JP7066924B2 - 染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は概してポリエステル繊維製造技術に関し、より詳しくは、一種の易染性・多孔改質ポリエステル繊維およびその製造方法に関する。
ポリエチレンテレフタレート(すなわちPET又はポリエステル)繊維は、高強度・高弾性率、適度な伸縮性、優れた熱固定性、良い耐熱・耐光性及び好ましい耐酸・耐アルカリ・耐腐食性などの機能を持って、生地にした時に防シワ性とハリコシある風合いが生みできることもあるため、服地やホームテキスタイルやなどの分野に広く用いられている。
なお、多孔質ポリエステル繊維及びその製品は、ハリと特異な風合などの特徴を有するため、多い分野特別にテニス服、ストッキング、医療包帯などの高機能織物に適用されて、前途有望な繊維である。
しかしながら、PETは高結晶化度・緻密な構造がし、染料と結合する活性基もないために染料が繊維内部に拡散しにくくて染色が難しいので、今の多孔質ポリエステル繊維が鮮やかで美しい高品質織物にまだ合わない。実に、PETは側鎖がなくて対称的な直鎖大分子であり、均整性が非常に高い。剛性のベンゼン環と柔性のアルキル基は交替でPETの主鎖を組み立てるが、エステル基とベンゼン環より形成する固い共役構造は、柔性セグメントの内部回転に高いポテンシャル障壁を与えてしまう。よって、PETはより高いガラス転移温度を持って、高温でしか染料を繊維内部へ拡散させられないため、一般的にPET繊維の染色は高温高圧で分散染料により行うことである。温度はPETのガラス転移温度を超えると、セグメント運動が起こって分子の隙間が大きくなるが、PETの自由体積向上はまだ不十分で染色速度があまり速くならない、高温高圧による高いエネルギー消費も問題になる。一方、PET融液はより高い粘度がして紡糸加工に不利である。
また、今のポリエステル重合反応触媒は主にアンチモン系化合物である。汎用アンチモン系ポリエステル触媒のSb23は、添加量が大きなければならないために、環境に被害を及ぼしてポリエステルの環境配慮型生産によって不利である。一方、アンチモン系触媒は重合反応中にアンチモン単体になることもあるため、得られたポリエステルの色がグレー、光沢がダルになる。アンチモン系触媒は添加量が大きくすればするほどポリエステルの色や品質に影響を与えるが、分量が減ると触媒不足分になってポリエステルの生産に不利である。
それゆえ、良い染色性能と高い品質が有る易染性・多孔質改質ポリエステル繊維に関する研究は現実的な意義を持つ課題である。
本発明は、一種の良い染色性能と高い品質が有る易染性・多孔質改質ポリエステル繊維及びその製造方法を提供し、従来技術における遅い分解の欠点を克服した。
以上の課題に対して、本発明は以下の解決手段を選択する。
改質ポリエステル融液を、多孔口金で延伸糸(Fully Oriented Yarn,FDY)技術により易染性・多孔質改質ポリエステル繊維となさせること。
前記多孔口金は100以上の穴がある。前記改質ポリエステルの製造方法は、テレフタル酸、エチレングリコール、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオール、主鎖にケイ素を含むジオール及びドーピング修飾Sb23粉末を均一に混合させた後、エステル化させさらに重縮合させることである。
該主鎖にケイ素を含むジオールはジメチルシリコングリコール、ジメチルジフェニルジシロキサングリコールまたはテトラメチルジシロキサングリコールとする。
本発明は、主鎖にケイ素を含むジオールをポリエステル主鎖に組み込みてポリエステルの空孔型自由体積を著しく増大する。分散染料は水溶性基がない小分子の染料であり、多くは数百ナノメートルないし1ミクロンの粒子の形で存在する。本発明における改質ポリエステルの染色が始まる時、温度を上げるによって、炭素-酸素結合より大きな結合長がするケイ素-酸素結合(-Si-O-Si-)は、内部回転の活性化エネルギーがより低いため、先に運動が起こる。染浴温度が120~130℃に達すると、ケイ素-酸素結合を含む分子鎖は、炭素-酸素結合しか含まない分子鎖より、運動の激しさがもっと強い一方、空孔型自由体積向上にもっと有効だから、粒子の染料の拡散が著しく促進する。染料小分子の繊維内部への浸透がやすくなるのは、染色に有利して、低い染め温度、短い染め時間、少ないエネルギー消費が実現できる。
該2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールは、以下の構造式と示す。
Figure 0007066924000001
本発明は、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールによりポリエステルを改質してポリエステルの空孔型自由体積を著しく増大する。該ジオールに含まれるターシャリーブチル基は、ポリエステル主鎖の活動性を変えて主鎖の相互作用力さらに主鎖の距離を変化して、ポリエステルの空孔型自由体積を増大する。空孔型自由体積はスリット型自由体積よりもっと広い空間を提供して染料の拡散を促進して、低い染め温度、短い染め時間、少ないエネルギー消費、高い染着率の染色効果を実現する。
前記ドーピング修飾Sb23の調製方法においては、まずMg2+、Ca2+、Ba2またはZn2+の中の一種以上による金属イオンのMx+の溶液を、Sb3+の溶液と混合し、次に溶液pH値の9~10まで沈殿剤を滴加し、最後に沈殿物をカ焼し粉砕することである。
本発明は、金属イオンのMx+とSb3+とを含む溶液を混合し、共沈しさらにか焼することにより、ある程度の触媒活性を有する金属酸化物と三酸化アンチモンとのドーピングを実現する。該金属酸化物はMgO、CaO、BaOまたはZnOの中の一種以上と採用される。本発明のドーピング修飾においては、金属酸化物が三酸化アンチモンの結晶化、及び三酸化アンチモン立方晶の結晶成長を抑え、同晶置換でアンチモンの代わりに結晶格子を位置して、三酸化アンチモンの結晶欠陥を誘発し、晶相を変え、結晶の大きさを低めて、触媒の三酸化アンチモンの比表面積Sgを高める。一方、金属酸化物は三酸化アンチモン結晶の表面に蓄積して、三酸化アンチモンの単位表面積当たりの活性rsを向上する。Sgとrsは大きくなればなるほど触媒の活性が高くなるため、本発明においては低いSb23添加量によってポリエステルの重合も触媒できる。これは環境配慮生産とポリエステルの品質、さらに最後の繊維の品質を保証することに有利する。
本発明の好適態様は以下に示す。
前記易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法における2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールは、酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の10~15%の過酸化水素水を入れ、70~75℃で3~4時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製することより得られたものである。そのうちに、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.5~2.0:0.015とする。
前記易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法において、述べたMx+の溶液は陰イオンがNO3-とする濃度の0.5~1.0mol%の水溶液であり、述べたSb3+の溶液はシュウ酸が溶媒としてSb23を5~10mol%の濃度で溶解するものであり、述べた沈殿剤は2mol/Lの濃度のアンモニア水とする。沈殿が始まる際に、混合溶液においてMx+とSb3+とのモル比は1~3:100である。今の性能価格比が一番高いポリエステル触媒はSb23である。本発明のドーピング修飾工程においては、金属酸化物が三酸化アンチモンの結晶化、及び三酸化アンチモン立方晶の結晶成長を抑え、同時にMx+イオンが一部のアンチモンに代わりに結晶格子を位置するため、三酸化アンチモンの結晶欠陥が生じその触媒活性が高くなる。Mx+とSb3+のモル比は小さすぎると三酸化アンチモンの結晶化にあまり影響を与えない、大き過ぎると主客転倒になり、この両方でも三酸化アンチモンの触媒活性向上に不利である。
