JPH05117508A - 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】 【目的】 優れた紫外線遮蔽効果を有する組成物および
該組成物からなる繊維を提供することである。 【構成】 平均粒子径が０．５μｍの酸化アルミニウム
と酸化セリウムを各々２．０重量％、１．０重量％およ
びフェニルフォスファイト系抗酸化剤を１０００ｐｐｍ
含有したポリエステル組成物を溶融紡糸して繊維化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線遮蔽性に優れた
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】従来、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が知ら
れており、フィルムやボトル等に成形されて、写真等の
退色防止や食品、薬品、液晶等の変質防止あるいは窓ガ
ラス等に使用されている。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、従来、有機系の紫外線
吸収剤、有機染顔料、さらには酸化亜鉛、二酸化チタ
ン、タルク、カオリン、炭酸ソーダ等の無機粒子が知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の有機系の紫外線
吸収剤の中には優れた紫外線吸収能を有し、融点が高い
ものがあるので、高融点の熱可塑性樹脂へ溶融混練し成
形に供することが可能であるが、全般的に可視光線を良
く吸収するため、混練樹脂に着色が目立ち、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、白度の要
求される樹脂成形物には好適でないとか、その物または
分解生成物が皮膚障害をもたらす危険性があるので注意
を要するという欠点があった。この点は、白色系の無機
微粒子を用いることによって解決可能であるが、従来の
無機微粒子は、ポリエステル中に均一に分散させること
が困難であり、ポリエステル重合時の粒子の凝集あるい
は紡糸性が不調となったり、微粒子が紫外線吸収能が弱
いために繊維の脆化等が起こり、繊維品質が不満足とな
りやすい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の２種の無機微
粒子および抗酸化剤を特定の割合でポリエステル中に含
有させることによって本発明に到達した。すなわち本発
明は、平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化アルミニウム
（Ａ）および酸化セリウム（Ｂ）がＡ／Ｂ＝３０／１〜
１／１の重量割合で合計１〜１０重量％含有され、且
つ、抗酸化剤が５００〜５０００ｐｐｍ含有されている
ことを特徴とするポリエステル組成物、該組成物を少な
くとも一成分とする繊維であり、必要に応じて、さらに
紫外線吸収剤が１０００〜１００００ｐｐｍの割合で含
有されているポリエステル組成物（繊維）である。ま
た、本発明は、ジカルボン酸成分とグリコール成分とか
らポリエステルを製造するに際し、グリコール中に分散
させた平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化アルミニウム
および酸化セリウムを、エステル反応後で重縮合反応前
の段階で添加し、抗酸化剤をエステル化前の原料仕込み
時、あるいはエステル化後で重縮合開始前までの間に添
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
に酸化アルミニウム（以下、単にＡ成分と略称すること
がある。）と酸化セリウムＣｅ０↓2（以下、単にＢ成
分と略称することがある。）の両者が共存していなけれ
ばならず、どちらが一方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。紫外線遮蔽効果を有する成
分となる酸化アルミニウム、酸化セリウムの平均粒子径
は０．１〜３μｍでなければならず、好ましくは０．３
〜１μｍである。粒子径が０．１μｍ未満では重合時の
熱凝集により、例えば、重合後繊維化するまでの工程で
フィルター詰まりを起こしやすくなる。一方、粒子径が
３μｍを越えてもフィルター詰まりを起こしやすくな
り、断糸などの紡糸不調となりやすい。仮に紡糸性が良
い場合でも延伸工程においてローラー巻き付き、毛羽発
生などの原因となることが多い。なお、本発明における
平均粒子径は、遠心沈降法によって求められるメジアン
径である。また、本発明において、Ａ成分とＢ成分はＡ
／Ｂの重量比が３０／１〜１／１でなければならず、ま
た、この両者が合計で１〜１０重量％含有されていなけ
ればならない。該重量比が３０／１を越えると紫外線遮
蔽効果に劣り、１／１未満でも本発明の目的を十分に達
成できない。好ましくはＡ／Ｂ＝１５／１〜３／２であ
る。両者の合計の含有量が１重量％未満であると目標と
する紫外線遮蔽効果が得られない。一方、１０重量％を
越えると紡糸時に粘度低下が著しくなり紡糸が実質的に
不可能となる。特に本発明においてはＢ成分がポリエス
テル中に１〜２％程度含有されてれば極めて良好な紫外
線遮蔽効果が達成できるので、Ａ、Ｂ成分の合計含有量
として１０重量％のように高率で添加する場合は、Ｂ成
分は高々１〜２重量％にとどめ、Ａ成分の比率を高くし
ておかないとコストの面で実用性が低いものとなる。

