JPH04285656A - ポリエステル樹脂組成物及びポリエステル繊維 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカチオン染料可染型ポリ
エステル樹脂組成物及びポリエステル繊維に関するもの
である。更に詳しくは溶融粘度低下剤を添加することに
より得られる、強度が高く、染色性が良好なカチオン染
料可染型ポリエステル樹脂組成物及びそれを紡糸して得
られる繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルは多くの優れた特性を有す
るが故に広く利用されているが、染色性が低く、特に分
散染料以外の染料には染色困難である。この染色性を改
良するため種々の提案がなされている。その一つとして
従来からスルホン酸塩を含有するイソフタル酸成分をポ
リエステルに共重合することにより、カチオン染料で染
色可能にすることが知られている（特公昭３４−１０４
９７号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法ではスルホン酸塩を含有するイソフタル酸成分の増粘
作用のため、重合反応物の溶融粘度が著しく増大し、成
形性低下のために重合度を高くすることが困難で、強度
の高い繊維は得られ難かった。例えば、単独でスポーツ
ウェア、パラグライダーの羽用生地、ヨットの帆、スー
ツ等へ使用されることがなく、用途は非常に限られてい
た。

【０００４】溶融粘度を低下させるには、溶融温度を高
くすることも一つの方法ではあるが、樹脂の分解が促進
されるためポリマー重合度が低下し、高重合度で強度の
高いカチオン染料可染型ポリエステルを得るという目的
を達し得ない。また、これらの問題を解決するため、滑
剤の添加が考えられたが、例えば滑剤としてエチレンビ
スステアリン酸アミド、ステアリン酸、ステアリルアル
コール等を樹脂中に添加しても溶融粘度は下がるが、同
時に樹脂の重合度も低下させることが分かっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、下記一般
式（２）

【０００６】

【化４】

【０００７】（式中、Ｂ１，Ｂ２　は炭素数６〜１８の
アルキル基又はアリールアルキル基、　ｍは０又は１、

【０００８】

【化５】

【０００９】なお、ここで　Ｒ１，Ｒ２は　Ｈ又は炭素
数４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物をカ
チオン染料可染型ポリエステル樹脂に添加した場合に、
その樹脂の重合度を低下させずに、溶融粘度を大きく減
少し、成形性及び紡糸性を飛躍的に向上させ、さらに重
合度の高い樹脂を溶融紡糸可能とし、高強力のカチオン
染料可染型ポリエステル繊維が得られることを見出し、
本発明に到った。

【００１０】即ち本発明は、 （ａ）　テレフタル酸を主とする二官能性カルボン酸又
はそのエステル形成誘導体、アルキレングリコール又は
そのエステル形成誘導体及び一般式（１）

【００１１】

【化６】

【００１２】（式中、　Ａは芳香族又は脂肪族基、Ｘ１
はエステル形成官能基、Ｘ２はＸ１と同一又は異なるエ
ステル形成官能基又は水素原子、　Ｍｎ＋はアルカリ金
属、アルカリ土類金属、オニウム、　ｎは１又は２を示
す。）で表されるスルホン酸塩から得られるポリエステ
ル樹脂と、（ｂ）　一般式（２）

【００１３】

【化７】

【００１４】（式中、Ｂ１，Ｂ２　は炭素数６〜１８の
アルキル基又はアリールアルキル基、　ｍは０又は１、

【００１５】

【化８】

【００１６】なお、ここで　Ｒ１，Ｒ２は　Ｈ又は炭素
数４以下のアルキル基を示す。）で表される化合物を含
有してなることを特徴とするポリエステル樹脂組成物、
及びそれを紡糸して得られるポリエステル繊維を提供す
るものである。

【００１７】本発明で用いるポリエステル樹脂は、テレ
フタル酸を主成分とし、少なくとも１種のグリコール、
好ましくはエチレングリコール、トリメチレングリコー
ル、テトラメチレングリコールから選ばれた少なくとも
１種のアルキレングリコールを主たるグリコール成分と
するポリエステル樹脂を対象とする。

