JPH0450314A - 高強度・高染色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、常圧で塩基性染料及び分散染料によって染色
することができ、アルカリ減量速度が小さく、かつ１機
械的性質及び耐薬品性の優れたポリエステル繊維に関す
るものである。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート繊維で代表されるポリエス
テル繊維は機械的性質、耐薬品性、耐候性等に優れ、衣
料用を始めとして幅広く用いられている。しかし、ポリ
エステル繊維の欠点として。

その分子構造が強固なた約染色性が劣り、さらには塩基
性染料、酸性染料等のイオン系染料で染色できないため
色群やかな染色物が得られないという問題があった。こ
の改良法として、５−す）　＋Ｊウムスルホイソフタル
酸で代表される金属塩スルホネート基を有する化合物を
共重合した塩基性染料で染色可能なポリエステルが開発
されているが。

常圧染色での染色性が十分でなかったり、高染着性にす
るためには多量に共重合しなければならず。

機械的性質や耐薬品性が低下するという問題があった。

これらの問題を解決するために数多くの方法が提案され
ており９例えば９次のような方法がある。

（ａ）金属塩スルホネート基を有する化合物とポリアル
キレングリコール系化合物をポリエチレンテレフタレー
トに共重合し、常圧での塩基性染料による染色を可能に
したもの（特開昭５７−１１７５２９号。

同５７−１１７５３０号、同５７−６３３２５号、同５
７−２１００１４号、特公昭５９−２８６７２号、同６
０−５４４３０号等）（ｂ）金属塩スルホネート基を有
する化合物を共重合したポリエステルを高速で紡糸する
方法（特公昭６０−１０１２６号）、ポリアルキレング
リコールを共重合したポリエステルを高速で紡糸し９分
散染料で易染性の繊維を得る方法（特公昭６０−１５７
２５号）（Ｃ）ビスフェノール類にアルキレンオキシド
を付加した化合物と金属塩スルホネート基を有するイソ
フタル酸を共重合する方法（特開昭５７−１２１０３２
号）（ｄ）５−ナトリウムスルホイソフタル酸とアジピ
ン酸を共重合する方法（特開昭６１−３４０２２号）（
ｅ）５−ナトリウムスルホイソフタル酸１．０〜２．５
モル％とエステル結合形成性基を有する長鎖の化合物を
共重合し、延伸温度（延伸時のホットプレート温度）、
仮撚温度を規制した方法（特公昭５７−３６９号） しかしながら、（ａ）や（Ｃ）の方法の場合、共重合し
たポリアルキレングリコール成分によって、耐候性（耐
光性）が劣り１表地として使用できないこと、風合の改
良、マイルドな光沢を得るため実施されるアルカリ減量
加工では加水分解速度が大きいため、その制御がしに＜
＜、他のポリエステルや他の繊維との混繊、交編織等が
難しくなる。次に、わ）の方法の場合、高速紡糸法を採
用するため染色性は優れているが、繊維の機械的性質、
特に強度が著しく低下し、ポリエステル独特の優れた性
質が失われたり、さらには設備投資のためのコストがか
かりすぎたりする。また、（ｄ）の方法の場合、アジピ
ン酸を用いるため、生成ポリエステルの色調が劣ったり
、共重合量によっては物性が劣るという欠点がある。さ
らに（ｅ）の方法の場合、延伸時の熱処理温度及び仮撚
時のヒータ温度が低いため十分な熱セットができず、仮
撚後の風合及び力や熱に対する回復性の乏しいものとな
ってしまい、さらに熱収縮率の調整が重要な織物用とし
ては熱収縮率が高いため使用できないといういう欠点を
有している。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はポリエステル繊維特有の優れた性質。

すなわち２機械的性質、耐候性（耐光性）、適度なアル
カリ減量速度等を損なうとなく、塩基性染料及び分散染
料で常圧（１００℃近辺）で染色可能なポリエステル繊
維を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を
重ねた結果１次のような知見を得た。

（ｉ）塩基性染料を吸着する金属塩スルホネート基を有
する化合物を共重合しても、常圧においては塩基性染料
はポリエステルの強固な分子構造により内部拡散を邪魔
され、理論どおり吸着せず。

