JPS6244064B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は合成繊維の製造法に関する。更に詳細
には、特殊な微細孔を有し、着色した際に改善さ
れた色の深みと鮮明性を呈するポリエステルより
なる合成繊維の製造法に関する。
ポリエステルは多くの優れた特性を有するがゆ
えに合成繊維として広く使用されている。しかし
ながら、ポリエステル繊維は羊毛や絹の如き天然
繊維、レーヨンやアセテートの如き繊維素系繊
維、アクリル系繊維等に比較して、着色した際に
色に深みがないため発色性、鮮明性に劣る欠点が
ある。
従来より、この欠点を解消せんとして、染料の
改善やポリエステルの化学改質等が試みられてき
たが、いずれも充分な効果は得られていない。ま
た、ポリエステル繊維表面に透明薄膜を形成させ
る方法や織編物表面に80〜500mA・sec/cm2のプ
ラズマ照射を施して繊維表面に微細な凹凸を形成
させる方法等が提案されている。しかしながら、
これらの方法によつても、色の深みを改善する効
果は不充分であり、その上繊維表面に形成された
透明薄膜は洗濯等によつて容易に脱落し、その耐
久性も不充分であり、プラズマ照射を施す方法で
は、照射面の影になる繊維部分の繊維の表面に凹
凸が生じないため、着用中に生じる繊維組織内で
の糸の転び等によつて平滑繊維面が表面にでて色
斑になる欠点がある。
他方、ポリエステル繊維の表面に凹凸を付与す
る方法として、ポリオキシエチレングリコール又
はポリオキシエチレングリコールとスルホン酸化
合物を配合したポリエステルよりなる繊維をアル
カリ水溶液で処理することにより繊維軸方向に配
列した皺状の微細孔を繊維表面に形成させる吸湿
性繊維の製造法、又は酸化亜鉛、リン酸カルシウ
ム等の如き不活性無機物質の微粒子をポリエステ
ル反応系内に添加配合せしめてなるポリエステル
繊維を、アルカリ水溶液で処理して無機微粒子を
溶出することにより微細孔を形成させる吸湿性繊
維の製造法等が提案されている。しかしながら、
これらの方法によつて得られる繊維には、色の深
みを改善する効果は認められず、かえつて視感濃
度の低下が認められる。即ち、これらの方法にお
いて、アルカリ水溶液による処理が充分でないと
きは、色の深みを改善する効果は全く認められ
ず、また、アルカリ水溶液による処理が充分なと
きは、色の深みを改善するどころか、微細孔によ
る光の乱反射によるためか、視感濃度が低下し、
濃色に着色しても白つぽく見えるようになり、そ
の上得られる繊維の強度が著しく低下し、容易に
フイブリル化するようになり、実用に耐えない。
また、粒子径80mμ以下のシリカの如き無機微
粒子を配合したポリエステルよりなる繊維をアル
カリ減量処理して、繊維表面に0.2〜0.7μの不規
則な凹凸を付与すると共にこの凹凸内に50〜
200mμの微細な凹凸を存在せしめることによつ
て色の深みを改善する方法が提案されている。し
かしながら、この方法によつても、色の深みを改
善する効果は不充分であり、その上かかる極めて
複雑な凹凸形態によるためか、摩擦等の外部から
の物理作用により凹凸が破壊され、破壊された部
分が他の破壊されていない部分と比べて大きく変
色したり光沢の差を生じたり、更には容易にフイ
ブリル化するという欠点がある。
本発明者は、ポリエステル繊維に微細孔を付与
することによつて、上記欠点がなく、色の深みと
鮮明性に優れたポリエステル繊維を提供せんとし
て鋭意検討を行なつた結果、特定量の5価のリン
化合物とこの5価のリン化合物に対して特定量比
のカルシウム化合物を予め反応させることなく、
ポリエステル反応系に添加して合成したポリエス
テルを溶融紡糸して得たポリエステル繊維をアル
カリ処理することによつて、特殊な微細孔を多数
形成することができ、こうすることによつて着色
した時の色の深みと鮮明性に優れ、且つ摩擦によ
る変色が充分に小さく、耐フイブリル性にも優れ
たポリエステル繊維が得られることを見出し、先
に提案した。
しかしながら、このようにして得られるポリエ
ステル繊維は、ときによつて充分な鮮明化効果が
得られないときが生じることが判明した。本発明
者はかかる欠点を改善せんとして更に検討を重ね
た結果、上記方法において使用するリン化合物の
一部を予めカルシウム化合物と反応せしめること
によつて、再現性よく確実にその効果が得られる
ことを知つた。この知見に基いて続けて検討し、
本発明を完成した。
即ち、本発明はテレフタル酸を主とするジカル
ボン酸又はそのエステル形成性誘導体と少なくと
も1種のグリコールとを反応せしめてジカルボン
酸のグ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段階の反応及び該反応生成物を
重縮合させる第2段階の反応とによつて合成され
たポリエステルよりなる合成繊維を製造するに当
り、該ポリエステルの合成が完了するまでの任意
の段階で、(a)該ポリエステルを構成する酸成分に
対して0.5〜3モル%の下記一般式
(式中、R1及びR2は一価の有機基であつて、
R1及びR2は同一でも異なつてもよく、Mはアル
カリ金属又はアルカリ土類金属であつて、mはM
がアルカリ金属の場合1、Mがアルカリ土類金属
の場合は1/2である。)で表わされる含金属リン化
合物及び(b)該含金属リン化合物に対して0.5〜1.2
倍モルのアルカリ土類金属化合物を(a)と(b)とを予
め反応させることなく添加し、しかる後ポリエス
テルの合成を完了し、得られたポリエステルを溶
融紡糸した後、アルカリ化合物の水溶液で処理し
てその2重量%以上を溶出することを特徴とする
微細孔を有する合成繊維の製造法である。
本発明でいうポリエステルは、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グリコール、トリメチレ
ングリコール、テトラメチレングリコールから選
ばれた少なくとも1種のア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他の二官能性
カルボン酸成分で置換えたポリエステルであつて
もよく、及び/又はグリコール成分の一部を主成
分以外の上記グリコール、若しくは他のジオール
成分で置換えたポリエステルであつてもよい。
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、ジフエニルジカルボン酸、
ジフエノキシエタンジカルボン酸、β―ヒドロキ
シエトキシ安息香酸、p―オキシ安息香酸、5―
ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セ
バシン酸、1,4―シクロヘキサンジカルボン酸
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、上記グリコー
ル以外のジオール化合物としては例えばシクロヘ
キサン―1,4―ジメタノール、ネオペンチルグ
リコール、ビスフエノールA、ビスフエノールS
の如き脂肪族、脂環族、芳香族のジオール化合物
およびポリオキシアルキレングリコール等をあげ
ることができる。
かかるポリエステルは任意の方法によつて合成
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、テレフタル酸と
エチレングリコールとを直接エステル化反応させ
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グリコールと
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
タル酸のグ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
反応生成物を減圧下加熱して所望の重合度になる
まで重縮合反応させる第2段階の反応によつて製
造される。
本発明で使用する含金属リン化合物は下記一般
式
で表わされるリン化合物であり、式中、R1及び
R2は一価の有機基である。この一価の有機基は
