JP7419822B2 - 極細繊維着色用マスターバッチ、及び極細繊維 - Google Patents
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Description
一般的な極細ではない繊維の着色では、カーボンブラックと銅フタロシアニンを併用することで目的とする黒色を得ることができる。しかし、マイクロファイバーにおいて樹脂着色用マスターバッチを経由する場合、ポリアミド樹脂に高濃度のカーボンブラック及び銅フタロシアニンを配合して樹脂着色用マスターバッチを製造してから、希釈樹脂で希釈してマイクロファイバーを製造する。この時、カーボンブラックと銅フタロシアニンの相互作用によって該樹脂着色用マスターバッチの溶融粘度が上昇してしまい、希釈時に、希釈樹脂との溶融粘度の差が大きくなる結果、カーボンブラックと銅フタロシアニンの分散性が低下し、本来の黒色色相が得られなかったと考えられる。本発明では、その相互作用を断ち切るために銅フタロシアニンの表面状態を変更することを試みた結果、銅フタロシアニン粒子表面に酸性官能基(スルホ基)を導入することでカーボンブラックとの相互作用が低減され、疑似ネットワーク構造が崩されて、マイクロファイバーにした時の黒度が向上すると考えられる。
『項1.熱可塑性樹脂(A)と、カーボンブラック(B)と、銅フタロシアニン顔料(C-1)と、下記一般式(I)で表される銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)と、
[式中、nは1.0~3.0で平均置換基数を示す。]
を含有する、繊維径が8μm以下の極細繊維着色用マスターバッチ。
項2.熱可塑性樹脂(A)が、ポリアミド樹脂である項1に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
項3.カーボンブラック(B)100質量部に対し、銅フタロシアニン顔料(C-1)と平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)との合計含有量が、3~20質量部である項1又は2に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
項4.熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)と銅フタロシアニン顔料(C-1)と平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)との合計含有量が、20~60質量部である項1~3のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
項5.銅フタロシアニン全量に対し、スルホ基の平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンの割合が1~50質量%である項1~4のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
項6.項1~5のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチで着色された極細繊維。』に関する。
本発明の極細繊維着色用マスターバッチは、熱可塑性樹脂(A)と、カーボンブラック(B)と、銅フタロシアニン顔料(C-1)と、下記一般式(I)で表される銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)と、
[式中、nは1.0~3.0で平均置換基数を示す。]
を含有する。
本発明における熱可塑性樹脂(A)としては、マイクロファイバーを形成できる樹脂であれば特に制限されないが、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタラート、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン(登録商標)、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂が挙げられる。なかでも熱可塑性樹脂(A)としては、マイクロファイバー用に広く用いられるポリアミド樹脂(ナイロン類)が好ましい。
カーボンブラック(B)は、特に限定なく公知のコンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の方法によって製造された、顔料として使用されているカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの市販品としては、例えば三菱化学社製の#2600シリーズ、#2300シリーズ、#1000シリーズ、#900シリーズ、MAシリーズ、オリオンエンジニアドカーボンズ社製のCOLOR-BLACKシリーズ、SPESIAL-BLACKシリーズ、PRINTEXシリーズ、HIBLACKシリーズ、NEROXシリーズ、NIPexシリーズ、旭カーボン社製のSUNBLACKシリーズ、#70シリーズ、#80シリーズ、東海カーボン社製のトーカブラック#7000シリーズ、#8000シリーズ等が挙げられる。
本発明に用いる銅フタロシアニン顔料(C-1)は、フタロジニトリルと塩化第一銅とを触媒下、加熱して反応させる(フタロジニトリル法)などの公知の方法により得られた銅フタロシアニンクルード(β型)を乾式磨砕により微細化し、その後、溶剤顔料化にてβ型に結晶変換されたもの、或いは銅フタロシアニンクルード(β型)を溶剤と共に無機塩の結晶を用いて加熱磨砕処理(ニーダー磨砕)して得られたβ型の銅フタロシアニンなどが挙げられる。本発明に用いる銅フタロシアニン顔料は、市販品(例えば、DIC社製FASTOGEN BLUE 5362KやFASTOGEN BLUE TGRなどが挙げられる)を用いても良いし、公知慣用の方法で製造して用いても良い。色相調整など必要に応じて性能に悪影響を及ぼさない範囲で、α型銅フタロシアニン顔料や他構造顔料を含んでいても構わない。また、銅フタロシアニン顔料に適宜公知の処理を加えて本発明に用いても良い。
本発明における銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)は、上記一般式(I)で表されるとおりであり、式中のnはスルホ基の平均置換基数であり、1.0~3.0の値を示す。本発明における銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)は、スルホ基の置換基数が異なる銅フタロシアニン化合物の混合物であり、その割合は特に限定されない。
本発明における熱可塑性樹脂(A)の含有量は、マスターバッチ全量に対して、例えば30~90質量%、好ましくは40~80質量%、より好ましくは50~70質量%である。熱可塑性樹脂(A)の含有量は、マスターバッチをペレット化するのために必要な量以上であればよく、カーボンブラック(B)などの他の成分の含有量を考慮して適宜調整すればよい。
