JPS6155215A - 制電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〉 本発明はポリエステル繊維、更に詳しくはすぐれた制電
性能を有し、かつ耐フィブリル性の良好なポリエステル
繊維に関する。

〈従来技術〉 ポリエステル、たとえばポリエチレンテレフタレートは
８度の結晶性、高軟化点を有し、強伸度。

寸法安定性、耐薬品性、耐光性、耐熱性などの点ですぐ
れた性能を有しているため、繊維材料として特に衣料用
、工業用に広く用いられている。しかし、上述の長所と
は別に静電気を帯びやすいためにその用途の一部が制限
を受けている。

ポリエステル繊維の帯電防止については、従来から種々
の検討が行なわれており、例えば第４級アンモニウム塩
、ポリエチレンイミン溶液などで処理する後処理法、ピ
ペラジンジカルボン酸、アルキルグリシジルエーテルな
どを共重合する方法。

ポリエチレングリコール等ポリアルキレンエーテルを共
重合又はブレンドして紡糸する練り込み法などが提案さ
れている。しかし、これらの寸法はいずれも何等かの欠
点を有し、工業的に実施することは困難である。例えば
、後処理法では帯電防止剤が脱落しやすく、一時的な効
果は認められてもその永続的効果は望めない。また、共
重合法や練り込み法では十分な効果を得ようとするとポ
リエステル自体の良好な物理的特性を損ったり、着色を
きたしたりする欠点がある。

更に、物理的特性をあまり損う事なく、永続性のある帯
電防止性能を付与しようという試みとしてポリアルキレ
ンエーテルとスルホン、酸のアルカリ金属塩を練り込み
防止する方法がある。この方法は制電性付与に関し確か
にすぐれた方法である。

しかし、織編物の風合を向上させるためにアルカリ減量
を行う場合、繊維表面に筋状ボイドが発生しフィブリル
化が起りやすくなる。このため耐摩耗性が著しく不良に
なり、染色の変退色が起るなどの問題があり、該練り込
みポリエステル糸による織編物をアルカリ処理する事は
不可能であった。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、かかる従来法の欠点を克服し、良好な
制電性能を有するとともに、アルカリ処理を行っても耐
フィブリル性にすぐれたポリエステル繊維を提供する事
にある。

〈発明の構成〉 本発明によれば、ポリアルキレンエーテルを繊維全量の
０．６〜５重量％、有礪スルホン酸の金属塩を繊維全量
の０．２〜３重量％含み、切断伸度が２０％以上６０％
以下である、ポリエチレンテレフタレートを主たる構成
成分とする繊維であって、該繊維は（おり学的損失正接
（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔα）が１２０℃以下の値
、山）小角Ｘ線回折において、対角線上にＸ字型ストリ
ークあるいは／および子午線２点干渉図形を示しポリエ
チレンテレフタレートを主たる構成成分とする制電性ポ
リエステル！ｌ維が提供される。

本発明においてポリエチレンテレフタレートを主たる成
分とするポリエステルとは全量の８０重量％以上がポリ
エチレンテレフタレートであるようなポリエステルを指
す。但し、２０重回％以下の割合で、種々の目的のため
に有様化合物、無別物。

高分子化合物等が添加あるいは共重合されていても差支
えない。また、重合度については通常の繊維成型用の範
囲であれば特に制限はない。ｉｌｉ維表面表面フィブリ
ル化を防止する観点からは高分子量ポリエステルの方が
より好ましい。しかし、ポリマーの重合コストが高くな
る他、製糸調子が若干悪化する傾向があるため、ポリマ
ー重合度、すなわちポリエチレンテレフタレートの固有
粘度は目的に応じて選択すべきである。

本発明にいうポリアルキレンエーテルとはアルキレンエ
ーテル単位を主鎖中に主として含有するポリマーであれ
ばどのようなものでもよい。例えばポリエチレンオキサ
イド、ポリプロピレンオキサイド、エヂレンオキサイド
ープロピレンオキサイドの共重合体、ポリエチレンオキ
サイドとポリプロピレンオキサイドの混合物、テトラヒ
ドロフランからのポリマー、１．３−ジオキソランから
のポリマーなどがあり、その末端は−ＯＨ，−ＯＲ。

