JP6412640B2

JP6412640B2 - 蓄熱保温性ポリエステル繊維及びその製造方法

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Publication number: JP6412640B2
Application number: JP2017516331A
Authority: JP
Inventors: チンオ，ソン; ソクリ，ミン
Original assignee: Hyosung Corp
Current assignee: Hyosung Corp
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2035-08-26
Also published as: WO2016047928A1; CN107075737A; US10240258B2; KR101623268B1; US20170306530A1; CN107075737B; JP2017529463A; KR20160037319A

Description

本発明は、蓄熱保温性ポリエステル繊維及びその製造方法に関し、より詳細には、タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物の混合物を原糸に混入紡糸することにより、蓄熱保温性能及びその持続性に優れたポリエステル繊維及びその製造方法に関する。

最近、繊維製品の高級化傾向に応じて様々な種類の機能性繊維がリリースされており、その一環として、蓄熱保温性繊維に対する研究及び技術開発も活発に進行されている。

これに関連して、ヨーロッパ特許第３０２１４１Ａは、炭化ジルコニウム微粒子を配合した蓄熱保温性繊維を開示しているが、炭化ジルコニウム系微粒子は、原糸に混入する時に、灰色または黒色を帯びているので、様々な色相の布帛を提供することができない欠点がある。

また、日本国特開平３−６９６７５号は、酸化ジルコニウム、酸化シリコーン、酸化アルミニウムなどのセラミックス微粉末を４０ｗｔ％混練してマスターチップを製造し、これをレギュラーチップと混合紡糸することにより、ステープルファイバーを製造する技術を開示しているが、これは、白色度は良好であるが、多量のセラミックス粒子の分散性が不良であるので、フィラメントの生産が難しい欠点がある。

また、大韓民国公開特許公報第１０−１９９５−０２０７５７号は、遠赤外線放射性セラミックス微粉末を少なくとも２種以上混合常用するものの、ポリマーに対して０．５〜９．０重量％添加し、高速ミキサー機を用いてエチレングリコールをスラリー化した後、エステル反応管に投入して混練することを特徴とする遠赤外線放射性ポリエステル繊維の製造方法を開示しているが、主成分が酸化ジルコニウム系列で硬度が高いため、重合、紡糸及び後工程機器及び各種ガイドの摩耗を発生させる問題点がある。

また、大韓民国特許公報第０９２６５８８号には、Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３をポリエステル樹脂に均一に混合してマスターバッチを製造し、これを混合溶融紡糸した後、延伸してマルチフィラメント糸を製造し、これを切断してステープル糸を製作して紡績糸を製造する方法を開示している。しかし、本方法は、添加剤の分散性不良で紡績糸製造にのみ使用可能であり、添加剤の特性上、蓄熱保温効果はあるが、その持続性が劣る欠点がある。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一つの目的は、優れた蓄熱保温性能を発現し、また、その持続性に優れたポリエステル繊維及びその製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、優れた蓄熱保温性能を有しながらも、紡糸操業性と仮撚などの糸加工操業性及び染色性に優れた原糸及びこれを用いた布帛製品を提供することである。

前記のような目的を達成するための本発明の一つの態様は、タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物が混合した複合金属酸化物粒子を０．０１〜２重量％含むポリエステル繊維に関する。

本発明の一つの実施態様によるポリエステル繊維において、前記複合金属酸化物粒子は、ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ３〜２０重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３１〜１０重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３０．５〜５重量部及びＳｎＯ_２０．１〜１重量部からなり、前記ポリエステル繊維は、単糸繊度が０．５〜３デニールであることを特徴とする。

前記のような目的を達成するための本発明の他の実施態様は、タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物からなる複合金属酸化物粒子５〜５０重量％、有機溶媒４０〜９０重量％、ポリビニルブチラール０．４〜２０重量％及びステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸マグネシウム２〜３０重量％を混合した後、撹拌粉砕して分散液を製造する工程と、前記分散液を乾燥して粉末化した添加剤を製造する工程と、前記添加剤をポリエステルチップに１〜３０重量％混合、溶融してマスターバッチチップを製造する工程と、前記マスターバッチチップを一般ポリエステルチップに１〜１０重量％混合、溶融して紡糸する工程と、を含むポリエステル繊維の製造方法に関する。

