JP5915273B2 - 吸放湿性ポリエステル繊維およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸放湿性を有するポリエステル繊維およびその製造方法に関するものである。

ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートに代表されるポリエステル繊維は機械的強度、耐熱性などに優れるため、衣料用途を主体に広く使用されている。しかしながら、これらのポリエステル繊維は極めて吸放湿性が低いため、インナー，中衣，スポーツ衣料などのように直接的に肌に触れてあるいは肌側に近い状態で着用される分野に使用する場合には、肌からの発汗によるムレ，ベタツキなどを生じ、吸放湿性の高い天然繊維に比較して快適性の点で劣るため、これらの分野への進出は限定されている。

このため、例えば特許文献１に記載されているように、ポリエステル繊維からなる布帛に、高次加工で吸放湿性成分を付与する技術が提案されている。しかしながら、この方法では布帛の風合いが硬くなったり、洗濯耐久性に劣ったりする問題があった。

そこで、ポリエステル繊維自体に吸放湿性を付与すべく、例えば特許文献２〜４に記載されているように、吸放湿性を持つポリマーを芯成分とし、これを鞘成分であるポリエステルで覆った芯鞘型複合繊維が提案されている。この方法により吸放湿性は向上するものの、染色などの熱水処理時に、芯部の吸湿膨潤による体積膨張により鞘部に歪みがかかり、繊維表面にひびや割れ（鞘割れ）が生じ、商品価値が低下するばかりでなく工程トラブルを生じる等の欠点がある。繊維中に中空部を設けることで芯部の体積膨張を吸収し鞘割れを抑制する試みもなされているが、これにより界面での剥離が生じやすく商品価値を損なうという問題があった。

そこで、吸湿ポリマーの膨潤による体積変化の絶対値を小さくすることで鞘割れを抑制すべく、例えば特許文献５に記載されているように、吸湿ポリマーをポリエステル中に分散させる技術が提案されている。しかしながら、該技術ではポリオキシアルキレングリコールとポリエステルとを共重合したポリマーを吸湿ポリマーとして用いているため、吸放湿性を十分に発現させるためには島成分比率を高める必要があり、これにより操業性が不安定になり糸切れが多くなったり、得られた繊維の長手方向の繊度斑が大きくなったりする問題があった。

これに対して、例えば特許文献６に記載されているように、吸湿成分を共重合せずに単体で用いてポリエステル中に分散させる技術が提案されている。しかしながら、該技術はポリアミドに関するものであり、ポリエステル特有のハリ，コシを再現することは不可能であった。また、該技術をポリエステルに適用する技術が、例えば特許文献７に記載されている。しかしながら、該文献には繊維に関して具体的な製造方法の記載はなく、実施例もフィルムに関するものである。該文献に基づいて繊維を製造したところ、繊維が黒く着色する，操業中の発煙および繊維の黄味が高くなる，紡糸操業性が糸切れが多発して問題で繊維の長手方向の繊度斑が大きい，巻取中に糸層が破裂する，巻取糸保管中に膨潤し延伸時の解舒性が悪くなるために延伸操業性が悪く繊度斑が大きい、など多くの問題が発生した。

特開２００２−６９８４６号公報 特開平５−２０９３１６号公報 特開平６−１３６６２０号公報 特開平９−１１１５７９号公報 特開２００４−２７７９１１号公報 特開昭５５−４８５２号公報 特開２００２−１５５４２５号公報

本発明は、吸放湿性および強度が良好で，長手方向の繊度斑が少なく、機械的物性に優れた特性を有するポリエステル繊維およびその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題は、繊維中に、ポリビニルピロリドンが３〜２０重量％、繊維断面における分散径が３００ｎｍ以下で微分散しており、吸放湿性パラメータ（ΔＭＲ）が１．０％以上、強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、タフネスが１５以上、繊度斑Ｕ％（ｎ）が１．０以下、色調Ｌ値が７０以上，ｂ値が１０以下であることを特徴とする吸放湿性ポリエステル繊維によって解決することができる。

本発明によって得られたポリエステル繊維は、着用快適性を得るのに十分な吸放湿性を有しており、また、繊度斑が小さく、Ｌ値が高く、かつｂ値が低い等の特徴を有していることから、均一染色性および発色性に優れており、衣料用として用いるのに適した繊維である。

本発明の吸放湿性ポリエステル繊維は、ポリエステルとポリ(Ｎ−ビニルラクタム)とがアロイ化されたポリマーを繊維化したものである。ここで、アロイ化とは、複数のポリマーを混合し、新たな特性を持たせる操作である。本発明のポリマーアロイ繊維は、ポリエステルを海成分，ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を島成分とした海島構造を持つものである。

ポリエステルとしては、芳香族ポリエステル、脂肪族ポリエステルのいずれを用いても良い。芳香族ポリエステルとしては、その酸成分がテレフタル酸および／またはイソフタル酸であり、ジオール成分がエチレングリコール，トリメチレングリコール，テトラメチレングリコールなどの脂肪族ジオールのうち少なくとも１種よりなるものがあげられる。これらの中でポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等が好ましい。また、芳香族ポリエステルの一部を共重合成分で置換したものでもよく、共重合成分としては、フタル酸，メチルテレフタル酸，メチルイソフタル酸，スルホイソフタル酸塩，コハク酸，アジピン酸，セバシン酸などが挙げられる。さらに上述の芳香族ポリエステルに分岐成分として、トリメシン酸，トリメリット酸などを共重合したものでもよい。脂肪族ポリエステルとしては、グリコール酸，乳酸などのヒドロキシカルボン酸の単独重合体またはそれらの共重合体があげられる。これらの中で、ポリグリコール酸，ポリ乳酸などが好ましい。