−０−Ｇｏ−Ｒ（Ｒは１価の有ｔｌ！基又はその置換体
）など、どのような形態であってもよく、これらの末端
が２種以上併存していてもよい。また、末端をリン酸、
リン酸塩などで封鎖したものも有効に使用しうる。

また、ポリアルキレンエーテルの数平均分子母は２００
０以上であることが好ましい。ポリアルキレンエーテル
中には従来公知の抗酸化剤、触媒などが含まれていても
勿論よい。

繊維内に含有されるポリアルキレンエーテルの量は０６
６〜５ＭＵ％であることが必要である。ポリアルキレン
エーテルの但があまりに少ないと本発明の目的である制
電性能が発現せず、また、あまりに多いと繊維の熱的９
機械的性質を阻害するようになり好ましくない。

ポリエステル中にポリアルキレンエーテルを含有せしめ
る方法はどのような方法であってもよい。

たとえばポリエステルの重合反応途中１ｍ重合応完了後
にポリエステルの重合装置に添加混合してもよいし、ポ
リエステルの重合完了後ペレタイズ化した少ポリアルキ
レンエーテルとエクスルーダ−を用いて混合してもよい
し、ポリエステル固体とポリアルキレンエーテルをブレ
ンダーで混合した後、溶融紡糸を行ってもよいし、ポリ
エステルとボリア′ルキレンエーテルを別個に溶融した
後、紡糸直前にスクリューを用いて混合を行ってもよい
。

本発明において、上記ポリエステルに配合する有機スル
ホン酸金属塩としては下記一般式％式％ ［Ｒは炭素数３〜３０のアルキル基又は炭素数７〜４０
の７リール基又はアルキルアリール基を示す、Ｍはアル
カリ金属又はアルカリ土類金属を示す。１ で示されるものが適当である。一般式においてＲがアル
キル基又はアルキルアリール基であるときは、直鎖状あ
るいは分岐した側鎖を有してもよい。

特にポリエステルの相溶性の面からＲがアルキル基であ
る有機スルホン酸金属塩が好ましい。ＭはＮａ、に、Ｌ
ｉ等のアルカリ金属あるいはｆｖｌｏ、Ｃａ等のアルカ
リ土類金属などが挙げられる。なかでもＮａ、Ｋが好ま
しい。なお、有機スルホン酸金属塩の使用に際しては、
単一の化合＊’ｃ−ある必要はなく、各種のアルキル基
あるいはアルキルアリール基を有する有機スルホン酸金
属塩の混合物であってもよい。

このような有様スルホン酸金属塩としては具体的には、
ステアリルスルホン酸ソーダ、オクチルスルホン酸ソー
ダ、ドデシルスルホン酸ソーダあるいは炭素数の平均が
１４であるアルキルスルホン−酸ソーダの混合物などが
好ましいものとして挙げられる。

かかる有機スルホン酸金属塩のポリエステルへの配合量
は、ポリエステル１００重量％あたり０．２〜３重徂％
の範囲が好ましい。添加配合ｍが０．２重量％より少な
いと、目的とする制電性能が得られ難くなり、３重量％
より多いと混合操作、紡糸等が困難となるうえ織編物に
した際、耐フィブリル性が悪化するので好ましくない。

このような有機スルホン酸金属塩は紡糸完了以前の任意
の段階でポリエステルに添加配合せしめる。例えばポリ
エステル製造の原料に予め添加しても、第１段反応時又
は、これに続く第２段の重縮合反応時等に添加すること
も可能であり、又重縮合反応後に得られるポリマーと有
機スルホン酸金属塩とを例えば溶融押出し機を用いて溶
融混合する方法、溶融紡糸時に紡出孔以前の段階でポリ
マーに添加し混合することも可能である。

