JP2001348733A

JP2001348733A - 吸湿性に優れたポリエステル繊維

Info

Publication number: JP2001348733A
Application number: JP2000170371A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Matsumura; 由隆松村; Toshihiro Sasaki; 敏弘佐々木; Yoshihiro Naruse; 恵寛成瀬
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】吸湿性が高く、織編物等として下着、スポーツ
ウェア、裏地等の快適素材として用いることができるポ
リエステル繊維を得ることを課題とする。【解決手段】シリカ系無機粒子を含有したポリエステル
繊維であって吸湿性に優れたポリエステル繊維によって
解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸湿性に優れたポリ
エステル繊維に関する。より詳しくは、吸湿性、耐熱
性、耐候性等に優れるため、着用快適性を有する合成繊
維用途や帯電防止性を有するポリエステル繊維に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートを始めとす
るいわいるポリエステルは、強度や熱安定性、耐薬品性
などに優れるため、繊維やフィルム、組成物などの用途
に広く用いられている。しかし、ポリエチレンテレフタ
レートは本質的に疎水性であるため、きわめて吸放湿性
に乏しく、衣服として用いられる場合には、高湿時にお
いて“むれ感”を生じたり、冬場の低湿時には静電気を
生じたりと、着用快適性においては好ましい素材とはい
えない。また、樹脂やフィルムなどとして用いられる際
にも低吸湿性のため帯電し、問題となることがある。

【０００３】この欠点を解消するため、例えば特開昭48
-8270号公報に提案されているように、側鎖にオキシア
ルキレングリコールを有するジオールの共重合、特開平
2-26985号公報におけるスルホン酸金属塩含有ジカルボ
ン酸の共重合など、吸湿性能を有する化合物をポリエス
テルに共重合する方法が提案されている。しかし吸湿成
分を共重合することによってポリマー全体が改質されて
しまい、耐候性が低下したり、優れた機械的特性という
ポリエステルの持つ本来の利点が失われてしまうという
大きな問題を抱えている。

【０００４】また、特公昭59-17224号公報にみられるよ
うに、ポリエステル繊維にアクリル酸やメタアクリル酸
をグラフト重合して、それらのカルボキシル基をアルカ
リ金属で置換することにより吸湿性を付与する方法が知
られている。しかし、耐光性の低下、吸湿部分が組成物
あるいは繊維表層に付着していることによるぬめりの発
生や経時的な強度低下の問題を有していることから、実
用化には至っていない。

【０００５】これらの問題を解決するため、繊維用途に
おいては高い吸湿性を有する吸湿性樹脂を芯部とし、ポ
リエステルの鞘部で覆った芯鞘型複合繊維が特開平2-99
612号公報、特開平4-361616号公報、特開平4-341617号
公報、特開平9-132871号公報等に提案されている。しか
しながら、これら芯鞘型複合繊維の場合、精練や染色な
どの熱水処理時に芯部の吸湿性樹脂が水を含んで大きく
膨潤するため、繊維表面にひび割れ（鞘割れ）が発生
し、吸湿性樹脂の外部への流出や、染色堅牢性の著しい
悪化など布帛品位が低下する欠点があった。この鞘割れ
を抑制する目的で、前もって溶融紡糸の段階から吸湿性
の芯成分に隣接する中空部を設けておく方法が、特開平
9-111579号公報また特開昭52-55721号公報により提案さ
れているが、たとえ中空部を有する形状に繊維化した場
合にも繊維に撚糸加工や仮撚加工を施した場合には中空
部の潰れが生じ、その後の熱水処理によって前述の場合
と同じく吸湿ポリマーの膨潤に起因する鞘割れが生じて
しまう欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を克服して、ポリエステルの優れた特
性を維持しながら、高い吸湿特性を有し、且つ製糸安定
性に優れたポリエステル繊維を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題は、下記Ａ
〜Ｄを満足するシリカ系無機粒子を１〜２０重量％含有
したポリエステル繊維であって、該繊維の吸湿パラメー
ター（ΔＭＲ）が２％以上であることを特徴とする吸湿
性に優れたポリエステル繊維で解決することができる。

【０００８】Ａ．シリカ系無機粒子の細孔容積（ｍｌ／
ｇ）が０．５以上であり、かつ該粒子の比表面積（ｍ²
／ｇ）との関係が次式を満足すること。

【０００９】１００≦（粒子の比表面積／粒子の細孔容
積）＜１５００Ｂ．シリカ系無機粒子の平均粒径（μｍ）が０．０１〜
１０であること。

【００１０】Ｃ．シリカ系無機粒子の吸湿パラメーター
（ΔＭＲ）が７％以上であること。

【００１１】Ｄ．４μｍ以上の粗大粒子の含有量が５％
以下であること。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を具体的に説
明する。

