JP3676973B2

JP3676973B2 - ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP3676973B2
Application number: JP2000377008A
Authority: JP
Inventors: 正夫内田; 昭二牧野
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: JP2002180377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主たる繰返し単位がトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維に関するものである。更に詳しくは、優れた平滑性、集束性、制電性を有し、毛羽や断糸が殆どなく安定した仮撚加工から織編加工が可能なポリエステル繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維は、低弾性率なため編織物した場合、ソフトな風合を呈するだけでなく、弾性回復性や染色性がポリアミド繊維並みの性能を有し、且つ、ポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維の特徴である寸法安定性、耐光性、低吸湿性などの特性も維持している点から、広範囲への展開が期待されている。
【０００３】
しかしながら、ポリトリメチレンテレフタレート繊維は低張力下でも変形し易すいため、接触面積の増大により糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦がポリエチレンテレフタレート繊維に比べて大きく、糸条の通過性が悪くなって高速下での仮撚加工や織編加工が難しいという問題がある。
【０００４】
我々の研究によれば、従来ポリエチレンテレフタレート繊維に多用されている鉱物油やエステル含有処理剤を用いても、糸・糸間の静摩擦は依然として高いためは糸条の通過性は改善できないことが判明した。
【０００５】
このような問題を解消するため、国際公開公報ＷＯ９９／３９０４１号には、脂肪族エステル及び／又は鉱物油に、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体ポリエーテルを併用することにより、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦を下げることが提案されている。確かにこのような成分を適宜、選択することによって、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦をある程度下げることは可能だが、未だ不十分である。この理由は、ポリトリメチレンテレフタレートは、ポリエチレンテレフタレートに比べて糸・糸間の静摩擦が非常に高いため、ポリエーテル成分の比率を少なく共１０重量％以上にしない限りポリエチレンテレフタレート並の糸・糸間の静摩擦にすることは困難であるが、このようにポリエーテルを多く使用すると今度は油剤全体の粘度が高くなるため、糸・各種接触体間の動摩擦がアップして毛羽や断糸の発生を抑制することが困難になり、仮撚加工や織編加工時の糸条の通過性を改善することができなくなるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題を解消し、優れた平滑性、集束性、制電性を有し毛羽や断糸が殆どなく安定した仮撚加工や織編加工が可能なポリエステル繊維を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の課題は、以下の構成により達成することができる。
すなわち、繰返し単位の８０モル％以上がトリメチレンテレフタレート単位からなるポリエステル繊維であって、該繊維の複屈折率が０．０３〜０．０８、伸度が３０〜１８０％、１０％伸長弾性回復率が３０〜１００％で、且つ、該繊維表面には下記成分を含有する処理剤が繊維重量を基準として０．２〜１重量％付着していることを特徴とするポリエステル繊維。
処理剤成分
ａ．レッドウッド粘度が６０〜２００秒の鉱物油及び／又は分子量が３００〜６００のエステル化合物：４０〜７０重量％
ｂ．下記一般式（化２）で表される化合物：１〜５重量％
【０００８】
【化２】

【０００９】
