JPH0135086B2 - - Google Patents

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JPH0135086B2
JPH0135086B2 JP4640881A JP4640881A JPH0135086B2 JP H0135086 B2 JPH0135086 B2 JP H0135086B2 JP 4640881 A JP4640881 A JP 4640881A JP 4640881 A JP4640881 A JP 4640881A JP H0135086 B2 JPH0135086 B2 JP H0135086B2
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JP
Japan
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fiber
fibers
tmax
less
yarn
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Application number
JP4640881A
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Japanese (ja)
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JPS57161121A (en
Inventor
Tomio Kuriki
Seiichi Manabe
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE8282102675T priority patent/DE3267515D1/en
Priority to US06/363,628 priority patent/US4426516A/en
Priority to EP82102675A priority patent/EP0061770B1/en
Priority to AT82102675T priority patent/ATE16613T1/en
Priority to KR8201400A priority patent/KR860000180B1/en
Publication of JPS57161121A publication Critical patent/JPS57161121A/en
Priority to US06/519,393 priority patent/US4508674A/en
Publication of JPH0135086B2 publication Critical patent/JPH0135086B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はポリエステル繊維、詳しくは実用上充
分な機械的特性を有し、且つ染色性が良好であ
り、特に常圧染色による染色が可能で染色堅牢度
の優れたポリエステル繊維に関する。 一般にポリエステル繊維、特にポリエチレンテ
レフタレート繊維は強度、寸法安定性等多くの優
れた特性を備え種々の用途に利用されている。反
面、ポリエチレンテレフタレート繊維は染色性が
劣り、染色に際しては130℃付近の高温高圧で染
色する必要があるため特別な装置を必要とした
り、またウール、アクリル等高圧染色により物性
低下を生じる繊維との混用に制限がある等の欠点
を有している。 ポリエチレンテレフタレート繊維の染色性改
良、常圧可染化に関しては、いくつかの試みがな
されており、例えば染色時にキヤリアーを用いる
方法が知られているが、特別なキヤリアーを要す
ること、染色液の後処理が困難なこと等の欠点が
ある。また染色性の改良されたポリエチレンテレ
フタレートとして金属スルホネート基含有化合物
やポリエーテルを共重合したものが知られている
が、これらの変性ポリエステルは染色性は向上す
るものの重合、紡糸が困難であつたり、或いはポ
リエチレンテレフタレート本来のすぐれた性質を
低下せしめたり、さらには染色堅牢度が劣る等の
欠点があつた。結局上述のようなポリマーの化学
的改質による易染化は、染着座席となりうる第三
成分をポリマー中に混在させるが故にポリエチレ
ンテレフタレート本来の性質をも変化させてしま
うことは避けられないといえる。 本発明者らはかかる従来法の欠点を克服し、染
色性が良好であり、特に常圧染色が可能で且つ染
色堅牢度が優れる一方、本来の好ましい性質をも
兼ね備えたポリエステル繊維について、微細構造
面からの研究を進めた結果、従来は知られなかつ
た、特定の非晶部構造を有する繊維によつて、上
記目的が達成されることを見い出し、本発明に到
達した。 すなわち、本発明は、30℃に於ける初期モジユ
ラスが55g/d以上の実質的にポリエチレンテレ
フタレートからなる繊維であつて、測定周波数
110Hzに於ける力学的損失正接(tanδ)のピーク
温度(Tmax)が105℃以下、そのピーク値
((tanδ)max)が0.14以上であり、結晶化度Xc
が30%以上であり、(010)面の微結晶の大きさ
(ACS)が35Å以上で、且つ(010)面の結晶配
向度(Co)が85%以上であることを特徴とする
常圧染色可能なポリエステル繊維に関するもので
ある。 本発明において使用するポリエステルは実質的
にポリエチレンテレフタレートからなり、公知の
重合法で得ることができる。本発明の目的を損わ
ない範囲内で少量の他の成分との共重合ももちろ
ん可能である。このポリエステルは、通常ポリエ
ステルに使用される添加剤、例えば艶消剤、安定
剤、制電剤等を含んでもよい。また重合度につい
ては通常の繊維形成用の範囲内であれば特に制限
はない。 本発明のポリエステル繊維の第1の特徴は、測
定周波数110Hzに於ける力学的損失正接(tanδ)
のピーク温度(Tmax)が105℃以下であり、且
つピーク値((tanδ)max)が0.14以上である点
にある。 Tmaxが105℃より高いと染色性が低下し、常
圧可染ができなくなる。Tmaxがそのように高
く、且つ(tanδ)maxが0.14以上であると、繊維
構造の熱安定性が低下し、寸法安定性が悪くなる
とともに、染色堅牢度が低下することが本発明者
らによつて始めて明らかとなつた。然るに詳細に
繊維の微細構造と染色性とを検討した結果、
Tmaxが105℃を越える場合、あるいはTmax
の値に無関係に、30℃における初期モジユラスが
55g/d未満の場合には、上述の(tanδ)maxの
増加に伴う熱安定性の低下の傾向は認められる
が、Tmaxが105℃以下で30℃における初期モ
ジユラスが55g/d以上では必ずしもこの傾向は
みられず、むしろ(tanδ)maxの増大とともに
繊維構造の熱安定性が増加する場合さえある。こ
の繊維構造の安定化の傾向は、Tmaxが100℃以
下になると顕著である。これらの事実の発見によ
り本発明が完成された。 すなわち、30℃における初期モジユラスが55
g/d以上で、Tmaxが105℃以下であり、かつ
(tanδ)maxが0.14以上ポリエチレンテレフタレ
ート繊維は、熱安定性、寸法安定性及び力学的性
質を低下することなく、常圧染色が可能で、かつ
染色堅牢度も低下しないのである。 本発明の30℃における初期モジユラスが55g/
d以上で、Tmaxが105℃以下であるポリエチレン
テレフタレート繊維の(tanδ)maxの値は0.14以
上であるが、(tanδ)maxの値が0.14〜0.30のと
き、さらに染色性は改善され、易染性のものにな
る。もちろんこの場合でも、熱安定性、寸法安定
性、力学的性質、及び染色堅牢度などは低下しな
い。なお従来のポリエステル繊維ではTmaxは
120℃以上である。 (tanδ)maxは、分散染料の染着する無定形
領域量にほぼ対応し、(tanδ)maxの値が高いほ
ど染色性は向上する。またTmaxは無定形領域の
分子鎖の緊張の度合い、凝集構造の粗密に関係
し、その温度が低いほど分子鎖は弛緩し、凝集構
造は疎になる。したがつて、Tmaxが低いほど染
色性は向上する。 従来、無定形領域内部の構造を反映するパラメ
ーターとして、複屈折Δoあるいはアモルフアス
モジユラスMA等が提案された。しかしながら、
これらの物性値と染色性の間には良い相関は認め
られない。一方、(tanδ)max、Tmaxは前述の
ように染色性との対応が非常に高い。 従来の方法によつて紡速2000m/分以下で紡糸
された後、延伸工程を経た衣料用ポリエステル繊
維のTmaxは前述のように120℃以上であり、
(tanδ)maxは0.1前後である。 また、紡速4000m/分以上、7000m/分未満で
紡糸され巻取られたままの繊維は、その(tanδ)
maxが0.135を超えるが、Tmaxが105℃を超える
値を有し、常圧可染性を有しない。さらに、紡速
3000m/分前後の紡速で紡糸され巻取られたまま
の繊維は、(tanδ)maxは0.2以上であり、Tmax
は105℃以下であるが、初期モジユラスは45g/d
もしくはそれ以下であり、引張り伸度も100%程
度あり、柔らかくてしかも伸びのある繊維であつ
て、ポリエステル繊維としての特性のないもので
ある。このような初期モジユラスが低くて、伸び
のある繊維は、撚糸、製織、製編工程でトラブル
を発生しやすく、種々な欠陥を露呈するため、そ
のままでは使用できない。一般に、ポリエステル
繊維は延伸処理をうけるとTmaxは上り、(tanδ)
maxは低下する。また比較的低温すなわち200〜
220℃以下で熱処理されると熱処理工程の延伸の
有無にかかわらずTmaxは上り、(tanδ)maxは
低下し、本願発明の範囲を外れる。したがつて、
本願発明の初期モジユラスが55g/d以上、Tmax
が105℃以下、(tanδ)maxが0.14以上と云う三要
件を満たしたポリエステル繊維は、従来の技術常
識を超えるものと言うことができる。 また本発明に於いて、ポリエステルとしての特
性を出すためには30℃に於ける初期モジユラスが
55g/d以上であることが必要である。そのため
には複屈折(Δo)は通常35×10-3である。 ここで30℃に於ける初期モジユラスとは30℃に
於ける動的弾性率(E′30)を意味し、その測定法
は後述する。(tanδ)maxが大きくなるに従つて
優れた力学的性質と熱安定性とを付与するには一
般的にはE′30が大きくなる必要がある。もしE′30
が55g/d以下であれば繊維構造の熱安定性は低
下し、また寸法安定性も悪く、繊維として柔らか
くなる。 こうした特徴を有する本発明の繊維についてさ
らにその構造と力学的性質(強度、伸度、初期モ
ジユラス、動的弾性率)、及び染色性との関連を
検討した結果、次のことが明らかになつた。 本発明の繊維に於いて、結晶化度(Xc)、
