤维制品的使用时的颜色转移。
本实施方式的长丝可以仅包含1种,也可以包含2种以上的具有芳香环和/或杂环的分散染料。包含2种以上的情况下,优选总量成为上述范围。
<其他成分>
本实施方式的长丝可以包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和除具有芳香环和/或杂环的分散染料以外的其他成分。
本实施方式的长丝可以包含除具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂以外的聚酰胺树脂、除聚酰胺树脂以外的热塑性树脂。
作为除具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂以外的聚酰胺树脂,示例聚酰胺4、聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺6/66、聚酰胺610、聚酰胺612等脂肪族聚酰胺树脂。
另外,作为除聚酰胺树脂以外的其他热塑性树脂,示例聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮、聚醚砜、热塑性聚醚酰亚胺等。
对于除具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂以外的聚酰胺树脂和除聚酰胺树脂以外的热塑性树脂的含量,包含这些树脂的情况下,优选为本实施方式的长丝的1~10质量%。
本实施方式的长丝在不有损本发明的目的/效果的范围内可以还包含:抗氧化剂、热稳定剂、耐水解性改良剂、耐候稳定剂、消光剂、紫外线吸收剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、抗静电剂、抗胶凝剂、脱模剂、表面活化剂等添加剂。它们的详细可以参照日本专利第4894982号公报的段落0130~0155的记载、日本特开2010-281027号公报的段落0021的记载、日本特开2016-223037号公报的段落0036的记载,将这些内容引入至本说明书中。对于这些成分的含量,包含这些成分的情况下,优选为本实施方式的长丝的0.001~5质量%。
本实施方式的长丝以具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、具有芳香环和/或杂环的分散染料、以及根据需要配混的其他成分(树脂、添加剂等)的总计成为100质量%的方式进行调整。
<长丝的形态和物性>
本实施方式的长丝可以为单丝,也可以为复丝,但优选为复丝。通过形成复丝,从而变得容易加工成机织物、针织物、线绳、无纺布等各种纤维形态。
本实施方式的长丝为复丝的情况下,构成一条复丝的长丝的数量优选为10以上、更优选为20以上,也可以为30以上。另外,构成一条复丝的长丝的数量的上限优选为100以下、更优选为60以下、进一步优选为55以下。通过设为这种范围,从而可以抑制纺丝时的单丝纤度的不均,此外,可以防止纺丝时的单丝间的熔接。
本实施方式的长丝的截面通常为圆形。此处的圆形的主旨是指,除几何学意义上的圆形之外,本实施方式的技术领域中,也包括被认为是大致圆形者。另外,本实施方式中的长丝的截面可以为圆形以外的形状,例如可以为椭圆形、长圆形等扁平形状。
本实施方式的长丝的单丝纤度优选为2.0×10-5~50dtex。通过设为前述下限值以上,从而能进行稳定的纺丝,且加工成各种纤维制品形态时,可以使纤维制品具有充分的强度。另外,通过设为前述上限值以下,从而染料容易渗透到纤维内部,能进行更鲜明的染色。前述单丝纤度的下限优选为8.0×10-5dtex以上、更优选为9.0×10-3dtex以上、进一步优选为1.0×10-2dtex以上、进而优选为0.5dtex以上、更进而优选为1dtex以上。另外,前述单丝纤度的上限优选为40dtex以下、更优选为30dtex以下、进一步优选为25dtex以下、进而优选为20dtex以下、更进而优选为18dtex以下、进一步进而优选为10dex以下。
另外,本实施方式的长丝为复丝时的纤度优选为10~1000dtex。通过设为前述下限值以上,从而能进行稳定的成型,且加工成各种纤维制品时,可以使纤维制品具有充分的强度。另外,通过设为前述上限值以下,从而染料容易渗透到纤维内部,能进行更鲜明的染色。前述复丝的纤度的下限优选为40dtex以上、更优选为60dtex以上、进一步优选为100dtex以上。另外,前述复丝的纤度的上限优选为800dtex以下、更优选为600dtex以下、进一步优选为500dtex以下。
