JP2009084754A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
難燃性が高く、ドリップ抑制の効果に優れたポリエステル繊維を、生産効率を高く安定して製造することができるポリエステル繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】
シリコーン系化合物を0.5〜20重量%含有し、イミド構造を有する化合物を5〜30重量%含有するポリエステル繊維の製造方法において、ポリエステル(A)と、ポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有した樹脂組成物(B)とを溶融混合した後、溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
【選択図】なし
難燃性が高く、ドリップ抑制の効果に優れたポリエステル繊維を、生産効率を高く安定して製造することができるポリエステル繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】
シリコーン系化合物を0.5〜20重量%含有し、イミド構造を有する化合物を5〜30重量%含有するポリエステル繊維の製造方法において、ポリエステル(A)と、ポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有した樹脂組成物(B)とを溶融混合した後、溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、難燃性繊維の製造方法に関するものであり、更に詳しくは、シリコーン系化合物およびイミド系化合物を含有した難燃性繊維を生産効率を高く安定して製造することができるポリエステル繊維の製造方法に関するものである。
従来、易燃焼性繊維などの難燃化手法として、含塩素系難燃剤、含臭素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤、またはハロゲン系難燃剤とアンチモン系難燃剤を含有した繊維構造物が数多く提案されている。しかしながら、これらの繊維構造物は難燃性には優れるもののハロゲン系難燃剤は燃焼時にハロゲン化ガスを発生させる懸念があるなど、これらの問題点を解決するために数多くの繊維構造物の検討がなされている。
例えば、繊維構造物中にハロゲン元素やアンチモン元素を含まないリン系化合物を使用したリン系難燃剤を含有した繊維構造物が数多く提案されているが、難燃性はハロゲン系、アンチモン系難燃剤よりも低く、難燃性能は不十分であった。
これらを解決するために、ハロゲン元素、アンチモン元素、リン元素を含まないシリコーン系化合物を使用した検討が行われている。
例えば、繊維構造物中にハロゲン元素やアンチモン元素を含まないリン系化合物を使用したリン系難燃剤を含有した繊維構造物が数多く提案されているが、難燃性はハロゲン系、アンチモン系難燃剤よりも低く、難燃性能は不十分であった。
これらを解決するために、ハロゲン元素、アンチモン元素、リン元素を含まないシリコーン系化合物を使用した検討が行われている。
このシリコーン系化合物とは1官能性のR3SiO0.5(M単位)、2官能性のR2SiO1.0(D単位)、3官能性のRSiO1.5(T単位)、4官能性のSiO2.0(Q単位)で示される構造単位のいずれかから構成されるものである。
このシリコーン系化合物を利用して難燃性を付与する例として、ポリエステル系繊維構造物にシリコーン系化合物を含有させてなり、繊維構造物中にシリコーン系化合物を平均分散径0.1nm〜1000nmで分散させている繊維構造物が提案されている(特許文献1参照)。
この例は、シリコーン系化合物を含有させ、且つシリコーン系化合物の平均分散径を規定することによって難燃性、耐ドリップ性を発現しているが、シリコーン系化合物のみでは、難燃性、耐ドリップ性の効果に限度があり、更なる改善が望まれている。
また、ポリエステルにポリエーテルイミド−オルガノシロキサンをブレンドすることにより難燃性を得る発明が提案されている(特許文献2参照)。この例では本願と同じくイミド構造を持つ化合物が使われており難燃性やドリップ抑制に優れたポリエステル繊維が得られている。しかしながら、ポリエーテルイミドの分散性が悪く、紡糸速度が2000m/分以下では繊維化が可能であるが、それ以上の高速紡糸において糸切れ発生するなどの課題があった。
特開2005−97819号公報 (請求項1)
特開2007−23415号公報 (請求項1)
本発明は前記した現状に鑑み、燃焼時のドリップが改善され、かつ難燃性が発現するポリエステル系繊維が生産効率を高く安定して製造することができるポリエステル繊維の製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題は、リコーン系化合物を0.5〜20重量%含有し、イミド構造を有する化合物を5〜30重量%含有するポリエステル繊維の製造方法において、ポリエステル(A)と、ポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有した樹脂組成物(B)とを溶融混合した後、溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の製造方法によって解決される。