また、従来から、このようなポリエステルの重縮合時に用いられる触媒としては、三酸化アンチモンが広く用いられており、この場合ポリエステル中のアンチモン原子含有量は１００ｐｐｍ以上であるが、本発明に用いられるポリエステルはアンチモン原子含有量が５０ｐｐｍ以下であることが好ましく、この場合、吸放湿性ポリエステル繊維のアンチモン原子含有量も５０ｐｐｍ以下となる。より好ましいポリエステル中のアンチモン原子含有量は３０ｐｐｍ以下である。前述の通り、ポリエステルとポリ（Ｎ−ビニルラクタム）とをブレンドすることで、アロイポリマーが黒く着色する問題が判明していたが、本発明者らは鋭意検討の結果、この着色の原因がアンチモン原子とポリ（Ｎ−ビニルラクタム）との反応による黒色異物であることを突き止め、アンチモン原子の含有量が５０ｐｐｍ以下であるポリエステルを用いることで、アロイポリマーが黒く着色するのを抑制でき、繊維にした際に色調Ｌ値を７０以上にできることを見出したものである。ポリエステル中のアンチモン原子含有量を５０ｐｐｍ以下とするには、アンチモン系以外の重合触媒（チタン系，スズ系，ゲルマニウム系など）を用いるか、これらとアンチモン系重合触媒とを併用することにより達成できる。また、アンチモン系の重合触媒を用いたポリエステルと、アンチモン以外の重合触媒を用いたポリエステルとをブレンドすることによっても達成できる。

さらに、ポリエステルの融点は２５５℃以下であることが好ましく、１５０℃以上２４０℃以下であることがより好ましい。ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）は高温下で熱劣化により黄変し、繊維の色調ｂ値を悪化させる原因となる。このため、融点が２５５℃以下のポリエステルを用いることで混練温度や紡糸温度を低く抑えることができ、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の熱劣化を抑制し、繊維の色調ｂ値悪化を抑制できる。一方、ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)は多くがガラス転移温度１７０℃程度の非晶であることから、混練時および紡糸時はこれ以上の温度で加工する必要があるため、ポリエステルの融点が１５０℃であるとポリエステルの熱劣化を抑制でき好ましい。

ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)としては、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン，Ｎ−ビニル−２−ピペリドン，Ｎ−ビニルカプロラクタムなどのＮ−ビニルラクタム類の重合体があげられる。本発明で使用されるポリ（Ｎ−ビニルラクタム）としては、立体障害が小さく水分子を吸着，放出しやすいことから、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンの重合体であるポリビニルピロリドンが好ましい。ポリビニルピロリドンは重量平均分子量０．５万以上２５０万以下のものが一般的であるが、このうち重量平均分子量１万以上１００万以下のものが好ましく、重量平均分子量３万以上５０万以下のものがより好ましい。重量平均分子量１万以上であることで、熱安定性が高くなり、また、溶融紡糸時のブリードアウトを抑制でき、さらに、高次加工時や製品として使用する際のポリビニルピロリドンの溶出を抑制でき吸放湿性を向上することができる。また、重量平均分子量１００万以下であることで、アロイポリマーの粘度が高くなり、ポリエステル中で凝集して分散性が低下することや、紡糸時に装置にかかるポリマー圧力が高くなることを好適に抑制できる。

本発明では、ポリエステルを海、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）を微細な島とした海島構造を持つポリマーアロイ繊維とすることが必要である。ポリエステルを海成分とすることで、高い機械特性を持つポリエステルが繊維の機械物性を担うことができ、高い機械物性を持つ繊維とすることができる。また、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）を島成分とすることで、耐水溶性の低いポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の繊維表面への露出を抑制し、高次加工時および製品として使用する際のポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の溶出を抑制でき、吸放湿性を向上することができる。

ポリエステルとポリ(Ｎ−ビニルラクタム)の合計量を１００重量部としたときの各成分の比率は、ポリエステル７５重量部以上９７重量部以下，ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)３重量部以上２０重量部以下であり、好ましくはポリエステル８０重量部以上９５重量部以下，ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)５重量部以上２０重量部以下である。

ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を３重量部以上とすることで吸放湿性を発現する。一方、ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を２０重量部以下とすることで、繊維製造時のバラス効果により発生する紡糸線のふくらみを原因とする、長手方向の繊度斑を抑制することができる。

