JP2010084238A - 熱線遮蔽性ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＴＯ粉末やＡＴＯ粉末を含有し、これらの含有量が多くても紡糸性が良く、熱線遮蔽性に優れたポリエステル繊維を提供する。
【解決手段】ＩＴＯ粉末および／またはＡＴＯ粉末を含有し、熱線遮蔽性を有するポリエステル繊維であって、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末の一種の含有量または２種の合計含有量が２.０重量％より多く１０重量％以下であることを特徴とし、好ましくは、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理されているポリエステル繊維。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱線遮蔽性を有するポリエステル繊維に関する。より詳しくは、ＩＴＯ粉末やＡＴＯ粉末を含有し、これらの含有量が多くても紡糸性が良く、熱線遮蔽性に優れたポリエステル繊維に関する。

ポリエステル繊維は強度、耐光性、耐水性、弾力性に優れており、皺になり難く、熱に強いため衣料品などは始めとして広く利用されている。このポリエステル繊維について、従来、酸化チタンなどを含有させて紫外線吸収性を持たせたものや（特許文献１）、金属酸化物からなる赤外線吸収材を含有させたものが知られている（特許文献２）。

例えば、特許文献２には、ポリエステル重量に対して、金属酸化物系微粒子からなる赤外線吸収剤が０.１〜２.０重量％、有機系紫外線吸収剤が０.１〜５.０重量％おのおの含むことによって、赤外線吸収性と保温性を有するポリエステル繊維が記載されている。
特開平６−２２１９号公報 特開２００６−３３６１５１号公報

特許文献２のポリエステル繊維は、赤外線吸収剤としてＩＴＯ粉末やＡＴＯ粉末が例示されているが、これらの含有量は０.１〜２.０重量％に制限されており、この含有量が２.０重量％を超えると、ポリエステル繊維を紡糸する際に糸切れなどの生じやすくなるので好ましくないとされている。しかし、赤外線吸収効果はＩＴＯ粉末やＡＴＯ粉末に依存しているので、これらの含有量が少ないと赤外線吸収効果も低下すると云う問題がある。

本発明は、特定の処理剤によって表面処理したＩＴＯ粉末およびＡＴＯ粉末を用いることによって、ＩＴＯ粉末やＡＴＯ粉末の含有量が多くても紡糸性が良く、熱線遮蔽性に優れたポリエステル繊維を提供する。

本発明は、以下に示す構成によって上記課題を解決した熱線遮蔽性ポリエステル繊維に関する。
〔１〕スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）粉末および／またはアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粉末を含有し、熱線遮蔽性を有するポリエステル繊維であって、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末の一種の含有量または二種の合計含有量が２.０重量％より多く１０重量％以下であることを特徴とするポリエステル繊維。
〔２〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理されている上記[１]のポリエステル繊維。
〔３〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[１]〔Ｒ：アルキル基またはアルキルアリル基、Ｒ¹：水素またはＲ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)基、ｎ：エチレンオキサイド付加モル数〕によって示されるリン酸ポリエステルによって表面処理されている上記[２]のポリエステル繊維。

〔４〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[２]〔Ｒは上記と同じ〕によって示されるスルホン酸化合物によって表面処理されている上記[２]のポリエステル繊維。

〔５〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[３]〔Ｒは上記と同じ、Ｒ²：メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基〕によって示されるスルホン酸化合物によって表面処理されている請求項２のポリエステル繊維。

〔６〕１ｍｍ厚さの基材において、可視光線透過率[％Ｔｖ]１０％以上、日射透過率 [％Ｔｓ]３０％以下であって、熱線遮蔽比（[％Ｔｖ]／[％Ｔｓ]）０.８５以上であるＩＴＯもしくはＡＴＯを含有したポリエステル樹脂からなる上記[１]〜上記[５]の何れかに記載するポリエステル繊維。
〔７〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に紫外線吸収剤を含有する上記[１]〜上記[６]の何れかに記載するポリエステル繊維。
〔８〕ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に難燃剤を含有する上記[１]〜上記[７]の何れかに記載するポリエステル繊維。

本発明のポリエステル繊維は、上記式[１]〜上記式[２]に示す化合物によって表面処理したＩＴＯ粉末もしくはＡＴＯ粉末を用いることによって、これらの一種の含有量または二種の合計含有量を２.０重量％より多く高めたものである。従来のポリエステル繊維において、これらの金属酸化物粉末の含有量は２.０重量％が限界であった。本発明のポリエステル繊維では、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末の含有量が２.０重量％より多く１０重量％以下であり、従来のポリエステル繊維に含まれる含有量より格段に多いので、熱線遮蔽効果に優れる。