(010)面の微結晶の大きさ(ACS)、及び(010)
面の結晶配向度(Co)はいずれも繊維の機械的
特性に関連し、本発明の繊維がポリエステル繊維
として充分な強度(3g/d以上)、伸度(20−60
%)および初期モジユラス(≧55g/d)を有す
るためにXcは30%以上、ACSは35Å以上、Coは
85%以上であることが必要である。好ましい範囲
は、Xcが75%以上、ACSが40Å以上、Coが90%
以上である。ここでXc、ACS、CoはX線回折に
よりそれぞれ後述の方法で測定された値である。 次に、本発明の繊維において繊維軸方向に電場
ベクトルを持つ偏光の中心平均屈折率(n(p)
が1.70より小さくかつ1.65以上であれば適度の伸
度(20〜60%)と染色性を有し、衣料用繊維とし
て好ましいものとなる。最適な(n(p))の範囲
は、1.65〜1.68である。 また、平均複屈折率(Δo)は本発明の繊維が
30℃に於いて55g/d以上の初期モジユラスを有
するためには35×10-3以上であるが、一方、熱に
対する構造の安定性からは50×10-3以上であるこ
とが望ましく、また染色性、染色堅牢度の観点か
ら好ましくは110×10-3以下、さらにより好まし
くは85×10-3以下である。Δoが110×10-3以下に
なると150〜220℃の温度範囲における動的弾性率
(E′)の減少率(150℃、220℃でのE′をそれぞれ
E′150,E′220としE′220/E′150で表わす)が小さく
なりE′220/E′150は0.75より大きくなる。すなわち
熱に対して構造が安定となる。また染色堅牢度も
向上する。さらにΔoが85×10-3より小さいもの
は常圧可染性が極めて優れたものとなる。 繊維の中心に於ける平均屈折率(n(p))と繊
維の中心から半径の0.8倍の距離の部分に於ける
屈折率n(0.8)またはn(−0.8)の間に以下の
関係を満足する、いわゆる繊維の局所的な平均屈
折率の分布が繊維の中心に対して対称であると、
充分な強度を有し、染斑、強伸度斑等が少ない。
ここで局所的な平均屈折率の分布が繊維の中心に
対して対称であるというのは平均屈折率nの極
小値が(n(p))−10×10-3)以上であり、かつ
n(-0.8)とn(0.8)の差が50×10-3以下、より好ま
しくは10×10-3以下の場合をいう。なお上述の
n(p)、n(0.8)、n(-0.8)、Δo(0.8-0)、Δo等の値

干渉顕微鏡により述べる方法で測定したものであ
る。 また本発明の繊維において、220℃における力
学的損失正接(tanδ220)は小さいほど好ましく、
温度上昇に伴う初期モジユラスの低下が小さくな
る。tanδ220が0.25以下の場合該初期モジユラス低
下量は著しく小さくなる。つまり熱に対して極め
て安定な構造の繊維となる。 たとえば、100℃、60分の沸水処理前後での構
造変化はきわめて少なく、Tmaxの変化量で示せ
ば±5℃であり、(tanδ)max値では±0.02の変
化量である。 本発明の繊維は、後に実施例に示すように、紡
速4000m/分以上の高速で紡糸して一旦巻取つた
糸条を、230℃以上265℃以下で、熱処理時の該糸
条の伸長率を−20%(すなわち、20%弛緩)以上
+5%未満に規正して0.5乃至10秒間熱処理を施
すことによつて得られる。 紡糸に際しては、ポリマー粘度、紡糸温度、紡
糸口金下の雰囲気の状態、冷却方法、引取速度等
を適宜調節することにより、紡糸口金より紡出さ
れたポリマー流の冷却固化、及び細化変形を制御
し、紡糸性よくかつ所望の特性を有する繊維が得
られる。特に、紡出糸条の冷却固化の制御は重要
で、紡糸性及び望ましい特性を得るには、急激な
冷却固化、特に一方向からの糸条に直交する低温
冷却風による冷却固化は余り好ましくない。なお
ここで引取速度とは紡出後、冷却、固化された糸
条が、必要な場合はさらに集束、油剤処理等をさ
れた後、引取られる第一駆動ロールの速度を言
う。 第1図に実施例で用いた装置の一例を示した。
溶融ポリエステルは加熱された紡糸ヘツド2の中
の紡糸口金(図示せず)より紡出され、大気中で
冷却されて糸条1となる。この際紡糸口金下には
紡出された糸条を取囲む管状の加熱域3が設けら
れており、さらにその下方には糸条を冷却吸引す
るための流体吸引装置4が設けられている。管状
の加熱域及び流体吸引装置を通過した糸条は油剤
付与装置5、集束装置6を通したのち引取ロール
7によつて引取られる。引取り後の糸条は、一た
ん引取ロール7によつて引取られた後、±0.5℃以
内で制御された非接触型加熱筒9を通過し、引取
ロール10で引取られる。この際ロール8とロー
ル10との回転速度を調節することにより、糸条
は−20%乃至+5%の伸長率の範囲で正確に調整
される。以上のような高速紡糸されたポリエステ
ル繊維を一旦巻取つた後、230℃以上の高温下に
−20%乃至+5%の伸長率で0.5〜10秒間の熱処
理を行う行程は、従来、存在しなかつた。 本発明の繊維はフイラメントとして、そのま
ま、或いは仮撚加工、流体加工等を施こした後単
独で或いは他の繊維と混用して編物、織物等の製
品にできるし、又本発明の繊維よりステープルを
作り、紡績糸、混紡糸として用いることができ、
染色に際しては常圧(100℃)においても良好な
染色性を有するとともにその独特の微細構造によ
り製品化過程において加えられる熱に対しても構
造変化が少なく、特に衣料用繊維として有用であ
る。 また、本発明の繊維は、捺染の場合にも、従来
のポリエチレンテレフタレート繊維が高圧蒸熱機
中で120〜130℃の蒸熱温度を必要としたのに対
し、常圧の蒸熱機中で100℃またはそれ以下の蒸
熱温度で十分染料が染着する。したがつて、羊
毛、スパンデツクス、アクリル繊維など耐熱性の
良くない繊維との混用品の捺染が、それら繊維の
脆化を伴なわずに容易に行える。 以下に本発明の繊維の構造特性の測定法を述べ
る。 <力学的損失正接(tanδ)、及び動的弾性率(E′)
> 東洋ボールドウイン社製、レオバイブロン
(Rheo Viblon)DDV―c型動的粘弾性測定装
置を用い、試料約0.1mg、測定周波数110Hz、昇温
測度10℃/分で乾燥空気中で各温度に於ける
tanδ、及びE′を測定する。tanδ―温度曲線から
tanδピーク温度(Tmax)〔℃〕と同ピーク高さ
((tanδ)max)が得られる。第2図aおよび第
2図bに本発明の繊維A、従来の延伸B、未延伸
糸C、部分配向糸Dのそれぞれtanδ―温度曲線、
E′―温度曲線の典型例を模式化した。 <平均屈折率(n、n⊥)、及び平均複屈折率> 透過定量干渉顕微鏡(例えば東独カールツアイ
スイエナ社製干渉顕微鏡インターフアコ)を使用
して干渉縞法によつて、繊維の測面から観察した
平均屈折率の分布を測定することができる。)こ
の方法は円形断面を有する繊維に適用する。 繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベク
トルを持つ偏光に対する屈折率nと、繊維軸に
対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折
率n⊥によつて特徴づけられる。 ここに説明する測定は全て緑色光線(波長λ=
549mμ)を使用する。 繊維は光学的にフラツトなスライドガラス及び
カバーガラスを使用し、0.2〜2波長の範囲内の
干渉縞のずれを与える屈折率(N)を有し、かつ
繊維に対し不活性な封入剤中に浸漬される。この
封入剤中に数本の繊維を浸漬し、単糸が互いに接
触しないようにする。さらに繊維は、その繊維軸
が干渉顕微鏡の光軸及び干渉縞に対して垂直とな
るようにすべきである。この干渉縞のパターンを
写真撮影し、約1500倍に拡大して解析する。 第3図に示すように、繊維の封入剤の屈折率を
N、繊維の外周上の点S′―S″間の屈折率n(また
はn⊥)、S′―S″間の厚みをt、使用光線の波長を
λ、バツクグランドの平行干渉縞の間隔(1λに
相当)をD、繊維による干渉縞のずれをdとする
と、光路差Гは、Г=d/Dλ=(n(またはn⊥) −N)tで表わされる。 繊維の半径をRとすると、繊維の中心Roから
外周Rまでの各位置での光路差から各位置での繊
維の屈折率n(またはn⊥)の分布を求めること
ができる。rを繊維の中心から各位置までの距離
とした時x=r/R=0、すなわち繊維の中心に
おける屈折率を平均屈折率(n(p))または
n⊥(p))という。xは外周上において1となりそ
の他の部分では0〜1の間の値となるが、例えば
x=0.8の点に於ける屈折率をn(0.8)(または
n⊥(0.8))と表わす。また平均屈折率n(p)とn⊥(p)
より、平均複屈折率(Δo)はΔo=n(p)−n⊥(p)
表わされる。 第4図に従来延伸糸B及び本発明の繊維Aの
nの分布を示した。図において横軸に中心から
の距離x=r/R、縦軸にnをとつたが、x=
0が繊維の中心、x=1及びx=−1が繊維の外
周上の点である。 <微結晶の大きさ(ACS)> 赤道方向のX線回折強度を赤道反射法により測
定することにより微結晶の大きさ(ACS)を求
めることができる。 X線回折強度は理学電機社製X線発生装置
(RU―200PL)とゴニオメーター(SG―9R)、
計数管にはシンチレーシヨンカウンター、計数部
には波高分析器を用い、ニツケルフイルターで単
色化したCu―Kα線(波長λ=1.5418Å)で測定
する。繊維試料の繊維軸がX線回折面に対して垂
直となるようにアルミニウム製サンプルホルダー
にセツトする。この時、試料の厚みは0.5m/m位
になるようにセツトする。30kV、80mAでX線
発生量を運転し、スキヤニング速度1゜/分、チヤ
ート速度10mm/分、タイムコンスタント1秒、ダ
イバージエンススリツト1/2゜、レシービングス
リツト0.3m/m、スキヤツタリングスリツト1/
2゜において2θが35゜から7゜まで回折強度を記録す
る。記録計のフルスケールは、得られる回折強度
曲線がスケール内にはいるように設定する。 ポリエチレンテレフタレート繊維は一般に赤道
線の回折角2θ=17゜〜26゜の範囲に3つの主要な反
射を有する(低角度側から(100)(010)(110)
面)。第5図にポリエチレンテレフタレート繊維
のX線回折強度曲線の一例を示す(図中aは結晶
部、bは非晶部を表わす。)。ACSを求めるには
例えばL.E.アレキサンダー著「高分子X線回折」
化学同人出版、第7章のシエラー(Scherrer)の
式を用いる。 2θ=7゜と2θ=35゜の間にある回折強度曲線間を
直線で結びベースラインとする。回折ピークの頂
点からベースラインに垂線を下し、ピークとベー
スライン間の中点を記入する。中点を通る水平線
を回折強度曲線回折ピークの間に引く。主要な反
射がよく分離している場合には曲線のピークの2
つの肩と交差するが、分離が悪い場合には1つの
肩のみと交差する。このピークの幅を測定する。