本発明によれば、難燃性繊維素材として用いられる用途、具体的には、例えば衣料用途、非衣料用途、産業用途などにおいて、難燃性が高く、ドリップ抑制の効果に優れたポリエステル繊維が生産効率を高く安定して製造することができるポリエステル繊維の製造方法を提供できる。
本発明のポリエステル繊維はシリコーン系化合物、イミド構造を有する化合物を含有するポリエステル繊維である。
本発明のポリエステル繊維とは、主たる成分がポリエステルである繊維である。本発明で使用されるポリエステルは特に限定されないが、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレート、プロピレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、ヘキサメチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、プロピレン−2,6−ナフタレート、ブチレン−2,6−ナフタレート、ヘキサメチレン−2,6−ナフタレート、シクロヘキサンジメチレン−2,6−ナフタレート単位等から選ばれた少なくとも一種の構造単位を主要構成成分とするものが好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)、またはその共重合体がポリエーテルイミドとの溶融混練性に優れ繊維化が容易であることから、さらに好ましく用いられる。
本発明のシリコーン系化合物とは、1官能性のR3SiO0.5(M単位)、2官能性のR2SiO1.0(D単位)、3官能性のRSiO1.5(T単位)、4官能性のSiO2.0(Q単位)で示される単位のいずれかから構成されるものであり、本発明でいうシリコーン系化合物は3官能性のRSiO1.5を少なくとも含有するものが好ましい。RSiO1.5で示される単位をシリコーン系化合物の構造中に含むことで、シリコーン系化合物の耐熱性が向上する傾向にあり、難燃性能の高い繊維構造物を得ることができる。耐熱性、難燃性の観点からRSiO1.5の含有率はシリコーン系化合物に対してモル比で30%以上が好ましく、更に好ましくは50%以上である。
また、本発明では繊維物性の低下を抑制するためにシリコーン系化合物を構成する有機基がフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で30%以上が好ましく、更に好ましくは60%以上である。
また、シリコーン系化合物の量平均分子量は500以上であるとシリコーン系化合物を溶融混練する際に溶融粘度が高く繊維への分散性が良好になるため好ましく、また300000以下であると分散性、操作性の点から好ましい。更に好ましくは1000以上100000以下であり、更に好ましくは3000以上50000以下である。
また、シリコーン系化合物のシラノール基は加水分解性の有する化合物により末端封鎖してもかまわない。加水分解性を有する化合物としては、アルコール系化合物またはフェノール系化合物が挙げられる。
該シラノール基量及び末端封鎖したシラノール基量の総量は十分な難燃性能を有するためにシリコーン系化合物に対してシラノール基換算で2重量%以上が好ましく、また加工性の点から10重量%以下含有することが好ましく、更に好ましくは3〜8重量%である。また、該シラノール基量及び末端封鎖したシラノール基量の総量を本発明の範囲内とすることで、燃焼時に効率よく繊維と架橋構造を形成し、難燃性を向上することができる。
イミド構造を有する化合物とは、分子構造中に−CO−NR−CO−(Rは有機基)の構造を有する化合物のことである。
イミド構造を有する化合物とシリコーン系化合物とを繊維構造物中に含有することで、燃焼時にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物と母材である繊維が効率よく炭化層を形成することが可能であり、これはシリコーン系化合物、イミド構造を有する化合物をそれぞれ単独で含有した場合よりも難燃性を著しく向上することができる。
イミド構造を有する化合物は熱可塑性を有するものが加工性の点から好ましい。すなわち、ガラス転移温度が130℃以上300℃以下であることが好ましく、更に好ましくは130℃以上250℃以下であることが好ましい。
イミド構造を有する化合物として具体的にはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドが挙げられ、中でも加工性の観点から好ましくはポリエーテルイミドが挙げられる。
本発明に用いられるポリエーテルイミドとしては、ポリエステルと相溶するポリマーであればよく、特に限定されないが、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましい。このポリエーテルイミドは、”Ultem”(登録商標)の商品名で、GeneralElectric社より入手可能である。
本発明に用いられるポリエーテルイミドとしては、ポリエステルと相溶するポリマーであればよく、特に限定されないが、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましい。このポリエーテルイミドは、”Ultem”(登録商標)の商品名で、GeneralElectric社より入手可能である。
