JPH03234817A - 易染性高強度ポリエステル複合繊維 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高強度であると共に塩基性染料により常圧下で
染色が可能であり、かつポリウレタン、軟質ポリ塩化ビ
ニル等の合成樹脂、合成塗料、ゴム類と併用（接触した
状態で使用）しても染料移行の少い産業資材及び生活関
連繊維製品（例えばスポーツ衣料、透湿防水布、スポー
ツテント、ターポリン、テント、雨衣、車体カバー　く
つ、カバン、カザ地、縫糸等）に用いるポリエステル繊
維に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ポリエチレンテレフタレートを中心にしたポリエ
ステル繊維は、その良好な物理的、化学的性質を利用し
て多方面に応用され、合成繊維の中でも最も有用な繊維
の一つとして広く使用されている。

しかし、染色性に関しては他の合成繊維、天然繊維に比
して劣っており、高圧染色又はキャリアー染色により対
応せざるを得ない状況であったが、前者については高圧
染色装置使用及びユーティリティーの増加によるコスト
アップの９問題、ポリエステル繊維自体の性能低下の問
題があり、後者についてはキャリアー物質による公害の
防止対策が必要であった。その上、ポリエステル繊維を
染色するための染料としては分散染料しか使用できず、
ポリエステル繊維より成る撚り糸又は編織物を軟質ポリ
塩化ビニル、ウレタン樹脂等の合成樹脂、天然ゴム、合
成ゴムから成るゴム類、又は合成塗料と複合、接触して
加工され、あるいは使用される場合、加工時の温度によ
る染料の昇華、合成樹脂又はゴム中への染料の移行、さ
らには製品使用時の経時的な合成樹脂又は合成塗料中へ
の染料の移行の問題があり、使用に耐える製品とするこ
とは不可能であった。さらに分散染料による染色物は鮮
明な色彩を得にくいという問題点も有していた。

これらの欠点を改良するための方策として共重合ポリエ
ステルを原料とした繊維を用いることが提案されている
（特公昭３４−１０４９７号公報）。その代表的ならの
は、ポリエチレンテレフタレートに金属スルホネート基
を含有するイソフタル酸成分を共重合したものであり、
最も有用な共重合成分は５−ナトリウムスルホイソフタ
ル酸である。

しかしながら、この方法により常圧下で塩基性染料に染
色可能な繊維を得るためには共重合成分である５−ナト
リウムスルホイソフタル酸を全酸成分中の３．０モル％
以上とする必要があるが、５ナトリウムスルホイソフタ
ル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートは共重合
物の溶融粘度が大巾に上昇するため、結果的に原料ポリ
マーの重合度を下げなければ溶融紡糸できず、さらに５
ナトリウムスルホイソフタル酸の分子間力増加と相俟っ
て延伸性か不良となるため、ポリエチレンテレフタレー
トに比して大巾に延伸倍率を下げなげればならず、得ら
れる繊維の強度はせいぜい３ｇ／ｄ程度であった。

これらの問題を解決するために、芯成分にポリアミド、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート等の溶融紡糸可能な重合体を用い、鞘成分に５−ナ
トリウムスルホイソフタル酸を３〜６モル％共重合した
ポリエチレンテレフタレートを用いた複合繊維に関する
特許が出願されているが（例えば特開昭５９−３０９１
２号公報）、この方法によっても得られる繊維の強度は
５ｇ／ｄ以下であり衣料用繊維としての強度は満足でき
るものであっても、産業資材用及び生活関連資材用繊維
に要求される強度を満足するものではなかった。

また高強度て易染性のポリエステル複合繊維を得るため
の方向、方策についても現在まで全く示唆されていなか
った。

［発明が解決しようとする課題］ 生活関連資材、産業資材は、基本的に高強力（引張強力
、引裂強力）であることを要求され、かつ軽量であるこ
とが取り扱い上、コストの面で望ましい。これら用途に
使用される繊維はヤーン強度が５．５ｇ／ｄ未満ては製
品設計かむつかしく、通常のポリエステル繊維は使用困
難である。繊維製品の設計の自由度を上げ、取り扱い性
、コスト面を考慮すると、ヤーン強度５．５ｇ／ｄ以上
、より好ましくは６．０ｇ／ｄ以上が必要となる。