本発明の極細繊維着色用マスターバッチを得る方法の一例を以下に述べるが、本発明はこれらに限定して解釈されるべきものではない。当該マスターバッチは、例えば、銅フタロシアニン顔料(C-1)に一般式(I)で表される銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)を添加し、染付処理をすることにより、銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)を含む銅フタロシアニンを得る工程(銅フタロシアニン製造工程)、及び熱可塑性樹脂(A)と、カーボンブラック(B)と、上記工程で得られた銅フタロシアニンを溶融混錬し、ペレット化する工程(ペレット化工程)を経て得られる。
銅フタロシアニン製造工程では、まず、原料となる銅フタロシアニン顔料に水を加え、50~80℃まで加熱・攪拌し、懸濁液とした。この懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ溶液を加え、pH7から9に調整して銅フタロシアニン顔料懸濁液を得る。一方、銅フタロシアニンスルホン酸誘導体も同様に水を加え、50~80℃まで加熱・攪拌して懸濁液とし、この懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ溶液を用いてpH7から9に調整して攪拌し、銅フタロシアニンスルホン酸誘導体の懸濁液を得る。次に、この銅フタロシアニンスルホン酸誘導体の懸濁液を、銅フタロシアニン顔料懸濁液に投入し、攪拌後、塩酸などの酸水溶液を加えてpH5以下に調整して顔料スラリーを得る。その後、この顔料スラリーを、ヌッチェなどを用いて濾過し、水洗をする。この濾過と水洗をpH6以上になるまで繰り返し、濾過後、顔料スラリーを濾過して乾燥後、粉砕してパウダー状の銅フタロシアニンを得る。なお、この銅フタロシアニンには、銅フタロシアニン顔料(C-1)及び銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)が含まれる。
ペレット化工程では、ナイロンなどの熱可塑性樹脂(A)と、カーボンブラック(B)と上記銅フタロシアニン染付工程で得られた銅フタロシアニンを加え、ミキサーなどで予備混合した後、これを押出し成形機などを用いて溶融混錬し、押出して成形及びカットすることにより、ペレット状のマスターバッチを得る。溶融混錬における加熱温度は、熱可塑性樹脂を溶融させて混錬可能な温度であれば特に制限されないが、200~400℃である。
本発明の極細繊維は、上記本発明の極細繊維着色用マスターバッチで着色されたものである。極細繊維は、繊維径が8μm以下であり、その素材として、熱可塑性樹脂、本発明の極細繊維着色用マスターバッチ、その他繊維における添加剤を含む。熱可塑性樹脂は、本発明の極細繊維着色用マスターバッチで述べたものであり、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステルが特に好ましい。本発明の極細繊維における上記極細繊維着色用マスターバッチの割合は、特に制限されないが、5~30質量%程度である。また、本発明の極細繊維に含まれる、カーボンブラック(B)、銅フタロシアニン顔料(C-1)、及び一般式(I)で表される平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)などの色材の割合は、例えば0.5~10質量%、好ましくは1~5質量%である。
500mlセパラブルフラスコに98%硫酸(富士フィルム和光純薬株式会社製)331部と25%発煙硫酸(富士フィルム和光純薬株式会社製)119部を投入・混合し、100%硫酸450部を得る。公知の方法により得られた銅フタロシアニンクルード(β型)50部を準備し、100%硫酸中に徐々に加え溶解させる。その後、100度まで昇温し12時間保持したのち、5Lビーカーに準備した3000mlの氷水中に取り出す。取り出した懸濁液を60℃に昇温後、同温度にて1時間撹拌保持したのち、濾過・洗浄を行う。得られたウェット固形物を乾燥/粉砕し、蛍光X線分析装置を用い元素分析を行った結果、スルホン酸置換基数1.2個の銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)を得た。
500mlセパラブルフラスコに98%硫酸(富士フィルム和光純薬株式会社製)65部と25%発煙硫酸(富士フィルム和光純薬株式会社製)385部を投入・混合し、20%発煙硫酸450部を得る。公知の方法により得られた銅フタロシアニンクルード(β型)50部を準備し、100%硫酸中に徐々に加え溶解させる。その後、95度まで昇温し8時間保持したのち、5Lビーカーに準備した3000mlの氷水中に取り出す。取り出した懸濁液を60℃に昇温後、同温度にて1時間撹拌保持したのち、濾過・洗浄を行う。得られたウェット固形物を乾燥/粉砕し、蛍光X線分析装置を用い元素分析を行った結果、スルホン酸置換基数2.3個の銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(β)を得た。
5Lのガラスビーカーに、銅フタロシアニン顔料のウェット固形物(固形分:48.1%)を415.8gと水3500gを加え、70℃まで昇温し、一時間攪拌した。その後、25%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH=8.5に調整した。一方、2Lのガラスビーカーに上記合成例1で得た銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)のウェット固形物(平均置換基数:n=1.2、固形分:23.2%)を17.2gと水800gを加え、70℃まで昇温し、25%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH=8.5に調整した後、一時間攪拌した。このスルホン酸誘導体スラリー全量を銅フタロシアニンスラリーに投入し、70℃で一時間攪拌した後、35%塩化水素水溶液を用いてpH=3.5以下に調整した。得られた顔料スラリーをヌッチェで濾過し、濾液のpHが6以上になるまで濾過、水洗を繰り返し、濾過終了後、90℃で乾燥させ、粉砕をしてスルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(a)を得た。
前記製造例1で銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)を17.2gから43.1gに変更した以外は、製造例1と同様に行い、スルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(b)を得た。
前記製造例1で銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)を17.2gから86.2gに変更した以外は、製造例1と同様に行い、スルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(c)を得た。
