JP3802797B2 - ポリトリメチレンテレフタレート原着繊維 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリトリメチレンテレフタレート原着繊維に関するものであり、さらに詳しくは、ソフトな風合い優れた弾性回復率を有しつつ、高強力でかつ耐久性に優れ、ＢＣＦカーペット、ブラシ、テニスガット、暗幕生地等の産業資材用途に適したポリトリメチレンテレフタレート原着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繊維は、ソフトな風合い、優れた弾性回復率、易染性といったポリアミドに類似した性質と、耐光性、熱セット性、寸法安定性、低吸水率といったポリエチレンテレフタレートに類似した性能を併せ持つ素材であり、その特徴を活かしてＢＣＦカーペット、ブラシ、テニスガットなどに応用されており（特開平９−３７２４号公報、特開平８−１７３２４４号公報、特開平５−２６２８６２号公報）、産業資材用途へ展開は広がりつつある。近年、染色工程の合理化及び染色排水処理の公害問題、並びに、原着化による耐候性及び耐久性の向上の観点から、ポリトリメチレンテレフタレート繊維の原着化への要求が高まっている。
【０００３】
しかしながら、通常繊維の原着化は顔料粒子を含有させることにより行われるが、この顔料粒子が異物として作用するため、製糸工程で単糸切れが発生して毛羽が発生し易くなり、従来糸並みの高強力、高タフネスなポリトリメチレンテレフタレート原着繊維を工業的に製造することは困難であった。
【０００４】
従来、かかる異物を除去するために、紡糸パック内での濾過を強化する方法が提案されている。確かにこの方法によれば、毛羽発生を減少させることができるものの、急激なパック圧力上昇を生ずるため、パックフィルターの交換周期が極端に短くなり、実用上の解決方法にはなってない。
【０００５】
一方、顔料粒子を小さくした状態で溶融ポリマー内に分散させて異物としての作用を抑制するため、顔料粒子寸法を小さくしたり、溶融ポリマー中に混練する際の顔料凝集を防いだりする方法等が種々提案されている。例えば特開平７−２５８９１８号公報には、粒径分布が３〜２０ｎｍの非常に小さな顔料粒子、特にカーボンブラックを用いる方法が開示されているが、この粒径は溶融ポリマーに混練する前のものであり、実際には溶融粘度の高いポリマー中で顔料の凝集が起こって粗大凝集粒子が発生し、原着糸を製造する際に単糸切れが多発するという問題があった。
【０００６】
このような、混練時の凝集粒子発生を抑制するために、例えば特開昭５８−１４９３１１号公報、特開昭６０−４５６８９号公報等には、液状ポリエステルを分散媒体とした液状ポリエステル用着色剤が提案されている。確かにこれらの方法によれば顔料の分散性は向上するものの、液状ポリエステルを溶融混合することになるので強力が低下するという問題がある。一方、特開昭５８−１４５７６２号公報には、分散媒体としてポリエステルオリゴマーを使用した顔料分散体が提案されているが、この方法によっても、顔料の分散性は改善されるもののポリエチレンテレフタレートとの相溶性が悪いために、やはり繊維としたときの強力は低下するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術における問題を解決するためになされたもので、その目的は、ポリトリメチレンテレフタレート繊維中に顔料粒子が凝集することなく分散し、十分な強力を有し、かつ耐候性及び耐久性に優れ、産業資材用として好適なポリトリメチレンテレフタレート原着繊維を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記従来技術に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の目的は、
主たる繰り返し単位をトリメチレンテレフタレートとし、水溶性ポリエステル（Ａ）、表面張力が２０〜２１ｍＮ／ｍの範囲にあるポリシロキサン化合物（Ｂ）及び顔料（Ｃ）が分散混合されてなるポリエステルポリマーからなるポリトリメチレンテレフタレート原着繊維により達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明の原着繊維を構成するポリエステルは、その主たる繰り返し単位がトリメチレンテレフタレートからなるものである。なおここでいう「主たる」とは、繰り返し単位の９５モル％以上であることをいい、好ましくは９７モル％以上、特に全ての繰り返し単位がトリメチレンテレフタレートであるポリトリメチレンテレフタレートである場合も、得られる繊維の機械的特性が良好なので好ましい。
【００１２】
該ポリエステルの固有粘度は、高強力でかつ耐候性、耐久性といった特性を兼ね備えるために０．８以上であることが好ましく、特に好ましくは０．８５〜１．２である。該固有粘度が０．８以上である場合には、さらに十分な耐久性を発揮し、産業資材用としては好適なものとなる。
【００１３】
また本発明の原着繊維は、強度が４．０ｃＮ／ｔｅｘ以上であることが好ましく、特に４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。該強度が４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である場合には産業資材用としては強度、耐久性がさらに十分なものとなるので好ましい。一方上限は特に限定する必要はないが、強度を高く製糸すると安定に製糸することが難しくなり、毛羽の原因となったりするので５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とするのが適当である。