（式中、ＲＯは炭素数２〜３のアルキレンオキシド基、（ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_zは平均分子量が５００〜４０００のポリテトラメチレングリコールの残基、Ｘ、Ｙは夫々１以上でＸ＋Ｙは２０〜１００の整数を示す）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のポリエステル繊維は、繰返し単位の８０モル％以上、好ましくは９５モル％以上、特に好ましくは実質的に１００モル％がトリメチレンテレフタレートであるポリエステルから構成される。２０モル％以下の範囲で共重合してもよい第３成分としては、エチレングリコール、テトラメチレングリコール等のジオール成分、イソフタル酸、アジピン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等のジカルボン酸成分を例示できる。かかるポリエステルの固有粘度は、０．４〜１．５の範囲が適当であり、特に０．７〜１．２が好ましい。
【００１１】
なお、本発明の目的を阻害しない範囲内、通常は２０重量％以下の範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート等の他のポリエステルをブレンドしてもよい。その他、必要に応じて、艶消し剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、末端停止剤、蛍光増白剤等が含まれていてもよい。
【００１２】
上記ポリエステルからなる本発明の繊維は、複屈折率が０．０３〜０．０８の範囲、好ましくは０．０４〜０．０７の範囲にある必要がある。複屈折率が０．０３未満の場合には、仮撚加工する前の経時で原糸の物性が変化したり、仮撚加工時に部分融着などが発生し、品質斑を起こし易くなる。一方、複屈折率が０．０８を越えると延伸糸に近く、高速度で加工すると糸切れや毛羽が発生し易くなり安定した仮撚加工や織編加工ができなくなる。
【００１３】
本発明の繊維は、伸度が３０〜１８０％の範囲、特に６０〜１５０％の範囲にある必要がある。伸度がこの範囲を外れると、糸切れや毛羽が発生し易くなり安定した仮撚加工や織編加工できない。
【００１４】
さらに、本発明の繊維は、１０％伸長弾性回復率が３０〜１００％、好ましくは５０〜８０％の範囲である必要がある。この回復率が蒸気範囲を外れると編織物した場合、ソフトな風合が得られなくなる。
【００１５】
本発明の上記特性を有するポリエステル繊維には、レッドウッド粘度が６０〜２００秒の鉱物油及び／又は分子量が３００〜６００のエステル化合物を４０〜７０重量％、及び、前記した化学式（化２）で表されるポリエーテル化合物を１〜５重量％含有した処理剤が付着している必要がある。
【００１６】
好ましく用いられる６０〜２００秒の鉱物油としては、例えば流動パラフィンを挙げることができる。一方、分子量が３００〜６００のエステル化合物としては、ラウリルオレート、イソオクチルステアレート、ブチルステアレート、イソトリデシルステアレート等の脂肪族モノカルボン酸と脂肪族１価アルコールとのエステル化合物、ネオペンチルグリコールジラウレート、１，６−ヘキサンジオールジオレート、トリメチロールプロパントリヘラルゴネート等の脂肪族モノカルボン酸と脂肪族多価アルコールとの完全エステル化合物、ジ（２−エチルヘキシル）アゼレート、ジオレイルアジペート等の脂肪族ポリカルボン酸と脂肪族１価アルコールとの完全エステル化合物等を例示することができる。
【００１７】
このような鉱物油及び／又はエステル化合物の処理剤中における含有量は４０〜７０重量％、好ましくは５０〜７０重量％の範囲であることが必要である。該含有量が４０重量％未満の場合には、平滑性が不十分となって本発明の目的を達成することができない。一方、７０重量％を越える場合には、該鉱物油やエステルを乳化させるために必要な量の乳化剤を併用することができなくなり、該処理剤の安定性が低下するので好ましくない。
【００１８】
上記鉱物油及び／又はエステル化合物と併用される、前記した化学式（化２）で表されるポリエーテル化合物は、糸・各種接触体間の動摩擦をアップさせずに糸・糸間の静摩擦を調整して耐毛羽性を改善するために使用する。
【００１９】