本発明におけるポリエステル糸の切断伸度は２０％以上
である事が必要であり、４５％以上である事がより好ま
しい。糸の切断伸度が２０％に達しない場合には繊維表
面のフィブリル化現象が顕著になる。フィブリル化は伸
度の増加に伴い減少するが、伸度が６０％を越えるよう
になると、織編物を使用する際伸長歪に対する弾性回復
性が悪くなる。すなわち「笑い」と称される織編物のへ
たりが生ずるので好ましくない。

また、本発明におけるポリエステル原糸は、力学的損失
正接（ｔａｎδ）のピーク温度（Ｔα）が１２０℃以下
である事が必要である。Ｔαが１２０℃を越えるような
場合、フィブリル化が顕著になり織編物の耐摩耗性が悪
化する。

本発明におけるポリエステル繊維はＸ線の小角散乱にお
いて対角線上に特有のＸ字型ストリークあるいは／ｉ１
５よび子午線２点干渉図形を示す事が必要である。第１
図および第２図は、本発明ポリエステル繊維の小角散乱
図形を模式的に示したものであるが、これは［ｍＮＮ学
会誌３轡〜１３９に報告された図形とほぼ同じパターン
であり、一般に４５００〜７０００ｍ／分の引取り速度
で高配向紡糸された未延伸未熱処理繊維に特有のもので
ある。

これに対し第３図は通常のポリエステル繊維、すなわち
紡糸速度１０００〜１５００ｍ／分で引取った後、延伸
熱処理を施した延伸糸についての小角Ｘ線散乱図形を示
す。画才のパターンには明らかな差異があり、第３図で
は結晶非晶の繰返し配置による通常１５０人程度の長周
期構造が示唆される。しかるに、小角散乱の図形が第１
図または第２図のパターンを示さないようなポリエステ
ル繊維の場合、アルカリ処理を行った際フィブリル化が
顕著になり織編物の耐摩耗性が悪化する。

本発明におけるポリエステル４ＲＮの場合フィラメント
の断面は丸、あるいは三角他の異形であっても構わない
。しかしながら、特に中空断面のフィラメントとした場
合、ポリアルキレンエーテルあるいは／および有線スル
ホン酸の金属塩が中空周辺へ密集するあるいは中空壁へ
ブリードアウトする傾向が認められる。この結果、効果
的な静電気漏洩が可能であり添加する制電剤の量を減ら
す事ができるので耐摩耗性に関しより好ましい方法であ
る。

尚、本発明において切断伸度、力学的損失（ｔａｎδ）
および小角Ｘ線回折は以下のようにして測定した。

１）切断伸度−テンシロン引張試験確を用い、試料長’
ｌ０ｃｍ、引張速度１００％／分で測定。

２）力学的損失（ｔａｎδ） 台本製作所％　Ｖ　１ｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ　　ｓｐｅ
ｃｔｒｏｍｅｔｅｒｔＹＩ）ｅ　　Ｖ　Ｅ　Ｓ　−Ｆを
用い、試料伍約６，７１１１ｇ、測定周波数１ｏｏｔ−
ｔｚ、昇温速度５°Ｃ／分で測定。

３）小角Ｘ線回折写真 理学電機社製ＲＵ−３００Ｘ線発生装置、Ｘ線源はＣｕ
　ｌ（ａ　（Ｎｉ　フィル’）　　）　５５ＫＶ、　　
２５０１１１Ａ、カメラ半径３００酬、スリットとして
０．５顯および０．３Ｍ直径のピンホールスリット、写
真フィルムとしてフジ工業用＃１５０を用い、減圧下３
時間露出。

本発明による制電性ポリエステル繊維雑は５０００ｍ、
’ｍｉｎ以上で高配向紡糸（高速紡糸）を行なった後実
質的に延伸することなく巻取ることによって得ることが
できる。ここで、“°実質的に延伸する事なく′″とは
５％を越えるような伸長を糸に与えない事を意味する。

５％を越える延伸が糸に加わった場合、マトリックスで
あるベースポリエステルと添加された有機スルホン酸の
金属塩が伸長歪に対し異なった挙動で応答しようとする
結果、両成分の界面で剥離が生ずる。この界面の剥離は
繊維表面のフィブリル化を引き起すものである。