【００１４】
本発明の原着繊維は、上記のポリエステル中に、水溶性ポリエステル（Ａ）、表面張力が２０〜２１ｍＮ／ｍであるポリシロキサン化合物（Ｂ）、及び顔料（Ｃ）が分散混合されている必要がある。顔料（Ｃ）を水溶性ポリエステル（Ａ）と共に前記ポリエチレンテレフタレート系ポリエステル中に分散混合していない場合には、顔料の凝集が発生して均一に分散させることが困難となり、製糸時の毛羽発生が多くなるので好ましくない。また、顔料（Ｃ）を前記水溶性ポリエステル（Ａ）と共に前記ポリトリメチレンテレフタレート中に分散混合する際、前記ポリシロキサン化合物（Ｂ）を共に混合しない場合には、溶融成形中に顔料（Ｃ）の再凝集が生じやすくなり、パック圧上昇が高く、得られる原着繊維中で顔料（Ｃ）の強度が低下しやすく本発明の目的を達成することが困難になる。
【００１５】
水溶性ポリエステル（Ａ）は水溶性である必要があり、水溶性でないと顔料（Ｃ）の分散性が不十分となって製糸時の毛羽発生が多くなり好ましくない。
【００１６】
本発明におけるポリシロキサン化合物は、表面張力が２０〜２１ｍＮ／ｍの範囲にあることが必要である。２０より小さいと、ポリトリメチレンテレフタレートと相分離を起こしてしまい、強度が著しく劣化する。また２１ｍＮ／ｍより大きいと、顔料被覆による再凝集抑制効果が不十分となる。
【００１７】
水溶性ポリエステル（Ａ）の好ましい例を挙げれば、酸成分が、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸で、またグリコール成分が、例えばエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオールなどが挙げられる。なかでもテレフタル酸、イソフタル酸及び／又は５−ナトリウムスルホイソフタル酸を酸成分とし、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び／又はトリメチレングリコールをグリコール成分とする固有粘度０．３０〜０．４４の範囲にある共重合ポリエステルは、顔料及びポリトリメチレンテレフタレート対する親和性が良好なので、顔料の分散性が向上する。
【００１８】
本発明におけるポリシロキサン化合物（Ｂ）としては、ポリジアルキルシロキサン等を挙げることができ、好ましくはポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン等を挙げることができる。ポリシロキサン化合物の代表特性である粘度については１０〜１００ｃＳｔの範囲のものを好ましく使用することがきる。
【００１９】
本発明における水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）は、ポリトリメチレンテレフタレート系ポリエステルと溶融混練する際にエステル交換反応や重縮合反応が進行すると顔料の凝集抑制効果が減少する場合があるので、水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）はいずれもその両末端をアルキル基で封鎖するのが好ましい。
【００２０】
このような水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）の原着繊維における混合量（ＷＡ＋ＷＢ）は、０．５〜１０重量％の範囲にあるのが好ましい。該重量比が０．１未満の場合には、顔料凝集抑制効果が低下する傾向にあり、一方１．０を越える場合には、もはや凝集抑制効果は増加しないだけでなく繊維の強度が低下しやすくなる。
【００２１】
また、水溶性ポリエステル（Ａ）とポリシロキサン化合物（Ｂ）との混合割合は、水溶性ポリエステル（Ａ）の割合が多くなりすぎると繊維強度が低下する傾向にあり、一方ポリシロキサン化合物（Ｂ）の割合が多くなりすぎると顔料の分散性が低下する傾向にあるので重量比（ＷＡ／ＷＢ）は３／１〜１２／１の範囲が適当である。
【００２２】
次に本発明における顔料（Ｃ）は、ポリエステル樹脂の着色に用いられる顔料であって、その粒子径が通常５．０μｍ以下、好ましくは平均粒子径が１．０μｍ以下のものが好ましく、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化鉄等の無機系顔料、フタロシアニン系、アゾ系、ペリノン系、ペリレン系、アントラキノン系等の有機系顔料をあげることができる。さらにカオリン、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、シリカゲル、酸化ケイソ等を例示することができる。
【００２３】
このような顔料の原着繊維中における含有量は、通常０．０１〜１．０重量％の範囲が好ましい。
【００２４】
本発明の原着繊維には、上記の水溶性ポリエステル（Ａ）、ポリシロキサン化合物（Ｂ）及び顔料（Ｃ）の他に、本発明の目的を阻害しない範囲内で酸化防止剤、紫外線吸収剤、制電剤、艶消剤、難燃剤などの各種添加剤を配合してもよい。
【００２５】