本発明のポリエステル繊維の組成比はドリップ抑制の効果、難燃性の観点から重量分率でシリコーン系化合物を0.5〜20重量%含有し、イミド構造を有する化合物を5〜30重量%含有することが必要である。シリコーン化合物およびイミド構造を有する化合物の重量分率が上記範囲より少ない場合は難燃性やドリップ抑制効果が得られない。また、シリコーン化合物およびイミド構造を有する化合物の重量分率が上記範囲より多い場合は得られるポリエステル繊維の物性が低下する。
また、繊維構造物に使用するシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物の含有比は重量比で5(シリコーン系化合物):95(イミド構造を有する化合物)〜95:5の範囲が好ましく、更に好ましくは10:90〜90:10の範囲が好ましい。
本発明により得られる繊維は、例えば衣料用途では単糸繊度が0.1dtexから十数dtexの範囲であり、総繊度として50dtexから300dtexでフィラメント数が10から100本の範囲である。
本発明に使用されるポリエステル(A)は、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレート、プロピレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、ヘキサメチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、プロピレン−2,6−ナフタレート、ブチレン−2,6−ナフタレート、ヘキサメチレン−2,6−ナフタレート、シクロヘキサンジメチレン−2,6−ナフタレート単位等から選ばれた少なくとも一種の構造単位を主要構成成分とするポリエステルが好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)、またはその共重合体がポリエーテルイミドとの溶融混練性に優れ、さらに好ましく用いられる。特に、上記ポリエステル繊維の主なる成分であるポリエステルであることが好ましい。
ポリエステル(A)の固有粘度は樹脂組成物(B)との溶融混合のしやすさや製糸性、更には得られたポリエステル繊維の強度の観点から0.55〜2.00dl/gの範囲であることが好ましく、0.60〜1.30dl/gの範囲がより好ましい。
本発明で使用する樹脂組成物(B)はポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有した樹脂組成物である。
ここでいうポリエステルは特に限定はされないが、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレート、プロピレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、ヘキサメチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、プロピレン−2,6−ナフタレート、ブチレン−2,6−ナフタレート、ヘキサメチレン−2,6−ナフタレート、シクロヘキサンジメチレン−2,6−ナフタレート単位等から選ばれた少なくとも一種の構造単位を主要構成成分とするものが好ましく、ポリエチレンテレフタレート(PET)、その共重合体がポリエーテルイミドとの溶融混練性に優れ、より好ましく用いられる。また、上記ポリエステル(A)と同一であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物(B)はガラス転移温度(Tg)が単一であることが好ましい。該樹脂組成物のガラス転移温度が単一であればポリエステルとイミド構造を有する化合物とが十分に相溶しており、本発明の効果を十分に発揮することができる。
本発明のガラス転移温度は示差走査熱分析における昇温時の熱流束ギャップから求めることができる。例えば、実施例に示した条件により測定することが可能である。示差走査熱分析による方法のみで判定しにくい場合には、動的粘弾性測定あるいは顕微鏡観察などの形態学的方法を使用してもよい。また、示差走査熱分析によってガラス転移温度を判定する場合は、温度変調法や高感度法を使用することも有効である。
このような樹脂組成物(B)の製造方法は特に限定されないが、以下に該樹脂組成物の製造方法について例示する。
ポリエステルのペレットとシリコーン系化合物およびイミド構造を有した化合物を一定の割合で混合してポリエステルの融点以上に加熱されたベント式2軸混練機に供給して、溶融押出しする。このときのせん断速度は50〜300sec−1が好ましく、より好ましくは100〜200sec−1、滞留時間は0.5〜10分が好ましく、より好ましくは1〜5分の条件である。更に、上記条件で相溶しない場合は、得られたチップを再び2軸混練機に投入し相溶するまで押出しを繰り返してもよい。上記混練によって得られたポリエステルとシリコーン化合物およびイミド構造を有した化合物を含有した樹脂組成物はポリエステルとイミド構造を有した化合物が相溶し、ガラス転移温度が単一の樹脂組成物を得ることができる。