【００１３】本発明に於いてシリカ系無機粒子は繊維に
吸湿性を付与するための必須成分である。具体的には粒
子の５０％以上がＳｉＯ₂で構成される無機粒子であ
り、ホワイトカーボン、シリカゾル、シリカゲル等が挙
げられるが、好ましくはＳｉＯ ₂含有量が９５％以上の
湿式シリカ、乾式シリカが好ましい。

【００１４】ここで、シリカ系粒子の吸湿特性について
は、低湿度環境下ては粒子の比表面積に依存し、比表面
積が高いと吸湿率も高くなる。一方、高湿度環境下にお
いては、粒子の細孔容積および比表面積の関係を特定の
値に制御することで初めて高い吸湿率を付与することが
可能となる。すなわち、シリカ系無機粒子の細孔容積
（ｍｌ／ｇ）が０．５以上であり、かつ該粒子の比表面
積（ｍ²／ｇ）との関係が次式を満足することで目的と
する吸湿特性を繊維に付与することが可能である。

【００１５】１００≦（粒子の比表面積／粒子の細孔容
積）＜１５００高い吸湿性を付与するといった観点から４００〜１００
０が好ましく、５００〜８００がさらに好ましい。この
値が３００未満であると目的使用範囲（高湿度環境下）
での吸湿性が満足に発現せず、また１５００以上だと低
湿度環境下での吸湿率が高くなりすぎるため、目的とし
た吸湿特性を付与することができない。本発明で用いら
れるシリカ系無機粒子はその細孔容積が０．５（ｍｌ／
ｇ）以上であることが必要である。この細孔容積が小さ
い場合には吸湿性能、放湿性能ともに不十分なものしか
得られない。

【００１６】本発明において用いられるシリカ系無機粒
子の平均粒径は０．０１〜１０μmである。０．０１μm
よりも小さい場合には重合の段階での増粘が激しすぎる
ため高重合度の樹脂が得られない。また、１０μmより
も大きい場合は紡糸時の糸切れや濾圧上昇といった問題
を引き起こすため好ましくない。より好ましい無機微粒
子の平均粒径は０．１〜５μmである。

【００１７】また本発明で用いるシリカ系無機粒子の４
μｍ以上の粗大粒子の含有量は５％以下でなければなら
ない。４μｍ以上の粗大粒子が５％以上含有していると
紡糸工程で頻繁に単糸流れや糸切れが発生し工程安定性
に劣る。好ましくは４％以下である。

【００１８】また本発明で用いるシリカ系無機粒子は、
吸湿性という観点から３個／ｎｍ²以上のシラノール基
が粒子表面に存在することが必要である。表面のシラノ
ール基の数がこれより少ないと満足する吸湿性を期待で
きない。

【００１９】また、シリカ系無機粒子の吸湿特性を示す
吸湿パラメーター（以下ΔＭＲと記す）は、これを用い
た合成繊維の吸湿性を高めるため、高ければ高い方が好
ましいが、７％以上であることが必要である。好ましく
は１５．０％以上、特に好ましくは２０．０％以上であ
る。

【００２０】ここでΔＭＲとは、３０℃×９０％ＲＨで
の吸湿率（ＭＲ２）から２０℃×６５％ＲＨでの吸湿率
（ＭＲ１）を引いた差である（ΔＭＲ（％）＝ＭＲ２−
ＭＲ１）。ここでΔＭＲは衣服着用時の衣服内の湿気を
外気に放出することにより快適性を得るためのドライビ
ングフォ―スであり、軽〜中作業あるいは軽〜中運動を
行った際の３０℃×９０％ＲＨに代表される衣服内温度
と２０℃×６５％ＲＨに代表される外気温湿度との吸湿
率差である。本発明では吸湿性評価の尺度としてこのΔ
ＭＲをパラメーターとして用いている。ΔＭＲは大きけ
れば大きいほど吸放湿能力が高く着用時の快適性が良好
であることに対応する。

【００２１】本発明におけるポリエステルは、優れた強
度という観点から、その80モル％以上がアルキレンテレ
フタレート繰り返し単位からなるものであり、たとえば
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリプロピレンテレフタレートなどを好適な例と
して挙げることができる。なかでも、エチレンテレフタ
レートを主たる繰り返し単位とするポリエステル系重合
体は、強度、耐候性が良好なことからであり好ましい。