本発明の目的は強度が高く、常圧下で塩基性染料による
染色が可能なポリエステル繊維を提供することにある。

特に高強度を要求される産業資材、生活関連資材のうち
ゴム類、合成樹脂、合成塗料と複合又は接触されて用い
られる用途に適したポリエステル繊維を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は芯成分Ａが実質的にポリエチレンテレフタレー
トから成る極限粘度［η］が０６以上であるポリエステ
ルであり、鞘成分Ｂが金属スルホネート基含有構造単位
を２．０〜８．０モル％有するポリエステルである複合
繊維てあって、該繊維の横断面に占める鞘成分Ｂの面積
比Ｂ／　（Ａ＋Ｂ）が０．２〜０，７５であり、単繊維
強度が５．５ｇ／ｄ以上であることを特徴とする複合繊
維である。

本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維の芯成
分を構成するポリマーは実質的にポリエチレンテレフタ
レートから成る。「実質的」の意味するところは該芯成
分の９０％以上がポリエチレンテレフタレートであり、
必要に応じて二塩基酸又はノオールを共重合させるか、
他のポリマーをブレンドすることも可能であるが、１０
％以上の変性又はブレンドを行うとヤーン強度が不足す
る。

複合繊維の芯成分を構成するポリエステルの極限粘度［
η］は０，６以上でなければならない。単に単繊維の強
度面のみをとらえれば該極限粘度は０．６未満ても強度
５．５ｇ／ｄ以上を有する複合繊維が得られるが、本発
明による複合繊維は前述の通り生活関連用品、産業資材
に用いられることを目的にしたものであり、該極限粘度
が０．６未満では屈曲、摩耗等に対する耐性が劣り、耐
久性が不足する。該極限粘度［η］が０７５以上のもの
がより好ましい。

鞘成分を構成する金属スルホネート基含有構造単位を有
するポリエステルはその主成分がポリエチレンテレフタ
レート又はポリブチレンテレフタレートから成り、該ポ
リエステルを構成する酸成分のうち２０モル％〜８．０
モル％が金属スルホネート基を有する二塩基酸又はその
誘導体により変性されたものである。

金属スルホネート基を有する二塩基酸又はその誘導体と
して、例えば５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ジメ
チル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ヒス−
２−ヒドロキノエチル（５−ナトリウムスルホ）イソフ
タレート、ビス−４ヒドロキノブチル（５−ナトリウム
スルホ）イソフタレート等が挙げられる。好ましくはジ
メチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレートである
。

該二塩基酸又はその誘導体による変性度が２モル％未満
では常圧下における染色性が得られない。

該変性度が８．０モル％を越えると染色性は非常に良好
となるがポリマーの溶融粘度が急激に高くなり、複合繊
維の紡糸時における鞘成分の吐出ムラが大きく、均一な
組形成ができなくなり、結果的に均一な染色性が得られ
ない。好ましい変性度は２０〜６０モル％であり、さら
に好ましくは２０〜３．０モル％である。鞘を構成する
主成分のポリエチレンテレフタレート又はポリブチレン
テレフタレートにはジオール成分としてＨＯ（ＣＨ−）
、、、ＯＨ（ｎは２〜６）を２０モル％以下共重合する
ことも可能である。また１０重量％以下のポリアルキレ
ンオキサイドを含んでいても良い。

二塩基酸又はその誘導体成分として金属スルホネート基
を有さない成分（たとえばフタール酸、イソフタル酸等
）を２，０モル％以下共重合さ仕ることも可能である。

鞘成分を構成する原料ポリマーの極限粘度［η］は０．
４０〜０６０が好ましく、０８４５〜０５５がより好ま
しい。

本発明による複合繊維の鞘成分の単繊維中に占める面積
仕組／（芯＋鞘）が０２〜０７５てなければならない。

該面積比が０．２より小さい場合は濃色が得られに＜＜
、０．７５を越える場合は強度が不足する。好ましくは
該面積比が０３〜０．６より好ましくは０３５〜０．５
５である。

本発明による複合繊維の鞘成分は単繊維の全表面を被覆
すべく芯成分と複合されていなければならない。染色後
の均一な発色性を得るためには芯成分と鞘成分が同心的
に複合されている方がより好ましいか、偏心的に複合さ
れていても良い。単繊維の断面形状は円に限定されるも
のではなく、楕円、Ｙ型、Ｔ型、Ｘ型、△型、多角型等
の異型断面、中空断面も採用できる。