具体的にはアルキル基、アリール基、アラルキル
基又は〔―(CH2)lO〕kR3(但し、R3は水素原子、
アルキル基、アリール基又はアラルキル基、lは
2以上の整数、kは1以上の整数)等が好まし
く、R1とR2とは同一でも異なつていてもよい。
Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、
Li,Na,K,Mg,Ca,Sr,Baが好ましく、特
にCa,Sr,Baが好ましい。mはMがアルカリ金
属のとき1であり、Mがアルカリ土類金属のとき
1/2である。
上記含金属リン化合物に代えてR1及び/又は
R2が金属(特にアルカリ金属、アルカリ土類金
属)で置き換えたリン化合物を使用したのでは、
得られるポリエステル繊維に生成する微細孔が大
きくなつて、目的とする鮮明化効果が得られず、
また耐フイブリル性にも劣るようになる。
上記含金属リン化合物を製造するには、通常対
応する正リン酸エステル(モノ、ジ又はトリ)と
所定量の対応する金属の化合物とを溶媒の存在下
加熱反応させることによつて容易に得られる。な
お、この際溶媒として、対象ポリエステルの原料
として使用するグリコールを使用するのが最も好
ましい。
上記含金属リン化合物と併用するアルカリ土類
金属化合物としては、上記含金属リン化合物と反
応してポリエステルに不溶性の塩を形成するもの
であれば特に制限はなく、アルカリ土類金属の酢
酸塩、しゆう酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、ス
テアリン酸塩のような有機カルボン酸塩、硼酸
塩、硫酸塩、珪酸塩、炭酸塩、重炭酸塩の如き無
機酸塩、塩化物のようなハロゲン化物、エチレン
ジアミン4酢酸錯塩のようなキレート化合物、水
酸化物、酸化物、メチラート、エチラート、グリ
コレート等のアルコラート類、フエノラート等を
あげることができる。特にエチレングリコールに
可溶性である有機カルボン酸塩、ハロゲン化物、
キレート化合物、アルコラートが好ましく、なか
でも有機カルボン酸塩が特に好ましい。上記のア
ルカリ土類金属化合物は1種のみ単独で使用して
も、また2種以上併用してもよい。
上記含金属リン化合物及びアルカリ土類金属化
合物を添加するに当つて、最終的に得られるポリ
エステル繊維に優れた色の深みとその摩擦耐久性
を与えるためには、含金属リン化合物の使用量及
び該リン化合物の使用量に対するアルカリ土類金
属化合物の使用量の比を特定する必要がある。即
ち、本発明で使用する含金属リン化合物の添加量
はあまりに少ないと最終的に得られるポリエステ
ル繊維の色の深みが不充分になり、この量を多く
するに従つて色の深みは増加するが、あまりに多
くなると最早色の深みは著しい向上を示さず、か
えつて耐摩擦耐久性が悪化し、その上充分な重合
度と軟化点を有するポリエステルを得ることが困
難となり、更に紡糸時に糸切れが多発するという
トラブルを発生する。このため、含金属リン化合
物の添加量はポリエステルを構成する酸成分に対
して0.5〜3モル%の範囲にすべきであり、特に
0.6〜2モル%の範囲が好ましい。またアルカリ
土類金属化合物の添加量が含金属リン化合物の添
加量に対して0.5倍モルより少ない量では、得ら
れるポリエステル繊維の色の深みが不充分であ
り、その上重縮合速度が低下し高重合度のポリエ
ステルを得ることが困難となり、又、生成ポリエ
ステルの軟化点が大幅に低下するようになる。逆
に含金属リン化合物に対して1.2倍モルを越える
量のアルカリ土類金属化合物を使用すると、組大
粒子が生成し、色の深みは改善されるどころか、
かえつて視感濃度が低下するようになる。このた
め、含金属リン化合物に対するアルカリ土類金属
化合物の添加量は、0.5〜1.2倍モルの範囲にすべ
きであり、特に0.5〜1.0倍モルの範囲が好まし
い。
上記含金属リン化合物とアルカリ土類金属化合
物とは予め反応させることなくポリエステル反応
系に添加する必要がある。こうすることによつ
て、不溶性粒子をポリエステル中に均一な超微粒
子状態で生成せしめることができるようになる。
予め外部で上記含金属リン化合物とアルカリ土類
金属化合物とを反応させて不溶性粒子とした後に
ポリエステル反応系に添加したのでは、ポリエス
テル中での不溶性粒子の分散性が悪くなり、且つ
粗大凝集粒子が含有されるようになるため、最終
的に得られるポリエステル繊維の色の深みを改善
する効果は認められなくなるので好ましくない。
上記の含金属リン化合物及びアルカリ土類金属
化合物の添加は、それぞれポリエステルの合成が
完了するまでの任意の段階において、任意の順序
で行なうことができる。しかし、含金属リン化合
物のみを第1段階の反応が未終了の段階で添加し
たのでは、第1段階の反応の完結が阻害されるこ
とがあり、またアルカリ土類金属化合物のみを第
1段階の反応終了前に添加すると、この反応がエ
ステル化反応のときは、この反応中粗大粒子が発
生したり、エステル交換反応のときは、その反応
が異常に早く進行し突沸現象を引起すことがある
ので、この場合、その20重量%程度以下にするの
が好ましい。アルカリ土類金属化合物の少なくと
も80重量%及び含金属リン化合物全量の添加時期
は、ポリエステルの合成の第1段階の反応が実質
的に終了した段階以降であることが好ましい。ま
た、含金属リン化合物及びアルカリ土類金属化合
物の添加時期が、第2段階の反応があまりに進行
した段階では、粒子の凝集、粗大化が生じ易く最
終的に得られるポリエステル繊維の色の深みが不
充分となる傾向があるので、第2段階の反応にお
ける反応混合物の極限粘度が0.3に到達する以前
であることが好ましい。
上記の含金属リン化合物及びアルカリ土類金属
化合物はそれぞれ一時に添加しても、2回以上に
分割して添加しても、又は連続的に添加してもよ
い。
本発明においては、第1段階の反応に任意の触
媒を使用することができるが、上記アルカリ土類
金属化合物の中で第1段階の反応、特にエステル
交換反応の触媒能を有するものがあり、かかる化
合物を使用する場合は別に触媒を使用することを
要さず、このアルカリ土類金属化合物を第1段階
の反応開始前又は反応中に添加して、触媒として
も兼用することができるが、前述した如く突沸現
象を引起すことがあるので、その使用量は添加す
るアルカリ土類金属化合物の全量の20重量%未満
にとどめるのが好ましい。
以上説明したように、上記の含金属リン化合物
の特定量と該リン化合物に対して特定量比のアル
カリ土類金属化合物とを予め反応させることなく
ポリエステル反応系に添加し、しかる後ポリエス
テルの合成を完了することによつて、高重合度、
高軟化点及び良好な製糸化工程通過性を有し、且
つ最終的に色の深みとその摩擦耐久性に共に優れ
た繊維を与えることのできるポリエステルを得る
ことができる。
このようにして得られたポリエステルを溶融紡
糸して繊維とするには、格別な方法を採用する必
要はなく、通常のポリエステル繊維の溶融紡糸方
法が任意に採用される。ここで紡出する繊維は中
空部を有しない中実繊維であつても、中空部を有
する中空繊維であつてもよい。また、紡出する繊
維の横断面における外形や中空部の形状は、円形
であつても異形であつてもよい。更に紡糸するに
際して、上記の含金属リン化合物とアルカリ土類
金属化合物とを添加した変性ポリエステルと添加
しない未変性ポリエステルとを使用し、変性ポリ
エステルを鞘成分とし、未変性ポリエステルを芯
成分とする芯鞘型複合繊維にしても、変性ポリエ
ステルと未変性ポリエステルとを用いて2層又は
それ以上の多層のサイド・バイ・サイド型複合繊
維にしてもよい。
かくして得られるポリエステル繊維から、その
一部を除去するには必要に応じて延伸熱処理又は
仮撚加工等を施した後、又は更に布帛にした後、
アルカリ化合物の水溶液で処理することにより容
易に行なうことができる。
ここで使用するアルカリ化合物としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム等をあげることができる。なか