本発明の一つの実施態様によるポリエステル繊維の製造方法において、前記マスターバッチチップを製造する工程で使用されるポリエステルチップは、固有粘度が０．６０〜０．７０ｄｌ／ｇであり、前記マスターバッチチップに含まれた添加剤は、平均粒度が２μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の一つの実施態様によるポリエステル繊維の製造方法において、前記有機溶媒は、アルコール、ケトン、アセトンのうち、いずれかまたは２種の混合物であり、前記紡糸する工程は、Ｃ型断面を有する紡糸ノズルを使用して紡糸することを特徴とする。

本発明の製造方法によって製造される複合機能性ポリエステル繊維は、蓄熱保温効果（ランプテスト）が＋３℃以上増大し、蓄熱保温機能の持続性（ランプテスト）が１０分以上持続し、長繊維製糸工程性が９５％以上、染色Ｍ％が９５％以上具現される効果がある。

本発明の製造方法に使用された混合溶融紡糸装置の概路図である。本発明の製造方法によって製造された繊維の断面の例示である。本発明の製造方法によって製造された繊維の蓄熱保温機能を測定する測定装備の概路図である。本発明の製造方法によって製造された繊維を用いた靴下編織染色地の蓄熱保温性能測定結果の例示である。

以下で、実施例などを参考して本発明の実施態様について、より詳細に説明する。また、本発明を説明することにおいて、関連した公知の汎用的な機能または構成に対する詳細な説明は省略する。

本発明の一つの態様は、タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物が混合した複合金属酸化物粒子を０．０１〜２重量％含むポリエステル繊維に関する。

本発明の一つの実施態様によるポリエステル繊維において、前記複合金属酸化物粒子は、ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ３〜２０重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３１〜１０重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３０．５〜５重量部及びＳｎＯ_２０．１〜１重量部からなることができる。

本発明のまた一つの態様は、タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物からなる複合金属酸化物粒子５〜５０重量％、有機溶媒４０〜９０重量％、ポリビニルブチラール０．４〜２０重量％及びステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸マグネシウム２〜３０重量％粒子を混合した後、撹拌粉砕して分散液を製造する工程と、前記分散液を乾燥して粉末化した添加剤を製造する工程と、前記添加剤をポリエステルチップに１〜３０重量％混合溶融してマスターバッチチップを製造する工程と、前記マスターバッチチップを一般ポリエステルチップに１〜１０重量％混合溶融して紡糸する工程と、を含むポリエステル繊維の製造方法に関する。

図１は、本発明の製造方法に使用された混合溶融紡糸装置の概路図である。図１を参照して、本発明の製造方法をより詳細に説明すると、先ず、ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ３〜２０重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３１〜１０重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３０．５〜５重量部及びＳｎＯ_２０．１〜１重量部で組成された複合金属酸化物粒子５〜５０重量％と、アルコール、ケトン、アセテートのうち、１種または２種の有機溶媒４０〜９０重量％、ポリマーであるポリビニルブチラール（分散剤１）０．４〜２０重量％及びステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸マグネシウム（分散剤２）２〜３０重量％を混合し、２０℃〜６０℃の温度で高粘度分散機であるスーパーレボルリュションジルコニアミーリングマシンを用いて、直径粒子が１０〜５０ｎｍ以下になるように１０〜２０時間撹拌粉砕して分散液を製造する。

次いで、前記分散液を５０℃〜９０℃で８〜１６時間乾燥して粉末化した添加剤を製造する。

前記添加剤を固有粘度０．６０〜０．７０ｄｌ／ｇレベルのポリエステルチップに１〜３０重量混合し、２８０〜３００℃でツインエクストルーダーで溶融混合してマスターバッチチップ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｃｈｃｈｉｐ）を製造する。この時、マスターバッチチップ上で電子顕微鏡測定時、蓄熱保温添加剤は、２μｍ以下の平均粒度を有することが好ましい。

得られた蓄熱保温機能のマスターバッチチップは、計量混合供給装置３（ＡｕｔｏＢｌｅｎｄｅｒ）で一般ポリエステルチップに１〜１０重量％で自動に混合された後、エクストルーダー５で溶融され、ポリマーメルティングポンプ６によって紡糸ノズル８に移送される。

