JPH04323218A - 紫外線遮蔽性能を有するポリエステル組成物、該ポリエステル組成物の製造方法および繊維 - 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、紫外線遮蔽性能を有す
るポリエステル組成物および該ポリエステル組成物から
なる繊維に関するもので、例えば、ブラウス、サマース
ーツ、スポーツ衣料、カーテン、日傘、帆布、自動車カ
バー等の衣料・産業資材に好適に使用される繊維に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紫外線を吸収し遮蔽する樹脂組成物に関
し、さらに詳しくは波長３８０ｎｍ以下の光をほぼ完全
に吸収し、実質的に紫外線を遮蔽する樹脂組成物は、フ
ィルムやボトル等に成形され、写真等の退色防止、食品
や薬品等の変質防止のためあるいは窓ガラスとして使用
されている。従来紫外線を吸収したり遮蔽する能力を付
与する添加剤としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾフ
ェノン等の有機系化合物や酸化亜鉛、酸化チタン、タル
ク、カオリン、炭酸ソーダ等の無機化合物が知られてい
る。ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等の有機系化
合物は、優れた紫外線吸収能を有しているが、融点が高
く、熱可塑性樹脂へ溶融混練する場合には、熱安定性、
耐昇華性、有機物質に対する相溶性などの点において問
題のあるものが多い。また、有機の紫外線吸収剤あるい
は染顔料の中には、ある程度の紫外線吸収効果を有する
ものがあるが、全般的には可視光線波長域における吸収
が極めて大きいため、これらを用いるのは高濃度着色が
許される場合に限られるとか、そのものまたは、分解生
成物が皮膚障害の危険性があるので注意を要するもので
ある。次に、可視領域で吸収を持たない白色で屈折率の
高い無機粉体は塗料業界を初めインキ、プラスチック業
界で顔料として用いられており、これらの中で、酸化チ
タン、酸化亜鉛、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等
は従来から紫外線遮蔽効果があることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱可塑
性樹脂からなる繊維を対象に紫外線遮蔽効果を付与しよ
うとする場合、上記のような無機粒子を利用しようとし
ても、可紡性等の工程安定性を維持するために、粒子を
少量しか配合できないとか、粒子の粒径が大きいものは
使用できないとか様々の制限があり、未だに、満足のい
く優れた紫外線遮蔽効果を有する繊維が得られていない
のが現状である。本発明の目的は、優れた紫外線遮蔽効
果を有するポリエステル繊維を提供することであり、ま
た、該繊維に好適なポリエステル組成物を提供すること
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、平均粒
子径が０．１〜３μｍの酸化亜鉛および酸化チタンをポ
リエステル中に１〜１０重量％含有し、かつ、分子量５
００以上のフェノール系化合物および／またはフェニル
フォスファイト系化合物をポリエステルに対し５００〜
１００００ｐｐｍ含有することを特徴とするポリエステ
ル組成物及び該ポリエステル組成物を少なくとも１成分
として含む繊維であり、また、上記ポリエステル組成物
を製造するに当り、平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化
亜鉛をエステル化反応以後から重縮合反応以前に反応系
に添加し、かつ、酸化亜鉛の添加と同時またはそれ以前
の段階で分子量５００以上のフェノール系化合物および
／またはフェニルフォスファイト系化合物を反応系に添
加することを特徴とするポリエステル組成物の製造方法
である。

【０００５】本発明においては、ポリエステル組成物中
に酸化亜鉛と酸化チタンの両者が共存していなければな
らず、どちらか一方が欠けても優れた紫外線遮蔽効果を
達成することはできない。そして、両者は合計で１〜１
０重量％の範囲でポリエステル組成物中に含有されてい
なければならない。含有量が１重量％未満であると十分
な紫外線遮蔽効果が得られず、１０重量％を越えると紡
糸時に粘度低下が著しくなり紡糸不可能になる。さらに
、両者の平均粒子径は０．１〜３μｍ、好ましくは０．
３〜１μｍである。粒子径が０．１μｍ未満であるとポ
リエステル重合時に熱凝集を発生し、重合後繊維化する
までの工程でフィルター詰りを起こすので好ましくなく
、一方、３μｍを越えるとフィルター詰りを起こし紡糸
不調になるか、仮に、紡糸ができても延伸工程において
ローラー巻き付き、毛羽発生などのトラブルの原因とな
る場合が多い。また、本発明においては、酸化チタンと
酸化亜鉛の重量比率は特に限定されないが、好ましくは
酸化チタンが多いほうが好ましく、具体的には酸化チタ
ン：酸化亜鉛＝９０：１０〜５０：５０、特に７０：３
０〜５０：５０であることが好ましい。