でも水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが特に好
ましい。
かかるアルカリ化合物の水溶液の濃度は、アル
カリ化合物の種類、処理条件等によつて異なる
が、通常0.01〜40重量%の範囲が好ましく、特に
0.1〜30重量%の範囲が好ましい。処理温度は常
温〜100℃の範囲が好ましく、処理時間は1分〜
4時間の範囲で通常行なわれる。また、このアル
カリ化合物の水溶液の処理によつて溶出除去する
量は、繊維重量に対して2重量%以上の範囲にす
べきである。このようにアルカリ化合物の水溶液
で処理することによつて、繊維軸方向に配列し、
且つ度数分布の最大値が繊維軸の直角方向の幅が
0.1〜0.3μの範囲であつて、繊維軸方向の長さが
0.1〜5μの範囲になる大きさを有する微細孔を
繊維表面及びその近傍に多数形成せしめることが
でき、染色した際に優れた色の深みを呈するよう
になる。
なお、本発明の方法により得られるポリエステ
ル繊維には、必要に応じて任意の添加剤、例えば
触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、螢光増白
剤、艶消剤、着色剤等が含まれていてもよい。
以下に実施例をあげて更に説明する。実施例中
の部及び%は重量部及び重量%を示し、得られる
ポリエステル繊維を染色した際の色の深み、摩擦
変色は以下の方法で測定した。
(i) 色の深み
色の深みを示す尺度としては、深色度(K/
S)を用いた。この値はサンプル布の分光反射
率(R)を島津RC―330型自記分光光度計にて
測定し、次に示すクベルカームンク
(KubelkaMunk)の式から求めた。この値が大
きいほど深色効果が大きいことを示す。
K/S=(1−R)2/2R
なお、Kは吸収係数、Sは散乱係数を示す。
(ii) 耐摩擦変色性
摩擦堅ろう度試験用の学振型平面摩耗機を使
用して、摩擦布としてポリエチレンテレフタレ
ート100%からなるジヨーゼツトを用い、試験
布を500gの加重下で所定回数平面摩耗して、
変色の発生の程度を変褪色用グレースケールで
判定した。耐摩耗性が極めて低い場合を1級と
し、極めて高い場合を5級とした。
実用上4級以上が必要である。
実施例 1
テレフタル酸ジメチル100部、エチレングリコ
ール60部、酢酸カルシウム1水塩0.06部(テレフ
タル酸ジメチルに対して0.066モル%)をエステ
ル交換缶に仕込み、窒素ガス雰囲気下4時間かけ
て140℃から230℃まで昇温して生成するメタノー
ルを系外に留去しながらエステル交換反応を行な
つた。続いて得られた反応生成物に、0.5部のリ
ン酸トリメチル(テレフタル酸ジメチルに対して
0.693モル%)と0.31部の酢酸カルシウム1水塩
(リン酸トリメチルに対して1/2倍モル)とを8.5
部のエチレングリコール中で120℃の温度におい
て全環流下60分間反応せしめて調製したリン酸ジ
エステルカルシウム塩の透明溶液9.31部に室温下
0.57部の酢酸カルシウム1水塩(リン酸トリメチ
ルに対して0.9倍モル)を溶解せしめて得たリン
酸ジエステルカルシウム塩と酢酸カルシウムとの
混合透明溶液9.88部を添加し、次いで三酸化アン
チモン0.04部を添加して重合缶に移した。次いで
1時間かけて760mmHgから1mmHgまで減圧
し、同時に1時間30分かけて230℃から285℃まで
昇温した。1mmHg以下の減圧下、重合温度285
℃で更に3時間、合計4時間30分重合して極限粘
度0.641、軟化点259℃のポリマーを得た。反応終
了後ポリマーを常法に従いチツプ化した。
このチツプを常法により乾燥し、孔径0.3mmの
円形紡糸孔を36個穿設した紡糸口金を使用して
290℃で溶融紡糸し、次いで常法に従つて延伸倍
率3.5倍で延伸して75デニール/36フイラメント
の原糸を得た。
この原糸にS撚2500T/m及びZ撚2500T/m
の強撚を施し、続いて該強撚糸を80℃で30分間蒸
熱処理して撚止めを行なつた。
該撚止め強撚糸を経密度47本/cm、緯密度32
本/cmでS,Z撚を2本交互に配して梨地ジヨー
ゼツト織物を製織した。
得られた生機をロータリーワツシヤーにて沸騰
温度で20分間リラツクス処理を施し、シボ立てを
行ない、常法によりプリセツト後、3.5%の水酸
化ナトリウム水溶液で沸騰温度にて処理し、減量
率が10%、20%および30%の布帛を得た。
これらのアルカリ処理後の布帛をDianix Black
HG―FS(三菱化成工業(株)製品)15%owfで130℃
で60分間染色後、水酸化ナトリウム1g/およ
びハイドロサルフアイト1g/を含む水溶液に
て70℃で20分間還元洗浄して黒染布を得た。これ
らの黒色布の色の深みおよび摩耗200回後の耐摩
擦変色性を第1表に示した。
実施例 2
実施例1のポリマー合成反応において760mmH
gから1mmHgに減圧するに要した時間(1時
間)を30分に短縮する以外は、実施例1と同様に
行なつた。得られたポリマーの極限粘度は
0.641、軟化点は260.1℃であつた。
このポリマーを用いて実施例1と同様に製糸、
加撚、熱処理、染色、洗浄した。結果は第1表に
示す通りであつた。
実施例 3
実施例2における760mmHgから1mmHgに減
圧にするに要した時間を1時間30分とする以外は
全て実施例2と同様に行ない、結果を第1表に示
した。
比較例 1
高速撹拌分散機(撹拌翼外径28mm、外筒環内径
29mm、英国シルバーソンマシーン社製ラボラトリ
ー・ミキサー・エマルシフアイヤー)を用い、
5000rpmの回転速度下リン酸モノメチル100部と
酢酸カルシウム1水塩の4%エチレングリコール
溶液3933部(リン酸モノメチルに対して等モルの
酢酸カルシウムを含有)とを120℃にて60分間高
速撹拌下反応させてリン酸モノエステルカルシウ
ム塩の白濁スラリーを得た。
実施例1においてエステル交換反応後に添加し
たリン酸ジエステルカルシウム塩と酢酸カルシウ
ム1水塩との混合透明溶液の代りに、このスラリ
ーと酢酸カルシウム1水塩の相当量を添加する以
外は、実施例1と同様に行なつた。結果は第1表
に示した通りであり、色の深さは改善されるどこ
ろか、視感濃度の低下が認められた。又、200回
の摩耗で著しく白つぽくなつた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing synthetic fibers. More particularly, the present invention relates to a method for producing synthetic fibers made of polyester that have special micropores and exhibit improved color depth and clarity when colored. Polyester is widely used as a synthetic fiber because it has many excellent properties. However, compared to natural fibers such as wool and silk, cellulose fibers such as rayon and acetate, and acrylic fibers, polyester fibers lack the depth of color when colored, resulting in inferior color development and clarity. There is. Conventionally, attempts have been made to improve dyes, chemically modify polyester, etc. in an attempt to overcome this drawback, but none of them have been sufficiently effective. In addition, methods have been proposed in which a transparent thin film is formed on the surface of polyester fibers, and a method in which plasma irradiation of 80 to 500 mA·sec/cm 2 is applied to the surface of a woven or knitted fabric to form fine irregularities on the fiber surface. however,