ポリエステル繊維中に前記水溶性ポリエステル（Ａ）、ポリシロキサン化合物（Ｂ）及び顔料（Ｃ）を分散混合するには特別な方法を採用する必要はなく、例えば顔料をマスターペレット化した後に顔料を含有しないベースポリマーと混練する方法において、予めマスターチップ中に該水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）とを混合しておく方法、マスターチップとベースポリマーとを溶融混練する際に該水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）を添加溶融混練する方法などがあげられる。
【００２６】
なかでも、水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）を予め細かく分散させて、これを顔料と溶融混合して顔料含有着色剤を一旦作成し、次にこれと顔料を含有しないベースポリマーとを溶融混練してマスターペレットを作成する方法が顔料の分散性が良好なので特に好ましい。いずれの方法であっても、混合分散後は公知の溶融紡糸・延伸方法によって繊維化することができる。
【００２７】
【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が、本発明はこれによって何等限定を受けるものでは無い。なお実施例中の各値は以下の方法に従って求めた。
（１）固有粘度：
オルソクロロフェノールを溶媒とし、オストワルド粘度計を用い、３５℃で常法に従って求めた。
（２）繊維強伸度：
テンシロン引張試験機を使用して、糸長２５０ｍｍ、引張速度２５０ｍｍ／分にて常法にしたがって求めた。
（３）顔料凝集抑制効果（圧力上昇値）
日本精線（株）製焼結フィルター「ＮＦ―１２（濾過精度４０μｍ）」を装着した紡糸パックに、顔料を分散混練した溶融ポリマーサンプルをフィルター面積１ｃｍ²当たり２０ｋｇ通過させた際の圧上昇値を測定した。この値が１０ｋｇ／ｃｍ²未満であれば顔料粒子の凝集抑制効果は良好であると判定した。
（４）ワーパー毛羽
２８００ｍ／分で走行している延伸糸を、非接触型赤外線光学方式の毛羽測定装置（ＭＥＩＮＥＲ−ＤＥＬ社製毛羽発見機ＢＦＤ−８Ｐ−Ｂ型）を使用して測定し、１００万ｍ長さ当たりの毛羽数として検出した。
【００２８】
［実施例１］
粒径が５．０μｍであるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料１００部と、テレフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、エチレングリコール、ジエチレングリコールをモル比９０：１０：６５：３５で縮重合して得られた固有粘度が０．４０の水溶性ポリエステル４部と、ポリジメチルシロキサン（信越化学工業（株）社製信越シリコーンＫＦ−９６）０．５部とを混合した後、ボールミル式溶融混練分散機で混練して顔料含有着色剤を得た。
【００２９】
この顔料含有着色剤と、固有粘度が０．８０のポリトリメチレンテレフタレートチップとを、得られるマスターチップの顔料濃度が２５重量％となる割合で均一に粉砕分散混合した後、二軸押出機にて溶融混練して直径２〜３ｍｍ、長さ３〜４ｍｍの円筒状原着マスターチップを得た。
【００３０】
次いで、予め作成しておいた固有粘度１．００のポリトリメチレンテレフタレートベースチップと、上述の操作によって得られた円筒状原着マスターチップとを、重量比（４９：１）となるように計量混合してエクストルーダー型紡糸機に供給し、紡糸温度２４５℃にて溶融した後、パックに装填した濾過精度５０μｍの焼結フィルターを通過させた後、孔径０．６ｍｍ、１４４ホールの紡糸口金から吐出した。
【００３１】
吐出糸条は雰囲気温度が２９０℃の加熱筒を通過させた後、冷却固化させ、油剤を付与して引き取り、引き続いて２段延伸にて全延伸倍率３．６倍で延伸を行い、同時に２００℃の温度で熱セットして２８００ｍ／分で捲取り、強度４．５１ｃＮ／ｄｔｅｘ、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３２】
［実施例２］
実施例１において、水溶性ポリエステルとして、アジピン酸、イソフタル酸および５−ナトリウムスルホイソフタル酸、エチレングリコールをモル比３０：５０：２０：１００で重縮合し、さらに、末端にメチル基を１０ｅｑ／ｔｏｎの割合で封鎖した固有粘度が０．４０の水溶性ポリエステルを使用したこと以外は同様の操作をおこなって、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３３】
［実施例３］
実施例２において、顔料含有着色剤を作成する際の顔料と水溶性ポリエステル（Ａ）とポリシロキサン化合物（Ｂ）との混合割合をそれぞれ１００部：９部：１部に変更する以外は実施例２と同様にして総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３４】
［実施例４］
実施例１において、水溶性ポリエステル（Ａ）として、アジピン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールをモル比９０：１０：７０：３０で重縮合して得られた固有粘度が０．３５の水溶性ポリエステルを用いたこと以外は同様にして、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３５】
［比較例１］