【００２２】このエチレンテレフタレートを主たる繰り
返し単位とするポリエステルは、本発明の目的を損なわ
ない範囲で他の第３成分が共重合されていてもよい。例
えば、テレフタル酸の代わりに用いうる化合物として
は、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ジフ
ェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、1,4-シ
クロヘキサンジカルボン酸等の、芳香族、脂肪族、脂環
族ジカルボン酸及びそれらの誘導体を挙げることが出来
る。エチレングリコールの代わりに用いうるジオール化
合物としては、プロピレングリコール、テトラメチレン
グリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチ
レングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキ
レングリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ
のような芳香族、脂肪族、脂環族のジオール化合物を挙
げることができる。なお、これらのポリマーには必要に
応じてたとえば艶消し剤、制電剤、消臭剤、微細孔形成
剤等を含有せしめても良い。

【００２３】また、ポリマー自体の吸湿性を向上させる
目的から、スルホイソフタル酸金属塩を０．５〜２０モ
ル％共重合することが好ましい。これらの共重合比率
は、十分な吸放湿性、強度という観点から、より好まし
くは１〜１０モル％である。

【００２４】さらに同様な目的から分子量６００〜２０
０００のポリオキシアルキレングリコールを０．５〜１
５重量％共重合することが好ましく、より好ましくは２
〜１０重量％である。

【００２５】また、用いるポリオキシアルキレングリコ
ールとして具体的にはポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、
ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシドブロッ
ク共重合体、ポリエチレンオキシド・ポリテトラメチレ
ンオキシドブロック共重合体、ポリプロピレンオキシド
・ポリテトラメチレンオキシドブロック共重合体等が挙
げられるが、好ましくはポリエチレングリコールであ
る。

【００２６】本発明で用いられるシリカ系無機粒子の添
加量は１〜２０重量％である。添加量が１重量％に満た
ないとポリエステル組成物の吸放湿性が不十分となり、
また、２０重量％以上となると組成物の溶融粘度が著し
く高くなるため成形が困難となる。より好ましい添加量
は５〜１５重量％である。

【００２７】実用上の着用快適性を得るためには合成繊
維のΔＭＲは経時変化が問題とならない範囲で高いほど
好ましく、２．０％以上が必要であり、さらに好ましく
は２．５％以上である。

【００２８】本発明においてポリエステルにシリカ系無
機粒子を含有させる方法はポリエステルのエステル化あ
るいはエステル交換反応時、重縮合反応時、重縮合反応
後溶融成形前のいずれかの段階において混合させればよ
い。

【００２９】本発明のポリエステルを用いる繊維の製法
としては従来公知の方法で製造することができ、以下に
製造法を示す。シリカ系無機粒子含有ポリエステルを溶
融し、紡糸パックに導き口金吐出孔から紡出する。

【００３０】紡出したフィラメント糸を所定の速度で引
取った後、一旦パッケージに巻上げ、得られた未延伸糸
を通常の延伸機にて延伸する。また、この延伸は紡出糸
を引取った後巻取ることなく連続して行い巻上げてもよ
いし、４０００ｍ／分以上の高速で引取り実質的に延伸
することなく一挙に所望の繊維性能を得る方法をとって
もよい。

【００３１】直接紡糸延伸法としては、例えば、紡出糸
を１０００〜５０００ｍ／分で引取り、引続いて３００
０〜６０００ｍ／分で延伸・熱固定する方法が挙げられ
る。

【００３２】本発明の合成繊維の断面形状は丸ばかりで
なく、三角、偏平、多葉型などの異形断面でも良い。ま
た、該合成繊維の糸状形態は、フィラメント、ステープ
ルのどちらでも良く、用途によって適宜選定される。布
帛形態としては、織物、編物、不織布など目的に応じて
適宜選択できる。

【００３３】

【実施例】以下本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。なお、実施例中の各特性値は次の方法によって
求めた。

【００３４】Ａ．ポリエステルの極限粘度［η］オルトクロロフェノール溶液とし、２５℃で求めた。

【００３５】Ｂ．粒子およびそれを含有した繊維の吸湿
性パラメーター（ΔＭＲ）吸湿率は粒子の場合、粒子１ｇを用い、また繊維の場合
には原糸または布帛１〜３ｇを用い、絶乾時の重量と２
０℃×６５％ＲＨあるいは３０℃×９０％ＲＨの雰囲気
下、恒温恒湿器（タバイ製ＰＲ−２Ｇ）中に２４時間放
置後の重量との重量変化から、次式で求めた。吸湿率（％）＝（吸湿後の重量 − 絶乾時の重量）／
絶乾時の重量 ×１００上記測定した２０℃×６５％ＲＨおよび３０℃×９０％
ＲＨの条件での吸湿率（それぞれＭＲ１およびＭＲ２と
する）から、吸湿率差ΔＭＲ（％）＝ＭＲ２−ＭＲ１を
求めた。

