JP2001288616A - 改質ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

改質ポリエステル繊維の製造方法

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JP2001288616A JP2000098101A JP2000098101A JP2001288616A JP 2001288616 A JP2001288616 A JP 2001288616A JP 2000098101 A JP2000098101 A JP 2000098101A JP 2000098101 A JP2000098101 A JP 2000098101A JP 2001288616 A JP2001288616 A JP 2001288616A
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稔 藤森
Minoru Uchida
実 内田
Koji Hashimoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より高い巻取速度で得た繊維は強度など
の機械特性が低下する。また直接紡糸延伸法において従
来より高い紡糸速度で紡糸を行うと、延伸倍率が低下し
大きな生産性の向上が達成できない。 【解決手段】 下記一般式化1または化2で示されるリン
化合物を、リン原子として50〜1000ppm含有してなる改
質ポリエステル組成物を、2500m/分以上で紡糸し、一旦
巻き取ることなく6000m/分以上で延伸する、複屈折が0.
120以上の改質ポリエステル繊維の製造方法によって、
上記課題を解決することが可能となる。 【化1】 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生産性の向上に大
きく寄与する改質ポリエステル繊維の直接紡糸延伸方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル繊維は機械的特性をはじめ
として数多くの優れた特性を有していることから、衣料
用途および産業資材用途に広く用いられている。中でも
ポリエチレンテレフタレートは最も汎用的に用いられて
いるポリエステルである。
【0003】衣料用途においては、紡糸速度3500m/分以
下で一旦巻き取り、これを延伸する2 工程法をはじめ、
近年開発された巻取速度3500m/分以上で1工程で延伸糸
を得る1工程法が用いられている。特に1工程法について
は第1ローラと第2ローラ間で延伸を施し任意の機械特性
を得る直接紡糸延伸法、紡出されたポリマーを一旦ガラ
ス転移温度以下に冷却した後、加熱筒内で熱延伸を行う
加熱延伸法、空気抵抗により延伸する方法などがあり、
いずれも高速かつ1工程で実用に耐えうる繊維を得るこ
とができ、従来の2工程法と比較して吐出生産性および
労働生産性は大きく向上した。
【0004】ところがこれらの製糸法による通常のポリ
エステルにおいては、巻取速度が6000m/分を超えると繊
維の機械特性が低下するため、これ以上の吐出生産性の
向上は望めなかった。
【0005】以上のような背景から、吐出生産性の向上
を目的として6000m/分を越える巻取速度でも実用に耐え
うる繊維を得る技術が開示されている。
【0006】特開平7-310233号公報においては、7000m/
分以上の巻取速度でポリブチレンテレフタレート繊維を
得る技術が開示されているが、この方法では繊維の特性
を任意に設定することができず、汎用性に乏しく用途範
囲に制約がある。また8000m/分以上の巻取速度では得ら
れる繊維の機械特性が低下し、実用に耐えうる繊維とす
ることが困難である。
【0007】また特開平10-1825号公報ではポリスチレ
ンを芯成分とする芯鞘複合紡糸により6000m/分以上の巻
取速度でポリエステル繊維を得る技術が開示されている
が、複合紡糸となることで設備コストが増加すること、
ポリスチレンを数%含有することで得られる繊維の風合
いが固くなるなどの欠点がある。
【0008】また上記従来技術により得られる繊維はい
ずれも空気抵抗で延伸する延伸糸に物性が近く、延伸糸
としては配向が低いために用途が限定され、汎用性に乏
しいものであった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術の抱える課題を解決し、従来の延伸糸と同様、実
用に耐えうる繊維を高速紡糸により高い生産性で得る製
造方法である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記一
般式化1または化2で示されるリン化合物を、リン原子と
して50〜1000ppm含有してなる改質ポリエステル組成物
を用い、2500m/分以上で紡糸し、一旦巻き取ることなく
6000m/分以上で延伸する、複屈折が0.120以上の改質ポ