特に、ＩＴＯ粉末に関しては、含有量が２.０重量％より多いと、図１および表１に示すように、可視光線透過率を損なわずに、大幅に日射透過率を下げることができ、赤外線カット効果を高めることが分かった。具体的には、本発明によれば、例えば、１ｍｍ厚さのＰＥＴ基材において、可視光線透過率[％Ｔｖ]が１０％以上、日射透過率が[％Ｔｓ]３０％以下であって、熱線遮蔽比（[％Ｔｖ]／[％Ｔｓ]）が０.８５以上のポリエステル繊維を得ることができる。

本発明のポリエステル繊維において、リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理されたＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を含有することによって、これらの一種の含有量または二種の合計含有量を２.０重量％〜１０重量％に高めても、紡糸の際に糸切れの少ないポリエステル繊維を得ることができる。

具体的には、例えば、上記式[１]によって示されるリン酸ポリエステル、または、上記式[２]ないし、チタネート系カップリング材によって示されるスルホン酸化合物によって表面処理されたＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を含有することによって、上記含有量でも糸切れの少ないポリエステル繊維を得ることができる。

以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明のポリエステル繊維は、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）粉末および／またはアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粉末を含有し、熱線遮蔽性を有するポリエステル繊維であって、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末の一種の含有量または二種の合計含有量が２.０重量％より多く１０重量％以下であることを特徴とし、好ましくは、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末がリン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理されているポリエステル繊維である。

本発明のポリエステル繊維は、ポリエステルの種類は限定されない。例えば、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など、またはこれらのポリマーを基本骨格として芳香族ジカルボン酸脂肪族ジカルボン酸を共重合したものなどを広く用いることができる。

本発明に用いるＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末は平均一次粒子径が０.５μｍ以下であるものが好ましい。粉末の粒子径がこれより大きいと、ポリエステル繊維を紡糸する工程で糸切れを生じやすくなり、添加量を多くすることができず、熱線遮蔽効果を得難くなる。

本発明のポリエステル繊維は、ＩＴＯ粉末またはＡＴＯ粉末の一種または二種を２.０重量％より多く１０重量％以下含有する。この含有量が２.０重量％以下では熱線遮蔽効果が低く、１０重量％を上回ると紡糸し難くなるので好ましくない。

リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理したＩＴＯ粉末およびＡＴＯ粉末を用いることによって、２.０重量％〜１０重量％の含有量でも、紡糸の際に糸切れの極めて少ないポリエステル繊維を得ることができる。

表面処理剤として用いるリン酸化合物は次式[１]によって示される化合物が好ましい。次式[１]のリン酸化合物は酸価４０以上であって、分子量３０００以下が良く、１６００以下がさらに好ましい。

〔Ｒ：アルキル基またはアルキルアリル基、Ｒ¹：水素またはＲ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)基、ｎ：エチレンオキサイド付加モル数〕

上記式[１]のリン酸化合物としては、具体的には、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。

表面処理剤として用いるスルホン酸化合物は次式[２]または次式[３]によって示される化合物が好ましい。これらの化合物は分子量３０００以下が好ましい。

〔Ｒは上記と同じ〕

上記式[２]のスルホン酸化合物としては、具体的には、ジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリルナトリウム、スルホコハク酸ラウリルナトリウムなどが挙げられる。

〔Ｒは上記と同じ、Ｒ²：メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基〕

上記式[３]のアルキルもしくはアルキルアリルスルホン酸型チタネートとしては、例えば、味の素社製ＫＲ−９ＳＡ等が挙げられる。

上記リン酸化合物またはスルホン酸化合物を用いて、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を表面処理するには、上記化合物を溶解した溶液にＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を投入して分散させた後にＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を固液分離して回収すればよい。

具体的には、例えば、上記化合物をトルエン、エタノール、もしくはこれらの混合溶媒等に溶解した処理液を用い、この処理液１００重量部に対して１〜２５０重量部のＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を加えて攪拌混合し、必要に応じてさらにメディアを用いて分散させ、これらの粉末表面に上記リン酸化合物または上記スルホン酸化合物を付着させた後に固液分離し、乾燥工程を経て、上記化合物を付着させたＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を回収する。もしくは、上記リン酸化合物とＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末を混合した液を固液分離せず、直接、乾燥工程を経ても構わない。

