JPH0274609A - 吸湿性ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸湿性ポリエステル繊維に関する。

更に詳しくは、ポリエステル繊維の特徴をもち、かつ耐
洗濯性を有するポリエステル繊維に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕ポリエス
テル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートの如き芳香族ポリエステルは、優れた繊
維形成能を有し、繊維としての優れた性能を有するため
、広く一般的に使用されている。

しかしながら、かかるポリエステルは、疎水性であり、
それを成形して得られる繊維は着ごこち性と密接な関係
のある吸湿性に乏しく、インナー分野あるいはナイティ
ー分野への展開がきわめて困難であった。

そこで、従来よりポリエステル繊維に吸湿性を付与すべ
く、数々の提案がなされているが未だに実用化されたも
のはほとんどない。

例えば、ポリエステル繊維に吸湿性を付与するために、
製糸以前の段階でポリアルキレングリコールを配合する
方法（英国特許６８２８６６あるいは特公昭３９−５２
１４）などが提案されている。しかしながら、この方法
で得られる吸湿性のレベルは低く、満足すべきレベルに
達しない。

また、特定のシュウ酸塩を配合し、紡糸後の工程で、一
部溶出させ毛管凝縮孔を形成させた吸湿性ポリエステル
繊維（特公昭６２−７２８５）が提案されている。しか
しながら、この繊維の吸湿レベルはナイロンの吸湿レベ
ルにも程遠いものである。

その他、金属スルホネート化合物を含むポリエステル繊
維をアルカリ処理する事によって毛管凝縮孔を形成させ
て吸湿性を付与するものがあり（特開昭６Ｏ−１５５７
７０）　、さらに金属スルホネート化合物とポリオキシ
アルキレングリコールとの縮合体を含むポリエステル繊
維をアルカリ処理する事に吸湿性レベルは満足すべきレ
ベルに達していない。

更にポリエステル繊維にビニルカルボン酸をグラフト重
合させ吸湿能を向上させる方法も公知技術として知られ
ている。しかしながら、この方法はグラフト重合による
繊維強度の低下、風合硬化のみならず、カルボン酸のカ
ウンターイオンがＬｉ、Ｎａ、に等のアルカリ金属であ
る場合に吸湿能が高く、洗濯等による多価金属イオン−
・の置換により、吸湿性は大巾に低下し、その為実用化
された例はほとんど認められない。

さらに、ポリエステルに金属スルホネート化合物を共重
合し、染色性を改良する方法が特公昭３４−１０４９７
号に提案されている。これは本願発明のように吸湿性付
与を目的とするものでなく、特に水和指数を特定するこ
とにより従来技術の改良を行うという本願発明の技術思
想を全く有していない。

また、消臭性付与を目的とした特開昭６２−２４３８７
３号についても提案されているが、前記と同様本願発明
の目的及び技術思想を全く有していない。

本発明は、耐洗濯性のあるすぐれた吸湿性を有し、かつ
ポリエステル繊維のすぐれた性能をかねそなえた繊維を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前述の目的を達成すべく、まず酸性官能
基をポリエステルに導入し、その金属イオン種による吸
湿能との関係を追求した結果、水和傾向の高い多価金属
イオン類を強酸性官能基と結合した状態で特定量以上存
在させることにより恒久性のある高い吸湿性を付与し得
る事を見出した。

即ち、カルボン酸基に代表される弱酸性基を導入したポ
リエステルにあっては、前記したビニルカルボン酸のグ
ラフト重合と同じ（、カウンターイオンがＬｉ、Ｎａ、
にのアルカリ金属イオンの場合に比較的価れた吸湿性を
有するものの、カウンターイオンが多価金属類となると
吸湿能が大巾に低下し、その為実用性のない結果となっ
た。

それに対し、スルホン酸基に代表される強酸基を導入し
たポリエステルにあっては、そのカウンターイオンがア
ルカリ金属類であれば極めて低い吸湿性しか示さないの
に対し、おどろくべき事に多価金属イオン類においては
極めて高い吸湿性を示す事を見い出した。

そこで更に詳しくスルホン酸金属塩種と吸湿性との関係
の検討を進め、スルホン酸のカウンター金属イオンの水
和指数と、このスルホン酸金属塩基を結合してなるポリ
エステルの吸湿率が、はぼ対応関係を示すという事を発
見した。

本発明者等は更に詳細に検討を重ねた結果、前記吸湿効
果がポリオキシアルキレングリコールとスルホネート化
合物との縮合体を含をしたポリエステルにおいて、きわ
めて高い吸湿効果を発現する事を発見し本発明を完成さ
せた。