【００１８】又、テレフタル酸成分の一部を他の二官能
性カルボン酸成分で置き換えたポリエステル樹脂であっ
てもよく、又はグリコール成分の一部を主成分以外の上
記グリコールもしくは他のジオール成分で置き換えたポ
リエステル樹脂であっても良い。

【００１９】ここで使用されるテレフタル酸以外の二官
能性カルボン酸としては、例えばイソフタル酸、ナフタ
リンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノ
キシエタンジカルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息
香酸、ｐ−オキシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、
　１，４−シクロヘキサンジカルボン酸の如き芳香族、
脂肪族、脂環族の二官能性カルボン酸をあげることがで
きる。

【００２０】又、上記グリコール以外のジオール化合物
としては、例えばシクロヘキサン−１，４　−ジメタノ
ール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＳの如き芳香族、脂肪族、脂環族のジオー
ル化合物及びポリオキシアルキレングリコールなどをあ
げることができる。

【００２１】共重合成分として使用するスルホン酸塩成
分は下記の一般式（１）　で表される。

【００２２】

【化９】

【００２３】式中、　Ａは芳香族基又は脂肪族基を示し
、中でも芳香族基が好ましい。Ｘ１はエステル形成性官
能基を示し、具体例として、

【００２４】

【化１０】

【００２５】（但し、Ｒ’は低級アルキル基又はフェニ
ル基、　ｍは１以上の整数である。）等をあげることが
できる。Ｘ２はＸ１と同一もしくは異なるエステル形成
官能基又は水素原子を示し、中でもエステル形成官能基
が望ましい。　Ｍｎ＋はアルカリ金属、アルカリ土類金
属、オニウム、　ｎは１又は２を示す。一般式（１）　
で表される化合物としては、５−ナトリウムスルホイソ
フタル酸、ジメチル５−ナトリウムスルホイソフタレー
ト、ビス（２−ヒドロキシエチル）５−ナトリウムスル
ホイソフタレート、ビス（４−ヒドロキシブチル）５−
ナトリウムスルホイソフタレート、　３，５−ジカルボ
キシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、
３，５−ジカルボキシベンゼンスルホン酸エチルトリブ
チルホスホニウム塩、　３，５−ジカルボキシベンゼン
スルホン酸ベンジルトリブチルホスホニウム塩などがあ
げられる。上記スルホン酸塩は１種のみ単独で使用して
も２種以上併用しても良い。スルホン酸塩をポリエステ
ルに共重合させる割合は　０．１〜１０モル％が好まし
い。

【００２６】本発明で使用されるポリエステル樹脂の極
限粘度〔η〕は、２５℃のフェノール／テトラクロロエ
タン（６０／４０、重量比）溶液中で０．４　以上、好
ましくは０．５　以上が良い。

【００２７】また、本発明で上記ポリエステルに添加す
る化合物は下記一般式（２）　で表される。

【００２８】

【化１１】

【００２９】（式中、Ｂ１，Ｂ２　は炭素数６〜１８の
アルキル基又はアリールアルキル基、　ｍは０又は１

【
００３０】

【化１２】

【００３１】なおここで、Ｒ１，Ｒ２　は　Ｈ又は炭素
数４以下のアルキル基を示す。）本発明に関わる式（２
）　の化合物において、Ｂ１，Ｂ２　の炭素数は上記範
囲内において任意に選ぶことができる。Ｂ１，Ｂ２　の
炭素数が６未満では分子量が低すぎて溶融温度で沸騰し
、気泡を生じたり、発煙によって口金を汚染したりする
場合がある。又１８を越えると樹脂との相溶性が悪くな
るため効果が不十分である。 Ｂ１，Ｂ２　は具体的には、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オク
チル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−テトラデ
シル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−オクタデシル基等の
直鎖アルキル基や、２−ヘキシルデシル基、メチル分岐
オクタデシル基等の分岐アルキル基、又はベンジル基、
２−フェニルエチル基等のアリールアルキル基である。

