JP2003105631A - 発色性の良好なポリエステル繊維およびその製造方法 - Google Patents

発色性の良好なポリエステル繊維およびその製造方法

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JP2003105631A
JP2003105631A JP2001302701A JP2001302701A JP2003105631A JP 2003105631 A JP2003105631 A JP 2003105631A JP 2001302701 A JP2001302701 A JP 2001302701A JP 2001302701 A JP2001302701 A JP 2001302701A JP 2003105631 A JP2003105631 A JP 2003105631A
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elongation
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Yuko Ishii
祐子 石居
Tomohiro Oguchi
朝弘 小口
Masayuki Sato
正幸 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い黒発色性および製糸性および高次通過性に
優れたポリエステル繊維を提供する。 【解決手段】平均一次粒子径が0.02〜0.1μmで
あるコロイダルシリカ微粒子を0.4〜5重量%含有し
たポリエステル繊維であって、複屈折率が120×10
-3〜150×10-3であることを特徴とするポリエステ
ル繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は黒発色性に優れたポ
リエステル繊維に関するものであり、更に詳しくは、繊
維表面状態の改質と繊維配向抑制の相乗効果により従来
の表面改質のみでは実現し得なかった発色性と高次通過
性の両方を満足しうるポリエステル繊維に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル繊維は優れた物理的、化学
的特性を有する故に最も広く使用されている合成繊維で
あるが、他のアセテート、レーヨン、羊毛、絹などとい
った天然繊維と比較して染色布の発色性に劣り、さらに
繊維表面のなめらかさのため特有の鏡面光沢があり天然
繊維のような色の深みが得られないといった欠点を有す
る。特に黒色の深みは天然繊維と比較して大幅に劣るた
め、ブラックフォーマル分野などでは黒の発色性向上が
強くのぞまれている。
【0003】このような問題を解決する手段として、繊
維表面を粗面化することにより光の表面反射量を少なく
して発色性を向上させる手法が開示されている。
【0004】例えば特開昭52−99400号公報に
は、有機合成繊維にグロー放電プラズマ中でプラズマを
照射して、プラズマエッチングにより繊維表面に微細な
凹凸を付与し、発色性を向上せしめる方法が開示されて
いるが、新規装置導入の必要があり、コスト面での実用
性が劣ること、および顕著な発色性の向上が期待できな
いなどの問題点があった。
【0005】また、特開昭55−107512号公報に
は平均一次粒子径が100mμ以下である不活性無機微
粒子含有ポリエステル繊維をアルカリ溶液処理すること
によって、糸表面に0.2〜0.7μmの不規則でラン
ダムな凹凸を発生させ発色性を向上させる方法が開示さ
れている。
【0006】この方法では繊維に特定の表面形態を付与
できるため、ある程度の発色性向上効果は期待できる
が、基質がポリエチレンテレフタレートであるため十分
な発色性向上効果があるとはいえず、また、十分な発色
性を得るためには多量の無機粒子の添加の必要があるた
め、紡糸糸切れが多発するとともに、高次加工の際にも
糸切れや毛羽の発生などがあり、布帛の品位が低下して
しまうという問題があった。
【0007】すなわち、従来の技術では高い発色性と高
次加工等の汎用性を両立することができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術では達成できなかった高い黒発色性および製糸性
・高次加工での汎用性を両立することができるポリエス
テル繊維を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、平均一
