JP2007186830A - ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、衣料用素材、産業用素材特に寝具、シート資材等に使用される伸縮機能、収縮機能、耐疲労性(耐へたり特性)の優れた繊維を提供するものである。
【解決手段】本発明に係る繊維は、９０重量％以上がポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」という。）及びポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」という。）であるポリマーからなり、下記（１）及び（２）の条件を満たす。
（１）ＰＴＴ及びＰＢＴの固有粘度（単位：ｄｌ／ｇ）をそれぞれ［η］t及び［η］bとし、Ｚ＝［η］t／［η］bとしたとき、
０．６≦［η］t≦１．１
０．７５≦Ｚ≦１．２５
（２）ＰＴＴ及びＰＢＴの和に対するＰＢＴの割合（重量％）をＲbとしたとき、
１５≦Ｒb≦７０
【選択図】図２

Description

本発明は、伸縮性や収縮性に優れた繊維に関する。さらに詳しくは、衣料用素材、産業用素材特に寝具、車両用シート、椅子用シート、座布団用シート、応接セット用シート又はスポーツ資材等に使用される伸縮機能、収縮機能、耐疲労性(耐へたり特性)の優れた素材に関する。

ポリエチレンテレフタレートを主成分とする繊維は、その優れた特性から衣料用繊維として最も多く使用されてきている。しかし、スポーツ衣料分野で要求されるパワーストレット特性、カーペットに要求されるパイルの回復特性（耐へたり性）、高収縮特性には満足でき性能が得られない。

このため、高収縮性能を得るためには例えばイソフタール酸を共重合したポリエチレンテレフタレーテトを使用したり、伸縮性能を得るにはポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」という。）やポリブチレンテレフタレート(以下「ＰＢＴ」という。)を使用することが提案されている。例えば、９５モル％以上がＰＴＴからなる繊維を仮撚して弾性回復率の高い繊維を得る例が特許文献１に、また９０％以上がＰＴＴであるポリマーから柔軟性、屈曲回復性あるいは長期間の使用に対する耐久性にすぐれたモノフィラメントの例が特許文献２に記載されている。また、ＰＢＴの例としては、特許文献３、４に記載されている。

これら文献に記載されているように、ポリエステルの脂肪族成分を変えることで柔軟性や弾性回復性を回復する事ができる。しかし、ＰＢＴでは十分ではなくナイロンより劣位の性能より得られない。ＰＴＴでは、一部ナイロンを越える性能が得られているのであるが、ＰＴＴの場合は文献にも記載されているように製造が難しく、操業的に安定な条件となると十分な性能を発揮できないのが現状であった。
特許第３２４９１０７号公報 特許第３６８５７５８号公報 特開昭５８−０８７３１９号公報 特開昭５８−１０４２１６号公報

発明が解決しようとする課題は、ポリエステル系ポリマーから高い弾性回復性、あるいは高収縮性の繊維を工業的に得ようとするものである。

上述した問題は、ＰＴＴやＰＢＴの分子構造からくるものであり、特に製造時においてはガラス転位温度、結晶化開始温度及びポリマーの熱安定性が大きく影響すると考えられる。こうした特性を制御するにはポリマー設計が重要であり、本発明者は鋭意検討を重ねた結果本発明に到達したものである。

本発明に係る繊維は、９０重量％以上がポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」という。）及びポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」という。）であるポリマーからなり、下記（１）及び（２）の条件を満たす。
（１）ＰＴＴ及びＰＢＴの固有粘度（単位：ｄｌ／ｇ）をそれぞれ［η］t及び［η］bとし、Ｚ＝［η］t／［η］bとしたとき、
０．６≦［η］t≦１．１
０．７５≦Ｚ≦１．２５
（２）ＰＴＴ及びＰＢＴの和に対するＰＢＴの割合（重量％）をＲbとしたとき、
１５≦Ｒb≦７０
さらに、伸張弾性率（２分後の回復率）が９０％以上であることを特徴とする。さらに、沸水収縮率が２５％以上かつ収縮応力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする。

