JP4375073B2 - 吸湿性ポリエステル繊維及びその製造方法 - Google Patents
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(1)ポリエステル繊維の吸放湿パラメーター(ΔMR)が1.0%以上
(2)ポリエステル繊維中の親水性成分(A)の分散径が2ミクロン以下であり、親水性成分(A)のブレンド率が5〜39重量%
(3)クエン酸キレートチタン化合物、乳酸キレートチタン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のチタン化合物と、下記式6で表されるリン化合物と、酢酸コバルト及び酢酸マンガンとを親水性成分(A)、もしくは親水性成分(A)及び繊維形成性重合体(B)に配合してなるポリエステル繊維。
(1)ジカルボン酸成分とジオール成分との反応であるエステル化反応
(2)ジカルボン酸のエステル形成性誘導体成分とジオール成分との反応であるエステル交換反応
(3)実質的にエステル反応またはエステル交換反応が終了し、得られたポリエチレンテレフタレート低重合体を脱ジオール反応にて高重合度化せしめる重縮合反応
従って、繊維の艶消し剤等に無機粒子として一般的に用いられている二酸化チタン粒子は上記の反応に対して実質的に触媒作用を有しておらず、本発明の触媒として用いることができるチタン化合物とは異なる。
以上の上記式6にて表されるリン化合物としては、例えば亜リン酸エステル、ジアリール亜ホスフィン酸アルキル、ジアリール亜ホスフィン酸アリール、アリール亜ホスホン酸ジアルキル、アリール亜ホスホン酸ジアリールが挙げられ、特に熱安定性及び色調改善の観点から亜リン酸エステルであることが好ましい。具体的には、環状構造を有しないリン化合物として式6中のL=3、かつM=0、かつN=0の化合物としてトリフェニルホスファイト、トリス(4−モノノニルフェニル)ホスファイト、トリ(モノノニル/ジノニル・フェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト等があり、L=2、かつM=1、かつN=0の化合物としてモノオクチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンジホスファイト等があり、L=1、かつM=1、かつN=1の化合物としてジオクチルモノフェニルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト等があり、その中でも下記式8のトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトが好ましい。この化合物はアデカスタブ2112(旭電化株式会社)またはIRGAFOS168(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)として入手可能である。
A.ポリエステル中のチタン元素、リン元素、アンチモン元素及びマンガン元素の含有量
蛍光X線元素分析装置(堀場製作所社製、MESA−500W型)により求めた。なお、ポリエステルに二酸化チタン粒子が含有されている際には、次の前処理をした上で蛍光X線分析を行った。すなわち、ポリエステルをオルソクロロフェノールに溶解(溶媒100gに対してポリマー5g)し、このポリマー溶液と同量のジクロロメタンを加えて溶液の粘性を調製した後、遠心分離器(回転数18000rpm、1時間)で粒子を沈降させる。その後、傾斜法で上澄み液のみを回収し、上澄み液と同量のアセトンを添加することによりポリマーを再析出させ、そのあと3G3のガラスフィルター(IWAKI社製)で濾過し、濾上物をさらにアセトンで洗浄した後、室温で12時間真空乾燥してアセトンを除去した。以上の前処理を施して得られたポリマーについてチタン元素、リン元素、アンチモン元素及びマンガン元素の分析を行った。
B.ポリマーの固有粘度IV
オルトクロロフェノール溶液とし、25℃で求めた。
C.カルボン酸末端基量
Mauriceらの方法[Anal.Chim.Acta,22,p363 (1960)]によった。
D.溶液ヘイズ
測定する試料2.0gをオルソクロロフェノール20mLに溶解させ、ヘイズメーター(スガ試験機社製,HGM−2DP型)を用い、積分球式光電光度法にて分析を行った。
E.ポリマーの色調
色差計(スガ試験機社製、SMカラーコンピュータ型式SM−3)を用いて、ハンター値(L、a、b値)として測定した。
F.口金の堆積物の観察
繊維の紡出から72時間後の口金孔周辺の堆積物量を、長焦点顕微鏡を用いて観察した。堆積物がほとんど認められない状態を○、堆積物は認められるものの操業可能な状態を△、堆積物が認められ頻繁に糸切れが発生する状態を×として判定した。
G.ポリマ及び繊維の吸放湿パラメーター(吸湿率差)ΔMR
吸湿率はポリマの場合、チップを約2mm角の立方体状に裁断し、また繊維の場合は原糸をカセ取りして、いずれの場合も60℃で12時間真空下で乾燥し、乾燥後の重量をおよそ1gとし、20℃×65%RHあるいは30℃×90%RHの雰囲気下、恒温恒湿器(エスペック社製PR−2G)中に24時間放置後の重量との重量変化から、次式で求めた。
