JPS60112849A - 繊維用ポリエステル組成物 - 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】 く技術分野〉 本発明は紡糸、延伸性に優れ、特に断糸。

毛羽などの欠陥のない高品質なポリエステル繊維が得ら
れる繊維用ポリエステルに関するものである。

〈技術的背景〉 ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは多く
の優れた特性を有しているため、種々の用途、特に繊維
、フィルトに広く利用されている。

かかるポリエステルは、通常テレフタル酸とエチレング
リコールとをエステル化反応せしめるか、テレプタル酸
ジアルキルとエチレングリフールとをエステル交換反応
せしめるか、又はテレフタル酸とエチレンオキサイドと
を反応せしめるかして、テレフタル酸のグリフールエス
テル及び／又はその低重合体を生成せしめ、次いでこの
生成物を減圧下加熱して所定の重合度になるまで重縮合
反応せしめろことによって製造されている。

この」：５にして得られたポリエステルは、一般には、
溶融状態で紡糸ノズル又はスリットから繊維状又はフィ
ルム状に押出し、次いで延伸して実用化される。また、
ポリエステルを２，０００ｍ／分以上の高速度で溶融紡
糸して得た中間配向糸（ＰＯＹ　）を延伸仮撚加工に供
する方法も広く用いられろようになってきている。

更に最近はポリエステルを５０００ｍ／分ＤＪ上の高速
度で溶融紡糸することによって、紡糸工程のみで実用上
充分な特性を有するポリ丁＝ステル繊維を得る方法が提
案されている。

しかしながら、紡糸速度の高速化、特にｓｏｏｏｍ／分
以上の速分速上ることは、一方で紡糸時の単繊維切れ、
断糸が増加するために、得られるポリエステル繊維は毛
羽等の欠陥が多く高次加工工程の工程通過性が著しく悪
化する。このような傾向は紡糸速度の高速化につれて、
また単繊維デニールが小さくなるほど、更にフィラメン
ト数が多くなるほど顕著になり事実上６ｏｏｏｍ／分以
上の速度での紡糸は極めて困難である。

この様な高速紡糸において紡糸安定性を紡糸条件の変更
のみによって得ることはできず、原料であるポリエステ
ルの改良も併せて行なうことが要求されている。

そこで、本発明者の１人は紡糸速度の高速化に伴なう単
繊維切れ、断糸および毛羽等の糸質欠陥について検討し
た結果、ポリエステルの紡糸速度の高沖什に伴なう分子
配向下での結晶化がこのような断糸７毛羽等の発生の原
因の１つであることを知り、かかる分子配向下での結晶
化を抑制′１〜る方法苫＃謙、先に特願明５５−１１６
９７８号明細書及び特願昭５７−１２８９７０号明細書
にて提案した。

前者の方法はポリエステルの重縮合反応が完結する以前
の段階で脂肪族上ツカＩレボン酸金属塩を添加する方法
であり、後者の方法はポリエステルの製造が完結するま
でσ）任意の段階で、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸又はその
エステル形成性ル５導体を添加し高速紡糸時の糸切れを
防止する方法である。

これらの方法によれば確かに高速紡糸時の糸切れを防止
することができるがｓｏｏｏｍ／分以上の高分速上では
依然とし７て期待する効果は得られなかった。

〈発明の目的〉 本発明の目的はポリエステル溶融紡糸、延伸時の断糸１
毛羽なと欠陥のない高品質なポリエステル繊にイｔが得
られるｔｉ維出用ポリエステル提供１″ることにあり、
本発明の他の目的はＰＯＹがイＩＩられる紡速３ｏｏｏ
ｍ／分以上の紡速領域、更には紡糸工程のみで実用上充
分な特性を有するポリゴスチル繊維が得られるｓｏｏｏ
ｍ／分」ン十の紡糸速度範囲においても断糸９毛羽なと
欠陥のない高品位なポリエステル繊維が得られる繊維用
ポリエステルを提供することにある。