高染着性にするにはポリエステルの分子構造を乱し、染
料を繊維内部へ浸透し易くしなければならない。

（ｉｉ）分子構造の屈曲した化合物を共重合すると強伸
度特性が著しく低下するので、５−す）　ＩＪウムスル
ホイソフタル酸のような化合物の共重合量はなるべく少
なくシ、染料を繊維内部へ浸透し易＜シ、物性低下の少
ない直鎮状の共重合成分を用いるべきであり、５−ナト
リウムスルホイソフタル酸に吸着する染料を繊維内部へ
浸透し易くする成分の共重合量を特定の割合にする必要
がある。

（ｉｉｉ）織物用や仮撚用に適した延伸糸の性質として
は製織後、精練や染色による熱収縮を小さくしなければ
ならず、洪水収縮率をおよそ１５％以下にする必要があ
る。また、仮撚用としては仮撚後の繊維を嵩高とし、さ
らに回復性の優れたものとするために仮撚時の熱処理温
度を高くする必要があり、仮撚前の延伸糸の熱収縮率を
低くしなければならない。延伸糸の熱収縮率を低くする
ことによって、優れた形態安定性を有する加工糸が得ら
れる。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、その要旨は次のとおりである。

繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレー
トであり、金属塩スルホネート基を有するイソフタル酸
成分Ａとメチレン基の数が５〜１８の脂肪族飽和ジカル
ボン酸成分Ｂとが共重合されたポリエステルからなる繊
維であって９次の要件［１］〜［６］を満足することを
特徴とする高強度・高染色性ポリエステル繊維。

［１］Ａの共重合量をａモル％、Ｂの共重合量をｂモル
％としたとき。

１．０≦ａ≦２．５ ８／ａ≦ｂ≦２０／ａ ■切断時の強度（Ｔ） ■複屈折率（Δｎ） ■洪水収縮率 ■飽和染料吸着能 塩基性染料での染色性が１００℃における飽和染料吸着
量に達した繊維１ｇから染料を溶剤で抽出し、　１００
０＋ｎｊ２に希釈した液の透過度がその染料の最大吸収
波長において３０％以下■２０％水酸化ナトリウム水溶
液を使用し、浴比１：５０．温度７０℃でアルカリ処理
したときのアルカリ減量速度（Ｖ）が ＶＳ２．５／ｆｆ　％／分 〔Ｄｏ：単糸の繊度（デニール）〕 以下１本発明の詳細な説明する。

まず、ポリエステルに共重合する金属塩スルホネート基
を有するイソフタル酸成分Ａの量である４、５ｇ／ｄ以
上 ０、１５０以上 １５％以下 が、酸成分に対し、１．０〜２．５モル％が適当であり
。

２．５モル％を超えると繊維の物性が著しく劣るように
なったり、さらにはアルカリ減量速度が大きくなりすぎ
、利用範囲が少なくなる。逆に１．０モル％未満である
と塩基性染料での染色性が劣るようになる。

次に、高染着性にするために用いるポリエステルの結晶
構造を乱す成分として、メチレン基の数が５〜１８の脂
肪族飽和ジカルボン酸成分Ｂを共重合する。脂肪族飽和
ジカルボン酸のメチレン基の数が５未満であるとポリエ
ステルが黄味を帯び。

色調が劣るようになり、逆に１８を超えると結晶構造が
乱れすぎ９強度低下が生じたり、熱収縮率の制御が困難
になる。このような脂肪族飽和ジカルボン酸としは、ア
ゼライン酸及びセバシン酸が好適である。

脂肪族飽和ジカルボン酸成分Ｂの共重合量は。

金属塩スルホネート基を有するイソフタル酸成分Ａの共
重合量と関係し、金属塩スルホネート基を有するイソフ
タル酸成分の共重合量をａモル％。

脂肪族飽和ジカルボン酸の共重合量をｂモル％とした場
合１次式を満足するようにすることが必要である。

８／ａ≦ｂ≦２０／ａ これはａが多ければｂを少なくすることができ。

ｂが多ければａを少なくすることができるということで
あり９両者とも多くなれば染色性は増すが強伸度特性が
劣り１両者とも少なくなればその逆となる。

次に、切断時の強度Ｔであるが、これは通常の引張試験
において得られる切断強度Ｔ　ｏ、すなわち切断強力を
引張試験前の繊度で除した値とは異なり、伸度をＥ（％
）としたとき１次式の関係を有するものである。

Ｔ＝　（１＋Ｅ／１００）Ｔｏ ここで、切断時の強度Ｔのもつ意味についテ詳細に説明
する。例えば１通常の切断強度Ｔ０が３．５ｇ／ｄ、伸
度Ｅが３０％の場合、Ｔは４．５５ｇ／ｄとなる。この
ときＴが一定で伸度が２０％の場合、Ｔ。