上記か焼工程前の沈殿物処理に関する乾燥は、105~110℃で2~3時間かけて行うことである。か焼工程としては、沈殿物をまず400℃まで加熱し2~3時間保温し、次に900℃まで加熱し1~2時間保温し、最後に空気中に置いて冷却させることである。そして、ドーピング修飾したSb23は粉砕で平均径の0.5ミクロン以下である粉末になさせる。
前記易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法における改質ポリエステルは、以下のステップを含む方法で合成する。
(1)エステル化反応では、
テレフタル酸、エチレングリコール、主鎖にケイ素を含むジオール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、艶消し剤及び安定剤を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧~0.3MPaの圧力及び250~260℃の温度の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の90%以上になる際に反応終点を決めることである。
(2)重縮合反応では、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の500Pa以下まで30~50分間かけて徐々に下がる負圧を与え、250~260℃で30~50分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の100Pa以下まで与え続け、270~282℃で50~90分間かけて高真空の重合反応を行うことである。
そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.2~2.0とし、主鎖にケイ素を含むジオール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の4~6mol%とし、主鎖にケイ素を含むジオールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1~2:1~2とする。
2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの添加量は実運用により適度な調整ができるけれども、調整幅は大きすぎるべきではない。添加量は大き過ぎるとポリエステル分子鎖均整性を大いに破壊して繊維の結晶度や機械物性に大影響を与えて繊維の生産と応用によって不利である一方で、小さすぎると空孔型自由体積向上に効率しなくて繊維染色に改善効果があまり現れない。
本発明における主鎖にケイ素を含むジオールの添加量は、改質した繊維の必要な機械物性と結晶度を保証することも繊維の染色性能を著しく改進することも両方を目指して最適化したけど、実運用により適度な調整もできる。しかし調整幅は大きすぎるべきではない。その添加量は大き過ぎるとポリエステル分子鎖均整性を大いに破壊して繊維の結晶度や機械物性に大影響を与えて繊維の生産と応用によって不利である一方で、小さすぎると繊維染色に改善効果があまり現れない。
そのうちに、ドーピング修飾Sb23粉末、艶消し剤及び安定剤の添加量は別々にテレフタル酸の0.012~0.015wt%、0.20~0.25wt%、0.01~0.05wt%とする。従来技術において、Sb23のテレフタル酸に対する添加量は通常に0.02~0.04wt%とする。そんなように高い添加量を採用する理由は、ドーピングしないSb23の単位表面積当たりの活性rsが低くて比表面積Sgが小さいためにその触媒活性がより低いである。本発明は、ドーピング修飾によりSb23の活性を向上してポリエステル合成中のSb23用量を著しく低減する。
そのうちに、艶消し剤は二酸化チタンとし、安定剤はリン酸トリフェニル、リン酸トリメチルまたは亜リン酸トリメチルとする。
そのうちに、得られた改質ポリエステルの数平均分子量は25000~30000Daとし、分子量多分散度は1.8~2.2とする。
前記易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法において、述べた多孔口金は144~288の孔があり、述べたFDY技術は、計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りの流れを含み、パラメータが紡糸温度285~295℃、冷却温度17~22℃、インターレースノズル圧力0.20~0.30MPa、ホットローラ1速度2300~2700m/min、ホットローラ1温度80~90℃、ホットローラ2速度4000~4200m/min、ホットローラ1温度125~140℃ならびに巻取り速度3940~4120m/minとすることである。
本発明は前記製造方法によって、易染性・多孔質改質ポリエステル繊維も提供し、それは100本以上のモノフィラメントより組み合う改質ポリエステルFDYである。
該改質ポリエステルにおいては、テレフタル酸のセグメント、エチレングリコールのセグメント、主鎖にケイ素を含むジオールのセグメント及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールのセグメントを含み、ドーピング修飾Sb23粉末も分散されている。
前記製造方法の好適態様によれば、本発明の易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、
単糸繊度0.3~0.5dtex、破断強度3.5cN/dtex以上、破断伸度30.0±4.0%、系条交絡度15±3個/m、線密度むら1.0%以下、破断強度CV値5.0%以下、破断伸度CV値9.0%以下、沸水収縮率6.5±0.5%、モノフィラメント本数144~288とし、従来技術より低下しなくて良い基礎物性を有し、
120℃の染色によれば、普通のポリエステル繊維の83.7%と20.36に対する染着率の87.3~92.8%ならびにK/S値の22.35~25.43とする染色性能を有する。
発明原理とするのは、以下の通りである。
(一)ドーピング修飾Sb23粉末について
本発明のポリエステル合成におけるドーピング修飾Sb23粉末は、主に触媒として使用される。今のポリエステル触媒は、大体三酸化アンチモン、アンチモングリコレートまたは酢酸アンチモンなどのようなアンチモン系化合物である。ポリエステルの産業生産において、アンチモンの添加量は200ppmも超える。時代進歩のために、重金属に属すアンチモンに対する制限はますます厳しくなる。今チタン系触媒の応用はもうあったが、産物色調や触媒活性制御など方面の問題のため、アンチモンを短い時間で置換することがまだできない。
触媒の活性は、その比表面積Sg、内表面利用率f及び単位表面積当たりの活性rsに正比例する。成分を固定した触媒については、その活性が表面積Sgと内表面利用率fに依存する。または一定の単位表面積当たりの活性rsに対して、比表面積が大きくなればなるほど高い触媒活性になる。
本発明は、溶液混合、共沈ならびにか焼によりある程度の触媒活性を有する金属酸化物と三酸化アンチモンとのドーピングを実現する。該金属酸化物はMgO、CaO、BaOまたはZnOの中の一種以上と採用される。これらの金属イオンは、アンチモンイオンに異なる価数と半径が持って、三酸化アンチモンの晶面構造を変えてその触媒性能に影響を与える。また、MgO、CaO、BaOまたはZnOはすべて白い晶体であって、触媒とするとポリエステルの色調を変えない。