本発明にとって最も好適な高速紡糸とは吐出〜冷却過程
、特に繊維径の細化が完了して以降高々３０　ｃｍ程度
以内でｖａ廁溝構造形成され、その後は根本的な構造の
変化が起らないようなものである。

紡糸引き取り速度としては５０００ｍ　／分収上が必要
である。引取り速度が５０００ｍ　／分に達しないよう
な場合、織編物を製造する際、あるいは織編物を使用す
るに際して力学的性能が不充分であり「ひけ」　「笑い
」等の問題点を生ずる。５０００７ＦＬ　／分収上、更
に好ましくは６０００７ＦＬ　／分収上の引取り速度の
場合には、力学特性は衣料用途として使用するに充分で
あり、上記の問題は起らない。

これに対して、置板は紡糸工程に連続して「延伸」を行
う製糸方法であるから不適格である。次に、吐出された
糸条を冷却層加熱筒の中を走行させる加熱帯走行高速紡
糸について、は加熱筒の中で一種の非接触タイプの「延
伸」が起るので、やはり耐フィブリル性のうえで問題が
ある。同様に吐出フィラメントの冷却過程でビンを設は
強い張力を付与する所謂ビン紡糸法もビンの直下で「延
伸」が行われるので好ましくない。またポリエステル繊
維の単糸デニールが０．８デニール以下と細く、かつ紡
糸口金と糸条集束点に至る迄の走行距離が長い場合、空
気抵抗力による一種の「冷延伸」が起るので、耐フィブ
リル性の上で好ましくない。

く作用・効果〉 本発明において何故かくの如き繊維構造、物性を持つポ
リエステル繊維がアルカリ減量処理を施した場合にも良
好な耐フィブリル性を示すかについては幾つかの理由が
ある。

まず、第１に本発明のポリエステル繊維はそれ自体がミ
クロフィブリル構造を持っていない。伸度が２０％未満
あるいは／およびｔａｎδのピーク温度が１２０℃を越
えるような場合、ポリエステルの分子鎖はミクロフィブ
リルをひとつの単位として束状に集合する傾向がある。

そのミクロフィブリル間の結合力は比較的弱いのでアル
キルスルホン酸の金属塩の如き非相溶性の物質を界面に
挾みこんだ時筋状に亀裂が生じ、所謂マクロなフィブリ
ル化現象を起し易い。

第２に、本発明のポリエステル繊維はその成形過程にお
いて強い剪断力を受けていないというこれ迄にない特徴
を持つ。これは小角Ｘ線散乱像が第３図のにうな４点干
渉を示さない事から推定される。４点干渉を有する通帛
のポリエステル繊維の場合、延伸のネック点において強
い剪断力が発生するため、アルキルスルホン酸の金属塩
あるいはポリアルキレンエーテルのようにマトリックス
ポリエステルと異った変形挙動を示す物質が混在する時
、添加物質〜マトリックス間の界面剥離が生じ易い。こ
の界面剥離は、もちろん、繊維のフィブリル化現象を発
生させる原因になるものである。

これに対して、本発明による繊維はアルキルスルホン酸
の金属塩あるいはポリアルキレンエーテルとマトリック
スポリマーとの間に異った変形挙動が生じていない構造
となっているので、制電性。

耐フィブリル性が著しく改善されるのである。

以下実施例により、本発明を詳述する。尚、実施例中の
測定値は次の方法により測定したものである。

（１）帯電Ｉ！Ｊ擦圧 （１）　　装置および材料 回転ドラム式１１４！帯電Ｍ測定装閘 （ロータリースタティックテスター） オシロスコープ 摩擦布　木綿ブロード３０／−精練漂白無糊仕上げ （ｉｉ）　　試験片の調製 巻き込み式：　　３．８ｃｍ×３．０ｃｍ金わく式　：
　　４，０（ＪＸ　８．０ｃｍそれぞれたて長に３枚採
取する。さらに摩擦布の木綿ブロード（３０／−）を２
．ｓｃｍｘ１４、Ｏｏ、たて長に３枚採取する。