は３．７９ｇ／ｄ、伸度が４０％の場合Ｉ　Ｔｏは３．
２５ｇ／ｄとなる。延伸倍率の設定により、高強度の場
合は低伸度、低強度の場合は高伸度となる。本発明の場
合、伸度はおよそ２０〜４０％の範囲が適しており、こ
のときの切断強度Ｔ。は前述したような範囲をもってい
ても差し支えなく、糸条としての特性値、すなわち、切
断時の強度Ｔの方が重要となってくるのであるである。

なお１本発明においてはＴは４．５ｇ／ｄ以上であるこ
とが必要であり。

４．５ｇ／ｄ未満であると製織笠の後工程で糸切れ等が
発生する。また、前述したように強度が低くなるとポリ
エステル繊維としての優れた特性が損なわれる。

次に、延伸糸の複屈折率Δｎであるが、これは０、１５
０以上であることが必要である。ポリエステル繊維の優
れた機械的性質は他の繊維に比べ、高配向であるが故の
ものであり、複屈折率Δｎが０、１５０未満では強伸度
特性や初期弾性率が劣ったものとなってしまう。通常、
複屈折率Δｎを高くするには延伸時の延伸倍率を高くす
ればよいが。

５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の屈曲した分子構
造を有する化合物を共重合した場合、高配向にするため
に高延伸倍率にすると糸条が切断したり、残留伸度の小
さいものになってしまい、後加工時に糸切れや毛羽が発
生し易くなり、トラブルの原因となる。したがって９本
発明においては５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の
共重合量を抑え、直線的分子構造を有する鮨肪族飽和ジ
カルボン酸を共重合し、塩基性染料を繊維内部へ浸透し
易くシ、かつ高配向の糸とするのである。

次に洪水収縮率であるが、これは１５％以下にすること
が必要があるっ洪水収縮率が１５％を超えると前述した
ように織物用として用いた場合、製織後の精練や染色工
程において、収縮が大きくなり。

織物用として用いることができなかったり、さらに加工
糸用として用いる場合、加工糸の形態安定性を増すため
に行う仮撚時の熱処理温度を高くすることができない。

延伸糸の洪水収縮率が１５％を超える領域で仮撚時の熱
処理温度を高くすると未解撚や糸切れが多発したり、加
工系の風合が劣ったものとなってしまう。したがって、
延伸糸の洪水収縮率は１５％以下にし、仮撚加工する場
合、仮撚時の熱処理温度を高くする必要がある。

次に、塩基性染料の染料吸着能であるが、これ１ま１０
０℃、常圧染色における飽和染料吸着能が次の条件を満
足しなければならない。すなわち、飽和染料吸着量に達
した染色物１ｇから染料を溶剤で抽出し、　１０１００
Ｏ！に希釈した液の透過度がその染料の最大吸収波長に
おいて３０％以下であることが必要である。この透過度
が３０％を超えると糸条に吸着する染料が少なく、常圧
における染色性が優れているとはいえない。なお、飽和
染料吸着量とは染料濃度や染色時間を大きくしてもこれ
以上染料を吸着しなくなった染料吸着量であり、染色し
た糸条から抽出した染料を一定量に希釈した液の透過度
が変化しなくなれば飽和染料吸着量に達したといえる。

本発明者らの実験によれば常圧、１００℃で通常の塩基
性染料で染色する場合、染料濃度２０％ｏｗｆ、染色時
間６０分で染色すれば飽和染料吸着量に達する。

次に、アルカリ減量速度であるが、これは繊維の表面積
に関係し、総繊度が一定であれば、単糸繊度が大きけれ
ば速度は小さく、逆に単糸の繊度Ｄ０が小さければ速度
は大きくなる。したがって。

アルカリ減量速度は単糸繊度の平方根に逆比例し。

本発明におけるアルカリ減量速度は５２０％水酸化ナト
リウム水溶液を使用し、浴比１：５０．温度７０℃でア
ルカリ処理したときのアルカリ減量速度Ｖが次式を満足
するようにすることが必要である。

■≦２．５／Ｅ■％／分 これを超えるとポリエチレンテレフタレートとのアルカ
リ減量速度が異なりすぎ、ポリエチレンテレフタレート
繊維との混繊や交編、さらには他の繊維との混繊、交編
が難しくなる。