て発明の構成〉 本発明者は、前記目的を達成ずべく鋭意検討を重ねた結
果、ポリエステルの分子配向下における結晶化以上に、
ポリエステル中に最も大量に含有されている無機粒子で
ある艶消剤として用いられている二酸化チタンの粒径及
びその粒度分布が紡糸、或いは延伸時の断糸及び単ｆＩ
１．維切れに大きな影響を及ぼすことを知り、本発明に
到達した。

即ち１本発明は溶融紡糸回部なポリエステルに対し、下
記■〜■の特性を同時に満足する二酸化チタンが０．０
１〜３重量係配合されていることを特徴とする繊＜（）
：用ポリエステルである。

■　平均粒径が０．５０μｍ以下 ■　遠心沈降法による沈降粒子の累積重量で表わされた
粒度分布において、下記式で示される粒度分布比〔γ〕
が２．３以下 Ｃ，ｒ”３　＝　Ｄ２、／Ｄ、。

■　粒径ｉ、ｓμｍＪ−，Ｉ」二の粗大粒子が全粒子重
量の０　、５３！ｉｌＡ％以下 本発明で言うポリエステルは、テレフタル酸を主たる酸
成分とし、少なくとも１種のグリコール、好ましくはエ
チレンクリコール。

トリメチレンゲリコール、テトラメチレンダリコールか
らｆばれた少なくとも１種のフ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を主たる対象と
する。

また、テレフタル酸成分の一部を仙の二官能性カルホン
酸成分で置換えたポリエステルであってイ、よく、及び
／又はグリコール成分の一部を主成分以外の上記グリフ
ール、若しくは他のジ１−ル成分で箭換えたポリエステ
ルであってもよい。

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、シフェニルジカルボン酸、ジフェノギシエタンジ
ヵルボン酸、β−ヒドロキシ；ｒ−トキシ安息香酸、ｐ
−オキシ安息香酸、５−す）リウムフルボイソフタル酸
、アジピン酸、セバシン酸、１．４−シクロヘギザンジ
カルホン酸の如き芳香族。

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。

また−Ｆ記ダリフール珈外のジ倒−ルイビ合物としては
例えばシクロへＡ−リアー１．４−ジメタツール、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　ノ如キ脂肪ｉ。

脂環族、芳香族のジオール仕合物およびポリオキジアル
キレンダリコール等をあげることができる。

かかるボｌエステルは任意の方法によって合成したもの
でよい。例えばポリエチレンテレフタレートについて説
明すれば、通常、子レフタル酸とエチレンｌリコールと
を直接エステル交換反応させるか、テレフタル酸ジメチ
ルの如きテレフタル酸の低級アルキルエステルとエチレ
ンｌリコールとをエステル交換反応させるか又はテレフ
タル酸とエチレンオキサイドとを反応させるかしてテレ
フタル酸のクリコールエステル及び／又はその低重合体
を生成させる第１段階の反応と、第１段階の反応生成物
をｙ圧−ト加熱して所望の重合度になるまで重縮合反応
させる＠２段階の反応によって製造される。

本発明の繊維用ポリエステルに用いられる艶消剤である
ニー酸化チタンは粒径が小さく、且つ粒度分布がシｙ−
プであって粗大粒子が極めて少ないものである。

即ち、かかる二酸化チタンは、その平均粒径が０．５０
μｍ以下、好ましくは（１，１０−０，５０μｍであっ
て、粒度分布比１γ」が２．３以下、好ましくは１．４
〜２．２、特に好士しくは１．４〜２．１に制御されて
いる粒度分布を有していると共に、粒径ｔ、ｓｐｍ以−
トの粗大粒子が全粒子重量に対し０．５重量係以下であ
ることが必要である。

ただし、前記平均粒径１粒度分布比〔γＪ、及び粗大粒
子量は下記の方法によって測定されたものである。

（１１二酸化チタンの平均粒径 遠心粒径測定器（島津製作所製ｃｐ−ｓ。

型）を用い得られた遠心沈降曲線を基にして算出した。

即ち、かかる遠心沈降曲線を基にして粒径と全粒子重量
に対する沈降粒子重量を表わした累積重量粒度分布曲線
から、沈降粒子重量が全粒子重量に対して５０重量幅に
相当する粒径な読みウリこの値を平均粒径とした。

