JP2510745B2 - 易染性高強度ポリエステル複合繊維 - Google Patents

易染性高強度ポリエステル複合繊維

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高強度であると共に塩基性染料により常圧下
で染色が可能であり、かつポリウレタン、軟質ポリ塩化
ビニル等の合成樹脂、合成塗料、ゴム類と併用(接触し
た状態で使用)しても染料移行の少い産業資材及び生活
関連繊維製品(例えばスポーツ衣料、透湿防水布、スポ
ーツテント、ターポリン、テント、雨衣、車体カバー、
くつ、カバン、カサ地、縫糸等)に用いるポリエステル
繊維に関するものである。
[従来の技術] 従来、ポリエチレンテレフタレートを中心にしたポリ
エステル繊維は、その良好な物理的、化学的性質を利用
して多方面に応用され、合成繊維の中でも最も有用な繊
維の一つとして広く使用されている。
しかし、染色性に関しては他の合成繊維、天然繊維に
比して劣つており、高圧染色又はキヤリアー染色により
対応せざるを得ない状況であつたが、前者については高
圧染色装置使用及びユーテイリテイーの増加によるコス
トアツプの問題、ポリエステル繊維自体の性能低下の問
題があり、後者についてはキヤリアー物質による公害の
防止対策が必要であつた。その上、ポリエステル繊維を
染色するための染料としては分散染料しか使用できず、
ポリエステル繊維より成る撚り糸又は編織物を軟質ポリ
塩化ビニル、ウレタン樹脂等の合成樹脂、天然ゴム、合
成ゴムから成るゴム類、又は合成塗料と複合、接触して
加工され、あるいは使用される場合、加工時の温度によ
る染料の昇華、合成樹脂又はゴム中への染料の移行、さ
らには製品使用時の経時的な合成樹脂又は合成塗料中へ
の染料の移行の問題があり、使用に耐える製品とするこ
とは不可能であつた。さらに分散染料による染色物は鮮
明な色彩を得にくいという問題点も有していた。
これらの欠点を改良するための方策として共重合ポリ
エステルを原料とした繊維を用いることが提案されてい
る(特公昭34-10497号公報)。その代表的なものは、ポ
リエチレンテレフタレートに金属スルホネート基を含有
するイソフタル酸成分を共重合したものであり、最も有
用な共重合成分は5−ナトリウムスルホイソフタル酸で
ある。
しかしながら、この方法により常圧下で塩基性染料に
染色可能な繊維を得るためには共重合成分である5−ナ
トリウムスルホイソフタル酸を全酸成分中の3.0モル%
以上とする必要があるが、5−ナトリウムスルホイソフ
タル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートは共重
合物の溶融粘度が大巾に上昇するため、結果的に原料ポ
リマーの重合度を下げなければ溶融紡糸できず、さらに
5−ナトリウムスルホイソフタル酸の分子間力増加と相
俟つて延伸性が不良となるため、ポリエチレンテレフタ
レートに比して大巾に延伸倍率を下げなければならず、
得られる繊維の強度はせいぜい3g/d程度であつた。
これらの問題を解決するために、芯成分にポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等の溶融紡糸可能な重合体を用い、鞘成分に5
−ナトリウムスルホイソフタル酸を3〜6モル%共重合
したポリエチレンテレフタレートを用いた複合繊維に関
する特許が出願されているが(例えば特開昭59-30912号
公報)、この方法によつても得られる繊維の強度は5g/d
以下であり衣料用繊維としての強度は満足できるもので
あつても、産業資材用及び生活関連資材用繊維に要求さ
れる強度を満足するものでなかつた。また高強度で易染
性のポリエステル複合繊維を得るための方向、方策につ
いても現在まで全く示唆されていなかつた。
[発明が解決しようとする課題] 生活関連資材、産業資材は、基本的に高強力(引張強
力、引裂強力)であることを要求され、かつ軽量である
ことが取り扱い上、コストの面で望ましい。これら用途
に使用される繊維はヤーン強度が5.5g/d未満では製品設
計がむつかしく、通常のポリエステル繊維は使用困難で
ある。繊維製品の設計の自由度を上げ、取り扱い性、コ
スト面を考慮すると、ヤーン強度5.5g/d以上、より好ま
しくは6.0g/d以上が必要となる。
本発明の目的は強度が高く、常圧下で塩基性染料によ
る染色が可能なポリエステル繊維を提供することにあ
る。
特に高強度を要求される産業資材、生活関連資材のう
ちゴム類、合成樹脂、合成塗料と複合又は接触されて用
いられる用途に適したポリエステル繊維を提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、芯成分Aが実質的にポリエチレンテレフタ
レートからなる極限粘度〔η〕が0.6以上であるポリエ
ステルであり、鞘成分Bが金属スルホネート基含有構造
