WO2019131460A1 - 変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維 - Google Patents

変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維 Download PDF

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WO2019131460A1
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evoh
vinyl alcohol
alcohol copolymer
modified evoh
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祥玄 小野木
中塚 均
慎也 河角
貴志 池田
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株式会社クラレ
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Definitions

  • the present invention relates to a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber suitable for, for example, a heat-fusible fiber used for preventing the occurrence of puckering and penetration in clothing.
  • Patent Document 1 the fibers of a fiber molding are effectively adhered to each other by a hot melt type binder fiber comprising a polyester-based polymer having a softening point of 100 ° C. or more and 150 ° C. or less and having a specific crimp rate. Binder fibers have been proposed. Further, in Patent Document 2, it is a hot melt adhesive fiber made of a copolyester having a melting point of 100 ° C.
  • the adhesive fibers can not be fused and cured unless heat treatment at a temperature exceeding 100 ° C., such as high-temperature high-pressure dyeing or steam iron, is performed. There is a problem that the range of use is limited in that the texture of the fabric is impaired.
  • ethylene-vinyl alcohol copolymer which is a modifying component such as the following structural unit (I)
  • Composite fiber made of a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer with an ethylene content of 5 to 55% by mole containing 0.3 to 40% by mole that is excellent in adsorptivity, wearing feeling, and excellent in fusion and strength It has been proposed that fibers can be obtained.
  • the above-mentioned modified EVOH fiber is not intended for use in clothing, there has been a problem in the modified EVOH fiber that excessive fabric shrinkage occurs, for example, when setting a fabric combined with polyester fibers or polyamide fibers.
  • the present invention was made to solve the above-mentioned problems, and although the fusion treatment is possible at 100 ° C. or less, it is excellent in the storability under high temperature and high humidity environment, and combined with polyester fiber and polyamide fiber. It is an object of the present invention to provide a modified EVOH fiber capable of imparting appropriate shrinkage to a fabric while being fused at the time of setting the fabric.
  • the present invention has the following configuration.
  • the present invention includes a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer containing 0.1 to 10 mol% of the following structural unit (I) and having an ethylene content of 5 to 55 mol%, and having a crystallinity of 25 to 50
  • a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber characterized in that (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, or 6 to 10 carbon atoms R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different groups, and R 3 and R 4 may be bonded to each other.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may have a hydroxyl group, a carboxyl group or a halogen atom
  • the crystallite size may be 30 to 50 ⁇ .
  • the melting point may be 60 to 160 ° C.
  • the modified ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber has a resin comprising the modified ethylene-vinyl alcohol copolymer and an ethylene content not containing the structural unit (I) in a melting stage at the time of spinning. % Of the resin comprising the unmodified ethylene-vinyl alcohol copolymer may be nonuniformly fed into the resin feed hopper.
  • the present invention may be a fiber structure including the modified ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber.
  • the fusion treatment at a low temperature of 100 ° C. or less is realized, and excessive shrinkage of the fabric does not occur at the setting of the woven and knitted fabric etc. It is possible to provide a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber having both good shrinkability and fusion property.
  • the modified EVOH fiber of the present invention contains a modified ethylene-vinyl alcohol copolymer containing 0.1 to 10 mol% of a modifying component and having an ethylene content of 5 to 55 mol%, and has a crystallinity of 25 to 50 It is important to be%.
  • the specific modifying component amount By setting it as the specific modifying component amount, the spinnability is excellent, and the crystallinity and the melting point of EVOH can be controlled, and sufficient fusion property can be exhibited even in heat treatment at a low temperature.
  • the dimensional stability at the time of heat treatment is good, and the fibers constituting the fiber structure are strongly melted. Because it can be worn, it is possible to provide a fiber structure that has been prevented from piercing and unraveling.
  • modified EVOH (Modified EVOH)
  • the modified ethylene-vinyl alcohol copolymer used in the present invention contains 0.1 to 10 mole% of the following structural unit (I) and has an ethylene content of 5 to 55 mole%. It is important to use coalescing.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (such as an alkyl group or an alkenyl group), or an alicyclic carbon having 3 to 10 carbon atoms)
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same group, Also, R 3 and R 4 may be bonded (provided that both R 3 and R 4 are hydrogen atoms are excluded.)
  • R 1 , R 2 and R described above 3 and R 4 may have other groups, for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogen atom, etc.
  • both of R 1 and R 2 are preferably hydrogen atoms. More preferably, R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and one of R 3 and R 4 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the other is a hydrogen atom. More preferably, the aliphatic hydrocarbon group is an alkyl group or an alkenyl group. Particularly preferably, R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, and one of R 3 and R 4 is a methyl group or an ethyl group, and the other is a hydrogen atom. As a result, it is possible to obtain fibers that are easily fused to polyester fibers, polyamide fibers, and the like.
  • one of R 3 and R 4 is a substituent represented by (CH 2 ) i OH (wherein, i is an integer of 1 to 8), and the other is a hydrogen atom.
  • substituent represented by (CH 2 ) iOH i is preferably an integer of 1 to 4, more preferably i is 1 or 2, and particularly preferably i is 1. .
  • the structural unit (I) contained in the modified EVOH used in the present invention needs to be in the range of 0.1 to 10 mol%.
  • the structural unit (I) is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and still more preferably 3 mol% or more.
  • the structural unit (I) is preferably 9 mol% or less, more preferably 6 mol% or less, and still more preferably 5 mol% or less.
  • the structural unit (I) is less than 0.1 mol%, the fusion property is deteriorated, and if it exceeds 10 mol%, not only the spinnability is inferior because of the high elastic recovery rate due to the high modification amount.
  • the melting point and the degree of crystallinity of the obtained fiber are low, and when the fiber is stored, sticking occurs between the fibers, resulting in poor storage stability.
  • the ethylene content of the modified EVOH used in the present invention is required to be 5 to 55 mol%.
  • the ethylene content of the modified EVOH is more preferably 15 mol% or more, and further preferably 25 mol% or more.
  • the ethylene content of the modified EVOH is more preferably 50 mol% or less, and still more preferably 45 mol% or less.
  • the components other than the structural unit (I) and the ethylene unit that constitute the modified EVOH are mainly vinyl alcohol units.
  • This vinyl alcohol unit is usually a vinyl alcohol unit which has not reacted with the monohydric epoxy compound described below among the vinyl alcohol units contained in the raw material EVOH.
  • unsaponified vinyl acetate units that may be contained in EVOH are usually contained as such in the modified EVOH. It was found from the measurement of NMR and the measurement results of the melting point that the modified EVOH is a random copolymer containing these components.
  • other components can also be included within the scope of the object of the present invention.
  • the preferred melt flow rate (MFR) (at 190 ° C. under 2160 g load) of the modified EVOH is 0.1 to 30 g / 10 min, more preferably 0.3 to 25 g / 10 min, still more preferably 0. 5 to 20 g / 10 min.
  • MFR melt flow rate
  • the method for producing the above modified EVOH is not particularly limited.
  • the modified EVOH can be obtained by reacting an ethylene-vinyl alcohol copolymer with a monohydric epoxy compound having a molecular weight of 500 or less.
  • EVOH used as the raw material of the modified EVOH in the present invention those obtained by saponifying an ethylene-vinyl ester copolymer are preferable.
  • vinyl acetate is mentioned as a representative thing as a vinyl ester used at the time of manufacture of EVOH
  • other fatty acid vinyl esters vinyl propionate, vinyl pivalate, etc.
