JP2003335929A - エラストマー組成物及びそれよりなる繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高吸水性と高吸湿性とを兼備する、エラスト
マー組成物及びそれよりなる繊維を提供すること。 【解決手段】 テトラメ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に、有機スルホン酸金
属塩及びポリアルキレンエーテルグリコールを共重合し
たエラストマー中に、ポリアルキレンエーテルグリコー
ルを分散混合状態となるように配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エラストマー組成
物及びそれよりなる繊維に関するものである。更に詳し
くは、高吸水性と高吸湿性とを兼ね備えたエラストマー
組成物及びそれよりなる繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル、特にポリアルキレンテレ
フタレートは、多くの優れた特性を有しているため、各
種衣料用途等に広く利用されている。しかし、綿、絹、
羊毛のような天然繊維、レーヨン、アセテートのような
半合成繊維に比べると、吸水性、吸汗性が低いという機
能面での欠点を有している。

【０００３】この課題を改良する目的で、有機スルホン
酸金属塩を添加したポリエステルからなる中空繊維をア
ルカリ水溶液で処理することにより、一部が中空部まで
連通している微細孔を繊維表面に有する吸水性ポリエス
テル繊維が提案（特公昭６１−６０１８８号公報、特公
昭６２−４４０６５号公報等）されている。

【０００４】しかしながら、繊維表面を微多孔化した中
空ポリエステル繊維は、毛細管現象を利用した吸水機構
であるが故に、天然繊維や半合成繊維に比べると吸水性
が低く、必ずしも満足すべき水準には到達していなかっ
た。

【０００５】一方では、有機スルホン酸金属塩、ポリア
ルキレングリコールなどの親水性成分をポリエステルに
共重合させることにより、吸水性能を高めたポリエステ
ル繊維（特開平７−１５０４６８号公報）が提案されて
いる。この方法では、吸水性能が大幅に改善されている
が、吸湿性は一般的なポリエステルと大差無いレベルに
あり、高吸水性と高吸湿性を兼ね備えた繊維ではなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術が有していた問題点を解消し、高吸水性と高吸
湿性とを兼ね備えたエラストマー組成物及びそれよりな
る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】本発明者らは上記従来技
術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。

【０００８】すなわち、本発明の目的は、テトラメチレ
ンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、下記式
（Ｉ）で示される有機スルホン酸金属塩（Ａ）と下記式
（ＩＩ）で示されるポリアルキレンエーテルグリコール
（Ｂ）とが共重合されたエラストマー中に、ポリアルキ
レンエーテルグリコール（Ｃ）が分散混合された、エラ
ストマー組成物によって達成される。

【０００９】

【化３】

【００１０】

【化４】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明において、後述するように、成分
（Ａ）及び成分（Ｂ）を共重合したエラストマーは、テ
トラメチレンテレフタレート単位をそのハードセグメン
トの主たる繰り返し単位とする。ここで言う「主たる」
とはテトラメチレンテレフタレート成分以外の繰り返し
単位を、該ハードセグメントを構成する全繰り返し単位
に対して、２０モル％以下、好ましくは１５モル％以
下、特に好ましくは１０モル％以下含有してもよいこと
を意味する。

【００１３】共重合し得るジカルボン酸成分としては、
例えばイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェ
ニルジカルボン酸、ジフェニルキシエタンジカルボン
酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、Ｐ−オキシ安息
香酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサ
ンジカルボン酸のような芳香族、脂肪族のジカルボン酸
成分を挙げることができる。

【００１４】また、共重合しうるジオール成分として
は、例えばトリメチレングリコール、エチレングリコー
ル、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ネオペン
チルグリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ
のような脂肪族、脂環族、芳香族のジオール化合物及び
ポリオキシアルキレングリコールを挙げることができ
る。

【００１５】更に、本発明の目的の達成が実質的に損な
われない範囲内で、トリメリット酸、ピロメリット酸の
ような三官能性以上のポリカルボン酸；グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトールのような
三官能性以上のポリオールを共重合成分として用いても
よい。

【００１６】本発明におけるエラストマーは、任意の方
法で合成されたものが使用されるが、通常、テレフタル
酸とテトラメチレングリコールとを直接エステル化反応
させるか、テレフタル酸ジメチルのようなテレフタル酸
の低級アルキルエステルとテトラメチレングリコールと
をエステル交換反応させる方法によってテレフタル酸の
グリコールエステル及び／又はその低重合体を生成させ
る第１段階の反応と、第１段階の反応生成物を重合触媒
存在下に減圧加熱して所望の重合度になるまで重縮合反
応させる第２段階の反応によって製造される。