一方の肩としか交差しない場合は交差した点と中
点間の距離を測定し、それを2倍する。また2つ
の肩と交差する場合は両肩間の距離を測定する。
これらの測定値をラジアン表示に換算し、ライン
幅とする。さらにこのライン幅を次式で補正す
る。 β=√22 Bは測定したライン幅、bはブロードニング定
数でSi単結晶の(111)面反射のピークのラジア
ンで表示したライン幅(半値幅)である。微結晶
の大きさ(ACS)は次式 ACS(Å)=K・λ/βcosθ によつて与えられる。ここでKは1、λはX線の
波長(1.5418Å)、βは補正されたライン幅、θ
はブラツグ角で2θの1/2である。 <結晶化度(Xc)> 微結晶の大きさの測定と同様にして得られたX
線回折強度曲線より、2θ=7゜と2θ=35゜の間にあ
る回折強度曲線間を直線で結びベースラインとす
る。第5図のように2θ=20゜付近の谷を頂点とし、
低角側及び高角側のすそに沿つて直線で結び、結
晶部と非晶部に分離し、次式に従つて面積法で求
める。 Xe=結晶部の散乱強度/全散乱強度×100 <結晶配向度(Co)> 理学電機社製X線発生装置(RU―200PL)、繊
維試料測定装置(FS―3)、ゴニオメーター
(SG―9)、計数管にはシンチレーシヨンカウン
ター、計数部には波高分析器を用い、ニツケルフ
イルターで単色化したCu―Kα線(波長λ=
1.5418Å)で測定する。 ポリエチレンテレフタレート繊維は一般に赤道
線上に3つの主要な反射を有するが、結晶配向度
(Co)の測定には(010)面反射を使用する。使
用される(010)面反射の2θは赤道線方向の回折
強度曲線から決定される。 X線発生装置は30kV、80mAで運転する。繊
維試料測定装置に試料を単糸同志が互いに平行に
なるようにそろえて取付ける。試料の厚みが0.5
m/mぐらいになるようにするのが適当である。
赤道方向の回折強度曲線から決定された2θ値にゴ
ニオメーターをセツトする。対称透過法を用いて
方位角方向を−30゜〜+30゜走査し方位角方向の回
折強度を記録する。さらに−180゜と+180゜の方位
角方向の回折強度を記録する。この時スキヤニン
グ速度4゜/分、チヤート速度10mm/分、タイムコ
ンスタント1秒、コリメーター2m/mφ、レシ
ービングスリツト縦幅19m/m、横幅3.5m/mで
ある。 得られた方位角方向の回折強度曲線からCoを
求めるには、±180゜で得られる回折強度の平均値
を取り、水平線を引きベースラインとする。ピー
クの頂点からベースラインに垂線をおろし、その
高さの中点を求める。中点を通る水平線を引き、
これと回折強度曲線との2つの交点間の距離を測
定し、この値を角度(゜)に換算した値を配向角
H(゜)とする。結晶配向度は次式 Co(%)=180゜−H/180゜×100 によつて与えられる。 <染色性> 染色性は平衡染着率によつて評価した。 分散染料レゾリンブルー(Resolin Blue)
FBL(バイエル社商品名)を使用し、3%owf.浴
比1対50で100℃で染色した。分散剤として
Disper TLを1g/加え、さらに酢酸によつて
PH=6に調整する。染着率は所定時間(2時間)
経過後、染液を採取し、吸光度より残液中の染料
量を算出し、これを染色に用いた染料量から減じ
たものを染着量として染着率(%)を計算した。
なお、試料としては原糸を一口編地とし、スコア
ロールFC2g/を用い60℃で20分精練し、乾燥、
調湿(20℃×65%RH)したものを用いた。 <染色堅牢度> 染料濃度を1%owfにし、染色時間を90分とす
る以外は染色性評価と同様の方法で染色した試料
をハイドロサルフアイト1g/、水酸化ナトリ
ウム1g/、界面活性剤(サンモールRC―700)
1g/を用い、浴比1対50、80℃で20分間還元
洗浄したものを評価した。 染色堅牢度は耐光堅牢度(JIS L―1044に準ず
る)、摩擦堅牢度(JIS L―0849に準ずる)、ホツ
トブレツシング堅牢度(JIS L―0850に準ずる)
について評価した。 <初期モジユラス> 前出の動的粘弾性試験のE′の30℃に於ける値を
初期モジユラスとした。 <強伸度> 東洋ボールドウイン社製TENSILON UTM―
―20型引張試験機により初長5cm、引張速度20
mm/mmで測定した。 <沸水収縮率> 0.1g/荷重下での試料長をLoとし、荷重を取
除き沸水中で30分間処理した後再度同じ荷重下で
測定した長さをLとした時、沸水収縮率は 沸水収縮率(%)=Lo−L/Lo×100 で表わされる。 以下に本発明を実施例を用いて説明する。 実施例1〜4、比較例5〜7 フエノール/テトラクロルエタンの2/1混合
溶媒中35℃で測定した固有粘度〔η〕0.63ポリエ
チレンテレフタレートを紡糸口金より紡出し、糸
条の全周囲から糸条の走行方行に平行に供給され
る22℃の空気の流れによつて冷却、固化させた後
仕上剤を付与し、3000m/分〜7000m/分の速度
で巻取つて、35d/7fの繊維を得た。次にこの巻
取り後の繊維を240℃±0.5℃に設定された加熱筒
(第1図9)内で1秒間、伸長率1.5%で熱処理し
た。得られたポリエチレンテレフタレート繊維の
微細構造上の特徴と物性の関係を第1表に示す。
表中の実施例1〜4は本発明の繊維、5〜7は本
発明の範囲外の繊維である。 第1表より実施例1―4の本発明の繊維は、機
械的特性、熱安定性、常圧染色性、染色堅牢度と
も充分なものであることが解る。これに対し本発
明の範囲外の比較例5〜7の繊維は、上記特性の
何れかにおいて、不十分なものである。
The present invention relates to polyester fibers, and more particularly to polyester fibers that have practically sufficient mechanical properties and good dyeability, particularly those that can be dyed by atmospheric pressure dyeing and have excellent color fastness. Generally, polyester fibers, particularly polyethylene terephthalate fibers, have many excellent properties such as strength and dimensional stability, and are used for various purposes. On the other hand, polyethylene terephthalate fibers have poor dyeability and require special equipment as they must be dyed at high temperatures and pressures around 130°C, and they are not compatible with fibers such as wool and acrylic whose physical properties deteriorate due to high pressure dyeing. It has drawbacks such as restrictions on mixed use. Several attempts have been made to improve the dyeability of polyethylene terephthalate fibers and to make them dyeable under normal pressure.For example, a method using a carrier during dyeing is known, but it requires a special carrier, and It has drawbacks such as difficulty in processing. In addition, polyethylene terephthalate with improved dyeability is known by copolymerizing metal sulfonate group-containing compounds and polyether, but although these modified polyesters have improved dyeability, they are difficult to polymerize and spin. Alternatively, the excellent properties inherent to polyethylene terephthalate may be deteriorated, and furthermore, there have been disadvantages such as poor color fastness. In the end, it is inevitable that the above-mentioned chemical modification of the polymer to make it easier to dye will also change the original properties of polyethylene terephthalate because a third component that can serve as a dyeing seat is mixed into the polymer. I can say that. The present inventors have overcome the drawbacks of such conventional methods and have developed a polyester fiber that has good dyeability, can be particularly pressure-dyed, has excellent color fastness, and has the fine structure of a polyester fiber that also has desirable properties. As a result of extensive research, it was discovered that the above object could be achieved by a fiber having a specific amorphous structure, which was previously unknown, and the present invention was achieved. That is, the present invention provides a fiber consisting essentially of polyethylene terephthalate having an initial modulus of 55 g/d or more at 30°C,