かかるポリエーテル化合物は、従来公知の方法で合成される。すなわち、テトラヒドロフランの開環重合で得られたポリテトラメチレングリコール（以下ＰＴＭＧと称する）に炭素数２〜３のアルキレンオキシドを付加させることにより容易に合成できる。該アルキレンオキシドを付加させる形式としては、ランダム付加、ブロック付加の何れでもよい。ここで、炭素数２〜３のアルキレンオキシドはエチレンオキシド又はプロピレンオキシドである。エチレンオキシドとプロピレンオキシドの比率は特に限定するものではないが、好ましくはエチレンオキシドがモル比で５０〜１００％である。ＰＴＭＧの平均分子量は５００〜４０００とする必要があるが、好ましくは１０００〜３０００である。ＰＴＭＧの平均分子量が４０００を越えると処理剤の粘性が高くなりすぎ、平滑性が低下して安定した仮撚加工や織編加工ができなくなるので好ましくない。一方、ＰＴＭＧの平均分子量が５００未満では、集束性が不十分となり好ましくない。
【００２０】
ＰＴＭＧに付加する炭素数２〜３のアルキレンオキシドの付加モル数は２０〜１００モルの範囲とする必要がある。付加モル数が２０モル未満では、集束性が不十分となり好ましくない。一方、付加モル数が１００モルを越えると、処理剤の粘性が高くなりすぎ、平滑性悪化して安定した仮撚加工や織編加工ができなくなる。なお、該ポリエーテル化合物の末端ＯＨの一方もしくは双方を、炭素数１８以下のアルキル基、アルケニル基又はアシル基で封鎖しておいたものでもよい。該アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ミリシチル基、セチル基、ステアリル基などの直鎖状のもの及びイソプロピル基、イソアミル基、２エチルヘキシル基、イソトリデシル基、イソステアリル基などの分岐状のものが挙げられる。また炭素数１８以下のアルケニル基としては、アリル基、クロトニル基、オレイル基などが挙げられる。さらに炭素数１８以下のアシル基としては、炭素数１８以下のカルボン酸からＯＨを除いたもの、例えばアセチル基、プロピオニル基、ラウロイル基、オレオイル基や、アジピン酸、琥珀酸などの２塩基酸の片方のカルボキシル基よりＯＨを除いたものなどが挙げられる。
【００２１】
このようなポリエーテル化合物の処理剤中における含有量は、仮撚加工や織編加工時の毛羽発生防止のためには１重量％以上必要であるが、あまりに多くなりすぎると、糸・糸間の静摩擦が低下して巻取性に問題を生じるようになるので、１〜５重量％の範囲にすることが必要である。
【００２２】
以上に説明した本発明にかかる処理剤には、上記成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲内で、従来、使用されている非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン化合物、弗素化合物、酸化防止剤等を配合してもよい。これらの成分は特に限定しないが、一般的には、非イオン系界面活性剤は鉱物油やエステルの乳化や濡れ性向上ために用いられ、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアリールエーテル、部分エステル多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられるが、特に好ましくは、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルである。アニオン系界面活性剤は主に制電性向上のために用いられ、アルキルスルホネート塩、アルキルホスフェート塩、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルホスフェート塩、アルキルカルボン酸塩、アルキルサルフェート塩などが挙げられる。
【００２３】
本発明においては、上記処理剤を紡出糸条に付与する方法は任意であるが、通常濃度３〜２０重量％の水性エマルジョンとして、従来公知のオイリングローラー方式やノズル方式で付与するのが適当である。
【００２４】
処理剤の紡出糸条への付与量（処理剤有効成分として）は、繊維重量を基準として０．２〜１．０重量％、好ましくは０．３〜０．５重量％の範囲にする必要がある。付与量が１．０重量％を越える場合には、紡糸時の巻取り性には特に問題を生じないが、得られた繊維を摩擦仮撚加工する際にヒータープレートにタールが付着して安定に仮撚加工できなくなるので好ましくない。一方、付与量が０．２重量％未満の場合には、繊維の集束性及び潤滑性が不十分で紡糸時の巻取り性が低下するだけでなく、摩擦仮撚加工時の加工性も不十分となるため好ましくない。
【００２５】