Even with these methods, the effect of improving the depth of color is insufficient, and in addition, the transparent thin film formed on the fiber surface easily falls off when washed, etc., and its durability is insufficient. In the method of applying plasma irradiation, unevenness does not occur on the surface of the fiber in the part of the fiber that will be in the shadow of the irradiated surface, so the smooth fiber surface does not appear on the surface due to the rolling of threads within the fiber structure that occurs during wear. It has the disadvantage of causing color spots. On the other hand, as a method for imparting irregularities to the surface of polyester fibers, fibers made of polyoxyethylene glycol or polyester blended with polyoxyethylene glycol and a sulfonic acid compound are treated with an alkaline aqueous solution to form wrinkles arranged in the fiber axis direction. A method for producing hygroscopic fibers in which micropores are formed on the surface of the fibers, or polyester fibers prepared by adding fine particles of an inert inorganic substance such as zinc oxide, calcium phosphate, etc. to a polyester reaction system are treated with an alkaline aqueous solution. A method for producing hygroscopic fibers has been proposed in which fine pores are formed by eluting inorganic fine particles. however,
In the fibers obtained by these methods, no effect of improving the depth of color is observed, and on the contrary, a decrease in visual density is observed. That is, in these methods, if the treatment with the alkaline aqueous solution is not sufficient, no effect of improving the color depth is observed at all, and when the treatment with the alkaline aqueous solution is sufficient, the color depth is not improved, The visual density decreases, probably due to the diffuse reflection of light by the micropores.
Even if the fibers are dyed in a deep color, they look whitish, and furthermore, the strength of the obtained fibers is significantly reduced and they become easily fibrillated, making them unsuitable for practical use. In addition, fibers made of polyester containing inorganic fine particles such as silica with a particle size of 80 mμ or less are subjected to an alkali weight reduction treatment to give irregular irregularities of 0.2 to 0.7 μm on the fiber surface, and 50 to 50 μm in diameter within these irregularities.
A method has been proposed to improve the depth of color by creating fine irregularities of 200 mμ. However, even with this method, the effect of improving the depth of color is insufficient, and on top of that, perhaps due to the extremely complicated shape of the unevenness, the unevenness is destroyed and destroyed by external physical effects such as friction. There are disadvantages in that the damaged portions are significantly discolored or have a difference in gloss compared to other undestructed portions, and furthermore, they easily become fibrillated. The inventor of the present invention has conducted intensive studies to provide a polyester fiber that does not have the above-mentioned drawbacks and has excellent color depth and clarity by adding micropores to polyester fiber, and has found that a specific amount of 5 Without reacting a calcium compound in a specific amount ratio with a valent phosphorus compound and this pentavalent phosphorus compound in advance,