（２）　二酸化チタンの粒度分布比〔γ〕二酸化チタン
の平均粒径測定において得られた沈降粒子の累積Ｍ量粒
度分布曲線から沈降粒子の秋ｉ重量が全粒子Ｍ量に対し
２５　’Ｆｉ　’ＩＡ：係に相当する粒径（ＤＬＲ）と
、沈降粒子の積ｆｉ重量が全粒子重量に対し７５重ｇｃ
ｃｌ）に相当する粒径（Ｄ、ａ）を読み取り、下記式で
算出する。

［ｒ’ｌ　＝　Ｄｚｓ　／　Ｄ７５ かかる［ｒ〕の値が小さい程、二酸化チタン粒子の粒度
分布はシャープになる。

（３）　粗大粒子量 二酸化チタンの粒度分布比〔γ〕ｎ１１定の際粒径１．
５μ以上の粒子の全粒子に対する割合を算出（−だ。

ここで、平均お径９粒度分布比〔γ〕、或いは粗大粒子
量の値が本発明で規定した範囲を１つでも外れる二酸化
チタンな艶消剤として含有するポリエステルでは、紡糸
、或いは延伸において断糸や単繊維切れが多発し本発明
σ月４的を達成することができな℃１゜ かかる平均粒径及び粒度分布比〔γ〕の下限は特に規定
する必要はないが、平均粒径及び粒度分布比〔７〕の小
さい二酸化チタンはど製造コストが高くなるので、平均
粒径及び粒度分布比〔γ〕を夫々０．１０μｍ及び１．
４８度にとどめておくことが好ましい。

この様な平均粒径、ｔ３“ｉ度分布比］゛γ〕、及び粗
大粒子量を満足する二酸化チタンの配合量はポリエステ
ルに対し０．０１〜３１〜３重量％ことが必要である。

ここで、二酸化チタンの配合ｆｉカ０．０１１量幅未満
であれば、艶消効果が不充分であり、一方３重量％を越
えり場合には紡糸時に紡糸パック内の圧力が著しく高く
なる。

本発明の繊維用ポリエステルに配合されろ二酸化チタン
の結晶形態はアナターゼ型が好ましい。一方、ルチル型
の結晶形態である二酸化チタンを用いた繊維用＋１４　
ｊ＋エステルでは、紡糸、或いは延伸時に断糸、単繊維
切れの発生が多い傾向がある。

また、一般に紡糸速度が３ｏｏｏｍ／分り上、特に５０
００ｍ／分り上の高速紡糸では１０００ｍ／分４４度の
紡糸速度の場合よりも紡糸口金。

ガイド等のＩｆｆ傷が目立つ様に７ｆる。これは二酸化
チタンの摩耗によるものであり、かかるが耗な惧−１・
せしめるには従来使用されていイ〕ニー酸什ｆ−クンに
含まれているよりも多情のリン元素及びカリウム元１を
含有する二階イビ・ｆ−タンを用いること１１−好〕ド
しい。

かかろ二酸化チタンとし、てば、Ｐ？０５換算で０．２
５　＄、　＠、　’Ｉｙ以−ヒ、好ましくは、０．２５
重量％から１．０爪４Ｗ％の範囲、更に好ましくはｏ、
ｚｓ、＠＠）％から１．０重上〇にの珀５囲のり゛、７
元＆−’を含入、かつｌり、０換算で０．１重量％以上
、好−１：（＜はｏ、１　ｖ損％　カラ０．３０重量％
の貯囲、更に好ま（くけ０．１軍購％から０．２８重）
４係（ハ瞳囲のカリウド元素を含んでいることが好まし
い。

ここで、Ｐ、０．換３象によるリン元素の含有、ｌが０
．２５重１４１係未φ〜である場合、又はに、Ｏ換算に
よるカリウム元素の含有計が０．１重量％未満である場
合には該二酸化チタンの色調が悪くなる傾向にあり、更
に該二酸化チタンのエチレングリフール中での安定性が
悪くなる傾向がある。