【００１７】本発明のエラストマーに使用される成分
（Ａ）を示す前記式（Ｉ）中、Ｒ¹は芳香族炭化水素基
又は脂肪族炭化水素基、Ｘ¹はエステル形成性の官能
基、Ｘ²はエステル形成性官能基又は水素原子であっ
て、該エステル形成性の官能基としては、反応してエス
テルを形成しうる基であり、一般にはヒドロキシル基、
カルボキシル基又はそれらのエステルである。Ｍは、Ｎ
ａ、Ｋ、Ｌｉなどのアルカリ金属又はＭｇ、Ｃａなどの
アルカリ土類金属であり、なかでもＮａ、Ｋが好まし
い。このような有機スルホン酸金属塩は、１種でも２種
以上の混合物としても使用でき、好ましい具体例として
は、５−ナトリムスルホイソフタル酸ジメチル、５−カ
リウムスルホイソフタル酸ジメチル、５−リチウムスル
ホイソフタル酸ジメチル、５−ナトリウムスルホイソフ
タル酸ビス（ｐ−ヒドロキシエチル）エステル、５−カ
リウムスルホイソフタル酸ビス（ｐ−ヒドロキシエチ
ル）エステル、５−リチウムスルホイソフタル酸ビス
（ｐ−ヒドロキシエチル）エステル等を挙げることがで
きる。

【００１８】有機スルホン酸金属塩の共重合量は、ポリ
エステルを構成する全ジカルボン酸成分を基準として
０．１〜２０モル％であり、特に０．２〜１５モル％が
好ましい。該成分（Ａ）は、エラストマー製造時、エス
テル交換反応を開始する前の任意の段階で、反応系系内
へ添加することが好ましい。

【００１９】本発明のエラストマーに使用される、前掲
式（ＩＩ）で示される成分（Ｂ）としてのポリアルキレ
ンエーテルグリコールは、エラストマーに弾性性能と吸
水性能とを付与する目的で共重合させるものである。該
ポリアルキレンエーテルグリコール成分の存在量は、後
述するエラストマー中に分散混合するポリアルキレンエ
ーテルグリコールとあわせて、エラストマー組成物を基
準として５〜９０重量％であることが好ましく、特に１
０〜８０重量％であることが好ましい。該成分は、エラ
ストマーの合成が完了する以前の任意の段階で反応系系
内へ添加すればよいが、エステル交換反応開始前に反応
系系内へ添加することが好ましい。

【００２０】ここで、エラストマー組成物中におけるポ
リアルキレンエーテルグリコールの存在状態としては、
エラストマー中に共重合しているものと、共重合せずに
組成物中に分散混合しているものとが混在しており、そ
の両者の割合は、上述の組成物中におけるポリアルキレ
ンエーテルグリコール成分の存在量によって決定され
る。

【００２１】式（ＩＩ）で示されるポリアルキレンエー
テルグリコールとして、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピレン
オキシドとの共重合体などを例示することができる。ポ
リアルキレンエーテルグリコールの数平均分子量として
は、４００〜６０００が好ましく、中でも６００〜４０
００が特に好ましい。

【００２２】また、エラストマー中に分散混合されるポ
リアルキレンエーテルグリコール（Ｃ）としては、上記
のポリアルキレンエーテルグリコール（Ｂ）と同じであ
っても異なっていてもよく、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピ
レンオキシドとの共重合体などを例示することができ
る。なかでも、ポリアルキレンエーテルグリコール
（Ｃ）の方が（Ｂ）よりも大きい方が好ましい。

【００２３】なお、エラストマーの固有粘度は、０．５
〜１．１の範囲が適当である。固有粘度が０．５未満で
あると、衝撃強度が低下したり、延伸成形性が低下する
などの物性低下がある。一方、固有粘度が１．１を超え
ると、生産性が悪化するだけでなく、延伸成形性も低下
しやすい。

【００２４】次に、エラストマー組成物の製造方法につ
き説明する。本発明のエラストマー組成物は、例えばテ
レフタル酸ジメチル、テトラメチレングリコール及びポ
リアルキレンエーテルグリコールとを含む原料を、エス
テル交換触媒の存在下でエステル交換反応させ、ビス
（ω−ヒドロキブチル）テレフタレ−ト及び／又はその
オリゴマ−を形成させ、その後、重縮合触媒及び安定剤
の存在下で高温減圧下に溶融重縮合を行うことにより達
成される。