本発明の樹脂組成物(B)ではポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有する必要がある。このような比率であらかじめ混練した樹脂組成物を作成して、ポリエステル(A)にて薄めて使用することにより粗大異物を軽減することができ高速紡糸を行うことができる。ポリエステルの通常の溶融押出し温度である280〜300℃の温度領域で、高い溶融粘度のイミド構造を有した化合物を上記範囲の濃度に設定すると、混練時のせん断力が高まり、その結果、ポリマーの分散不良などによる粗大異物が激減すると考えられる。イミド構造を有した化合物の重量分率が30重量%より低いとイミド構造を有した化合物を主成分とする粗大異物が残存する。また、樹脂組成物(B)中のイミド構造を有した化合物の重量分率が90重量%を超えると、樹脂組成物の作成時に押出し機でのせん断発熱が大きくなるため、ポリエステルやシリコーン系化合物の熱分解が進行したり、ポリエステルとシリコーン系化合物が反応しゲル化が進行して、紡糸時の濾圧上昇や糸切れの原因となる。また、ポリエステルを含有しない場合には、ポリエステル(A)と溶融混合する際に分散が不十分となりイミド構造を有した化合物が主成分とする粗大異物が存在し、高速紡糸時に糸切れとなる。好ましくはイミド構造を有する化合物の重量分率が40〜60重量%である。
また、樹脂組成物(B)のシリコーン系化合物の重量分率は3〜25重量%である必要がある。シリコーン系化合物の重量分率が25重量%を超えると混練機中で溶融したシリコーン系化合物が潤滑剤のような働きとなるため、せん断力が低下しポリマーの分散性不良となったり、シリコーン系化合物とポリエステルのゲル化物が生成するため高速紡糸の際に糸切れの原因となる。また、シリコーン化合物の重量分率が3重量%より少ない場合には得られた繊維中のシリコーン系化合物の濃度が目的とする0.5重量%とすることができないため、難燃性繊維の難燃性が低下しドリップ抑制効果が得られない。より好ましくは4〜15重量%である。
本発明のポリエステル繊維の製造方法はポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融混合した後、溶融紡糸すること特徴とする。
本発明においてポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融混合する方法としては、ポリエステル(A)と樹脂組成物(B)をロールミキサー等の開放型回分式混練装置、バンバリーミキサーやニーダー等の密閉型回分式混練装置、1軸、2軸及び多軸のスクリュー型連続式混練装置、1軸及び2軸のディスク型連続式混練装置、1軸及び2軸のローター型連続式混練装置、又は静止混練器などの溶融混練機を用いて溶融混合するなどの公知の方法を採用することができる。
本発明においてポリエステル(A)と樹脂組成物(B)は紡糸機内で溶融混合することによりポリマーの熱劣化を抑制し、ポリエステル繊維の機械的性能が低下することを抑制する傾向があり好ましい。このような観点から、溶融混合の方法は1軸、2軸及び多軸のスクリュー型連続式混練装置、1軸及び2軸のディスク型連続式混練装置、1軸及び2軸のローター型連続式混練装置、又は静止混練器などの溶融混練機は紡糸機に組み込むことができることからより好ましい。
ポリエステル(A)および樹脂組成物(B)は、チップなどの固体状態で予め混合した後、あるいは混合しないで上記した溶融混練機に供給して溶融混合してもよく、予め別々に溶融した状態で上記した溶融混練機に供給して溶融混合してもよい。
本発明においてポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融混合する温度は、溶融混合に用いるポリエステルの種類などによって異なるが、一般にはポリエステルの融点以上、分解温度未満の温度で行う。また、ポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融混合する時間は溶融混合に用いるポリエステルの耐熱性などによって異なるが、一般には0.1〜120分である。更に、ポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融混合する雰囲気は、加圧、常圧、減圧のいずれでもよく、一般には減圧または不活性気体雰囲気下で行う。
本発明のポリエステル繊維の製造方法において、紡糸温度は溶融紡糸が可能である温度であれば特に限定されない。溶融混合に用いるポリエステルの種類などによって異なるが、一般にはポリエステルの融点以上、分解温度未満の温度で行う。溶融混練機を溶融紡糸機に組み込んだ場合は、溶融混合温度と紡糸温度の差が10℃以下であることが好ましい。
本発明のポリエステル繊維の製造方法において、紡糸速度が3500m/分以上であることが好ましい。本発明における紡糸速度とは、紡糸口金直下の最初のローラーのローラー表面速度をいう。仮撚り加工の工程通過性を向上させるには高応力の紡糸を行い、ある程度配向結晶化の進んだポリエステル系繊維を仮撚り加工することが好ましく、このためにポリエステル系繊維の紡糸速度は3500m/分以上であることが好ましい。より好ましくは4000m/分以上、さらに好ましくは4500m/分以上である。紡糸速度が3500m/分に満たない場合には仮撚り加工の工程通過性が低下する傾向がある。