本発明の繊維用ポリエステ／１・は接吻≠功≠≠ミ；云
ポリエステルの′１ト縮合反応完結前の任意の段階で本
発明で規定する平均式径、粒度分布比、及び粗大粒子量
の二酸化チタンを添加する〔とによって得られる。

この際に添加する７酸チタンとしては市販品をそのまま
用いることはできず、先ず二酸チクン粉末をエチレング
リフールの如き溶媒中で凝集粒子等の粉砕処理を行ない
５次℃・で沈降処理によって粗大粒子を分離し更Ｋ濾過
処理等の処理を組合わせて処理したもの訳初めて用いる
ことができる。

かかる処理を具体的に説明すると、二酸化チタン粉末と
二手レンゲ１１フールとのスラリーをホモゲナイザー及
びサンドグラインダー粉砕機に通し、史に高速回転する
デカンタ−分級機及びフィルター（目開き１〃）を通過
せしめることによって、本発明で規定する二階チタンが
得られる。

また、本発明の繊維用ポリエステルには、本発明で規定
する二酸化チタンと、前述の脂肪族モノカルボン酸金属
塩及び／又はｐ−ヒＦ　Ｅキシ安息香酸又はそのエステ
ル形成性誘導体とを併用して用いてもよく、このことは
ポリニスナルの分子配向下での結晶化を抑制することが
でき好ましいことでもある。

〈作　用〕・ 一般に、ド巧フトがｆｉ　＆ＩＩに作用する紡糸、或い
は延伸において、繊維中に粗大粒子があれば、その場所
に応力が集中（２て遂には繊維の破断に至る。そして、
紡糸速度が高速になる程、又はシ！Ｆ伸倍率が大にＩＩ
る稈、或いは単ＩＪＩＩ　＜ａデニールが小さくなる程
ドラフトが大になり、応力集中があれば容易に繊細が破
断される。

一方、繊維用ポリエステルにおいて、最も多量に配合さ
れ゛（いる艶消剤である二酸化チタンは、従来、平均粒
径が小さくても粒度分布が〕ｐ−ドで、［７かも第１１
大粒子紫も多いものを用いていたため、粗大粒子による
応力集中が発生して紡糸、或いは延伸中の断糸及び単繊
所詐切れが多発したのである。

この点、本発明（ハ縁躬１川ポリエステルでは、平均粒
径が小さく一目つ粒度分布がシャープであつ−Ｃ１粗大
粒子靴も極めて少ないものを用いているので粗大粒子に
よる応力集中が極めて少ない結果、本発明の繊維用ポリ
エステルを用いて１０００ｍ／分程度で紡糸し、次いで
通常の延伸工程を通した場合、あるいは３０００ｍ／分
程度で紡糸した場合、す」にはｓｏｏｏｍ／分以上の紡
糸速度で紡糸した場合のいずれの場合も断糸、単繊維切
れが極めて少なく毛羽等も極めて少ない高品質のポリエ
ステル繊維を得ることができる。

〈発明の効果〉 本発明の繊維用ポリエステルによれば均一で高品質のポ
リエステル繊維を容易に得ることができる。Ｌ、かも、
高炉紡糸においても均一で高品質のポリエステル繊維が
得られるので、極めて効率的な生産を可能にすることが
できる。

〈実施例〉 以下、実施例に、Ｌり本発明を詳述する。

本実施例におけイ）ポリエステルの紡糸、延伸性は次の
３　Ｊ＋ｌｉ顆の紡糸速度を用いた方法で評価した。

（イ）紡糸速度ｓ　５０　ｏｍ／分 ポリエステルを２９０°Ｃで直径０．３ｍｍの紡糸ノズ
ルを２４個有する紡糸１−ｊ金から吐出量３１５Ｊ／分
にて吐出し、紡糸速度５５００ｍ／分でポリエステル約
２トンを溶融紡糸し敏 紡糸中６１＊ｍ回数および得られたポリニー字し 量１トン当りの糸≠＃回数として表わす。