The peak temperature (Tmax) of mechanical loss tangent (tanδ) at 110Hz is 105℃ or less, the peak value ((tanδ)max) is 0.14 or more, and the crystallinity Xc
is 30% or more, the crystallite size (ACS) of the (010) plane is 35 Å or more, and the degree of crystal orientation (Co) of the (010) plane is 85% or more. This invention relates to dyeable polyester fibers. The polyester used in the present invention consists essentially of polyethylene terephthalate and can be obtained by known polymerization methods. Of course, copolymerization with small amounts of other components is also possible within a range that does not impair the purpose of the present invention. The polyester may contain additives normally used in polyesters, such as matting agents, stabilizers, antistatic agents, etc. Further, there is no particular restriction on the degree of polymerization as long as it is within the range for normal fiber formation. The first feature of the polyester fiber of the present invention is the mechanical loss tangent (tan δ) at a measurement frequency of 110 Hz.
The peak temperature (Tmax) of is 105°C or less, and the peak value ((tan δ)max) is 0.14 or more. When Tmax is higher than 105°C, dyeability decreases and normal pressure dyeing becomes impossible. The inventors found that when Tmax is so high and (tanδ)max is 0.14 or more, the thermal stability of the fiber structure decreases, dimensional stability deteriorates, and color fastness decreases. Only then did it become clear. However, after examining the microstructure and dyeability of fibers in detail, we found that
If Tmax exceeds 105℃, or Tmax
Regardless of the value of , the initial modulus at 30℃ is
When the temperature is less than 55 g/d, there is a tendency for the thermal stability to decrease as the (tan δ) max increases as described above, but this is not necessarily the case when Tmax is 105°C or less and the initial modulus at 30°C is 55 g/d or more. No trend is observed; on the contrary, the thermal stability of the fiber structure may even increase with increasing (tan δ) max. This tendency of stabilization of the fiber structure becomes remarkable when Tmax becomes 100°C or less. The present invention was completed by the discovery of these facts. That is, the initial modulus at 30℃ is 55
g/d or more, Tmax is 105°C or less, and (tan δ) max is 0.14 or more. Polyethylene terephthalate fibers can be dyed under normal pressure without reducing thermal stability, dimensional stability, and mechanical properties. , and the color fastness does not decrease. The initial modulus of the present invention at 30°C is 55g/
The (tan δ) max value of polyethylene terephthalate fibers with a Tmax of 105°C or more is 0.14 or more, but when the (tan δ) max value is 0.14 to 0.30, the dyeability is further improved and it is easy to dye. It becomes a sexual thing. Of course, even in this case, thermal stability, dimensional stability, mechanical properties, color fastness, etc. do not deteriorate. For conventional polyester fibers, Tmax is
The temperature is 120℃ or higher. (tan δ) max approximately corresponds to the amount of amorphous area dyed by the disperse dye, and the higher the value of (tan δ) max, the better the dyeability. Furthermore, Tmax is related to the degree of tension of the molecular chains in the amorphous region and the density of the aggregated structure; the lower the temperature, the more relaxed the molecular chains are, and the looser the aggregated structure. Therefore, the lower the Tmax, the better the stainability. Conventionally, birefringence Δ o or amorphous modulus M A has been proposed as a parameter reflecting the structure inside the amorphous region. however,
There is no good correlation between these physical property values and stainability. On the other hand, (tan δ) max and Tmax have a very high correlation with stainability as described above. As mentioned above, the Tmax of the polyester fiber for clothing that has been spun at a spinning speed of 2000 m/min or less by a conventional method and then subjected to a drawing process is 120°C or higher,
(tanδ)max is around 0.1. In addition, the fiber that has been spun at a spinning speed of 4,000 m/min or more and less than 7,000 m/min and wound up has its (tan δ)
max exceeds 0.135, Tmax exceeds 105°C, and is not dyeable under normal pressure. Furthermore, the spinning speed
For fibers that have been spun at a spinning speed of around 3000 m/min and wound up, (tan δ)max is 0.2 or more, and Tmax
is below 105℃, but the initial modulus is 45g/d.