By treating the polyester fiber obtained by melt-spinning the polyester synthesized by adding it to the polyester reaction system with alkali, it is possible to form a large number of special micropores. It was discovered and proposed earlier that polyester fibers with excellent color depth and clarity, sufficiently small discoloration due to friction, and excellent fibril resistance can be obtained. However, it has been found that the polyester fibers obtained in this manner are sometimes unable to provide a sufficient sharpening effect. As a result of further studies aimed at improving these drawbacks, the present inventor found that by reacting a portion of the phosphorus compound used in the above method with a calcium compound in advance, the effect can be reliably obtained with good reproducibility. I learned. Based on this knowledge, we continued to consider
The invention has been completed. That is, the present invention involves a first step reaction in which a dicarboxylic acid, mainly terephthalic acid, or its ester-forming derivative is reacted with at least one type of glycol to produce a glycol ester of a dicarboxylic acid and/or a low polymer thereof. and a second stage reaction of polycondensing the reaction product, at any stage until the synthesis of the polyester is completed, (a) 0.5 to 3 mol% of the following general formula based on the acid component constituting the polyester (In the formula, R 1 and R 2 are monovalent organic groups,
R 1 and R 2 may be the same or different, M is an alkali metal or alkaline earth metal, and m is M
When M is an alkali metal, it is 1, and when M is an alkaline earth metal, it is 1/2. ) and (b) 0.5 to 1.2 for the metallized phosphorus compound.
Double the molar amount of an alkaline earth metal compound is added without reacting (a) and (b) in advance, and then the synthesis of polyester is completed. After melt-spinning the obtained polyester, it is This is a method for producing synthetic fibers having micropores, characterized in that 2% by weight or more of the synthetic fibers is eluted by treatment. The polyester as used in the present invention is a polyester having terephthalic acid as the main acid component and at least one type of glycol, preferably at least one alkylene glycol selected from ethylene glycol, trimethylene glycol, and tetramethylene glycol as the main glycol component. The main target is It may also be a polyester in which a part of the terephthalic acid component is replaced with another difunctional carboxylic acid component, and/or a part of the glycol component is replaced with the above-mentioned glycol other than the main component or other diol component. It may also be made of polyester. Examples of difunctional carboxylic acids other than terephthalic acid used here include isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl dicarboxylic acid,
Diphenoxyethanedicarboxylic acid, β-hydroxyethoxybenzoic acid, p-oxybenzoic acid, 5-
Examples include aromatic, aliphatic, and alicyclic difunctional carboxylic acids such as sodium sulfoisophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid. In addition, examples of diol compounds other than the above-mentioned glycols include cyclohexane-1,4-dimethanol, neopentyl glycol, bisphenol A, and bisphenol S.