金属酸化物の三酸化アンチモンに及ぼす影響は以下の通りである。一方では、金属酸化物は三酸化アンチモンの結晶化及びその立方晶の結晶成長を抑えて三酸化アンチモンの比表面積Sgを向上させる。他方では、金属イオンは同晶置換でアンチモンの代わりに結晶格子を位置して三酸化アンチモンの結晶欠陥を誘発し、晶相を変え、結晶の大きさを低めて三酸化アンチモンの比表面積Sgを高め、同時に一部のアンチモン結晶の表面に蓄積して三酸化アンチモンの単位表面積当たりの活性rsを向上する。この両方によって、三酸化アンチモンの触媒活性が向上できる。しかしながら、ただ金属酸化物と三酸化アンチモンを物理的に混合すると、結晶欠陥が生じなくて結晶形態、結晶大きさ及び晶体表面積も変わらないだから、三酸化アンチモンの触媒活性はあまり高まらない。
本発明のドーピング修飾工程により三酸化アンチモンの触媒活性を高めることは、三酸化アンチモの用量低減に有利する。ポリエステルの重合する過程において、同じの重合条件と産物品質を前提にドーピング修飾した三酸化アンチモを採用すると、三酸化アンチモの用量が30%以上で低減できる。これは従来技術におけるアンチモの大用量問題を解決してポリエステルの環境配慮生産を満足しながら、ポリエステルさらに最後の繊維の品質を保証する。
(二)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールと主鎖にケイ素を含むジオールについて
ポリマーは全て緻密な分子鎖凝集体ではない。分子鎖と分子鎖との間に、いつも自由体積という空間がある。低分子の高分子内部に浸透することに対して、適度な大きさの空間すなわち自由体積は必要なければならない。ある程度に、高分子の自由体積が大きければ大きいほど低分子の浸透率または拡散性が高い。自由体積は空孔型自由体積とスリット型自由体積に分けられるが、スリット型自由体積よりもっと大きなサイズを持つ空孔型自由体積は低分子の拡散によって更に有利である。
自由体積のサイズと類型は高分子構造に決められている。そのうえ、高分子構造は置換基による立体障害、置換基寸法、置換基構造に関する。高分子主鎖のある位置に結合した側基は、主鎖の活動性に影響を与えて、主鎖の間の相互作用力さらに主鎖の間の距離を変える。よって、高分子の凝集エネルギーと自由体積も変化する。詳しくは、側基の極性や大きさや長さなどが主鎖の剛性、主鎖の間の相互作用力ならびに高分子の自由体積分率にすべてある程度の影響を与える。つまり、異なる側基を含むポリマーは別々の浸透性能がしてある。
ポリマーに含まれるエチレングリコールや1,4-ブタンジオールなどのようなジオールにおいては、複数のメチレン基がエネルギー的に安定で平面ジグザグのコンホメーションをとる。メチレン基の二つの水素はメチル基に置換されると、中心炭素がsp3混成軌道により隣の炭素と四つの等価なσ結合を作って、隣の炭素が頂点に位置する正四面体構造は得られる。なお、メチル基の三つの水素はさらに他のメチル基で置換するいわゆるテルトブチル基を作れば、もっと大きな正四面体が形成できる。こんな置換基の重なりため、ポリマーの自由体積は著しく増大して、低分子の浸透または拡散に有利する。しかしながら、メチレン基の二つの水素は長鎖を持つ基に置換されると、増大するのは主にスリット型自由体積であって、増大幅がより小さいため、改進効果は限りがある。一方、長鎖の置換基は剛性が低い、よって、大分子鎖の絡み合いが起こる。そこで、自由体積は増大しにくい。
本発明はにおける2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールは、その構造式が以下と示す。
Figure 0007066924000002
2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールに含まれるテルトブチル基は、ポリエステル主鎖の活動性を変えて主鎖の間の相互作用力さらに主鎖の間の距離を変化させて、ポリエステルの空孔型自由体積は増大する。原因の一方では、ターシャリーブチルは短い置換基(例えば、メチル基やエチル基など)よりもっと広い空間を位置する。他方では、ターシャリーブチルはスリット型自由体積を増大する長鎖置換基に比べて空孔型自由体積を増大し、または長鎖置換基による分子鎖の絡み合いが避けられる。
本発明における主鎖にケイ素を含むジオールは、ジメチルシリコングリコール、ジメチルジフェニルジシロキサングリコール、あるいはテトラメチルジシロキサングリコールとし、別々に、それらの構造式は
Figure 0007066924000003
と示している。
高分子鎖は、分子鎖内部回転ポテンシャルに関する異なる主鎖構造すなわち異なる結合角、異なる結合長あるいは異なる結合様式により様々な剛直性を示している。本発明のケイ素を有るジオールを含む改質ポリエステル分子鎖においては、より長い-Si-O-Si-結合があるために分子鎖内部回転活性化エネルギーが低いであり、なお、より長いSi-Cが致した弱い立体障害のために-Si-O-Si-が通る平面に直交しSi素に隣接した-CH3基の三つの水素が伸び伸びとしている。こんな-CH3基は、互いに隣接するSi-Oセグメントの間隔を長くなさせる一方、惰性の側基として分子鎖と分子鎖との近寄ることを防ぐ。よって、本発明のケイ素を有するジオールを含むポリエステルは、分子鎖がとても柔らかいであり、空孔型自由体積がケイ素のない高分子より著しく増加する。しかしながら、高分子主鎖にあるケイ素に結合する置換基は小さい-CH3基に代わる長い側鎖とすれば、増加する自由体積が主にスリット型となって自由体積があまり増幅できない。さらに、長い側鎖によれば、高分子鎖の絡み合いが生じやすくなる。
膨大な空孔型自由体積により水や染料粒子の繊維内部向けの浸透が易くなるため、本発明の改質ポリエステル繊維については、低い染色温度、短い染色時間、少ないエネルギー消費及び高い染着率が得られる。
本発明の利点としては、
(1)本発明に提出した易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ある程度の触媒活性を持つ金属酸化物により三酸化アンチモをドーピング修飾して三酸化アンチモの比表面積Sgと単位表面積当たりの活性rsを高めて三酸化アンチモの触媒活性を向上する一方、ポリエステル生産に満足しながらアンチモの用量を低めて繊維のアンチモン排出量を低減してポリエステルの環境配慮生産を利する。
(2)本発明に提出した易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ポリ2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールを改質単体として、ポリエステル繊維の染色分解を著しく改進した。
(3)本発明に提出した易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、主鎖にケイ素を含むジオールを改質単体として、低い染色温度、短い染色時間、少ないエネルギー消費及び高い染着率の染め性能が実現し、ポリエステルの可紡性を向上する。
(4)本発明に提出した易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、染め性能と機械的性質に優れ、品質が良いため、幅広い用途がある。
以下、実施例を挙げてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。なお、本発明の内容を読んだこの分野の技術者のいろいろな本発明を改正することを許されても、それは本発明の等価形として、本発明の請求の範囲内にも限定されている。
Figure 0007066924000004
実施例1
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)0.8mol/LのMg(NO32の水溶液と8mol/LのSb23のシュウ酸溶液を、Mg2+とSb3+のモル比の2:100で、均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が9に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し105℃で2.5時間かけて乾燥し、