前記紡糸ノズル８は、繊維の保温機能を増大させるために空気層を含有することができるように、断面がＣ型形状を有するノズルを使用することが好ましい。紡糸ノズル８を介して紡糸された繊維は、冷却装置９を経りながら冷却された後、第１及び第２のゴデッローラー１１，１２（ＧｏｄｅｔＲｏｌｌｅｒ）を経た後、巻き取り装置１３で巻き取られる。

前記巻き取られたポリエステル繊維は、繊維内の蓄熱保温無機粒子（複合金属酸化物）の含量が０．０１〜２重量％、単糸繊度が０．５〜３デニールであることが好ましい。蓄熱保温無機粒子の含量が０．０１重量％未満であると、蓄熱保温機能性の低下の問題があり、２重量％を超えると、パック圧上昇及び紡糸工程性の低下の問題があるので、好ましくない。また、繊維の単糸繊度が０．５デニール未満であると、紡糸パックフィルターを稠密に構成しなければならないので、添加剤によるパック圧上昇によるパック交換サイクルの短縮及び紡糸工程性の低下、３デニールを超えると、衣服の着心地が劣る問題がある。

以下では、本発明による蓄熱保温性ポリエステル繊維の製造方法について、実施例を参照してより詳細に説明する。但し、これは、本発明を説明するための目的であるだけ、本発明の保護範囲がこれに制限されて解釈されてはいけない。

実施例１
ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ５重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３２重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３１重量部及びＳｎＯ_２０．５重量部で組成された複合金属酸化物粒子２０ｇと、アルコール１２０ｇ、ポリマーであるポリビニルブチラール１０ｇ及びステアリン酸カルシウム２０ｇを混合し、３０℃の温度で高粘度分散機であるスーパーレボルリュションジルコニアミーリングマシンを用いて、直径粒子が１０〜５０ｎｍ以下になるように１０時間撹拌粉砕して分散液を製造した後、前記の分散液を７０℃で９時間乾燥して粉末化した蓄熱保温添加剤を製造した。得られた粉末の平均粒度は１〜２μｍである。

次いで、得られた機能性粉末を一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と混合溶融して機能性粉末含量５重量％のマスターバッチチップ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｃｈＣｈｉｐ）を製造し、マスターバッチチップを一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と４：９６の重量比率で混合して、繊維内の機能性粉末の濃度が０．２重量％をなし得るようにした。図１の紡糸装置と中央環状排出型冷却装置（ＲＯＱ：ＲｏｔａｔｉｏｎａｌＯｕｔｆｌｏｗＱｕｅｎｃｈｉｎｇ）とノズル保温ヒーターを用い、２９５℃で２４５０ｍ／分の速度で紡糸した後、通常の非接触式仮撚設備を用いて、仮撚延伸比１．６５倍で仮撚し、図２のＣ型形状の断面形態の６５デニール／１０８フィラメントの仮撚糸に製造した。紡糸ノズルは、繊維の保温機能を増大するために空気層を含むようにＣ型形状を有したノズルを使用し、ＭＢチップの供給は、溶融押出機の前に、別の供給混合装置を用いて供給し、得られた機能性ポリエステル繊維の物性、工程性及び機能性を評価し、下記の表１に示した。

実施例２
実施例１と同様に得られた機能性粉末を一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と溶融混合して機能性粉末含量１０重量％のマスターバッチチップ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｃｈＣｈｉｐ）を製造し、マスターバッチチップを一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と３：９７の重量比率で混合して、繊維内の機能性粉末の濃度が０．３重量％をなし得るようにした。図１の紡糸装置と中央環状排出型冷却装置（ＲＯＱ：ＲｏｔａｔｉｏｎａｌＯｕｔｆｌｏｗＱｕｅｎｃｈｉｎｇ）とノズル保温ヒーターを用い、２９５℃で２６００ｍ／分の速度で紡糸した後、通常の非接触式仮撚設備を用いて、仮撚延伸比１．６５倍で仮撚し、図２のＣ型形状の断面形態の６５デニール／７２フィラメントの仮撚糸に製造した。紡糸ノズルは、繊維の保温機能を増大するために空気層を含むようにＣ型形状を有したノズルを使用し、マスターバッチチップの供給は、溶融押出機の前に、別の供給混合装置を用いて供給し、得られた機能性ポリエステル繊維の物性、工程性及び機能性を評価し、下記の表１に示した。