  • ⁇ -olefins such as propylene, butylene, isobutene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene as long as the object of the present invention is not inhibited.
  • Unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate or esters thereof; vinyl silane compounds such as vinyltrimethoxysilane; unsaturated sulfonic acids or salts thereof; alkyl thiols And vinyl pyrrolidone such as N-vinyl pyrrolidone can be copolymerized.
  • the degree of saponification of the vinyl ester component of the EVOH is preferably 90% or more.
  • the saponification degree of the vinyl ester component is more preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. If the degree of saponification is less than 90%, the thermal stability may be insufficient, and a degraded material may be easily generated to deteriorate the process passability.
  • the EVOH is composed of a blend of two or more types of EVOH having different saponification degrees, the average value calculated from the blending weight ratio is taken as the saponification degree.
  • the ethylene content and the degree of saponification of EVOH can be determined by nuclear magnetic resonance (NMR) method.
  • the intrinsic viscosity of the EVOH is preferably 0.06 L / g or more.
  • the intrinsic viscosity of EVOH is more preferably in the range of 0.07 to 0.2 L / g, still more preferably 0.075 to 0.15 L / g, particularly preferably 0.080 to 0.12 L / g It is. If the intrinsic viscosity of EVOH (A) is less than 0.06 L / g, the spinnability, stretchability and strength may be reduced. In addition, when the intrinsic viscosity of EVOH exceeds 0.2 L / g, the spinnability and the stretchability may be deteriorated and the deteriorated material may be easily generated.
  • the melt flow rate (MFR) (at 190 ° C. under a load of 2160 g) of the EVOH is 0.1 to 30 g / 10 min, more preferably 0.3 to 25 g / 10 min, still more preferably 0. 5 to 20 g / 10 min.
  • MFR melt flow rate
  • the melting point is around 190 ° C or exceeds 190 ° C, measure at a plurality of temperatures above the melting point under a load of 2160 g, and plot the reciprocal of absolute temperature on the horizontal axis and the logarithmic MFR on the vertical axis It is represented by a value extrapolated to 190 ° C.
  • a mixture of two or more types of EVOH having different MFRs can also be used.
  • the monovalent epoxy compound having a molecular weight of 500 or less to be reacted with EVOH is a monovalent epoxy compound. That is, it must be an epoxy compound having only one epoxy group in the molecule, and the use of a divalent or higher polyvalent epoxy compound can not exert the effects of the present invention.
  • the polyepoxy compound may be contained in a very small amount in the production process of the monofunctional epoxy compound. If it is a range which does not inhibit the effect of the present invention, it is also possible to use a monovalent epoxy compound containing a very small amount of polyvalent epoxy compound as a monovalent epoxy compound having a molecular weight of 500 or less in the present invention.
  • the monovalent epoxy compound an epoxy compound having 2 to 8 carbon atoms is particularly preferable.
  • the carbon number of the monovalent epoxy compound is preferably 2 to 6 carbon atoms, and more preferably 2 to 4 carbon atoms.
  • 1,2-epoxybutane, 2,3-epoxybutane, epoxypropane, epoxyethane and glycidol are preferable, and in particular, epoxypropane is more preferable.
  • a modified EVOH is obtained by reacting the EVOH with the monovalent epoxy compound.
  • a preferable mixing ratio of EVOH and monovalent epoxy compound is 1 to 50 parts by weight of monovalent epoxy compound, and more preferably 2 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of EVOH. Particularly preferably 5 to 35 parts by weight.
  • the method for producing modified EVOH by reacting EVOH with a monovalent epoxy compound having a molecular weight of 500 or less is not particularly limited. However, a production method in which EVOH is reacted with a monovalent epoxy compound in solution, and EVOH with a monovalent epoxy The production method etc. which make a compound react in an extruder are mentioned as a suitable method.
  • the modified EVOH fiber of the present invention has a crystallinity of 25 to 50%. If the degree of crystallinity is less than 25%, the proportion of the amorphous part in the fiber increases, and not only the spinnability of the obtained fiber is degraded, but also the shrinkage of the fiber increases, so the dimensional stability of the fiber structure The sex is bad. On the other hand, if it is more than 50%, the proportion of the crystal part in the fiber is large, so the shrinkage of the obtained fiber is small, and the heat treatment temperature for fusing is not preferable.
  • a fiber structure for example, a woven or knitted fabric
  • a modified EVOH fiber having a crystallinity of 25 to 50% sufficient heat treatment at a low temperature treatment is performed when heat treatment is performed with hot water or steam. Adhesion can be secured, dimensional stability is good, and defects of the product due to problems such as deterioration in process passability in the subsequent process can be reduced.
  • the degree of crystallinity of the modified EVOH fiber is preferably 27% or more, and more preferably 29% or more. Moreover, 45% or less is preferable and 40% or less is more preferable.
  • the crystallinity of the modified EVOH fiber is calculated by the measurement method described in the examples to be described later.
  • the modified EVOH fiber of the present invention preferably has a crystallite size of 30 to 50 ⁇ in the (002) plane. If the crystallite size is less than 30 ⁇ , the growth of each crystallite present in the fiber is insufficient, the orientation is easily broken due to heat, and the shrinkage ratio is increased, so that the dimensional stability of the fiber structure may be deteriorated. On the other hand, when it is larger than 50 ⁇ , the crystallites are large and the dispersibility of the crystallites in the fibers is deteriorated, so that large spots may be formed and the fibers may not be uniformly shrunk.
  • a fiber structure for example, a woven or knitted fabric
  • a modified EVOH fiber having a crystallite size of 30 to 50 ⁇ sufficient fusion at low temperature treatment can be obtained when heat treatment is performed with hot water or steam. Treatment and moderate contraction can be imparted.
  • the melting point of the modified EVOH fiber is preferably 60 to 160 ° C. More preferably, the temperature is 60 to 155 ° C.
  • the spinning temperature can be lowered, and it becomes possible not only to improve the spinnability while preventing deterioration of the resin, but also to heat fusion at low temperature. It becomes possible. Further, by setting the melting point to 60 ° C. or higher, fibers do not stick together even in a high temperature and high humidity environment, and fibers excellent in storage stability can be obtained.
  • the production method of the modified EVOH fiber of the present invention is not limited as long as it has the above-mentioned modifying amount and the degree of crystallinity.
  • the modified EVOH fiber of the present invention may be a fiber containing a mixture of modified EVOH and another thermoplastic resin.
  • the resin composition containing the modified EVOH and the other thermoplastic resin preferably contains 1 to 99% by weight of the modified EVOH and 1 to 99% by weight of the thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin to be blended with the modified EVOH is not particularly limited, and EVOH which does not contain the modified structural unit (I), polyolefin, polyamide, polyester, polystyrene, polyvinyl chloride, poly (meth) acrylate, Polyvinylidene chloride, polyacetal, polycarbonate, polyvinyl acetate, polyurethane, polyacrylonitrile, polyketone and the like can be mentioned. Various copolymers can also be used.
  • thermoplastic resin it is preferable to use an unmodified EVOH having an ethylene content of 5 to 55 mol% which does not contain the structural unit (I) from the viewpoint of compatibility.
  • the content of the structural unit (I) can be arbitrarily adjusted by mixing the modified EVOH and the unmodified EVOH.