また毛羽数は光電管方式でポリエステル伜維の毛羽数を
カウント（，１００万Ｍ当りの毛羽数として表わす。

回　紡糸速度３０００ｍ／分 ポリエステルを、２８τン℃で直径Ｑ、３ｍｍの紡糸ノ
ズル３６個有する紡糸（１金から吐した。

（ハ）紡糸速度＋ｚｏｏｍ／分 ポリエステルを２８５°Ｇで直（ｉ　０．３’　ｍｍの
紡糸ノズル３０個を有する紡糸１−１金から吐出＊　８
０１７分にて吐出し紡糸速度１２００ｍ／分で溶融紡糸
した、 得られた未延伸糸を延伸温度８５℃、延伸倍率３．５倍
、延伸速度１１００ｍ／分で延伸して１５０デニール／
３０フイラメントの率として延伸錘数１００　ｉすｊ当
りの百分率で示した、 実施例１ （二酸化チタンスラリーの調製） リン元素、カリウム元素な第１表に示す量含有する二酸
化チタン粉末３０部とエチ１／ンダリコール７０部とを
攪拌しながら投入し、ホモゲナイザーを用いてスラリー
（１）を作ｈＸ　ｔ−タ。このスラリーを措成している
二酸化チタンの平均粒径は０．６４　ｔｔｍ粒度分布比
「γ〕は２，９でありた。

次にサンドグラインター粉砕機にて該二酸化チタンのエ
チレングリフールスラリーを処理シ二酸化チタンのス→
！Ｉ　−ｔ２１＋を作成りまた。このスラリー粒子の粒
径分布を測定−１４）と平均粒径は０．４５μｍ１粒度
分布比（γ〕は３．０、粒径１．５βｍ以上の粗大粒子
相は１．１ｗｔ’１６であった。

次に高速回転するデカンタ−分岐機によりスラリー（２
）を処理し続いてフィルター（公称口開きＩＩＩ）にて
濾過してエチレングリコール７ｏＩＪ　−（３１を作成
した。このスラリー〇粒径分布を測定すると平均粒径は
０．４３μ、粒度分布比ｒｒ）は１．８、粗大粒子凧は
０．５　ｗｔ％であった。

（ポリエステルの製造） ジメチルテレフタレー）１００部およびエチレングリコ
ール７ｏ部に、ジメチルテレフタレートに対し酢酸マン
ガン０．０２５モル係を加え、１５０〜２５０℃でメタ
ノールを留出しつつエステル交換反応を行なった。その
際、前もって？Ａ製しておいた前記二酸化チタン粒子の
エイ−レンゲリコールスラリーをポリエステル当り０．
３重１［添加した。エステル交換反応終了后、トリメチ
ルホスフェート２５部、エチレングリコール７５部を密
閉系で５時間、１５０℃で加熱還流させ調製したリン化
合物のグリフール溶液をトリメチルホスフェート＃算で
ジメチルテレフタレートに対して０．０３０モル係添加
した。その後、更に重縮合触媒として三酸化アンチモン
０．０３０モル係を加え、次いで得られた反応生成物を
攪拌機及びグリコールコンデンサーを設けた重縮合反応
器に移Ｌ　２３０℃から２８０　’Ｃ迄徐々に耐湿する
とともに常圧から徐々に減圧に移行し、Ｉ　Ｔｏｒｒ以
下の高真空下で重縮合反応を行なった。イＧられたポリ
マーを吐出口より吐出、水冷後切断して二酸化チタン粒
子が分散されたポリエチレンテレフタレートベレットを
得た。

（製糸評価） このようにして得られたポリエステルポリマーを前述し
、た３糊類の紡糸速度で紡糸、延伸性な評価した。その
結果なＭ・１表に示す。

実施例２〜７ 二酸化チタンの粒度分布及びその添加量を変える以外は
実施例１と同様な方法により第１表エステル繊維が得ら
れた。

比較例１〜４ 第１表に示すリン元素、カリウム元素を含有する通常の
二酸化チタンを用いて平均粒径、粒度分布比Ｃｒ〕及び
１．５μｍ以上の粗大粒子量が第１表に示す値である二
酸化チタンσ′−エチレンダリコールスラリーを調製し
た。このスラリーを用℃・て実施例１と同様にポリエス
テルポリマーを作り製糸評価を行なった。その結果を第
１表に併せて示す。