【０００６】また、本発明のポリエステル組成物は、５
００〜５０００ｐｐｍの抗酸化剤を含有しており、これ
を含有することによりポリエステルの酸化防止あるいは
安定化を図ることができる。含有量が５００ｐｐｍ未満
では、ポリマーの色を悪化させたり、繊維化後の耐光性
不良、繊維物性の低下などを招きやすい。一方、５００
０ｐｐｍを越えるとポリマーの変色をきたすほかコスト
高になるので好ましくない。本発明において使用できる
抗酸化剤としてはフェノール系、フェニルフォスファイ
ト系、アミン系、硫黄系等があるが抗酸化剤の耐熱性お
よび白色や鮮明色の繊維の製造を考慮すると分子量が５
００以上のフェノール系またはフェニルフォスファイト
系抗酸化剤を用いることが好ましい。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−
ヒドロキシベンシル）ベンゼン（シェル化学社製、Ｉｏ
ｎｏｘ 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、
Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ Ｈｏｅｃｈｓｔ ＴＭＯ
Ｚ）、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、Ｃｈｅｌｅｘ−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。

【０００７】本発明におけるポリエステルは、繊維形成
性のポリエステルであれば特に限定されないが、ポリエ
チレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレー
トを主成分とするポリエステルであり、テレフタル酸、
イソフタル酸、ナフタリン−２，６−ジカルボン酸、フ
タル酸、α，β−（４−カルボフェノキシ）エタン、
４，４′−ジカルボキシジフェニル−５−ナトリウムス
ルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、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合成されるものであり、その構
成単位の８０モル％以上が、特には、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
ート単位であるポリエステルが好ましく、なおかつ融点
が２００℃以上であることが好ましい。融点が低いもの
は耐熱性が不十分である等の理由により衣料用などの繊
維素材としての用途がやや限定される。また、ポリエス
テル中には少量の添加剤、例えば、難燃剤、抗菌剤、消
臭剤、蛍光増白剤、安定剤などを含んでいても良い。

【０００８】このような本発明のポリエステル組成物は
繊維のほかフイルム状物などの成形物に成形することが
可能であるが、該組成物を一成分とする本発明の繊維
は、上記のポリエステルを有効量（少なくとも５０重量
％以上）含有していれば製造方法自体は特に限定され
ず、従来公知の繊維化技術を採用することが可能であ
る。紡糸時に使用される口金は丸型の外、楕円、３〜６
角等の多角断面、３〜１４葉等の多葉断面、Ｔ字型、Ｕ
字型、Ｙ字型、Ｗ字型、十字型、ドックボーン型、中空
など各種の孔形を有する口金が使用できる。また、芯鞘
型、サイドバイサイド型、多層貼合型、海島型等の各種
の複合形態を取ることが可能である。特に、繊維断面に
関しては、偏平の多葉断面が隠蔽性に優れているので好
ましい。

【０００９】次に、本発明のポリエステル組成物は、上
記したジカルボン酸成分とグリコール成分とからポリエ
ステルを製造するに際し、グリコール中に分散させた平
均粒子径が０．１〜３μｍのＡ成分およびＢ成分を、エ
ステル反応後で重縮合反応前の段階で添加し、抗酸化剤
を、エステル化前の原料仕込み時あるいはエステル化後
で重縮合開始前までの間に添加する事によって製造する
ことができる。Ａ、Ｂ成分をグリコールに分散させるの
は、各成分の組成物または繊維中への分散性を高めるた
めである。Ａ、Ｂ成分は、エステル化反応前に添加する
と微粒子の凝集が生じ、また、重縮合後に添加するとポ
リマーの解重合が生じるので好ましくない。グリコール
中での各成分の濃度は２０〜５０％であることが望まし
い。分散には、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好ましい。分散が不十分であ
ると凝集物が生じやすく繊維化時のフィルター詰まりや
繊維中での分散不良の原因となる。

