JP3790024B2

JP3790024B2 - 易染性ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP3790024B2
Application number: JP26138397A
Authority: JP
Inventors: 克宏藤本; 輝彦松尾
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH11100722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナイロン繊維と同様にインナー衣料向け、すなわちファンデーション向けのスパンデックス交編に適したポリエステル繊維に関する。
更に詳しくは柔軟な風合いを有し、スパンデックス繊維が劣化するおそれが全くなく、加圧染色機が必要でない１００℃以下の温度で染色が可能な易染性ポリエステル繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
女性用の肌着であるところのファンデーションには、従来から弾性繊維スパンデックスとナイロンとの交編物が使われている。スパンデックス繊維は熱によって劣化し易いので、交編の相手には１００℃以下の温度で染色可能な繊維を用いる必要がある。ナイロン繊維がスパンデックス繊維の交編相手素材に選ばれる大きな理由は、ナイロン繊維が１００℃以下で染色可能だからである
しかし、ナイロン繊維は熱や紫外線によって黄変し易い傾向を有しており、アイロンや洗濯によって黄ばみを生じることがよくある。
【０００３】
そこでこの黄変現象のない易染性ポリエステル繊維をスパンデックス交編に使用する試みがされてきた。易染性ポリエステル繊維の代表例のポリエチレンテレフタレート繊維はスパンデックスの劣化が激しい１３０℃が常用の染色温度であるので、そのままでは使用不可能である。このためポリエチレンテレフタレート繊維の低温可染化の試みとして高速紡糸及び共重合が研究された。前者の代表例が米国特許第４１３４８８３号明細書であり、後者の代表例が特願昭６１−２２６５１０号公報である。
【０００４】
高速紡糸ポリエチレンテレフタレート繊維は低温可染性であっても濃色では１１０〜１２０℃可染であり、それは未だスパンデックス繊維が劣化する範囲であり、また、高価な加圧染色機を必要とする範囲である。そしてこの繊維は熱収縮応力極値が小さいために、笑い、というファンデーションでは嫌われる欠点を起こしやすい。笑いとは繰り返しの摩擦によって繊維の偏りが生じ編み物に穴があく現象のことである。
【０００５】
一方、共重合体ポリエチレンテレフタレート繊維は染色の耐光堅牢度が通常のポリエチレンテレフタレートよりも低く、染料選択に制約がある。
近年、ポリトリメチレンテレフタレート繊維の研究が盛んである（例えば、特開昭５２−５３２０号公報、特開平８−２３２１１７号公報）。この繊維の特徴は初期弾性率がナイロン６繊維並の約３０ｇ／ｄと低く、ポリエチレンテレフタレート繊維よりも低温染色が可能で、弾性回復率が非常に優れていることなどである。
【０００６】
この繊維は低温染色性ではあるが、濃色を出すには１０５℃以上での染色が必要で、常圧染色可能とは言い難い水準であり、高価な加圧染色機を必要とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、常圧染色機を使って１００℃以下の温度で淡色から濃色に亘って染色可能で、且つ染色堅牢度に問題のない、そしてスパンデックス繊維と交編する際に笑いや黄変などの欠点を引き起こさない易染性ポリエステル繊維を提供しようとすることにある。すなわち、熱収縮応力極値及びドライクリーニング堅牢度や耐光堅牢度などの染色堅牢度を高く維持したままで、１００℃以下で全色にわたって染色可能な易染性ポリエステル繊維を提供しようとすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、ポリトリメチレンテレフタレートからなり、極めて限られた構造物性を有する易染性ポリエステル繊維が従来のポリエチレンテレフタレートの高速紡糸繊維よりも熱収縮応力極値及び沸水収縮率が高いことを見出し本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、９０〜１００モル％がトリメチレンテレフタレート繰り返し単位からなり、残りの０〜１０モル％がその他エステル繰り返し単位からなるポリエステル繊維であり、以下の（１）〜（５）を満足することを特徴とするスパンデックス交編用易染性ポリエステル繊維。
（１）極限粘度：０．５〜２
（２）複屈折率：０．０４〜０．０６
（３）力学的損失正接ｔａｎδのピーク温度Ｔｍａｘ：７５〜１０５℃
（４）沸水収縮率：５〜１５％
（５）熱収縮応力極値：０．０５〜０．４ｇ／ｄ