【０００６】次に、本発明においては、ポリエステル中
に均一に酸化亜鉛を分散させるためその添加方法に注意
を払わなければならない。例えば、酸化亜鉛粒子を反応
系へ直接添加すると粒子の著しい凝集が起こりやすいの
で好ましくない。また、粒子をエチレングリコールに分
散させたスラリーを添加する方法があるが、この場合で
もポリエステル重合時の任意の段階で添加できるという
ものではなく、例えば、エステル化反応の前に添加する
と熱凝集が起こりやすく、逆に、重縮合反応よりも後で
添加するとポリマーの解重合が起こりやすくなるので好
ましくない。従って、酸化亜鉛はエステル化反応以後か
ら重縮合反応以前に反応系に添加しなければならい。ス
ラリー中の酸化亜鉛の濃度はとくに限定されないが、好
ましくは２０〜５０重量％である。また、エチレングリ
コール中での酸化亜鉛の分散が不十分であると凝集物発
生によるフィルター詰まりや繊維中での分散不良の原因
となるので、分散に当っては、振動ミル、パールミル等
を用い１〜５時間程度分散させることが望ましい。また
、酸化チタンの添加時期については特に限定されず、通
常、仕込み時に添加しておけばよい。

【０００７】本発明においては、上記のように酸化亜鉛
の添加時期を特定してもまだ満足のゆく分散性が得られ
にくく、さらに分散性を向上させるために、酸化亜鉛の
添加と同時または、それ以前の段階に分子量５００以上
のフェノール系化合物および／またはフェニルフォスフ
ァイト系化合物を反応系に添加しなければならない。こ
こで使用される分子量５００以上のフェノール化合物お
よびフェニルフォスファイト系化合物としては、１，１
，３−トリス（２−メチル−４−ジトリデシルホスファ
イト−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン（三洋化成工業
（株）製、抗酸化剤Ｆ）、１，１，３−トリス（２−メ
チル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタ
ン（ＩＣＩ社製、Ｔｏｐａｎｏｌ　　ＣＡ）、１，３，
５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ
−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン（シェル
化学社製、Ｉｏｎｏｘ　　３３０）、テトラキス−〔メ
チレン−３−（３´，５´−ジ−ｔ−ブチル−４´ヒド
ロキシフェニル）プロピオネート〕メタン（日本チバガ
イギー社製、Ｉｒｇａｎｏｘ　　１０１０）、ビス−〔
３，３´−ビス−（４´ヒドロキシ−３´−ｔ−ブチル
フェニル）ブチリックアシッド〕グリコールエステル（
ヘキスト社製、ＡｎｔｉｏｘｉｄａｎｔＨｏｅｃｈｓｔ
　　ＴＭＯＺ）、トリフェニルフォスファイト（住友化
学社製、スミライザーＴＰＰ）、ジフェニルイソデシル
フォスファイト（三光化学社製、ＤＰＤＰ）、フェニル
ジイソデシルフォスファイト（堺化学社製、Ｃｈｅｌｅ
ｘ−Ｄ）、４，４´−ブチリデン−ビス（３−メチル−
６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシル）フォスファ
イト（旭電化社製、マーク２６０）、トリス（ノニルフ
ェニル）フォスファイト（住友化学社製、スミライザー
ＴＮＰ）等の化合物をあげることができる。これらの化
合物は、従来から抗酸化剤として知られていたものであ
るので、酸化防止に効果的であることは勿論のことであ
るが、かかる化合物が酸化亜鉛の分散性に極めて効果的
であることは従来まったく知られていなかったことであ
る。

【０００８】これらの化合物の添加は、エステル化前の
原料仕込み時あるいはエステル化後重縮合開始までの間
に反応系へ添加することが重要である。添加量は、最終
的に得られるポリエステルの重量に対し５００〜１００
００ｐｐｍ　、好ましくは１０００〜５０００ｐｐｍ　
となるように添加すればよい。添加量が５００ｐｐｍ　
よりも少ないとポリマの色を変色させたり、繊維化後の
耐光性不良、繊維物性の低下などを招き、一方、１００
００ｐｐｍ　を越えるような場合、やはりポリマの変色
を招くので好ましくない。