以上に説明した本発明のポリエステル繊維は、公知の方法で摩擦仮撚加工や織編加工が施される。摩擦仮撚加工方法については限定しないが、一般的には摩擦仮撚具としてウレタンやセラミックディスク、或いはベルト方式が採用される。加工機のヒーターは、要求される捲縮の状態や加工速度によって、接触１段あるいは接触と非接触の２段、更には非接触２段方式など任意のものが使用できる。また、ヒーターの温度は、接触ヒーターの場合１５０〜２００℃、非接触ヒーターの場合１５０〜５００℃である。加工速度は、加工機の機種によって３００〜１２００ｍ／分が適宜選択される。
【００２６】
摩擦仮撚加工された加工糸は織編物に加工されるが、織編加工方法する場合、必要に応じて更に平滑性を付与するため低粘度の鉱物油やエステルを主体とした処理剤が０．３〜３重量％追油される。
【００２７】
【発明の作用】
ポリトリメチレンテレフタレート繊維は、低張力下でも変形し易すいために接触面積が増大し、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦がポリエチレンテレフタレート繊維に比べ大きくなり、糸条の通過性は低下して毛羽や断糸が発生し易いのに対し、本発明では、繊維表面に鉱物油やエステル化合物を主体として含有し、さらにポリテトラメチレングリコールにエチレンオキシドやプロピレンオキシドを付加させたポリエーテルを１〜５重量％含有する処理剤を付着しているので、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦をいずれも低くすることでき、安定した仮撚加工や織編加工が可能となるのである。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各評価は項目は以下の方法にしたがって測定した。
【００２９】
（１）紡出糸の複屈折率（△ｎ）
１−ブロモナフタレンを浸透液とし、偏光顕微鏡にて波長５３０ｎｍの単色光を用いてを測定した。
【００３０】
（２）１０％伸長弾性回復率
オートグラフを用い、試料に初荷重０．０２９ｃＮ／ｄｔｅｘ（１／３０ｇ／ｄｅ）をかけてセットした後、１０％まで伸長（Ｌ）させたのち回復させ徐重し、２分間放置後再び伸長させて負荷が０．０２９ｃＮ／ｄｔｅｘ（１／３０ｇ／ｄｅ）となる伸長（Ｌ₁）を求め、次式より回復率を求める。
伸長弾性回復率（％）＝（Ｌ−Ｌ₁）／Ｌ×１００
【００３１】
（３）ＯＰＵ測定方法
紡出糸約３ｇを１０５℃×２時間乾燥後直ちに重量（Ａ）を測定し、次いでアルキルベンゼンスルホン酸ソーダを主成分として含有（濃度０．５重量％）する洗浄用水溶液３００ｃｃ中に浸漬し、４０℃にて超音波を少なくとも１０分かける。次いで、洗浄液を廃棄し、４０℃の温水で３０分間流水洗浄後、室温にて風乾する。その後、１０５℃×２時間乾燥後直ちに重量（Ｂ）を測定する。下記式にしたがいＯＰＵを算出した。
ＯＰＵ（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ｂ×１００
【００３２】
（４）糸・糸間の静摩擦係数
実施例で得られた１１８ｄｔｅｘ／３６フィラメントのポリトリメチレンテレフタレートからなる未延伸ポリエステル繊維（Ａ）を円筒の周りに、ラセン角±１５°で約１０ｇの巻き張力で前後に巻き付ける。この円筒は直径が２インチ（５．１ｃｍ）で、長さが３インチ（７．６ｃｍ）である。上述と同じ未延伸ポリエステル繊維（Ｂ）を１２インチ（３０．５ｃｍ）とって、この円筒の上に掛ける。この時（Ｂ）が（Ａ）の上部にのっており、且つその巻き付け方向と略平行になるようにする。０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．０４ｇ／ｄｅ）の荷重を（Ｂ）の一端にかけ、もう一方の端には、ストレインゲージを連結させる。円筒を０．００１６ｃｍ／秒の周速で１８０度回転させて、ストレインゲージに負荷される張力を連続記録する。糸糸間の静摩擦係数μｓは、円筒上を走行するベルトの摩擦に関する良く知られた下記式より算出される。
μｓ＝１／πｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）
ここで、Ｔ２はストレインゲージに負荷される張力のピーク値の平均値（ｎ＝２５）、Ｔ１は０．０３５ｃＮ／ｄｔｅｘ（０．０４ｇ／ｄｅ）の荷重により与えられる張力、ｌｎは自然対数記号である。