処理液中の表面処理剤の濃度は、例えば０.０１〜１５wt％が好ましい、なお、この処理液に投入する粉末重量が高濃度であればあるほど、有機溶媒の使用量が少なくてすむため、工業的に有利である。ただし、高濃度過ぎると、分散が出来ず、粉末の表面処理が出来なくなるので、粉末量は上記範囲が適当である。

上記表面処理されたＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末において、これらの粉末表面付着している表面処理剤の量は、粉末重量に対して、０.０１〜２０重量％が好ましい。

上記リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理したＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末をポリエステル樹脂に混合し、含有量を２.０重量％より多く１０重量％以下に調整し、混錬して上記粉末を樹脂中に分散させた後に紡糸して本発明のポリエステル繊維を得ることができる。

本発明において用いるＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末は、Ｌａｂ表色系において、色度（ａ・ｂ／Ｌ、ａ＜０、ｂ＜０）０.３以上のものが好ましい。これら粉末の色度（ａ・ｂ／Ｌ）が０.３より小さいと、熱線遮蔽比（[％Ｔｖ]／[％Ｔｓ]）が低下する。ＩＴＯ粉のインジウムとスズの比率は特に限定されないが、モル比にて、Ｉｎ：Ｓｎ＝９７：３からＩｎ：Ｓｎ＝８０：２０が好ましい。ＡＴＯ粉のアンチモンとスズの比率は特に限定されないが、モル比にて、Ｓｂ：Ｓｎ＝１：９９からＳｂ：Ｓｎ＝２０：８０が好ましい。

本発明のポリエステル繊維は、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては酸化チタンや酸化亜鉛などの無機粉末、酸化チタンにＡＴＯを被覆した無機粉末（具体例として、三菱マテリアル製Ｓ−１粉）あるいはベンゾオキサジンなどの有機粉末を用いることができる。紫外線吸収剤を併用することによって、赤外線に対する吸収効果（熱線遮蔽効果）と共に紫外線遮蔽効果を有することができ、熱線遮蔽効果と共に日焼け防止効果を有するポリエステル繊維を得ることができる。

本発明のポリエステル繊維は、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に、難燃剤を含有することができる。難燃剤としては水酸化マグネシウムＭｇ(ＯＨ)₂などを用いることができる。ＩＴＯ粉末は赤外線を吸収して熱を持つので、難燃剤を併用することによって、ポリエステル繊維の発火を防止することができる。また、水酸化マグネシウムは白色粉末なので、これを含有することによってポリエステル繊維の白色性がより向上する。

紫外線吸収剤および難燃剤の含有量は、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末との合計量で１０重量％以下が適当である。

以下、本発明の実施例を比較試料と共に示す。
〔粉末の表面処理〕ＡＴＯ粉およびＩＴＯ粉を、表面処理剤を溶解したトルエン・エタノール液に混合して分散させ、固液分離して回収した。
〔透過率の測定〕表面処理したＡＴＯ粉およびＩＴＯ粉をポリエステル樹脂に、３本ロールにて混練し、樹脂組成物を厚さ１ｍｍのＰＥＴ基材に成形した。この塗膜について、可視光線透過率[％Ｔv]、日射透過率[％Ｔs]を測定した。［％Ｔｖ］および［％Ｔｓ］の測定は分光光度計（日立社製品U-4000）を用いた。
〔粉末の色度〕ＡＴＯ粉およびＩＴＯ粉の色度を色差計（日本電色社の測色色差計SE 2000）によって色度（Ｌ，ａ，ｂ）測定し、ａ・ｂ／Ｌを求めた。

〔実施例１〕
リン酸ポリエステルによって表面処理したＡＴＯ粉〔色度L：34.4、ａ：-2.0、ｂ：-6.9〕およびＩＴＯ粉〔色度L：50.3、ａ：-4.9、ｂ：-14.4〕を表１に示す量に従ってポリエステル樹脂に混合した。このポリエステル樹脂組成物を用いて厚さ１ｍｍのＰＥＴ基材に形成し、可視光線透過率[％Ｔv]、日射透過率[％Ｔs]を測定した。この結果を表１に示した。さらに、粉末含有量と波長域の透過率を図1に示した。また、比較基準として粉末が混合されていないＰＥＴ基材について、[％Ｔｖ]および[％Ｔｓ]を表１に示した。

表１に示すように、１ｍｍ厚さにて、ＩＴＯ粉末２.５wt％を含むＰＥＴ基材の試料No.Ａ２の[％Ｔｖ]は２７.７であり、１０％以上の可視光線透過率[％Ｔｖ]を有する。同様に、ＩＴＯ粉末１０wt％を含むＰＥＴ基材の試料No.Ａ３の[％Ｔｖ]２０.１であり、１０％以上の可視光線透過率[％Ｔｖ]を有している。