このようにして得られたポリエステル繊維はフィラメントとして好適に用いることが可能であり、例えば衣料用途のフィラメントとしては単糸繊度が0.1dtexから十数dtexの範囲であり、総繊度として50dtexから300dtexでフィラメント数が10から100本の範囲である。また、このようにして得られたフィラメントは例えば一重組織である三原組織や変化組織、二重組織であるよこ二重組織やたて二重組織などの織物に製織し、繊維構造物として得ることができる。また、このときの繊維構造物の質量は50g/m2以上500g/m2以下の範囲である。
また、例えば産業用途では単糸繊度が十数Dtexから数百Dtexの範囲であり、総繊度として数百Dtexから数千Dtexでフィラメント数が10から100本の範囲である。このようにして得られたポリエステル繊維は衣料用途と同様に例えば一重組織である三原組織や変化組織、二重組織であるよこ二重組織やたて二重組織などの織物に製織し、繊維構造物として得ることができる。また、このときの繊維構造物の質量は300g/m2以上1500g/m2以下の範囲である。
このようにして本発明の製造方法により得られたポリエステル繊維は織物や編み物などの布帛形態として得ることが可能であり、繊維製品として特にドリップ抑制の効果や難燃性が必要な繊維製品、例えばカーシートやカーマットなどの車両内装材、カーテン、カーペット、椅子張り地などのインテリア素材、衣料素材などでドリップが抑制され、且つ難燃性を発現する繊維製品として好適に用いることができる。
以下、実施例および比較例で本発明を具体的に説明する。
なお、下記の例において、「部」または「%」とあるのはそれぞれ「重量部」または「質量%」である。各物性の評価方法は以下に示す方法によりそれぞれ測定した。
(1)固有粘度[η]
25℃で、オルトクロロフェノール中0.1g/ml濃度で測定した溶液粘度から、下式で計算した値を用いた。
ηsp/C=[η]+K[η]2・C
ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1であり、Cは溶媒100mlあたりの溶解ポリマー重量(g/100ml)、Kはハンギス定数(0.343とする)である。また、溶液粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計を用いて測定した。
(2)オルガノポリシロキサンの分子量
下記分析装置により平均分子量ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより求めた標準ポリスチレン換算重量平均分子量で評価した。
装置 :HLC−8120GPC(東ソー株式会社製)
カラム :TSKgelG1000HHR(東ソー株式会社製)
測定温度:40℃(カラムオーブン温度)
流速 :1cc/分
(3)シラノール基量
JNM−EX400(日本電子株式会社製)を使用して、四塩化炭素を溶媒として1H−核および29Si−核磁気共鳴スペクトル分析を行い、オルガノポリシロキサン樹脂のシラノール基量を算出した。
(4)ガラス転移温度
TA Instrument社製温度変調DSCを使用して下記の条件で測定した。
加熱温度 :35〜300℃
温度変調振幅:±1℃
温度変調周期:60秒
昇温ステップ:5℃
試料重量 :5mg
試料容器 :アルミニウム製
(5)強度
オリエンテック社製引張試験機で試料長50mm、引張速度50mm/分の条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とした。
(1)固有粘度[η]
25℃で、オルトクロロフェノール中0.1g/ml濃度で測定した溶液粘度から、下式で計算した値を用いた。
ηsp/C=[η]+K[η]2・C
ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1であり、Cは溶媒100mlあたりの溶解ポリマー重量(g/100ml)、Kはハンギス定数(0.343とする)である。また、溶液粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計を用いて測定した。
(2)オルガノポリシロキサンの分子量
下記分析装置により平均分子量ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより求めた標準ポリスチレン換算重量平均分子量で評価した。
装置 :HLC−8120GPC(東ソー株式会社製)
カラム :TSKgelG1000HHR(東ソー株式会社製)
測定温度:40℃(カラムオーブン温度)
流速 :1cc/分
(3)シラノール基量
JNM−EX400(日本電子株式会社製)を使用して、四塩化炭素を溶媒として1H−核および29Si−核磁気共鳴スペクトル分析を行い、オルガノポリシロキサン樹脂のシラノール基量を算出した。
(4)ガラス転移温度
TA Instrument社製温度変調DSCを使用して下記の条件で測定した。
加熱温度 :35〜300℃
温度変調振幅:±1℃
温度変調周期:60秒
昇温ステップ:5℃
試料重量 :5mg
試料容器 :アルミニウム製
(5)強度
オリエンテック社製引張試験機で試料長50mm、引張速度50mm/分の条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とした。