Examples include aliphatic, alicyclic, and aromatic diol compounds such as, and polyoxyalkylene glycols. Such polyesters may be synthesized by any method. For example, in the case of polyethylene terephthalate, usually terephthalic acid and ethylene glycol are directly esterified, a lower alkyl ester of terephthalic acid such as dimethyl terephthalate is transesterified with ethylene glycol, or terephthalic acid and ethylene glycol are transesterified. The first stage reaction is to react with terephthalic acid to produce a glycol ester and/or its low polymer, and the first stage reaction product is heated under reduced pressure until the desired degree of polymerization is achieved. It is produced by a second step of polycondensation reaction. The metal-containing phosphorus compound used in the present invention has the following general formula: It is a phosphorus compound represented by the formula, where R 1 and
R 2 is a monovalent organic group. This monovalent organic group is specifically an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or [-(CH 2 ) l O] k R 3 (wherein R 3 is a hydrogen atom,
An alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, l is an integer of 2 or more, k is an integer of 1 or more), etc. are preferred, and R 1 and R 2 may be the same or different.
M is an alkali metal or an alkaline earth metal,
Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, and Ba are preferred, and Ca, Sr, and Ba are particularly preferred. m is 1 when M is an alkali metal, and when M is an alkaline earth metal
It is 1/2. R 1 and/or in place of the above metal-containing phosphorus compound
If you use a phosphorus compound in which R 2 is replaced with a metal (especially an alkali metal or alkaline earth metal),
The micropores formed in the resulting polyester fibers become larger, making it impossible to achieve the desired sharpening effect.
Furthermore, the fibril resistance also becomes poor. The above-mentioned metal-containing phosphorus compounds can be easily produced by subjecting the corresponding orthophosphoric acid ester (mono-, di-, or tri-) to a heat reaction with a predetermined amount of the corresponding metal compound in the presence of a solvent. It will be done. In this case, it is most preferable to use glycol, which is used as a raw material for the target polyester, as the solvent. The alkaline earth metal compound to be used in combination with the metal-containing phosphorus compound is not particularly limited as long as it reacts with the metal-containing phosphorus compound to form a salt insoluble in polyester, and alkaline earth metal acetates, alkaline earth metal acetates, Organic carboxylates such as oxalates, benzoates, phthalates, stearates, inorganic salts such as borates, sulfates, silicates, carbonates, bicarbonates, chlorides etc. Examples include halides, chelate compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid complex, hydroxides, oxides, alcoholates such as methylates, ethylates, and glycolates, and phenolates. organic carboxylates, halides, especially soluble in ethylene glycol;
Chelate compounds and alcoholates are preferred, and organic carboxylates are particularly preferred. The above alkaline earth metal compounds may be used alone or in combination of two or more. When adding the above-mentioned metal-containing phosphorus compounds and alkaline earth metal compounds, the amount of metal-containing phosphorus compounds to be used and It is necessary to specify the ratio of the amount of the alkaline earth metal compound used to the amount of the phosphorus compound used. That is, if the amount of the metal-containing phosphorus compound used in the present invention is too small, the color depth of the final polyester fiber obtained will be insufficient, and as the amount is increased, the color depth will increase. If the amount is too large, the depth of the color will no longer be significantly improved, the abrasion resistance will deteriorate, and furthermore, it will be difficult to obtain a polyester with a sufficient degree of polymerization and softening point, and furthermore, yarn breakage will occur during spinning. This causes problems that occur frequently. Therefore, the amount of metal-containing phosphorus compound added should be in the range of 0.5 to 3 mol% based on the acid component constituting the polyester, and especially
A range of 0.6 to 2 mol% is preferred. In addition, if the amount of the alkaline earth metal compound added is less than 0.5 times the amount of the metal-containing phosphorus compound added, the color depth of the resulting polyester fiber will be insufficient and the polycondensation rate will decrease. It becomes difficult to obtain a polyester with a high degree of polymerization, and the softening point of the polyester produced is significantly lowered. On the other hand, if an alkaline earth metal compound is used in an amount exceeding 1.2 times the mole of the metal-containing phosphorus compound, large particles will be produced, and the depth of the color will not be improved, but rather
On the contrary, visual density begins to decrease. Therefore, the amount of the alkaline earth metal compound added to the metal-containing phosphorus compound should be in the range of 0.5 to 1.2 times the mole, and particularly preferably in the range of 0.5 to 1.0 times the mole. It is necessary to add the metal-containing phosphorus compound and the alkaline earth metal compound to the polyester reaction system without reacting them in advance. By doing so, the insoluble particles can be produced in the polyester in the form of uniform ultrafine particles.
