JPS62187726A - 高速紡糸用ポリエステルの製造方法 - 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１ 本発明は高速紡糸に適したポリエステルのｌＦｊ　３責
方法、更に詳しくは、５０００７ｎ／分以上の引取速麿
で溶融紡糸するに適したポリニスデルの製造方法に関り
るものである。

「従来の技術」 ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートば緻諭
高強度、高ヤング率、耐熱寸法安定性等多くの優れた特
性を有するため、衣料用あるいは産業用等幅広い分野に
、しかも人足に利用されている。かかるポリエステル繊
維は通常、溶融状態で紡糸ノズルから繊維状に押出し、
１０００〜３５００Ｔｒ１．７分の引取速度で巻き取り
、次いで延伸、熱レッ１〜することにより使用に供され
る。一方、近年。

製糸技術の進歩により特公昭３５−３１０４号公報で開
示されているように溶融紡糸時の引取速度を約５０００
７７？、　／分収上にする高速紡糸法も試みられており
、紡糸工程のみで実用上十分な繊維物性を有するポリエ
ステル繊維を得る方法が提案されている。しかしながら
、得られた繊維は延伸工程を経た従来の延伸糸に比較し
て、例えば引取速度６０００ＴｒＬ／分（＝Ｊ近で巻き
取られたポリエステル繊維の繊維物性をみると強度、ヤ
ング率が低く、伸度が高いという欠点を有している。こ
のため、後の高次加テ綽で糸が切れたり、伸ばされたり
しないように従来にはない特別の取扱いが必要となって
いるのが現状である。したがって、引取速度６０００ｍ
／分イ」近で１９られた繊維でも充分に満足いく物性改
善が強く要求されているのである。

高速紡糸法で得られるポリエステル繊維の強度アップ、
ヤング率アップといった物性改善を狙うためには、引取
速度をより高速な領域で高速紡糸する方法も考えられ、
この方法により解決できれば、一方で原糸製造のコスト
ダウンというメリッ１−も生じ、極めて有利な方法とな
る。しかしながら、単に溶融紡糸時の引取速度を５００
０７ｒＬ／分から６０００ｖｔ　７分、さらには７００
０ｍ／分以上へと１１速にしてゆくとその繊維物性は、
引取速度６０００ｒｒｔ／分付近を最大にそれ以上の高
速域ではむしろ低下づ。

る（例えば清水二部ら、繊維学会誌３７，４．Ｔ−１３
５（１９８１）参照〕という問題があるため、引取速度
を６０００ＴｒＬ／分以上にすることは、繊維物性面か
ら制約を受け、困難な状況にある。

寸なわら、引取速度に対する強度の向上はある一定の引
取速度で極大値をとり、それ以上の超高速度では、強度
が低下することが知られている。

このように高速紡糸して得た糸の強度アップ、ヤング率
アップの問題点により、革新的なコストダウンプロセス
のための超高速紡糸法は得られる繊維物性面から実現で
き４野でいない。前記した超高速紡糸の問題点は、ポリ
エステルの固有粘度や巻取糸の単糸デニールにより強度
の極大直をとる速度は変化するものの木質的には同様の
問題を含んでいる。かかる問題を解決するため紡糸条件
例えば、紡糸温度、冷却風足、冷却風温度等の適正化、
更には紡糸筒や紡糸口金ノズル等の構造の改善など種々
の検討を行なったが、これらの方法による物性改善では
限度があり、得られるｌ！維物性を向上せしめることは
できなかった。また、差動走査型熱量削で測定した冷却
結晶化ピークにおいて生成する球晶の径が小さいポリエ
ステルを紡糸原料用とすることにより、高速紡糸におけ
る繊維形成時の分子配向下での結晶化を抑制する方法（
例えば、特開昭５６−９６９１３号公報、特開昭５７−
４２９２０号公報、特開昭５７−４２９２１４公報、特
開昭５７−５１８１４号公報、特開昭５７−５１８１５
号公報等）も提案されているが、これらのポリエステル
を用いても得られる繊維物性を向上させる効果はなかっ
た。更に、引取速度６０００ｍ、／分収上での強伸度、
ヤング率等の機械的特性の低下を防止するためエチレン
テレフタレー１〜繰返し単位中に−ＥＯ−Ｘ１−◎−局
−ＣＯＯ十で表わされる単位を含有させたポリエステル
を使用する方法（特開昭５９−４７４２３号公報）、お
よびポリエステル製造時に銀化合物を添加して銀含有量
が２ｐｐｍｈ♀のポリエステル繊維を２得る方法（特開
昭５９−１００７１４号公報）についても検討したが、
取引速１５０００ＴＬ／分以上の高速紡糸で１７られる
繊維物性を向上させる効果は充分でなく、満足できるも
のではなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは、５０００１ｒＬ／分以上の高速紡糸域に
おいても紡糸性が良好で、かつ得られる繊維物性が低下
しないばかりか、むしろ向上するポリエステルについて
種々検討した結果、ある特定の条件で製造されたポリニ
スデルを使用することによってこれらの欠点を解決でき
ること、また、このようにして得られたポリエステル繊
維は高配向度で、かつ高結晶化度であることを見い出し
た。そこで５０００ｍ／分以上の高速紡糸法において高
配向度で高結晶化度であるポリエステル繊維が得られる
ようなポリニスデルについて、更に検討したところ特定
ｉのボスホン酸化合物を添加して得られるポリエステル
を使用することにより、従来繊維物性面から限界とされ
ている６０００ｍ／分付近で得られる繊維の物性低下が
ないばかりか、むしろ向上させることが可能であり、さ
らに引取速度を７０００ｍ７・′分収上の超高速紡糸域
でさえも、得られる繊維物性低下がほとんどないことを
見い出し本発明に到達したものである。