【００３２】本発明に関わる一般式（２）　で表される
化合物は

【００３３】

【化１３】

【００３４】ＮａＯＨ、　ＫＯＨ等のアルカリ触媒下に
炭素数６〜１８のハロゲン化アルキル及び／又はハロゲ
ン化アリールアルキル基を反応させることにより容易に
得られる。

【００３５】本発明に関わる一般式（２）　で表される
化合物の具体例は次のようなものである。

【００３６】

【化１４】

【００３７】

【化１５】

【００３８】本発明に関わる一般式（２）　の化合物を
添加したカチオン染料可染ポリエステル樹脂組成物から
は、高強力のカチオン染料可染ポリエステル繊維を得る
ことができる。スルホン酸塩を共重合したカチオン染料
可染型ポリエステルは溶融粘度が高く、吐出圧力の増加
、曳糸性不良を招くため、強度向上のために高重合度ポ
リマーを使用することは非常に困難であった。

【００３９】しかしながら、本発明の一般式（２）　の
化合物をカチオン化染料可染型ポリエステル樹脂に添加
することで、紡糸圧力、糸張力が低下し、紡糸が円滑に
行えるようになる。

【００４０】ノズルから紡出された糸条は一旦冷却され
、固化する。ポリエステル樹脂を射出成形に用いる場合
には冷却時の結晶化促進が成形性向上の目的には好まし
いのであるが、ポリエステル樹脂を溶融紡糸する際には
、冷却時の結晶化は好ましくはない。本発明の溶融粘度
低下剤は紡糸ノズルからの冷却過程で樹脂の結晶化をも
たらすことはない。

【００４１】本発明に関わる一般式（２）　の化合物の
カチオン染料可染型ポリエステル樹脂への添加時期は、
溶融紡糸以前の任意の段階で、樹脂製造時或いは製造後
適当な工程で添加しても良いし、又紡糸時に樹脂ペレッ
ト又は溶融した樹脂に混合添加しても良い。

【００４２】また、本発明に関わる一般式（２）　の化
合物は、溶融紡糸時の高温に曝されても分解して発煙し
たり、着色したりすることは殆どなく、耐熱性に優れて
いる。そのため、ポリマーの分子量低下を招くことはな
い。

【００４３】本発明に関わる一般式（２）　で表される
化合物の目的とする性能を発揮させるためには、原料の
カチオン染料可染型ポリエステル樹脂１００　部（重量
基準、以下同じ）に対して、該化合物を０．５　から１
０部、好ましくは１部から５部、さらに好ましくは２か
ら５部添加することが必要である。添加量が０．５　未
満ではその効果が殆ど期待できないし、１０部を越える
と樹脂物性に悪影響があらわれる。

【００４４】強度の高いカチオン染料可染型ポリエステ
ル繊維を製造するにあたっては、上記の如き原料のカチ
オン染料可染型ポリエステル樹脂に一般式（２）　で表
される化合物を均一に混合し、溶融状態で紡出し、冷却
延伸、熱処理を施すことにより得られる。紡出された糸
は冷却後一旦未延伸糸として巻き取った後に予熱延伸し
、引き続き緊張下に熱処理しても良いし、紡出糸を巻き
取らずに引き取りローラーで引き取り、引き続き加熱ロ
ーラー上で延伸、熱処理しても良い。

【００４５】延伸、熱処理は通常のカチオン染料可染型
ポリエステル繊維と変わりなく行うことができる。延伸
時の好ましい予熱温度は７０℃〜９０℃、熱処理の好ま
しい温度は　１５０℃〜　１９０℃である。高強力のカ
チオン染料可染型ポリエステル繊維を得るための延伸糸
伸度は４０％以下にするのが望ましい。

【００４６】本発明のポリエステル繊維は優れたカチオ
ン性染料可染性を有し、その染色温度は繊維を構成する
ポリマー組成によって適宜変更できるが、８５℃〜１３
５　℃の範囲が好ましく、９０℃〜１３０　℃の範囲が
より好ましい。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係わる一般式（２）　で表され
る化合物は、本質的にカチオン染料可染型ポリエステル
樹脂の極限粘度の低下なく溶融粘度を低下させることを
可能にし、さらに重合度の高いカチオン染料可染型ポリ
エステル樹脂組成物の紡糸を容易にすることにより、高
強度のカチオン染料可染型ポリエステル繊維を実現可能
とした。