If the above-mentioned metal-containing phosphorus compound and alkaline earth metal compound are reacted externally in advance to form insoluble particles and then added to the polyester reaction system, the dispersibility of the insoluble particles in the polyester becomes poor and coarse agglomerated particles are formed. This is not preferable because the effect of improving the depth of color of the finally obtained polyester fiber is no longer recognized. The metal-containing phosphorus compound and the alkaline earth metal compound can be added in any order at any stage until the synthesis of the polyester is completed. However, if only the metal-containing phosphorus compound is added before the first stage reaction is completed, the completion of the first stage reaction may be inhibited, and if only the alkaline earth metal compound is added to the first stage reaction. If added before the end of the reaction, if this reaction is an esterification reaction, coarse particles may be generated during the reaction, or if it is an interesterification reaction, the reaction may proceed abnormally quickly and cause bumping. In this case, it is preferable to reduce the amount to about 20% by weight or less. It is preferable that at least 80% by weight of the alkaline earth metal compound and the total amount of the metal-containing phosphorus compound be added after the first stage reaction of polyester synthesis is substantially completed. In addition, if the metal-containing phosphorus compound and the alkaline earth metal compound are added at a stage when the second stage reaction has progressed too much, the particles tend to aggregate and become coarser, and the color depth of the final polyester fiber becomes worse. Since this tends to be insufficient, it is preferable that the intrinsic viscosity of the reaction mixture in the second stage reaction is before reaching 0.3. The above-mentioned metal-containing phosphorus compound and alkaline earth metal compound may be added all at once, added in two or more divided portions, or added continuously. In the present invention, any catalyst can be used for the first stage reaction, but among the above alkaline earth metal compounds, there are some that have the ability to catalyze the first stage reaction, particularly the transesterification reaction. When such a compound is used, it is not necessary to use a separate catalyst, and the alkaline earth metal compound can be added before or during the first stage reaction to also serve as a catalyst. Since the bumping phenomenon may occur as described above, the amount used is preferably limited to less than 20% by weight of the total amount of the alkaline earth metal compound added. As explained above, a specific amount of the metal-containing phosphorus compound and an alkaline earth metal compound in a specific amount ratio to the phosphorus compound are added to a polyester reaction system without reacting in advance, and then polyester is synthesized. High degree of polymerization, by completing
It is possible to obtain a polyester that has a high softening point and good passability through the spinning process, and can finally provide fibers with excellent color depth and friction durability. There is no need to employ any special method to melt-spun the polyester obtained in this manner to form fibers, and any ordinary melt-spinning method for polyester fibers may be employed. The fibers spun here may be solid fibers having no hollow portions or hollow fibers having hollow portions. Further, the outer shape and the shape of the hollow portion in the cross section of the fiber to be spun may be circular or irregular. Further, when spinning, a modified polyester to which the metal-containing phosphorus compound and alkaline earth metal compound are added and an unmodified polyester to which no addition is made are used to form a core having the modified polyester as a sheath component and the unmodified polyester as a core component. It may be made into a sheath-type conjugate fiber or a side-by-side type conjugate fiber with two or more layers using modified polyester and unmodified polyester. To remove a part of the polyester fiber thus obtained, after subjecting it to stretching heat treatment or false twisting as necessary, or after making it into a fabric,
This can be easily carried out by treatment with an aqueous solution of an alkaline compound. Examples of the alkali compound used here include sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, and the like. Among these, sodium hydroxide and potassium hydroxide are particularly preferred. The concentration of such an aqueous solution of an alkali compound varies depending on the type of alkali compound, processing conditions, etc., but is usually preferably in the range of 0.01 to 40% by weight, particularly
A range of 0.1 to 30% by weight is preferred. The processing temperature is preferably in the range of room temperature to 100°C, and the processing time is 1 minute to 1 minute.
It is usually carried out for a period of 4 hours. Further, the amount of the alkali compound eluted and removed by treatment with the aqueous solution should be in the range of 2% by weight or more based on the weight of the fiber. By treating with an aqueous solution of an alkaline compound in this way, the fibers are aligned in the axial direction,
And the maximum value of the frequency distribution is when the width in the direction perpendicular to the fiber axis is
The length in the fiber axis direction is in the range of 0.1 to 0.3 μ.
A large number of micropores having a size ranging from 0.1 to 5 μm can be formed on the fiber surface and its vicinity, resulting in excellent color depth when dyed. Note that the polyester fiber obtained by the method of the present invention may contain optional additives such as catalysts, color inhibitors, heat resistant agents, flame retardants, fluorescent brighteners, matting agents, colorants, etc. as necessary. May be included. Further explanation will be given below with reference to Examples. Parts and % in Examples indicate parts by weight and % by weight, and the depth of color and frictional discoloration when the resulting polyester fibers were dyed were measured by the following methods. (i) Depth of color As a measure of depth of color, bathochromicity (K/
S) was used. This value was determined by measuring the spectral reflectance (R) of the sample cloth using a Shimadzu RC-330 self-recording spectrophotometer and using the KubelkaMunk equation shown below. The larger this value is, the greater the deep color effect is. K/S=(1-R) 2 /2R In addition, K shows an absorption coefficient, and S shows a scattering coefficient. (ii) Resistance to friction discoloration Using a Gakushin type flat abrasion machine for friction fastness testing, the test cloth was abraded a specified number of times under a load of 500 g using a dioset made of 100% polyethylene terephthalate as the friction cloth. hand,
The degree of discoloration was determined using a gray scale for discoloration. The case where the wear resistance was extremely low was rated as 1st grade, and the case where it was extremely high was rated as 5th grade. For practical purposes, level 4 or above is required. Example 1 100 parts of dimethyl terephthalate, 60 parts of ethylene glycol, and 0.06 parts of calcium acetate monohydrate (0.066 mol% relative to dimethyl terephthalate) were charged into a transesterification tank, and heated from 140°C over 4 hours under a nitrogen gas atmosphere. The transesterification reaction was carried out while raising the temperature to 230°C and distilling the generated methanol out of the system. Subsequently, 0.5 part of trimethyl phosphate (relative to dimethyl terephthalate) is added to the resulting reaction product.
0.693 mol%) and 0.31 part of calcium acetate monohydrate (1/2 mole relative to trimethyl phosphate) at 8.5%
At room temperature, 9.31 parts of a clear solution of phosphoric acid diester calcium salt prepared by reacting in 100% ethylene glycol at a temperature of 120°C for 60 minutes under total reflux was added.