また、実施例で用いた原料は以下に示したものを使用した。
(1)ポリエチレンテレフタレート
公知の方法により得られた固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレートのペレットを乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(2)ポリエーテルイミド
ジーイープラスチックス社製“ウルテム1010”(Tg=216℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(3)ポリアミドイミド
ソルベイアドバンストポリマーズ社製“トーロン”(Tg=280℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(4)ポリイミド
三井化学社製“オーラム”(Tg=250℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(5)シリコーン樹脂
各実施例記載のシリコーン化合物を表1に示した。シリコーン系化合物の調整方法は下記の通り行った。
A.シリコーン単位のD、T単位の割合の調整
R2SiOCl2(D単位に相当)、RSiOCl3(T単位に相当)を所望のモル比にて縮合し、D、T単位の割合が異なるシリコーン系化合物を製造した。また、Rをフェニル基、メチル基に適宜変更してフェニル基の割合が異なるシリコーン化合物とした。
(1)ポリエチレンテレフタレート
公知の方法により得られた固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレートのペレットを乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(2)ポリエーテルイミド
ジーイープラスチックス社製“ウルテム1010”(Tg=216℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(3)ポリアミドイミド
ソルベイアドバンストポリマーズ社製“トーロン”(Tg=280℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(4)ポリイミド
三井化学社製“オーラム”(Tg=250℃)を乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
(5)シリコーン樹脂
各実施例記載のシリコーン化合物を表1に示した。シリコーン系化合物の調整方法は下記の通り行った。
A.シリコーン単位のD、T単位の割合の調整
R2SiOCl2(D単位に相当)、RSiOCl3(T単位に相当)を所望のモル比にて縮合し、D、T単位の割合が異なるシリコーン系化合物を製造した。また、Rをフェニル基、メチル基に適宜変更してフェニル基の割合が異なるシリコーン化合物とした。
次いで、撹拌機付きフラスコに得られたシリコーン化合物1000重量部及びトルエン700重量部を加え完全溶解させた。次いで、縮合触媒としてトリフェニルホスフィンオキサイド(TPPO)10重量部を混合し加え、トルエンリフラックス温度(110℃)まで加熱した。系内から出てくる水分を抜きながら、4時間縮合反応を継続した。その後、反応後のトルエン溶液をスプレードライヤーで乾燥させ、白色粉体状のオルガノポリシロキサンを得た。
次いで、攪拌機付フラスコに縮合により得られたオルガノポリシロキサン1000重量部、3−メチル−4−イソプロピルフェノール27重量部を加え、230℃に加熱し完全に溶融させた後、攪拌しながら系内から出てくる水分を抜き4時間縮合反応した。その後、10Torrまで減圧し1時間真空処理し水分および未反応の3−メチル−4−イソプロピルフェノールを除去した。その後、窒素により常圧へ戻し冷却固化して無色透明のオルガノポリシロキサンを得た。
実施例1
ポリエチレンテレフタレートのペレット30重量%、ポリエーテルイミド60重量%およびシリコーン樹脂A10重量%を280℃に加熱されたベント式2軸混練押出機に供給して、せん断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出し、ポリエチレンテレフタレートのペレット40重量%、ポリエーテルイミド60重量%およびシリコーン樹脂10重量%である樹脂組成物を得た。
ポリエチレンテレフタレートのペレット30重量%、ポリエーテルイミド60重量%およびシリコーン樹脂A10重量%を280℃に加熱されたベント式2軸混練押出機に供給して、せん断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出し、ポリエチレンテレフタレートのペレット40重量%、ポリエーテルイミド60重量%およびシリコーン樹脂10重量%である樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の単一のガラス転移温度(167℃)しか観測されなかった。