リエステル繊維の製造方法によって達成することができ
る。
【0011】
【化3】
【0012】
【化4】 (ただし、R1、R2は水素、ハロゲンまたは1価の有機基
で、同一でも異なってもよく、R3は3価の有機基、R4、R
5はカルボキシル基、ヒドロキシル基またはそのエステ
ル誘導基、ヒドロキシアルキル基、アルキルアルキレン
グリコキシル基、アミノ基またはアミド基で、R4とR5
同一でも異なってもよく、R6はn=2〜4の(CH2)nであ
る。) 本発明では化1または化2で示される構造を有する特定の
リン化合物を共重合することにより、リン酸またはホス
ホン酸の部位以外に2つの反応性の高いエステルまたは
アミド形成性官能基を導入し、より密な架橋構造の形成
を可能とし、この架橋構造によってポリエステルの特性
を有しながら分子の配向を制御することができる。すな
わちこのような架橋構造はポリエステルの分子鎖の伸び
きりを抑制するひずみとなっているため、直接紡糸延伸
法による延伸前の繊維の配向は従来より抑制される。し
たがって延伸時の延伸倍率を従来より大きくとることが
可能となるため、吐出生産性が大幅に向上する。また延
伸時に分子鎖にかかる応力がひずみの解放により緩和さ
れるため、従来より高倍率の延伸においても分子構造の
欠陥を形成することなく強度低下などを抑制することが
できる。
【0013】またこの化合物の共重合は、ポリマーの溶
融粘度の増加の程度が小さく、重合時のゲル化および紡
糸時の濾過装置内の圧力上昇を抑制でき、生産性の大幅
な向上を達成することができる。またリン化合物の特徴
であるポリエステルの熱安定性、透明性、色調などを改
良する効果も併せて発揮することができる。また本発明
において化1と化2の併用もその効果を十分発揮できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。
【0015】本発明におけるポリエステルとしてはポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタ
レートなどが挙げられるが、特にポリエチレンテレフタ
レートにおいて効果的である。なおポリエステルはジカ
ルボン酸成分およびジオール成分の一部が各々10mol%以
下の範囲で他の共重合可能な成分で置換されたものであ
ってもよい。またこれらは、艶消剤、帯電防止剤、顔料
などの添加物を含有していてもよい。
【0016】本発明では、上記ポリエステルに下記一般
式化1または化2で示されるリン化合物を、リン原子とし
て50〜1000ppm、より好ましくは100〜500ppm含有させる
ことにより、目的とするポリエステル繊維を得ることが
できる。含有量が50ppm未満であると、本発明の目的と
する製糸における配向抑制効果とそれに伴う生産性の向
上が不十分である。また1000ppmを越えると、重縮合触
媒の活性を低下させる程度が大きくなるため、より多量
の重縮合触媒を必要とするか、またはより長い重合時間
を必要とする。またそのために異物を生成し易くなり、
製糸時のフィルターの目詰まりを生じ製糸性が不安定と
なったり糸切れを誘発することになるので好ましくな
い。
【0017】
【化5】
【0018】
【化6】 (ただし、R1、R2は水素、ハロゲンまたは1価の有機基
で、同一でも異なってもよく、R3は3価の有機基、R4、R
5はカルボキシル基、ヒドロキシル基またはそのエステ
ル誘導基、ヒドロキシアルキル基、アルキルアルキレン
グリコキシル基、アミノ基またはアミド基で、R4とR5
同一でも異なってもよく、R6はn=2〜4の(CH2)nであ
る。) この化1で示されるリン化合物は、2,5-ジカルボキシフ
ェニルホスホン酸(R1=R 2=H、R3=1,2,5-C6H3、R4=R5=COO
H)、3,5-ビスメトキシカルボニルフェニルホスホン酸ジ
エチル (R1=R2=CH3CH2、R3=1,3,5-C6H3、R4=R5=COOC
H3)、3-ホスホノヘキサンジカルボン酸 (R1=R2=H、R3=C
H2CHCH2CH2、R4=R5=COOH)、3,5-ジヒドロキシエチルフ
ェニルホスホン酸 (R1=R2=H、R3=1,3,5-C6H3、R4=R5=CH
2CH2OH) などが好ましい。
【0019】また化2で示されるリン化合物の具体例と
しては、2,5-ジカルボキシフェニルホスホン酸とエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、またはブチレン
グリコールとの環状エステル、3,5-ジカルボキシフェニ
ルホスホン酸とエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、またはブチレングリコールとの環状エステル、2,
5-ジメチルカルボキシフェニルホスホン酸とエチレング
リコール、プロピレングリコール、またはブチレングリ
コールとの環状エステル、3,5-ジメチルカルボキシフェ