  • denaturation EVOH can be used as EVOH, It selects suitably by the composition of modification
  • the resin non-uniformly into the resin supply hopper at the melting stage during spinning is preferable to supply the resin non-uniformly into the resin supply hopper at the melting stage during spinning.
  • it is a method of supplying and blending EVOH pellets (chips) containing a high proportion of structural units (I) and unmodified EVOH pellets (chips) not containing structural units (I) at an arbitrary ratio. .
  • EVOH pellets chips
  • additives can also be blended into the modified EVOH fiber used in the present invention as required.
  • additives include antioxidants, plasticizers, heat stabilizers, ultraviolet light absorbers, antistatic agents, lubricants, colorants, fillers, or other high molecular compounds. It can blend in the range which the effect of this invention is not inhibited.
  • the modified EVOH fiber of the present invention can be spun by a common melt spinning method, for example, a method of melt spinning at low speed and medium speed and then drawing, a direct spin drawing method at high speed, drawing and false twist after spinning It can manufacture by arbitrary manufacturing methods, such as the method of performing simultaneously or continuously.
  • the modified EVOH resin composition is melted by a melt extruder, the molten polymer stream is guided to a spinning head, weighed by a gear pump, discharged from a spinning nozzle of a desired shape, and optionally drawn.
  • the fibers of the present invention can be produced by carrying out the procedure and so on and then winding it up.
  • the melting temperature at the time of spinning is appropriately adjusted according to the melting point of the modified EVOH and the like, but usually, approximately 150 to 300 ° C. is preferable.
  • the yarn discharged from the spinning nozzle is taken up at high speed as it is without drawing, or drawn as needed.
  • the stretching operation is usually performed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, at a stretching ratio of 0.55 to 0.9 times the breaking elongation (HDmax).
  • HDmax breaking elongation
  • the drawing may be carried out after being once taken up and then drawn after being discharged from the spinning nozzle, or may be applied subsequently to the drawing, but any of them may be used in the present invention.
  • the stretching operation is usually performed by hot stretching, and may be performed using any of a hot air, a hot plate, a hot roller, a water bath, and the like. Further, the take-up speed is different depending on the case where the film is once wound up and then subjected to a drawing process, and in the case of drawing by spinning and drawing in a single step of spinning direct drawing and winding, the case of winding at high speed as it is without drawing. Pick up in the range of ⁇ 6000m / min.
  • the cross-sectional shape of the fiber of the present invention is not particularly limited, and it can be a true circular shape, a hollow shape, or an irregular shape cross section depending on the shape of the nozzle using a usual melt spinning method.
  • a perfect circle is preferable in terms of processability in fiberization and weaving.
  • the modified EVOH fiber of the present invention can be used as various fiber structures (fiber aggregates).
  • fiber structure refers to multifilament yarn, spun yarn, woven / knitted fabric, non-woven fabric, paper, artificial leather, and filling material consisting only of the modified EVOH fiber of the present invention, and modified EVOH fiber of the present invention.
  • Woven and non-woven fabrics used in the section for example, cross-knit woven fabrics with other fibers such as natural fibers, chemical fibers, synthetic fibers and semi-synthetic fibers, blended yarns, mixed yarns, yarns, yarns, yarns and yarns It may be a woven or knitted fabric used as a processed yarn such as cotton, a mixed cotton nonwoven fabric, a fiber laminate, or the like.
  • Example 1 (Preparation of modified EVOH fiber) 8 mol% modified EVOH having an ethylene content of 32 mol% and a saponification degree of 99.9% as a modified EVOH resin (however, in structural unit (I), R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, R 3 and One of R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom ("EX 854", manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is melted at 220 ° C. using an extruder, and is introduced into a spin pack, The fiber was discharged from the spinning nozzle at a spinneret temperature of 230 ° C. from a nozzle with a hole diameter of 0.25 mm and a hole number of 12.
  • EX 854" manufactured by Kuraray Co., Ltd.
  • the crystallinity of the prepared modified EVOH fiber was measured.
  • denatured EVOH fiber was measured by the following measuring apparatuses and measurement conditions.
  • Measuring device X-ray diffractometer "D8 Discover with GADDS” equipped with a two-dimensional detector, manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.
  • Crystallite size measurement The crystallite size of the modified EVOH fiber was measured by the following measuring apparatus and measurement conditions. Measuring device: X-ray diffractometer "D8 Discover with GADDS” equipped with a two-dimensional detector, manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.
  • Melting point measurement In accordance with JIS K 7121, it was measured at a temperature rising rate of 10 ° C./min with a differential scanning calorimeter (DSC-60) manufactured by Shimadzu Corporation. Indium and lead were used for temperature calibration. The melting peak temperature (Tpm) in the aforementioned JIS was determined from the chart of the 2nd run, and this was taken as the melting point.
  • the prepared modified EVOH fiber and 84 dtex / 24 filament nylon-6 fiber (reduced viscosity 1.80 dL / g (concentration 1 g / dL in orthochlorophenol, 30 ° C.)) are combined and then rounded using a tubular knitting machine It was a knitted fabric. This is treated with hot water at 80 ° C. for 10 minutes and steam at 110 ° C. for 1 minute, and then the unwinding strength (unit mN) is determined under the following equipment and conditions to evaluate the fusion property of the modified EVOH fiber did.
  • the unwinding strength was 100 mN or more under the following measurement conditions, it could be used as a general spring stopper, and if it was 300 mN or more, it could be used regardless of the application.
  • the prepared modified EVOH fiber is left to stand in an environment of temperature 22 ° C. and humidity 65% for 24 hours, conditioned, squeezed, and measured the yarn length under a load of 0.3 mg / dtex. "Length”.
  • the treated yarn is then treated with hot water at 90 ° C. for 30 minutes under a load of 0.5 mg / dtex, dehydrated and cooled, and then the length of the yarn measured under a load of 0.3 mg / dtex "Length”. Then, the shrinkage rate of the modified EVOH fiber was calculated by the following formula (2).
  • Example 2 6 mol% modified EVOH having an ethylene content of 44 mol% and a saponification degree of 99.9% as a modified EVOH resin (however, in structural unit (I), R 1 and R 2 are both hydrogen atoms, R 3 and One of R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom (“EX 861 B” manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is extruded and wound in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH I got a fiber.
  • EX 861 B manufactured by Kuraray Co., Ltd.
  • Table 1 The results of evaluating the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • the results of evaluation of the degree of crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage stability, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • Example 6 A modified EVOH by melt kneading using 100 parts by weight of EVOH having an ethylene content of 15 mol% and a saponification degree of 99.9% and 7.4 parts by weight of epoxypropane (however, R 1 and R in structural unit (I)) 2 is a hydrogen atom, one of R 3 and R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom) to remove unreacted epoxypropane.
  • the resulting modified EVOH was a modified EVOH having an ethylene content of 15 mol%, a saponification degree of 99.9%, and a structural unit (I) of 4 mol%.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the results of evaluating the degree of crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage stability, the fusion property, and the shrinkage ratio are shown in Table 1.
  • a modified EVOH is prepared by melt-kneading using 100 parts by weight of EVOH having an ethylene content of 25 mol% and a saponification degree of 99.9% and 7.4 parts by weight of epoxypropane (however, R 1 and R in structural unit (I) 2 is a hydrogen atom, one of R 3 and R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom) to remove unreacted epoxypropane.