【００１０】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、その９０〜１００モル％以上がトリメチレンテレフタレート繰り返し単位からなり、残りの０〜１０モル％がその他のエステル繰り返し単位からなる。その他のエステル単位が１０モル％を越えると融点が低下し、アイロンがけに代表される後加工などで非常に取り扱いの困難な繊維となってしまう。
【００１１】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、ＤＳＣで測定する融点（ＤＳＣシグナルの吸熱ピーク温度）が２００〜２４０℃であることが好ましい。融点が２００℃未満では通常行われる１８０〜２００℃の熱処理を行う後加工に耐えられない。また、融点が２４０℃を超えることによる問題はないが、９０モル％以上がトリメチレンテレフタレート繰り返し単位のポリエステルであれば、これ以上の融点を示すことはない。融点は２２０〜２３８℃が更に好ましい。
【００１２】
本発明ではポリトリメチレンテレフタレートの極限粘度は、０．５〜２である必要があり、好ましくは０．６〜１．５の範囲である。極限粘度０．５未満では紡糸性が悪いばかりか、破断強度などの力学的性質が低くなりすぎ満足できる繊維を得ることができなくなる。逆に極限粘度が２を超えると、溶融粘度が高すぎるために、ギアポンプでの計量がスムーズに行われなくなり、吐出不良等で得られる繊維は糸径の不均一なものになってしまったりする。
【００１３】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、複屈折率が０．０４〜０．０６でなければならない。０．０６を越えると濃色で１００℃以下では染色不可能な部分が出てくる。また、複屈折率が０．０４未満では、伸度が高く力学的に脆弱であるばかりか、本発明の重要な要件である沸水収縮率及び熱収縮応力極値が所定の範囲内とならず、笑いが生じてしまう。０．０４２〜０．０５５が更に好ましい。
【００１４】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、力学的損失正接ｔａｎδのピーク温度Ｔｍａｘが７５〜１０５℃でなければならない。Ｔｍａｘが１０５℃を越えると淡色から濃色にわたって１００℃以下で染色可能という効果が得られなくなる。Ｔｍａｘは１０５℃から高くなるにつれて１００℃以下では濃色が次第に染まらなくなり強いては淡色も染まらなくなる。またＴｍａｘが７５℃未満では熱セットに代表される通常の後加工、アイロンがけに代表される通常の使用の段階で物性、風合いが変化してしまうか、あるいは染色物のドライクリーニング堅牢性が悪化してしまう。Ｔｍａｘの好ましい範囲は８０〜１００℃である。
【００１５】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、初期弾性率が１５〜４０ｇ／ｄであることが好ましい。初期弾性率が４０ｇ／ｄを越えるとインナー衣料に望ましいナイロン６繊維並の柔らかさが得られない。また初期弾性率が１５ｇ／ｄ未満では、繊維が柔らかすぎるために、織編製が困難となってしまう。初期弾性率の好ましい範囲は２０〜３０ｇ／ｄ以下である。
【００１６】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、沸水収縮率が５〜１５％で且つ熱収縮応力極値が０．０５〜０．４ｇ／ｄであることが好ましい。この範囲外ではスパンデックスと交編した際に編み条件などの他の条件をいかに最適化しても、交編物の笑い発生は避けられない。さらに好ましい沸水収縮率及び熱収縮応力極値の範囲は、それぞれ６〜１２％及び０．０８〜０．３ｇ／ｄである。
【００１７】
本発明に用いられるポリトリメチレンテレフタレートは、公知の重合方法で製造した物でよく、艶消し剤、帯電防止剤、抗菌剤などの添加物を含有していてもよい。
次に図１を用いて本発明の易染性ポリエステル繊維の製造方法を説明する。
ポリトリメチレンテレフタレートのペレットを公知の乾燥機、押出機を用いて乾燥、溶融し、溶融体をスピンヘッド（１）に導く。ついで溶融体を紡糸口金（２）を経てマルチフィラメント（４）状に押し出し、マルチフィラメントを細化させつつ加熱筒内（５）を通過させる。その後マルチフィラメントを冷却風で冷却しながら細化を完了させ、その後給油用ノズル（６）でマルチフィラメントを集束すると同時に給油する。続いて巻取機（７）で連続的にチーズ状ににポリエステル繊維を巻き取る。
【００１８】
図１記載の方法はノーゴデット法の紡糸法であるが、ゴデットロールで繊維を連続的に引き取り、その後に巻取機で巻き取る方法で本発明の繊維を製造してもよい。