即ち本発明はポリオキシアルキレングリコールと（Ｉ）
式で示すスルホネート化合物との縮合体を含有するポリ
エステル繊維であって、水和指数１．５以上の金属原子
を（Ｉ）式で示すスルホネート化合物の金属塩となし、
繊維重量１　ｋｇ当たり、少なくとも０．１グラムイオ
ンを含有する事を特徴とする吸湿性ポリエステル繊維で
ある。

ただし水和指数は下記式で表す。

（ｒ）式Ｒ，−Ｚ−Ｒ２ （ＳＯ３Ｍ）− Ｚ：芳香族基 Ｒ，、Ｒ，：エステル形成性基 Ｍ：金属 ｎ：１または２の整数 本発明でいうポリエステルとは、テレフタル酸を主たる
酸成分とし、エチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、シクロヘキサン−１，４−ジメタツール、ペン
タメチレングリコール及びヘキサメチレングリコールか
ら選ばれた少なくとも１種を主たるグリコール成分とす
るポリエステルであり、これに少量の通常１０モル％以
下の第３成分を共重合してあってもよい。共重合可能な
第３成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、アジピン酸、シクロヘキサン−１゜４−ジカルボ
ン酸等のジカルボン酸ｐ−オキシ安息香酸等があげられ
る。更にポリエステルが実質的に線状である範囲内でト
リメリット酸、とロメリフト酸のごときポリカルボン酸
あるいはグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトールのごときポリオールを使用する事ができ
る。

本発明でいう水和指数とは前記のように金属イオン電価
数をその金属イオン半径（人）で割った値であり、それ
ぞれの金属イオンの水和能力の程度を表すパラメーター
である。ここでいう金属イオン半径とは、その金属のイ
オン性化合物中の結合半径であり、本発明での水和指数
を計算するにあたりＲ，Ｄ、５ｈａｎｎｏｎ（Ａｃｔａ
　Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ、）、八３２．７５１〜７６
７頁（Ｉ９７６年）の値を使用し又、配位数は６に統一
し、遷移金属については低スピン状態での値を用いた。

以下、各金属イオンの水和指数を例示すると、Ｌｉ”　
（Ｉ，１１）　、　Ｎａ”　（０，８６）　、　Ｋ”　
（０，６６）　。

Ｒｈ”　（０，６０）　、　Ｃｓ”　（０，５５）　、
　Ｂｅ”（３，３９）　。

Ｂａ”（Ｉ，３４）　、　Ｍｎ”（２，４７）　、　Ｃ
ｏ”（２，５３）　。

Ｎｉ”（２，４１）　、　Ｃｕ”（２，３０）　、　　
Ａ　ｌ　”（４，４１）　。

Ｓｎ”（４，８２）　、　Ｚｎ”°（２，２７）　、　
Ｃｒ”（２，３０）　。

Ｍｏ”（３，６１）、等であり、このうちＬｉ”　、　
Ｎａ”Ｋ”　、　Ｒｈ”　、　Ｃｓ’等の水和指数１．
５未満の金属イオンでは、その金属量を多くする事によ
っても、満足すべき吸湿性を得る事は困難であり、又、
その結果、ポリエステルの繊維性能を低下させるので好
ましくない。又、満足すべき吸湿性を得る為には水和指
数１．５以上の金属イオンを繊維重量１ｋｇ当たり少な
くとも０．１グラムイオン以上、更に好ましくは０，２
５グラムイオン以上含有されていることが肝要である。

０．１グラムイオン以下の場合には、いかに水和指数の
高い金属イオン種であっても、吸湿効果はほとんど認め
られなくなる。

本発明で用いられるポリオキシアルキレングリコールは
、例えばポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキ
サイド、ポリブチレンオキサイド及びこれらのブロック
又は、これらの末端あるいは分子中の一部をアルキル基
、アリル基、アリルアルキル基又は１．類似の基などで
置換したものが挙げられる。ポリオキシアルキレングリ
コールの分子量は、２００以上、特に１０００以上がよ
く用いられるが、反応性の点から１０００００以下、特
に３００００以下が好適である。

本発明でいうスルホネート化合物としては、例えば３，
５−ジ（カルボメトキシ）ベンゼンスルホン酸金属塩、
３，５−ビス（ヒドロキシエトキシ）ベンゼンスルホン
酸金属塩、１．８−シ（カルボメトキシ）ナフタレン−
３−スルホン酸金属塩、２，６−ジ（カルボメトキシ）
ナフタレン−４−スルホン酸金属塩、１，５−ジ（カル
ボメトキシ）ナフタレン−３−スルホン酸金属塩、３゜
４−ジ（カルボメトキシ）ベンゼンスルホン酸金属塩な
どがあげられる。