【００１０】本発明のポリエステル組成物は、本発明の
効果を損なわない範囲で紫外線吸収剤を含有していても
よく、重縮合反応完了後にポリエステルに対し１０００
〜１００００ｐｐｍ添加することが好ましい。紫外線吸
収剤は、ポリエステル重合時に使用したグリコール成分
と同じ種類のグリコール中に溶解して添加することが好
ましく、その際、なるべく少量のグリコール中に溶解さ
せて添加することが好ましい。添加量が１０００ｐｐｍ
未満では紫外線吸収効果が十分でなく、１００００ｐｐ
ｍを越えるとポリマーの変色等を生じることがある。ま
た、紫外線吸収剤を重縮合開始前に添加した場合は、該
吸収剤が熱分解したり、揮発してしまうので好ましくな
い。使用される紫外線吸収剤は特に限定されないが、熱
安定性、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。

【００１１】この様にして得られた本発明のポリエステ
ル組成物は極めて優れた紫外線遮蔽効果を有するため繊
維製品としたり、フイルム状物に成形することが可能で
あり、とくに、繊維化して日焼け防止の衣料等に好適に
利用できる。繊維は、その使用目的によってフィラメン
トとしたりステープルとすることができるが、隠蔽性と
いう点からはステープルであることが好ましい。また、
単繊維繊度も１デニール以下の細ものから数１００デニ
ールのものまで所望の繊度とすることが可能である。そ
してこのような繊維から製造される織編物、不織布等の
布帛は極めて優れた紫外線遮蔽性能を有するものである
ので、例えば、ブラウス、シャツ、ワンピース、サマー
スーツ、サマーセーター、トーブ、スポーツ衣料（テニ
スウエアー、キャディーウエアー、ゴルフウエアー、ス
キーウエアー等）、ヤッケ、ヴェール、下着、冬用肌
着、作業服等の衣類、帽子、日傘、ピーチパラソル、手
袋、うで抜き、ストッキング、日よけ用タオル等のファ
ッション小物、カーテン、レース、障子紙、ブラインド
用スラット、暗幕等のインテリア用品、テント地、スク
リーン、自動車カバー、帆布、寒冷沙、工事用シート、
農園芸用遮熱ネット、各種機器保護カバー等の資材など
種々の用途に応用できるものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが本発明は何等これらに限定されるものではない。
尚、紫外線遮蔽性、耐光性の評価方法は以下の通りであ
る。紫外線遮蔽性：光源として紫外線ランプ（４００Ｗ
高圧メタルハライドランプ：フナコシ社製ＥＬＣ４００
０）を使用し、波長２６０〜３９０ｎｍ領域の紫外線を
次の手順で紫外線センサー ＳＵＶ−Ｔ （東レテクノ
社製−以下ＵＶセンサーと略称）を使用し１５分間積算
測定し算出する（光源とＵＶセンサーの距離４０ｃ
ｍ）。まづ、ＵＶセンサー上にサンプルを乗せない状態
で紫外線量を測定（ＵＶ１）し、次いでＵＶセンサー上
にサンプルをのせサンプルを透過する紫外線量を測定す
る（ＵＶ２）。紫外線透過率（ＵＶＴ）は（ＵＶ２／Ｕ
Ｖ１）×１００（％）であり、この値が低ければ低いほ
ど紫外線遮蔽性に優れる。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ＪＩＳ Ｌ
０８４２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、強力、伸度共に７０％以上の保持率を示すも
のを良好とし、いずれか一方でも７０％に満たないもの
は不良とした。