  • the obtained modified EVOH was a modified EVOH having an ethylene content of 25 mol%, a saponification degree of 99.9%, and a structural unit (I) of 4 mol%.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the results of evaluating the degree of crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage stability, the fusion property, and the shrinkage ratio are shown in Table 1.
  • Example 8 A modified EVOH by melt kneading using 100 parts by weight of EVOH having an ethylene content of 50 mol% and a saponification degree of 99.9% and 7.4 parts by weight of epoxypropane (however, R 1 and R in structural unit (I) 2 is a hydrogen atom, one of R 3 and R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom) to remove unreacted epoxypropane.
  • the resulting modified EVOH was a modified EVOH having an ethylene content of 50 mol%, a saponification degree of 99.9%, and a structural unit (I) of 4 mol%.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the results of evaluating the degree of crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage stability, the fusion property, and the shrinkage ratio are shown in Table 1.
  • Table 1 The results of evaluating the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • Table 1 The results of evaluating the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • Table 1 The results of evaluating the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • Example 12 Melt-kneading using 100 parts by weight of resin pellets of EVOH ("E-112YS" manufactured by Kuraray Co., Ltd.) having ethylene content of 44 mol% and a degree of saponification of 99.9% and 7.4 parts by weight of epoxypropane
  • modified EVOH (wherein in structural unit (I), both R 1 and R 2 are hydrogen atoms, one of R 3 and R 4 is a methyl group, and the other is a hydrogen atom)
  • the unreacted epoxypropane was removed.
  • the obtained modified EVOH was a modified EVOH having an ethylene content of 44 mol%, a saponification degree of 99.9%, and a structural unit (I) of 4 mol%.
  • Example 1 This was extruded and wound by the same method as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber.
  • the results of evaluating the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property and the shrinkage ratio in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the results of evaluating the degree of crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage stability, the fusion property, and the shrinkage ratio are shown in Table 1.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property, and the shrinkage ratio were evaluated. The results are shown in Table 1.
  • (Comparative example 4) Melting and kneading is carried out using 100 parts by weight of EVOH having an ethylene content of 60 mol%, a saponification degree of 99.9%, and 7.4 parts by weight of epoxypropane, and modified EVOH (wherein R 1 and R 1 in structural unit (I) are Both R 2 s are hydrogen atoms, one of R 3 s and R 4 s is a methyl group, and the other is a hydrogen atom to obtain unreacted epoxypropane.
  • the resulting modified EVOH had a ethylene content of 60 mol%, a saponification degree of 99.9%, and a structural unit (I) of 4 mol% modified EVOH.
  • Example 1 Using this modified EVOH, extrusion and winding were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a modified EVOH fiber. Then, in the same manner as in Example 1, the crystallinity, the crystallite size, the melting point, the spinnability, the storage property, the fusion property, and the shrinkage ratio were evaluated. The results are shown in Table 1.
  • the modified EVOH fibers of Examples 1 to 12 contain 0.1 to 10 mol% of the structural unit (I), have an ethylene content of 5 to 55 mol%, and have a crystallinity of Since it is a fiber having 25 to 50%, it can be seen that it has sufficient fusion properties.
  • the spinnability and storage stability are also good, and in particular, the modified EVOH fibers of Examples 3 to 5 and 7 to 11 have better spinnability and storageability.
  • Example 4 since the modified EVOH fiber of Example 4 performed chip
  • the unmodified EVOH fiber of Comparative Example 1 had a degree of crystallinity of more than 50%, and the fusion property of the fiber was significantly inferior.
  • the modified EVOH fiber of Comparative Example 2 has a degree of crystallinity of less than 25%, the result is inferior in spinnability and storage stability.
  • the modified EVOH fiber of Comparative Example 3 has a low ethylene content, the spinnability was poor.
  • the modified EVOH fiber of Comparative Example 4 has a high ethylene content, the result is that the fusion property of the fiber is extremely poor.