本発明の繊維は、繊維横断面における島成分の分散径が３００ｎｍ以下であることが必要であり、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。分散径を３００ｎｍ以下とすることで、海島界面の比界面積を十分大きくすることができ、島成分の吸湿膨潤による体積変化に起因した海成分の鞘割れを抑制することができ、また、吸放湿速度が高くなり環境の変化への即応性に優れた吸放湿性を示すものとなる。さらに、島成分ポリマーのうち、繊維表層に露出する部分を持つ島成分ポリマーの割合が小さくなり、高次加工時および製品として使用する際の島成分ポリマーの溶出による吸放湿性低下を抑制することができる。また、島成分の分散径が大きいと、口金吐出時に引き伸ばされた島成分が、吐出後にポリマー間の界面張力により球形に戻ろうとする力も大きくなり、吐出孔直下でバラス効果と呼ばれる吐出孔径の数倍もの直径を有する膨らみが発生する。このため、紡糸での細化変形過程で太細異常が発生しやすく、糸長手方向で繊度斑等の品質の問題が生じたり、太細が大きいときには糸切れが生じたりする。また、分散径を１０ｎｍ以上とすることで、混練時にポリマーにかけられるせん断を抑えることができ、分子鎖切断による物性低下や色調悪化を抑制でき好ましい。

吸放湿性パラメータΔＭＲは１．０％以上であることが必要である。ここで、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ースであり、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湿度と２０℃×６５％ＲＨに代表される外気温湿度との間の吸湿率差である。本発明では吸放湿性評価の尺度としてこのΔＭＲをパラメータとして用いるが、ΔＭＲは大きいほど吸放湿性が高く着用時の快適性が良好であることに対応する。ΔＭＲが１．０％以上であることで、繊維の吸放湿性能および快適性が良好である。ΔＭＲが１．５％以上であることが好ましく、ΔＭＲ２．０％以上５．０以下であることがより好ましい。一方、ΔＭＲを高くするにはポリ（Ｎ−ビニルラクタム）のブレンド量を高くする必要があるが、ΔＭＲ５．０以下とすることで工程通過性に影響を及ぼさない繊度斑とすることが可能であり好ましい。

強度は２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、タフネスは１５以上であることが必要である。強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、タフネス１７以上２７以下であることが好ましい。強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることで、布帛にした際にその強力も高く、衣料用布帛の薄地化，高密度化，軽量化に適している。強度４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることで、延伸倍率が高すぎることによる毛羽の発生を抑えることができ工程通過性が良好になる。また、繊維強度を高くするには製造時の延伸倍率を高くするのが一般的であるが、このようにすると強度は高くなるものの伸度が低くなり、毛羽が発生しやすく、製織などの工程通過性が悪くなる。このため、伸度を十分に保ちつつ高い強度を得るにはタフネスが１５以上である必要があり、１７以上であることが好ましく、２０以上であるとさらに好ましい。また、製糸条件の適正化によるタフネスの向上には限界があり、これを超えるタフネスを得るには、原料として分子量が非常に高いポリエステルを用いる必要があることから、タフネスは汎用ポリエステルにて到達可能な２７以下であることが好ましい。

本発明の繊維の長手方向の繊度斑Ｕ％（ｎ）は１．０％以下である必要があり、０．８％以下であることがより好ましい。１．０％以下であると染色後の染め斑を抑制することができる。染色工程において、繊度の大きな部分は分子配向が小さいために染料が多く吸尽されることが知られている。このことから、繊度に斑があると染め斑の原因となる。

色調Ｌ値は７０以上である必要がある。色調Ｌ値は繊維の明度を表すパラメータであり、Ｌ値が７０以上であることで、染色した際の発色性が良好となる。このため、Ｌ値は８０以上であることが好ましく、８５以上であるとより好ましい。

色調ｂ値は１０以下である必要がある。色調ｂ値は繊維の色度を表すパラメータであり、ｂ値が大きいほど黄味が強い。ｂ値が１０以下であることで、黄味が小さく外観的な色調に優れ、衣料用に好適な繊維となる。このため、ｂ値は８以下であることが好ましく、５以下であるとさらに好ましい。

このような特徴を有する本発明の吸放湿性ポリエステル繊維は、織物，編物，不織布，パイル織物等の立毛体，詰め綿等といった繊維構造体に加工して用いることができる。繊維構造体の用途としては、衣料，産業用資材，インテリア製品等といったものがあげられる。その中でも特に、インナー，中衣，スポーツ衣料などのように直接的に肌に触れてあるいは肌側に近い状態で着用される分野有効に活用することができる。

以下に本発明の吸放湿性ポリエステル繊維の製造方法を示す。
融点が２５５℃以下、アンチモン原子含有量が５０ｐｐｍ以下のポリエステルと、ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を、重量比９７：３〜７５：２５、繊維断面における分散径が５００ｎｍ以下となるように１８０℃以上２７０℃以下にて溶融混練して、一旦冷却した後チップ化した。紡糸装置に送り込む。この際使用する混練装置として好ましいのは、スクリュ径４０ｍｍ以上、Ｌ／Ｄ３５以上の二軸押出機である。紡糸装置に送り込まれたポリマーを溶融，計量した後、口金上に配置された金属不織布からなるフィルターを通し、口金から吐出した繊維を冷却し給油した後、３００ｍ／分以上で引き取り、連続して延伸工程に導き、延伸温度３０℃以上１４０℃以下にて１段または２段階で延伸して巻き取る。