実施例８ テレフタル酸ｆ１６０部及ヒエ千レッグリコール３９０
部を耐圧性オートク１．・−グ妬仕込み、Ｎ、による３
ｋｙ／ａｎ（、の加圧下２２０〜２６０℃で３時間発生
する水を留出しつつエステル化反応させた。その際萌も
って調製しておいた二酸化チタンのエチレングリコール
スラリー（ＡｊＨＦＩＪｌと同一のスラリー）をポリエ
ステル当り０．３重量％添加した。約１８０部力水が留
出した後安定剤としてトリメチルフォスフェート０．０
４Ｔａ　（５ｒｒ＋ｒｎｏ１％対テレフタル酸）を添加
し、１０分後に重縮合触媒として三酸化アンチモン０，
４５部（３０ｍｍｏｌ　４対テレフタル酸）を添加しエ
ステル化反応を終了した。次いで実施例１と同様の方法
で重縮合反応を行ないポリエチレンテレフタシー１−ペ
レツトヲ得た。

製糸評価は実施例１と同様な方法で行ない、その結果を
第１表に併せて示１−だ。

手続補正書（自発） 特許庁Ｊ（宮殿 １゜事件の表示 特願昭　５８−　２１９６２５　号 ２　発明の名称 繊維用ポリエステル ３　補正をする者 事件との関係　特ＷＦ出願人 大阪市東区南本町１Ｔｒｉｌｌ香地 （３ｔＸ］）帝人株式会社 代表と　岡本佐四部 す、抽出の内容 （１）　明ＭＪ書の特許請求の範囲を別紙の如く訂正し
ます。

（２）　明細書、第４頁第１９行目の「特願昭」を「特
願昭」と訂正します。

（３）　明細書、第１４頁第１０行目、及び同頁第１２
行目の「二階チタン」を［二酸化チタンＪと訂正します
。

以　上 別　紙 特許請求の範囲 ｆｉｌ　溶融紡糸可能なポリエステルに対し、下記■〜
■の特性を同時に満足する二酸化チタンが０．０１〜３
重−ｇ１％配合されていることを特徴とする繊維用ポリ
エステル。

■　平均粒径が０．５０μｍ　以下 ■　遠心沈降法による沈降粒子の累積重量で表わされた
粒変分亜において、下記式で示される粒度分布比（ｒ）
が２．３以下 （ｒ）−痔、／痔。

■　粒径１．５７ｏｎ　以上の粗大粒子が全粒子重量の
０，５重Ｉ４係Ｊ！Ｊ、　Ｔ （２）　二酸化チタンがＰ、０．１換算で０．２５重量
％以上のリン元素を含有し、かつＩ（ｑＯ換↑）、でＱ
、１重量−以上のカリウム元素を含有する特許請求の範
囲第（１）項記載の繊維用ポリエステル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　溶融紡糸可能なポリエステルに対し、下記０）
   〜■の特性を同時に満足する二酸化チタンが０．０１〜
   ３　Ｎｌｒ　、Ｉ’Ａ％配合されていることを特徴とす
   るＰＡ維用ポリエステル。 ■　平均粒径が０．５０μｍ以下
2. （２）遠心沈降法による沈降粒子の！Ｌ　ｕ’ｔ　２ｉ
   ｉ景で表わされた粒度分布において、下記式で示される
   粒度分布比〔γ〕が２．３以下 （ｒ　）　−Ｄ２Ｂ　／　Ｄ？５ の０．５重量係以下 （２）　二酸化チタンがＰ、０．換算で０．２５重′Ｍ
   ′係以上のリン元素を含有し、かつに、０換算で０．１
   重量係以上のカリウム元紫を含有する特許請求の範囲第
   （１１項記載のポリエステル繊維。