JP2010168707A - 常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリエステル廃棄物を原料モノマーまで解重合した後、再度重合したポリエステルを使用し、酸成分中に、スルホイソフタル酸の金属塩(A)、および特定の化合物(B)を、特定の数式を同時に満足する条件で含有する常圧カチオン可染ポリエステルからなり、その単繊維横断面に、突起係数が0.3〜0.7の、繊維断面コアー部から外側へ突出したフィン部が3〜6個存在することを特徴とする常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維とする。
【選択図】なし
Description
しかしながら、これらいずれの方法でも得られたポリエステルを溶融紡糸して得られる常圧カチオン可染性ポリエステル繊維の強度が低くなり、強いては得られる布帛の引き裂き強度が低下する、更には染色堅牢度が低いなどの問題があった。
しかしながら、ポリエステル廃棄物を一般的にいわれるリサイクルポリマーは回収されたPETボトルやポリエステルフィルム製品、更にはこれら製品の製造工程において発生する屑ポリマーなどを粉砕して再溶融するマテリアルリサイクルが知られているが、リサイクル後の繊維で高強度で細繊度で毛羽のない風合い良好なものを得ることは困難であり又薄くて軽量で高強度の上記用途衣料は困難であった。特に異型化された繊維を紡糸する際には糸切れが多発し、著しく生産性が低下することで商業生産が困難であった。
即ち本発明によれば、
下記要件を満足することを特徴とする常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維、
a)ポリエステルが、芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体として、ポリアルキレンテレフタレートを解重合して得られたリサイクルされたテレフタル酸ジメチルを用い、該テレフタル酸ジメチルが全芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体の80モル%以上を占めるポリエステルからなること。
b)該ポリエステルを構成する酸成分中に、スルホイソフタル酸の金属塩(A)、および下記化学式(1)で表される化合物(B)を、下記数式(1)及び数式(2)を同時に満足する条件で含有する共重合ポリエステルであること。
c)ポリエステル中のジエチレングリコール含有量が2.5重量%以下であり、且つ固有粘度が0.55〜1.0の範囲にあること。
d)単繊維軸に直交する断面において、下記式で定義する突起係数が0.3〜0.7であり、繊維断面コアー部から外側へ突出したフィン部が3〜6個存在すること
突起係数=(a1−b1)/a1
a1:繊維断面内面壁の内接円中心からフィン部頂点までの長さ
b1:繊維断面内面壁の内接円の半径
本発明の常圧カチオン可染性ポリエステルマルチフィラメントに使用されるポリエステルは、下記に記述するリサイクルポリエステルであり、共重合成分としてスルホイソフタル酸の金属塩(A)、及び下記一般式(1)で表される化合物(B)を、下記数式1及び数式2を同時に満足する状態で含有する共重合ポリエステルであることが必要である。
3.0≦A+B≦5.0 数式1
0.2≦B/(A+B)≦0.7 数式2
[ここで、Aはスルホイソフタル酸の金属塩の共重合量(モル%)、Bは上記一般式(1)で表される化合物の共重合量(モル%)を表す。]
突起係数=(a1−b1)/a1
a1:繊維断面内面壁の内接円中心からフィン部頂点までの長さ
b1:繊維断面内面壁の内接円の半径
本発明のポリエステルマルチフィラメントに使用されるポリエステルは芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体としてポリアルキレンテレフタレートを解重合することによって得られたテレフタル酸ジメチルを、ポリエステルを構成する全酸成分を基準として80重量%以上使用する必要がある。
本発明で使用されるスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸成分としては、5−スルホイソフタル酸の金属塩(ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩)、5−スルホイソフタル酸の4級ホスホニウム塩、または5−スルホイソフタル酸の4級アンモニウム塩が例示される。また、これらのエステル形成性誘導体も好ましく例示される。これらの群の中では、熱安定性、コストなどの面から、5−スルホイソフタル酸の金属塩が好ましく例示され、特に、5−スルホイソフタル酸のナトリウム塩およびそのジメチルエステルである5−スルホイソフタル酸ジメチルのナトリウム塩が特に好ましく例示される。