第１図に易染性ポリエステル繊維の単繊維強度と芯成分
ポリエチレンテレフタレートの極限粘度［η］の関係を
示した。線分Ａは鞘成分にジメチル（５−ナトリウムス
ルホ）イソフタレートを２．０モル％共重合したポリエ
チレンテレフタレートを用い、鞘成分の断面積比を０．
２とした場合のものであり、線分Ｂは鞘成分にジメチル
（５−ナトリウムスルホ）イソフタレートを８．０モル
％共重合したポリエチレンテレフタレートを用い、鞘成
分の断面積比を０２とし１こ場合のもの、線分Ｃは鞘成
分にジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート
を２０モル％共重合したポリエチレンテレフタレートを
用い鞘成分の断面積比を０．７５とした場合のものであ
る。線分Ｘは単繊維強度５．５ｇ／ｄを、線分Ｙは同ｅ
、ｏｇ／ｄを示し、線分Ｚは極限粘度［η］が０．８を
示す。本発明の易染性ポリエステル複合繊維は第１図の
斜線で示された領域の繊維である。

本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維は次の
如き製造技術をすべて満足することによりはじめて達成
可能となる。

■単繊維を構成する芯成分の極限粘度［η］を０．６以
上、好ましくは０７５以上とするため、芯成分＝ＩＱ の原料ポリマーの極限粘度［η］は０６５以上、好まし
くは０，８２以上とすること。

■鞘成分ポリマーの極限粘度［ηコを０４〜０．６、好
ましくは０４５〜０．５５とすること。

■紡糸原糸を高延伸可能なものとするために、紡糸原糸
の湿熱収縮率（１００℃飽和蒸気中で−ｇ００ ／ｄ荷重下にて５分間加熱）が６０％以下であり、かつ
複屈折率が５Ｘ　１０−３以下となるようにすること、
その方策としては１０００ｍ／ｍｉｎ以下の低速紡糸が
好ましい。

■上記紡糸原糸を通常のポリエステル繊維に採用されて
いない３．５倍以上に延伸する。

本発明による複合繊維の特徴は上述の如き製造条件を採
用することにより、従来からの見解では常圧下における
染色性が不良とされていた少量（特に３モル％以下）の
金属スルホネート変性ポリエステルを鞘成分に用いても
十分な染色性が得られることである。この理由は明らか
ではないが、上述の製造技術のうち、高延伸倍率を採用
したことが大きく育与しているものと考えられる。

本発明による複合繊維は、高強度であり、かつ切断伸度
が４０％以下、１００℃水中における熱水収縮率が５％
以下、２００°Ｃ熱風中における乾熱収縮率が２０％以
下であれば合成樹脂とのラミネート、コーティング、デ
ィッピング等による複合化に適しており、スポーツ衣料
、スポーツテント、透湿防水布、ターポリン、くっ地、
カバン地、テント、雨衣、車体カバー　カサ地等に好適
に使用できる。

さらに切断伸度が３０％以下、１００°Ｃ水中における
熱水収縮率が３％以下、２００°Ｃ熱風中における乾熱
収縮率が１５％以下であれば上記用途のほか、縫糸（資
材用、工業用、家庭用）等に応用できる。

本発明でいう易染性高強度ポリエステル複合繊維はフィ
ラメント糸、トウ、ステーブルのいずれ゛の形態でも生
産可能である。フィラメント糸はそのまま、又は加工糸
として撚り糸、織編物に、ステーブルは紡績糸として撚
り糸、織編物に又は不織布として、トウは紡績糸として
撚り糸、織編物又はトウ状不織布として使用される。

本発明による易染性高強度ポリエステル複合繊維に単繊
維デニールの制限はないが、工業生産性を考慮すると１
　、　（ｌｄｒ−２０ｄｒが好ましく、１．５ｄｒ−１
５ｄｒがより好ましい。フィラメント糸としてはヤーン
デニール５０ｄｒ　−１５００ｄｒが好適である。

該ポリエステル複合繊維の芯成分、鞘成分中には、必要
に応じて艶消剤、防炎剤、顔料、親水化剤、充填材等を
適宜混入することができる。

本発明でいう極限粘度［η〕とは、ポリエステル化合物
をフェノール／テトラクロロエチレンに１／１（重量比
）の溶媒に溶解し、３０　’Ｃにおいて粘度を測定した
求めた値である。

ヤーンを構成する単繊維の芯成分の極限粘度は鞘成分の
みを１００℃で５％苛性ソーダにより完全に溶解して芯
成分のみを未溶解の状態で残し、水先後上述の方法によ
り測定する。