ニルホスホン酸とエチレングリコール、プロピレングリ
コール、またはブチレングリコールとの環状エステル等
があげられる なお、本発明におけるリン化合物をポリエステルに配合
する方法は、特に限定されるものではなく、例えば(1)
リン化合物をポリエステルの製造反応工程の任意の段階
で添加する方法、(2)リン化合物をポリエステルの製造
反応工程で添加する方法によって、リン元素含有ポリエ
ステルを製造し、該リン元素を含有しないポリエステル
に溶融混練する方法、(3)リン化合物を溶融混練する方
法等を挙げることができる。なかでもリン化合物をポリ
エステルの製造反応工程の任意の段階で添加する方法が
好ましく、エステル化あるいはエステル交換反応が実質
的に終了した後から重縮合反応開始までの間に添加する
のが特に好ましい。
【0020】得られる繊維の複屈折は0.120以上が必要
であり、0.130以上とすることが好ましい。これにより
従来より高い速度で巻き取っても得られる繊維の機械特
性は低下せず、実用に耐えうる繊維とすることができ
る。また複屈折がこの範囲より小さいときには低強度、
高伸度となり、実用に耐えうる繊維とするには延伸また
は延伸仮撚加工などの工程が必要となる場合がある。
【0021】本発明の目的である高い生産性の実現のた
めに、上記特定のリン化合物を含有することにより配向
の抑制が可能になることから、ポリエステルの紡糸速度
は2500m/分以上、好ましくは3000m/分以上、さらに好ま
しくは3500m/分以上とすることが好ましく、また延伸速
度は6000m/分以上、好ましくは6500m/分以上とすること
が好ましい。
【0022】紡糸速度が2500m/分未満であると、本発明
で用いるポリマー中の架橋構造に加わるひずみが小さ
く、延伸前の繊維の配向抑制の程度が小さくなるため、
従来と比較して高い延伸倍率をとることができず、生産
性の向上を達成することができない。また延伸速度が60
00m/分未満であると、延伸前に配向が抑制されたポリマ
ーを不十分な延伸倍率で延伸することになり、実用に耐
えうる機械特性が得られず、これを得るために延伸また
は延伸仮撚加工などの工程が必要となる。
【0023】
【実施例】実施例中の各特性値は次の方法にしたがって
求めた。 A.複屈折 OLYMPUS BH-2 偏光顕微鏡により単糸のレターデーシ
ョンと光路長を測定し、複屈折を算出した。 B.繊維の強度および伸度 ORIENTEC 社製 TENSILON UCT-100 によりマルチフィ
ラメントで測定した。 C.強度低下率 得られた繊維の強度T(cN/dtex)の従来糸強度T0(=4.6cN/
dtex) に対する低下率で、下式で定義される。これが10
%以下であることが好ましく、4%以下であることがさら
に好ましく、2%以下であることがさらに好ましい。 [(T0-T)/T0]×100 D.伸度変化率 得られた繊維の伸度E(%)の従来糸伸度E0(=33%)に対する
変化率で、下式で定義される。 [(E-E0)/E0]×100 実施例1 テレフタル酸100部、エチレングリコ−ル50部を常法に
従いエステル化反応を行い、反応後に三酸化アンチモン
0.03部、酢酸コバルト0.01部および2,5-ジカルボキシ
フェニルホスホン酸を最終的に得られるポリマー中のリ
ン原子の含有量が200ppmになるように添加し、重縮合反
応を完結させた。得られたポリエチレンテレフタレート
の25℃、オルソクロロフェノ−ル中で測定した極限粘度
は0.67であった。得られたチップを乾燥後、常法に従い
紡糸温度295℃で紡出し、2500m/分で第1加熱ローラで引
き取り、6000m/分で第2加熱ローラで引き取り、84dtex-
36フィラメントのポリエチレンテレフタレート繊維を得
た。この繊維の強伸度、複屈折、強度低下率および伸度
変化率を表1に示した。製糸工程においては毛羽、糸切
れの発生もなく、得られた繊維の強伸度特性も従来糸と
遜色ないものであった。
【0024】実施例2および3 実施例1のリン化合物に代えて3,5-ビスメトキシカルボ
ニルフェニルホスホン酸ジエチル(実施例2)、3,5-ジカ
ルボキシフェニルホスホン酸とエチレングリコールとの
環状エステル(実施例3) とした以外は実施例1に準じ、
ポリエチレンテレフタレ−トのポリマーを得た。ポリマ
ー中のリン原子の含有量はいずれも200ppm、極限粘度は
いずれも 0.65であった。実施例1と同様の条件で紡糸し
た結果を表1に示した。実施例1とほぼ同等の複屈折を示
し、強伸度もほぼ同等であった。
【0025】実施例4および5 実施例1に準じ、ポリエチレンテレフタレ−トのポリマ
ーを得た。ポリマーの極限粘度は0.65であった。これを
用い紡糸/延伸速度を3500/7500(実施例4)、5000/8900
(実施例5)m/分とした以外は実施例1に準じた条件で紡糸
した結果を表1に示した。いずれも紡糸中に毛羽、糸切
れの発生もなく、得られた繊維の物性も従来糸と遜色な