or less, and the tensile elongation is about 100%, making it a soft and stretchy fiber that does not have the characteristics of a polyester fiber. Such fibers with low initial modulus and elongation tend to cause trouble in the twisting, weaving, and knitting processes and exhibit various defects, so they cannot be used as they are. Generally, when polyester fiber is subjected to drawing treatment, Tmax increases and (tanδ)
max decreases. Also relatively low temperature i.e. 200 ~
When heat treated at 220°C or lower, Tmax increases and (tan δ)max decreases, which is outside the scope of the present invention, regardless of whether stretching is performed in the heat treatment process. Therefore,
The initial modulus of the present invention is 55 g/d or more, Tmax
A polyester fiber that satisfies the three requirements of 105°C or less and (tan δ) max of 0.14 or more can be said to exceed conventional technical knowledge. In addition, in the present invention, in order to obtain the properties as a polyester, the initial modulus at 30°C must be
It is necessary that it is 55g/d or more. For this purpose, the birefringence (Δ o ) is usually 35×10 −3 . Here, the initial modulus at 30°C means the dynamic modulus of elasticity (E′ 30 ) at 30°C, and its measurement method will be described later. As (tan δ)max increases, E′ 30 generally needs to increase in order to provide excellent mechanical properties and thermal stability. If E′ 30
If it is less than 55 g/d, the thermal stability of the fiber structure will decrease, the dimensional stability will also be poor, and the fiber will become soft. As a result of further examining the relationship between the structure and mechanical properties (strength, elongation, initial modulus, dynamic elastic modulus) and dyeability of the fibers of the present invention having these characteristics, the following was clarified. . In the fiber of the present invention, crystallinity (Xc),
(010) crystallite size (ACS) and (010)
The degree of crystal orientation (Co) of the plane is related to the mechanical properties of the fiber, and the fiber of the present invention has sufficient strength (3 g/d or more) and elongation (20-60
%) and initial modulus (≧55g/d), Xc is 30% or more, ACS is 35Å or more, and Co is
It must be 85% or more. The preferred range is Xc 75% or more, ACS 40Å or more, and Co 90%.
That's all. Here, Xc, ACS, and Co are values measured by X-ray diffraction using the methods described below. Next, in the fiber of the present invention, the central average refractive index (n (p) ) of polarized light with an electric field vector in the fiber axis direction
If it is smaller than 1.70 and 1.65 or more, it has appropriate elongation (20 to 60%) and dyeability, and is preferable as a clothing fiber. The optimal range for (n (p) ) is 1.65 to 1.68. In addition, the average birefringence (Δ o ) of the fiber of the present invention is
In order to have an initial modulus of 55 g/d or more at 30°C, it is 35 × 10 -3 or more, but on the other hand, it is desirable to have a modulus of 50 × 10 -3 or more in terms of structural stability against heat. From the viewpoint of dyeability and color fastness, it is preferably 110×10 −3 or less, even more preferably 85×10 −3 or less. When Δ o becomes less than 110
E′ 150 , E′ 220 and expressed as E′ 220 /E′ 150 ) becomes smaller and E′ 220 /E′ 150 becomes larger than 0.75. In other words, the structure becomes stable against heat. The color fastness is also improved. Further, those having Δ o of less than 85×10 -3 have extremely excellent normal pressure dyeability. The following relationship is established between the average refractive index (n (p) ) at the center of the fiber and the refractive index n (0.8) or n (−0.8) at a distance of 0.8 times the radius from the center of the fiber. Satisfying that the so-called local average refractive index distribution of the fiber is symmetric about the fiber center,
It has sufficient strength and has few staining spots, strong elongation spots, etc.
Here, the local average refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the fiber if the minimum value of the average refractive index n is (n (p) ) −10×10 -3 ) or more, and
This refers to the case where the difference between n (-0.8) and n (0.8) is 50×10 -3 or less, more preferably 10×10 -3 or less. Furthermore, the above
The values of n (p) , n (0.8) , n (-0.8) , Δ o (0.8-0) , Δ o, etc. were measured using an interference microscope using the method described above. In addition, in the fiber of the present invention, the smaller the mechanical loss tangent (tan δ 220 ) at 220°C, the better;
The decrease in initial modulus due to temperature rise becomes smaller. When tan δ 220 is 0.25 or less, the amount of initial modulus reduction becomes significantly small. In other words, the fiber has a structure that is extremely stable against heat. For example, the structural change before and after boiling water treatment at 100°C for 60 minutes is extremely small; the change in Tmax is ±5°C, and the change in (tan δ)max is ±0.02. As shown in the examples later, the fiber of the present invention is produced by spinning a yarn at a high speed of 4000 m/min or higher and once wound, and then heat-treating the yarn at a temperature of 230°C or higher and 265°C or lower to increase the elongation of the yarn during heat treatment. It is obtained by heat treatment for 0.5 to 10 seconds with the ratio adjusted to -20% (ie, 20% relaxation) or more and less than +5%. During spinning, the cooling solidification and thinning deformation of the polymer flow spun from the spinneret are controlled by appropriately adjusting the polymer viscosity, spinning temperature, atmospheric conditions under the spinneret, cooling method, take-up speed, etc. Thus, fibers with good spinnability and desired properties can be obtained. In particular, it is important to control the cooling and solidification of the spun yarn, and in order to obtain spinnability and desired properties, rapid cooling and solidification, especially cooling and solidification using low-temperature cooling air perpendicular to the yarn from one direction, is not very desirable. . Note that the take-up speed here refers to the speed of the first drive roll at which the yarn, which has been cooled and solidified after spinning, is taken off after being further bundled, treated with oil, etc., if necessary. FIG. 1 shows an example of the apparatus used in the examples.