本発明で強度及び伸度はＪＩＳＬ−１０１３に従って測
定した。

本発明でいう複屈折率（△ｎ）は、光学顕微鏡を用いて
偏光下で観察されるレタデーションから求める常法によ
る。（この方法の詳しい説明は共立出版「高分子実験学
講座高分子の物性■」を参照） ［実施例コ 試作例Ｉ 芯成分として極限粘度「ηコが０．９６のポリエチレン
テレフタレートを用い、鞘成分としてジメチル（５−ナ
トリウムスルホ）イソフタレート２．５モル％を共重合
したポリエチレンテレフタレートを用いて、表１に示す
鞘成分の断面積比率となるよう紡糸速度８００ｍ／ｍｉ
ｎで溶融紡糸を行って複合繊維の紡糸原糸を得た。この
紡糸原糸の複屈折率はすべて３．０〜３．ｓｘ　１ｏ−
３であり、１００℃飽和蒸気中における湿熱収縮率は５
５〜５８％であった。

これらの紡糸原糸を延伸温度８０℃で３．８５倍に延伸
し、２１０℃のホットローラーにより熱固定し２５０ｄ
／　４８ｆの複合繊維フィラメントヤーンを得た。鞘成
分の断面積比を種々変更し得られた複合繊維の性能を第
１表に示す。鞘成分の断面積比が０．２より小さい場合
は染色性が不十分であり、０．７５より大きい場合は強
度が不足するものであった。

３ １４〜 試作例２ 芯成分として極限粘度［η］０．９６のポリエチレンテ
レフタレートを用い、鞘成分として第２表に示した如く
ジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレートの共
重合比率を変更したポリエチレンテレフタレートを用い
て、鞘成分断面積比率が０．５となるよう紡糸速度８０
０ｍ／ｍｉｎで溶融紡糸を行い複合繊維の紡糸原糸を得
た。この紡糸原糸の複屈折率はすべて３０〜４．５Ｘ　
１０−３であった。また１００℃飽和蒸気中における収
縮率は５３〜５９％であった。これらの紡糸原糸を用い
て試作例１と同様の方法で延伸を行い２５０ｄ／　４８
ｆのフィラメントヤーンを得た。得られた複合繊維の性
能は第２表に示す通りであり、鞘成分にジメチル（５−
ナトリウムスルホ）イソフタレートを１０モル％共重合
したポリエチレンテレフタレートを用いたものは、強度
が不足している上に、染色むらが生じており、実用性の
ないものであった。

試作例３ 芯成分として極限粘度［η］が０．７５のポリエチレン
テレフタレートを用い、鞘成分としてジメチル（５−ナ
トリウムスルホ）イソフタレートを２．５モル％を共重
合したポリエチレンテレフタレートを用いて、第３表に
示す鞘成分の断面積比となるように紡糸速度８００ｍ／
ｍｉｎで溶融紡糸を行って複合繊維の紡糸原糸を得た。

この紡糸原糸の複屈折率はすべて３．５〜４．ＯＸ　１
０−３であり、１００℃飽和蒸気中における収縮率は５
２〜５６％であった。これらの紡糸原糸を延伸温度８０
℃で３．７倍に延伸し、１８５０Ｃのホットローラーに
より熱固定して１５０ｄ／　４８ｆのフィラメントヤー
ンを得た。得られた複合繊維の性能を第３表に示した。

（以下余白） ＝１５ ６ ７

【図面の簡単な説明】

第１図は易染性ポリエステル繊維の単繊維強度と芯成分
ポリエチレンテレフタレートの極限粘度［η］の関係を
示したものである。線分Ａは鞘成分にツメデル（５−ナ
トリウムスルホ）イソフタレートを２．０モル％共重合
したポリエチレンテレフタレートを用い、鞘成分の断面
積比を０２とした場合のものであり、線分Ｂは鞘成分に
ジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレートを８
０モル％共重合したポリエチレンテレフタレートを用い
、鞘成分の断面積比を０．２とした場合のもの、線分Ｃ
は鞘成分にジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタ
レートを２．０モル％共重合したポリエチレンテレフタ
レートを用い鞘成分の断面積比を０．７５とした場合の
ものである。線分Ｘは単繊維強度５．５ｇ／ｄを、線分
Ｙは同６．０ｇ／ｇを示し、線分Ｚは極限粘度［η］が
０．６を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 芯成分Ａが実質的にポリエチレンテレフタレートから成
   る極限粘度［η］が０．６以上であるポリエステルであ
   り、鞘成分Ｂが金属スルホネート基含有構造単位を２．
   ０〜８．０モル％有するポリエステルである複合繊維で
   あって、該繊維の横断面に占める鞘成分Ｂの面積比Ｂ／
   （Ａ＋Ｂ）が０．２〜０．７５であり、単繊維強度が５
   ．５ｇ／ｄ以上であることを特徴とする複合繊維。