上記のような構成を有することより、ＰＴＴやＰＢＴ単独の場合より優れた強度、弾性回復率及び高収縮性能を有する繊維を工業的に安定に得ることができる。

まず本発明に言う効果について図１で概略説明する。通常ＡとＢのポリマーを混合して繊維を製造した場合、得られる性能はＡとＢを結ぶ線上（Ｍ）がそれより下方の曲線（Ｄ）となるのが普通である。しかし、特定の条件を満たしたとき上方の曲線（Ｕ）となることがある。本発明の効果とは、性能が曲線Ｕのようになることを言う。

本発明に用いられるＰＴＴの固有粘度［η］tは、０．６ ｄｌ／ｇ 以上１．１ｄｌ／ｇ以下であることが重要である。それより小さいと十分な性能が得られず、またそれより大きくても曳糸性に劣り本発明の目的が達成されない。より好ましくは０．７≦［η］t≦１．０である。また、ＰＴＴとＰＢＴの粘度バランスは極めて重要であり、Ｚ=［η］t／［η］bとしたとき、０．７５≦Ｚ≦１．２５の時に本発明の効果が発揮される。

Ｚがこの範囲を外れると本発明の効果が発揮されない。その理由は明確ではないが、粘度差が大きいため微細な分散状態とはならず、比較的大きな単位での混合となっているためと推定している。

本発明におけるＰＴＴとＰＢＴの和に対するＰＢＴの割合Ｒbは、１５％以上７０％以下である。Ｒbが１５％に満たない場合或いは７０％を越える場合は、効果が僅かであり実用的に優れたものとは言えない。

伸張回復率の優れた繊維を得る場合には、Ｒbが１５％以上３０％以下であることが好ましい。また、高収縮性能でかつ収縮応力の高い繊維を得るためには、Ｒbが３０％以上７０％以下であることが好ましい。

本発明において９０重量％以上がＰＴＴとＰＢＴからなるポリマーとは、ＰＴＴとＰＢＴ以外に１０％未満の他のポリマーや添加剤を含んでいてもよい。他のポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等が含まれる。添加剤としては、二酸化チタン、炭酸バリュウム、シリカ、カーボンブラック等の無機物、耐光性改良剤や制電制改良剤や染料や顔料等が含まれていてもよい。

ＰＴＴとＰＢＴは単軸押出機中あるいは２軸押出機中でブレンドすることができる。または、重合機中で所定の割合に調整しても良い。ＰＴＴとＰＢＴの末端が反応していても良い。

本発明の繊維は通常の溶融紡糸方法で得られる。ポリマーは溶融前に十分乾燥することが好ましい。水分率を１００ｐｐｍ、より好ましくは５０ｐｐｍ以下にすることが望ましい。

押出機で溶融した後、計量されノズルより押し出され繊維化される。本発明の効果をより高めるためには、繊維化される前の工程で１０セグメント以上のスタテックミキサーによる分割混合を行うことが望ましい。また、微小突起を有するメタルパウダーの層を通過させることも効果がある。

紡糸された繊維は通常の方法で延伸される。例えば、ローラープレート型延伸機や水浴と熱風炉を兼ね備えたタイプの延伸機で行われる。そして、必要により延伸後に熱セットや収縮処理あるいは仮撚等を行ってもよい。

図２はＰＴＴとＰＢＴを様々な比率でブレンドし押出機で溶融し紡糸した実施例と比較例の繊維の最大延伸倍率プロットしたものである。最大延伸倍率とは、紡糸した繊維（以下紡糸原糸という）を延伸機で延伸倍率を上げていき繊維が切断したときの倍率である（以下ＨＤmaxと記す）。