各製造工程の詳細は以下の通りである。
原料については、前記したポリエステルとポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の組み合わせにおいて、ポリエステルとポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の合計量を１００重量部として、ポリエステル７５〜９７重量部、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）２５〜３重量部としてそれぞれ計量し、ブレンドすることが必要である。この際、吸湿しやすいポリエステルおよびポリ（Ｎ−ビニルラクタム）は予め８０〜１５０℃、減圧下、もしくは窒素雰囲気下で乾燥しておき、乾燥後は吸湿防止容器等にストックしておく。溶融混練前の吸湿率は、好ましくは０．０５重量％以下、より好ましくは０．０２重量％以下、最も好ましくは０．００８重量％以下である。

混練工程で用いられる装置として好ましいのは、スクリュ径４０ｍｍ以上、Ｌ／Ｄ３５以上の二軸押出機である。前述の理由から、本発明の吸放湿性ポリエステル繊維は、繊維横断面内の島成分分散径が５００ｎｍ以下である必要があり、これを達成できる混練装置であれば、これ以外の二軸押出機でもよく、一軸押出機でもよい。一方、ニーディングロールやバンバリーミキサーを用いて繊維横断面における島成分分散径を５００ｎｍ以下にすることは困難である。また、混練後は、一旦チップ化してもよいし、そのまま連続して紡糸装置に送り込んでもよい。

溶融押出における混練時のジャケット温度は、ポリエステルの融点（以下Ｔｍと記載）を基準に、Ｔｍ＋５以上Ｔｍ＋４０℃以下で行い、混練の剪断速度を３００（１／ｓｅｃ）以上９８００（１／ｓｅｃ）以下とすることが好ましく、二軸押出混練機（同方向２軸、軸径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ３５）では軸回転数を１００ｒｐｍ以上にすることが好ましい。この範囲のジャケット温度および剪断速度とすることで、均一性の高いアロイ相構造とすることが可能となり、かつ島成分のドメインサイズを十分小さくすることが可能になる。また、ジャケット温度は樹脂の着色を抑制するためにも低い方が好ましく、特に本発明で用いるポリ（Ｎ−ビニルラクタム）は高温下で熱劣化したり、黄色に着色し、あるいは発煙することもあるので、Ｔｍ＋５℃以上Ｔｍ＋２５℃以下であることがより好ましい。同様に、上記のアロイ相構造を維持しつつ、かつ着色を防止するために、紡糸温度はできるだけ低温で行うことが好ましく、Ｔｍ＋２０℃以上Ｔｍ＋５０℃以下の範囲で行うことが好ましい。また、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）として、非晶でガラス転移温度の低い粉体状のものを用いる場合は、投入部を冷却することが好ましい。投入部の冷却により、投入部内で粉体が融着し安定供給できなくなるトラブルを防止することができる。

紡糸工程においては、紡糸パック内での島ドメインの再凝集を抑制して島成分の分散径を制御するために、ハイメッシュの濾層（＃１００〜＃２００）や濾過径の小さい不織布フィルター（濾過径５〜３０μｍ）を口金上に配置してもよい。中でも、複数の線径の金属不織布からなる多層フィルターが島成分の分散径の制御に最も効果的である。

吐出したフィラメントは、モノフィラメントであっても、マルチフィラメントであっても良い。口金吐出孔の形状は、通常の丸断面、Ｙ断面、三角断面、四角断面、扁平断面あるいはこれらの中空断面等、公知のものを用いることができ、用途に応じたものを選択することができる。このうち、丸断面以外の異形断面であると、繊維の比表面積が大きくなるため吸放湿速度が速くなり好ましい。

口金下の冷却方法は、一方向から冷却するユニフロータイプのチムニーでも、糸条の内側から外側へ、もしくは糸条の外側から内側へ冷却風を当てる環状チムニーでもよいが、好ましくは糸条の内側から外側へ冷却する環状チムニーが、均一冷却できる点で好ましい。この際に、冷却風はマルチフィラメントに直交する方向から、マルチフィラメントに冷却気体を当てて冷却することが望ましい。このときの冷却風の速度は、０．２ｍ／秒以上１ｍ／秒以下が好ましく、０．３ｍ／秒以上０．８ｍ／秒以下がより好ましい。また、冷却風の温度は、均一冷却するために低い方が好ましいが、冷却風の温調コストとの兼ね合いから、１５℃以上２５℃以下にすることが現実的であり好ましい。

紡出したマルチフィラメントは公知の紡糸油剤を給油して表面被覆するが、このときの油剤の付着量は、糸に対し、純油分として０．３重量％以上３重量％以下付着させる。紡糸油剤には、衣料用ポリエステル繊維の油剤として広く用いられている含水油剤を用いてもよいし、非含水油剤を用いてもよい。ただし、後述のように、本発明の吸放湿性ポリエステル繊維では、繊維製造方法によって使い分ける必要がある。

引取工程では、紡糸速度は３００ｍ／分以上で引取り、一旦巻き取るか、連続して延伸を行う。３００ｍ／分以上で巻き取ることで生産性を高めることができる。好ましい紡糸速度は５００ｍ／分以上３０００ｍ／分以下である。３０００ｍ／分以下で紡糸することで、紡糸時の糸切れを抑制し、生産性を高めることができる。

