JPS626911A - 無機微粒子含有ポリエステル繊維 - 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】 〔技術分野〕 本発明は無機微粒子含有ポリエステル繊維、さらに詳し
くは高次加工時の糸切れの発生が少なくて白粉発生も少
なくかつ糸物性の改善された無機微粒子含有ポリエステ
ル繊維に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

ポリエステル繊維はつや消し効果を有する無機微粒子、
主に酸化チタンが用途に応じて含有されているのが一般
的である。かがるポリエステルを溶融紡糸する場合、１
０００〜３５００　ｍ／分の紡糸速度で行なうのが一般
的であり、かつこの程度の速度では紡糸性も安定してお
り、均一な糸条が得られる。

一方、近年紡糸速度は増々高速化されてきており、これ
に伴って高速紡糸技術も長足の進歩をとげているが、無
機微粒子を含有するポリエステル繊維を紡糸速度５００
０　ｍ７分以上で紡糸するさ、急激に紡糸中の糸切れや
単糸切れが発生し始め、安定した紡糸はできないのが現
状である。このため超高速紡糸の高生産性メリットが全
く生かされていない。特開昭５６−９６９１３号公報に
は糸切れ抑制のため、超高速紡糸における分子配向時の
結晶化を抑制する方法が提案されているが、この方法を
用いても工業生産プロセスの規模になると安定した紡糸
成績は得られていないのが実情である。またこれらの方
法により得られた無機微粒子含有ポリエステル繊維は、
系中にボイドあるいはクラック状の欠陥が存在し、糸物
性に悪影響を及ぼしている問題がある。更には、高次加
工工程、例えば整経時のガイドあるいは製織時のオサで
の糸切れ、毛羽、白粉状の汚れの発生の問題もひきおこ
す。

本発明者らは無機微粒子含有ポリエステル繊維の前記問
題点の原因について鋭意検討を続けた結果、 ■　繊維に含有する無機微粒子の大きさや分散状態が、
糸切れ及び無機微粒子含有ポリエステルを得るに際し、
超高速紡糸を行なった場合に生じるボイドあるいはクラ
ック状欠陥と大いに関係すること、 ■　更に、繊維に含有する無機微粒子の大きさや分散状
態が、高次加工工程での糸切、毛羽、白粉等の汚れの発
生と密接に関係し、更に糸物性が得られる織編物の風合
に大きく関係することを見いだし本発明に到達したもの
である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は高次加工時の糸切れが少なくて、白粉発
生も少なく糸物性の改善された無機微粒子含有ポリエス
テル繊維を提供することにある。

〔発明の構成〕

即ち、本発明は含有する無機微粒子の平均粒子径が０６
μ以下で、かつ３μ以上の粒子が粒子６×１０−７９−
当たり２００個以下である下記（１）〜（４）繊維物性
を満足した無機粒子含有ポリエステル繊維を提供するこ
とにある。

■　複屈折Δｎが０．０７以上０．１３５以下■　沸騰
水収縮率７％以下でかつ乾熱収縮率１０％以下 ■　残留伸度が７０％以下 ■　ヤング率が５０　！７／ａ以上、１１０！ｉ’／ｃ
１以下さらに詳細に本発明について説明する。

本発明の最も重要な構成要件は無機微粒子含有ポリエス
テル繊維に含有する無機微粒子の粒子径及びその分散状
態の規定にある。

本発明のポリエステル繊維が含有する無機微粒子の平均
粒子径は０６μ以下であることが必要であり、好ましく
は０５μ以下、更に好ましくは０，１μ以上０．５μ以
下であることが本発明の効果及び無機微粒子によるつや
消効果が発揮され好ましい。含有する無機微粒子の粒子
径が０．６μより大きい場合には高次加工工程で糸切れ
、毛羽、汚れが多発してしまい、寸だ、得られた系中に
はボイドあるいはクラック状の欠陥が存在し、糸物性が
低下し好ましくない。

本発明においてポリエステル繊維中に含有する無機微粒
子の粒子径３μ以上の粒子が６　Ｘ　１０−’　ｇ当た
り２００個以下であることが必要であり、好ましくは１
００個以下、更に好捷しくけ４０個以下でより一層効果
が発揮される。

含有する無機微粒子の粒子径６μ以上の粒子が−６Ｘ１
０−’７当たり２００個より 多い場合にはたとえ、平均粒径が０．６μ以下であって
も高次加工工程で糸切、毛羽、汚れが多発し、又得られ
た系中にはボイドあるいはクラック状の欠陥が存在し、
糸物性が低いものとなる。