本発明に係るポリオキシアルキレングリコールとスルホ
ネート化合物との縮合体は、例えばポリエチレンオキサ
イド（両末端が水酸基で分子量１０００）とビスヒドロ
キシエチルスルホイソフタレートＮａ塩の等モルを混合
し、触媒の存在下重縮合反応によって得られる。ここで
言う縮合体とは、重縮合反応で得られる重合度の低いも
のから重合度の高いものまで包括した重縮合反応物をい
う。

縮合体の重合度は、低いものから高いものまであらゆる
ものが使用できるが、反応性の点と得られる組成の観点
から好適な範囲があるので、必要に応じて選択するのが
望ましい。本発明の縮合体は、縮合体がポリエステルポ
リマー中にブロック状で存在する事が肝要であり、スル
ホイソフタレート成分とポリオキシアルキレングリコー
ル成分がランダム化するような熱履歴は極力さけるべき
である。縮合体がより高い吸湿性能を発揮する理由はあ
きらかでないが、ブロックで存在すると、スルホン酸金
属塩基とポリオキシアルキレングリコール基がより近接
して存在する為に、予想以上の吸湿効果を生み出すもの
と推測される。

従って、本発明の縮合体の添加時期はエステル交換反応
時期より重縮合反応時期が好ましく、更には重縮合反応
後期添加、又は紡糸時混純により反応させるのがより好
適である。その他、ポリエステルと縮合体を溶融混合後
、粉砕し固相重合するのも好適な例である。

本発明において、ポリエステル繊維と化学的に結合した
スルホン酸金属塩基を導入する方法としては、あらかじ
め水和指数の高い金属原子の金属塩となしたスルホネー
ト化合物とポリオキシアルキレングリコールを反応させ
た縮合体を重合反応時に添加する方法があり、更には一
部スルホン酸アルカリ金属塩の縮合体として添加重合し
、紡糸延伸後の後工程でポリエステル繊維中のスルホン
酸成分の塩を該金属イオンを含有する溶液等で処理をお
こない該金属イオンと置換させる方法がある。本発明は
いずれの方法でも実施可能な部分があり、その方法によ
って特に制限を受けるものではない。

後工程においてスルホン酸の塩を金属イオンと置換させ
る方法としては、一般的な加工法例えば染色工程におい
て金属の水溶性金属塩を染浴中に溶解させる事により、
染色しながら置換する事が可能であり、又染色後の仕上
工程において金属イオンを含有する水浴中で処理し、置
換させる事もできる。その他パッドスチーム法等が適用
できるが特に限定されない。その際の加熱温度と処理時
間は共重合ポリエステルのガラス転移温度以上１３０℃
未満で３０分〜１８０分が適当である。ガラス転移温度
以下では置換が不充分であり、かつ１３０’ｃＤｌ上に
すると共重合ポリエステルの一部加水分解が発生し好ま
しくない。又、処理時間は３０分未満では置換が不充分
であり、１８０分までの間には金属の置換力％色和に達
する。一方、水溶性金属塩としては、金属の無機塩、有
機カルボン酸塩の任意を選ぶことができ例えば塩化物、
硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、コハク酸塩のいずれでも水溶
性を有するものであれば使用することができる。具体的
には、硫酸アルミニウム、硫酸マンガン、硝酸亜鉛、硫
酸コバルト、酢酸マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸
へリリウム、硝酸クロム、硫酸第一・スズ等をあげるこ
とができる。

（実施例〕 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

極限粘度はオルソクロロフェノール中３５℃で測定した
。実施例中、部および％はそれぞれ重量部及び重旨％を
示す。また実施例における吸湿率とは、相対湿度６５％
及び９０％の２０℃の恒温恒温器（タバイ製ＰＲ−２Ｇ
）中に２日間放置して得られた値をいい、下記の式より
求めた。