【００３６】Ｃ．粒子の平均粒径および粗大粒子の含有
量粒子の平均粒径および粗大粒子の含有量はＨＯＲＩＢＡ
製粒径分析装置（ＬＡ−７００）にて測定を行った。

【００３７】Ｄ．粒子の比表面積粒子の比表面積は気体吸着法（ＢＥＴ法）により求め
た。

【００３８】Ｅ．粒子の細孔容積粒子の細孔容積は水銀注入法により測定した。

【００３９】Ｆ．表面のシラノール基の定量微粉末シリカを圧力−９９ｋＰａ以下、温度１２０℃で
乾燥した後ジオキサン中で水素化リチウムアルミニウムと反応させ
水素量を測定して求めた。

【００４０】Ｇ．強度、伸度東洋ボールドウィン社製テ
ンシロン引張り試験機を用いて試長２０ｃｍ、引張り速度１０ｃｍ／分の条件で応力−歪み曲線から値を求
めた。

【００４１】実施例１平均粒径２．０μｍ、細孔容積０．８ｍｌ／ｇ、（粒子
の比表面積／細孔容積）の関係が６００、４μｍ以上の
粗大粒子の含有量が３．６％、シラノール基を５個／ｎ
ｍ²有する湿式シリカ粒子の吸湿性パラメーター（ΔＭ
Ｒ）は４０．２％であった。

【００４２】ポリエステルとして、ジメチルテレフタル
酸１９４部、エチレングリコール１２４部、酢酸コバル
ト０．０５部を加え、１４０〜２３０℃でメタノールを
留出しつつエステル交換反応を行った後、リン酸トリメ
チル０．０８部のエチレングリコール溶液、上記湿式シ
リカ粒子２０部のエチレングリコールスラリー、および
三酸化アンチモン０．１部を加え、−１０１ｋＰａの減
圧下２９０℃に昇温した条件下で重合を行いポリエステ
ルを得た。このポリエステルのシリカ粒子の含有量は１
０重量％であり、またΔＭＲは４．０％であった。

【００４３】該ポリエステルを２９０℃で溶融し、吐出
量２５ｇ／分で同心円口金から吐出して１０００ｍ／分
の紡糸速度で巻き取り未延伸糸を得た。この条件で紡糸
を１日行ったが全く糸切れが生じなかった。次いで延
伸、熱処理することにより８３デシテックス２４フィ
ラメントのポリエステル繊維を得た。この繊維を筒編み
とし、吸放湿特性を測定したところΔＭＲ＝４．０％で
あり、強伸度特性も良好であった。

【００４４】比較例１実施例１において４μｍ以上の粗大粒子の含有量が異な
る湿式シリカを用いた以外は同様な方法によりポリエス
テル繊維を得た。紡糸時の糸切れは１４回／日であり紡
糸安定性に欠けるものであった。

【００４５】実施例２〜４、比較例２，３実施例１においてポリエステル中のシリカ粒子の添加量
を変更する以外は同様な方法によりポリエステル繊維を
得た。比較例１においては満足するΔＭＲを得ることが
できず、また比較例３においては紡糸時の糸切れが多発
してポリエステル繊維を得ることができなかった。

【００４６】

【表１】実施例５，６、比較例４，５実施例１において用いるシリカ粒子の平均粒径および４
μｍ以上の粗大粒子の含有量を変更する以外は実施例１
と同様な方法によりポリエステル繊維を得た。比較例４
においては重合時のシリカ粒子起因の増粘が激しく、ベ
ースのポリエステルの重合度が上がらなかった。また比
較例５においては実用上満足する強度を有する繊維を得
ることができなかった。

【００４７】

【表２】実施例７〜９、比較例６，７実施例１において、粒子の比表面積と細孔容積の関係お
よび４μｍ以上の粗大粒子の含有量を変更した粒子を用
いた以外は実施例１と同様な方法によりポリエステル繊
維を得た。比較例６，７いずれも満足のいくΔＭＲを付
与することができなかった。