【００２５】エステル交換触媒としては、ナトリウム等
のアルカリ金属塩、マグネシウム、カルシウム等のアル
カリ土類金属塩、チタン、亜鉛、マンガン等の金属化合
物を使用するのが好ましい。

【００２６】重縮合触媒としては、ゲルマニウム化合
物、アンチモン化合物、チタン化合物、コバルト化合
物、錫化合物を使用するのが好ましい。

【００２７】触媒の使用量は、エステル交換反応、重縮
合反応を進行させるために必要な量であるならば特に限
定されるものではなく、また、複数の触媒を併用するこ
とも可能である。

【００２８】また、安定剤としては、トリメチルホスフ
ェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフ
ェート等のリン酸エステル類、トリフェニルホスファイ
ト、トリスドデシルホスファイト等の亜リン酸エステル
類、メチルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェー
ト、モノブチルホスフェート酸性リン酸エステル、リン
酸、亜リン酸、次亜リン酸、ポリリン酸等のリン化合
物、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス
（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）
ベンゼンなどのヒンダードフェノール系酸化防止剤が好
ましい。

【００２９】エステル交換反応触媒の供給は、原料調製
時の他、エステル交換反応の初期の段階において行うこ
とができる。また、安定剤の供給は、重縮合反応初期ま
でに行うことができるが、エステル交換反応終了時に添
加することが好ましい。更に、重縮合触媒は重縮合反応
工程の初期までに供給することができる。

【００３０】エステル交換反応時の反応温度は、通常１
８０〜２３０℃であり、反応圧力は常圧〜０．３ＭＰａ
である。また、重縮合時の反応温度は、通常２００〜２
６０℃であり、反応圧力は通常６０〜０．１ｋＰａであ
る。この様なエステル交換反応及び重縮合反応は、一段
で行っても、複数段階に分けて行っても良い。

【００３１】本発明においては、上記反応中に共存させ
ておいたポリアルキレンエーテルグリコールの一部を、
未反応の状態でエラストマー中に分散させた状態のエラ
ストマー組成物として得ることができるが、別途ポリア
ルキレンエーテルグリコールをエラストマー中に添加混
合してもよい。

【００３２】得られたエラストマー組成物は、常法によ
りチップ化され、その平均粒径は、通常２．０〜５．５
ｍｍ、好ましくは２．２〜４．０ｍｍの範囲とされる。

【００３３】本発明のエラストマー組成物は、幅広い成
形条件下で安定して成形することができ、通常の溶融紡
糸方法を適用することができる。繊維の横断面形状は丸
断面に限定されるものでは無く、扁平形状、三角断面及
び多葉断面形状などの異形断面としてもよく、更に、中
空部を設けても何等問題は無い。

【００３４】本発明のエラストマー組成物を溶融紡糸す
る際の温度は、２００〜２７０℃、好ましくは２２０〜
２５０℃が適当である。ここで２００℃未満では温度が
低すぎて安定した溶融状態となり難く、また２７０℃を
越えるとエラストマー組成物の熱分解が生じる、また紡
出糸の冷却が不足するために、単糸同士での融着が発生
する等の問題が発生する。次いで、紡出糸は所定の速度
で引き取った後、一旦巻き取り、得られた未延伸糸を別
途延伸機で延伸しても良いし、紡出糸を引き取った後、
巻き取ること無く連続して延伸を行い巻き上げる直接紡
糸延伸法を適用してもよい。直接紡糸延伸法としては、
例えば紡出糸を１０００〜４０００ｍ／分の速度で引取
り、続いて１５００〜５０００ｍ／分の速度で延伸・熱
セットする方法が挙げられる。ここで熱セットのローラ
ー温度としては１３０〜１７０℃が好ましく、この範囲
にあると、熱セット性が十分であるとともに繊維が溶融
切断することも無い。また、５０００ｍ／分以上の高速
で紡糸し、用途によっては延伸工程を省略する方法など
の製糸条件も採用することができ、いずれの方法であっ
ても安定して製糸することができ、上述の方法に従って
得られる繊維は、吸水率が３０〜５００％、３５℃９５
％ＲＨ環境下２４時間保持後の吸湿率が１２〜５０％の
範囲にある。

【００３５】このようにして得られた本発明の繊維の糸
条形態は、フィラメント、ステープルのいずれでもよ
く、総糸繊度、単糸繊度、撚数、交絡数などは繊維の使
用目的に応じて適宜設定することができる。