最後に９本発明のポリエステル繊維を製造するための紡
糸、延伸条件であるが、紡糸速度は１０００ｍ／分以上
、延伸時の熱処理温度は１５０℃以上とするのが望まし
い。紡糸速度が１０００ｍ　／分未満となると延伸性が
悪くなり、熱収縮率を抑えるための延伸時の熱処理温度
を高くすることができず。

さらには糸切れや単糸の切断が多発する。また。

延伸時の熱処理温度は低くしても延伸は可能であるが、
延伸時の熱処理温度が低いと熱収縮率が高くなり、前述
したように織物用原糸として用いることができなかった
り、仮撚用として用いるとき仮撚工程で熱処理温度を高
くすることができず。

得られる加工糸が形態安定性の乏しいものとなってしま
う。また、延伸糸を仮撚加工する場合、その熱処理温度
は１６０℃以上とするのが望ましい。

仮撚加工時の熱処理温度が低いと前述したように形態安
定性の乏しいものとなってしまう。

なお９本発明のポリエステル繊維は、異収縮混繊糸や異
収縮混繊糸としたり、さらには他の繊維（特にウールや
絹）と交編、交織したりしても差し支えない。

（実施例） 次に１本発明を実施例によって説明する。

なお２例中の特性値は次の方法で測定した。

極限粘度〔η〕 フェノールと四塩化エタンとの等量混合溶媒を使用し、
２０℃で測定した。

強伸度特性 オリエンティック社製テンシロンＵＴＭ−４−１００型
を用い、試料長５０ｃｍ、引張速度５０ｃｍ／分で測定
した。

アルカリ減量速度 ２０％水酸化ナトリウム水溶液を使用し、浴比１：５０
．温度７０℃で１５分間処理して減量率を求め。

その減量率を１５で除して求めた。

洪水収縮率 東洋紡エンジニアリング社製εメータを用い。

試料長５０ｃｍ、処理温度９８℃、荷重０．００１ｇ／
ｄ。

処理時間１０秒で測定した。

飽和染料吸着能 延伸糸を筒騙し、下記の条件で染色した。

塩基性染料　　　　２０％ｏｗｆ 酢酸　　　　　　　０，２ｍｆ／β 酢酸ナトリウム　　０．２ｇ／ｌ 浴比　　　　　　　１：５０ 温度　　　　　　　１００℃ 染色時間　　　　　６０分 染色後の筒編地１ｇをとり、６０℃のジメチルホルムア
ミド５０ｍ１を用いて染料を抽出し、水で１０００−に
希釈した。この液の透過度を日立製作所製分光光度計Ｂ
ＰＳ−３Ｔ型を用い、使用染料の最大吸収波長で測定し
た。

複屈折率Δｎ ニコン社製Ｐ叶型偏光顕微鏡を用い、白色光で測定した
。

耐光堅牢度 延伸糸を筒騙し、染色後、全弁科学社製カーボンアーク
フェードメータを用い９次の条件で処理し、変色度合を
目視で判定した。

アーク電圧　　１３０Ｖ 電流　　　　　　１６Ａ 機内温度　　　　６３℃ 処理時間　　　　４０時間 加工糸の伸長率及び弾性率 ＪＩＳ　Ｌ　１０７７　Ａ法に準じて測定した。

実施例１〜４及び比較例１〜４ テレフタル酸及びエチレングリコールを主成分とし、第
１表に示した化合物を共重合した極限粘度〔η〕が０．
７０のポリエステルを調製した。

５−３ＳＩＰ　：　　５−ナトリウムスルホイソフタル
酸これらのポリエステルを常法によって、減圧乾燥した
後９通常の紡糸装置を用い、実施例１〜４及び比較例１
〜３は紡糸速度１４００ｍ　７分で、比較例４は紡糸速
度６０００ｍ／分で紡糸した。なお、この時、延伸後の
銘柄が７５ｄ／３６ｆになるように吐出量を補正した。

ただし、比較例４のみは紡糸後の銘柄が７５　ｄ／３６
ｆになるように吐出量を補正した。

得られた未延伸糸を残留伸度が約３０％になるように第
２表に示した延伸倍率（ＤＲ）で、他の条件は同一で、
予熱ローラを温度７０℃、熱処理板温度を１６５℃とし
て延伸した（比較例４は延伸せず）。

得られた延伸糸の物性を第２表に示す。

した。

染色後の筒編地を乾燥後、飽和染料吸着能（透過度）を
測定した。

結果を第４表に示す。

５ＩＯ０：洪水収縮率 これらの延伸糸を筒騙し、第３表に示した塩基性染料を
用いて飽和染料吸着能測定用条件で染色第４表 第５表 次に染料社４を用い、染料濃度を２％ｏｗｆとした以外
は飽和染料吸着能測定用条件と同じ条件で筒編地を染色
し、耐光堅牢度を測定した。