引取後一旦巻き取る場合は、前述の紡糸油剤として、衣料用ポリエステル繊維に用いられる油剤としては一般的でない、非含水油剤を用いる必要がある。通常衣料用ポリエステル繊維の製造には、油剤成分を水エマルジョン化した含水油剤を用いるのが一般的であるが、非含水油剤は油剤成分を希釈するための希釈剤成分に有機溶剤を用いた油剤である。非含水油剤中の水分の含有量は、５重量％以下が好ましく、より好ましくは３重量％以下である。本発明者らは鋭意検討の結果、繊維構造が充分に形成されていない未延伸糸の状態であっても、非含水油剤を用いることで、巻取中の吸湿膨潤による糸層破裂や、未延伸糸パッケージの吸湿膨潤による延伸時の解舒不良および長手方向の繊度斑を抑制することができることを見出した。

一方、引取後連続して延伸を行う場合は、前述の紡糸油剤として、衣料用ポリエステル繊維の油剤として広く用いられている含水油剤を用いることができる。本発明者らは鋭意検討の結果、引取後連続して延伸することで繊維構造が形成され、巻取後の油剤中の水分吸収による膨潤を抑制できるため、含水油剤を用いても巻取中の糸層破裂および長手方向の繊度斑を抑制することができることを見出した。

ただし、本発明のポリマーアロイ繊維は未延伸の状態で放置すると吸湿膨潤しやすく、延伸するまでの時間差があると、未延伸糸パッケージ間で容易に繊維の強伸度特性や熱収縮特性のバラツキが生じたり、延伸時に解舒不良が発生したりする。そのため、１工程で紡糸、延伸までを行う直接紡糸延伸法を採用することが好ましい。

延伸は、１段でもよいし、２，３段でもよいが、２，３段延伸することでより強度を高めることができ好ましい。延伸温度としては、未延伸糸のガラス転移温度付近である３０℃以上１４０℃以下で行なう必要がある。３０℃以上とすることで均一延伸でき、１４０℃以下とすることで延伸ロールへの融着や繊維の自発伸長による操業性悪化を防ぐことができる。また、各段階の延伸倍率を掛け合わせた総合延伸倍率は、得られる延伸糸の伸度が２５％以上１００％以下になる様に設定することが好ましく、例えば２．５倍以上５倍以下が好ましい。伸度２５％以上とすることで延伸による毛羽の発生を抑制また延伸操業性向上でき。一方、伸度１００％以下とすることで強度を高くでき、また、巻取時の吸湿膨潤を抑制できる。また、延伸後には、未延伸糸の結晶速度が最大となる温度で熱セットすることが好ましく、１００℃以上２２０℃以下が好ましく、より好ましくは１２０℃以上２００℃以下である。熱セットすることで繊維の結晶化を促進し、強度を高くでき、吸湿膨潤を抑制することができる。また、熱セットロールと巻取機との間に複数のローラーを配置することが好ましく、ここでリラックスを与えることがより好ましい。リラックスとすることで、巻取後の繊維の自己収縮により紙管がスピンドルから抜けなくなる、いわゆる巻き締まりや物性斑を抑制することができる。

上記の条件で延伸することで、繊維構造が形成され、巻取時および保管時の吸湿膨潤を抑制することができる。また、工程安定性が高く、かつ高強度で長手方向の繊度斑の小さい延伸糸にすることができる。

本発明の繊維の提供形態としては、本発明の吸放湿性ポリエステル繊維が紙管や金属管に巻きつけられた繊維パッケージでもよいし、本発明の繊維を少なくとも一部に含む繊維構造体であってもよい。繊維パッケージ１つあたりの繊維量は４〜１０ｋｇ以上とすることが好ましく、６〜１０ｋｇ以上とすることがより好ましい。４ｋｇ以上とすることで繊維製造時の紙管や金属管の交換周期を少なくすることができ、生産性が向上する。また、１０ｋｇ以下とすることで、作業者が繊維パッケージを運搬する際の負担を減らすことができる。

以下に本発明を具体的に説明する。実施例中の測定方法は以下を用いた。

Ａ．ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）の重量平均分子量
試料をジメチルホルムアミドに溶解し、これをゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（Ｗａｔｅｒｓ製Ｗａｔｅｒｓ２６９０）で測定した。この時の標品には光散乱法で測定されたポリ（Ｎ−ビニルラクタム）を用いた。

Ｂ．ポリエステルおよび繊維の融点
示差走査型熱量計（パーキンエルマー製ＤＳＣ−７）を用い、試料２０ｍｇを昇温速度１０℃／分にて測定して得た融解吸熱曲線の極値を与える温度を融点（℃）とした。

Ｃ．Ｕ％（ｎ）（長手方向の繊度斑）
繊度斑測定装置Ｚｅｌｌｗｅｇｅｒ製（ＵＴ−４）を用いて、供糸速度２００ｍ／分、ツイスター回転数１２０００ｒｐｍ、測定長２００ｍの条件で、Ｕ％（ｎｏｒｍａｌ）を測定した。

Ｄ．繊維の強度，破断伸度およびタフネス
試料を引張試験機（オリエンテック製“テンシロン”（ＴＥＮＳＩＬＯＮ）ＵＣＴ−１００）でＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．５．１標準時試験に示される定速伸長条件で測定した。この時の掴み間隔は２０ｃｍ、引張り速度は２０ｃｍ／分、試験回数１０回であった。なお、破断伸度はＳ−Ｓ曲線における最大強力を示した点の伸びから求めた。タフネスは以下の式から求めた。
タフネス＝強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）×（伸度（％）^０．５） 。