【００３６】更に、本発明の繊維を布帛となすにあたっ
ては、本発明の繊維１００％使いとしてもよく、他の繊
維と併せて使用してもよい。ここで、他繊維と併用する
にあたって、複合糸として使う場合には、混繊糸、複合
仮撚糸とすればよく、このような併用できる繊維として
は、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエ
ステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポ
リエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、アク
リル、パラ型又はメタ型アラミド、およびこれらの改質
及び／又は複合繊維、さらには天然繊維、再生繊維、半
合成繊維などから自由に選択して用いることができる。

【００３７】また、フィルムやシートに成形する際にお
いても、製膜後一方向のみに張力をかけて異方性を持た
せる方法、同時に又は任意の順序で二方向に延伸する方
法、二段以上の多段延伸する方法などに所望の条件を何
等支障なく採用することができる。

【００３８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるもの
では無い。なお、例中の特性は下記の方法で測定した。 （１）固有粘度（以下、ＩＶと略記する）：常法に従っ
て、ポリマーサンプルを一定量計量し、ｏ−クロロフェ
ノールに０．０１２ｇ／ｍｌの濃度で溶解し、３５℃中
にて測定した。 （２）Ｃｏｌ−ｂ：１６０℃×６０分乾燥機中で熱処理
し乾燥させたポリマーを、ミノルタ（株）社製ＣＲ−２
００型色彩色差計で測定した。 （３）チップ吸水率：得られたポリマーチップ（粒径
２．２〜４．０ｍｍ）を水中に１０分間浸漬した後に、
吸い取り紙で挟み込んだ上に２ｋｇの分銅を乗せて１分
間脱水を実施した。水中浸漬前のチップ重量と脱水後の
チップ重量との変化より、下記式に従って求めた。 チップ吸水率（％）＝（水中浸漬前重量−脱水後重量）
／水中浸漬前重量 （４）チップ吸湿率：得られたポリマーチップ（粒径
２．２〜４．０ｍｍ）を２０℃、ＲＨ６５％の条件下で
２４時間放置し、放置前後のチップ重量より、下記式に
従って求めた。 チップ吸湿率（％）＝（放置後重量−放置前重量）／放
置前重量 （５）吸水率：サンプル筒編地を１０５℃で２時間乾燥
した後、水中に１時間浸漬し、家庭用電気洗濯機の脱水
機で５分間脱水した。乾燥後の筒編地と脱水後の筒編地
の重量より、下記式に従って求めた。 吸水率（％）＝（脱水後編地重量−乾燥後編地重量）／
乾燥後編地重量 （６）吸湿率:サンプル筒編地を１０５℃で２時間乾燥
した後、３５℃９５％ＲＨの環境に保ったデシケーター
中に２４時間放置した。放置前後の筒編地の重量より、
下記式に従って求めた。 吸湿率（％）＝（放置後編地重量−放置前編地重量）／
放置前編地重量

【００３９】［実施例１］テレフタル酸ジメチル１００
重量部、テトラメチレングリコ−ル６４重量部、エチレ
ングリコール１０重量部、成分（Ａ）としての５−ナト
リウムスルホイソフタル酸１０重量部及び成分（Ｂ）及
び（Ｃ）としてのポリエチレングリコール（数平均分子
量４０００）２００重量部を仕込み、エステル交換反応
触媒として酢酸ナトリウム３水和塩を更に添加して、副
生するメタノールを系外に留去しつつ、エステル交換反
応を実施した。メタノールの留去がほぼ終了した段階
で、安定剤として正リン酸を添加して、エステル交換反
応を終了した。

【００４０】続いて、重合触媒としてテトラブチルチタ
ネートを添加した後に、２５０℃まで加熱昇温して、反
応生成物を高温高真空下で重縮合反応させて、固有粘度
０．８２、Ｃｏｌ−ｂ値１７．３のエステル系エラスト
マー組成物を得た。

【００４１】得られたエステル系エラストマー組成物を
カッティング装置にて、粒径２．４ｍｍのチップにカッ
ティング後、乾燥機にて１６０℃で５時間乾燥させた。
チップの吸水率は１０３％、吸湿率は１０．３％であっ
た。

【００４２】［実施例２］実施例１において、５−ナト
リウムスルホイソフタル酸の添加量を１０重量部から代
えて５重量部に変更したこと以外は同様の操作を行った
ところ、固有粘度０．７６、Ｃｏｌ−ｂ値１６．８のエ
ステル系エラストマー組成物を得た。実施例１と同様
に、カッティングと乾燥を行ったところ、チップの吸水
率は９１％、吸湿率は９．５％であった。