Ｆ問題点を解決するための手段Ｊ 前記した本発明の目的は、テレフタル醒および／または
そのエステル形成性誘導体とエチレングリコールを主原
料としてポリエステルを製ｊ告するに際して、重縮合反
応が終了するまでの段階で下記一般式ＩＩＩおよび、／
よたはｆ　ＩＩ　］で表わされるホスホン酸化合物をポ
リエステルを怖成する酸成分に対して０．０１〜１．０
±量％添加づることを特徴とする高速紡糸用ポリエステ
ルの製造方法によって達成できる。

Ｒ１−Ｐ−ＯＲｚ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ＮＪＲ３ Ｒ１−Ｐ−０・・・・・・・・・・・・・・・・・・［
ＨＪ０−Ｒ＜ （Ｒ１はフェニル基または炭素数１〜４のア柄本発明で
君うポリエステルとは、テレフタル酸成分とエチレング
リコール成分とからなるポリエチレンテレフタレートを
主たる対象とするが、テレフタル酸成分の一部（通常２
０モル％以下）を他の二官能性カルボン酸成分で置き換
えたポリエステルであっても、またエチレングリコール
成分の一部（通常２０モル％以下）を他のジオール成分
で置換したポリエステルであってもよい。かかるポリエ
ステルには共重合成分としてイソフタル酸、フタル酸、
１．４−．２．６−す−ツタリンジカルボン酸、ｐ−オ
キシエトキシ安息香酸、フェニルインダンジカルボン包
、あるいはその置換体（Ｉことえば、メチルーテレフタ
ル酸、５−スルホナ！・リウムイソフタル酸）などの芳
１ジカルボン酸またはその低級アルキルエステルを使用
してもよい。また共重合させるジオール成分として１゜
２−．１．３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオ
ール、１，６−ヘキザンジオール、シクロパン、ポリエ
チレングリコールなどが共重合されていてもよい。

更に、各種添加剤、例えば艷消剤、易染剤、難燃剤、親
水剤、制電剤、着色剤等を必要に応じて共重合又は混合
したポリエステルであってもよく、ニーデル生成防止剤
、結晶剤との併用も何ら支障なく採用できる。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、テレフタル酸ジメチルの
如きゾレ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コールエステルおよび７／又は
その低重合体を生成せしめることによって装造される。