次粒子径が0.02〜0.1μmであるコロイダルシリ
カ微粒子を0.4〜5重量%含有し、複屈折率が120
×10-3〜150×10-3であることを特徴とするポリ
エステル繊維により達成できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明におけるポリエステルとは、主たる
酸成分がテレフタル酸またはそのエステル形成誘導体、
主たるグリコール成分がエチレングリコールからなるも
のであり、ポリエステルに添加するコロイダルシリカ微
粒子は、平均一次粒子径が0.02〜0.1μmである
ことが必要である。平均一次粒子径が0.1μmより大
きくなると、アルカリ減量処理後に形成されるポリエス
テル繊維表面のボイド径が大きくなりすぎて、繊維表面
反射光を十分に抑制することができず、十分な黒発色性
が得られないとともに、アルカリ処理後の繊維の切断強
度も著しく低下してしまう。さらに、シリカ微粒子によ
り、ガイド類の摩耗が引き起こされ、工業生産上問題が
ある。逆に、平均一次粒子径が0.02μm未満では、
コロイダルシリカ粒子が凝集を起こしてしまうため、安
定した製糸を行うのに支障を来す。黒発色性の点から
0.04〜0.08μmであることが好ましい。
【0012】本発明の目的である黒発色性を十分に発現
させるためには、コロイダルシリカ微粒子の添加量は、
0.4〜5重量%であることが必要である。コロイダル
シリカ粒子の添加量が5重量%を超えると、前記したガ
イド類の摩耗が引き起こされ、製糸性、高次通過性が低
下するという問題が発生する。逆に、添加量が0.4重
量%未満になると、ガイド類の摩耗は改善されるもの
の、黒発色性が大幅に劣ってしまう。製糸性および発色
性を考慮するとコロイダルシリカ粒子の添加量は1〜4
重量%であることが好ましい。
【0013】本発明におけるコロイダルシリカとは、ケ
イ素酸化物を主成分とし、単粒子状で存在する微粒子が
水または単価のアルコール類またはジオール類またはこ
れらの混合物を分散媒としてコロイドとして存在するも
のをいう。
【0014】コロイダルシリカをポリマー中に添加する
方法としては、コロイダルシリカをエチレングリコール
によく分散させたスラリーで添加する方法が好ましい。
スラリーの添加時期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、重縮合反応のいずれの時期でも良
く適宜選択可能である。
【0015】本発明のポリエステル繊維は複屈折率が1
20×10-3〜150×10-3であることが必要であ
る。複屈折率が120×10-3以下であると、繊維の配
向が低すぎて原糸そのものの強度が不十分で織編等の高
次工程で糸切れや毛羽の原因となってしまうばかりか、
アルカリ減量後の布帛は強度が不十分で実用に耐えられ
ないものとなってしまう。一方複屈折率が150×10
-3を越えてしまうと繊維の配向が高すぎて従来の繊維表
面粗面化効果に起因する高発色効果しか得られない。繊
維の複屈折率を120×10-3〜150×10-3とする
ことにより、従来のコロイダルシリカ微粒子のみを含有
し、紡糸・延伸したポリエステル繊維と比較して、分散
染料に対する黒発色性が格段に向上したポリエステル繊
維を得ることができるようになった。これは特定の伸度
領域の高配向未延伸糸を延伸することによりポリエステ
ルの繊維配向がルーズになった結果、易染性が付与され
たことと、コロイダルシリカ微粒子の溶出によって形成
された表面凹凸による反射光抑制の相乗効果によるもの
である。
【0016】また、本発明ポリエステル繊維は、特定粒
径のコロイダルシリカを特定量添加するとともに、以下
に述べる特定の範囲の繊維構造に制御させることによ
り、高発色効果と高次通過性の両方を満足することがで
きる。
【0017】第1に、高配向未延伸糸の伸度が130〜
160%となるように設定することが必要である。高配
向未延伸糸の伸度が130%未満である場合は、繊維配
向が進みすぎているため十分な繊維構造のルーズ化が実
現できない。したがって発色性も従来対比向上させるこ
とができない。一方高配向未延伸糸の伸度が160%以
上の場合は繊維構造がルーズすぎるため、十分な強度が
得られず、高次通過性やアルカリ処理後の布帛の強度が
低下して実用に耐えられなくなってしまう。
【0018】第2に、上記高配向未延伸糸を用いて、延