  • the modified EVOH fiber of the present invention achieves sufficient fusion property at low temperature, is excellent in storability in a high temperature and high humidity environment, and has sufficient shrinkability so as not to cause excessive shrinkage of the fabric when setting the woven and knitted fabric
  • a modified EVOH fiber having both adhesion and fusion exhibits excellent performance in applications such as prevention of penetration of sharps such as underwear, stockings, linings and socks, and anti-curl applications.

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Abstract

変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維は、変性成分を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%である変性エチレン-ビニルアルコール共重合体を含み、結晶化度が25~50%である。

Description

変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維
 本発明は、例えば、衣類に解れ防止や突き抜け防止などを施すために使用される熱融着性繊維に好適な変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維に関する。
 従来、インナーや靴下などの衣類に鋭利物の突き抜け防止性や解れ防止性を付与する目的で、熱融着性繊維を用いて生地を固定する方法が知られている。このような熱融着性繊維としては種々のものが紹介されている。例えば、特許文献1では、100℃以上、150℃以下の軟化点を有するポリエステル系ポリマーからなり、特定の捲縮率を有するホットメルト型バインダーファイバーによって、繊維成形物の繊維相互を有効に接着することができるバインダーファイバーが提案されている。また、特許文献2では、融点が100℃~160℃である共重合ポリエステルからなりホットメルト接着性繊維であって、後加工に充分耐え、接着後の被接着体のドライクリーニング性、透明性、保形性、風合いにも優れる繊維が提案されている。しかし、特許文献1及び2の熱融着性繊維では、高温高圧染色やスチームアイロンなどの100℃を超える温度での熱処理を施さなければ、接着繊維を融着させて硬化させることができず、生地の風合いを損ねる点で使用範囲が限られてしまう問題があった。
 上記の問題点の改善として、特許文献3では、エチレン-ビニルアルコール共重合体(以下、EVOHと略することがある。)であって、例えば、下記構造単位(I)のような変性成分を0.3~40モル%含有する、エチレン含有量5~55モル%の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体からなる複合繊維によって、吸着性、着用感に優れ、融着性と強度の優れた複合繊維が得られることが提案されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

 しかしながら上記の変性EVOH繊維は衣類への使用を意図していないため、変性EVOH繊維において、例えば、ポリエステル繊維やポリアミド繊維と合わせた生地のセット時に過剰な生地の収縮が起こる問題があった。また、分子鎖に変性成分を多く含む場合は、特に高温多湿環境下での保管時において、徐々に繊維の収縮が進行することによる端糸の潜りこみ、および繊維間の膠着の発生による解舒性悪化の問題があった。
特開昭57-66117号公報 特開昭57-21513号公報 特開2004-162189号公報
 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、100℃以下で融着処理が可能であるにもかかわらず、高温多湿環境下での保管性に優れ、ポリエステル繊維やポリアミド繊維と合わせた生地のセット時に融着しつつ、生地に対して適度な収縮を付与できる変性EVOH繊維を提供することを目的とするものである。
 すなわち、本発明は以下の構成からなる。
 本発明は、下記構造単位(I)を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%である変性エチレン-ビニルアルコール共重合体を含み、結晶化度が25~50%であることを特徴とする、変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

(式中、R、R、R及びRは、水素原子、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、炭素数3~10の脂環式炭化水素基又は炭素数6~10の芳香族炭化水素基を表す。R、R、R及びRは同じ基でも良いし、異なっていても良い。また、RとRとは結合していても良い。またR、R、R及びRは水酸基、カルボキシル基又はハロゲン原子を有していても良い。)
 また、前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維において、結晶子サイズが30~50Åであってもよい。
 また、前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維において、融点が60~160℃であってもよい。
 前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維は、紡糸時の溶融段階において、前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体からなる樹脂と、前記構造単位(I)を含有しないエチレン含有量が5~55モル%である未変性エチレン-ビニルアルコール共重合体からなる樹脂とを、樹脂供給ホッパー内に不均一に供給することを特徴とする製造方法で、製造してもよい。
 さらに本発明は、前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維を含む、繊維構造体であってもよい。
 本発明によれば、高温多湿環境下での保管性に優れるとともに、100℃以下の低温での融着処理を実現し、かつ織編地等のセット時に過剰な生地の収縮を起こさない、程良い収縮性と融着性を兼ね備えた変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維を提供することができる。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の変性EVOH繊維は、変性成分を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%である変性エチレン-ビニルアルコール共重合体を含み、結晶化度が25~50%であることが重要である。特定の変性成分量とすることで、紡糸性に優れるとともに、EVOHの結晶化度及び融点を制御でき、低温での熱処理においても十分な融着性を発揮させることができる。さらに、優れた融着性を有する該繊維を用いて繊維構造物(例えば、織編物)を製造することにより、熱処理時の寸法安定性が良く、繊維構造物を構成する繊維同士を強固に融着させることができるため、突き抜け防止や解れ防止が施された繊維構造物を提供することが可能になる。
 (変性EVOH)
 本発明で使用する変性エチレン-ビニルアルコール共重合体は、下記構造単位(I)を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%である変性エチレン-ビニルアルコール共重合体を用いることが重要である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

(式中、R、R、R及びRは、水素原子、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基(アルキル基又はアルケニル基など)、炭素数3~10の脂環式炭化水素基(シクロアルキル基、シクロアルケニル基など)、炭素数6~10の芳香族炭化水素基(フェニル基など)を表す。R、R、R及びRは同じ基でもよいし、異なっていても良い。また、RとRとは結合していてもよい(ただし、R及びRがともに水素原子の場合は除かれる)。また上記のR、R、R及びRは他の基、例えば、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子などを有していてもよい。)
 前記構造単位(I)において、前記R及びRがともに水素原子であることが好ましい。より好ましくは、前記R及びRがともに水素原子であり、前記R及びR4のうち、一方が炭素数1~10の脂肪族炭化水素基であって、かつ他方が水素原子である。さらに好ましくは、前記脂肪族炭化水素基がアルキル基又はアルケニル基である。特に好ましくは、前記R及びRがともに水素原子であり、前記R及びRのうち、一方がメチル基又はエチル基であり、他方が水素原子である。それにより、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等に融着しやすい繊維を得られることができる。
 また、前記R及びRのうち、一方が(CHOHで表される置換基(ただし、i=1~8の整数)であり、他方が水素原子であることが好ましい。前記の(CH)iOHで表される置換基において、i=1~4の整数であることがより好ましく、i=1又は2であることがさらに好ましく、i=1であることが特に好ましい。それにより、ポリエステル繊維やポリアミド繊維等に融着しやすい繊維が得られる。