前記製造例1で銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)を17.2gから172.4gに変更した以外は、製造例1と同様に行い、スルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(d)を得た。
前記製造例1で銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)を17.2gから258.6gに変更した以外は、製造例1と同様に行い、スルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(e)を得た。
前記製造例1で銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)17.2gから上記合成例2で得た銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(β)86.2gに変更した以外は、製造例1と同様に行い、スルホン酸誘導体で染付処理した銅フタロシアニン(f)を得た。
銅フタロシアニン顔料粉末111.7gと銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(α)粉末11.7gを1Lのポリ袋に計りこみ、両手で1分間振ってドライブレンドすることで、スルホン酸誘導体を含む銅フタロシアニン(g)を得た。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例1で作製した銅フタロシアニン(a)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(1)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例2で作製した銅フタロシアニン(b)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(2)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例3で作製した銅フタロシアニン(c)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(3)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例4で作製した銅フタロシアニン(d)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(4)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例5で作製した銅フタロシアニン(e)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(5)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、製造例6で作製した銅フタロシアニン(f)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(6)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、銅フタロシアニン顔料(DIC株式会社製「FASTOGEN BLUE PDB19」)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(7)を製造した。
6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)67質量部、カーボンブラック(旭カーボン社製「SUNBLACK700」)30質量部、比較製造例1で作製した銅フタロシアニン(g)3質量部をタンブラーミキサーで予備混合後、30mmφの二軸ベント式押出機(設定温度280℃、補足粒子径45μmのメッシュフィルター)内で溶融混練し、その後、ペレット化して樹脂着色用マスターバッチ(8)を製造した。
上記製造例7-12、及び比較製造例2,3で得られた各樹脂着色用マスターバッチ(1)~(8)16質量部を、それぞれ6-ナイロン(宇部興産株式会社製「UBE NYLON 1013B」、MFR200〔g/10分〕)42質量部と、低密度ポリエチレン(東ソー社製「ペトロセン203」)42質量部を、105℃で12時間、真空乾燥し、次いで、紡糸機を用いて紡糸温度280℃、紡糸速度1250m/min、金口径0.24mm-24H(ホール)の条件で溶融紡糸を行い、3倍延伸により5dtexのフィラメントを得た。得られたフィラメントサンプルをトルエンを使いポリエチレンを溶出させマイクロファイバー(平均繊維径1μm)を製造した。得られた各マイクロファイバーについて、下記評価方法にて評価を行った。評価結果を表2に記載した。
・MFR:メルトインデクサー(シリンダー温度280℃、オリフィス径2mm)に投入し、2.16kgの荷重を掛け、5分間の予熱後にメルトフローレートを測定した。
・色相(L*,a*,b*):コニカミノルタ製CM-5を使いL*、a*、b*を測定した。なお、L*値が低く、b*値が小さいほど黒く見える
・分散性(ΔP):単軸押出機の先端に10μmの金網フィルターを装着し、MBを1kg放流した開始と終了時の差圧(ΔP)を測定した。なお、ΔPが低いほど分散性がよく、糸切れ等を起こしにくい。
・糸切れ性:紡糸機により1時間紡糸している中で 断糸しなかった:〇、断糸3回以下:△、断糸3回以上:×として評価した。
Claims (6)
- 前記染付の処理率が、1~40%である請求項1に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
- 熱可塑性樹脂(A)が、ポリアミド樹脂である請求項1又は2に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
- カーボンブラック(B)100質量部に対し、銅フタロシアニン顔料(C-1)と平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)との合計含有量が、3~20質量部である請求項1~3のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
- 熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)と銅フタロシアニン顔料(C-1)と平均置換基数が1.0~3.0である銅フタロシアニンスルホン酸誘導体(C-2)との合計含有量が、20~60質量部である請求項1~4のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチ。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の極細繊維着色用マスターバッチで着色された極細繊維。
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