吸湿率（％） （Ａ）ポリエステルポリマーの製造 ポリマー（Ｋ３）・・・実施例１、実施例４〜１４、比
較例１で使用 平均分子１１２０００のポリエチレングリコール９２部
（０，０４６モル）、ビスヒドロキシエチルスルホイソ
フタレー）Ｎａ塩４５９部（Ｉ，２９モル）平均分子量
２００のポリエチレングリコール２４９部（Ｉ，２４４
モル）を酢酸リチウム・２水塩０．３３部１！重合機に
仕込み、更に触媒として０．４部の二酸化アンチモンを
添加し、減圧下（最終０．５　ｍｍｍｍ１ｌ　２６０　
’Ｃで２時間反応して粘性のあるブロックコポリマー（
ｓｐ、）縮合体を得た。次に、テレフタル酸ジメチル１
３５．２部、エチレングリコール９９部、酢酸マンガン
・４水塩０．０６４部を加え、常法に従ってエステル交
換反応をおこない、メタノールを留出後、トリメチルホ
スフェ−）　０．０４５部二酸化アンチモン０．０７５
部を加え、２６０℃にて常圧から６０分かけて２０ｍｍ
Ｈｇ以下まで減圧した後、２８０℃で高真空下で２時間
反応させた後真空破壊して常圧Ｎ２フロー下で先に得た
縮合体（ＳＰＩ）を２６．３部添加して、撹拌溶解後更
に高真空下３０分反応させて、極限粘度０．４のポリマ
ーを得た。これを常法によりチップ化後、固相重合法に
より２１０°Ｃ高真空下で２５時間エバポレーター中で
反応させ、極限粘度０．６のポリマー（Ｎ３）を得た。

ポリマー（Ｎ４）・・・実施例２、比較例２で使用平均
分子１６０００のポリエチレングリコール１３０部（０
，０２２モル）、ビスヒドロキシエチルスルホイソフタ
レートＮａ塩４５９部（Ｉ，２８９モル）、平均分子量
２００のポリエチレングリコール２５３部（Ｉ，２６７
モル）、酢酸リチウム・２水塩０．３３部を１１重合機
に仕込み、更に触媒として０．４部の三酸化アンチモン
を添加し、減圧下（最終０．５　ｍｍＨｇ）２６５°Ｃ
で２時間反応して、粘性のあるブロックコポリマー（ｓ
ｐｚ）縮合体を得た。次にテレフタル酸ジメチル１３５
．２部、エチレングリコール９９部、酢酸マンガン・４
水塩０．０６４部を加え、常法に従ってエステル交換反
応をおこないメタノールを留出後、トリメチルホスフェ
ート０．０４５部、三酸化アンチモン０．０７５部を加
え、２６０°Ｃにて常圧から６０分かけて２０ｍｍｔ１
ｇ以下まで減圧した後、２８０℃高真空下で２時間反応
させた後、Ｎ２で真空破壊して常圧Ｎ、ラフロー下先に
得た縮合体（ＳＰｚ）を２７．７部添加して攪拌溶解後
、高真空下さらに３０分反応させて極限粘度０．３８の
ポリマーを得た。これを常法によりチップ化し、固相重
合法により２１０°Ｃ高真空下で２８時間、エバポレー
ター中で反応させ極限粘度０．６のポリマー（Ｎ４）を
得た。

ボ１マー　Ｋ　　・・・比較例３、比較例４で使用テレ
フタル酸ジメチル１３６．４部、エチレングリコール９
９部、酢酸マンガン・４水塩０．０６４部を加え、常法
に従ってエステル交換反応をおこない、メタノールを留
出した後、トリメチルホスフェート０．０４５部、三酸
化アンチモン０．０７５部を加え２６０℃にて常圧から
６０分かけて２０ｍｍＨｇ以下まで減圧した後、２８０
℃高真空下で２時間反応させ、極限粘度０．６０のポリ
マー（ＫＯ）を得た。

ポリマー（Ｋ、）・・・比較例５、比較例６で使用テレ
フタル酸ジメチル１３６．４部、エチレングリコール９
９部、酢酸マンガン・４水塩０．０６４部５ナトリウム
スルホイソフタル酸ジメチル１５．１部（全酸成分中６
．８モル％）酢酸リチウム・２水塩０．３３部を加え、
常法に従ってエステル交換反応を行い、メタノールを留
出後、トリメチルホスフェート０．０４５部、三酸化ア
ンチモン０．０７５部を加え、２６０℃にて常圧から６
０分かけて２０ｏ＋ｍＨｇ以下まで減圧した後２８０℃
高真空下で５０分反応させ、極限粘度０．３３のポリマ
ーを得た。これを常法によりチップ化後、固相重合法に
より２１０℃高真空下で２５時間、エバポレーター中で
反応させ極限粘度０．６０のポリマー（Ｋ、）を得た。