本発明におけるポリエステルの製造にあたって添加する
前記、ホスホン酸化合物の一般式ＩＩ］および［ＩＩＪ
中のＲ１はフェニル基または炭素数１〜４のアルキル基
、Ｒ２、Ｒｌｆは水素基、炭素数１〜１５のアルキル基
、フェニル基、またはヒドロギシアルキル塁であり、Ｒ
２、Ｒ３は同一でも異なっていてもよい。Ｒ４はｎ＝２
〜４の（Ｃｆ−Ｉｚ）ｎである。そして前記一般式［１
］で表わされるホスホン酸化合物の具体例としては、フ
ェニルホスホン酸、メチルホスホン酸、フェニルホスホ
ン酸モノメチルエステル、フェニルホスホン酸ジメチル
エステル、フェニルボスホン酸ジエチルエステル、メチ
ルホスホン酸ジメチルエステル、エチルポスボン酸ジメ
チルエステル、フェニルホスホン酸ジフェニルエステル
、フェニルホスホン酸ジ・エチレングリコールエステル
、フェニルホスホン酸ジ・プロピ゛レンゲリコールエス
テル、フェニルホスホン酸ジ・ブチレングリコールエス
テル、メチルホスホン醒ジ・エチレングリコールエステ
ル、メチルホスホン酸ジ・ブチレングリコールエステル
等があげられる。また、［ＩＩ］で表わされるホスホン
酸化合物の具体例としては、フェニルホスホン酸とエチ
レングリコール、プロピレングリコール、またはブチレ
ングリコールとの環状エステル、メチルホスホン酸とエ
チレングリコール、プロピレングリコールまたはブチレ
ングリコールとの環状エステル等があげられる。しかし
ながら、本発明のホスホン酸化合物は、一般式［１］お
よびｃｍ、わされる化合物であれば、どんなものでもよ
く、上記の具体例に限定されるものではない。これらホ
スホン酸化合物は単独でも、または２種以上組合せて使
用してもよく、ポリエステルの看防剤として通常使用さ
れている他のリン化合物についても本発明の目的に沿う
限り併用添加しても何らさしつかえない。また、添加に
際しては、そのまま添加しても、グリコールの如き適当
な溶剤に分散または溶解しても、あるいはグリコール中
で加熱処理したものを添加してもよい。このようなホス
ホン酸化合物のポリエステルの添加量はポリエステルを
構成する酸成分に対して０．０１〜１．０重量％、好ま
しくはｏ、０３〜０．５重ｉ％の範囲を適宜選択ずれば
よい。

ホスボン酸化合物の添加量が、０８０１重量％未満の場
合には、高速紡糸域で得た！１！維物性の向上効果は１
ｑられない。また、１．０重量％を越える場合には、重
合反応が阻害されるばかりでなく、ポリエステル中に不
溶性の異物が生成し、好ましくない。なお、ホスボン酸
化合物の添加は、ポリエステルの重縮合反応終了までの
任意の段階で行なうことができるが、エステル化あるい
はエステル交換反応が実質的に終了した後から重縮合反
応開始までの間に添加するのがより好ましい。

本発明の効果をより一層発現させるために、アルカリお
よび／又はアルカリ土類金属化合物を添加づることか好
ましく、特にマグネジ「クム化合物が好Ｊ：シク用いら
れる。マグネシウム化合物としては、マグネシウム全屈
の水素化合物、アルコラｌ−上、塩化合物、水酸化合物
、酢酸塩等が使用さ２れ、具体的には塩化マグネシウム
、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネ
シウム等が挙げられ、それらの１種または２種以上用い
らくは、０．１〜３．０モル倍である。マグネシウム化
合物の添加時期は、ホスホン酸化合物と同時に添加して
もよく、また別々に添加してもよい。

また、添加に際してはそのまま添加しても、グリコール
の如ぎ適当な溶剤に分散又は溶解あるいはグリコール中
で加熱処理したものを添加してもよい。本発明の方法に
よって何故引取速度５０００ＩｒＬ／分以上で１７られ
るポリエステル繊維の物性を向上できるかについては、
まだ明らかでないが本発明で用いる特定のリン化合物で
あるホスホン酸化合物を特定足添加することによって、
ポリエステル中に微測な結晶が出来て、この結晶核が引
取速度５０００ＴｒＬ／分以上の高速紡糸における繊維
形成時の分子配向および結晶化を促進させているものと
推測される。また、マグネシウム化合物を添加すること
によって、マグネシウム化合物とホスホン酸化合物と八
によって、より微ＩＩＩな粒子を多数生成させることが
出来て、この微細な粒子が結晶核剤として、より一層の
効果を発現させているものと考えられる。

［実施例］ 以下に実施例をあげて、本発明を説明するが、もちろん
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