(1.2.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し2.5時間保温し、さらに900℃まで加熱し1.5時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.4ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の10%の過酸化水素水を入れ、72℃で3時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:2.0:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、ジメチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリフェニルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPa及び260℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.2とし、ジメチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の4mol%とし、ジメチルシリコングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1:2とし、リン酸トリフェニル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.03wt%、0.015wt%、0.20wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の490Paまで40分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で50分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の85Paまで与え続け、280℃で90分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が30000Daであり分子量多分散度が2.2である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は285℃、冷却温度は17℃、インターレースノズル圧力は0.20MPa、ホットローラ1速度は2300m/min、ホットローラ1温度は80℃、ホットローラ2速度は4000m/min、ホットローラ1温度は125℃ならびに巻取り速度は3940m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.8cN/dtex、破断伸度34.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.8%、破断強度CV値4.0%、破断伸度CV値7.2%、沸水収縮率7.0%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の87.3%ならびにK/S値の22.35とすると示す染め性能を有する。
比較例1
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ステップ(1)において2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオール及びジメチルシリコングリコールを添加しないことを除外して、実施例1と同じである。最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.7cN/dtex、破断伸度35.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.8%、破断強度CV値4.1%、破断伸度CV値7.2%、沸水収縮率7.2%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の83.7%ならびにK/S値の20.36とすると示す染め性能を有する。
比較例2
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ステップ(1)において2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールを添加しないことを除外して、実施例1と同じである。最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.7cN/dtex、破断伸度36.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.9%、破断強度CV値4.0%、破断伸度CV値7.5%、沸水収縮率7.0%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の85.8%ならびにK/S値の21.37とすると示す染め性能を有する。
比較例3
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ステップ(1)においてジメチルシリコングリコールを添加しないことを除外して、実施例1と同じである。最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.6cN/dtex、破断伸度37.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.9%、破断強度CV値4.0%、破断伸度CV値7.5%、沸水収縮率7.0%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の85.9%ならびにK/S値の21.28とすると示す染め性能を有する。
実施例1と比較例1~3の結果を検討すると、本発明における2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオール及びジメチルシリコングリコールは、繊維の加工性能と機械的性質にあまり影響を及ぼさず、協同作用として、ポリエステルの空孔型自由体積を増大して繊維の染色性能を改進する。
比較例4
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ステップ(1)において2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの代わりに1,2-ドデシルジオールを用いることを除外して、実施例1と同じである。最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.6cN/dtex、破断伸度36.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.9%、破断強度CV値4.0%、破断伸度CV値7.5%、沸水収縮率7.0%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の85.6%ならびにK/S値の21.52とすると示す染め性能を有する。
実施例1と比較例4の結果を検討すると、本発明における2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールは長鎖側基を持つ1,2-ドデシルジオールよりポリエステル繊維の染色性能向上によってもっと有利することが結論できる。2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールは、1,2-ドデシルジオールによるスリット型自由体積より、低分子拡散にもっと有効的な空孔型自由体積を増大する一方、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの大きな剛性のターシャリーブチ基は、1,2-ドデシルジオールの長側基による大分子鎖の絡み合いが避けられる。したがって、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールはもっと多い自由体積をとって、繊維の染色性能向上によってもっと有利である。