（ロ）　試験の操作 ■　調湿：６５±２％ＲＨのデシケータ−中に一昼夜以
上放置する ■　測定室の雰囲気：２０±２℃、 ６５±２％ＲＨ ■　試料二重ね枚数　　１枚 ■　ドラム回転数：　７００　ｒ、Ｅｌ、Ｉｌｌ。

■　帯電平衡時間＝１分間 ■　接圧荷重：　　６００ｇ 試験片を１枚表を上にしてロータリースタティックの回
転ドラムに取り付け、さらに下部の両端のクリップに摩
擦布１枚を試験片と接触する位置で平行に取り付け６０
０７の荷ｍをかける。記録計（５ｃＭ／ｍ１ｎ）一回転
ドラム−オシロスコープの順に操作し、帯電平衡に達し
た時、摩擦帯電圧（Ｖ）および極値Ｃ＋、−）を読み、
３枚の平均値で表わす。（整数位１０位まで） 尚、制電効果と１１！擦帯電圧との関係については後者
が約そ２０００Ｖ　（好ましくは１０００■）以下であ
れば制電効果が奏される。

（ａ　繊維の機械的な損傷（フィブリル）：Ｊ　Ｉ　Ｓ
　ＬＯ８２３摩涼試験礪■型で試料片を２枚重ねて試験
片台にセットし白綿布の代りにテトロン■ジョーゼット
クレープ織物（白）を用い、荷重５００９、往復回数５
００回させた後のフィブリル状態を視覚により、フィブ
リルの発生が全く認められないもの５級、フィブリルの
発生量が多くなるに従い４級、３級、２級、１級にラン
ク付けを行い、実用可能な範囲を３級以上とした。

実施例 オルソクロルフェノール中２５℃で測定した極限粘度０
．６５のポリエチレンテレフタレート９８．８ｆｆｉ爪
％、平均分子ｆｆ１２０，０００のポリオキシエチレン
グリコール０．８重量％、平均炭素数１２〜１３のアル
キルスルホン酸ナトリウム０．４重ｒ；１％からなるポ
リエステルを以下の条件により製糸し、中空部を有する
三角断面のマルチフィラメント５０ｄｆ　／　２４ｆ　
ｉ　１を得た。

なお、以下の各フィラメントにおいて中空部は断面のほ
ぼ中央に位置し、中空部を含む全断面積中、中空部の占
める比率はほぼ５％程度で全サンプルに共通した。

サンプルＡ（比較例）； ２γＯ〜２８０℃で溶融した後２８０℃の紡糸口金から
吐出、横吹き気流（空温空気、風速２５ｃｍ／秒）によ
り冷ｆＪｌ固化させた後、オイリングローラによって給
油し、４５００ｍ／分の引取り速度で引取り２個のゴデ
ツトローラを介してワインダーに巻取った。

サンプルＢ（本発明）： 引取りおよび巻き取りの速度を５５００７ｒＬ　／分と
する以外はサンプルＡと同様にして製糸した。

サンプルＣ（本発明）； サンプルＡと同様冷却、給油させた後、７０００ｍ／分
の速度でゴデツトローラを用いる事なく直接ワインダー
に巻取った。なおこの時、高速紡糸性を維持する目的で
オイリングローラの上流側にインターレースノズルを設
は走行マルチフィラメントを集束した。また紡糸口金か
ら巻取き別迄の距離は４ｍに短縮し、紡糸口金からイン
ターレースノズル迄の距離を２．７ｍ、紡糸口金から糸
条集速点迄の距離をほぼ１．１７ＦＬとした。

サンプルＤ（比較例）； サンプルＡと同様にして４５００ｍ／分で引取った後、
巻取る事なく　［３０００ｍ　／分の速度で直接延伸を
行いワインダーに巻取った。この時、４５００ｍ／分の
第１ゴデツトローラは非加熱であり、６０００７１’Ｌ
／分の第２ゴデツトローラは１８０℃に加熱した。