また、表１に示すように、No.Ａ２およびNo.Ａ３の試料は基準試料に対して、日射透過率[％Ｔs]は３０％以下である。
また、これらの熱線遮蔽比〔[％Ｔｖ]／[％Ｔｓ]〕は何れも０.８５以上である。

さらに、試料No.Ａ１と試料No.Ａ２を比較すると、No.Ａ２のＩＴＯ粉末含有量はNo.Ａ１の５倍であるが、可視光線透過率の差は小さく、No.Ａ２の試料は多量のＩＴＯ粉末を含有しても可視光線の透過率が優れている。一方、No.Ａ２の日射透過率は大幅に低下しており、熱線遮蔽性に優れている。No.Ａ３についても同様である。これは図１のグラフにも示されている。

〔実施例２〕
ポリエステル樹脂にＡＴＯ粉〔色度L：34.4、ａ：-2.0、ｂ：-6.9〕およびＩＴＯ粉〔色度L：50.3、ａ：-4.9、ｂ：-14.4〕を練り込み、溶融紡糸してポリエステル繊維を形成した。このポリエステル繊維によって布を形成し、熱線遮蔽効果を調べた。この試験は、上面に透明ガラスを設けた箱を用い、透明ガラスの上に試験用の布を被せ、１０ｃｍ上方から赤外線ランプ（IR 100/110V 250W RH）を１時間照射して箱の内部温度を測定した。この結果を表２および図２に示した。

表２に示すように、表面処理しないＩＴＯ粉を用いたものは、粉末の含有量が２.５重量％で紡糸不能である（No.B2）。一方、表面処理したＩＴＯ粉を用いたものは、その含有量が２重量％〜１０重量％で紡糸可能であり、高い熱線遮蔽効果を有する（No.B3〜B5）。ただし、表面処理したＩＴＯ粉でもその含有量が１５重量％では、糸切れが多発し、紡糸困難になる（No.B6）。同様に表面処理したＡＴＯ粉を用いたものは、その含有量が２.５重量％〜５.０重量％で紡糸可能であり、高い熱線遮蔽効果を有する（No.B7〜B8）。また、ATOとITOを混合した系も、２種類の合計2.5重量％にて、紡糸可能であることを確認し、また熱線遮蔽効果があることも確認できた。

また、図２に示すように、ＩＴＯ含有量が２重量％より多い範囲で試験箱の内部温度は急激に低下する。この結果から、十分な熱線遮蔽効果を得るにはＩＴＯ粉末などの含有量は２重量％以上が適当である。

実施例１のＩＴＯ粉末含有量と波長域の透過率の関係を示すグラフ 実施例２の熱線遮蔽試験の結果を示すグラフ

Claims (8)

1. スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）粉末および／またはアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粉末を含有し、熱線遮蔽性を有するポリエステル繊維であって、ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末の一種の含有量または二種の合計含有量が２.０重量％より多く１０重量％以下であることを特徴とするポリエステル繊維。
   
2. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、リン酸化合物またはスルホン酸化合物によって表面処理されている請求項１のポリエステル繊維。
   
3. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[１]〔Ｒ：アルキル基またはアルキルアリル基、Ｒ¹：水素またはＲ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)基、ｎ：エチレンオキサイド付加モル数〕によって示されるリン酸ポリエステルによって表面処理されている請求項２のポリエステル繊維。
   

   
4. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[２]〔Ｒは上記と同じ〕によって示されるスルホン酸化合物によって表面処理されている請求項２のポリエステル繊維。
   

   
5. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末が、次式[３]〔Ｒは上記と同じ、Ｒ²：メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基〕によって示されるスルホン酸化合物によって表面処理されている請求項２のポリエステル繊維。
   

   
6. １ｍｍ厚さの基材において、可視光線透過率[％Ｔｖ]１０％以上、日射透過率 [％Ｔｓ]３０％以下であって、熱線遮蔽比（[％Ｔｖ]／[％Ｔｓ]）０.８５以上であるＩＴＯもしくはＡＴＯを含有したポリエステル樹脂からなる請求項１〜請求項５の何れかに記載するポリエステル繊維。
7. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に紫外線吸収剤を含有する請求項１〜請求項５の何れかに記載するポリエステル繊維。
8. ＩＴＯ粉末ないしＡＴＯ粉末と共に難燃剤を含有する請求項１〜請求項６の何れかに記載するポリエステル繊維。

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