本発明の目的である１００℃以下での低温染色性を達成するためには、巻取速度が重要である。巻取速度は、５０００〜１００００ｍ／ｍｉｎが望ましく、更に望ましくは６０００〜８０００ｍ／ｍｉｎである。巻取速度が５０００ｍ／ｍｉｎ未満では１００℃以下で淡色から濃色にわたっての染色が困難となる。一方、１００００ｍ／ｍｉｎを超えると糸切れなどが多発し、紡糸性が低下するばかりか、繊維自体の強度も低下してしまう。なお、ここで言う巻取速度は図１に示す紡糸法の場合は巻取機の速度を指し、ノーゴデット法の場合は繊維を連続的に引き取るゴデットロールの速度を指している。
【００１９】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、１００℃で染色した場合の深色度であるＫ／Ｓが２０以上であることが望ましい。Ｋ／Ｓの測定方法は実施例に記載の方法に従う。この場合の高い染色性とは、Ｋ／Ｓが２０以上を指す。従って、１００℃で染色をした場合、Ｋ／Ｓが２０以上ならば通常のポリエチレンテレフタレート繊維を１３０℃で染色した時と同等の発色性が発現されたものと考えることができる。このような発色性は、通常吸尽率がおよそ７０％以上の場合達成される。
【００２０】
こうして染色された染色物が高い堅牢性を示すためには、ドライクリーニング堅牢性が４級以上であることが望ましい。本発明の易染性ポリエステル繊維のドライクリーニング堅牢性は、液汚染を評価するものである。この評価方法については、実施例に記載する。尚、堅牢性の評価項目としては、水堅牢性、洗濯堅牢性、昇華堅牢性、摩擦堅牢性等多岐にわたるが、本発明者らの検討によれば、ドライクリーニング堅牢性が３級以上あれば、本発明の易染性ポリエステル繊維は耐光堅牢性を除く、残りの堅牢性はすべて工業的に問題のないレベルであることがわかっている。従って、ドライクリーニング堅牢性は、本発明の易染性ポリエステル繊維の染色堅牢性全体を示す指標となる。従って、この堅牢性が４級以上であることで、得られた染色物は実用性のある堅牢性のよいものとなる。また、耐光性については、本発明の易染性ポリエステル繊維の用途を考慮すると、４級以上であることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、言うまでもなく本発明は実施例などにより何ら限定されるものではない。尚、実施例中の主な測定値は以下の方法で測定した。
（１）融点
セイコー電子社（株）製ＤＳＣを用い、２０℃／ｍｉｎの昇温速度で１００ｍＬ／ｍｉｎの窒素気流下中で測定した。ここでは、融解のピークのピーク値を融点とした。
（２）極限粘度
極限粘度［η］は次の定義式に基づいて求められる値である。
【００２２】
【数１】

【００２３】
（３）力学的損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度
オリエンテック（株）製レオバイブロンを用い、乾燥空気中、測定周波数１１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分にて、各温度における損失正接（ｔａｎδ）、および動的弾性率を測定した。その結果から、損失正接−温度曲線を求め、この曲線上で損失正接のピーク温度であるＴｍａｘ（℃）を求めた。昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定周波数１１０Ｈｚで求めた。
（４）熱収縮応力極値
熱収縮応力極値の測定には鐘紡エンジニアリング（株）製、商品名ＫＥ−２熱収縮応力測定装置を用いた。測定は糸を２０ｃｍの長さに切り取り、これの両端を結んで輪を作り、測定機に装着した後、初荷重０．０５ｇ／ｄ、昇温速度１００℃／分の条件で熱収縮応力の温度変化をチャートに描かせた。この時の熱収縮応力のピーク値を熱収縮応力極値（表１では熱応力と記す）とした。
（５）染色性評価｛染料吸尽率、深色度（Ｋ／Ｓ）｝
一口編地を用い、スコアロール４００を２ｇ／リットルで含む温水を用いて、７０℃、２０分間精練処理し、タンブラー乾燥機で乾燥させ、次いで、ピンテンターを用いて、１８０℃、３０秒の熱セットを行ったものを使用した。
【００２４】
染料は、カヤロンポリエステルブルー３ＲＳＦ（日本化薬（株）製）を使用し、６％ｏｗｆ、浴比１：５０で染色した。分散剤はニッカサンソルト７０００（日華化学（株）製）を０．５ｇ／リットル使用し、酢酸０．２５ｍｌ／リットルと酢酸ナトリウム１ｇ／リットルを加え、ｐＨを５に調整した。
染料吸尽率は、４０℃から１００℃に昇温後、更にそのまま１時間保持した後の染料吸尽率で評価した。染料原液の吸光度Ａ、染色後の染液の吸光度ａを分光光度計から求め、以下の式に代入して求めた。吸光度は当該染料の最大吸収波長である５８０ｎｍでの値を採用した。
【００２５】
染料吸尽率＝（Ａ−ａ）／Ａ×１００（％）