The molten polyester is spun from a spinneret (not shown) in a heated spinning head 2 and cooled in the atmosphere to form yarn 1. At this time, a tubular heating area 3 surrounding the spun yarn is provided below the spinneret, and a fluid suction device 4 for cooling and suctioning the yarn is provided below it. The yarn that has passed through the tubular heating zone and the fluid suction device passes through an oil application device 5 and a convergence device 6, and then is taken off by a take-off roll 7. The yarn after being taken off is once taken off by a take-up roll 7, then passes through a non-contact heating tube 9 controlled within ±0.5°C, and taken off by a take-up roll 10. At this time, by adjusting the rotational speed of the rolls 8 and 10, the elongation of the yarn can be accurately adjusted within the range of -20% to +5%. Conventionally, there has been no process in which the high speed spun polyester fibers described above are once wound up and then heat treated for 0.5 to 10 seconds at a high temperature of 230°C or higher at an elongation rate of -20% to +5%. Ta. The fibers of the present invention can be used as filaments as they are, or after undergoing false twisting, fluid processing, etc., alone or in combination with other fibers to make products such as knitted fabrics and woven fabrics. can be used as spun yarn or blended yarn,
When dyeing, it has good dyeability even under normal pressure (100°C), and its unique microstructure shows little structural change even when heat is applied during the product manufacturing process, making it particularly useful as a textile for clothing. Furthermore, in the case of printing, the fibers of the present invention require steaming temperatures of 120 to 130°C in a high-pressure steamer, whereas conventional polyethylene terephthalate fibers require steaming temperatures of 100°C or 130°C in a normal pressure steamer. The dye is sufficiently dyed at a steaming temperature lower than that. Therefore, it is possible to easily print materials mixed with fibers having poor heat resistance such as wool, spandex, and acrylic fibers without causing the fibers to become brittle. The method for measuring the structural properties of the fibers of the present invention will be described below. <Mechanical loss tangent (tanδ) and dynamic elastic modulus (E′)
> Using a Rheo Viblon DDV-c type dynamic viscoelasticity measurement device manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd., approximately 0.1 mg of sample was measured at each temperature in dry air at a measurement frequency of 110 Hz and a temperature increase rate of 10°C/min. Keru
Measure tanδ and E′. From tanδ-temperature curve
The tanδ peak temperature (Tmax) [°C] and the same peak height ((tanδ)max) are obtained. Figures 2a and 2b show the tan δ-temperature curves of the fiber A of the present invention, the conventional drawn yarn B, the undrawn yarn C, and the partially oriented yarn D, respectively.
A typical example of the E'-temperature curve is schematically illustrated. <Average refractive index (n, n⊥) and average birefringence> From the surface measurement of the fiber by the interference fringe method using a transmission quantitative interference microscope (for example, interference microscope Interfaco manufactured by Carl Zeiss Jena, East Germany) The observed average refractive index distribution can be measured. ) This method applies to fibers with a circular cross section. The refractive index of a fiber is characterized by the refractive index n for polarized light with an electric field vector parallel to the fiber axis and the refractive index n⊥ for polarized light with an electric field vector perpendicular to the fiber axis. All measurements described here are performed using green light (wavelength λ =
549mμ). The fibers are made using optically flat glass slides and cover glasses, which have a refractive index (N) that provides a shift of the interference fringes within the range of 0.2 to 2 wavelengths, and are placed in a mounting medium that is inert to the fibers. immersed. Several fibers are immersed in this encapsulant so that the single threads do not touch each other. Furthermore, the fibers should have their fiber axes perpendicular to the optical axis of the interference microscope and the interference fringes. This interference fringe pattern is photographed, magnified approximately 1,500 times, and analyzed. As shown in Figure 3, the refractive index of the fiber encapsulant is N, the refractive index n (or n⊥) between points S' and S'' on the outer periphery of the fiber, and the thickness between S' and S'' is t. , the wavelength of the light beam used is λ, the distance between parallel interference fringes in the background (corresponding to 1λ) is D, and the deviation of the interference fringes due to the fiber is d, then the optical path difference Г is Г=d/Dλ=(n (or n⊥) −N)t. When the radius of the fiber is R, the distribution of the refractive index n (or n⊥) of the fiber at each position can be determined from the optical path difference at each position from the center Ro to the outer periphery R of the fiber. When r is the distance from the center of the fiber to each position, x=r/R=0, that is, the refractive index at the center of the fiber is the average refractive index (n (p) ) or
It is called n⊥ (p) ). x is 1 on the outer periphery and has a value between 0 and 1 on the other parts, but for example, the refractive index at the point x = 0.8 is n (0.8) (or
n⊥ (0.8) ). Also, the average refractive index n (p) and n⊥ (p)
Therefore, the average birefringence (Δ o ) is expressed as Δ o =n (p) −n⊥ (p) . FIG. 4 shows the conventional drawn yarn B and the fiber A of the present invention.
The distribution of n is shown. In the figure, the distance from the center x=r/R is plotted on the horizontal axis, and n is plotted on the vertical axis, but x=
0 is the center of the fiber, x=1 and x=-1 are points on the outer periphery of the fiber. <Size of Microcrystals (ACS)> The size of microcrystals (ACS) can be determined by measuring the X-ray diffraction intensity in the equator direction using an equatorial reflection method. X-ray diffraction intensity was measured using an X-ray generator (RU-200PL) manufactured by Rigaku Corporation and a goniometer (SG-9R).
A scintillation counter is used as the counter, a pulse height analyzer is used as the counting section, and the measurement is performed using Cu-Kα rays (wavelength λ = 1.5418 Å) made monochromatic with a nickel filter. The fiber sample was placed in an aluminum sample holder so that the fiber axis was perpendicular to the X-ray diffraction plane. At this time, set the sample thickness to about 0.5m/m. Operates X-ray generation at 30kV and 80mA, scanning speed 1°/min, chart speed 10mm/min, time constant 1 second, divergence slit 1/2°, receiving slit 0.3m/m, scattering. List 1/
At 2°, record the diffraction intensity from 2θ of 35° to 7°. The full scale of the recorder is set so that the resulting diffraction intensity curve falls within the scale. Polyethylene terephthalate fibers generally have three main reflections in the equatorial diffraction angle 2θ = 17° to 26° (from the low angle side (100) (010) (110)
surface). An example of an X-ray diffraction intensity curve of a polyethylene terephthalate fiber is shown in FIG. 5 (a in the figure represents a crystalline portion and b represents an amorphous portion). To find ACS, for example, "Polymer X-ray Diffraction" by LE Alexander
Use Scherrer's equation in Chapter 7 of Kagaku Doujin Publishing. A straight line connects the diffraction intensity curves between 2θ = 7° and 2θ = 35° to form the baseline. Draw a perpendicular line from the top of the diffraction peak to the baseline, and mark the midpoint between the peak and the baseline. A horizontal line through the midpoint is drawn between the diffraction intensity curves and the diffraction peaks. 2 of the peaks of the curve if the main reflections are well separated.
It intersects two shoulders, but in case of poor separation it intersects only one shoulder. Measure the width of this peak.
If it intersects only one shoulder, measure the distance between the intersecting point and the midpoint and double it. If it crosses two shoulders, measure the distance between both shoulders.
These measured values are converted into radians and used as the line width. Furthermore, this line width is corrected using the following equation. β=√ 22 B is the measured line width, and b is the broadening constant, which is the line width (half width) expressed in radians of the peak of (111) plane reflection of the Si single crystal. The size of the microcrystal (ACS) is given by the following formula: ACS(Å)=K·λ/βcosθ. Here, K is 1, λ is the X-ray wavelength (1.5418 Å), β is the corrected line width, and θ
is the Bragg angle and is 1/2 of 2θ. <Crystallinity (Xc)> X obtained in the same way as measuring the size of microcrystals
From the line diffraction intensity curve, connect the diffraction intensity curves between 2θ = 7° and 2θ = 35° with a straight line to form the baseline. As shown in Figure 5, the valley around 2θ = 20° is the peak,
Connect with a straight line along the base of the low angle side and the high angle side, separate into crystalline part and amorphous part, and calculate by area method according to the following formula. Xe = Scattering intensity of crystal part / Total scattering intensity x 100 <Crystal orientation (Co)> Rigaku X-ray generator (RU-200PL), fiber sample measuring device (FS-3), goniometer (SG- 9), a scintillation counter is used for the counter, a pulse height analyzer is used for the counting section, and Cu-Kα rays (wavelength λ =
1.5418Å). Polyethylene terephthalate fibers generally have three main reflections on the equator line, and the (010) plane reflection is used to measure the degree of crystal orientation (Co). The 2θ of the (010) surface reflection used is determined from the diffraction intensity curve in the equatorial direction. The X-ray generator operates at 30kV and 80mA. Attach the sample to the fiber sample measuring device so that the single yarns are parallel to each other. Sample thickness is 0.5
It is appropriate that the distance be approximately m/m.