【０００９】本発明のポリエステル組成物は、より高度
な遮光性能、遮熱性能を発現するために、さらに紫外線
吸収剤を１０００〜２００００ｐｐｍ　含有しているこ
とが好ましい。紫外線吸収剤としては公知の化合物を使
用することができるが、熱安定性や紫外線吸収性能を考
慮すると、２−（２´−ヒドロキシ−５´−メチルフェ
ニル）ベンゾトリアゾール、２−（２´−ヒドロキシ−
５´−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−
（２´−ヒドロキシ−３´，５´−ジ−ｔ−ブチルフェ
ニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化
合物や２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒド
ロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ
−４−オクトキシベンゾフェノン、２，２´−ジヒドロ
キシ−４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン
系化合物の紫外線吸収剤を使用することが好ましい。該
化合物が、１０００ｐｐｍ　未満では紫外線吸収効果が
低く、２００００ｐｐｍ　を越えるとポリマの変色が生
じるので好ましくない。また、この化合物は、エステル
重縮合開始前に添加すると添加効果が望めないことがあ
るのでエステルの重縮合完了後に添加することが好まし
い。

【００１０】本発明におけるポリエステルは、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等の
ポリエステルまたはこれらを第３成分で変性した共重合
ポリエステル等をさすものであり、例えば、テレフタル
酸、イソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、フ
タル酸、α，β−（４−カルボキシフェノキシ）エタン
、４，４´−ジカルボキシジフェニル５−ナトリウムス
フォイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、もしくは
アジピン酸、セバチン酸、などの脂肪族ジカルボン酸ま
たはこれらのエステル類とエチレングリコール、ジエチ
レングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、
ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコー
ルなどのジオール化合物とから常法に従って合成される
繊維形成性ポリエステルであり、本発明においては、そ
の構成単位の８０モル％以上、特に９０モル％以上がエ
チレンテレフタレート単位またはブチレンテレフタレー
ト単位で構成されたポリエステルが好ましい。また、ポ
リエステル中には、難燃剤、抗菌剤、消臭剤、蛍光増白
剤、安定剤等の少量の添加剤が含有されていてもよい。

【００１１】このようなポリエステル組成物からなる本
発明の繊維は、上記のポリエステルを有効量含有してい
ればその製造方法自体は限定されず従来公知の繊維化技
術を採用することが可能であり、繊維の断面形態につい
ても丸断面の外、偏平断面、ドッグボーン断面、Ｔ型断
面、３〜６角断面、３〜１４葉断面、中空断面等種々の
断面繊維としたり、サイドバイサイド型、芯鞘型、多層
貼合型、ランダム複合型、海島型等の他成分系繊維とし
たり様々なバリエーションが可能であるが、本発明にお
いては、Ｔ型断面や８〜１４葉程度の偏平多葉断面繊維
とすることが得られる繊維の光沢度等の点から好ましい
。

【００１２】

【発明の効果】本発明のポリエステル組成物は、重合時
に特定の化合物を添加することによって酸化チタンおよ
び酸化亜鉛の粒子が凝集することなく微粒子のままで均
一に分散しているので、該ポリエステルから繊維化を行
うに当たりフィルター詰りや断糸がなく、紫外線遮蔽性
能に優れた繊維を極めて安定して製造することが可能で
ある。また、繊維以外にフィルムを製造するに当たって
も、紫外線遮蔽性能の良好なブツの少ないフィルムを製
造することが可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体的に実施例で説明するが
、本発明は何等これらに限定されるものではない。なお
、実施例において紫外線透過率および耐光性の評価は下
記の方法によるものである。紫外線透過率：紫外線強度
積算計のセンサー部に不織布試料（目付１００ｇ／ｍ↑
２のものを１８０℃×３分間熱プレス処理したもの）を
１枚覆い、同時にもう１台のセンサー部には試料をつけ
ずに紫外線を測定し、次式で紫外線透過率を求める。 紫外線透過率（％）＝（Ｕ／Ｕ０）×１００Ｕ　：試料
側紫外線量 Ｕ０：無試料側紫外線量 耐光性：島津フェードテスターＣＦ−２０２型（島津製
作所製）を用いてＪＩＳＬ０８４２に準拠し評価した。 主要条件は、適宜引伸ばして平坦とされた原綿のサンプ
ルを８３±３℃×２００時間の条件下にて照射し、照射
後の強力保持率、伸度保持率を求めた。 白度：ＪＩＳ　　Ｌ１０１５　　７．１７（Ｂ法）に準
拠し測定した。