単位を2.0〜8.0モル%有するポリエステルである複合繊
維であって、該繊維の横断面に占める鞘成分Bの面積比
B/(A+B)が0.3〜0.75であり、単繊維強度が5.5g/d
以上であることを特徴とする複合繊維である。
本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維の芯
成分を構成するポリマーは実質的にポリエチレンテレフ
タレートから成る。「実質的」の意味するところは該芯
成分の90%以上がポリエチレンテレフタレートであり、
必要に応じて二塩基酸又はジオールを共重合させるか、
他のポリマーをブレンドすることも可能であるが、10%
以上の変性又はブレンドを行うとヤーン強度が不足す
る。
複合繊維の芯成分を構成するポリエステルの極限粘度
〔η〕が0.6以上でなければならない。単に単繊維の強
度面のみをとらえれば該極限粘度は0.6未満でも強度5.5
g/d以上を有する複合繊維が得られるが、本発明による
複合繊維は前述の通り生活関連用品、産業資材に用いら
れることを目的にしたものであり、該極限粘度が0.6未
満では屈曲、摩耗等に対する耐性が劣り、耐久性が不足
する。該極限粘度〔η〕が0.75以上のものがより好まし
い。
鞘成分を構成する金属スルホネート基含有構造単位を
有するポリエステルはその主成分がポリエチレンテレフ
タレート又はポリブチレンテレフタレートから成り、該
ポリエステルを構成する酸成分のうち2.0モル%〜8.0モ
ル%が金属スルホネート基を有する二塩基酸又はその誘
導体により変性されたものである。
金属スルホネート基を有する二塩基酸又はその誘導体
として、例えば5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ジ
メチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレート、ビス
−2−ヒドロキシエチル(5−ナトリウムスルホ)イソ
フタレート、ビス−4−ヒドロキシブチル(5−ナトリ
ウムスルホ)イソフタレート等が挙げられる。好ましく
はジメチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートで
ある。
該二塩基酸又はその誘導体による変性度が2モル%未
満では常圧下における染色性が得られない。該変性度が
8.0モル%を越えると染色性は非常に良好となるがポリ
マーの溶融粘度が急激に高くなり、複合繊維の紡糸時に
おける鞘成分の吐出ムラが大きく、均一な鞘形成ができ
なくなり、結果的に均一な染色性が得られない。好まし
い変性度は2.0〜6.0モル%であり、さらに好ましくは2.
0〜3.0モル%である。鞘を構成する主成分のポリエチレ
ンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートには
ジオール成分としてHO(CH2nOH(nは2〜6)を20モ
ル%以下共重合することも可能である。また10重量%以
下のポリアルキレンオキサイドを含んでいても良い。
二塩基酸又はその誘導体成分として金属スルホネート
基を有さない成分(たとえばフタール酸、イソフタル酸
等)を2.0モル%以下共重合させることも可能である。
鞘成分を構成する原料ポリマーの極限粘度〔η〕は0.40
〜0.60が好ましく、0.45〜0.55がより好ましい。
本発明による複合繊維の鞘成分の単繊維中に占める面
積比 鞘/(芯+鞘)が0.3〜0.75でなければならな
い。該面積比が0.3より小さい場合は濃色が得られにく
く、0.75を越える場合は強度が不足する。好ましくは該
面積比が0.3〜0.6より好ましくは0.35〜0.55である。
本発明による複合繊維の鞘成分は単繊維の全表面を被
覆すべく芯成分と複合されていなければならない。染色
後の均一な発色性を得るためには芯成分と鞘成分が同心
的に複合されている方がより好ましいが、偏心的に複合
されていても良い。単繊維の断面形状は円に限定される
ものではなく、楕円、Y型、T型、X型、△型、多角型
等の異型断面、中空断面も採用できる。
第1図に易染性ポリエステル繊維の単繊維強度と芯成
分ポリエチレンテレフタレートの極限粘度〔η〕の関係
を示した。線分Aは鞘成分にジメチル(5−ナトリウム
スルホ)イソフタレートを2.0モル%共重合したポリエ
チレンテレフタレートを用い、鞘成分の断面積比を0.2
とした場合のものであり、線分Bは鞘成分にジメチル
(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートを8.0モル%
共重合したポリエチレンテレフタレートを用い、鞘成分
の断面積比を0.2とした場合のもの、線分Cは鞘成分に
ジメチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートを2.