本発明で言う含有する無機微粒子の平均粒子径とは、詳
細には後述するが、無機微粒子含有ポリエステルＩ繊維
がＯ−クロロフェノールに溶解１〜て得た溶液中の粒子
径である。

粒子径３μ以上の粒子数とは、詳細には後述するが、無
機微粒子含有ポリエステルｌ繊維をフェノール及び四塩
化エタンからなる混合浴を溶解して得だ溶液中の粒子量
６×１０−’ｐ中に存在する粒子径６μ以上の粒子数の
ことである。

本発明における無機微粒子含有ポリエステル繊維の繊維
物性は実用面から複屈折Δｎ　０．０７以上、０．１！
１５以下にする必要があり、好ましくは００８以上０．
１２０以下である。００７未満であると、そのままでは
実用に耐え得るほど機械的性質の高いポリエステル繊維
になり得す、また、０．１３５より大きいと織編物とし
た場合の風合が硬くなってしまう。

収縮率は沸騰水収縮率を７係以下、好ましくは５％以下
、乾熱収縮率を１０％以下、好ましくは７係以下とする
。収縮率を上限収縮率より高くすると、織編物の熱セツ
ト時の寸法安定性が悪くなる。

まだ、残留伸度は７０％以下であり、好ましくは６０％
以上６０チ以下である方が良い。残留伸度が７０％より
大きいと原糸の構造が不安定で、経時変化も大きく、わ
ずかな外力に対しても変形を生じ、実用的な織編物用原
糸にはなり得ない。ヤング率は５０　ｙ／ａ以上１１０
　Ｆ／ｄ未満、好捷しくは６０Ｖｄ〜１００　！７％ｄ
である。

一般のポリエステル繊維のヤング率は１２０　！Ｖ／ｄ
前後であるが、このようにやや低目の範囲にコントロー
ルすることにより、織編物の風合に粗硬感を除去し、ふ
くらみとやわらかさを付与することが可能になる。一方
、ヤング率が５０９／ｄよりも低くなると、織編物と１
〜ての布帛がやわらかくなりすぎて、腰がなく、逆にペ
ーパーライクになってしまう。

本発明のポリエステル繊維が含有する無機微粒子とは二
酸化チタン、ノリ力、アルミナ、ジルコニア等の金属酸
化物、カオリナイト、タルク、ゼオライト等の複合酸化
物、炭酸カル／ラム等の炭酸塩、リン酸リチウム、リン
酸力ルンウム等のリン酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリ
ウム等の硫酸塩などの無機化合物で繊維中での平均粒子
径が０６μ以下のものをいう。前記無機化合物のうちで
も特に二酸化チタン、炭酸力ルンウム、硫酸バリウムか
つヤ消効果を有する点で好ましい。

また、無機微粒子の含有量は、本発明の効果を十分に発
揮させるために、重合反応後行られるポリマに対して５
０重量％以下であることが好ましい。更に好ましくは０
．０１重量％以上５．０重量％以下であることが本発明
の効果及び無機微粒子によるつや消効果が発揮され好ま
しい。

また、本発明のポリエステル繊維は単糸デニール５ｄ以
下、さらには２ｄ以下の繊維に対してその効果が著じる
しい。

また、本発明で言うポリエステルとは、繊維に成形し得
るポリエステルを主体とするものであればどのようなも
のでもよく、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポ
リ−１，４−ンクロヘキ／レンジメチレンテレフタレー
ト、ポリテトラメチレンテレ７タレー１・、ポリエチレ
ン２．６−ナフタリンジカルボキシレート、ポリエチレ
ン−α、β−ビス（２−１’ロルフエノキン）エタ７−
４，４’−ジカルボキシレーＩ□ｅが挙げられるが、ポ
リエステル製造工程で添加する無機微粒子の凝集を促進
させない程度に主成分以外の二官能性カルボン酸成分で
置き換えだポリエステルであっても、またエチレングリ
コールおよびブタンジオールなどのグリコール成分以外
に他のジオール成分で置き換えたポリエステルであって
もよい。更に、各種添加剤、たとえば易染剤、難燃剤、
制電剤、親水剤等を必要に応じて共重合または混合した
ポリエステルであってもよい。

次に本発明の無機微粒子含有ポリエステル繊維の製造方
法の一例を説明するが、この方法に限定されるものでは
ない。

まず、平均の一次粒子径が０．６μ以下の不活性無機微
粒子（Ａ）を、該無機微粒子（Ａ）の平均−次粒子径の
１０〜４０００倍の径を有し、かつ平均粒子径が０．５
關以下の粒子（Ｂ）とともに攪拌ししかるのち粒子（Ｂ
）を分離して得た無機微粒子スラリを用い該無機微粒子
スラリをポリエステルの製造反応系に添加して得た凝集
粗大粒子の少ないポリエステルを５０００　ｍ／ｍｉｎ
以上の紡糸速度で超高速紡糸することによって本発明の
目的とする繊維が得られる。