【００１４】実施例１ テレフタル酸ジメチル１００重量部、エチレングリコー
ル６０重量部、三酸化アンチモン０．０４重量部、平均
粒子径０．５μｍの酸化チタン（チタン工業（株）製）
２重量部、フェノール系化合物として１，１，３−トリ
ス（２−メチル−４−ジトリデシルホスファイト−５−
ｔ−ブチルフェニル）ブタン（三洋化成工業（株）製、
商品名：抗酸化剤Ｆ）０．１重量部をエステル交換缶に
仕込み、１６０〜２４０℃まで徐々に昇温しながらエス
テル化反応を行い、エステル化反応終了後、平均粒径０
．５μｍの酸化亜鉛（本荘ケミカル（株）製）２重量部
を少量のエチレングリコールに分散させて添加した。 ついで、エステル化反応生成物を重縮合反応槽に移行し
、常圧から１ｍｍＨｇ以下まで１時間かけ徐々に減圧し
、同時に２８０℃まで昇温して、２８０℃、１ｍｍＨｇ
以下で所定の重合度まで重縮合せしめた後、窒素で真空
破壊し、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社製
：商品名，ＵＶＡ６３５Ｌ）０．１重量部を少量のエチ
レングリコールに分散させ添加し、１５分間撹拌し２Ｋ
ｇ／ｃｍ↑２Ｇに加圧し、チップ造粒を行った。該チッ
プを２８５℃の紡糸温度条件で溶融押出し後、１０００
ｍ／分の引取速度で引取り、集束して１２０万デニール
のトウとなし、浴温９４℃、延伸倍率３．２倍の条件で
延伸し、１３０℃で熱処理し切断後、２デニール×５１
ｍｍの原綿を得た。繊維中の酸化チタン、酸化亜鉛の分
散性を顕微鏡で観察した結果、極めて良好な分散状態で
あった。ついで、該原綿を常法に従って不織布（目付１
００ｇ／ｍ↑２、厚さ１ｍｍ）とし、紫外線透過率を測
定した結果、表１に見られるような優れた紫外線遮蔽効
果が認められた。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例２ 平均粒径０．５μｍの酸化亜鉛を１重量部、平均粒径０
．５μｍの酸化チタンを３重量部、抗酸化剤Ｆを０．１
％、ＵＶＡ６３５Ｌを５０００ｐｐｍ添加すること以外
は実施例１と同様にして重合し、紡糸、延伸することに
よって２デニール×５１ｍｍの原綿を得た。さらに、該
原綿を用いて実施例１と同目付、同厚さの不織布を作成
し、該不織布の紫外線透過率を測定したところ、表１に
示したように優れた紫外線遮蔽効果が認められた。

【００１７】比較例１ 抗酸化剤Ｆおよび紫外線吸収剤を使用しないこと以外は
実施例２と同様にして繊維化を行ったが、紡糸時の断糸
が多かった。また、得られた繊維を顕微鏡観察したとこ
ろ、酸化亜鉛が凝集しており極めて分散性の悪いもので
あった。該繊維から実施例２と同様にして不織布を作成
したが、耐光性不良のものしか得られなかった。

【００１８】比較例２ 酸化亜鉛を原料仕込み時に添加した他は実施例２と同様
にしてポリエステルを重合したが、エステル化槽から重
合槽への中間フィルターに酸化亜鉛と酸化チタンの凝集
物の詰りが生じた。また、酸化亜鉛と酸化チタンの分散
性も極めて悪く紡糸工程において断糸、巻付き等が多発
し不調であった。

【００１９】比較例３ 抗酸化剤Ｆを２５０００ｐｐｍ　添加する他は実施例２
と同様にしてポリエステルを重合した。その結果、繊維
の色が黄色味を帯び顕著に耐光性の悪いものとなった。

【００２０】通常のポリエステル繊維（２デニール×５
１ｍｍ）を用いて、実施例１と同様の不織布を作成し紫
外線透過率を測定した結果５０％であった。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化亜
   鉛および酸化チタンをポリエステル中に１〜１０重量％
   含有し、かつ、分子量５００以上のフェノール系化合物
   および／またはフェニルフォスファイト系化合物をポリ
   エステルに対し５００〜１００００ｐｐｍ含有すること
   を特徴とするポリエステル組成物。
2. 【請求項２】ポリエステルに対し紫外線吸収剤を１００
   ０〜２００００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項
   １に記載のポリエステル組成物。
3. 【請求項３】請求項１に記載のポリエステル組成物を製
   造するに当り、平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化亜鉛
   をエステル化反応以後から重縮合反応以前に反応系に添
   加し、かつ、酸化亜鉛の添加と同時またはそれ以前の段
   階で分子量５００以上のフェノール系化合物および／ま
   たはフェニルフォスファイト系化合物を反応系に添加す
   ることを特徴とするポリエステル組成物の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載のポリエステル組成物を少
   くとも１成分として含む繊維。