次いで、乾燥温度150℃、真空下で10時間真空乾燥した樹脂組成物とポリエチレンテレフタレートをポリエチレンテレフタレート:樹脂組成物=3:1の割合でチップブレンドし2軸混練押出し機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された2軸混練押出し機は設定温度285℃、せん断速度100sec−1とした。また、紡糸温度は290℃、口金口径0.23mm、口金孔数24ホール、4500m/分の条件で紡糸し、高配向未延伸糸を得た。10時間紡糸した結果、糸切れ回数は0回だった。
次いで得られた高配向未延伸糸を、ヒーター温度215℃、ツイスタ−回転数6800rpm、延伸倍率1.4倍で延伸仮撚加工を行ったところ、工程安定性、通過性は良好であった。
得られた仮撚り加工糸を筒編み機で編物の繊維構造物を作製し、炭酸ナトリウム0.2g/L、界面活性剤0.2g/L(グランアップUS20)、処理温度/時間60℃/30分で精練し、JIS L1091 D法(1992)に準じて接炎回数とドリップ回数を評価した。なお、ドリップ回数とは燃焼評価中に試料から滴下物が滴下した回数である。
その結果、表2の通りドリップ回数は0回であり、接炎回数も10回以上であり、難燃性、ドリップ抑制効果に優れる結果が得られた。
その結果、表2の通りドリップ回数は0回であり、接炎回数も10回以上であり、難燃性、ドリップ抑制効果に優れる結果が得られた。
実施例2〜5
樹脂組成物の組成比率およびポリエチレンテレフタレートと樹脂組成物の混合比率(PET:樹脂組成物)を表2に示したとおりに変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表2に示した。実施例2において、樹脂組成物のTgが単一とならなかったものについては、溶融紡糸を10時間行った際に2度の糸切れが認められたが実用の範囲内であった。
樹脂組成物の組成比率およびポリエチレンテレフタレートと樹脂組成物の混合比率(PET:樹脂組成物)を表2に示したとおりに変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表2に示した。実施例2において、樹脂組成物のTgが単一とならなかったものについては、溶融紡糸を10時間行った際に2度の糸切れが認められたが実用の範囲内であった。
実施例6、7
ポリエチレンテレフタレートと樹脂組成物の混合比率(PET:樹脂組成物)を表3に示したとおりに変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。
ポリエチレンテレフタレートと樹脂組成物の混合比率(PET:樹脂組成物)を表3に示したとおりに変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。
実施例8
実施例1と同様にして得られた樹脂組成物とポリエチレンテレフタレートを280℃に加熱されたベント式2軸混練押出機に供給して、せん断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出し、予め溶融混合したチップを用いた以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。得られた高配向未延伸糸の強度がやや低下しているものの実用に耐えうる範囲であった。
実施例1と同様にして得られた樹脂組成物とポリエチレンテレフタレートを280℃に加熱されたベント式2軸混練押出機に供給して、せん断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出し、予め溶融混合したチップを用いた以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。得られた高配向未延伸糸の強度がやや低下しているものの実用に耐えうる範囲であった。
実施例9、10
引き取り速度を表3に示したとおり変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。実施例7において仮撚り加工工程において毛羽が認められたが実用に耐えうる範囲であった。
引き取り速度を表3に示したとおり変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表3に示した。実施例7において仮撚り加工工程において毛羽が認められたが実用に耐えうる範囲であった。
実施例11
ポリエーテルイミドをポリアミドイミド(PAI)に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表4に示した。樹脂組成物のTgが単一とならず、溶融紡糸10時間の糸切れ回数は5度認められたが実用の範囲内であった。
ポリエーテルイミドをポリアミドイミド(PAI)に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表4に示した。樹脂組成物のTgが単一とならず、溶融紡糸10時間の糸切れ回数は5度認められたが実用の範囲内であった。
実施例12
ポリエーテルイミドをポリイミド(PI)に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表4に示した。樹脂組成物のTgが単一とならず、溶融紡糸10時間の糸切れ回数は2度認められたが実用の範囲内であった。
ポリエーテルイミドをポリイミド(PI)に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表4に示した。樹脂組成物のTgが単一とならず、溶融紡糸10時間の糸切れ回数は2度認められたが実用の範囲内であった。