まだ、ポリエステルを紡糸する前に必要に応じてパック
内で濾過を強化することも、本発明の無機微粒子の大き
さや分散状態を安定させる点で好ましい。

ここでいう、不活性無機微粒子（Ａ）の平均−次粒子径
は０６μ以下であり、好ましくは０．５μ以下、更に好
ましくは０．４μ以下のものが使用され、合成時０６μ
以下のものであれば、そのまま使用することができる。

一方、０．６μより大きい粒子径、を有する合成無機化
合物や天然無機化合物の場合には、あらかじめ平均−次
粒子径を０６μ以下になるように粉砕、分級して使用す
る。

粒子（Ｂ）の粒子径は不活性無機微粒子（Ａ）の平均−
次粒子径の１０〜４０００倍であり、かつ０．５爺以下
であることが好ましい。より好ましくは１５〜３０００
倍、更に好ましくは２０〜２０００倍の粒子径の粒子が
使用され、粒子（Ｂ）の粒子径は。

０、３ｔａｎ以下がより好ましく、更に好ましくは０．
１朝以下のものが使用される。

粒子（Ｂ）としては、アルミナ、ジルコニア等のセラミ
ックス、ガラス、スチールなどの粒子が使用される。中
でもセラミックス、ガラスの小球体が好ましい。

攪拌処理は、用いる不活性無機微粒子（Ａ）の種類、平
均−次粒子径および共存して使用する粒子（Ｂ）の種類
および径により変化するが通常の攪拌装置を用いて行な
うことができる。すなわち、プロペラ翼、かい型具、タ
ービン翼、十字翼、ディスク等の攪拌翼を１枚または複
数枚装置した攪拌装置で好ましくは１００〜１０，００
０ｒｐｍ、更に好ましくは３００〜５０００ｒｐｍ　　
で軽重しくけ５分〜１０時間、更に好ましくは３０分〜
８時間攪拌して行なう。分散方法は連続式処理でも、回
分式処理でもかまわないが、回分式処理がより好ましい
。

不活性無機微粒子（Ａ）を粒子（Ｂ）とともに攪拌処理
を行なったスラリはろ過、デカンテーションその他の方
法で粒子（Ｂ）を分離し、そのままあるいはスラリを再
度ろ過またはスーパーデカンタ等で、スラリ中に残存す
る粗大粒子を除去した後、ポリエステルの製造反応系に
添加される。

本発明の無機粒子グリコールスラリはポリエステル製造
工程の任意の時点で添加することができる。好適にはエ
ステル化またはエステル交換反応開始以前から重縮合反
応初期まで、すなわち重合反応中ポリマの固有粘度が０
．２を越えない間に添加される。

更にこのように得られた不活性無機微粒千金チル繊維を
得る具体的な実施形態の−νりを第１図をもって説明す
る。

パックハウジング２により溶融されたポリマはパック１
から吐出して糸条となる。吐出された糸条は冷却筒３で
冷却固化されて給油装置４にて給油され、５０００ｍ／
分以上の紡糸速度で回転する第１ゴデイロール（以下第
１ＧＤとする）５と第２ゴデイロール（以下第２０Ｄと
する）５′を径て巻取機乙に巻き取られる。このように
紡糸速度とは口金から吐出された糸条が最初に接する駆
動ロール（第１ＧＤ）の表面速度を意味し巻取速度では
ない。ただし第１ＧＤ、第２０Ｄを用いない場合は巻取
速度が紡糸速度となる。

また、本発明においては第１ＧＤと第２０Ｄで連続的に
延伸を行なういわゆる直接紡糸延伸等も適用される。

〔発明の効果〕

本発明の特許請求の範囲に記載した無機微粒子含有ポリ
エステル繊維により、次のような効゛果が発揮される。

（１）　　繊維中にボイドあるいはクラック状の欠陥の
ない均一性の高い繊維となり、繊維物性も向上する。

（２）　　高次加工工程例えば整経時のガイドあるいは
製織時のオサでの糸切れ、毛羽、白粉の発生が大幅に回
避される。

（う１　また織編物にした場合の風合が極めて良好であ
る。

本発明で得られる糸条は後で延伸工程を経ずとも実用的
な繊維として使用できるだめ工程合理化メリットを産み
出す。従がってコストダウンが可能となる。

以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

なお、実施例中の物性は次のようにして測定した。

Ａ、平均−次粒子径 ＢＨＴ法で測定した。

Ｂ、スラリ中粒度分布 光透過式遠心沈降型粒度分析器（高滓製作所ｃｐ−２型
）で測定した。

Ｃ，ポリマ中の凝集粗大粒子 少量のポリマを２枚のカバーグラス間にはさみ２８０℃
にて溶融プレスし、急冷した後、顕微鏡観察し複数個の
一次粒子同志が凝集し、粒径の粗くなった部分を凝集粗
大粒子と判定１−だ。１−に存在する凝集粗大粒子数と
して表示した。