吸湿率(%)=(吸湿後の重量−乾燥後の重量)/乾燥後の重量 ×100
上記測定した20℃×65%RH及び30℃×90%RHの条件での吸湿率(それぞれMR1及びMR2とする)から、吸湿率差ΔMR(%)=MR2−MR1を求める。ここで吸湿率差ΔMRは衣服着用時の衣服内の湿気を外気に放出することにより快適性を得るためのドライビングフォ―スであり、軽〜中作業あるいは軽〜中運動を行った際の30℃×90%RHに代表される衣服内温度と20℃×65%RHに代表される外気温湿度との吸湿率差である。
H.強度、伸度
東洋ボールドウィン社製テンシロン引張り試験機を用いて試長20cm、引張り速度10cm/分の条件で応力−歪み曲線から値を求めた。
I.親水性成分(A)の繊維中での分散径
親水性成分(A)の繊維中での分散径は繊維断面をオスミニウム酸で染色し、TEM写真撮影をすることで確認した。
親水性成分(A)となる共重合ポリエステルとして、高純度テレフタル酸(三井化学社製)100kgとエチレングリコール(日本触媒社製)45kgのスラリーを予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行い、このエステル化反応生成物の123kgを重縮合槽に移送した。
実施例1において静止混練子の段数を変更し扁平度を変更した以外は実施例1と同様な方法によりブレンド繊維の染色布帛を得た。結果を表1にまとめる。比較例1、2においては分散径を小さくすることができず満足するΔMRが発現しなかった。なお、表1記載のリン化合物1とはビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト(旭電化社製、アデカスタブPEP−36)である。
実施例1で得られた共重合ポリエステルを構成成分とし、実施例1と同様にIV=0.70のポリエチレンテレフタレートを別々に溶融し、ブレンド比を変更して未延伸糸を得、次いで延伸、熱処理することにより84デシテックス24フィラメントのブレンド繊維を得た。繊維特性を表2にまとめた。比較例3においては共重合ポリエステルのブレンド率が高く紡糸することができなかった。
実施例1において共重合ポリエステル中のチタン化合物種(触媒B〜D)及び量を変更する以外は同様な方法で共重合ポリエステルを得た。該共重合ポリエステルを構成成分とし、実施例1と同様な方法で84デシテックス24フィラメントのポリエステル繊維を得た。繊維特性を表3にまとめた。比較例4、5についてはポリマーの色調悪化が著しく、比較例6については紡糸時の口金汚れが著しく口金に堆積物が認められ頻繁に糸切れが発生する状態であり、親水性成分の分散径も大きく、満足するΔMRが得られなかった。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中に温水(371g)にクエン酸・一水和物(532g、2.52モル)を溶解させた。この撹拌されている溶液に滴下漏斗からチタンテトライソプロポキシド(288g、1.00モル)をゆっくり加えた。この混合物を1時間加熱、還流させて曇った溶液を生成させ、これよりイソプロパノール/水混合物を真空下で蒸留した。その生成物を70℃より低い温度まで冷却し、そしてその撹拌されている溶液にNaOH(380g、3.04モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えた。得られた生成物をろ過し、次いでエチレングリコール(504g、80モル)と混合し、そして真空下で加熱してイソプロパノール/水を除去し、わずかに曇った淡黄色の生成物(Ti含有量3.85重量%)を得た。この混合溶液に対し、リン酸の85重量/重量%水溶液(114g、1.00モル)を加えることで、リン化合物を含有するチタン化合物を得た(P含有量2.49重量%)。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中に温水(371g)にクエン酸・一水和物(532g、2.52モル)を溶解させた。この撹拌されている溶液に滴下漏斗からチタンテトライソプロポキシド(288g、1.00モル)をゆっくり加えた。この混合物を1時間加熱、還流させて曇った溶液を生成させ、これよりイソプロパノール/水混合物を真空下で蒸留した。その生成物を70℃より低い温度まで冷却し、そしてその撹拌されている溶液にNaOH(380g、3.04モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えた。得られた生成物をろ過し、次いでエチレングリコール(504g、80モル)と混合し、そして真空下で加熱してイソプロパノール/水を除去し、わずかに曇った淡黄色の生成物(Ti含有量3.85重量%)を得た。この混合溶液に対し、フェニルホスホン酸(158g、1.00モル)を加えることで、リン化合物を含有するチタン化合物を得た(P含有量2.49重量%)。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた2Lのフラスコ中に撹拌されているチタンテトライソプロポキシド(285g、1.00モル)に滴下漏斗からエチレングリコール(218g、3.51モル)を加えた。