伸倍率を(1+定応力伸長領域伸度(%)/100×
1.3)〜(1+定応力伸長領域伸度(%)/100×
2.0)の範囲の低倍率延伸とすることが必要である。
延伸倍率が(1+定応力伸長領域伸度(%)/100×
1.3)未満であると延伸が不完全となり強度が不十分
となるため、高次通過性や製品の品位が低下してしま
う。一方延伸倍率が(1+定応力伸長領域伸度(%)/
100×2.0)を越えてしまうと、本発明で狙いとし
ている繊維構造のルーズ化ができないため、発色性は従
来の表面粗面化に起因する発色レベルのものしか得られ
なくなってしまう。
【0019】このように特定範囲の高配向未延伸糸を低
倍率延伸することにより、多量のシリカ粒子を添加しな
くても高い黒発色性のポリエステル繊維を得ることがで
きるようになった。すなわち、多量のシリカ粒子添加の
必要がないため、アルカリ減量処理後にも十分な機械的
特性を有するポリエステル繊維を得ることが可能になっ
た。
【0020】本発明ポリエステル繊維を得る方法として
は、例えばテレフタル酸、エチレングリコール、および
コロイダルシリカを混合して通常の重合方法によりポリ
エステルを得、通常の方法で紡糸、延伸することによっ
て繊維を得ることができる。
【0021】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。なお、本発明における各種測定法は下記の通りであ
る。
【0022】(1)黒発色性評価 ポリエステル繊維を筒編みにし、アルカリ減量率が20
%となるように処理した編地を、染料としてDiaix Blac
k BG-FS(三菱化成社製、分散染料)15%owf水分散液
を使用し、浴比1:30、130℃で60分染色したも
のを、測色計(ミノルタ社製CM−3700D)により
L値を3回測定し、平均値を求めた。
【0023】(2)固有粘度 ポリエステルをO−クロロフェノールに溶解し、25℃
で測定した。
【0024】(3)紡糸操業性 紡糸操業性は、紡糸中の糸切れ回数から判断し、特優:
○○、優:○、良:△、不良:×、の4段階で評価し
た。
【0025】(4)高次通過性 高次通過性は、製編織およびアルカリ処理、染色時の高
次工程上の糸切れ、毛羽の発生、布帛品位から判断し、
特優:○○、優:○、良:△、不良:×、の4段階で評
価した。
【0026】実施例1 テレフタル酸ジメチル100重量部、平均一次粒子径
0.04μmのコロイダルシリカを濃度で20重量%含
有し、十分に攪拌したエチレングリコールスラリー75
重量部(シリカ添加量は生成ポリエステルに対して2.
5重量%)、反応触媒として酢酸マグネシウム0.05
重量部および酸化アンチモン0.04部をエステル交換
缶に仕込み、窒素雰囲気下で150℃から250℃に徐
々に加熱し、生成するメタノールを連続的に系外へ留出
しつつ、エステル交換反応を行い、反応開始後3時間で
反応を終了した。得られた生成物にリン酸トリメチルを
0.05重量部を添加した。
【0027】ついで重合反応系を1時間30分かけて徐
々に13.3Paまで減圧し、280℃まで昇温した。1
3.3Paの減圧下、重合温度280℃でさらに2時間重
合し、固有粘度0.68のポリエステルチップを得た。
得られたポリエステルチップを160℃で7時間乾燥
後、紡糸温度290℃、紡糸速度3700m/minで
紡糸し、複屈折率40×10-3、伸度145%の高配向
未延伸糸を得た。この高配向未延伸糸の定応力伸長領域
伸度は37%であったので、(1+定応力伸長領域伸度
(%)×1.6)倍の延伸倍率である1.59倍で延伸
して110dtex/48fの延伸糸を得た。得られた
延伸糸の複屈折率は135×10-3で紡糸操業性は良好
であった。
【0028】該延伸糸をFAX編機にて製編し、3%水
酸化ナトリウム水溶液で60分間処理して減量率20%
の編物とした。さらに同編物をDiaix Black BG-FS(三
菱化成社製、分散染料)15%owf水分散液により、浴
比1:30、130℃で60分間染色した。同編物を4
枚重ね、測色計(ミノルタ社製CM−3700D)によ
りL値を3回測定し平均値を求めたところ、11.8で
あり、きわめて優れた黒発色性を示した。また、減量処
理後の同編物を構成するポリエステル繊維は十分な強度
を有しており、高次通過性も良好であった。
【0029】実施例2 実施例1のポリマを用いて紡糸速度を上げて伸度128
%の高配向未延伸糸を得た。この糸を実施例1と同様に