なお、測定中に非可逆的な伸長、すなわち延伸が起った場合のデータは使用しなかった。測定雰囲気温度は２５℃とした。
【００３３】
（５）糸・金属接触体間の動摩擦
実施例で得られたポリトリメチレンテレフタレートからなる未延伸糸を１．４５倍に延伸した８３ｄｔｅｘ／３６フィラメントを用い、繊維・金属間走行摩擦測定機で、走行速度３００ｍ／分で摩擦体として径６０ｍｍの梨地クロムピンを用いて、接触角１８０度、摩擦体入側張力（Ｔ１）９．８ｃＮ（１０ｇ）で摩擦体出側の張力（Ｔ２）を測定し糸・糸間の静摩擦に記載した式と同様にして動摩擦係数μｄをもとめた。
μｄ＝１／πｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）
【００３４】
（６）集束性
上記のポリトリメチレンテレフタレートからなる延伸糸を、東洋精機製作所製の糸摩擦抱合力試験機を用いて、下記条件で糸切れまでのしごき回数を測定した。
張力＝２．９４Ｎ（３００ｇ）、ストローク長＝５ｃｍ、速度＝２００ストローク／分、撚数＝３ターン、交わり角度＝４５度
【００３５】
（７）巻姿（バルジ）
バルジは、巻取り量１０Ｋｇの紡糸巻取パッケージの本来の巻取幅に対する端面の膨らみ幅をｍｍ単位で測定した。
【００３６】
（８）毛羽数
少なくとも２５ｍの仮撚加工糸について、目視にて毛羽の個数を数え、１メートルあたりの毛羽数を求めた。
【００３７】
[実施例１〜３、比較例１〜４]
ポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維を３３００ｍ／分の紡糸速度で溶融紡糸するに際し、紡糸糸条に表１に記載した組成の水系エマルジョン処理剤（エマルジョン濃度１０重量％）を純分付着量が０．３５％重量となる割合で付着させ、１１８ｄｔｅｘ／３６フィラメントの未延伸ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の複屈折率は０．０６、伸度は１４５％、１０％伸長弾性回復率は５５％であった。この未延伸繊維を直径４５ｍｍの円板を備えたウレタン製の外接式摩擦仮撚装置を用いて、延伸倍率１．４５、ヒーター温度１６０℃、摩擦円板回転数６２５０ｒｐｍ、加工速度８００ｍ／分で延伸同時仮撚加工を施して８３ｄｔｅｘ／３６フィラメントの加工糸を得た。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表中の各種油剤成分は次のとおりである
１−１：１２０秒流動パラフィン
２−１：イソオクチルステアレート
２−２：ラウリルオレート
２−３：１，６−ヘキサンジオールジオレート
３−１：ＰＴＭＧ１０００の（ＰＯ）１０モル／（ＥＯ）１０モルランダム付加物
３−２：ＰＴＭＧ１０００の（ＥＯ）２５モルランダム付加物
４−１：平均分子量が１万のＰＯ／ＥＯ＝３０／７０（重量比）ランダム付加ポリエーテル（グリセリン出発原料）
４−２：平均分子量が２０００のＰＯ／ＥＯ＝５０／５０（重量比）ランダム付加ポリエーテル（ブタンノ−ル出発原料）
４−３：（ＥＯ）₇ラウリルエーテル
４−４：（ＥＯ）_n硬化ヒマシ油エーテル
４−５：ラウリルスルホネートＮａ塩
４−６：（ＥＯ）₃ラウリルホスフェートＫ塩
【００４０】
【発明の効果】
本発明の主としてトリメチレンテレフタレート単位からなるポリエステル繊維は、糸・糸間の静摩擦係数、及び糸・各種接触体間の動摩擦係数が小さくて平滑性に優れているので、仮撚加工や職編加工において毛羽や断糸の発生が抑制され、品位に優れた製品を得ることができる。

Claims

繰返し単位の８０モル％以上がトリメチレンテレフタレート単位からなるポリエステル繊維であって、該繊維の複屈折率が０．０３〜０．０８、伸度が３０〜１８０％、１０％伸長弾性回復率が３０〜１００％で、且つ、該繊維表面には下記成分を含有する処理剤が繊維重量を基準として０．２〜１重量％付着していることを特徴とするポリエステル繊維。
処理剤成分
ａ．レッドウッド粘度が６０〜２００秒の鉱物油及び／又は分子量が３００〜６００のエステル化合物：４０〜７０重量％
ｂ．下記一般式（化１）で表される化合物：１〜５重量％

（式中、ＲＯは炭素数２〜３のアルキレンオキシド基、（ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_zは平均分子量が５００〜４０００のポリテトラメチレングリコールの残基、Ｘ、Ｙは夫々１以上でＸ＋Ｙは２０〜１００の整数を示す）