どの程度濃色に染まったかを表す深色度は、Ｋ／Ｓを布帛を用いて評価した。この値は、染色後のサンプル布の分光反射率Ｒを測定し、以下に示すクベルカ−ムンク（Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ）の式から求めた。この値が大きい程、深色効果が大きいこと、すなわち、よく発色されていることを示す。Ｒは、当該染料の最大吸収波長での値を採用した。
Ｋ／Ｓ＝（１−Ｒ）²／２Ｒ
【００２６】
（６）染色堅牢性
ドライクリーニング堅牢性（表１ではＤＣ堅牢性と記す）はＪＩＳ−Ｌ−０８６０に、耐光堅牢性はＪＩＳ−Ｌ−０８４２に、洗濯堅牢性はＪＩＳ−Ｌ−０８４４に、乾・湿摩擦堅牢性はＪＩＳ−Ｌ−０８４９に準じて行った。易染性ポリエステル繊維の堅牢性を調べるときは、（５）の方法で染色した一口編地５００ｍｇを用いて評価を行った。
（７）複屈折率（Δｎ）
高額顕微鏡とコンペンセーターを用いて、繊維の表面に観察される偏向のリターデーションから求めた。
（８）沸水収縮率（ＢＷＳ）
繊維を１００℃の沸騰水中に無荷重で３０分間浸漬前の長さ（Ｌ）と浸漬後の長さ（Ｌ’）の変化を次式に従って求めた。
【００２７】
ＢＷＳ＝（Ｌ−Ｌ’）／Ｌ’×１００（％）
（８）強伸度、初期弾性率（表１では弾性率）
オリエンテック（株）製テンシロンを用い、糸長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／ｍｉｎの条件で測定した。また、初期弾性率は、引張試験のとき、糸の伸びが０．５〜２ｍｍの間の平均の値を用いた。
【００２８】
【実施例１〜３】
極限粘度０．７で酸化チタンを０．０５ｗｔ％含有するポリトリメチレンテレフタレートホモポリマーのペレット及び図１のような紡糸設備を用いて紡糸を行い４０００〜１２０００ｍ／分で巻取り、５０デニール／２４フィラメントのポリトリメチレンテレフタレート繊維を得た。冷却風速度、仕上剤付着率はそれぞれ０．４ｍ／秒、０．８重量％であった。結果を表１にまとめた。また、染色布帛は、全てＫ／Ｓが２０を越えており、通常のポリエチレンテレフタレート繊維を１３０℃で染色したときと同等の発色性を発現した。
これらの繊維は染色性、スパンデックスとの交編性に優れた繊維であった。
【００２９】
【比較例１〜２】
巻取速度を４０００ｍ／ｍｉｎおよび１１０００ｍ／ｍｉｎにした以外は実施例１と同様の方法で紡糸を行い繊維を得た。結果を表１に示す。
巻取速度４０００ｍ／ｍｉｎの繊維では複屈折率が０．０４未満であり、また熱収縮応力極値も０．０５％未満となってしまい、スパンデックス繊維と交編を行った場合、笑いが生じでしまった。
【００３０】
また巻取速度１１０００ｍ／ｍｉｎの繊維では糸の強度が１．２ｇ／ｄと低く、交編や織編製などの取扱時に糸切れが頻繁に起こる、取扱いの困難な繊維であった。
【００３１】
【比較例３】
極限粘度０．４５のポリトリメチレンテレフタレートポリマーを用いた以外は実施例１と同様の方法で紡糸を行い繊維を得た。この繊維の強度は２ｇ／ｄと非常に弱く、織編製や後加工の際に糸切れが多発した。
【００３２】
【比較例４】
巻取速度２０００ｍ／ｍｉｎで巻取った糸を延伸ゾーンの温度５０℃、熱固定温度１４０℃にて２倍に延伸するいわゆるコンベ法を用いた以外は実施例１と同様の方法で紡糸を行い繊維を得た。結果を表１に示す。このようにコンベ法ではＴｍａｘ温度が１０５℃を超え、１００℃にて濃色で染色することができなかった。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明の易染性ポリエステル繊維は、分散染料に対して１００℃以下で染色可能であり、かつ染色堅牢度に優れるポリエステル繊維である。
その結果、スパンデックスなどの熱安定性に乏しい繊維との複合や、反応染料等に代表される耐熱性の低い染料を使用する繊維と複合する場合に極めて適しており、さらに、適切な沸水収縮率と熱収縮応力極値を有しているためスパンデックスとの交編の際に、従来のポリエチレンテレフタレート繊維などと比較して、組織の欠点を引き起こさない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の易染性ポリエステル繊維の紡糸装置を模式的に示す一例である。
【符号の説明】
１・・・紡糸ヘッド
２・・・紡糸口金
３・・・冷却風
４・・・マルチフィラメント
５・・・加熱筒
６・・・油剤付与ノズル
７・・・巻取機

Claims

９０〜１００モル％がトリメチレンテレフタレート繰り返し単位からなり、残りの０〜１０モル％がその他エステル繰り返し単位からなるポリエステル繊維であり、以下の（１）〜（５）を満足することを特徴とするスパンデックス交編用易染性ポリエステル繊維。
（１）極限粘度：０．５〜２
（２）複屈折率：０．０４〜０．０６
（３）力学的損失正接ｔａｎδのピーク温度Ｔｍａｘ：７５〜１０５℃
（４）沸水収縮率：５〜１５％
（５）熱収縮応力極値：０．０５〜０．４ｇ／ｄ