Ｅ．吸湿ポリエステル繊維の島成分の平均分散径
繊維の長さ方向に対して垂直に切断した単糸の断面スライスをルテニウム染色し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（１０万倍）にてブレンド状態を観察・撮影した。連続したマトリックス成分（白色部分）を海成分、略円形状を成して分散した成分（灰色部分）を島成分とする海島構造となっている。島成分を構成するポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）の分散径を直径換算（島成分を円と仮定し、島成分の面積から換算される直径）して求めたものを島成分分散径とし、２０個の島成分の平均値を平均分散径とした。

Ｆ．吸放湿性ΔＭＲ
吸放湿性は原綿または布帛１〜３ｇを用い、絶乾時の重量と、恒温恒湿器（タバイ製ＰＲ−２Ｇ）にて２０℃×６５％ＲＨあるいは３０℃×９０％ＲＨの雰囲気下中に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−絶乾時の重量）／絶乾時の重量×１００
上記測定した２０℃×６５％ＲＨおよび３０℃×９０％ＲＨの条件での吸湿率（それぞれＭＲ１およびＭＲ２とする）から、吸湿率差ΔＭＲ（％）＝ＭＲ２−ＭＲ１を求めた。

Ｇ．繊維の色調(Ｌ／ｂ)
繊維を金属プレートに巻取張力０．２ｇ／ｄｔｅｘで巻き取り、ＳＭカラーコンピュータ（スガ試験機製ＳＭ−３）を用いて２回測定し、平均値より求めた。

Ｈ．ポリエステルおよび繊維中のアンチモン原子含有量測定
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（リガク製ＺＳＸ）を用いて、ピーク位置の回折角で元素同定、回折Ｘ線強度で定量した。分析には付属の半定量分析ソフト（ＳＱＸ）を用いた。

［製造例１］（ポリブチレンテレフタレート（チタン系触媒）の製造）
１，４−ブチレングリコール１１０４ｇ、テレフタル酸１１３２ｇを用いてエステル化反応、次いで重縮合反応を行なった。まず、テレフタル酸全量、１，４−ブチレングリコール７５０ｇ、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド０．８８ｇ、モノブチルヒドロキシスズオキシド０．７ｇを精留塔の付いた反応器に仕込み、１９０℃、４００ｍｍＨｇの条件下にエステル化反応を開始した後、徐々に昇温するとともに、残りの１，４−ブチレングリコールを連続的に添加した。次に重縮合反応缶へ移し、真空下において２５０℃の温度で４時間重縮合反応を行った。

［製造例２］（ポリブチレンテレフタレート（アンチモン系触媒）の製造）
反応触媒としてチタンテトラ−ｎ−ブトキシドの代わりに、ポリエステルの重合触媒として一般的な三酸化アンチモン０．４５ｇを用いた以外は［製造例１］と同一とした。

［製造例３］（共重合ＰＥＴ（チタン系触媒）の製造）
エチレングリコール７８４ｇ、テレフタル酸９９３ｇ、イソフタル酸３３１ｇを用いてエステル化反応、次いで重縮合反応を行なった。まずテレフタル酸全量、イソフタル酸全量、エチレングリコール５３３ｇ、酢酸カルシウム１．２ｇ、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド０．８８ｇを精留塔の付いた反応器に仕込み、１３０℃から２３５℃まで３時間で昇温し、エステル交換反応終了後、トリメリット酸メチル０．５７ｇを添加する。次に重縮合反応缶へ移し、真空下において２４０℃から２８５℃の温度で４時間重縮合反応を行なった。

［製造例４］（共重合ＰＥＴ（アンチモン系触媒）の製造）
反応触媒としてチタンテトラ−ｎ−ブトキシドの代わりに、ポリエステルの重合触媒として一般的な三酸化アンチモン０．４５ｇを用いた以外は［製造例３］と同一とした。

［製造例５］（ポリトリメチレンテレフタレート（チタン系触媒）の製造）
トリメチレングリコール９３５ｇ、テレフタル酸１２０９ｇを用いてエステル化反応、次いで重縮合反応を行なった。まずテレフタル酸全量、エチレングリコール６５３ｇ、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド０．８８ｇを精留塔の付いた反応器に仕込み、１３０℃から２１０℃まで３時間で昇温し、エステル交換反応終了後、重縮合反応缶へ移し、真空下において２２０℃から２５０℃の温度で４時間重縮合反応を行なった。

［製造例６］（ＰＥＴ（チタン系触媒）の製造）
エチレングリコール７８４ｇ、テレフタル酸１３２４ｇを用いてエステル化反応、次いで重縮合反応を行なった。まず、テレフタル酸全量、エチレングリコール５３３ｇ、チタンテトラ−ｎ−ブトキシド０．８８ｇを精留塔の付いた反応器に仕込み、２５０℃、４００ｍｍＨｇの条件下にエステル化反応を開始した後、徐々に昇温するとともに、残りのブチレングリコールを連続的に添加した。次に重縮合反応缶へ移し、真空下において２８５℃の温度で重縮合反応を行った。