比較例5
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、ステップ(1)においてジメチルシリコングリコールの代わりに1,6-ヘキサンジオールを用いることを除外して、実施例1と同じである。最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.5dtex、破断強度3.6cN/dtex、破断伸度36.0%、系条交絡度18個/m、線密度むら0.9%、破断強度CV値4.0%、破断伸度CV値7.5%、沸水収縮率7.0%、モノフィラメント本数288とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の85.6%ならびにK/S値の21.52とすると示す染め性能を有する。
実施例1と比較例5の結果を検討すると、本発明におけるケイ素を含むジオールによりポリエステルに入れる-Si-O-Si-結合は、内部回転活性化エネルギーが低いために原子の自由回転を有利に促進してポリエステルの空孔型自由体積を増大して、長鎖の置換基より繊維の染色性能向上にもっと有効であることが結論できる。
実施例2
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)0.5mol/LのCa(NO32の水溶液と5mol/LのSb23のシュウ酸溶液を、Ca2+とSb3+のモル比の1:100で、均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が10に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し110℃で2時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し2時間保温し、さらに900℃まで加熱し1時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.4ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の11%の過酸化水素水を入れ、70℃で4時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.8:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、ジメチルジフェニルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリメチルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧及び250℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の94%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.2とし、ジメチルジフェニルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の6mol%とし、ジメチルジフェニルジシロキサングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は2:1とし、リン酸トリメチル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.01wt%、0.012wt%、0.25wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の490Paまで30分間かけて徐々に下がる負圧を与え、250℃で30分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、270℃で50分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が25000Daであり分子量多分散度が1.8である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は295℃、冷却温度は22℃、インターレースノズル圧力は0.30MPa、ホットローラ1速度は2700m/min、ホットローラ1温度は90℃、ホットローラ2速度は4200m/min、ホットローラ1温度は140℃ならびに巻取り速度は4120m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.32dtex、破断強度3.55cN/dtex、破断伸度27.0%、系条交絡度13個/m、線密度むら0.95%、破断強度CV値4.8%、破断伸度CV値8.8%、沸水収縮率6.9%、モノフィラメント本数150とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の92.8%ならびにK/S値の25.43とすると示す染め性能を有する。
実施例3
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)1.0mol/LのBa(NO32の水溶液と10mol/LのSb23のシュウ酸溶液を、Ba2+とSb3+のモル比の3:100で、均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が9.5に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し105℃で3時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し3時間保温し、さらに900℃まで加熱し2時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.5ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の12%の過酸化水素水を入れ、74℃で4時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.6:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、テトラメチルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及び亜リン酸トリメチルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.25MPa及び255℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の97%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:2.0とし、テトラメチルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の5mol%とし、テトラメチルジシロキサングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1:1とし、亜リン酸トリメチル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.05wt%、0.0125wt%、0.22wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の495Paまで50分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で30分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、270℃で50分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が26000Daであり分子量多分散度が1.9である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は290℃、冷却温度は20℃、インターレースノズル圧力は0.25MPa、ホットローラ1速度は2500m/min、ホットローラ1温度は85℃、ホットローラ2速度は4100m/min、ホットローラ1温度は132℃ならびに巻取り速度は4000m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.4dtex、破断強度3.7cN/dtex、破断伸度30.0%、系条交絡度15個/m、線密度むら0.9%、破断強度CV値4.5%、破断伸度CV値8.0%、沸水収縮率6.6%、モノフィラメント本数220とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の90.1%ならびにK/S値の23.90とすると示す染め性能を有する。