0モル%共重合したポリエチレンテレフタレートを用い
鞘成分の断面積比を0.75とした場合のものである。線分
Xは単繊維強度5.5g/dを、線分Yは同6.0g/dを示し、線
分Zは極限粘度〔η〕が0.6を示す。本発明の易染性ポ
リエステル複合繊維は第1図の斜線で示された領域の繊
維である。
本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維は次
の如き製造技術をすべて満足することによりはじめて達
成可能となる。
単繊維を構成する芯成分の極限粘度〔η〕を0.6以
上、好ましくは0.75以上とするため、芯成分の原料ポリ
マーの極限粘度[η]は0.65以上、好ましくは0.82以上
とすること。
鞘成分ポリマーの極限粘度[η]を0.4〜0.6、好まし
くは0.45〜0.55とすること。
紡糸原糸を高延伸可能なものとするために、紡糸原糸
の湿熱収縮率(100℃飽和蒸気中で1/100g/d荷重下にて
5分間加熱)が60%以下であり、かつ複屈折率が5×10
-3以下となるようにすること、その方策としては1000m/
min以下の低速紡糸が好ましい。
上記紡糸原糸を通常のポリエステル繊維に採用されて
いない3.5倍以上に延伸する。
本発明による複合繊維の特徴は上述の如き製造条件を
採用することにより、従来からの見解では常圧下におけ
る染色性が不良とされていた少量(特に3モル%以下)
の金属スルホネート変性ポリエステルを鞘成分に用いて
も十分な染色性が得られることである。この理由は明ら
かではないが、上述の製造技術のうち、高延伸倍率を採
用したことが大きく寄与しているものと考えられる。
本発明による複合繊維は、高強度であり、かつ切断伸
度が40%以下、100℃水中における熱水収縮率が5%以
下、200℃熱風中における乾熱収縮率が20%以下であれ
ば合成樹脂とのラミネート、コーテイング、デイツピン
グ等による複合化に適しており、スポーツ衣料、スポー
ツテント、透湿防水布、ターポリン、くつ地、カバン
地、テント、雨衣、車体カバー、カサ地等に好適に使用
できる。さらに切断伸度が30%以下、100℃水中におけ
る熱水収縮率が3%以下、200℃熱風中における乾熱収
縮率が15%以下であれば上記用途のほか、縫糸(資材
用、工業用、家庭用)等に応用できる。
本発明でいう易染性高強度ポリエステル複合繊維はフ
イラメント糸、トウ、ステープルのいずれの形態でも生
産可能である。フイラメント糸はそのまま、又は加工糸
として撚り糸、織編物に、ステープルは紡績糸として撚
り糸、織編物に又は不織布として、トウは紡績糸として
撚り糸、織編物又はトウ状不織布として使用される。
本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維に単
繊維デニールの制限はないが、工業生産性を考慮すると
1.0dr〜20drが好ましく、1.5dr〜15drがより好ましい。
フイラメント糸としてはヤーンデニール50dr〜1500drが
好適である。
該ポリエステル複合繊維の芯成分、鞘成分中には、必
要に応じて艶消剤、防炎剤、顔料、親水化剤、充填材等
を適宜混入することができる。
本発明でいう極限粘度[η]とは、ポリエステル化合
物をフエノール/テトラクロロエチレンの1/1(重量
比)の溶媒に溶解し、30℃において粘度を測定した求め
た値である。
ヤーンを構成する単繊維の芯成分の極限粘度は鞘成分
のみを100℃で5%苛性ソーダにより完全に溶解して芯
成分のみを未溶解の状態で残し、水洗後上述の方法によ
り測定する。
本発明で強度及び伸度はJIS L-1013に従つて測定し
た。
本発明でいう複屈折率(Δn)は、光学顕微鏡を用い
て偏光下で観察されるレタデーシヨンから求める常法に
よる。(この方法の詳しい説明は共立出版「高分子実験
学講座 高分子の物性I」を参照) [実施例] 試作例1 芯成分として極限粘度[η]が0.96のポリエチレンテ
レフタレートを用い、鞘成分としてジメチル(5−ナト
リウムスルホ)イソフタレート2.5モル%を共重合した
ポリエチレンテレフタレートを用いて、表1に示す鞘成
分の断面積比率となるよう紡糸速度800m/minで溶融紡糸
を行つて複合繊維の紡糸原糸を得た。この紡糸原糸の複