比較例１
ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ５重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_２０．５重量部で組成された複合金属酸化物粒子２０ｇとアルコール１００ｇ、ポリマーであるポリビニルブチラール２ｇ及びステアリン酸カルシウム１０ｇを混合し、３０℃の温度で高粘度分散機のスーパーレボルリュションジルコニアミーリングマシンを用いて、直径粒子が１０〜５０ｎｍ以下になるように１０時間撹拌粉砕して分散液を製造した後、前記の分散液を７０℃で９時間乾燥して粉末化した蓄熱保温添加剤を製造した。得られた粉末の平均粒度は１〜２μｍである。

得られた機能性粉末を一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と混合溶融して機能性粉末含量５重量％のマスターバッチチップ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｃｈＣｈｉｐ）を製造し、マスターバッチチップを一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と４：９６の重量比率で混合して、繊維内の機能性粉末の濃度が０．２重量％をなし得るようにした。図１の紡糸装置と中央環状排出型冷却装置（ＲＯＱ：ＲｏｔａｔｉｏｎａｌＯｕｔｆｌｏｗＱｕｅｎｃｈｉｎｇ）とノズル保温ヒーターを用い、２９５℃で２４５０ｍ／分の速度で紡糸した後、通常の非接触式仮撚設備を用いて、仮撚延伸比１．６５倍で仮撚し、図２のＣ型形状の断面形態の６５デニール／１０８フィラメントの仮撚糸に製造した。紡糸ノズルは、繊維の保温機能を増大するために空気層を含有することができるようにＣ型形状を有したノズルを使用し、マスターバッチチップの供給は、溶融押出機の前に、別の供給混合装置を用いて供給し、得られた機能性ポリエステル繊維の物性、工程性及び機能性を評価し、下記の表１に示した。

比較例２
通常のタングステンセシウムオキサイド（Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３）粉末を一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と溶融混合して粉末含量１０重量％のマスターバッチチップ（ＭａｓｔｅｒＢａｔｃｈＣｈｉｐ）（以下、ＭＢチップ）を製造し、マスターバッチチップを一般ポリエステル（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）と３：９７の重量比率で混合して、繊維内の粉末の濃度が０．３重量％をなし得るようにした。図１の紡糸装置と中央環状排出型冷却装置（ＲＯＱ：ＲｏｔａｔｉｏｎａｌＯｕｔｆｌｏｗＱｕｅｎｃｈｉｎｇ）とノズル保温ヒーターを用い、２９５℃で２６００ｍ／分の速度で紡糸した後、通常の非接触式仮撚設備を用いて、仮撚延伸比１．６５倍で仮撚し、図２のＣ型形状の断面形態の６５デニール／７２フィラメントの仮撚糸に製造した。紡糸ノズルは、繊維の保温機能を増大するために空気層を含有することができるようにＣ型形状を有したノズルを使用し、マスターバッチチップの供給は、溶融押出機の前に、別の供給混合装置を用いて供給し、得られた機能性ポリエステル繊維の物性、工程性及び機能性を評価し、下記の表１に示した。

比較例３
一般的なポリエステルチップ（固有粘度０．６４ｄｌ／ｇ）を用いて図１の紡糸装置と中央環状排出型冷却装置（ＲＯＱ：ＲｏｔａｔｉｏｎａｌＯｕｔｆｌｏｗＱｕｅｎｃｈｉｎｇ）とノズル保温ヒーターを用い、２９５℃で２４５０ｍ／分の速度で紡糸した後、通常の非接触式仮撚設備を用い、仮撚延伸比１．６３倍で仮撚し、図２のＣ型形状の断面形態の６５デニール／１０８フィラメントの仮撚糸に製造した。得られたポリエステル繊維の物性、工程性及び機能性を評価し、下記の表１に示した。