ボ冨マー　Ｋ　　・・・比較例７、比較例８で使用テレ
フタル酸ジメチル１３５．２部、エチレングリコール９
９部、酢酸マンガン・４水塩０．０６４部、５−ナトリ
ウムスルホイソフタル酸ジメチル１５．１部（全酸成分
中６．８モル％）酢酸リチウム・２水塩０．３３部を加
え、常法に従ってエステル交換反応を行い、メタノール
を留出後、ポリエチレングリコール（分子１２０００）
　３部、トリメチルホスフェート０．０４５部、三酸化
アンチモン０．０７５部を加え以下ホ０ツマ−（Ｋ、）
と同様の操作を経て、極限粘度０．６０のポリマー（Ｎ
２）を得た。

ポ１マー　Ｋ　　・・・実施例３、比較例９で使用ポリ
マー（Ｎ３）の縮合体ｓｐ、の量を１３．２部に減らし
た以外は、実施例１とまったく同様におこない極限粘度
０．６０のポリマー（Ｋ、）を得た。

以上６種のポリマー中に３．に４およびに５のポリマー
が、本発明の条件を満たすポリマーである。

（Ｂ）改質ポリエステル糸の製造 に０〜に５のポリマーをタンブラ−乾燥機を用いて１２
０℃２０時間乾燥後、孔径０．２５ｍの円形紡糸孔２４
個ある直径６５φの紡糸口金にて２９０”ｃで溶融し、
紡口下に内径１２５φ長さ２００Ｈの加熱筒をセットし
、３５０°Ｃ加熱下において巻き取り速度６００ｍ／分
で紡糸した。ついで従法によりロール温度７５°Ｃ、ホ
ットプレート温度１４０°Ｃ，延伸倍率は残留破断伸度
が１０〜３０％になるように調整し、撚数１０ｔ／ｍの
条件下で延撚した。これらの糸を一口繁機で編立し次工
程処理用サンプルとした。

Ｋ０〜に、のポリマーを用いて得た編地を、通常の精練
、プリセントして八Ｎ　（５０４）　ｆｆ１８１１□０
（水和指数４．４１）とに２ＳＯ４（水和指数０．６６
）の濃度１ｇ／ｌ、浴比１　／１００の水浴中で、１時
間煮沸処理した。最後にファイナルセント後、吸湿率測
定用サンプルとした。処理前後の糸物性、破断強度（以
下Ｔ、Ｓと略す）、破断伸度（以下Ｔ、Ｅと略す）吸湿
率（２０℃／６５％Ｒ１＋　、　９０％Ｒ１１）と螢光
Ｘ線による金属分析の結果をもとに金属イオン置換率を
計算した。

更にこの処理サンプルを合成洗剤ザブ酵素（花王石ケン
（株製）２ｇ／ｐの洗濯浴中に入れ４０℃で３０分洗濯
後、水洗を２０分おこない、この洗濯水洗を５回繰り返
したのら、前記同様に吸湿性の測定をおこなった。結果
を表１に示した。

次１１引（二」」ユ ポリマー（Ｋ３）を用いて製糸し編地にして通常の精練
、ブリセントを施し２表に示す各種処理水溶液で（いず
れも水和指数１．５以上）１時間煮沸処理後、吸湿率、
糸物性金属イオン置換率、耐洗濯吸湿率を測定した。

表１の実施例１〜３、表２の実施例４〜１４にみられる
通り、本発明の吸湿性ポリエステル繊維は吸湿性にすぐ
れ、しかも耐久性を有する。

使用ポリマーが本発明の条件を満たさないか、あるいは
ポリマーが本発明の条件を満たしても、処理水溶液の水
和指数が本発明の条件を満たさない場合（比較例１−９
　）は、吸湿性が劣ると共に、その耐久性が劣る。

以下余日 〔発明の効果〕 本発明の吸湿性ポリエステル繊維は耐洗濯性のあるぼれ
た吸湿性を有し、かつポリエステル繊維としての特徴で
ある高ヤング率、耐熱性をあわせ持っている。よって、
今までポリエステルとして進出し得なかったインナー分
野あるいはナイティー分野に好適な繊維として利用でき
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオキシアルキレングリコールと（ I ）式で示
   すスルホネート化合物との縮合体を含有するポリエステ
   ル繊維であって、水和指数１．５以上の金属原子を（
   I ）式で示すスルホネート化合物の金属塩となし、繊維
   重量１ｋｇ当たり、少なくとも０．１グラムイオンを含
   有する事を特徴とする吸湿性ポリエステル繊維。ただし
   水和指数は下記式で表す。 水和指数＝金属イオン電価／金属イオン半径（Å）（
   I ）式▲数式、化学式、表等があります▼ Ｚ：芳香族基 Ｒ＿１、Ｒ＿２：エステル形成性基 Ｍ：金属 ｎ：１または２の整数