纤度依据后述的实施例中记载的方法而测定。
本实施方式的长丝长度(质均长度)没有特别限定,优选为5mm以上、更优选为0.1m以上、进一步优选为1m以上、进而优选为100m以上。另外,作为长丝的长度(质均长度)的上限值,优选为20000m以下、更优选为1000m以下,进一步优选为100m以下。
本实施方式的长丝的依据JIS L 1013:2010的规定而测得的伸长率优选为30%以上。通过使伸长率为30%以上,从而可以有效地抑制加工时的断丝。前述伸长率优选为35%以上、更优选为40%以上。前述伸长率的上限优选为70%以下、更优选为60%以下。通过设为前述上限值以下,从而有加工成机织物、针织物、线绳、无纺布等各种纤维形态时的加工性进一步改善的倾向。
本实施方式的长丝的染色坚牢度优选高。具体而言,形成包含后述详细内容的长丝的材料时的、染料坚牢度优选为3以上。上限优选为5以下。染料坚牢度是指,将前述材料固定在桌子上,放置由JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号充分覆盖的1kg圆筒型砝码,对于使砝码往复100次时的白棉布的着色程度,用依据JIS L 0805:2011的污染用灰度等级判定时对应的等级。
<材料>
本实施方式的材料是包含长丝的材料,前述材料中所含的长丝包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和具有芳香环和/或杂环的分散染料。包含这种长丝的材料的设计性优异,因此,被优选用于各种用途。前述长丝优选为本实施方式的长丝。
本实施方式的长丝可以直接使用,也可以加工成混纤丝、线绳、绳辫、短纤维纱、具有芯鞘结构的丝等材料。形成混纤丝等的情况下,优选与其他热塑性树脂长丝、碳纤维、玻璃纤维等增强纤维(长丝)等组合。
本实施方式的材料可以为由本实施方式的长丝构成的机织物、针织物、无纺布等。本实施方式的材料另外通过对由聚酰胺长丝构成的机织物、针织物、无纺布等进行染色等,从而使得材料中所含的长丝包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂和具有芳香环和/或杂环的分散染料。对于本实施方式中的机织物、针织物、无纺布等,其主旨为还包含使用了上述本实施方式的长丝的混纤丝、线绳、绳辫等机织物、针织物、无纺布等。本实施方式中的材料优选为针织物或机织物。
机织物可以为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、纱罗织物等任意的编织方式。针织物示例平针组织等。
本实施方式的材料的密度优选1.10~1.25g/cm3
本实施方式的材料优选染色坚牢度高。具体而言,优选为3以上。上限优选为5以下。此处,染料坚牢度是指,将前述材料固定在桌子上,放置由JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号充分覆盖的1kg圆筒型砝码,对于使砝码往复100次时的白棉布的着色程度,用依据JIS L 0805:2011的污染用灰度等级判定时对应的等级。
本实施方式的材料是指,本实施方式的长丝保持长丝的形态者。此处,保持的主旨是指,保持大致长丝形状,也包含长丝的一部分(例如10体积%以下)熔融而与其他长丝、增强纤维等结合而成者。
<制造方法>
本实施方式中的长丝通过将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的组合物成型而得到。其成型方法是任意的,可以通过熔融纺丝等以往公知的任意成型方法而成型为期望的形状。例如可以参照国际公开第2017/010389号的段落0051~0058的记载,将这些内容引入至本说明书中。
本实施方式中,特别是,聚酰胺长丝优选通过熔融纺丝法或电解纺丝法而制造。熔融纺丝法是指,用挤出机将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的组合物从多孔模挤出,通过辊而拉伸的方法。另外,电解纺丝法是指,使包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的组合物溶解于溶剂,将溶解后的树脂溶液从细喷嘴排出时,树脂溶液在出口的位置有电场,使树脂溶液本身也带电,以电位差进行拉伸,且使溶剂飞散的方法。