また、筒編地をアルカリ減量処理し、減量速度を算出し
た。

これらの結果を第５表に示す。

耐光堅牢度（級）：変色小　１〜５変色大次にこれらの
糸を整経し、糊付を行った後、経糸とし、　？５　ｄ／
３６ｆのポリエチレンテレフタレート糸を緯糸とし、津
田駒社製ウォータージェットルームＺＷ−３０３型を用
い、　５００ｒｐｍの速度で製織した。

製織時の状況及び得られた布帛をアルカリ減量加工（平
均で２０％減量）した後、塩基性染料（第３表の染料Ｎ
ｏ、　４　）で染色した布帛の状態を併せて第６表に示
す。

織性、染色後の布帛の状態すべての面で優れているのに
対し、比較例の糸条は前記項目のいずれかで劣っている
ことがわかる。

実施例５及び比較例５ 実施例２のポリエステルを用い、常法によって減圧乾燥
した後９通常の紡糸装置を用い、紡糸速度１２００ｍ　
／分で、三角断面糸を紡糸した。なお。

この時、延伸後の繊度が５０ｄになるように吐出量を調
整した。

この未延伸糸を通常の延伸機を用い、第７表に示した延
伸条件で延伸し、得られた延伸糸の性能を第８表に示し
た。

布帛の状態は目視により９次の３段階で判定○：均一で
ある △：布帛表面に毛羽が見うけられる ×：塩基性染料染色部分が少ない１毛羽が見うけられる 以上の結果から明らかなように本発明の繊維は塩基性染
料での染色性２強伸度特性、耐候性、製第８表 第９表 なお、複屈折率Δｎは同条件で丸断面糸を製造して測定
した。

次にこの延伸糸を用い、三菱重工社製ＬＳ−６型板撚機
を用い、スピンドル回転数３３５．　ＯＯＯｒｐｍ、撚
数３、６５０Ｔ／Ｍ、オーバーフィード率２％、速度９
０ｍ／分の条件で仮撚加工を行った。なお、ヒータ温度
は実施例５については１７０℃、比較例５については１
４０℃と１７０℃の２条件とした。

得られた加工糸の性能を第９表に示す。なお。

風合及び光沢（シルキー調）は加工糸を筒騙し。

目視によって○（良）、　△、×（不良）の３段階で評
価した。

第９表から明かなように本発明の繊維からなる加工糸は
伸縮性に優れ、未解撚の発生もなく、優れた風合及び光
沢を有する布帛を与える加工糸である。

（発明の効果） 本発明によれば、塩基性染料や分散染料での常圧染色性
９強挿度特性、耐候性に優れ、製織や仮撚等の後工程に
おいて、トラブルがほとんどない。

優れた性能を有するポリエステル繊維が提供される。

特許出願人　　日本エステル株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフ
   タレートであり、金属塩スルホネート基を有するイソフ
   タル酸成分Ａとメチレン基の数が５〜１８の脂肪族飽和
   ジカルボン酸成分Ｂとが共重合されたポリエステルから
   なる繊維であって、次の要件［１］〜［６］を満足する
   ことを特徴とする高強度・高染色性ポリエステル繊維。 ［１］Ａの共重合量をａモル％、Ｂの共重合量をｂモル
   ％としたとき、 １．０≦ａ≦２．５ ８／ａ≦ｂ≦２０／ａ ［２］切断時の強度（Ｔ）４．５ｇ／ｄ以上 ［３］複屈折率（Δｎ）０．１５０以上 ［４］沸水収縮率１５％以下 ［５］飽和染料吸着能 塩基性染料での染色性が１００℃における飽和染料吸着
   量に達した繊維１ｇから染料を溶剤で抽出し、１０００
   ｍｌに希釈した液の透過度がその染料の最大吸収波長に
   おいて３０％以下［６］２０％水酸化ナトリウム水溶液
   を使用し、浴比１：５０、温度７０℃でアルカリ処理し
   たときのアルカリ減量速度（Ｖ）が Ｖ≦２．５／√（Ｄ＿０）％／分 〔Ｄ＿０：単糸の繊度（デニール）〕
2. （２）脂肪族飽和ジカルボン酸がアゼライン酸又はセバ
   シン酸である請求項１記載の高強度・高染色性ポリエス
   テル繊維。