JPH086207B2 - 水可溶性ポリエステル繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融紡糸により製造することができ、しか
も、熱水、温水あるいはさらに希アルカリ水（以下、熱
水等と総称する）により容易に溶解除去することができ
る水可溶性ポリエステル繊維に関するものであり、この
繊維は、ケミカルレース用基布の製造、編物や織物の柄
出し、連続して編成した靴下やセーターのセパレーショ
ンなどの工程における高品質化や省力化などに極めて有
用である。

［従来の技術］ 水に溶解できる繊維としては、ポリビニルアルコール
（以下、PVAと略す）からなる繊維が広く用いられてい
る。しかしながら、このPVA繊維は、一般に乾式紡糸法
により製造されるので、溶融紡糸する場合に比べて生産
性が低く製造コストが高いという問題がある。

また、他の水溶性ポリマとして、共重合により水溶性
化した共重合ポリエステルや共重合ポリアミドが提案さ
れている。

例えば、５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩を20〜
60重量％と多量に共重合させることによりポリエステル
を水可溶性にし、これを複合繊維の一成分として用いる
ことが、特公昭58−39926号公報により提案されてい
る。しかしながら、この公報に記載されているように多
量の５−スルホイソフタル酸ナトリウム塩を添加する
と、縮重合反応時の発泡・増粘作用で十分な重合度のも
のが得られにくいし、また、溶融紡糸時の製糸性も満足
できるものとはならない。しかも、この水溶性ポリエス
テルは、冷水でも溶出するために重合反応後の溶融ポリ
マ吐出、ガット化の際の冷却に水が使用できず、吐出空
冷のような特殊な装置で冷却することが必要である。こ
の吐出空冷の場合、長い冷却ゾーンでかつポリマを送る
ベルトないしはロールが必要となるが、このように長い
冷却ゾーンはポリマの酸化分解を招くことになる。さら
に、繊維とした後の取扱い時に、空気中の水分によって
変形を受けるので、後加工時の取り扱いが難しく、未だ
実用化には至っていない。

さらに、水溶性ポリエステルは接着剤・サイジング剤
・塗料などのように水溶液として用いる用途にも数多く
提案（例えば特公昭47−40873号公報、57−26309号公
報、60−1334号公報など）されているが、これら提案で
は、いずれも水溶液としての使用しか検討されていな
い。

さらにまた、特公昭55−1374号公報に記載されている
水溶性ポリアミドは、高温時の熱安定性が悪いこと、含
まれるオリゴマやモノマによって製糸性が悪いこと、し
かも、熱水溶解に長時間を要することなどの多くの問題
があり、実用化には至っていない。

このように、溶融紡糸可能な水溶性ポリマも種々提案
されてきているが、実際に生産する上には、製糸性や後
加工時の取扱い性などに問題点が多く、PVA系水溶性繊
維に、替り得る水可溶性繊維は、得られてないのが現状
である。

［発明が解決しようとする問題点］ すなわち、本発明は、上記した欠点がなく、溶融紡糸
により容易に繊維化することができ、後加工時の取扱い
や、熱水等による溶解除去が容易であり、かつ、冷水不
溶、熱水等に可溶の特性を有するポリエステル繊維を提
供することを、主な目的とする。

すなわち、本発明は、高い生産性で製糸することがで
き、しかも、加工しやすく、工業生産するに適した水可
溶性ポリエステル繊維を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明は、テレフタル酸と
エチレングリコールとを主たる構成成分とし、全酸成分
に対し、８〜16モル％の５−ナトリウムスルホイソフタ
ル酸、５〜40モル％のイソフタル酸、および全ポリマに
対し０〜20wt％のポリアルキレングリコール（数平均分
子量400〜6000）もしくはその誘導体を含有する共重合
ポリエステルから構成される実質的に単一成分の繊維で
あって、かつ、繊維強度が少なくとも0.8g/dである水可
溶性ポリエステル繊維からなる。

このように、本発明は、ポリエチレンテレフタレート
に、少なくとも５−ナトリウムスルホイソフタル酸とイ
ソフタル酸とを、さらに必要に応じて特定分子量のポリ
アルキレングリコール類をも、特定割合で共重合してな
る熱水可溶性共重合ポリエステルから製造された実質的
に単一成分の繊維であることを特徴とする。

共重合成分の５−ナトリウムスルホイソフタル酸は、
全酸成分に対し８〜16モル％、好ましくは10〜14モル％
がよい。８モル％未満では熱水等による溶解除去性が不
十分である。他方、16モル％を越えると冷水でも溶出さ
れるようになるので、製造ポリマの冷却、溶融紡糸や延
伸時における取扱いなどが難しくなり、工業生産には適
さなくなる。