サンプルＥ（比較例） サンプルＡと同様に冷却した後、紡糸口金下２．５ｍか
ら３．３７７１の位置に設置された加熱筒（筒内雰囲気
温度２２０℃）内部を走行させ給油した後、５０００ｍ
／分の速度で引き取り、２個のゴデツトローラを介して
ワインダーに巻取った。

サンプルＦ（比較例） サンプルＡと同様にしてｉｓｏｏｍ、”分で巻取った。

この巻取り糸を改めて予熱温度８０℃、スリットヒータ
一温度２００℃で３．５倍に延伸熱処理した。

これらポリエステル糸を３本合糸し２０Ｇの編成を用い
て目付的１１０９　／　ｍの天笠に成縮した后、乾熱１
８０℃×１分のセットを行ない生機を得、それを３％力
レイソーダ水溶液中（沸騰水）で約１０％の減量加工を
行ない水洗后染料（三菱化成工業のＤｉａｎｉｘ　３１
ａｃｋ−ＨＧ−ＦＳ）　１０％ＯＷＦと非イオン系分散
剤（開成化学工業［）　１ｓｐｅｒ　Ｖ　Ｇ　）０．５
’ｙ／文で浴比１：５０で１３０℃１時間染色し次いで
中和剤（Ｂｉｓｎｈｏｌ　　Ｐ−７０）ニｉ：処理后、
洗濯を行ない風乾後８０℃の熱風で約１時間乾燥した。

洗濯は自仙反転式洗濯礪で４０℃温水２０文に市販合成
洗剤ザブを４０９入れ２０分間洗濯后流水で２０分間す
ずぎ洗いした試料を制電性、耐フイブリルテストを行な
った結果は表１の如くである。

（以下余白） 表−１ また、比較のためポリオキシエチレングリコールおよび
アルキルスルホン酸ナトリウムを全く含まない以外はサ
ンプルＦと同様の製糸方法によるポリエステル繊維を採
取した所（サンプルＧ）、伸度３０％、−「α　１３５
℃、小角４点図形、帯電圧２６２０Ｖ　、耐フイブリル
性５級の評価結果を＋ｒ＃た。

サンプルへの場合、基準となるサンプルＧに比較して帯
電圧は大幅に改善され耐フィブリル性も良好なレベルに
あるが、伸度が高すぎるため、後に織物にした際「笑い
」と称される織物のへたつが発生した。

サンプルＤ、Ｅ、Ｆの場合、基準となるサンプルＧに比
較して帯電圧は改善されたが、耐フィブリル性が大幅に
悪化した。これらのサンプルにおいては小角Ｘ線の散乱
像が４点干渉を示しており、製糸工程特にそれぞれの延
伸過程で強い剪断力が動きこの結果ポリエチレンテレフ
タレートとポリオキシエチレングリコールおよびアルキ
ルスルホン酸ナトリウムの界面が剥離しやすくなったた
めと考えられる。

以上に対し、サンプルＢ、Ｃは本発明のものであり良好
な制電性と耐フィブリル性を示し、かつ織編物として通
常の使用に充分耐えｔＥ？るものであった。

【図面の簡単な説明】

図は小角Ｘ線の散乱図形を模式的に示したものであり、
第１図および第２図は本発明のもの、第３図は通常のポ
リエステル繊維のものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリアルキルエーテルを繊維全量の０．６〜５重
   量％、有機スルホン酸の金属塩を繊維全量の０．２〜３
   重量％含み、切断伸度が２０％以上６０％以下である、
   ポリエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする繊
   維であって、該繊維は（ａ）力学的損失正接（ｔａｎδ
   ）のピーク温度（Ｔα）が１２０℃以下の値、（ｂ）小
   角Ｘ線回折において、対角線上にＸ字型ストリークおよ
   び／または子午線２点干渉図形を示すことを特徴とする
   制電性ポリエステル繊維。
2. （２）繊維断面が中空である第１項記載の制電性ポリエ
   ステル繊維。
3. （３）繊維が５５００ｍ／分以上９０００ｍ／分以下の
   引取り速度で高速紡糸された高配向未延伸糸である特許
   請求範囲第（１）項記載の制電性ポリエステル繊維。