いものであった。
【0026】実施例6および7 実施例1のリン化合物をリン原子の含有量で100ppmとし
た以外は実施例1に準じ、ポリエチレンテレフタレ−ト
のポリマーを得た。ポリマーの極限粘度はいずれも0.68
であった。これを紡糸/延伸速度を5000/7500(実施例
6)、3500/6250(実施例7)m/分とした以外は実施例1に準
じた条件で紡糸した結果を表2に示した。いずれも紡糸
中に毛羽、糸切れの発生もなく、得られた繊維の物性も
従来糸と遜色ないものであった。
【0027】実施例8、9および10 実施例のリン化合物をリン原子の含有量で500ppmとした
以外は実施例1に準じ、ポリエチレンテレフタレ−トの
ポリマーを得た。ポリマーの極限粘度はいずれも0.67で
あった。これを紡糸/延伸速度を2500/7000(実施例8)、3
000/7700(実施例9)、3500/8250(実施例10)m/分とした以
外は実施例1に準じた条件で紡糸した結果を表2に示し
た。いずれも紡糸中に毛羽、糸切れの発生もなく、得ら
れた繊維の物性も従来糸と遜色ないものであった。
【0028】実施例11および12 実施例1のリン化合物をリン原子の含有量で1000ppmとし
た以外は実施例1に準じ、ポリエチレンテレフタレ−ト
のポリマーを得た。ポリマーの極限粘度はいずれも0.67
であった。これを紡糸/延伸速度を2500/8000(実施例1
1)、3000/8800(実施例12)m/分とした以外は実施例1に準
じた条件で紡糸した結果を表3に示した。いずれも紡糸
中に毛羽、糸切れの発生もなく、得られた繊維の物性も
従来糸と遜色ないものであった。
【0029】実施例13および14 実施例1のリン化合物をリン原子の含有量で50ppmとした
以外は実施例1に準じ、ポリエチレンテレフタレ−トの
ポリマーを得た。ポリマーの極限粘度はいずれも0.67で
あった。これを紡糸/延伸速度を5400/6700(実施例13)、
4000/6300(実施例14)m/分とした以外は実施例1に準じた
条件で紡糸した結果を表3に示した。いずれも紡糸中に
毛羽、糸切れの発生もなく、得られた繊維の物性も従来
糸と遜色ないものであった。
【0030】比較例1および2 実施例1のリン化合物をリン酸トリメチルまたはリン酸
とした以外は実施例1に準じポリエチレンテレフタレ−
トのポリマーを得た。極限粘度は0.65であった。実施例
1と同様の条件で紡糸した結果を表4に示した。
【0031】実施例1と比較して強度および伸度が著し
く低下していることがわかる。
【0032】比較例3、4および5 実施例1のポリマーを用い、紡糸/延伸速度を2000/5000
(比較例3)、4500/5500(比較例4)、2000/8000(比較例5)m
/分とした以外は実施例1と同様の条件で紡糸した結果を
表4に示した。
【0033】比較例3および4は、紡糸速度が低いにもか
かわらず延伸倍率が小さいため、そのまま実用に耐えう
る強伸度が得られないことがわかる。
【0034】また比較例5は延伸倍率が高すぎるため強
伸度低下が著しいことがわかる。
【0035】表1〜4に添加したリン化合物の種類、ポリ
マー中のリン原子の含有量、紡糸/延伸速度、延伸倍
率、得られた繊維の強伸度、複屈折、強度低下率および
伸度変化率を示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】
【表4】
【0040】
【発明の効果】本発明のリン化合物を添加することによ
り、直接紡糸延伸法の延伸前の繊維の配向を抑制し高い
延伸倍率を実現することで、実用に耐えうる繊維を従来
以上の巻取速度で得ることが可能となる。したがって従
来の機械特性を保ちながら単位時間あたりのポリマーの
吐出量を大きくすることができるため、生産性の大きな
向上が達成できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式化1または化2で示されるリン化
    合物を、リン原子として50〜1000ppm含有してなる改質
    ポリエステル組成物を、2500m/分以上で紡糸し、一旦巻
    き取ることなく6000m/分以上で延伸する、複屈折が0.12
    0以上の改質ポリエステル繊維の製造方法。 【化1】 【化2】 (ただし、R1、R2は水素、ハロゲンまたは1価の有機基
    で、同一でも異なってもよく、R3は3価の有機基、R4、R
    5はカルボキシル基、ヒドロキシル基またはそのエステ
    ル誘導基、ヒドロキシアルキル基、アルキルアルキレン
    グリコキシル基、アミノ基またはアミド基で、R4とR5
    同一でも異なってもよく、R6はn=2〜4の(CH2)nであ
    る。)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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