実施例4
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)0.6mol/LのZn(NO32の水溶液と6mol/LのSb23のシュウ酸溶液を、Zn2+とSb3+のモル比の1.2:100で、均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が10に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し110℃で2.5時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し2.5時間保温し、さらに900℃まで加熱し1時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.4ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の13%の過酸化水素水を入れ、74℃で3.5時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.6:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、テトラメチルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリフェニルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧及び257℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.5とし、テトラメチルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の6mol%とし、テトラメチルジシロキサングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1:1.5とし、リン酸トリフェニル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.03wt%、0.013wt%、0.25wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の495Paまで35分間かけて徐々に下がる負圧を与え、255℃で35分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、270℃で40分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が27000Daであり分子量多分散度が2.0である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は295℃、冷却温度は20℃、インターレースノズル圧力は0.22MPa、ホットローラ1速度は2500m/min、ホットローラ1温度は85℃、ホットローラ2速度は4200m/min、ホットローラ1温度は130℃ならびに巻取り速度は3940m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.3dtex、破断強度3.5cN/dtex、破断伸度26.0%、系条交絡度12個/m、線密度むら1.0%、破断強度CV値5.0%、破断伸度CV値9.0%、沸水収縮率6.0%、モノフィラメント本数145とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の92.5%ならびにK/S値の25.32とすると示す染め性能を有する。
実施例5
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)0.7mol/LのMg(NO32の水溶液と8mol/LのSb23のシュウ酸溶液を、Mg2+とSb3+のモル比の2:100で、均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が10に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し110℃で2.5時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し2.5時間保温し、さらに900℃まで加熱し2時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.5ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の14%の過酸化水素水を入れ、71℃で3.5時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.7:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、メチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリフェニルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧及び257℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の94%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.6とし、メチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の5mol%とし、メチルシリコングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は2:1.5とし、リン酸トリフェニル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.035wt%、0.0135wt%、0.20wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の490Paまで40分間かけて徐々に下がる負圧を与え、256℃で40分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、275℃で90分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が27000Daであり分子量多分散度が2.0である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は295℃、冷却温度は22℃、インターレースノズル圧力は0.20MPa、ホットローラ1速度は2700m/min、ホットローラ1温度は80℃、ホットローラ2速度は4200m/min、ホットローラ1温度は125℃ならびに巻取り速度は3940m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.37dtex、破断強度3.6cN/dtex、破断伸度29.0%、系条交絡度14個/m、線密度むら0.93%、破断強度CV値4.6%、破断伸度CV値8.3%、沸水収縮率6.4%、モノフィラメント本数200とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の91.0%ならびにK/S値の24.63とすると示す染め性能を有する。