また、上記化学式(1)で表される化合物(B)としては、5−スルホイソフタル酸あるいはその低級アルキルアエステルの4級ホスホニウム塩または4級アンモニウム塩である。4級ホスホニウム塩、4級アンモニウム塩としては、アルキル基、ベンジル基、フェニル基が置換された4級ホスホニウム塩、4級アンモニウム塩が好ましく、特に4級ホスホニウム塩であることが好ましい。また、4つある置換基は同一であっても異なっていても良い。上記化学式(1)で表される化合物の具体例としては、5−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸エチルトリブチルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸ベンジルトリブチルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸フェニルトリブチルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸テトラフェニルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸ブチルトリフェニルホスホニウム塩、5−スルホイソフタル酸ベンジルトリフェニルホスホニウム塩、あるいはこれらイソフタル酸誘導体のジメチルエステル、ジエチルエステルが好ましく例示される。
本発明において、ポリエステルに共重合させる成分Aと成分Bの合計は酸成分を基準として、A+Bが3.0〜5.0モル%の範囲である必要がある。3.0モル%より少ないと、常圧下でのカチオン染色では十分な染着を得ることができない。一方、5.0モル%より多くなると、得られるポリエステル糸の強度が低下するため実用に適さない。さらに染料を過剰に消費するため、コスト面でも不利である。
また、成分Aと成分Bの成分比は、B/(A+B)が0.2〜0.7の範囲にある必要がある。0.2以下、つまり成分Aの割合が多い状態では、スルホイソフタル酸金属塩による増粘効果により、得られるポリエステルの重合度を上げることが困難になる。一方、0.7以上、つまり成分Bの割合が多い状態では、反応が遅くなり、さらに成分Bの比率が多くなると分解が進むため重合度を上げることができない。さらに、成分Bの比率多くなると熱安定性が悪化し、溶融紡糸段階で再溶融した際の熱分解による分子量の低下が大きくなるため、得られるポリエステル糸の強度が低下するため、好ましくない。
本発明における常圧カチオン可染性ポリエステルに含有されるジエチレングリコールは、2.5重量%以下であることが好ましい。
一般にカチオン可染性ポリエステルを製造する際には、ポリエステルの製造工程において副生するジエチレングリコール(DEG)量を抑制するために、DEG抑制剤として少々のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、水酸化テトラアルキルホスホニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、トリアルキルアミンなどの少なくとも1種類を、使用するカチオン可染性モノマー(本発明の場合は化合物(A)及び(B))に対して、1〜20モル%程度を添加することが好ましい。
本発明で使用されるポリエステルの固有粘度(溶媒:オルトクロロフェノール、測定温度:35℃)は0.55〜1.0の範囲であることが好ましい。固有粘度が0.55以下である場合、得られるポリエステル繊維の強度が不足し、一方、1.0以上とする場合、溶融粘度が高くなりすぎて溶融成型が困難になるため好ましくなく、また、溶融重合法に引続いて固相重合法により重合ポリエステルの重縮合工程での生産コストが大幅に増大するため好ましくない。常圧カチオン可染性ポリエステルの固有粘度としては、0.60〜0.90の範囲が更に好ましい。
本発明における共重合ポリエステルの製造は特に限定されず、通常知られているポリエステルの製造方法が用いられる。すなわち、リサイクルされたテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとをエステル交換反応させて低重合体を製造する。次いでこの反応性生物を重縮合触媒の存在下で化合物A、化合物Bを添加し減圧加熱して所定の重合度になるまで重縮合反応させることにより製造される。
また、本発明における共重合ポリエステルは、必要に応じて少量の添加剤、例えば酸化防止剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、遮光剤または艶消し剤などを含んでいても良い。特に酸化防止剤、艶消し剤などは特に好ましく添加される。
本発明の常圧カチオン可染性ポリエステルマルチフィラメントの製糸方法は、特に制限は無く、従来公知の方法が採用される。すなわち、固有粘度が0.55〜0.80のポリエチレンテレフタレートを通常の条件で乾燥し、スクリュウエクストルーダー等の溶融押出機で溶融し、例えば、特許第3076372号に開示されているような、コアー部形成用円形吐出孔(図2の3)の周囲に間隔を置いて配置された3〜6個、より好ましくは4〜6個、の小円状開口部(図2の5)とスリット状開口部(図2の4)とが連結したフィン部形成用吐出孔を配置した紡糸口金(図2)から吐出し、従来公知の方法で冷却、固化後、2000〜4000m/min、より好ましくは2500〜3500m/minの速度で紡糸捲き取りすることにより容易に得ることができる。
次に、本発明の常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維の単繊維断面形状は、先に定義した突起係数が0.3〜0.7、より好ましくは0.4〜0.6である、繊維断面コアー部から外側へ突出したフィン部(図1の1)が3〜6個、好ましくは4〜6個存在する形状を呈している必要がある。
固有粘度:
ポリエステル組成物を100℃、60分間でオルトクロロフェノールに溶解した希薄溶液を、35℃でウベローデ粘度計を用いて測定した値から求めた。なお、チップの固有粘度をηC、紡糸後の未延伸糸の固有粘度をηFとする。
ジエチレングリコール(DEG)含有量:
ヒドラジンヒドラート(抱水ヒドラジン)を用いてポリエステル組成物チップを分解し、この分解生成物中のジエチレングリコールの含有量をガスクロマトグラフィー(ヒューレットパッカード社製(HP6850型))を用いて測定した。
繊維の引張強度・伸度:
JIS L1070記載の方法に準拠して測定を行った。
カチオン可染性:
CATHILON BLUE CD−FRLH)0.2g/L、CD−FBLH0.2g/L(いずれも保土ヶ谷化学)、硫酸ナトリウム3g/L、酢酸0.3g/Lの染色液中にて100℃で1時間、浴比1:50で染色し、次式により染着率を求めた。
染着率=(OD0−OD1)/OD0
OD0:染色前の染液の576nmの吸光度
OD1:染色後の染液の576nmの吸光度
本発明では、染着率98%以上のものを可染性良好と判断した。
突起係数:
ポリエステルマルチ繊維の断面顕微鏡写真を撮影し、単繊維断面内面壁の内接円中心からフィン部頂点までの長さ(a1)および繊維断面内面壁の内接円の半径(b1)を測定し、下記式で突起係数を計算した。
突起係数=(a1−b1)/a1
吸水速乾性(ウイッキング値):
吸水・速乾性能の指標として、JIS L1907繊維製品の吸水試験法、5.1.1項吸水速度(滴下法)に準じて、落下水滴が、ポリエステル仮撚加工糸からなる試験布表面から表面反射をしなくなるまでの秒数(ウィッキング値)を採用した。なお、L10は、JIS L0844−A−2法により10回洗濯を行った後のウイッキング値(秒)を表す。
(回収テレフタル酸ジメチルの製造)
エチレングリコール200部を500mlセパラブルフラスコに投入し、更に炭酸ソーダ1.5部、粉砕されたPETボトル等からなるポリエチレンテレフタレート屑50部を投入し、撹拌しながら昇温して、185℃とした。この状態を4時間保持したところ、ポリエチレンテレフタレート屑は溶解し解重合反応が完結した。得られた解重合物を減圧蒸留で濃縮し、留分としてエチレングリコール150部回収した。
得られた混合物を40℃まで冷却し、ガラス製フィルターで濾過した。フィルター上に回収できた粗テレフタル酸ジメチルを100部のMeOH中に投入し、40℃に加温・撹拌洗浄し、再度ガラス製のフィルターで濾過した。この洗浄は2回繰り返した。
蒸留により精製された回収テレフタル酸ジメチル中には、2−ヒドロキシテレフタル酸ジメチルが0.5重量ppm検出された。精製された回収テレフタル酸ジメチルの品質は、純度99.9重量%以上であった。
実施例1において、バージンのテレフタル酸ジメチルを用いる他は実施例1と同様に実施した。結果を表1に示す。
2 :繊維断面コアー部
3 :コアー部形成用円形吐出孔
4 :フィン部形成用吐出孔のスリット状開口部
5 :フィン部形成用吐出孔の小円状開口部
a1 :繊維断面内面壁の内接円中心からフィン部頂点までの長さ
b1 :繊維断面内面壁の内接円半径
a2 :コアー部形成用吐出孔中心点からフィン部形成用吐出孔先端部までの長さ
b2 :コアー部形成用吐出孔の半径
Claims (3)
- 下記要件を満足することを特徴とする常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維。
a)ポリエステルが、芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体として、ポリアルキレンテレフタレートを解重合して得られたリサイクルされたテレフタル酸ジメチルを用い、該テレフタル酸ジメチルが全芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体の80モル%以上を占めるポリエステルからなること。
b)該ポリエステルを構成する酸成分中に、スルホイソフタル酸の金属塩(A)、および下記化学式(1)で表される化合物(B)を、下記数式1及び数式2を同時に満足する条件で含有する共重合ポリエステルであること。
c)ポリエステル中のジエチレングリコール含有量が2.5重量%以下であり、且つ固有粘度が0.55〜1.0の範囲にあること。
d)単繊維軸に直交する断面において、下記式で定義する突起係数が0.3〜0.7であり、繊維断面コアー部から外側へ突出したフィン部が3〜6個存在すること
突起係数=(a1−b1)/a1
a1:繊維断面内面壁の内接円中心からフィン部頂点までの長さ
b1:繊維断面内面壁の内接円の半径
3.0≦A+B≦5.0 (数式1)
0.2≦B/(A+B)≦0.7 (数式2)
[ここで、Aはスルホイソフタル酸の金属塩の共重合量(モル%)、Bは上記化学式(1)で表される化合物の共重合量(モル%)を表す。] - スルホイソフタル酸の金属塩が、5−ナトリウムスルホイソフタル酸である、請求項1記載の常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維。
- 上記化合物(B)が、5−スルホイソフタル酸テトラブトキシホスホネートである、請求項1〜2いずれかに記載の常圧カチオン可染性ポリエステルマルチ繊維。
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