蓄熱／保温性能（Ｒｅｆ。Ｌａｍｐ法）
横（３０ｃｍ）、縦（３０ｃｍ）の生地を準備して、人工気候室（２０±２℃、相対湿度６５±４％）で２時間放置した後、生地の下の部分には、温度センサーを取り付け、生地から５０ｃｍの距離で５００Ｗ光源をオンにし、３０分間照射した後、光源をオフにした後、３０分間、１分単位で総６０分間の生地温度を測定した後、下記の計算式のように計算した。蓄熱／保温性能装備の概路図及び試験条件を図３に示した。

１）温度上昇分（℃）：３０分間の光源照射後の原反の温度−光源照射前の原反の温度
２）蓄熱／保温性A （Ｔｅｍｐ、℃）：測定試料の温度上昇分−一般試料の温度上昇分
３）蓄熱／保温性B （Ｔｅｍｐ、℃）：３０分間の光源照射時点で光源を消して、５分経過後の測定試料の温度上昇分−一般試料の温度上昇分

前記表１から分かるように、本発明の製造方法によって製造される複合機能性ポリエステル繊維は、蓄熱保温効果が＋３℃以上増大し、蓄熱保温機能の持続性が１０分以上持続し、長繊維製糸工程性が９５％以上、染色Ｍ％が９５％以上具現される効果がある。
実施例２及び比較例２で靴下編み染色地の光照射による原反の表面温度変化を図４にグラフで示した。図４を参考すると、実施例２の原反が比較例２の原反に比べて３℃乃至６℃程度表面温度が高く、蓄熱保温の効果が増大したことが確認できる。

以上で、本発明の好ましい実施態様を挙げて、本発明を詳細に説明したが、本発明は前述の実施態様に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で本発明が属する技術分野の当業者によって多くの変形が可能なことは自明だろう。

Claims

タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物が混合した複合金属酸化物粒子を０．０１〜２重量％含むことを特徴とする、ポリエステル繊維。
前記複合金属酸化物粒子は、ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ３〜２０重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３１〜１０重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３０．５〜５重量部及びＳｎＯ_２０．１〜１重量部からなることを特徴とする、請求項1に記載のポリエステル繊維。
前記ポリエステル繊維は、単糸繊度が０．５〜３デニールであることを特徴とする、請求項1に記載のポリエステル繊維。
タングステン系酸化物、セシウム系酸化物、アンチモン系酸化物、インジウム系酸化物及びスズ系酸化物からなる複合金属酸化物粒子５〜５０重量％と、アルコール、ケトン、アセトンのうち、１種または２種の有機溶媒４０〜９０重量％、ポリマーであるポリビニルブチラール０．４〜２０重量％及びステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸マグネシウム２〜３０重量％を混合した後、撹拌粉砕して分散液を製造する工程と、
前記分散液を乾燥して粉末化した添加剤を製造する工程と、
前記添加剤をポリエステルチップに１〜３０重量％混合、溶融してマスターバッチチップを製造する工程と、
前記マスターバッチチップを一般的なポリエステルチップに１〜１０重量％混合、溶融して紡糸する工程と、を含む、ポリエステル繊維の製造方法。
前記複合金属酸化物粒子は、ＷＯ_３１００重量部に対して、Ｃｓ_２Ｏ３〜２０重量部、Ｓｂ_２Ｏ_３１〜１０重量部、Ｉｎ_２Ｏ_３０．５〜５重量部及びＳｎＯ_２０．１〜１重量部からなることを特徴とする、請求項４に記載のポリエステル繊維の製造方法。
前記マスターバッチチップを製造する工程で使用されるポリエステルチップは、固有粘度が０．６０〜０．７０ｄｌ／ｇであることを特徴とする、請求項４に記載のポリエステル繊維の製造方法。
前記マスターバッチチップに含まれた添加剤は、平均粒度が２μｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載のポリエステル繊維の製造方法。
前記有機溶媒は、アルコール、ケトン、アセトンのうち、いずれかまたは２種の混合物であることを特徴とする、請求項４に記載のポリエステル繊維の製造方法。
前記紡糸する工程は、Ｃ型断面を有する紡糸口金を使用して紡糸することを特徴とする、請求項４に記載のポリエステル繊維の製造方法。
請求項１の繊維を含むことを特徴とする、ポリエステル繊維布帛。