【００４８】

【実施例】以下実施例をもって本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない
。

【００４９】実施例１ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸２．５　モル％を含
む極限粘度０．５５のカチオン染料可染型ポリエチレン
テレフタレート樹脂に表１に示す化合物を添加後、押出
機にて溶融混合し、得られたストランドを水冷後カッテ
ィングし試料とした。この樹脂組成物の溶融粘度をフロ
ーテスターを用い　２６０℃、荷重１０ｋｇｆ　、ダイ
直径１．０ｍｍ　、長さ１０ｍｍ、プランジャー面積１
．０ｃｍ２の条件で測定した。フローテスター測定後の
試料をフェノール／テトラクロロエタン（６０／４０、
重量比）溶液に溶解し、２５℃における極限粘度〔η〕
を測定した。〔η〕が添加剤無添加と同じものは、本質
的に樹脂重合度の低下がないといえる。結果を表１に示
す。

【００５０】

【表１】

【００５１】実施例２ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸２．５　モル％を含
む極限粘度０．６８のカチオン染料可染型ポリエチレン
テレフタレート樹脂１００　重量部に対し、溶融粘度低
下剤として本発明化合物■を５重量部添加し混合した。 エクストルーダー型溶融紡糸機にブレンド物を投入し、
紡糸温度　２８０℃で、直径０．５ｍｍ　の紡糸ノズル
から３ｇ／分の割合で吐出した。紡出糸をノズルの直下
２．５ｍの位置で１０００ｍ／分で巻き取った。巻き取
られた未延伸糸を最終的に得られる延伸糸の伸度が３０
％になる延伸倍率で、８０℃の供給ローラーと１８０　
℃のプレートヒーターを使って延伸、熱処理して延伸糸
を得た。その結果、紡出時のノズル部の圧力は１１６ｋ
ｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸の極限粘度は０．５９、延伸糸
の強度は５．３ｇ／ｄであった。

【００５２】実施例３ 実施例２と同様な実験を有用粘度低下剤として本発明化
合物■を使用して行った。その結果、紡出時のノズル部
の圧力は１１８ｋｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸の極限粘度は
０．５９、延伸糸の強度は５．３ｇ／ｄであった。

【００５３】実施例４ 実施例２と同様な実験を溶融粘度低下剤として本発明化
合物■を使用して行った。その結果、紡出時のノズル部
の圧力は１１９ｋｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸の極限粘度は
０．５９、延伸糸の強度は５．２ｇ／ｄであった。

【００５４】比較例１ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸２．５　モルを含む
極限粘度０．５５のカチオン可染型ポリエチレンテレフ
タレートに本発明化合物を添加せずに実施例２と同様な
実験を行った。その結果、紡出時のノズル部の圧力は１
２７ｋｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸の極限粘度は０．５１、
延伸糸の強度は４．０ｇ／ｄであった。

【００５５】比較例２ 実施例２と同様な実験を溶融粘度低下剤を加えずに行っ
た。その結果、紡出時のノズル部の圧力は１７２ｋｇｆ
／ｃｍ２に達し、曳糸性悪化のため糸切れが見られた。

【００５６】実施例５ 実施例２と同様な実験を本発明化合物■の添加量を１．
０　重量部にして行った。その結果、紡出時のノズル部
の圧力は１５４ｋｇｆ／ｃｍ２に低下し、未延伸糸の極
限粘度は０．５８、延伸糸の糸強度は４．９ｇ／ｄであ
った。

【００５７】実施例６ 実施例２と同様な実験を本発明化合物■の添加量を２．
０　重量部にして行った。その結果、紡出時のノズル部
の圧力は１４３ｋｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸の極限粘度は
０．５８、延伸糸の強度は５．０ｇ／ｄであった。