さらに、上記した５−ナトリウムスルホイソフタル酸
と共に、全酸成分に対し５〜40モル％のイソフタル酸も
共重合させることが必要である。イソフタル酸が５モル
％未満では熱水等への溶解性が低下し、熱水等溶解時に
フレーク状の不溶物が残存する。他方、このイソフタル
酸が40モル％を越えると、得られるポリマの軟化点が低
くなりすぎるため、溶融紡糸前の乾燥が十分に行なえな
いので溶融紡糸することが難しく、しかも、溶融紡糸で
きたにしても紡糸や延伸時の巻取糸に単条間あるいは糸
条間融着が生じるので、実用上満足できる繊維は得られ
難い。

この共重合ポリエステルは、主たる構成成分（すなわ
ち、全構成成分のうちの約50モル％以上）がテレフタル
酸とエチレングリコールとである。このテレフタル酸の
割合が少な過ぎると、ポリマの軟化点が低くなりすぎる
ため、溶融紡糸前のチップ乾燥や、紡糸、延伸時の巻取
糸にトラブルが生じる。

この共重合ポリエステルは、前記した必須共重合成分
の他に、親水性のポリオールなどを、冷水に不溶、熱水
や温水に可溶などの優れた特性を阻害しない少量であれ
ば共重合していてもよい。

共重合させる親水性のポリオール成分としては、数平
均分子量400〜6000のポリアルキレングリコールもしく
はその誘導体が好ましく、その共重合割合は、全ポリマ
に対し、20wt％以下、さらには、３〜15wt％とすること
が好ましい。希アルカリ水への可溶性効果を得るために
は、少なくとも3wt％共重合することが望ましい。一
方、20wt％を越えると、冷水に対する繊維の安定性が低
下する。

このポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポ
リテトラメチレングリコールが挙げられる。また、その
誘導体としては、ビスフェノールＡなどのビスフェノー
ル化合物のフェノール性水酸基にエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどを開環
付加させて得られるポリエーテル化合物などが挙げられ
る。

このポリアルキレングリコール類の数平均分子量は、
400〜6000、さらには600〜4000が好ましい。この数平均
分子量を外れると、得られる共重合ポリマの繊維形成性
が不十分になるので、繊維製造が困難となる。

［作用］ 本発明に係る繊維は、冷水に不溶かつ熱水等に可溶の
特性をもつ共重合ポリエステルから構成される実質的に
単一成分の繊維である。この冷水に不溶で熱水等に可溶
である性質は、溶融紡糸により繊維を製造する上で非常
に重要である。すなわち、冷水にも可溶であると、縮重
合の反応終了後溶融ポリマを吐出ガット化する際一般に
用いられている水浴中への吐出冷却法が用いられない
し、また、チップや繊維が空気中の水分によって変形を
受けるので、安定的に工業生産することが困難である。

ポリエステルの水溶化には特定量の５−スルホイソフ
タル酸の共重合が不可欠ではあるが、熱水や温水に可溶
でかつ冷水に不溶とし、チップや繊維の製造およびそれ
らの取扱いを容易にするためには、特定量のイソフタル
酸をも共重合させることが必要である。

さらに、その他の共重合成分として、前記したポリア
ルキレングリコール類を特定量共重合させると、熱水や
温水に可溶かつ冷水に不溶の特性を損なわずに、希アル
カリ水にも可溶とすることができる。希アルカリ水とし
ては、濃度0.2〜2N程度が用いられ、例えば、水酸化ナ
トリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、炭酸ソーダ水
溶液などが挙げられる。なお、この程度に薄い濃度の希
アルカリ水は、廃水処理する際に、ほとんど希釈する必
要がないので、工業的に利用する場合に有利である。

５−スルホイソフタル酸とともにイソフタル酸、ある
いはさらにポリアルキレングリコール類を、共重合して
なる本発明に係る水可溶性繊維は、熱水や温水あるいは
さらに希アルカリ水中に溶解させることにより、透明
液、あるいは乳化微分散状態の液とすることができ、何
ら助剤を用いることなく熱水等に異物残存物を残さずに
溶解することができる。

また、本発明に係る繊維は、0.8g/d以上、好ましくは
1.0g/d以上の水準の繊維強度を有するので、編成、織成
などによる通常の繊維製品製造工程で、その繊維のみ
で、あるいは、他の繊維と混用して容易に製品化するこ
とができる。