添加速度は、反応熱がフラスコ内容物を約50℃に加温するように調節された。その反応混合物を15分間撹拌し、そしてその反応フラスコに乳酸アンモニウム(252g、2.00モル)の85重量/重量%水溶液を加えると、透明な淡黄色の生成物(Ti含有量6.54重量%)を得た。この混合溶液に対し、リン酸の85重量/重量%水溶液(114g、1.00モル)を加えることで、リン化合物を含有するチタン化合物を得た(P含有量4.23重量%)。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた2Lのフラスコ中に撹拌されているチタンテトライソプロポキシド(285g、1.00モル)に滴下漏斗からエチレングリコール(218g、3.51モル)を加えた。添加速度は、反応熱がフラスコ内容物を約50℃に加温するように調節された。その反応混合物を15分間撹拌し、そしてその反応フラスコに乳酸アンモニウム(252g、2.00モル)の85重量/重量%水溶液を加えると、透明な淡黄色の生成物(Ti含有量6.54重量%)を得た。この混合溶液に対し、フェニルホスホン酸(158g、1.00モル)を加えることで、リン化合物を含有するチタン化合物を得た(P含有量4.23重量%)。
実施例1において共重合ポリエステル中のリン化合物の種類(リン化合物2〜6)及び量を変更する以外は同様な方法で共重合ポリエステルを得た。該共重合ポリエステルを構成成分とし、実施例1と同様な方法で84デシテックス24フィラメントのポリエステル繊維を得た。繊維特性を表4にまとめた。比較例7については特定のリン化合物を添加していないため、ポリマー色調は悪化した。
実施例20では、実施例1において共重合ポリエステルである親水性成分(A)だけではなく、繊維形成性重合体(B)についても、実施例1と同様なチタン触媒及びリン化合物を用いて得られたポリエチレンテレフタレートを使用する以外は同様な方法でポリエステル繊維を得た。また、実施例21、22ではエステル化反応終了後、重縮合反応開始前の任意の時点でグリコール成分を追添する量を変更する以外は同様な方法で共重合ポリエステルを得た。該共重合ポリエステルを構成成分とし、実施例1と同様な方法で84デシテックス24フィラメントのポリエステル繊維を得た。繊維特性を表5にまとめた。
2:ポリマー流路2
3:静止混練子
4:口金
Claims (7)
- 親水性成分(A)及び繊維形成性重合体(B)をブレンドしたポリエステル繊維であり、以下(1)〜(3)の条件を満たすことを特徴とする吸湿性ポリエステル繊維。
(1)ポリエステル繊維の吸放湿パラメーター(ΔMR)が1.0%以上
(2)ポリエステル繊維中の親水性成分(A)の分散径が2ミクロン以下であり、親水性成分(A)のブレンド率が5〜39重量%
(3)クエン酸キレートチタン化合物、乳酸キレートチタン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のチタン化合物と、下記式6で表されるリン化合物と、酢酸コバルト及び酢酸マンガンとを親水性成分(A)、もしくは親水性成分(A)及び繊維形成性重合体(B)に配合してなるポリエステル繊維。
- 請求項1記載の親水性成分(A)であるポリエステルが主たる酸成分がテレフタル酸であり、ポリエステルを製造する際にエステル化反応終了後、重縮合反応開始前の任意の時点で、テレフタル酸に対するモル比で0.3〜1.1のグリコール成分を追添することを特徴とする吸湿性ポリエステル繊維の製造方法。
- チタン化合物をポリエステルに対するチタン原子換算で0.5〜150ppm(二酸化チタン粒子のチタン原子含有は除く)、リン化合物をポリエステルに対するリン原子換算で0.1〜400ppm、アンチモン化合物を含まないかあるいはポリエステルに対するアンチモン原子換算で30ppm以下含有し、チタン化合物とリン化合物の比率が、チタン原子とリン原子のモル比率としてTi/P=0.1〜20であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の吸湿性ポリエステル繊維。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のポリエステル繊維にて、ポリエステル組成物中にカルボニル基を3個以上有する芳香族多価カルボン酸化合物を配合してなることを特徴とする吸湿性ポリエステル繊維。
- 親水性成分(A)としてポリエーテルエステル系化合物を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の吸湿性ポリエステル繊維。
- 親水性成分(A)及び繊維形成性重合体(B)をブレンドする際、両成分を個別に溶融しパック内に組み込んだ静止混練子にて溶融ブレンドすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の吸湿性ポリエステル繊維の製造方法。
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