另外,本实施方式的长丝通常优选将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的组合物形成聚酰胺长丝后,使分散染料浸渍至内部。具体而言,本实施方式中,优选通过将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝应用(优选浸渍)于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体,从而对聚酰胺长丝进行染色。
本实施方式中,将聚酰胺长丝应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体时,优选将包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体加热。作为加热温度,优选为60℃以上、更优选为100℃以上,另外,优选为120℃以上、更优选为125℃以上。作为前述加热温度的上限值,优选为180℃以下、更优选为160℃以下、进一步优选为155℃以下、进而优选为150℃以下。通过设为前述下限值以上,从而不仅染色性改善,还可以提高染色后的聚酰胺长丝的染色坚牢度,通过设为前述上限值以下,从而抑制染色时的水解,可以更有效地抑制拉伸强度的减少。
另外,本实施方式的长丝优选经拉伸。拉伸可以为在将聚酰胺长丝应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体前和后中的任意者,优选在应用前进行拉伸。拉伸倍率优选为1.5~6.0倍、更优选为2.0~5.5倍。通过进行拉伸,从而分子链沿单向取向,可以进一步提高长丝的拉伸强度。
对前述包含分散染料以及水的液体的应用时间优选10~100分钟。
进而,将本实施方式的长丝形成针织物、机织物等材料的情况下,可以对聚酰胺长丝进行染色后,加工成针织物、机织物等材料,也可以将聚酰胺长丝加工成针织物、机织物等材料后进行染色。通过将聚酰胺长丝加工成针织物、机织物等材料后进行染色,从而可以减少加工成本,且少量多品种的对应变得容易。
作为进行染色的方法,优选将聚酰胺长丝或由聚酰胺长丝形成的针织物或机织物应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体。
包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体中的具有芳香环和/或杂环的分散染料与上述具有芳香环和/或杂环的分散染料含义相同。对于前述包含分散染料以及水的液体,优选分散染料占液体的0.01~1质量%,优选水占液体的0.05~0.7质量%。另外,前述包含分散染料以及水的液体可以包含分散染料以及水以外的成分,亦可以不含。作为分散染料以及水以外的成分,示例阴离子系或者非离子/阴离子系表面活性剂、乙酸、联苯、三氯苯、甲基萘、邻苄基苯酚、对苄基苯酚、邻苯基苯酚、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、对羟基苯甲酸丁酯、水杨酸甲酯、香兰素等。前述包含分散染料以及水的液体中,可以仅包含1种,也可以包含2种以上的分散染料。包含2种以上的情况下,优选总量成为上述范围。
<用途>
本实施方式的长丝优选用于提包、袜子、衣服、地毯、钓鱼线、渔网、产业材料、球拍用弦等。
进而,本实施方式的长丝和材料被广泛用于汽车等运输机部件、一般机械部件、精密机械部件、电子/电气设备部件、OA设备部件、建筑材料/住宅建设相关部件、医疗装置、休闲运动用品(例如钓鱼线)、游戏玩具、医疗品、食品包装用薄膜、衣服等日用品、防卫和航空宇宙制品等。
本实施方式的长丝可以卷取于芯材。即,也可以形成具有芯材和卷取于芯材的长丝的卷取体。
实施例
以下列举实施例对本发明进一步具体进行说明。以下的实施例所示的材料、用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的主旨就可以适宜变更。因此,本发明的范围不限定于以下所示的具体例。
实施例中使用的测定设备等由于停产等而难以获得的情况下,可以使用其他具有等同性能的设备而测定。
1.原料
<聚酰胺MP12的合成>