実施例6
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)同じ濃度の0.8mol/LのMg(NO32水溶液とCa(NO32水溶液を体積比の1:1で混合して金属イオンのMx+の水溶液になり、Mx+とSb3+のモル比の2.5:100でそれを8mol/LのSb23のシュウ酸溶液と均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が10に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し105℃で3時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し3時間保温し、さらに900℃まで加熱し1.5時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.4ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の15%の過酸化水素水を入れ、75℃で3時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.9:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、ジメチルジフェニルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリメチルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPa及び255℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:1.7とし、ジメチルジフェニルジシロキサングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の5.5mol%とし、ジメチルジフェニルジシロキサングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1.5:1とし、リン酸トリメチル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.04wt%、0.014wt%、0.25wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の490Paまで45分間かけて徐々に下がる負圧を与え、254℃で45分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、282℃で70分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が28500Daであり分子量多分散度が2.0である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は285℃、冷却温度は17℃、インターレースノズル圧力は0.30MPa、ホットローラ1速度は2300m/min、ホットローラ1温度は80℃、ホットローラ2速度は4000m/min、ホットローラ1温度は125℃ならびに巻取り速度は3940m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.33dtex、破断強度3.55cN/dtex、破断伸度28.0%、系条交絡度13個/m、線密度むら0.95%、破断強度CV値4.7%、破断伸度CV値8.6%、沸水収縮率6.6%、モノフィラメント本数200とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の91.5%ならびにK/S値の25.00とすると示す染め性能を有する。
実施例7
易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の製造方法は、以下の流れによる。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)ドーピング修飾Sb23の調製として、
(1.1.1)同じ濃度の0.5mol/LのMg(NO32水溶液とBa(NO32水溶液を体積比の1:1で混合して金属イオンのMx+の水溶液になり、Mx+とSb3+のモル比の2:100でそれを10mol/LのSb23のシュウ酸溶液と均一に混合し、
(1.1.2)混合液に2mol/Lのアンモニア水を滴加してpH値が9に調整して沈殿を完結させ、沈殿物を洗浄し108℃で2.5時間かけて乾燥し、
(1.1.3)乾燥した産物を400℃まで加熱し2.5時間保温し、さらに900℃まで加熱し2時間保温し、そして空気に置いて冷却させ、最後に粉砕して平均径の0.4ミクロンの粉末になさせる;
(1.2)2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの調製として、
酢酸パラジウムとジメチルジタ―シャリーブチルエチレンを均一に混合した後、重量濃度の13.5%の過酸化水素水を入れ、73℃で3.4時間かけて反応を行い、さらに冷却で結晶化し精製し、そのうち、ジメチルジタ―シャリーブチルエチレンと過酸化水素水と酢酸パラジウムの重量比は1:1.8:0.015とし、得られた2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式が[式I]とする;
(1.3)エステル化として、
テレフタル酸、エチレングリコール、ジメチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピング修飾Sb23粉末、二酸化チタン及びリン酸トリメチルを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPa及び260℃の下で反応をさせ、生じた水の抜き出す量が理論値の94%に達する際に反応終点を決め、そのうちに、テレフタル酸のエチレングリコールに対するモル比は1:2.0とし、ジメチルシリコングリコール及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの総合添加量はテレフタル酸の6mol%とし、ジメチルシリコングリコールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は1:1とし、リン酸トリメチル、ドーピング修飾Sb23粉末及び二酸化チタンの添加量は別々にテレフタル酸の0.04wt%、0.014wt%、0.25wt%とする;
(1.4)重合として、
まずエステル化反応の産物に常圧から絶対圧力の495Paまで40分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で50分間かけて低真空の重合反応を行い、さらに負圧を絶対圧力の90Paまで与え続け、278℃で65分間かけて高真空の重合反応を行い、最後に数平均分子量が28200Daであり分子量多分散度が2.2である改質ポリエステルを得る;
(2)易染性・多孔質改質ポリエステル繊維の紡糸工程として、
多孔口金を用いて、改質ポリエステルを計量、押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りのスッテプによりFDYになさせ、そのうちに、紡糸温度は295℃、冷却温度は20℃、インターレースノズル圧力は0.25MPa、ホットローラ1速度は2700m/min、ホットローラ1温度は80℃、ホットローラ2速度は4050m/min、ホットローラ1温度は135℃ならびに巻取り速度は4120m/minとする。