［実施例１］
［製造例１］のポリブチレンテレフタレートと市販のポリビニルピロリドンＫ−３０（ＢＡＳＦ社、重量平均分子量５万）を、それぞれ９０：１０の割合でハンドブレンドし、二軸押出混練機（同方向２軸、軸径７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ５０）にて混練した。なお、ポリブチレンテレフタレートは１００℃、真空下で約５時間乾燥し、水分率を８０ｐｐｍに調湿した。二軸押出混練機のジャケット温度を２４０℃、混練時の軸回転数を１５０ｒｐｍとして混練し、ダイから吐出後、水冷、ペレタイズした。このチップを、ホッパーから一軸押出機（シリンダ温度２５５℃）に仕込み、さらにギアポンプにて計量，排出し、内蔵された紡糸パック（温度２６０℃）に溶融ポリマーを導き、紡糸口金から紡出した。なお、紡糸パックの口金直上には絶対濾過径１０μｍのＳＵＳ不織布フィルター（不織布厚み：０．６ｍｍ）を組み込んだ。紡出後、温度２０℃、速度０．４ｍ／秒の冷却風で糸条を冷却固化し、給油装置により油剤を付与した。紡糸油剤にはポリエーテル系油剤１５、水８５の割合で混合した含水油剤を糸に対して７％付着させた（純油分として１．０％ｏｗｆ）。
さらに第１ロールにて紡糸速度１２００ｍ／分で引き取った後、第２加熱ロールの温度を５０℃として１２０６ｍ／分にて引き取り、さらに第３加熱ロールの温度を１５０℃として５０５０ｍ／分にて延伸（延伸倍率：４．１９倍）を行い、第４ロールにて周速度５０５０ｍ／分にて糸条を冷却した後、巻取張力５．６ｇ（０．１ｃＮ／ｄｔｅｘ）、巻取速度５０００ｍ／分（弛緩率１．０％）で巻き取った。すなわち、紡糸後巻き取ることなく、連続して延伸した。得られたポリマーアロイ繊維から構成されるマルチフィラメントは、５６デシテックス、２４フィラメントであった。
得られた繊維の横断面のＴＥＭ観察を行ったところ、均一に分散した海島構造をとっており、島成分平均分散径は直径換算で１００ｎｍであった。また、得られた繊維の繊維物性および色調は良好であった。

［実施例２］
ポリブチレンテレフタレートとポリビニルピロリドンの比率を９５：５とした以外は、実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で９０ｎｍであった。得られた繊維は吸放湿性にやや劣るものの、物性および色調は良好であった。

［比較例９］
二軸押出混練機として、軸径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ４０のものを用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で４００ｎｍとやや大きかった。得られた繊維の物性および色調は実用上問題ないものであったが、長手方向の繊度斑がやや大きかった。

［実施例５］
ポリブチレンテレフタレートの代わりに、［製造例３］の共重合ＰＥＴを用い、第２加熱ロールの温度を９０℃とした以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で１００ｎｍであった。得られた繊維の物性および色調は良好であった。

［実施例６］
ポリブチレンテレフタレートの代わりに、［製造例５］のポリトリメチレンテレフタレートを用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で１００ｎｍであった。得られた繊維の物性および色調は良好であった。

［実施例７］
原料として、［製造例１］のポリブチレンテレフタレートと［製造例２］のポリブチレンテレフタレートと市販のポリビニルピロリドンＫ−３０（ＢＡＳＦ社、重量平均分子量５万）を、それぞれ４５：５５：１０の割合で用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維は灰色で、見た目がやや劣るものの実用可能なものであった。

［実施例８］
ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）として、ポリビニルピロリドンＫ−１７（ＢＡＳＦ社、重量平均分子量０．９万）を用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。混練後のペレタイズ時に、ポリビニルピロリドンが水中に溶出したため、実施例１に比べて得られた繊維の吸放湿性がやや低くなったものの、十分な吸放湿性を有していた。

［比較例１０］
ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）として、ポリビニルピロリドンＫ−８０（ＢＡＳＦ社、重量平均分子量８５万）を用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。ポリビニルピロリドンの分子量が高いため、溶融紡糸時の紡糸パック内の圧力がやや高くなったものの、製糸性には問題ないレベルであった。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で３３０ｎｍとやや大きかった。得られた繊維の物性および色調は実用上問題ないものであったが、長手方向の繊度斑がやや大きかった。

［比較例１１］
ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）として、ポリビニルピロリドンＫ−８５（ＢＡＳＦ社、重量平均分子量１１０万）を用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。ポリビニルピロリドンの分子量が高いため、溶融紡糸時の紡糸パック内の圧力がやや高くなったものの、製糸性には問題ないレベルであった。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で４８０ｎｍとやや大きかった。得られた繊維の物性および色調は実用上問題ないものであったが、長手方向の繊度斑がやや大きかった。

［実施例１１］
紡糸油剤としてポリエーテル系油剤１５、低粘度鉱物油８５の割合で混合した非含水油剤を糸に対して７％付着させた（純油分として１．０％ｏｗｆ）後、第１ロールにて紡糸速度１２００ｍ／分で引き取った後、一旦巻き取った。この５日後、糸層が吸湿膨潤していないことを確認した後、延伸機にて、延伸温度５０℃、熱セット温度１５０℃、延伸速度８００ｍ／分にて延伸（延伸倍率：４．１９倍）した。これ以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の物性および色調は良好であった。