【００４８】

【表３】実施例１０ポリエステルとして、ジメチルテレフタル酸１９４部、
エチレングリコール１３５部、５−ナトリウムスルホイ
ソフタル酸ジメチル２６．６部、酢酸コバルト０．０５
部を加え、１４０〜２３０℃でメタノールを留出しつつ
エステル交換反応を行った後、リン酸トリメチル０．０
８部のエチレングリコール溶液、実施例１記載の湿式シ
リカ粒子２０部のエチレングリコールスラリー、および
三酸化アンチモン０．１部を加え、−１０１ｋＰａの減
圧下２９０℃に昇温した条件下で重合を行いポリエステ
ルを得た。このポリエステルのシリカ粒子の含有量は１
０重量％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合
量は５モル％であり、またΔＭＲは７．０％であった。

【００４９】該ポリエステルを溶融し、同心円口金から
吐出して未延伸糸を得、次いで延伸、熱処理することに
より８３デシテックス２４フィラメントのポリエステ
ル繊維を得た。この繊維を筒編みとし、吸放湿特性を測
定したところΔＭＲ＝６．９％であり、強伸度特性も強
度３．４CN/dtex、伸度３８．９％で良好であった。ま
た、紡糸１日で糸切れは発生しなかった。

【００５０】実施例１１ポリエステルとして、ジメチルテレフタル酸１９４部、
エチレングリコール１２４部、酢酸コバルト０．０５部
を加え、１４０〜２３０℃でメタノールを留出しつつエ
ステル交換反応を行った後、分子量１０００のポリエチ
レングリコール２０部、リン酸トリメチル０．０８部の
エチレングリコール溶液、実施例１記載の湿式シリカ粒
子２０部のエチレングリコールスラリー、および三酸化
アンチモン０．１部を加え、−１０１ｋＰａの減圧下２
９０℃に昇温した条件下で重合を行いポリエステルを得
た。このポリエステルのシリカ粒子の含有量は１０重量
％、ポリエチレングリコールの共重合量は１０重量％で
あり、またΔＭＲは６．８％であった。

【００５１】該ポリエステルを溶融し、同心円口金から
吐出して未延伸糸を得、次いで延伸、熱処理することに
より８３デシテックス２４フィラメントのポリエステ
ル繊維を得た。この繊維を筒編みとし、ΔＭＲを測定し
たところ６．８％であり、強伸度特性も強度３．４CN/d
tex、伸度３９．９％で良好であった。また、紡糸１日
で糸切れは発生しなかった。

【００５２】

【発明の効果】本発明によって得られた合成繊維は着用
快適性を得るのに十分な吸湿性を有し、かつドライタッ
チな風合いと高い染色堅牢性や耐光性を有している。本
発明の合成繊維は下着、シャツ、ブラウス類、中衣、ス
ポーツウェア、スラックス類、外衣、裏地、カーテン、
壁紙、さらには、シーツ、フトンカバー、詰め綿等の寝
装用に適しており、極めて実用性の高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記Ａ〜Ｄを満足するシリカ系無機粒子を
１〜２０重量％含有したポリエステル繊維であって、該
繊維の吸湿パラメーター（ΔＭＲ）が２％以上であるこ
とを特徴とする吸湿性に優れたポリエステル繊維。Ａ．シリカ系無機粒子の細孔容積（ｍｌ／ｇ）が０．５
以上であり、かつ該粒子の比表面積（ｍ²／ｇ）との関
係が次式を満足すること。１００≦（粒子の比表面積／粒子の細孔容積）＜１５０
０Ｂ．シリカ系無機粒子の平均粒径（μｍ）が０．０１〜
１０であること。Ｃ．シリカ系無機粒子の吸湿パラメーター（ΔＭＲ）が
７％以上であること。Ｄ．４μｍ以上の粗大粒子の含有量が５％以下であるこ
と。
【請求項２】シリカ系無機粒子として該粒子表面に存在
するシラノール基の数が３個／ｎｍ²以上である粒子を
含有することを特徴とする請求項１記載の吸湿性に優れ
たポリエステル繊維。
【請求項３】ポリエステルとして、その80モル％以上が
アルキレンテレフタレート繰り返し単位からなるポリエ
ステルであることを特徴とする請求項１または２記載の
吸湿性に優れたポリエステル繊維。
【請求項４】ポリエステルの全酸成分に対して０．５〜
２０モル％のスルホイソフタル酸金属塩成分を共重合し
たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
吸湿性に優れたポリエステル繊維。
【請求項５】ポリエステルに対し分子量６００〜２００
００のポリオキシアルキレングリコールを０．５〜１５
重量％共重合したことを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項記載の吸湿性に優れたポリエステル繊維。