最終的に得られた易染性・多孔質改質ポリエステル繊維は、単糸繊度0.32dtex、破断強度3.52cN/dtex、破断伸度26.5%、系条交絡度13個/m、線密度むら0.82%、破断強度CV値4.9%、破断伸度CV値8.8%、沸水収縮率6.2%、モノフィラメント本数160とする基礎物性を有し、120℃の染色による染着率の92.0%ならびにK/S値の25.23とすると示す染め性能を有する。

Claims (8)

  1. 染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法において、
    多孔口金の紡糸口金を用いてFDYプロセスにより改質対象ポリエステルの溶融体から染色しやすい改質ポリエステル繊維を製造し、
    前記紡糸口金の孔数は、100以上であり、
    改質ポリエステルは、テレフタル酸、エチレングリコール、主鎖にケイ素を有するジオール、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオール、及びドーピングにより改質されたSb23粉末を均一に混合した後、エステル化反応及び重縮合反応をこの順で行うことにより製造され、
    主鎖にケイ素を有するジオールは、ジメチルシランジオール、ジメチルジフェニルジシロキサンジオール又はテトラメチルジシロキサンジオールであり、
    前記2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの構造式は、
    Figure 0007066924000005
    であり、
    ドーピングによりSb23を改質する方法は、以下の通りであり、
    金属イオンMx+を含有する溶液とSb3+を含有する溶液を均一に混合した後、得られた混合溶液のpH値が9~10になるまで沈殿剤を滴下し、沈殿した生成物を仮焼して粉砕し、
    前記金属イオンMx+は、Mg2+、Ca2+、Ba2+及びZn2+のうちの一種以上である
    ことを特徴とする染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  2. 前記2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールの合成方法は、以下の通りであり、
    酢酸パラジウムとジメチルジ-tert-ブチルエチレンを均一に混合した後、質量濃度が10~15%の過酸化水素溶液を添加し、70~75℃で3~4時間反応させ、冷却、結晶化、精製を行い、2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールを取得し、
    前記ジメチルジ-tert-ブチルエチレンと、過酸化水素溶液と、酢酸パラジウムとの質量比は、1:1.5~2.0:0.015である
    ことを特徴とする請求項1に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  3. 前記金属イオンMx+を含有する溶液は、濃度が0.5~1.0mol%であり、溶剤が水であり、溶液におけるアニオンがNO3 -であり、
    前記Sb3+を含有する溶液は、濃度が5~10mol%のSb23溶液であり、溶剤は、シュウ酸であり、
    前記沈殿剤は、濃度が2mol/Lのアンモニア水であり、沈殿開始時に、混合溶液における金属イオンMx+とSb3+とのモル比は、1~3:100であり、
    仮焼前に沈殿した生成物を洗浄して乾燥させ、乾燥温度は、105~110℃であり、乾燥時間は、2~3時間であり、
    仮焼プロセスは、以下の通りであり、
    400℃まで昇温した後2~3時間保持し、その後、900℃まで昇温した後1~2時間保持し、最後に空気中で冷却し、
    Sb23をドーピングにより改質した後に粉碎して平均粒度が0.5μm未満の粉末が得られる
    ことを特徴とする請求項2に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  4. 前記改質ポリエステルの製造工程は、以下のステップを含み、
    ステップ(1)エステル化反応
    テレフタル酸、エチレングリコール、主鎖にケイ素を有するジオール、及び2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールをスラリーに調製し、ドーピングにより改質されたSb23粉末、艶消し剤及び安定剤を添加して均一に混合した後、窒素雰囲気中、常圧~0.3MPaの加圧環境及び250~260℃の温度の下でエステル化反応を行い、生成した水の蒸留量が理論値の90%以上を超える時点で反応を終了し、
    ステップ(2)重縮合反応
    エステル化反応終了後、負圧で低真空段階の重縮合反応を開始し、この段階において250~260℃の反応温度で30~50分間かけて常圧から500Pa以下の絶対圧力まで真空引きし、その後、引き続き真空引きし、高真空段階の重縮合反応を行い、さらに反応圧力を100Pa以下の絶対圧力まで減圧し、270~282℃の反応温度で50~90分間反応させる
    ことを特徴とする請求項3に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  5. 前記テレフタル酸と前記エチレングリコールとのモル比は、1:1.2~2.0であり、
    前記主鎖にケイ素を有するジオールと2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとの総合添加量は、テレフタル酸の添加量の4~6mol%であり、
    前記主鎖にケイ素を有するジオールと前記2,2,3,4,5,5-ヘキサメチル-3,4-ヘキサンジオールとのモル比は、1~2:1~2であり、
    前記ドーピングにより改質されたSb23粉末、前記艶消し剤及び前記安定剤の添加量は、それぞれテレフタル酸の添加量の0.012~0.015wt%、0.20~0.25wt%、0.01~0.05wt%である
    ことを特徴とする請求項4に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  6. 前記艶消し剤は、二酸化チタンであり、前記安定剤は、リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル又は亜リン酸トリメチルである
    ことを特徴とする請求項5に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  7. 前記改質ポリエステルは、数平均分子量が25000~30000であり、分子量分布指数が1.8~2.2である
    ことを特徴とする請求項6に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
  8. 前記紡糸口金の孔数は、144~288であり、
    前記FDYプロセスの手順は、計量、紡糸口金の押出し、冷却、オイリング、延伸、熱定型及び巻取りであり、
    前記FDYプロセスにおいて、紡糸温度は、285~295℃であり、冷却温度は、17~22℃であり、インターレースノズル圧力は、0.20~0.30MPaであり、第1ローラ速度は、2300~2700m/minであり、第1ローラ温度は、80~90℃であり、第2ローラ速度は、4000~4200m/minであり、第2ローラ温度は、125~140℃であり、巻取速度は、3940~4120m/minである
    ことを特徴とする請求項1に記載の染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法。
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