屈折率はすべて3.0〜3.5×10-3であり、100℃飽和蒸気
中における湿熱収縮率は55〜58%であつた。
これらの紡糸原糸を延伸温度80℃で3.85倍に延伸し、
210℃のホツトローラーにより熱固定し250d/48fの複合
繊維フイラメントヤーンを得た。鞘成分の断面積比を種
々変更し得られた複合繊維の性能を第1表に示す。鞘成
分の断面積比が0.2より小さい場合は染色性が不十分で
あり、0.75より大きい場合は強度が不足するものであつ
た。
試作例2 芯成分として極限粘度[η]0.96のポリエチレンテレ
フタレートを用い、鞘成分として第2表に示した如くジ
メチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートの共重
合比率を変更したポリエチレンテレフタレートを用い
て、鞘成分断面積比率が0.5となるよう紡糸速度800m/mi
nで溶融紡糸を行い複合繊維の紡糸原糸を得た。この紡
糸原糸の複屈折率はすべて3.0〜4.5×10-3であつた。ま
た100℃飽和蒸気中における収縮率は53〜59%であつ
た。これらの紡糸原糸を用いて試作例1と同様の方法で
延伸を行い250d/48fのフイラメントヤーンを得た。得ら
れた複合繊維の性能は第2表に示す通りであり、鞘成分
にジメチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートを
10モル%共重合したポリエチレンテレフタレートを用い
たものは、強度が不足している上に、染色むらが生じて
おり、実用性のないものであつた。
試作例3 芯成分として極限粘度[η]が0.75のポリエチレンテ
レフタレートを用い、鞘成分としてジメチル(5−ナト
リウムスルホ)イソフタレート2.5モル%を共重合した
ポリエチレンテレフタレートを用いて、第3表に示す鞘
成分の断面積比となるように紡糸速度800m/minで溶融紡
糸を行つて複合繊維の紡糸原糸を得た。この紡糸原糸の
複屈折率はすべて3.5〜4.0×10-3であり、100℃飽和蒸
気中における収縮率は52〜56%であつた。これらの紡糸
原糸を延伸温度80℃で3.7倍に延伸し、185℃のホツトロ
ーラーにより熱固定して150d/48fのフイラメントヤーン
を得た。得られた複合繊維の性能を第3表に示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は易染性ポリエステル繊維の単繊維強度と芯成分
ポリエチレンテレフタレートの極限粘度[η]の関係を
示したものである。線分Aは鞘成分にジメチル(5−ナ
トリウムスルホ)イソフタレートを2.0モル%共重合し
たポリエチレンテレフタレートを用い、鞘成分の断面積
比を0.2とした場合のものであり、線分Bは鞘成分にジ
メチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレートを8.0
モル%共重合したポリエチレンテレフタレートを用い、
鞘成分の断面積比を0.2とした場合のもの、線分Cは鞘
成分にジメチル(5−ナトリウムスルホ)イソフタレー
トを2.0モル%共重合したポリエチレンテレフタレート
を用い鞘成分の断面積比を0.75とした場合のものであ
る。線分Xは単繊維強度5.5g/dを、線分Yは同6.0g/gを
示し、線分Zは極限粘度[η]が0.6を示す。
フロントページの続き (72)発明者 笹川 栄一 愛媛県西条市朔日市892番地 株式会社 クラレ内 審査官 渕野 留香 (56)参考文献 特公 昭50−40169(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芯成分Aが実質的にポリエチレンテレフタ
    レートからなる極限粘度〔η〕が0.6以上であるポリエ
    ステルであり、鞘成分Bが金属スルホネート基含有構造
    単位を2.0〜8.0モル%有するポリエステルである複合繊
    維であって、該繊維の横断面に占める鞘成分Bの面積比
    B/(A+B)が0.3〜0.75であり、単繊維強度が5.5g/d
    以上であることを特徴とする複合繊維。
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