在具备搅拌机、分凝器、冷凝器、温度计、滴液槽和氮气导入管的带夹套的反应釜中,放入精密称量好的1,12-十二烷二酸60.00mol,充分进行氮气置换,进一步在少量的氮气气流下,升温至180℃,使1,12-十二烷二酸溶解,形成均匀的流动状态。向其中,在搅拌下用160分钟滴加二胺成分的30mol%为对苯二甲胺、70mol%为间苯二甲胺的对/间苯二甲胺60mol。在此期间,反应体系内压设为常压,使内温连续升温至250℃,另外,滴加对/间苯二甲胺的同时将馏出的水通过分凝器和冷凝器排出至体系外。对/间苯二甲胺滴加结束后,保持250℃的液温,持续反应10分钟。之后,将反应体系内压在10分钟内连续减压至600Torr,之后,持续反应20分钟。在此期间,使反应温度连续升温至260℃。反应结束后,在反应釜内,用氮气施加0.3MPa的压力,将聚合物从聚合槽下部的喷嘴以线料形式取出,水冷后切成粒料形状,得到熔融聚合品的粒料。在室温下,将得到的粒料投入至具有热介质加热的外套的滚筒(旋转式的真空槽)中。边使滚筒旋转,边使槽内形成减压状态(0.5~10Torr),将流通热介质加热至150℃,将粒料温度升温至130℃,在该温度下保持3小时。之后,再次导入氮气形成常压,开始冷却。粒料的温度成为70℃以下时,从槽取出粒料,得到固相聚合品。
得到的聚酰胺树脂(MP12)的熔点为206℃。
<聚酰胺MXD12的合成>
在具备搅拌机、分凝器、冷凝器、温度计、滴液槽和氮气导入管的带夹套的反应釜中,放入精密称量好的1,12-十二烷二酸60.00mol,充分进行氮气置换,进一步在少量的氮气气流下,升温至180℃,使1,12-十二烷二酸溶解,形成均匀的流动状态。向其中,在搅拌下用160分钟滴加间苯二甲胺60mol。在此期间,反应体系内压设为常压,使内温连续升温至250℃,滴加间苯二甲胺的同时馏出的水通过分凝器和冷凝器排出至体系外。间苯二甲胺滴加结束后、保持250℃的液温,持续反应10分钟。之后,将反应体系内压在10分钟内连续减压至600Torr,之后,持续反应20分钟。在此期间,使反应温度连续升温至260℃。反应结束后,在反应釜内,用氮气施加0.3MPa的压力,将聚合物从聚合槽下部的喷嘴以线料形式取出,水冷后切成粒料形状,得到熔融聚合品的粒料。在室温下,将得到的粒料投入至具有热介质加热的外套的滚筒(旋转式的真空槽)中。边使滚筒旋转,边使槽内形成减压状态(0.5~10Torr),将流通热介质加热至150℃,将粒料温度升温至130℃,在该温度下保持3小时。之后,再次导入氮气形成常压,开始冷却。粒料的温度成为70℃以下时,从槽取出粒料,得到固相聚合品。
得到的聚酰胺树脂(MXD12)的熔点为190℃。
<聚酰胺MP10的合成例(M/P比=7:3)>
在具备搅拌机、分凝器、冷凝器、温度计、滴液槽和氮气导入管的带夹套的反应釜中,放入癸二酸,在氮气气氛下加热溶解后,边将内容物搅拌边在加压(0.35MPa)下,以二胺与癸二酸的摩尔比成为约1:1的方式缓慢地滴加间苯二甲胺与对苯二甲胺的摩尔比为7:3的混合二胺(三菱瓦斯化学株式会社制),使温度上升至235℃。滴加结束后,持续反应60分钟,调整分子量1000以下的成分量。反应结束后,将内容物以线料状取出,在造粒机中粒料化,得到聚酰胺树脂(MP10、M/P=7:3)。
得到的聚酰胺树脂(MP10)的熔点为215℃。
<聚酰胺1,3-BAC10I的合成>
在具备搅拌机、分凝器、全凝器、压力调整器、温度计、滴液槽和泵、吸引器、氮气导入管、底排阀、线料模头的内容积50L的耐压反应容器中,放入精密称量好的癸二酸(伊藤精油制)7000g(34.61mol)、间苯二甲酸(Itoh Oil Chemicals Co.,Ltd.制)5750g(34.61mol)、次磷酸钙(关东化学株式会社制)3.3g(0.019mol)、乙酸钠(关东化学株式会社制)1.4g(0.018mol),充分进行氮气置换后,密闭反应容器内,边将容器内保持为0.4MPa边在搅拌下升温至200℃。达到200℃后,对反应容器内的原料,开始进行对储存在滴液槽中的1,3-双(氨基甲基)环己烷(1,3-BAC、异构体摩尔比:顺式/反式=75/25)(三菱瓦斯化学株式会社制)9847g(69.22mol)的滴加,边将容器内保持为0.4MPa,边将生成的缩合水排出至体系外,边将反应槽内升温至295℃。1,3-BAC的滴加结束后,将反应容器内缓慢地恢复至常压,然后用吸引器将反应槽内减压至80kPa,去除缩合水。减压中观察搅拌机的搅拌转矩,在达到规定的转矩的时刻停止搅拌,将反应槽内用氮气加压,打开底排阀,从线料模头抽出聚合物并线料化后,冷却,利用造粒机进行粒料化,从而得到聚酰胺树脂(1,3-BAC10I)。依据JIS K7121,测定升温过程中的聚酰胺树脂的晶体熔化焓ΔHm(X),结果为0J/g,是非晶性聚酰胺树脂。