平均粒径が５．０μｍであるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料１５部と、固有粘度が０．７０のポリトリメチレンテレフタレートチップ８５部を均一に混合した後１５０℃の熱風乾燥機にて８時間乾燥し、次いで二軸押出機にて溶融混練して直径２〜３ｍｍ、長さ３〜４ｍｍの円筒状原着マスターチップを得た。固有粘度１．００のポリエチレンテレフタレートベースチップと上記マスターチップとを、実施例１と同様に重量比（２９：１）で計量混合して溶融紡糸延伸を行い、この際延伸倍率及び吐出量を調整して総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３６】
［比較例２］
粒径が５．０μｍ以下であるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料５０部と、固有粘度が０．５５、融点が２１６℃のポリブチレンテレテレフタレート５０部とを混合した後、ボールミル式溶融混練分散機で混練して顔料含有着色剤を得た。この顔料含有着色剤を、固有粘度が０．６５のポリエチレンテレフタレートチップとを均一に粉砕混合混合した後、二軸押出機にて溶融混練して直径２〜３ｍｍ、長さ３〜４ｍｍ、顔料濃度２５％の円筒状原着マスターチップを得た。
【００３７】
固有粘度１．００のポリトリメチレンテレフタレートベースチップと上記マスターチップとを、重量比（４９：１）となるように計量混合して供給し、溶融紡糸延伸を行い、この際延伸倍率及び吐出量を調整して総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００３８】
［比較例３］
平均粒径が５．０μｍであるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料２５部と、ポリジメチルシロキサン（信越化学工業（株）社製信越シリコーンＫＦ−９６）０．５部とを混合した後、ボールミル式溶融混練分散機で混練して顔料含有着色剤を得た。この顔料含有着色剤を、固有粘度が０．６５のポリトリメチレンテレフタレートチップとを均一に粉砕混合混合した後、二軸押出機にて溶融混練して直径２〜３ｍｍ、長さ３〜４ｍｍ、顔料濃度２５％の円筒状原着マスターチップを得た。
【００３９】
固有粘度１．００のポリトリメチレンテレフタレートベースチップと上記マスターチップとを、重量比（４９：１）で計量混合したのち、延伸倍率及び吐出量を適宜調整して溶融紡糸延伸を行い、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００４０】
［比較例４］
平均粒径が５．０μｍであるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料５０部と、テレフタル酸、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、エチレングリコール、ジエチレングリコールをモル比８０：１０：１０：６５：３５で縮重合して得られた固有粘度が０．４０の水溶性ポリエステル２部を混合した後、ボールミル式溶融混練分散機で混練して顔料含有着色剤を得た。
【００４１】
以下、実施例１と同様の操作を行い、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【００４２】
［比較例５］
平均粒径が５．０μｍであるイエロー、レッド顔料を（１：１）の重量比率で混合した顔料５０部と、テレフタル酸、アジピン酸、トリメチレングリコールをモル比８０：２０：１００にて縮重合して得られた固有粘度が０．４０の非水溶性ポリエステル２部及びポリシロキサン化合物として信越シリコーンＫＦ−９６０．２５部とを混合した後、ボールミル式溶融混練分散機で混練して顔料含有着色剤を得た。
【００４３】
以下、実施例１と同様の操作を行い、総繊度１５００ｄｔｅｘの延伸糸を得た。
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
本発明のポリトリメチレンテレフタレート原着繊維は、顔料をポリメチレンテレフタレート中に分散させる際の分散効果及び凝集抑制効果に優れているため、その製糸時の延伸性は良好で、風合い、耐久性に優れ、また単糸切れも抑制されて品位も良好なので、産業資材用途に極めて有用なものである。

Claims (5)

1. 主たる繰り返し単位をトリメチレンテレフタレートとし、水溶性ポリエステル（Ａ）、表面張力が２０〜２１ｍＮ／ｍの範囲にあるポリシロキサン化合物（Ｂ）及び顔料（Ｃ）が分散混合されてなるポリエステルポリマーからなる、ポリトリメチレンテレフタレート原着繊維。
2. 固有粘度が０．８以上でかつ強度が４．０〜５．５ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲である請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート原着繊維。
3. 水溶性ポリエステル（Ａ）及びポリシロキサン化合物（Ｂ）の末端がアルキル基で封鎖されてなる、請求項１または２記載の原着繊維。
4. 水溶性ポリエステル（Ａ）の混合量ＷＡとポリシロキサン化合物（Ｂ）の混合量ＷＢとの合計が、顔料（Ｃ）を基準として０．５〜１０重量％の範囲である、請求項１または２記載の原着繊維。
5. 水溶性ポリエステル（Ａ）の混合量とポリシロキサン化合物（Ｂ）の混合量との重量比（ＷＡ／ＷＢ）が（３／１）〜（１２／１）である請求項１または２記載の原着繊維。