9.88 parts of a mixed transparent solution of diester calcium phosphate and calcium acetate obtained by dissolving 0.57 parts of calcium acetate monohydrate (0.9 times the mole relative to trimethyl phosphate) were added, and then 0.04 parts of antimony trioxide was added. was added and transferred to a polymerization can. Next, the pressure was reduced from 760 mmHg to 1 mmHg over 1 hour, and at the same time the temperature was raised from 230°C to 285°C over 1 hour and 30 minutes. Under reduced pressure of 1 mmHg or less, polymerization temperature 285
Polymerization was carried out for an additional 3 hours at °C for a total of 4 hours and 30 minutes to obtain a polymer having an intrinsic viscosity of 0.641 and a softening point of 259 °C. After the reaction was completed, the polymer was made into chips according to a conventional method. This chip was dried using a conventional method, and a spinneret with 36 circular spinning holes with a hole diameter of 0.3 mm was used.
The mixture was melt-spun at 290°C and then drawn at a draw ratio of 3.5 times according to a conventional method to obtain a raw yarn of 75 denier/36 filaments. This yarn has S twist of 2500T/m and Z twist of 2500T/m.
The highly twisted yarn was then subjected to a steam treatment at 80° C. for 30 minutes to untwist it. The twisted yarn has a warp density of 47 threads/cm and a weft density of 32.
A satin jersey fabric was woven by alternately arranging two S and Z twists at a thread/cm ratio. The obtained gray fabric was relaxed with a rotary washer for 20 minutes at boiling temperature, then grained, preset using a conventional method, and then treated with a 3.5% aqueous sodium hydroxide solution at boiling temperature to achieve a weight loss rate of 10. %, 20% and 30% fabrics were obtained. After these alkali treatments, the fabrics are treated with Dianix Black.
HG-FS (Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. product) 130℃ at 15% owf
After dyeing for 60 minutes, the cloth was reduced and washed in an aqueous solution containing 1 g of sodium hydroxide and 1 g of hydrosulfite at 70° C. for 20 minutes to obtain a black dyed cloth. Table 1 shows the color depth and friction discoloration resistance of these black cloths after 200 wears. Example 2 760 mmH in the polymer synthesis reaction of Example 1
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the time (1 hour) required to reduce the pressure from g to 1 mmHg was shortened to 30 minutes. The intrinsic viscosity of the obtained polymer is
0.641, and the softening point was 260.1°C. Using this polymer, yarn spinning was carried out in the same manner as in Example 1.
Twisted, heat treated, dyed and washed. The results were as shown in Table 1. Example 3 The same procedure as in Example 2 was carried out except that the time required to reduce the pressure from 760 mmHg to 1 mmHg in Example 2 was changed to 1 hour and 30 minutes, and the results are shown in Table 1. Comparative example 1 High-speed stirring disperser (stirring blade outer diameter 28 mm, outer cylinder ring inner diameter
29mm, using a laboratory mixer emulsifier made by Silverson Machine Co., Ltd. in the UK.
100 parts of monomethyl phosphate and 3933 parts of a 4% ethylene glycol solution of calcium acetate monohydrate (containing an equimolar amount of calcium acetate to monomethyl phosphate) were stirred at high speed for 60 minutes at 120°C at a rotation speed of 5000 rpm. The reaction yielded a cloudy slurry of phosphoric acid monoester calcium salt. Example 1 except that this slurry and a corresponding amount of calcium acetate monohydrate were added instead of the mixed transparent solution of diester calcium phosphate and calcium acetate monohydrate added after the transesterification reaction in Example 1. I did the same thing. The results are shown in Table 1, and instead of improving the depth of color, a decrease in visual density was observed. Also, after 200 wears, it became noticeably whiter. 【table】
Claims (1)
のエステル形成性誘導体と少なくとも1種のグリ
コールとを反応せしめてジカルボン酸のグリコー
ルエステル及び/又はその低重合体を生成させる
第1段階の反応及び該反応生成物を重縮合させる
第2段階の反応とによつて合成されたポリエステ
ルよりなる合成繊維を製造するに当り、該ポリエ
ステルの合成が完了するまでの任意の段階で、(a)
該ポリエステルを構成する酸成分に対して0.5〜
3モル%の下記一般式 (式中、R1及びR2は一価の有機基であつてR1
及びR2は同一でも異なつてもよく、Mはアルカ
リ金属又はアルカリ土類金属であつて、mはMが
アルカリ金属の場合は1、Mがアルカリ土類金属
の場合は1/2である。)で表わされる含金属リン化
合物及び(b)該含金属リン化合物に対して0.5〜1.2
倍モルのアルカリ土類金属化合物を(a)と(b)とを予
め反応させることなく添加し、しかる後ポリエス
テルの合成を完了し、得られたポリエステルを溶
融紡糸した後アルカリ化合物の水溶液によりその
2重量%以上を溶出することによつて微細孔を形
成せしめることを特徴とする合成繊維の製造法。[Claims] 1. A first step of reacting a dicarboxylic acid, mainly terephthalic acid, or an ester-forming derivative thereof with at least one glycol to produce a glycol ester of a dicarboxylic acid and/or a low polymer thereof. In producing synthetic fibers made of a polyester synthesized by the reaction of )
0.5 to the acid component constituting the polyester
3 mol% of the following general formula (In the formula, R 1 and R 2 are monovalent organic groups, and R 1
and R 2 may be the same or different, M is an alkali metal or an alkaline earth metal, and m is 1 when M is an alkali metal and 1/2 when M is an alkaline earth metal. ) and (b) 0.5 to 1.2 for the metallized phosphorus compound.
Double the molar amount of an alkaline earth metal compound is added to (a) and (b) without reacting them in advance, and then the synthesis of polyester is completed. A method for producing synthetic fibers, which comprises forming micropores by eluting 2% by weight or more.
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JPS58104215A JPS58104215A (en) | 1983-06-21 |
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- 1981-12-14 JP JP20009881A patent/JPS58104215A/en active Granted
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