Ｄ、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。

Ｅ、繊維中の平均粒子径 繊維が含有する無機微粒子対Ｏ−クロロフェノールの重
量比が約１対２４．７００　　となるように無機微粒子
含有ポリエステル繊維を採取しマグネチツクスターラを
使用して０−クロロフェノールに溶解した。該溶液につ
いて堀場遠心式自動粒度分布測定装置 ０ＡＰＡ−５００（株式会社堀場製作所）を用いて平均
粒子径（μ）を測定した。ここで得られた測定値を平均
粒子径（μ）とした。

Ｆ、繊維中の粒子径６μ以上の粒子数 液体微粒子カウンタの測定に供する無機微粒子量が６Ｘ
１０−’ｊ７となるように無機微粒子含有ポリエステル
繊維を採取した。該ポリエステル繊維をフェノール対四
塩化エタンの重量比６：４の混合溶媒５０ｍ１に溶解し
、該溶液５ｍｌを採りフェノール対四塩化エタンの重量
比６：４の混合溶媒で５０１ｎｌ！となるように希釈し
た。しかる後膣溶液の１０プ（無機微粒子６　Ｘ　１０
−’り含有）についてＨ工ＡＣ！／ＲＯＹ（３０社の液
体微粒子カウンタ（本体４１００．検出器ＬＡ、Ｓ−５
４６゜サンプリング部０ＬＳ）により流量１０ｃｃ／６
秒の測定条件で６μ以上の粒子数をカウントした。ここ
で得られた測定値を粒子径６μ以上の粒子数とした。

以下は繊維物性の測定法である。

Ｇ、複屈折Δｎ 偏光顕微鏡を用いたＮａ電球によるＤ線単色光を用い、
・７”□−タ法で測定した。

Ｈ６沸騰水収縮率（３８ｗ） 周長１ｍのかせ取り機に１０回巻き ０、１　ｆｌ／ｄ、の加重をかけつつ原長４を測定した
後、沸騰水中で１５分間処理する。風乾後０、１　Ｆ／
ｄの加重をかけて′試料長ｔ１を測定し下式によって算
出する。

■、乾熱収縮率（ΔＳａ） 局長１ｍのかせ取り機に１０回巻き、０．１Ｓ’／ｄの
加重をかけつつ、原長４を測定した後、２００℃オープ
ン中で５分間処理する。

処理後ｏ１ｆｌｙｄの加重下で試料長ｔ１を測定し下式
によって算出する。

Ｊ、残留伸度 東洋ボールドウィン社製テンシロン引張試験機を用いて
試料長２００１１１１１１．引張速度１００ｍｍ／分、
チャート速度２００ｍｍ／分で荷重伸長曲線を求めて、
糸条が破断するまでの伸度でもって残留伸度とする。

Ｋ、ヤング率 東洋ボールドウィン社製テンシロン引張試験機を用いて
試料長２００＋ａ、引張速度２００朝／分、チャート速
度１，０００ｗ／分で第２図のような荷重伸長曲線を求
めて次式で計算する。

Ｍ（！ｉ２／ｄ）＝□ （Ｂ／Ｎｕ）ＸＤ Ａ、１３：第２図の荷重伸長曲線から読みとった値 Ｌ：チャートスピード Ｄ＝フィラメントデニール 実施例１ 平均−次粒子径０．３２μの二酸化チタン１０部にエチ
レングリコール１００部および平均粒子径７０μのガラ
スピーズ１５０部を、タービン翼を備えた攪拌装置に仕
込み、　　３２００　ｒｐｍで４時間攪拌した。攪拌終
了後、４００メツシユの金網でガラスピーズを分離して
二酸化チタンのエチレングリコールスラリを得た。スラ
リ中の二酸化チタンの平均粒子径は０．４μであった。