 本発明で使用する変性EVOHに含まれる前記構造単位(I)は0.1~10モル%の範囲内であることが必要である。構造単位(I)は、0.5モル%以上であることが好ましく、2モル%以上であることがより好ましく、3モル%以上であることがさらに好ましい。一方、構造単位(I)は、9モル%以下であることが好ましく、6モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましい。含まれる構造単位(I)の量が上記の範囲内にあることで、紡糸性に優れるとともに、融着性に優れた複合繊維を得ることができる。前記構造単位(I)が0.1モル%未満であれば、融着性が悪くなり、また10モル%を超えると、高変性量による弾性回復率の高さから紡糸性に劣るだけでなく、得られた繊維の融点と結晶化度が低くなり、該繊維を保管する際に繊維間で膠着が発生し、保管性に劣る。
 本発明で使用する変性EVOHのエチレン含有量は5~55モル%であることが必要である。良好な紡糸性を得る観点からは、変性EVOHのエチレン含有量はより好適には15モル%以上であり、さらに好適には25モル%以上である。一方、良好な融着性と保管性を得る観点からは、変性EVOHのエチレン含有量はより好適には50モル%以下であり、さらに好適には45モル%以下である。エチレン含有量が5モル%未満の場合は溶融成形性が悪化し、紡糸性が悪くなる。また、55モル%を超えると樹脂が過剰に疎水性になりすぎるため、ポリエステル繊維やポリアミド繊維との融着性が悪くなる。
 変性EVOHを構成する、前記構造単位(I)及びエチレン単位以外の構成成分は、主としてビニルアルコール単位である。このビニルアルコール単位は、通常、原料のEVOHに含まれるビニルアルコール単位のうち、下記で説明する一価エポキシ化合物と反応しなかったビニルアルコール単位である。また、EVOHに含まれることがある未ケン化の酢酸ビニル単位は、通常そのまま変性EVOHに含有される。変性EVOHは、これらの構成成分を含有するランダム共重合体であることが、NMRの測定や融点の測定結果からわかった。さらに、本発明の目的を阻害しない範囲内で、その他の構成成分を含むこともできる。
 変性EVOHの好適なメルトフローレート(MFR)(190℃、2160g荷重下)は0.1~30g/10分であり、より好適には0.3~25g/10分、更に好適には0.5~20g/10分である。但し、融点が190℃付近あるいは190℃を超えるものは2160g荷重下、融点以上の複数の温度で測定し、片対数グラフで絶対温度の逆数を横軸、MFRの対数を縦軸にプロットし、190℃に外挿した値で表す。
 上記の変性EVOHを製造する方法は特に限定されないが、例えば、エチレン-ビニルアルコール共重合体と分子量500以下の一価エポキシ化合物とを反応させることにより、変性EVOHを得ることができる。
 本発明で変性EVOHの原料として用いられるEVOHとしては、エチレン-ビニルエステル共重合体をケン化して得られるものが好ましい。EVOHの製造時に用いるビニルエステルとしては酢酸ビニルが代表的なものとして挙げられるが、その他の脂肪酸ビニルエステル(プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなど)も使用できる。また、本発明の目的が阻害されない範囲であれば、他の共単量体、例えば、プロピレン、ブチレン、イソブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテンなどのα-オレフィン;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸又はそのエステル;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン系化合物;不飽和スルホン酸又はその塩;アルキルチオール類;N-ビニルピロリドンなどのビニルピロリドン等を共重合することもできる。
 前記EVOHのビニルエステル成分のケン化度は好ましくは90%以上である。ビニルエステル成分のケン化度は、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上であり、最適には99%以上である。ケン化度が90%未満では、熱安定性が不十分となり、劣化物が発生しやすくなって工程通過性が悪化するおそれがある。なおここで、EVOHがケン化度の異なる2種類以上のEVOHの配合物からなる場合には、配合重量比から算出される平均値をケン化度とする。なお、EVOHのエチレン含有量及びケン化度は、核磁気共鳴(NMR)法により求めることができる。
 前記EVOHの固有粘度は0.06L/g以上であることが好ましい。EVOHの固有粘度はより好ましくは0.07~0.2L/gの範囲内であり、さらに好ましくは0.075~0.15L/gであり、特に好ましくは0.080~0.12L/gである。EVOH(A)の固有粘度が0.06L/g未満の場合、紡糸性、延伸性及び強度が低下するおそれがある。また、EVOHの固有粘度が0.2L/gを越える場合、紡糸性、延伸性が悪化するとともに劣化物が発生しやすくなるおそれがある。
 前記EVOHの好適なメルトフローレート(MFR)(190℃、2160g荷重下)は0.1~30g/10分であり、より好適には0.3~25g/10分、更に好適には0.5~20g/10分である。但し、融点が190℃付近あるいは190℃を超えるものは2160g荷重下、融点以上の複数の温度で測定し、片対数グラフで絶対温度の逆数を横軸、MFRの対数を縦軸にプロットし、190℃に外挿した値で表す。MFRの異なる2種以上のEVOHを混合して用いることもできる。
 前記EVOHと反応させる分子量500以下の一価エポキシ化合物は、一価のエポキシ化合物であることが重要である。すなわち、分子内にエポキシ基を一つだけ有するエポキシ化合物でなければならず、二価又はそれ以上の、多価のエポキシ化合物を用いた場合は、本発明の効果を奏することができない。ただし、一価エポキシ化合物の製造工程において、ごく微量に多価エポキシ化合物が含まれることがある。本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ごく微量の多価エポキシ化合物が含まれる一価のエポキシ化合物を、本発明における分子量500以下の一価エポキシ化合物として使用することも可能である。
 前記一価エポキシ化合物としては、炭素数が2~8のエポキシ化合物が特に好ましい。化合物の取り扱いの容易さ、及びEVOHとの反応性の観点からは、一価エポキシ化合物の炭素数は炭素数が2~6が好ましく、炭素数が2~4がより好ましい。EVOHとの反応性、及び原料コストなどの観点からは、1,2-エポキシブタン、2,3-エポキシブタン、エポキシプロパン、エポキシエタン及びグリシドールが好ましく、なかでもエポキシプロパンがより好ましい。
 前記EVOHと前記一価エポキシ化合物とを反応させることにより変性EVOHが得られる。このときの、EVOH及び一価エポキシ化合物の好適な混合比は、EVOHが100重量部に対して、一価エポキシ化合物が1~50重量部であり、さらに好適には2~40重量部であり、特に好適には5~35重量部である。
 EVOHと分子量500以下の一価エポキシ化合物とを反応させることにより、変性EVOHを製造する方法は特に限定されないが、EVOHと一価エポキシ化合物とを溶液で反応させる製造法、及びEVOHと一価エポキシ化合物とを押出機内で反応させる製造法などが好適な方法として挙げられる。
 (変性EVOH繊維)
 本発明の変性EVOH繊維は、結晶化度が25~50%であることが重要である。結晶化度が25%未満では、繊維中において非晶部の割合が多くなるため、得られる繊維の紡糸性が悪化するだけでなく、繊維の収縮率が高くなるため、繊維構造体の寸法安定性が悪くなる。また、50%より大きい場合は、繊維中において結晶部の割合が多いため、得られる繊維の収縮が小さく、また融着させるための熱処理温度が高くなるため好ましくない。
 即ち、25~50%の結晶化度を有する変性EVOH繊維を用いた繊維構造物(例えば、織編物)を製造することにより、熱水やスチームにて熱処理を行う際に低温処理で十分な融着性を確保できる上、寸法安定性が良く、後工程での工程通過性が悪化するといったトラブルによる製品の欠点を減らすことが可能となる。なお、変性EVOH繊維の結晶化度は、27%以上が好ましく、29%以上がより好ましい。また、45%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。また、変性EVOH繊維の結晶化度は、後述する実施例に記載の測定方法により算出される。
 更に、本発明の変性EVOH繊維は、結晶子サイズが(002)面において30~50Åであることが好ましい。結晶子サイズが30Å未満では、繊維中に存在する各結晶子の成長が不十分なため熱で配向が崩れやすく、収縮率が大きくなるため繊維構造体の寸法安定性が悪くなる場合がある。また、50Åより大きい場合は、結晶子が大きく繊維中における結晶子の分散性が悪くなるため、大きな斑となって繊維が均一に収縮しない場合がある。
 即ち、30~50Åの結晶子サイズを有する変性EVOH繊維を用いて繊維構造物(例えば、織編物)を製造することにより、熱水やスチームにて熱処理を行う際に低温処理で十分な融着処理と適度な収縮を付与することができる。
 前記変性EVOH繊維の融点は60~160℃であることが好ましい。より好適には60~155℃である。変性EVOHの融点を160℃以下にすることによって、紡糸温度を低くすることができ、樹脂の劣化を防ぎつつ、紡糸性を向上させることが可能となるだけでなく、低温での熱融着が可能となる。また、融点を60℃以上にすることによって、高温多湿環境下でも繊維間で膠着することがなく、保管性に優れた繊維を得ることができる。
 本発明の変性EVOH繊維は、前述した変性量と結晶化度を有する限り、その製造方法は限定されない。例えば、本発明の変性EVOH繊維は、変性EVOHと、その他の熱可塑性樹脂との混合物を含む繊維であってもよい。
 このとき、変性EVOHと、その他の熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物は、好適には、1~99重量%の変性EVOHと1~99重量%の熱可塑性樹脂とを含むものである。ここで、変性EVOHと配合される熱可塑性樹脂は、特に限定されず、変性構造単位(I)を含有しないEVOH、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリケトンなどが挙げられる。また、各種の共重合体を使用することもできる。