驚くべきことに、本発明の領域では各々単独成分のＨＤmaxの値を結ぶ直線よりかなり高い値を示している。ＨＤmaxが大きいということは、工業的に高延伸倍率で繊維を製造することが可能であり、それにより高強力、高伸張弾性率、更には高収縮繊維を得ることが出来ることを示している。

本発明の繊維の繊度は、１０ｄｔｅｘから２００００ｄｔｅｘのモノフィラメント及び２０ｄｔｅｘから５０００ｄｔｅｘのマルチフィラメントが好ましい。繊維の断面形状は、円形や扁平、米型、Ｔ字型等の異型断面や中空断面のものでもよい。

本発明の応用例として、１成分として本発明の条件を満足するＰＴＴとＰＢＴのブレンドポリマー、他成分としてＰＴＴあるいはＰＢＴの単独ポリマー又はＰＴＴとＰＢＴのブレンドポリマーとした複合紡糸繊維がある。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお以下の実施例において、最大延伸倍率（ＨＤmax）、固有粘度(［η］) 、破断強度及び伸度、伸長弾性率及び収縮応力は下記の方法により測定したものである。
（１）最大延伸倍率（ＨＤmax）は、温度６０℃のフィードローラー、８０℃のプレート、室温の延伸ローラーからな延伸機で、仕込み速度を５０ｍ／分としコールドローラーの速度を上げてゆき切断した時の倍率を求めた。
（２）固有粘度［η］は、次の定義式に基づいて求められる値である。

定義中のηｒは、純度９８％以上の０−クロロフェノールの溶媒にポリマーを溶解した溶液の温度３５℃での粘度を、同一温度で測定した上記溶媒の粘度で除した値であり、相対粘度と定義されているものである。Ｃは、ポリマーの重量濃度（ｇ／１００ｍｌ）である。
（３）破断強度及び伸度は、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準拠して、糸長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分の条件で引張試験を行い測定した。
（４）伸長弾性率は、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に示されるＡ法に準拠し２０％伸長後除重し、瞬間回復率（Ｒ００）と２分後の回復率（Ｒ２０）を測定した。
（５）沸水収縮率（ＷＳｒ）は、１／１０ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重下で初期糸長Ｌ０(約１ｍ) を精測し、１００℃の沸騰水中で３０分処理する。乾燥後、１／１０ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重下で糸長Ｌを測定する。
ＷＳｒ＝ (Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０ ×１００ （％）
（６）収縮応力（ＳＴ）は、カネボウエンジニアリング社製の熱応力測定装置（ＫＥ−２Ｓ型）を用い、糸長５cm、昇温速度２．３〜２．４℃／秒で測定し、その温度・応力曲線より応力のピーク温度（Ｐ１）とその点の収縮応力（ＳＴ：ｃＮ／ｄｔｅｘ）を求める。

〔実施例１〕
［η］＝０．８０ｄｌ／ｇのＰＴＴチップと［η］＝０．８５のＰＢＴチップを用い、ＰＢＴの割合Ｒbを２０％としたブレンドチップを押出機で溶融後に２５セグメントのスタテックミキサーを通過させ静的混合を行いった。続いて４８ホールの口金から２４２℃で紡糸した。得られた繊維の最大延伸倍率ＨＤmaxは６．１１倍であった。この原糸を６０℃のフィードローラー、８０℃のプレート、室温の延伸ローラーからな延伸機で、４．５８倍(ＨＤmaxの０．７５)延伸した。このものの強度は３．１３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。

〔実施例２，３，４、比較例１，２，３，４〕
実施例１と同様の方法でＰＴＴとＰＢＴの割合Ｒbを変更して紡糸し、ＨＤmaxの０．７５倍で延伸し繊維を得た。その結果を表１に示す。また、Ｒbと切断強度の関係を図２に示す。いずれの実施例もＰＴＴ、ＰＢＴ単独の強度を結んだ線よりかなり高い値を示しており本発明の効果が明白である。