この本発明に係る繊維は、紡糸油剤および製糸時の加
熱条件を下記のように適切に選べば、通常のポリエチレ
ンテレフタレート繊維の製糸方法に準じて溶融紡糸によ
る製糸方法や条件で容易に製造することができる。例え
ば、溶融紡糸し、一旦パッケージに巻取った後、延伸す
る製糸方法や、紡糸と延伸とを連続して行う製糸方法
や、高速で紡糸し機械的延伸を施さずにそのまま巻取る
いわゆる高速製糸方法などで製糸すればよい。また、そ
の紡糸温度や未延伸糸巻取り時の巻取り速度などの条件
は、基本的には、通常のポリエチレンテレフタレート繊
維の製糸条件に準じて設定すればよい。ただし、本発明
に係る繊維の場合は、0.8g/d以上の繊維強度を得るため
に、紡糸時給油に非含水油剤を用いること、および、製
糸工程において90度以上の加熱を行うことが必要であ
る。

非含水油剤は、実質的に水を含まない油剤である。例
えば、オレイルアルコールにエチレンオキサイドを付加
した化合物などの平滑剤を主体とし、帯電防止剤や、乳
化剤などを添加し、鉱物油で希釈してなる油剤が挙げら
れる。ごく少量の水は許容されるが、その量は多くとも
３％以下とする必要がある。

また、製糸工程における加熱の程度は、90℃以上、か
つ、ポリマの軟化温度より３℃低い温度以下程度であれ
ばよい。

得られた繊維は、例えば、編織等により繊維製品を製
造する際に編織工程の都合上仮に混用する素材として用
いることができる。例えば、素材繊維と混用して、ケミ
カルレース用基布や編織柄のある編物、織物類を編織
し、その後、得られた編織物類を熱水等に浸漬するなど
の手段により処理して、本発明に係る繊維のみ繊維製品
中から溶解除去する方法により、透かしを有する編織物
類を効率的に製造することができる。また、靴下やセー
ターなどを連続して編成する際の分割位置に用いて、そ
のセパレーション作業を熱水等での処理で行うこともで
きる。

これら繊維製品を製造する過程において、本発明に係
る繊維も、通常の非水溶性繊維同様に撚糸やカーディン
グ工程などを経るが、冷水不溶の特性を有するため、こ
れら加工工程において、糸切れ、毛羽立ち、もつれなど
の加工トラブルを生じることなく安定に加工することが
できる。

［実施例］ 以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例中の部は重量部を意味し、繊維の冷水、熱水あ
るいは希アルカリ水に対する溶解性、強伸度、およびポ
リマの軟化点、耐熱性は、次の方法で評価した。

冷水への溶解性:30℃の水100g中に、綛状の糸1gを20時
間浸漬した後、取出して真空乾燥し、その糸の重量変化
を調べた。

熱水への溶解性:95℃の熱水100g中に綛状の糸1gを20分
間浸漬した後、取出して真空乾燥し、その糸の表面、断
面の変化を観察および断面顕微鏡写真により調べ、ま
た、その重量変化を調べた。

希アルカリ水への溶解性：水酸化ナトリウム0.1wt％の3
0℃の希アルカリ水100g中に綛状の糸1gを20分間浸漬し
た後、取出して真空乾燥し、その糸の表面、断面の変化
を観察および断面顕微鏡写真により調べ、また、その重
量変化を調べた。

強伸度：東洋ボールドウィン（株）製テンシロンRTM−1
00を用い、サンプル長20cmの試料繊維を、引張り速度20
cm/minで、20℃、65％RHの雰囲気下で測定した。

軟化点：ポリマチップを熱処理（70℃×3hr）した後、
ペネトロメータで測定した。昇温速度10℃／分で、厚み
3mmのチップが0.1mm変型する温度を軟化点とした。

耐熱性：チップをその軟化点より10℃低い温度で８時間
真空乾燥した後、メルトインデクサーで、285℃で溶融
貯留時間10分および30分における粘度を測定した。

・実施例１ テレフタル酸（TPA）のメチルエステルであるテレフ
タル酸ジメチル99.7部、イソフタル酸（IPA）のメチル
エステルであるイソフタル酸ジメチル25.7部、エチレン
グリコール93.3部および酢酸カルシウム0.135部を反応
容器に仕込み130〜230℃で副生メタノールを留出しなが
らエステル交換反応させた。次いで、５−ナトリウムス
ルホイソフタル酸（SI）のメチルエステルである５−ナ
トリウムスルホイソフタル酸ジメチル26.1部、三酸化ア
ンチモン0.03部、リン酸0.0075部および酢酸リチウム0.
3部を追添し、230〜250℃で１時間反応した後、250〜27
5℃かつ減圧下（1mmHg以下）で３時間の縮重合を行なっ
た。重合後、常温の水浴中にポリマを吐出、冷却して、
ガット化し、切断してチップとした。得られたポリマの
IV（オルソクロロフェノール溶液での固有粘度）は0.6
0、軟化点は130℃、285℃の溶融貯留時間10分での溶融
粘度は3618ポイズ、溶融貯留時間30分での溶融粘度は33
79ポイズであった。