 なかでも、熱可塑性樹脂として、相溶性の観点から構造単位(I)を含有しないエチレン含有量5~55モル%の未変性EVOHを使用することが好ましい。また、変性EVOHと未変性のEVOHを混錬することで、構造単位(I)の含有量を任意に調整することができる。EVOHとしては、変性EVOHの原料として使用される前述のEVOHと同じものが使用できるが、配合する変性EVOHの組成や、繊維の用途によって適宜選択される。
 本発明の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維において、紡糸時の溶融段階で樹脂供給ホッパー内に不均一に樹脂を供給することが好ましい。具体的には、構造単位(I)を高比率で含有するEVOHペレット(チップ)と構造単位(I)を含有しない未変性EVOHペレット(チップ)を任意の比率で供給し、ブレンドする方法である。これにより、繊維内部に構造上の斑を発生させ、融点を上げること、かつ膠着箇所を少なくすることで保管性を改善させるだけでなく、紡糸性改善による収率向上が可能となる。また任意の変性成分に予め混錬したペレットを準備する必要が無いため、生産コスト低下にも繋がる。
 本発明で使用する変性EVOH繊維には、必要に応じて各種の添加剤を配合することもできる。このような添加剤の例としては、酸化防止剤、可塑剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤、フィラー、あるいは他の高分子化合物を挙げることができ、これらを本発明の作用効果が阻害されない範囲でブレンドすることができる。
 本発明の変性EVOH繊維は、通常の溶融紡糸法により紡糸を行うことができ、例えば、低速、中速で溶融紡糸した後に延伸する方法、高速による直接紡糸延伸法、紡糸後に延伸と仮撚を同時に、又は続けて行なう方法等の任意の製造方法で製造することができる。
 具体的に説明すると、変性EVOH樹脂組成物を、溶融押出し機で溶融し、溶融ポリマー流を紡糸頭に導き、ギヤポンプで計量し、所望の形状の紡糸ノズルから吐出させ、必要に応じて延伸処理などを行い、ついで巻き取ることにより、本発明の繊維を製造することができる。紡糸時の溶融温度は、変性EVOHの融点等により適宜調整されるが、通常150~300℃程度が好ましい。紡糸ノズルから吐出された糸条は延伸せずにそのまま高速で巻き取るか、必要に応じて延伸される。延伸操作は、通常、ガラス転移点以上の温度において、破断伸度(HDmax)の0.55~0.9倍の延伸倍率で行われる。延伸倍率が破断伸度の0.55倍未満では十分な強度を有する繊維が安定して得られにくく、破断伸度の0.9倍を超えると断糸しやすくなる。
 延伸は紡糸ノズルから吐出された後に、一旦巻き取ってから延伸する場合と、延伸に引き続いて施される場合があるが、本発明においては、いずれでもよい。延伸操作は、通常熱延伸によって行われ、熱風、熱板、熱ローラー、水浴等のいずれを用いて行ってもよい。また、引取り速度は、一旦巻き取ってから延伸処理を行う場合、紡糸直結延伸の一工程で紡糸延伸して巻き取る場合、延伸を行わずに高速でそのまま巻き取る場合で異なるが、大凡500~6000m/分の範囲で引き取る。500m/分未満では、生産性が劣るし、6000m/分を超えるような超高速では、繊維の断糸が起こりやすい。また、本発明の繊維断面形状は特に限定されず、通常の溶融紡糸の手法を用いてノズルの形状により真円状にも中空にも異型断面にもできる。繊維化や製織化での工程通過性の点からは真円が好ましい。
 (繊維構造体)
 本発明の変性EVOH繊維は、各種の繊維構造物(繊維集合体)として用いることができる。ここで、「繊維構造物」とは、本発明の変性EVOH繊維のみからなるマルチフィラメント糸、紡績糸、織編物、不織布、紙、人工皮革、及び詰物材や、本発明の変性EVOH繊維を一部に使用してなる織編物や不織布、例えば、天然繊維、化学繊維、合成繊維、半合成繊維など他の繊維との交編織布、混紡糸、混繊糸、合撚糸、交絡糸や縮糸などの加工糸として用いた織編物、混綿不織布、繊維積層体などであってもよい。
 以下、実施例にて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例によって本発明は何ら限定されるものではない。
 (実施例1)
 (変性EVOH繊維の作製)
 変性EVOH樹脂として、エチレン含有量32モル%、ケン化度99.9%の8モル%変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)((株)クラレ製「EX854」)を、押出機を使用して220℃で溶融し、紡糸パックに導き、孔径0.25mm、ホール数12のノズルから紡糸金口温度230℃で吐出させ繊維を紡糸ノズルより吐出させた。次いで、紡糸口金より吐出された糸条を、長さ1.0mの横吹付け型冷却風装置により冷却した後、紡糸油剤として、水を含まない制電剤成分と平滑剤成分からなるものを用いて付与した。次いで、ローラーを介して、2000m/分の引取り速度で巻き取り、78dtex/12フィラメントの本実施例の変性EVOH繊維を得た。以下の評価結果を表1に示す。
 (結晶化度測定)
 作製した変性EVOH繊維の結晶化度を測定した。なお、変性EVOH繊維の結晶化度は、以下の測定装置、測定条件により測定した。
 測定装置:ブルカーエイエックスエス社製、二次元検出器搭載X線回折装置「D8 Discover with GADDS」
 検出器:2次元PSPC・Hi-STAR
 測定条件:電流=110mA、電圧=45kV、カメラ距離=15cm、コリメーター径=0.3mm、露光時間=1800sec、2θ軸=22°、ω軸=11°、χ軸=90°(赤道線)・0°(子午線)なお、サンプルはヤーン1本とし、赤道線をサンプルの垂直方向に、子午線をサンプルの水平方向になるようχ軸の角度を調整した。
 次いで、上記方法で得られた子午線方向の2次元データを以下の条件で、方位角方向のX線回折強度曲線に変換した。
 2θ=4.5~38.0°、χ=-135~-45°、ステップ幅=0.02°
 そして、上記方法で得られた強度図のピークから、ピーク分離法により以下の条件で、非晶部と結晶部のピーク面積を算出した。
 非晶ピーク初期値:ピーク位置=19.0°、形定数=0.9、非対称=-0.6、半値幅=4.74
 結晶ピーク:ピーク位置=20.6°、35.4°(2本)
 結晶ピークの高さ、形定数、半値幅を可変としてフィッティングし、次に非晶ピークの高さ、形定数、非対称、半値幅を可変としてフィッティングし、さらに全ピークの2θを可変としてフィッティングした。上記の一連のフィッティングを数回繰り返し、各ピークの面積値を確定した。得られたピーク面積値をもとに、以下の式(1)を用いて結晶化度を算出した。
 [数1]
 結晶化度(%)=(結晶ピーク面積)/(結晶ピーク面積+非晶ピーク面積)×100   (1)
 (結晶子サイズ測定)
 変性EVOH繊維の結晶子サイズは、以下の測定装置、測定条件により測定した。
 測定装置:ブルカーエイエックスエス社製、二次元検出器搭載X線回折装置「D8 Discover with GADDS」
 検出器:2次元PSPC・Hi-STAR
 測定条件:電流=110mA、電圧=45kV、カメラ距離=15cm、コリメーター径=0.3mm、露光時間=1800sec、2θ軸=22°、ω軸=11°、χ軸=90°(赤道線)・0°(子午線)
 なお、サンプルはヤーン1本とし、赤道線をサンプルの垂直方向に、子午線をサンプルの水平方向になるようχ軸の角度を調整した。
 次いで、上記方法で得られた子午線方向2θ=75deg付近に観測される回折ピークを用いて(002)面においる結晶子サイズを見積もった。具体的には、ピーク値と半値幅より、シェラーの式から算出した。
 (融点測定)
 JIS K 7121に準じて、島津製作所製 示差走査熱量計(DSC-60)にて、昇温速度10℃/分で測定した。温度の校正にはインジウムと鉛を用いた。2ndランのチャートから前記JISにおける融解ピーク温度(Tpm)を求め、これを融点とした。
 (紡糸性)
 変性EVOH繊維の紡糸条件において、ノズルから出た繊維の断糸回数から以下の基準で紡糸性を評価した。
 ◎:4時間のランニングにて断糸が発生しなかった
 ○:4時間のランニングにて断糸回数が1~2回
 △:4時間のランニングにて断糸回数が3~5回
 ×:4時間のランニングにて断糸回数が6回以上
 (保管性)
 作製した変性EVOH繊維を1kg巻き取ったボビンを、温度60℃、湿度80%の環境下で2週間放置後、繊維束間の膠着度合いを以下の基準で評価した。
 ◎:繊維束間の膠着が無く、解舒時に引掛りを感じられず、解舒可能である。
 ○:繊維束間に僅かに膠着が発生しているが、解舒時に引掛りは感じられず、解舒可能である。
 △: 繊維束間に膠着が発生しており、解舒時に引掛りは感じられるが、解舒可能である。
 ×:繊維束間の膠着が著しく発生し、解舒時に毛羽が発生し、解舒不可能である。
 (低温融着性評価)
 作製した変性EVOH繊維と、84dtex/24フィラメントのナイロン-6繊維(還元粘度1.80dL/g(オルソクロロフェノール中濃度1g/dL、30℃))とを合糸後、筒編み機を用いて丸編地とした。これを80℃の熱水で10分、110℃のスチームで1分処理を行った後、以下の機器と条件にて解舒強さ(単位mN)を求め、変性EVOH繊維の融着性評価を実施した。概して、下記の測定条件において解舒強さが100mN以上であれば、一般的な解れ止めとして使用可能であり、300mN以上であれば用途を選ばず使用可能であると判断した。
 測定機器:エー・アンド・デイ社製 テンシロンRTG-1250
 測定条件:チャック間=50mm、引速=300mm/min、n=5
 なお、融着性は以下の基準で評価した。
 ◎:解舒強さが、300mN以上~測定限界(解舒されない)である
 ○:解舒強さが、100mN以上、300mN未満である
 ×:解舒強さが、0mN以上、100mN未満である
 (収縮率)
 作製した変性EVOH繊維を温度22℃、湿度65%の環境下で24時間放置し調湿後、かせ取りし0.3mg/dtex荷重下にて測定した糸の長さを「処理前の糸の長さ」とした。その後、0.5mg/dtex荷重下にて、30分間、90℃の熱水で処理し、脱水冷却した後に0.3mg/dtex荷重下にて測定した糸の長さを「処理後の糸の長さ」とした。
 そして、下記の式(2)により変性EVOH繊維の収縮率を算出した。概して、上記の測定条件において収縮率が80%以下、より好ましくは70%以下であれば、該繊維を挿入した布帛の寸法安定性が良好になり、また、収縮率が6%以上、より好ましくは8%以上であれば、該繊維を挿入した生地が締まり融着繊維により目が詰まるため融着性能が向上する。