〔比較例５,６〕
実施例１と同様の方法でＰＴＴとＰＢＴの粘度比Ｚのみ変更して紡糸し、ＨＤmaxの０．7５倍で延伸し繊維を得た。その結果を表１に示す。Ｚが０．６４の比較例５、Ｚが１．３６の比較例６ともＨＤmaxが低く延伸性が良くないため良好な繊維が得られなかった。

〔比較例７〕
実施例１と同様の方法でＰＴＴの粘度［η］tが０．５５、ＰＢＴの粘度［η］bが０．７０のチップを用い紡糸し、ＨＤmaxの０．７５倍で延伸し繊維を得た。その結果を表１に示す。紡糸が安定せず断糸が多発した。ＨＤmaxは４．５２倍あったが、得られた繊維の強度は１．７８ｃＮ／ｄｔｅｘと低かった。

〔実施例５〕
［η］t＝０．８０のＰＴＴチップと［η］b＝０．８５のＰＢＴチップを用い、ＰＢＴの割合Ｒbを２０％とした。ブレンドチップを押出機で溶融後に２５セグメントのスタテックミキサーで静的混合を行いＴ型ノズルから２４５℃で吐出し水浴で冷却した後６０℃の水浴で５．２倍延伸、続いて１３０℃の熱風炉で更に１．１５倍（トータル６倍）延伸した。引き続き１８０℃の熱風炉で１６％収縮処理を行い４８０ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。

このモノフィラメントの強度は３．４ｃＮ／ｄｔｅｘであり伸度は４２％であった。また、沸水収縮率ＷＳrは１．８％の低収縮糸であった。伸張弾性率Ｒ００は８６％、Ｒ２０は９９％と非常に弾性回復の良好な繊維であった。

〔実施例６〕
［η］t＝０．８０のＰＴＴチップと［η］b＝０．８１のＰＢＴチップを用い、ＰＢＴの割合Ｒbを５０％としたブレンドチップを２軸押出機で混練りし、２００ホールの口金より２４４℃で紡糸した。得られた原糸のＨＤmaxは６．３２倍であった。この原糸をフイードローラー６０℃、プレートも６０℃とし５．４倍延伸、続いて８０℃の中空ヒーターを通し更に１．１倍延伸して１１００ｄｔｅｘで２００フィラメントの繊維を得た。このマルチフィラメントのＷＳrは４５％あり、しかも収縮応はＰ１が９０℃でＳＴ＝０．２１ｃＮ／ｄｔｅｘと非常に高い値であった。通常このような高収縮率でかつ収縮応力の高い繊維を得ることは難しく、本発明の効果が十分発揮されていることがわかる。

本発明の繊維は、伸縮機能、収縮機能、耐疲労性(耐へたり特性)の優れた素材であり、衣料用途では特にスポーツ用素材やジャージ・インナー等に適している。また産業用途では、特に寝具、車両用シート、椅子用シート、座布団用シート、応接セット用シート又はスポーツ資材等に使用される。

本発明の効果を説明するための模式図である。 本発明の実施例と比較例とのＰＴＴとＰＢＴの割合ＲbとＨＤmaxの相関関係を示すグラフである。

Claims (3)

1. ９０重量％以上がポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」という。）及びポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」という。）であるポリマーからなり、下記（１）及び（２）の条件を満たす繊維。
   （１）ＰＴＴ及びＰＢＴの固有粘度（単位：ｄｌ／ｇ）をそれぞれ［η］t及び［η］bとし、Ｚ＝［η］t／［η］bとしたとき、
   ０．６≦［η］t≦１．１
   ０．７５≦Ｚ≦１．２５
   （２）ＰＴＴ及びＰＢＴの和に対するＰＢＴの割合（重量％）をＲbとしたとき、
   １５≦Ｒb≦７０
2. 伸張弾性率（２分後の回復率）が９０％以上であることを特徴とする請求項１記載の繊維。
3. 沸水収縮率が２５％以上かつ収縮応力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする請求項１に記載の繊維。

Images