【００５８】実施例７ 実施例２と同様な実験を本発明化合物■の添加量を１０
．０重量部にして行った。その結果、紡出時のノズル部
の圧力は１０５ｋｇｆ／ｃｍ２まで低下したものの、未
延伸糸の極限粘度は０．５９、延伸糸の強度は４．６ｇ
／ｄであった。

【００５９】比較例３ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸２．５　モル％を含
む極限粘度０．６８のカチオン染料可染型ポリエチレン
テレフタレート樹脂１００　重量部に対し、溶融粘度低
下剤として下記構造の化合物を５重量部添加して実施例
２と同様の実験を行った。

【００６０】

【化１６】

【００６１】その結果、紡出時のノズル部の圧力は１３
６ｋｇｆ／ｃｍ２、口金付近は発煙し、未延伸糸はやや
着色した。 未延伸糸の極限粘度は０．５４、延伸糸の強度は３．８
ｇ／ｄであり、本発明の溶融粘度低下剤に比べ分子量及
び糸強度の低下が甚だ大きかった。

【００６２】比較例４ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸２．５　モル％を含
む極限粘度０．６８のカチオン染料可染型ポリエチレン
テレフタレート樹脂１００　重量部に対し、溶融粘度低
下剤として下記構造の化合物を５重量部添加して実施例
２と同様の実験を行った。

【００６３】

【化１７】

【００６４】その結果、紡出時のノズル部の圧力は１６
６ｋｇｆ／ｃｍ２、未延伸糸は白濁を呈し、糸切れが見
られた。本発明の溶融粘度低下剤に比べ効果が殆ど見ら
れなかった。

【００６５】実施例８ 実施例２及び比較例１で得られたフィラメント糸及び通
常のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィラメ
ント糸を下記条件で染色し、鮮明度を観察し、貯蔵中の
昇華堅牢度を測定した。 染色条件 Ｋａｙａｃｒｙｌ　Ｂｌｕｅ　ＧＳＬ−ＥＤ（日本化薬
）　　２％ｏｗｆレベノールＴＤ−３２６　（花王）　
　　　　０．１５ｇ／ｌ酢酸　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０　ｇ／ｌ硫
酸ナトリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
５．０　ｇ／ｌ染色時間　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１２０℃×４５分ソーピング後乾燥
　　　　　　　　　　　　　　　１２０℃×１分貯蔵中
の昇華堅牢度はＪＩＳ−Ｌ−０８５４に規定された方法
にて下記条件で実施した。 処理時間　　　　１５時間 保存湿度　　　　９０％ＲＨ 結果を表２に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】本発明の溶融粘度低下剤の添加による染色
性、貯蔵中の昇華堅牢度に影響はみられなかった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）　テレフタル酸を主とする二官能性
   カルボン酸又はそのエステル形成誘導体、アルキレング
   リコール又はそのエステル形成誘導体及び一般式（１）
   【化１】 （式中、　Ａは芳香族又は脂肪族基、Ｘ１はエステル形
   成官能基、Ｘ２はＸ１と同一又は異なるエステル形成官
   能基又は水素原子、　Ｍｎ＋はアルカリ金属、アルカリ
   土類金属、オニウム、　ｎは１又は２を示す。）で表さ
   れるスルホン酸塩から得られるポリエステル樹脂と、 （ｂ）　一般式（２） 【化２】 （式中、Ｂ１，Ｂ２　は炭素数６〜１８のアルキル基又
   はアリールアルキル基、　ｍは０又は１、 【化３】 なお、ここで　Ｒ１，Ｒ２は　Ｈ又は炭素数４以下のア
   ルキル基を示す。）で表される化合物を含有してなるこ
   とを特徴とするポリエステル樹脂組成物。
2. 【請求項２】　　スルホン酸塩がスルホン化イソフタル
   酸塩である請求項１記載のポリエステル樹脂組成物。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２記載のポリエステル樹
   脂組成物を溶融紡糸して得られるポリエステル繊維。