［比較例１］
ポリビニルピロリドンを用いなかった以外は、実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維は非常に良好であったものの、吸放湿性が全くなかった。

［比較例２］
ポリブチレンテレフタレートとポリビニルピロリドンの比率を７０：３０とした以外は、実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で１５０ｎｍであった。得られた繊維の吸放湿性は非常に高かったものの、強度，タフネスが低く、長手方向の繊度斑が高いため、工程通過性が悪く、衣料としての耐久性も実用上問題となるものであった。

［比較例３］
二軸押出混練機として、軸径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ３０のものを用いた以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。得られた繊維の横断面の島成分平均分散径は直径換算で６００ｎｍと非常に大きかった。得られた繊維は長手方向の繊度斑が非常に大きく、このため繊維物性もやや劣るものであり、工程通過性も悪かった。

［比較例４］
ポリブチレンテレフタレートとして、［製造例２］のポリマーを用いた以外は実施例１と同様にして紡糸を行なった。紡出したポリマーが黒く着色しており、紡糸時に酸のような刺激臭が発生し、発煙も多かったため、繊維を得るに至らなかった。

［比較例５］
共重合ＰＥＴとして、［製造例４］のポリマーを用いた以外は実施例５と同様にして紡糸を行なった。紡出したポリマーが黒く着色しており、紡糸時に酸のような刺激臭が発生し、発煙も多かったため、繊維を得るに至らなかった。

［比較例６］
ポリブチレンテレフタレートの代わりに、［製造例６］のポリエチレンテレフタレートを用い、二軸押出機および一軸押出機のジャケット温度および紡糸パック温度を２９５℃、第２加熱ロール温度を９０℃とした以外は実施例１と同様にしてマルチフィラメントを得た。紡糸時にわずかに焦げ臭い異臭と煙の発生が見られたものの、繊維を得ることができた。得られた繊維は実用的な物性を持つものの、黄色い着色がみられ、実用に至るものではなかった。

［比較例７］
紡糸油剤として実施例１の含水油剤を用いた以外は実施例６と同様にしてマルチフィラメントを得た。巻き取り開始後数分で、繊維の吸湿膨潤によるとみられる糸層破裂が起こり、長時間にわたり繊維を巻き取ることができなかった。延伸時も繊維の吸湿膨潤によるとみられる解舒不良が起こり、膨潤と解舒不良とによるとみられる長手方向の繊度斑が非常に大きくなった。

［比較例８］
紡糸油剤として実施例１の含水油剤を用い、第１ロールでの紡糸速度３５００ｍ／分とした以外は実施例６と同様にして巻き取り、延伸せずに部分配向マルチフィラメントを得た。巻き取り開始後数分で、繊維の吸湿膨潤によるとみられる糸層破裂が起こり、長時間にわたり繊維を巻き取ることができなかった。延伸時も繊維の吸湿膨潤によるとみられる解舒不良が起こり、膨潤と解舒不良とによるとみられる長手方向の繊度斑が非常に大きくなった。

Claims (6)

1. 繊維中に、ポリビニルピロリドンが３〜２０重量％、繊維断面における分散径が３００ｎｍ以下となるように微分散しており、吸放湿性パラメータ（ΔＭＲ）が１．０％以上、強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、タフネス１５以上、繊度斑Ｕ％（ｎ）１．０以下、色調Ｌ値７０以上，ｂ値１０以下であることを特徴とする吸放湿性ポリエステル繊維。
2. 繊維中のアンチモン原子含有率が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の吸放湿性ポリエステル繊維。
3. 融点が２５５℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の吸放湿性ポリエステル繊維。
4. ポリビニルピロリドンの重量平均分子量が１万〜１００万であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸放湿性ポリエステル繊維。
5. 融点が２５５℃以下、アンチモン原子含有量が５０ｐｐｍ以下のポリエステルに、ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を、重量比９７：３〜７５：２５、繊維断面における分散径が５００ｎｍ以下となるように１８０〜２７０℃にて溶融混練して、一旦冷却した後チップ化するか、または溶融状態のまま連続して紡糸装置に送り込み、計量した後、口金上に配置された金属不織布からなるフィルターを通し、口金から吐出した繊維を冷却し給油した後、３００ｍ／分以上で引き取り、連続して延伸工程に導き、延伸温度３０〜１４０℃にて１段または２段階で延伸して巻き取ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸放湿性ポリエステル繊維の製造方法。
6. 融点が２５５℃以下、アンチモン原子含有量が５０ｐｐｍ以下のポリエステルに、ポリ(Ｎ−ビニルラクタム)を、重量比９７：３〜７５：２５、繊維断面における分散径が５００ｎｍ以下となるように１８０〜２７０℃にて溶融混練して、一旦冷却した後チップ化するか、または溶融状態のまま連続して紡糸装置に送り込み、計量した後、口金上に配置された金属不織布からなるフィルターを通し、口金から吐出した繊維を冷却し非含水油剤を給油した後、３００ｍ／分以上で引き取り、一旦巻き上げ、延伸温度３０〜１４０℃にて１段または２段階で延伸して巻き取ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸放湿性ポリエステル繊維の製造方法。