Set the goniometer at the 2θ value determined from the equatorial diffraction intensity curve. The azimuthal direction is scanned from −30° to +30° using the symmetrical transmission method, and the diffraction intensity in the azimuthal direction is recorded. Furthermore, the diffraction intensity in the azimuth directions of −180° and +180° is recorded. At this time, the scanning speed was 4°/min, the chart speed was 10 mm/min, the time constant was 1 second, the collimator was 2 m/mφ, and the receiving slit had a vertical width of 19 m/m and a horizontal width of 3.5 m/m. To determine Co from the obtained diffraction intensity curve in the azimuthal direction, take the average value of the diffraction intensities obtained at ±180°, draw a horizontal line, and use it as the baseline. Draw a perpendicular line from the top of the peak to the baseline and find the midpoint of its height. Draw a horizontal line through the midpoint,
The distance between the two intersections of this and the diffraction intensity curve is measured, and this value is converted into an angle (°), and the value is defined as the orientation angle H (°). The degree of crystal orientation is given by the following formula: Co (%) = 180° - H/180° x 100. <Dyeability> Dyeability was evaluated based on the equilibrium dyeing rate. Disperse dye Resolin Blue
Dyeing was carried out at 100° C. using FBL (trade name of Bayer) at a 3% owf. bath ratio of 1:50. as a dispersant
Add 1g/disper TL and further with acetic acid.
Adjust to PH=6. The dyeing rate is determined by the specified time (2 hours)
After the lapse of time, the dye solution was collected, the amount of dye in the remaining solution was calculated from the absorbance, and the amount subtracted from the amount of dye used for dyeing was used to calculate the dyeing rate (%).
In addition, as a sample, raw yarn was knitted into a piece of fabric, scoured at 60℃ for 20 minutes using a score roll FC2g/, dried,
A humidity-controlled (20°C x 65% RH) was used. <Dyeing fastness> A sample was dyed in the same manner as in the dyeability evaluation except that the dye concentration was 1% owf and the dyeing time was 90 minutes. Hydrosulfite 1g/, sodium hydroxide 1g/, surfactant ( Sunmaur RC-700)
The evaluation was made after reduction cleaning using 1g/1 g/l and a bath ratio of 1:50 at 80°C for 20 minutes. Color fastness is light fastness (based on JIS L-1044), rubbing fastness (based on JIS L-0849), and hot-blessing fastness (based on JIS L-0850).
was evaluated. <Initial Modulus> The value of E' at 30°C in the dynamic viscoelasticity test mentioned above was taken as the initial modulus. <Strong elongation> TENSILON UTM manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd.
- Initial length 5 cm, tensile speed 20 using a 20 type tensile tester
Measured in mm/mm. <Boiling water shrinkage rate> When the sample length under 0.1g/load is Lo, and the length L is the length measured under the same load after removing the load and treating it in boiling water for 30 minutes, the boiling water shrinkage rate is boiling water It is expressed as shrinkage rate (%)=Lo−L/Lo×100. The present invention will be explained below using examples. Examples 1 to 4, Comparative Examples 5 to 7 Polyethylene terephthalate, which has an intrinsic viscosity [η] of 0.63 measured at 35°C in a 2/1 mixed solvent of phenol/tetrachloroethane, is spun from a spinneret, and yarn is formed from the entire periphery of the yarn. A finishing agent is applied after being cooled and solidified by a flow of air at 22℃ supplied parallel to the running direction of the strip, and the strip is wound at a speed of 3000 m/min to 7000 m/min. Obtained fiber. Next, this wound fiber was heat treated in a heating cylinder (FIG. 1, 9) set at 240°C±0.5°C for 1 second at an elongation rate of 1.5%. Table 1 shows the relationship between the microstructural characteristics and physical properties of the polyethylene terephthalate fibers obtained.
Examples 1 to 4 in the table are fibers of the present invention, and Examples 5 to 7 are fibers outside the scope of the present invention. It can be seen from Table 1 that the fibers of the present invention of Examples 1-4 have sufficient mechanical properties, thermal stability, normal pressure dyeability, and color fastness. On the other hand, the fibers of Comparative Examples 5 to 7, which are outside the scope of the present invention, are insufficient in any of the above characteristics.

【表】 に於ける延伸比。
実施例 5 フエノール/テトラクロロエタンの2/1の混
合溶媒中で35℃における固有粘度〔η〕(以下
〔η〕と表わす)が0.64のポリエチレンテレフタ
レートのホモポリマーを、第1図に示す装置を用
いて、紡糸温度300℃で、孔径0.35mmφ、孔数36
の紡糸口金より紡出し、繊維束の全周囲から繊維
束の走行方向に平行に供給される22℃の空気の流
れによつて冷却固化させた後、仕上剤を付与し、
4000m/分〜9000m/分の速度で巻取つて75d/
36fの糸条を得た。次に、この糸条を第1図に示
す熱処理用加熱筒に接触することなく通過するよ
うにして、該加熱筒内部の温度を240℃に調節し、
伸長率1%で0.85秒間熱処理した。また、比較の
ため、紡速3200m/分で紡糸した75d/36fの糸条
及び、紡速1300m/分で紡糸後30℃で3.3倍に延
伸した75d/36fの繊維についても同様に熱処理し
た。それぞれの繊維の物性値を第2表にまとめて
示す。 第2表の結果より、本発明の4000m/分以上の
紡速で紡糸し、240℃で1%の伸長下において
0.85秒熱処理したポリエチレンテレフタレートの
ホモポリマーよりなる繊維は分散染料にて常圧可
染化し、さらに染色堅牢度に優れ、力学的性質、
熱安定性も充分満足できるものであることが解
る。これに対して、3200m/分の紡速で紡糸し同
条件で熱処理した糸条は易染化は進むが力学的性
質が劣るし、また、1300m/分の紡速で紡糸後
3.3倍に延伸した糸条は同様な熱処理をしても易
染化しない。
[Table] Stretching ratio in .
Example 5 A polyethylene terephthalate homopolymer having an intrinsic viscosity [η] (hereinafter referred to as [η]) of 0.64 at 35°C was prepared in a 2/1 mixed solvent of phenol/tetrachloroethane using the apparatus shown in FIG. The spinning temperature was 300℃, the hole diameter was 0.35mmφ, and the number of holes was 36.
The fiber bundle is spun from a spinneret, cooled and solidified by a flow of air at 22°C that is supplied from the entire periphery of the fiber bundle in parallel to the running direction of the fiber bundle, and then a finishing agent is applied.
Winding at a speed of 4000m/min to 9000m/min 75d/
A yarn of 36 f was obtained. Next, the yarn was passed through the heating cylinder for heat treatment shown in FIG. 1 without contacting it, and the temperature inside the heating cylinder was adjusted to 240°C.
Heat treatment was performed for 0.85 seconds at an elongation rate of 1%. For comparison, a 75d/36f yarn spun at a spinning speed of 3200 m/min and a 75d/36f fiber spun at a spinning speed of 1300 m/min and then drawn 3.3 times at 30°C were also heat-treated in the same manner. The physical properties of each fiber are summarized in Table 2. From the results in Table 2, it can be seen that when spinning at a spinning speed of 4000 m/min or more according to the present invention and under 1% elongation at 240°C,
Fibers made of polyethylene terephthalate homopolymer heat-treated for 0.85 seconds can be dyed with disperse dyes at normal pressure, have excellent color fastness, and have excellent mechanical properties.
It can be seen that the thermal stability is also sufficiently satisfactory. On the other hand, yarns spun at a spinning speed of 3200 m/min and heat-treated under the same conditions are easier to dye, but have inferior mechanical properties;
A yarn stretched 3.3 times will not become easily dyed even if it is subjected to similar heat treatment.