な（６、実施例中で述べている部とは重足部であり、各
測定値は以下の方法によって測定したものである。

Ａ、固有粘度 Ｏ−クロロフェノールを溶媒として２５℃において測定
した値である。

Ｂ、不溶性異物 重合操作終了後、ガラス重合菅中の溶融ポリマを観察し
て不溶性異物の有無を判定した。

Ｃ０強度、伸度、ヤング率 実施例１、比較例１ テレフクル酸１００部、エチレングリコール５０部から
通常のエステル化反応を１１なうことにより１７られた
じスー（β−ヒドロキシエチル）テレフクレー１〜低重
合体に三醒化アンチモン０．０３５部、フェニルホスホ
ン酸ジメチルエステル０゜１４部（０，１４重足％対ラ
うレフタル醒）および酢酸マグネシウム０．０６部＜０
．３７モル倍対重ェニルホスホン酸ジメチルエステル）
を添加して重縮合反応を行ない、固有粘度０．６５、軟
化点２６０．２℃のポリエステルをｉ７１こ。一方、比
較のためフェニルホスホン酸ジメチルエステルを添加す
るかわりにリン酎１ヘリメチルエステル０゜０３部（０
，０３重ｉ％対テレフタル酸）を添加して上記と同様に
重縮合反応を行ない、固有粘度０．６５、軟化点２５９
．８℃のポリマを得た。

いずれも不溶性異物は無かった。これらのポリマをそれ
ぞれ３００℃で溶融紡糸し、５０００〜９０００ＴｒＬ
／分の速度で引取り、５０デニール／２４フイラメンＩ
〜のポリニスデル繊維を得た。得られた繊維物性を表−
１に示した。

表−１から明らかなようにホスホン酸化合物であるフェ
ニルホスホン酸ジメチルエステルを添加したポリエステ
ル繊維は強度、ヤング率に優れている。また、従来から
問題となっている引取速度６０００ｍ／分以上での物性
低下がないばかりでなく、特により高速の超高速領域で
繊維物性の低下が少なく好ましいものであった。一方、
リン酸：−リメチルエステル添加のものは、ポリエステ
ル繊維の物性は低く、満足いくべきものではなかった。

符に超高速紡糸域での物性低下が大きかった。

実施例２〜Ｖ、比較例２〜４ 実施例１においてフェニルホスホン酸ジメチルエステル
の添加坦とホスホン酸化合物の種類を変更した以外は、
実施例１と同様に行なった。１７られたポリマおよび繊
維の物性を表−２に示した。

表−２からも明らかなようにホスホン酸化合物を本発明
の範囲で添加した場合（実施例２〜￥）のポリエステル
繊維は、強度、ヤング率に優れていることがわかる。こ
れに対して、ボスホン酸化合物であるフェニルホスホン
醒ジメチルエステル添加囲の少ない場合（比較例２）は
、本発明の効果がほとんどなく、添加口が多い場合（比
較例３）は、重縮合反応終了後のポリマ中に不溶性異物
が認められ、好ましくないものであった。また、ホスホ
ン酸化合物のかわりにリン酸を添加した場合（比較例４
）は、比較例１と同様にポリエステル繊維の物性低下が
あり、満足すぺぎものではなかった。

［発明の効果１ 本発明の方法により得られたポリエステルを５０００ｍ
／分以上の引取速度で溶融紡糸することによって、次の
ような効果が発揮される。寸なりら（１）超高速紡糸に
よって１７だ繊維にもかかわらず、高強度、高ヤング率
であり、優れたポリエステル繊維物性を有する繊維が１
？７られる。

（２）超高速化にともなって発止する繊維物性の低下の
問題が回避できるため、超高速化が可能になり、大幅な
ロス１−ダウンが可能となる。

（３）繊維物性が向上するため、高次工程での高速化に
対応可能な繊維となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）テレフタル酸および／またはそのエステル形成性
   誘導体とエチレングリコールを主原料としてポリエステ
   ルを製造するに際して、重縮合反応が終了するまでの段
   階で下記一般式［ I ］および／または［II］で表わさ
   れるホスホン酸化合物をポリエステルを構成する酸成分
   に対して０．０１〜１．０重量％添加することを特徴と
   する高速紡糸用ポリエステルの製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼………………［ I
   ］ ▲数式、化学式、表等があります▼……………［II］ 〔Ｒ＿１はフェニル基または炭素数１〜４のアルキル基
   、Ｒ＿２、Ｒ＿３は水素基、炭素数１〜１５のアルキル
   基、フェニル基、または ヒドロキシアルキル基であり、Ｒ＿２、Ｒ＿３は同一で
   も異なっていてもよい。 Ｒ＿４はｎ＝２〜４の（ＣＨ＿２）＿ｎである。〕（２
   ）ホスホン酸化合物に対して０．０５〜５．０モル倍の
   マグネシウム化合物を重縮合反応が終了するまでの段階
   で添加することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の高速紡糸用ポリエステルの製造方法。