JP7066924B2 - 染色しやすい改質ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents
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Description
(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Sb2O3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。
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。
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。
(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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)0.8mol/LのMg(NO3)2の水溶液と8mol/LのSb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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。
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。
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。
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。
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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)0.5mol/LのCa(NO3)2の水溶液と5mol/LのSb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)1.0mol/LのBa(NO3)2の水溶液と10mol/LのSb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)0.6mol/LのZn(NO3)2の水溶液と6mol/LのSb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)0.7mol/LのMg(NO3)2の水溶液と8mol/LのSb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)同じ濃度の0.8mol/LのMg(NO3)2水溶液とCa(NO3)2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Sb2O3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Sb2O3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Sb2O3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。
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Sb2O3の調製として、
(1.1.1)同じ濃度の0.5mol/LのMg(NO3)2水溶液とBa(NO3)2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Sb2O3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Sb2O3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Sb2O3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)
- 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Sb2O3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、
ドーピングによりSb2O3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。 - 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。 - 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Sb2O3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、
Sb2O3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。 - 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Sb2O3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。 - 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Sb2O3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。 - 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。 - 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。 - 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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