PA6:东丽株式会社制、Amilan CM1017、熔点为225℃
PA66:东丽株式会社制、Amilan CM3001、熔点为265℃
芳香环偶氮系化合物:Disperse Blue 14、东京化成工业株式会社制
蒽醌系化合物:Disperse Diazo Black 3BF、东京化成工业株式会社制
实施例1~6、比较例1、2
<聚酰胺长丝的制造>
将表1所示的聚酰胺树脂用单螺杆挤出机熔融,使纺丝温度设为290℃,通过喷丝头(孔的数示于表1)进行纺出。使纺丝后的聚酰胺长丝通过加热区和冷却区后,使大致成为室温的聚酰胺长丝(以下,有时称为“拉伸前长丝”)浸渍于集束剂(竹本油脂株式会社制、DELION PP-807),形成束状后,用非加热的辊1收取,暂时不卷取而连续地拉伸。使用辊1收取的拉伸前长丝通过加热至80℃的辊2,从而进行加热,然后,通过加热至170℃的辊2、辊3和辊4后,用卷绕机卷取。此时,在辊2与辊3之间设置速度比,从而进行拉伸,以拉伸倍率成为2~4的方式调整速度比。另外,在辊3与辊4之间设置速度比,从而松弛,将辊4的转速设定为比辊3还慢4%。
<纤度>
根据JIS L 1013:2010的规定,分别测定长丝的纤度(复丝的正量纤度、单丝纤度)。单位用dtex表示。
<拉伸强度>
依据JIS L 1013:2010,对长丝在23℃、50%RH的环境下进行湿度调节后,在卡盘间距50cm、拉伸速度50cm/分钟的条件下进行测定,长丝断裂时的载荷除以长丝的纤度(正量纤度)而算出。
单位用cN/dtex表示。
<伸长率>
依据JIS L 1013:2010,对长丝在23℃、50%RH的环境下进行湿度调节后,在卡盘间距50cm、拉伸速度50cm/分钟的条件下进行测定,由长丝断裂时的卡盘间距,根据下述式求出伸长率。
伸长率={[(断裂时的卡盘间距)-(试验前卡盘间距)]/(试验前卡盘间距)}×100
单位用%表示。
<吸附性>
用上述中得到的长丝,依据以下的方法,实施染料的吸附性评价。
用聚酰胺长丝,制作经圈(wale)数30条/2.54cm、纬圈(course)数30条/2.54cm的筒状针织物,浸渍于分散有偶氮系化合物的水溶液(染料浓度:0.5质量%)、或分散有蒽醌系化合物的水溶液(染料浓度:0.5质量%),在浸渍的状态下,以130℃加热30分钟后,冷却至室温(25℃)。从溶液取出筒状针织物,然后浸渍于以1g/L的浓度分别包含氢氧化钠(东京化成工业制)、次硫酸盐(东京化成工业制)、Bisnol SK(LION SPECIALTY CHEMICALS制)的水溶液,在浸渍的状态下,以80℃加热10分钟后,冷却至室温(25℃)。从溶液取出筒状针织物,用水漂洗后,拭去水分。
使筒状针织物自然干燥后,将筒状针织物固定在桌子上,放置由白棉布(JIS L0803:2011)中规定的棉3-1号覆盖的圆筒型砝码,基于使砝码往复100次时的对白棉布的颜色转移的有无评价吸附性。评价由5个专家进行,以多数表决的方式进行判断。
A:完全未见对白棉布的颜色转移。或,基本确认不到对白棉布的颜色转移。
B:上述A以外、例如可见对白棉布的明确的颜色转移等。
<染料坚牢度>
将材料固定在桌子上,放置由JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号充分覆盖的1kg圆筒型砝码,对于使砝码往复100次时的白棉布的着色程度,判定对应于依据JIS L 0805:2011的污染用灰度等级中的哪种等级。
<染料的脱出容易性>
将以与上述吸附性评价同样的方法制作和染色的筒状针织物固定在桌子上,将切成5cm见方的白棉布(JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号)放置于筒状针织物上,从上方放置加热至120~130℃的电熨斗,使底面的大致中央部发生接触,放置3分钟后,取出筒状针织物和白棉布,基于对白棉布的颜色转移的有无,评价染料的脱出容易性。评价由5个专家进行,以多数表决的方式进行判断。
A:完全未见对白棉布的颜色转移。或,基本确认不到。