該スラリを重縮合反応前に３部添加し常法により重合反
応を行ない固有粘度０．６２のポリマを得た。ポリマ中
の粒子の分散状態を観察したところ凝集粗大粒子は３個
／−であり良好な分散状態であった。得られたポリマを
用いて、紡糸温度２９７℃、口金単孔当たりの吐出量１
．７５１部分、紡糸速度８２５０ｍ／分で溶融紡糸した
。得られた繊維中の平均粒子径は０．４μであり、繊維
中の粒子径３μ以上の粒子数は５個であり、非常に良好
な分散状態を示しだ。繊維中にはボイド及びクラック状
の欠陥は認められなく均一性の高い繊維であった。（図
３−（ａ）参照）また、得られた繊維の繊維物性は複屈
折Δｎ０．０９．沸騰水収縮率３．３％、乾熱収縮率４
．１係、残留伸度３３％、ヤング率９５　Ｐ／ｄであり
、実用上満足のいく繊維であった。一方操業性の面から
は紡糸時のバック内圧上昇が少なく紡糸時の糸切回数６
回／トンであり、長時間にわたり安定して紡糸すること
が可能であった。また整径時の毛羽発生回数は２回／１
０’ｍであり、毛羽発生及びガイドでの白粉、汚れ発生
は極めて少なかった。

比較実施例１ ポリマを得るに際し、平均粒子径７０μのガラスピーズ
１５０部を添加しない以外は実施例１と全く同様にして
スラリを調整した。得られたスラリ中の二酸化チタンの
平均粒子径は０．６μであった。該スラリを用いて実施
例１と全く同様にして固有粘度０．６２のポリマを得た
。ポリマ中の凝集粗大粒子は２５個／−で分散状態は不
良であった。得られたポリマを用いて、紡糸温度２９７
℃、口金単孔当たりの吐出量１７り７分、紡糸速度８２
５０ｍ／分で溶融紡糸した。得られた繊維中の平均粒子
径は０．７０μ、繊維中の粒子径６μ以上の粒子数は４
４０個であり繊維中にはボイド及びクラック状の欠陥が
多数存在しているのが認められた。（図３−（ｂ）参照
）。寸だ、得られた繊維物性は複屈折Δｎ０．０８．沸
騰水収縮率３．４％、乾熱収縮率４．２％、残留伸度３
０％、ヤング率ｑ　ｏ　ｊ９／ｃｌであり、実施し１１
１の繊維より低複屈折、低ヤング率であった。一方操業
性の面からは、紡糸時のパック内圧上昇が太きく紡糸時
の糸切回数１００回以上／トンであり紡糸性は極めて悪
かった。また整径時の毛羽、白粉が多数発生した。

比較実施例２ 平均−次粒子径を１．２μと変更した以外実施し１１と
同じ方法で固有粘度０．６２のポリマを得だ。得られだ
ポリマを用いて、紡糸温度２９７℃、口金単孔当たりの
吐出量１．７ｆｉ’／分、紡糸速度８２５０　ｍ／分で
溶融紡糸した。得られた繊維中の平均粒子径は１．３μ
、繊維中の粒子径３μ以上の粒子数は３７０個であり繊
維中にはボイド及びクラック状の欠陥が多数存在してい
るのが認められた。

一方操業性の面からは紡糸時の糸切回数１００回以上／
トンであり紡糸性は極めて悪かった。また整径時の毛羽
、白粉も多数発生した。

実施例２ 実施例１のポリマを使用して紡糸温度３０２及び繊維中
の平均粒子径は表１に示す通りであった。

水準３．４．５．６が本発明の繊維である。実用上満足
すべき繊維物性を有していることがわかる。

水準１，２は機械的特性及び熱安定性の悪い繊維であり
実用に耐え得る繊維ではなかった。水準７は織物での粗
硬感が大きく風合が悪く満足すべき繊維ではなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融紡糸工程を示す概略図である。第
２図は本発明のヤング率の測定法を説明する図である。 第３図−（ａ）　、　（ｂ）は実施例１、比較実施例１
でそれぞれ得られた超高速紡糸糸の透過光顕微鏡写真を
示す。 １：バンク ２：パックハウジング ３：冷却筒 ４：給油装置 ５：第１ＧＤ　　５′：第２ＧＤ ６：巻取機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 含有する無機微粒子の平均粒子径が０．６μ以下で、か
   つ３μ以上の粒子が粒子６×１０＾−＾７ｇ当たり２０
   ０個以下である下記（１）〜（４）繊維物性を満足した
   無機微粒子含有ポリエステル繊維。 （１）複屈折Δｎが０．０７以上０．１３５以下（２）
   沸騰水収縮率７％以下でかつ乾熱収縮率１０％以下 （３）残留伸度が７０％以下 （４）ヤング率が５０ｇ／ｄ以上、１１０ｇ／ｄ以下