得られたチップを90℃で24時間真空乾燥した後、直径
0.23mm、孔数10の紡糸口金を用いて、295℃で溶融紡糸
した。紡出した糸条は、空冷し、非含水油剤でオイリン
グした後、2000m/分、90℃の加熱された第一ネルソンロ
ーラに６回周回させ、次いで、3500m/分、110℃の加熱
された第二ネルソンローラに５回周回させて延伸し、巻
取つた。得られた糸条は、約30デニール、10フィラメン
トであり、第１表に示す特性を有した。なお、非含水油
剤としては、オレイルアルコールのエチレンオキサイド
付加物、イミダゾリン系制電剤と鉱物油からなる油剤を
用いた。

3500m/分という高速で直接紡糸延伸により製糸した
が、製糸時の糸切れはほとんど問題とならず、安定して
製糸することができた。また、第１表に示したように、
冷水に不溶かつ熱水に易溶であり、しかも、糸強度は、
1.47g/dと、後加工工程にも十分耐え得る水準であっ
た。

次いで、ストッキングを連続して編立てする際の分割
位置に、得られた水溶性繊維を用いて編成し、その後、
沸水中に20分間浸漬し乾燥したところ、優れた分割性を
示した。

・実施例２〜３および比較例１〜５ 共重合ポリエステルにおけるTPA、IPA、SIの共重合割
合を変更し、あるいは、さらに数平均分子量1000のポリ
エチレングリコール（PEG）を共重合させて、実施例１
と同様にして、第１表に示す各種組成の共重合ポリエス
テルを重合した。それらの共重合ポリエステルを用いた
以外は、実施例１と同様にして乾燥し、溶融紡糸、延伸
して製糸した。その結果を第１表に示した。

第１表の結果から、本発明で特定した組成の共重合ポ
リエステルから得られた水溶性繊維は、熱水易溶性と冷
水不溶性とをあわせもち、しかも、後加工工程にも十分
耐え得る糸強度を有していた。これに対し、比較例１〜
３および５の共重合ポリエステルからの水溶性繊維は、
熱水への溶解性が不十分であったり、また、冷水にも溶
解したりで、いずれも、取扱いが容易で熱水易溶な繊維
ではなかった。また、比較例４では、ポリマを乾燥する
段階でのポリマ融着が多く溶融紡糸すること自体困難で
あった。

［発明の効果］ 本発明に係る熱水可溶性ポリエステル繊維は、冷水不
溶かつ熱水等可溶という特性を有するため、後加工時の
取扱いが容易であり、しかも、熱水等で処理することに
より繊維製品中から容易に溶解除去することができる。

しかも、この繊維は、通常の非水溶性繊維の場合と同
様な溶融紡糸法により製糸することができ、高い生産性
で製造することができる。

さらに、用いたポリマが十分な耐熱性と曳糸性を有す
るので、製糸時の油剤、加熱条件を適正化することによ
り、編成や織成などの後加工工程で必要とされる強度条
件を満す繊維を得ることができる。

その上、本発明に係る繊維は、温水や熱水、あるいは
さらに希アルカリ水で溶解除去することができるので、
廃水処理上からも工業的利用に有利である。

このように、本発明に係る繊維は、溶融紡糸により高
い生産性で製造でき、しかも、取扱いが容易であるなど
の優れた特性を有するので、その冷水不溶、熱水等可溶
の特性を生かした用途に広く利用できる。例えば、ケミ
カルレース用基布の製造、編物や織物の柄出し、靴下や
セーターのセパレーションなどの工程において用いられ
る仮混用の繊維、すなわち、編織時に混用されるが、後
で製品中から除去される繊維として広く用いることがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−116412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−34278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−152624（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−39926（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テレフタル酸とエチレングリコールとを主
   たる構成成分とし、全酸成分に対し、８〜16モル％の５
   −ナトリウムスルホイソフタル酸、５〜40モル％のイソ
   フタル酸、および全ポリマに対し０〜20wt％のポリアル
   キレングリコール（数平均分子量400〜6000）もしくは
   その誘導体を含有する共重合ポリエステルから構成され
   る実質的に単一成分の繊維であって、かつ、繊維強度が
   少なくとも0.8g/dであることを特徴とする水可溶性ポリ
   エステル繊維。