B:上述A以外、例如可见对白棉布的明确的颜色转移等。
[表1]
Figure BDA0004164256660000241
/>
由上述结果表明,本发明的长丝的强度优异,且染色坚牢度高(实施例1~6)。与此相对,比较例的长丝的染色坚牢度低(比较例1、2)。

Claims (19)

1.一种长丝,其包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、和具有芳香环和/或杂环的分散染料。
2.根据权利要求1所述的长丝,其中,所述分散染料包含选自芳香环偶氮系化合物、杂环偶氮系化合物和蒽醌系化合物中的至少1种。
3.根据权利要求1所述的长丝,其中,所述分散染料具有下述式(C1)所示的骨架或式(C2)所示的骨架,
式(C1)
Ar1-N=N-Ar2
式(C1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示碳数6~40的芳基或碳数5~40的杂芳基,
式(C2)
Figure FDA0004164256640000011
4.根据权利要求1~3中任一项所述的长丝,其中,单丝纤度为2.0×10-5~50dtex。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的长丝,其依据JIS L 1013:2010的规定而测得的伸长率为30%以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的长丝,其中,所述聚酰胺树脂包含如下聚酰胺树脂:由源自二胺的结构单元和源自二羧酸的结构单元构成,所述源自二胺的结构单元的70摩尔%以上源自苯二甲胺,所述源自二羧酸的结构单元的70摩尔%以上源自碳数4~20的α,ω-直链脂肪族二羧酸。
7.根据权利要求6所述的长丝,其中,所述苯二甲胺包含30~100摩尔%的间苯二甲胺和0~70摩尔%的对苯二甲胺。
8.根据权利要求6或7所述的长丝,其中,所述二羧酸包含碳数11~14的α,ω-直链脂肪族二羧酸。
9.根据权利要求6或7所述的长丝,其中,所述二羧酸包含1,12-十二烷二酸。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的长丝,其长丝长为5mm以上。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的长丝,其中,所述聚酰胺树脂为结晶性聚酰胺树脂。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的长丝,其中,所述长丝为复丝。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的长丝,其中,构成所述聚酰胺树脂的全部结构单元中的20~80摩尔%为具有芳香环和/或杂环的结构单元。
14.一种材料,其为包含长丝的材料,所述材料中所含的长丝包含:具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂、以及具有芳香环和/或杂环的分散染料。
15.根据权利要求14所述的材料,其中,所述长丝为权利要求1~13中任一项所述的长丝。
16.根据权利要求14或15所述的材料,其中,所述材料为针织物或机织物。
17.根据权利要求14~16中任一项所述的材料,其染色坚牢度为3以上;此处,染料坚牢度是指,将所述材料固定在桌子上,放置由JIS L 0803:2011中规定的棉3-1号充分覆盖的1kg圆筒型砝码,对于使砝码往复100次时的白棉布的着色程度,用依据JIS L 0805:2011的污染用灰度等级判定时对应的等级。
18.一种权利要求1~13中任一项所述的长丝的制造方法,其包括如下步骤:将包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体。
19.一种材料的制造方法,其包括如下步骤:将由包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝形成的机织物、或者由包含具有芳香环和/或杂环的聚酰胺树脂的聚酰胺长丝形成的针织物应用于包含具有芳香环和/或杂环的分散染料以及水的液体。
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