【表】 次に、これらの繊維を用いて、経110本/2.5
cm、緯77本/2.5cmの密度の平織物をそれぞれ経
糸、緯糸の紡速を揃えて製織した。これらの織物
を非イオン界面活性剤0.5g/を含む70℃の温水
で精練後100℃にて3分間熱風により乾燥した。 これら織物上に、捺染糊として第3表の組成を
もつものを織物1cm2当り2gの割合で100メツシ
ユのハンドスクリーンにて印捺した。
[Table] Next, using these fibers, 110 warp/2.5
A plain woven fabric with a density of 77 cm and weft/2.5 cm was woven with the warp and weft spinning speeds the same. These fabrics were scoured with hot water at 70°C containing 0.5 g of nonionic surfactant and then dried with hot air at 100°C for 3 minutes. On these fabrics, a printing paste having the composition shown in Table 3 was printed using a 100-mesh hand screen at a rate of 2 g per 1 cm 2 of fabric.

【表】 次にこの印捺した織物を80℃にて10分間乾燥し
箱型常圧蒸熱機中にて98℃にて30分間蒸熱した。
蒸熱後直ちに水洗し、ナトリウムハイドロサルフ
アイト1g/、水酸化ナトリウム1g/の水溶
液中にて80℃で10分間、還元洗浄し、次いで2分
間の水洗を行なつた。各捺染布の印捺された部分
を25cm2正確に切りとり、N,N―ジメチルホルム
アミド30ml中に入れ、95℃にて10分間捺染布中の
染料を抽出した。この抽出操作を3回繰返し、抽
出液に更にN,N―ジメチルホルムアミドを加え
正確に1とし、分光光度計UV―360型(島津
製作所製品名)にて最大吸収波長625nmにおける
吸光度より染料染着量を求めた。結果を第4表に
示す。
[Table] Next, the printed fabric was dried at 80°C for 10 minutes and then steamed at 98°C for 30 minutes in a box-type normal pressure steamer.
Immediately after steaming, the product was washed with water, and then subjected to reduction washing in an aqueous solution containing 1 g of sodium hydrosulfite and 1 g of sodium hydroxide at 80° C. for 10 minutes, and then washed with water for 2 minutes. The printed area of each printed fabric was cut out to an accuracy of 25 cm 2 and placed in 30 ml of N,N-dimethylformamide to extract the dye in the printed fabric for 10 minutes at 95°C. This extraction operation was repeated three times, and N,N-dimethylformamide was added to the extract to make it exactly 1, and the dye was dyed using a spectrophotometer UV-360 model (product name of Shimadzu Corporation) to determine the absorbance at a maximum absorption wavelength of 625 nm. I asked for the quantity. The results are shown in Table 4.

【表】 第4表の結果より本発明の4000m/分以上の紡
速で紡糸し、240℃で0.85秒間熱処理して得た第
2表に示す微細構造を有するポリエチレンテレフ
タレートのホモポリマーよりなる繊維は、100℃
以下の蒸熱に於いて、捺染性のよいことが解る。
[Table] From the results in Table 4, fibers made of polyethylene terephthalate homopolymer having the microstructure shown in Table 2 obtained by spinning at a spinning speed of 4,000 m/min or more according to the present invention and heat-treating at 240°C for 0.85 seconds is 100℃
It can be seen that printing properties are good at the following steam heat.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例で用いた装置の概略図
である。図において、1は糸条、2は紡糸ヘツ
ド、3は管状加熱域、4は流体吸引装置、5は油
剤付与装置、6は集束装置、7は引取りローラ
ー、9は熱処理用加熱筒、8,10は熱処理用加
熱筒前後にある糸送りローラーで、糸条1の熱処
理用加熱筒内での伸長率を規制するもの、11は
巻取りローラーである。 第2図aおよび第2図bは、それぞれ力学的損
失正接(tanδ)―温度(T)曲線、動的弾性率
(E′)―温度(T)曲線を模式化して表したグラ
フである。第3図は繊維の断面内半径方向屈折率
(n又はn⊥)分布の測定を用いた干渉縞のパタ
ーンの一例である。図においてaは繊維の断面
図、bは干渉縞パターン図で、1は繊維、2は封
入剤による干渉縞、3は繊維による干渉縞であ
る。 第4図は、本発明の繊維A及び従来の延伸糸B
の半径方向の屈折率(n)分布の一例を示すグ
ラフである。第5図は、ポリエチレンテレフタレ
ート繊維のX線回折強度曲線の一例を示すグラフ
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus used in an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a yarn, 2 is a spinning head, 3 is a tubular heating area, 4 is a fluid suction device, 5 is an oil application device, 6 is a convergence device, 7 is a take-up roller, 9 is a heating cylinder for heat treatment, 8 , 10 are yarn feeding rollers located before and after the heating cylinder for heat treatment, which regulate the elongation rate of the yarn 1 within the heating cylinder for heat treatment, and 11 is a winding roller. FIGS. 2a and 2b are graphs schematically showing a mechanical loss tangent (tan δ)-temperature (T) curve and a dynamic elastic modulus (E')-temperature (T) curve, respectively. FIG. 3 is an example of an interference fringe pattern using measurement of the radial refractive index (n or n⊥) distribution within the fiber cross section. In the figure, a is a cross-sectional view of the fiber, b is an interference fringe pattern diagram, 1 is the fiber, 2 is the interference fringe due to the mounting medium, and 3 is the interference fringe due to the fiber. Figure 4 shows fiber A of the present invention and conventional drawn yarn B.
2 is a graph showing an example of the radial refractive index (n) distribution of . FIG. 5 is a graph showing an example of an X-ray diffraction intensity curve of polyethylene terephthalate fiber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 初期モジユラスが55g/d以上の実質的にポ
リエチレンテレフタレートからなる繊維であつ
て、測定周波数110Hzにおける力学的損失正接
(tanδ)のピーク温度(Tmax)が105℃以下、そ
のピーク値〔(tanδ)max〕が0.14以上であり、
結晶化度(Xc)が30%以上であり、(010)面の
微結晶の大きさ(ACS)が35Å以上で、且つ
(010)面の結晶配向度(Co)が85%以上である
ことを特徴とする常圧染色可能なポリエステル繊
維。 2 Tmaxが100℃以下であり、且つ(tanδ)
maxが0.14以上であつて、しかも結晶化度(Xc)
が70%以上、(010)面の微結晶の大きさ(ACS)
が50Å以上で、かつ(010)面の結晶配向度
(Co)が90%以上である特許請求の範囲第1項記
載の常圧染色可能なポリエステル繊維。 3 Tmaxが100℃以下であり、しかも平均屈折
率(n(p))が1.65以上で、且つ1.70より小さい特
許請求の範囲第1項記載の常圧染色可能なポリエ
ステル繊維。 4 局所的な屈折率の分布が繊維の中心に関して
対称である特許請求の範囲第4項記載のポリエス
テル繊維。
[Claims] 1. A fiber consisting essentially of polyethylene terephthalate with an initial modulus of 55 g/d or more, whose peak temperature (Tmax) of mechanical loss tangent (tan δ) at a measurement frequency of 110 Hz is 105°C or less; The peak value [(tanδ)max] is 0.14 or more,
The crystallinity (Xc) is 30% or more, the (010) crystallite size (ACS) is 35 Å or more, and the (010) crystal orientation (Co) is 85% or more. A polyester fiber that can be dyed under normal pressure. 2 Tmax is 100℃ or less, and (tanδ)
max is 0.14 or more, and crystallinity (Xc)
is 70% or more, the size of (010) crystallites (ACS)
50 Å or more, and the degree of crystal orientation (Co) of the (010) plane is 90% or more. 3. The pressure-dyeable polyester fiber according to claim 1, which has a Tmax of 100° C. or less and an average refractive index (n (p) ) of 1.65 or more and less than 1.70. 4. The polyester fiber according to claim 4, wherein the local refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the fiber.
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