して延伸、製編・アルカリ減量処理の後染色した。製糸
性は高紡速化することで若干の糸切れが見られたが十分
なレベルであり、また発色性は非常に優れたものであっ
た。
【0030】実施例3 実施例1において紡糸速度を下げて伸度163%の高配
向未延伸糸を得た。この糸を実施例1と同様に延伸し評
価したところ、発色性については実施例1には劣るもの
の良好なレベルであり、また製糸性・高次加工性に優れ
たものであった。
【0031】実施例4〜5 実施例4〜5は実施例1で得られた高配向未延伸糸の延
伸倍率を変更して発色性、製糸性、高次通過性を評価し
た結果、実施例4は実施例1に比較して若干、高次通過
性が低下したが発色性に優れたものであった。また、実
施例5は製糸性、高次通過性は極めて良好であり、、発
色性についても実施例1には劣るものの良好なレベルの
ものが得られた。
【0032】比較例1〜2 比較例1〜2は添加するコロイダルシリカ粒子の大きさ
を変更し、添加量としては実施例1と同様になるように
して製糸性、高次通過性、発色性について評価した。そ
の結果、比較例1ではコロイダルシリカの粒子径が小さ
いためコロイダルシリカ粒子が凝集を起こし、糸切れが
多発し、高次評価、発色性評価ができなかった。また、
比較例2ではコロイダルシリカ粒子径が0.12μmと
大きいため、ガイド摩耗の問題が発生し、製糸性、高次
通過性に劣るものであった。また、得られた編地のアル
カリ処理後に形成される繊維表面でのボイドの径が大き
くなりすぎて発色性も低下した上、アルカリ処理後の布
帛強度も低下した。
【0033】比較例3〜4 比較例3〜4はコロイダルシリカの添加量を変更して同
様に評価した。その結果、比較例3ではコロイダルシリ
カの添加量が0.3wt%と少ないため、ガイド摩耗な
どの問題はなく、製糸性、高次通過性は良好であった
が、表面の粗面化が十分に行われなかったため、発色性
は低いものであった。一方、比較例4ではコロイダルシ
リカの添加量が5.5wt%と多いため発色性は良好で
あったが、ガイド摩耗が激しく、製糸や高次加工時に糸
切れや毛羽が多発した。
【0034】比較例5および6 比較例5〜6では実施例1において紡糸速度と延伸倍率
を変更して複屈折率が116×10-3の延伸糸(比較例
5)と複屈折率が163×10-3の延伸糸(比較例6)
を得、同様に評価した。その結果、比較例5では繊維の
構造がルーズすぎて原糸強度が十分上がらず、製糸工
程、高次加工工程で糸切れ、毛羽が多発した。一方比較
例6では繊維の配向は十分進んでいたので製糸性、高次
通過性には大変優れていたが、逆に配向が進みすぎたた
め発色性に劣るものであった。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】本発明のポリエステル繊維とすることに
よって、表面粗面化による表面反射率の低下に加えて配
向抑制技術による繊維内部構造のルーズ化が可能とな
り、その結果、繊維の内部反射率の低下も実現し、従来
の技術では成しえなかった優れた発色性を有し、かつ多
量の粒子添加をしなくて済むために製糸性および繊維物
性を向上することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均一次粒子径が0.02〜0.1μmで
    あるコロイダルシリカ微粒子を0.4〜5重量%含有し
    たポリエステル繊維であって、複屈折率が120×10
    -3〜150×10-3であることを特徴とするポリエステ
    ル繊維。
  2. 【請求項2】平均一次粒子径が0.02〜0.1μmで
    あるコロイダルシリカ微粒子を0.4〜5重量%含有
    し、かつ伸度が130〜160%である高配向未延伸糸
    を、(1+定応力伸長領域伸度(%)/100×1.
    3)〜(1+定応力伸長領域伸度(%)/100×2.
    0)の倍率で低倍率延伸するポリエステル繊維の製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013108989A2 (ko) * 2012-01-17 2013-07-25 Lee Jong Doo 실리카를 함유한 광석 중합칩을 이용한 친환경, 난연, 고기능 폴리에스테르, 나일론섬유 및 천연섬유 제조방법

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