実施例13〜16
シリコーン樹脂Aを表5に示したシリコーン樹脂に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表5に示した。T単位の減少に伴い難燃性やドリップ抑制効果がやや低下するが実用の範囲内であった。また、フェニル基の割合が少なくなると強度がやや低下し、ドリップ抑制効果が低下する傾向が認められたが実用の範囲内である。
シリコーン樹脂Aを表5に示したシリコーン樹脂に変更した以外は実施例1に準じて行った。結果を表5に示した。T単位の減少に伴い難燃性やドリップ抑制効果がやや低下するが実用の範囲内であった。また、フェニル基の割合が少なくなると強度がやや低下し、ドリップ抑制効果が低下する傾向が認められたが実用の範囲内である。
比較例1
ポリエーテルイミド、シリコーン樹脂を添加せず、実施例1に準じて紡糸した。表6に示すように、紡糸性、仮撚り加工の工程安定性は良好であるが難燃性は認められなかった。
ポリエーテルイミド、シリコーン樹脂を添加せず、実施例1に準じて紡糸した。表6に示すように、紡糸性、仮撚り加工の工程安定性は良好であるが難燃性は認められなかった。
比較例2、3
樹脂組成物の比率を表6に示したとおり作成し、ポリエチレンテレフタレートで希釈することなく紡糸した。結果を表6に示した。
樹脂組成物の比率を表6に示したとおり作成し、ポリエチレンテレフタレートで希釈することなく紡糸した。結果を表6に示した。
いずれの水準も、溶融紡糸時の糸切れが多く、また、仮撚り工程においても糸切れが激しく実用に耐えることができない。
比較例1に示したとおりシリコーン系化合物、イミド構造を有した化合物を含んでいないものは紡糸性、仮撚り加工の工程安定性、通過性は良好であるが、難燃性、ドリップ抑制効果は得られない。
また、比較例2に示したとおり、樹脂組成物の組成比率が本発明の範囲外であると紡糸時の糸切れが多いものとなり、仮撚り加工の工程安定性、通過性も悪いものとなった。
更に、比較例3に示したとおり、樹脂組成物や繊維の組成比率が本発明の範囲内であっても、紡糸前にポリエステルで希釈しない場合は紡糸性が悪化し糸切れが激しく、仮撚り加工の工程安定性、通過性も悪いものとなった。
Claims (8)
- シリコーン系化合物を0.5〜20重量%含有し、イミド構造を有する化合物を5〜30重量%含有するポリエステル繊維の製造方法において、ポリエステル(A)と、ポリエステル5〜70重量%とイミド構造を有する化合物30〜90重量%とシリコーン系化合物3〜25重量%を含有した樹脂組成物(B)とを溶融混合した後、溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
- 樹脂組成物(B)のガラス転移温度(Tg)が単一であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル繊維の製造方法。
- シリコーン系化合物がRSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のポリエステル繊維の製造方法。
- シリコーン系化合物を構成する有機基がフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で30%以上であるシリコーン系化合物を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のポリエステル繊維の製造方法。
- イミド構造を有する化合物のガラス転移温度が、130℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル繊維の製造方法。
- イミド構造を有する化合物が、ポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のポリエステル繊維の製造方法。
- ポリエステル(A)と樹脂組成物(B)を溶融紡糸機内で溶融混合することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載のポリエステル繊維の製造方法。
- 紡糸速度が3500m/分以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載のポリエステル繊維の製造方法。
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JP2007257343A JP2009084754A (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | ポリエステル繊維の製造方法 |
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JP2012102413A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Toray Monofilament Co Ltd | ポリエステルモノフィラメントおよび工業用織物 |
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