【００４３】［比較例１］実施例１において、成分
（Ａ）としての５−ナトリウムスルホイソフタル酸を添
加しなかったこと以外は同様の操作を行ったところ、固
有粘度０．６７、Ｃｏｌ−ｂ値１６．７のエステル系エ
ラストマー組成物を得た。チップの吸水率は６８％、吸
湿率は７．４％であり、必ずしも十分なレベルではなか
った。

【００４４】［比較例２］実施例２において、成分
（Ｂ）としてのポリエチレングリコールを添加しなかっ
たこと以外は、同様の操作を行ったところ、固有粘度
０．６３、Ｃｏｌ−ｂ値９．８のポリエステルを得た。
チップの吸水率は０．２％、吸湿率は０．１％であり、
必ずしも十分なレベルではなかった。

【００４５】［実施例３］テレフタル酸ジメチル９０重
量部、テトラメチレングリコ−ル６８重量部、エチレン
グリコール２０重量部、成分（Ａ）としての５−ナトリ
ウムスルホイソフタル酸１６重量部及び成分（Ｂ）及び
（Ｃ）としてのポリエチレングリコール（数平均分子量
４０００）１２０重量部を仕込み、エステル交換反応触
媒として酢酸ナトリウム３水和塩を更に添加して、副生
するメタノールを系外に留去しつつ、エステル交換反応
を実施した。メタノールの留去がほぼ終了した段階で、
安定剤として正リン酸を添加して、エステル交換反応を
終了した。

【００４６】続いて、重合触媒としてテトラブチルチタ
ネートを添加した後に、２５０℃まで加熱昇温して、反
応生成物を高温高真空下で重縮合反応させて、固有粘度
０．８２のエステル系エラストマー組成物を得た。

【００４７】得られたエステル系エラストマー組成物を
溶融紡糸機で、紡糸温度２３０℃、紡糸速度３０００ｍ
／分の条件で円形断面口金を使用して溶融吐出した後、
冷却固化、油剤付与した後、引取りローラを介して引き
取って、１３５ｄｔｅｘ／３６フィラメントの繊維を得
た。得られた繊維より、常法に従って筒編みを作り、こ
の編地について吸水率、吸湿率をそれぞれ測定したとこ
ろ、吸水率６８％、吸湿率１４％と良好なものであっ
た。

【００４８】［実施例４］実施例３において、５−ナト
リムスルホイソフタル酸の量を１６重量部から代えて７
重量部としたこと以外は同様の操作を行ったところ、固
有粘度０．７６のエラストマー組成物を得た。また、編
地の吸水率は５９％、吸湿率は１２％であり、吸水性、
吸湿性ともに良好なものであった。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、高吸水性と高吸湿性と
を兼ね備えたエラストマー組成物を提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 亮二 愛媛県松山市北吉田町77番地 帝人株式会 社松山事業所内 (72)発明者 牧野 昭二 愛媛県松山市北吉田町77番地 帝人株式会 社松山事業所内 Ｆターム(参考） 4J002 CF14W CH02X FD030 GK01 4J029 AA03 AB07 AC02 AC03 AE02 BA03 BA04 BA05 BA10 BB13A BD04A BF25 BH02 CA02 CA06 CB05A CB06A CB10A CC05A CD03 CH02 DB02 DB12 JC413 JE182 JF321 JF361 JF471 KE02 KE05 4L035 BB31 EE05 HH01 HH10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テトラメチレンテレフタレートを主たる
   繰り返し単位とし、下記式（Ｉ）で示される有機スルホ
   ン酸金属塩（Ａ）と下記式（ＩＩ）で示されるポリアル
   キレンエーテルグリコール（Ｂ）とが共重合されたエラ
   ストマー中に、ポリアルキレンエーテルグリコール
   （Ｃ）が分散混合された、エラストマー組成物。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】 有機スルホン酸金属塩の共重合量が、ポ
   リエステルを構成する全ジカルボン酸成分を基準として
   ０．１〜２０モル％である、請求項１記載の組成物。
3. 【請求項３】 エラストマー組成物中のポリアルキレン
   エーテルグリコール成分の存在量が、該組成物を基準と
   して５〜９０重量％である、請求項１記載の組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか記載の組成物を
   溶融紡糸して得られる、吸水率が３０〜５００％、３５
   ℃９５％ＲＨ環境下２４時間保持後の吸湿率が１２〜５
   ０％の範囲にある、繊維。