【００１３】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、フェ
ノール系抗酸化剤（三洋化成社製、抗酸化剤Ｆ）０．１
重量部をエステル交換反応槽へ仕込み１６０℃から２４
０℃まで徐々に昇温しながらエステル化反応を行いエス
テル化反応終了後に平均粒径０．５μｍの酸化セリウム
および酸化アルミニウムを各々１重量部、２重量部、エ
チレングリコールに分散させて濃度３０％として添加し
た。次に、エステル化反応生成物を重縮合反応槽に移送
し、常圧から１ｍｍＨｇ以下まで１時間かけて徐々に減
圧し、同時に２８０℃まで昇温して２８０℃、１ｍｍＨ
ｇ以下の所定の重合度まで重縮合した後、Ｎ↓2で真空
破壊し、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（ＢＡＳＦ社
製、ＵＶＡ６３５Ｌ）０．１重量部をエチレングリコー
ルに分散させて添加し、１５分間攪拌し、２ｋｇ／ｃｍ
↑2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解押出し後、１０００ｍ／分の引
取り速度で引取り、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、切断し、２デニール×５１ｍｍ
の原綿を得た。 繊維中の酸化アルミナ、酸化セリウム
の分散性を光学顕微鏡で観察した結果、凝集粒子が少な
く、極めて均一に分散していた。次いで、該原綿を用い
てカードウェブとなし、ニードルパンチを施し目付４０
ｇ／ｍ↑2、厚み１ｍｍの不織布を作成し、その紫外線
透過率について測定した。その結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】実施例２ 酸化アルミニウムの添加量を３重量部、紫外線吸収剤の
添加量を０．０５重量部とすること以外は実施例１と同
様にして繊維化を行い、実施例１と同様にして不織布を
作成し、その紫外線遮蔽効果を調べた（表１参照）。

【００１６】比較例１ 抗酸化剤および紫外線吸収剤を添加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。この結果、重合に
よりできたチップの色相は悪く、繊維の耐光性は極めて
悪く実用性のある繊維は得られなかった。

【００１７】比較例２ 実施例２と同じ条件で重合を行うにあたり、酸化セリウ
ムおよび酸化アルミニウムを抗酸化剤と共に仕込時に添
加した結果、エステル化槽から重合槽への中間フィルタ
ーに詰まりが認められ分散性が極めて不良であった。

【００１８】比較例３ 抗酸化剤を１．０重量部添加すること以外は実施例２と
同様にして重合、繊維化をおこなった。この結果、繊維
の色が黄味をおび顕著に耐光性の悪いものとなった。

【００１９】比較例４ 酸化セリウム、酸化アルミニウム、抗酸化剤および紫外
線吸収剤を全く含まないレギュラーのポリエステル短繊
維（２デニール×５１ｍｍ）を用いて実施例２と同様に
して不織布を作成し、紫外線効果を評価した結果、紫外
線透過率は５０％と極めて性能が悪いものであった。

【００２０】

【発明の効果】以上のごとく、本発明のポリエステル繊
維は紫外線透過率が７％以下であり、優れた紫外線遮蔽
効果を示し、かつ耐光性に優れているので、衣料分野、
産資分野など広い範囲に適用が可能である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化アル
   ミニウム（Ａ）および酸化セリウム（Ｂ）がＡ／Ｂ＝３
   ０／１〜１／１の重量割合で合計１〜１０重量％含有さ
   れ、且つ、抗酸化剤が５００〜５０００ｐｐｍ含有され
   ていることを特徴とするポリエステル組成物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のポリエステルに対し紫
   外線吸収剤が１０００〜１００００ｐｐｍの割合で含有
   されていることを特徴とするポリエステル組成物。
3. 【請求項３】 ジカルボン酸成分とグリコール成分とか
   らポリエステルを製造するに際し、該グリコール中に分
   散させた平均粒子径が０．１〜３μｍの酸化アルミニウ
   ムおよび酸化セリウムを、エステル化後で重縮合反応前
   の段階で添加し、抗酸化剤をエステル化前の原料仕込み
   時、あるいはエステル化後で重縮合開始前までの間に添
   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
   少なくとも一成分として含む繊維。