 [数2]
 収縮率(%)=((処理前の糸の長さ)-(処理後の糸の長さ))/(処理前の糸の長さ)×100   (2)
 (実施例2)
 変性EVOH樹脂として、エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%の6モル%変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)((株)クラレ製「EX861B」)を、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例3)
 変性EVOH樹脂(A成分)として、エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%の6モル%変性EVOH((株)クラレ製「EX861B」)と、EVOH樹脂(B成分)としてエチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%のEVOH((株)クラレ製「E―112YS」)とを用いて、重量比でA成分:B成分=5:1の割合でチップブレンドを行い、5モル%変性EVOHを作製した。得られた変性EVOHを実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例4)
 実施例3において、重量比でA成分:B成分=2:1の割合でチップブレンドを行い、4モル%変性EVOHとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例5)
 実施例3において、変性EVOH(A成分)として、エチレン含有量32モル%、ケン化度99.9%の6モル%変性EVOH((株)クラレ製「EX854」)に変更し、重量比でA成分:B成分=2:1の割合でチップブレンドを行い、4モル%変性EVOHとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した果を表1に示す。
 (実施例6)
 エチレン含有量15モル%、ケン化度99.9%のEVOH100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量15モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例7)
 エチレン含有量25モル%、ケン化度99.9%のEVOH100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量25モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例8)
 エチレン含有量50モル%、ケン化度99.9%のEVOH100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量50モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例9)
 実施例3において、重量比でA成分:B成分=1:1の割合でチップブレンドを行い、3モル%変性EVOHとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例10)
 実施例3において、重量比でA成分:B成分=1:2の割合でチップブレンドを行い、2モル%変性EVOHとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例11)
 実施例3において、重量比でA成分:B成分=1:5の割合でチップブレンドを行い、1モル%変性EVOHとしたこと以外は、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (実施例12)
 エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%、のEVOH((株)クラレ製「E―112YS」)の樹脂ペレット100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。これを実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (比較例1)
 エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%のEVOH((株)クラレ製「E―112YS」)を実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、未変性EVOH繊維を得た。実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (比較例2)
 エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%のEVOH((株)クラレ製「E―112YS」)の樹脂ペレット100重量部とエポキシプロパン27.8重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量44モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)15モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した結果を表1に示す。
 (比較例3)
 エチレン含有量3モル%、ケン化度99.9%、のEVOH100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量3モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した。結果を表1に示す。
 (比較例4)
 エチレン含有量60モル%、ケン化度99.9%、のEVOH100重量部とエポキシプロパン7.4重量部とを用いて、溶融混練により変性EVOH(但し、構造単位(I)において、R及びRがともに水素原子であり、R及びRのうち一方がメチル基であって、且つ他方が水素原子である。)を得て、未反応のエポキシプロパンを除去した。得られた変性EVOHは、エチレン含有量60モル%、ケン化度99.9%、構造単位(I)4モル%の変性EVOHであった。この変性EVOHを用いて、実施例1と同様の方法により押出、巻取を行い、変性EVOH繊維を得た。そして、実施例1と同様にして結晶化度、結晶子サイズ、融点、紡糸性、保管性、融着性、収縮率を評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表1に示すように、実施例1~12の変性EVOH繊維は、構造単位(I)を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%であり、結晶化度が25~50%である繊維であるため、十分な融着性を有していることが分かる。また紡糸性と保管性も良好であり、特に、実施例3~5、7~11の変性EVOH繊維は紡糸性と保管性がより良好であることが分かる。
 なお、実施例4の変性EVOH繊維は、チップブレンドを行ったため繊維中の斑が発生し、チップブレンドを行っていない実施例12と比較して紡糸性および保管性に優れる結果であった。また、実施例12に比べて実施例4の融点が高いが、これは、繊維中で樹脂が不均一であり斑が発生していることを示唆している。
 一方、比較例1の未変性EVOH繊維は、結晶化度が50%より大きく、繊維の融着性が著しく劣る結果であった。また、比較例2の変性EVOH繊維は、結晶化度が25%より小さいため、紡糸性および保管性が劣る結果であった。比較例3の変性EVOH繊維は、エチレン含有量が少ないため、紡糸性が劣る結果であった。比較例4の変性EVOH繊維は、エチレン含有量が多いため、繊維の融着性が著しく劣る結果であった。
 本発明の変性EVOH繊維は、低温での十分な融着性を実現し、かつ高温多湿環境下での保管性に優れ、織編地のセット時に過剰な生地の収縮を起こさない程良い収縮性と融着性を兼ね備えた変性EVOH繊維を提供することができる。特に下着、ストッキング、裏地、靴下などの鋭利物の突き抜け防止、解れ防止用途で優れた性能を発揮する。

Claims (5)

  1.  下記構造単位(I)を0.1~10モル%含有し、エチレン含有量が5~55モル%である変性エチレン-ビニルアルコール共重合体を含み、結晶化度が25~50%であることを特徴とする、変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式中、R、R、R及びRは、水素原子、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、炭素数3~10の脂環式炭化水素基又は炭素数6~10の芳香族炭化水素基を表す。R、R、R及びRは同じ基でも良いし、異なっていても良い。また、RとRとは結合していても良い。またR、R、R及びRは水酸基、カルボキシル基又はハロゲン原子を有していても良い。)
  2.  前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維において、結晶子サイズが30~50Åであることを特徴とする、請求項1に記載の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維。
  3.  前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維において、融点が60~160℃であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維。
  4.  紡糸時の溶融段階において、前記変性エチレン-ビニルアルコール共重合体からなる樹脂と、前記構造単位(I)を含有しないエチレン含有量が5~55モル%である未変性エチレン-ビニルアルコール共重合体からなる樹脂とを、樹脂供給ホッパー内に不均一に供給することを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維の製造方法。
  5.  請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の変性エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維を含む、繊維構造体。
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