JPH0362804B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はポリエステル繊維、更に詳しくは実用
上充分な特性を有していると共に、常圧染色によ
る染色が可能で、しかも染色堅牢度の優れたポリ
エステル繊維に関する。 （従来技術） 一般に、ポリエステル繊維、特にポリエチレン
テレフタレート繊維は強度、寸法安定性等多くの
優れた特性を備えているため種々の用途に利用さ
れている。一方、ポリエチレンテレフタレート繊
維の染色は130℃付近の高温高圧で染色しなけれ
ばならず、このために特別な装置を必要とした
り、ウール、アクリル等の高温高圧染色により物
性低下を生じる繊維との混用に制限がある等の欠
点を有している。 この様なポリエチレンテレフタレート繊維の染
色性を改良して常圧可染を可能にすべくいくつか
の試みがなされており、例えば染色時にキヤリア
ーを用いる方法が知られているが、特別なキヤリ
アーを要すること、廃液処理にも特別の配慮を要
するのみならず、染色物中に残存するキヤリヤー
の放つ悪臭を完全に除去するのが難しいという問
題がある。 このような問題を解決するためにポリエステル
中にポリオキシアルキレングリコールあるいは金
属スルホネート基を共重合せしめて接着座席を設
ける等の化学的改質方法が知られている。ししな
がら、この方法はポリマーの製造のコストが高く
なることは勿論のこと、製糸安定性が低下するの
みならず、更には染色堅牢度が劣る等の欠点があ
つた。また、上述のようなポリマーの化学的改質
による易染化は染着座席となりうる第三成分をポ
リマー中に共重合させるが故にポリエチレンテレ
フタレート本来の性質をも変化させてしまうこと
は避けられないといえる。 一方、全く別の方法としてポリエステル繊維を
延伸後200℃以上の高温で弛緩熱処理する等の物
理的改質方法が提案されている。この方法は、繊
維の非晶領域の分子鎖を緩和させ分子鎖の凝集性
を小さくして染料の繊維内部への拡散を向上させ
たもので、力学的特性を損うことなく染着性を改
善することが出来るが染斑が起り易いという問題
がある。 また、化学的改質によらない他の方法として、
例えば特開昭54−64133号公報にフイラメントあ
たりのデニール、固有粘度〔η〕、相対的分散染
料染着速度、モジユラス、沸水処理後のモジユラ
ス、アモルフアスモジユラス、沸水収縮、収縮モ
ジユラス、収縮値等を特定したフラツトヤーン及
びトウが開示されている。これによれば確かに染
色性は改善されるが常圧染色が可能になる程のも
のには至つていない。また、特開昭55−107511号
公報には断面平均複屈折△ｎが90×10^-3以上の配
向度を有し、繊維断面における複屈折が外層と内
層において適宜な差を有するような断面二重構造
ポリエチレンテレフタレート繊維と同様な機械的
性質と充分な自然巻縮及び染料の吸着性を有する
とされているが、染色性特に常圧染色性及び染色
堅牢度に関する作用効果についての具体的な示唆
は全くなされていない。 更に、特開昭57−121613号公報には初期モジユ
ラス、力学的損失正接のピーク温度、ピーク値を
規定したポリエチレンテレフタレート繊維が開示
されている。 かかるポリエステル繊維は7000ｍ／分以上の超
高速度で紡糸することによつて得られるものであ
るが、本発明者等の実験によれば、紡糸速度5000
〜6000ｍ／分で紡糸して得られるものよりも多少
濃染化するものの、依然として常圧染色では充分
な染色を施すことができなかつた。 （発明の目的） 本発明の目的は、かかる従来法では達成できな
かつた常圧染色可能なポリエステル繊維、即ち化
学的改質によらず常圧染色で充分な染色が可能で
あるポリエステル繊維を提供することにある。 （発明の構成） 本発明者等は、前記目的を達成すべく検討した
ところ、常圧染色で充分な染色が可能なポリエス
テル繊維とは、常圧での染着率86％以上になるも
のであり、かかる染色性は繊維の微細構造が多き
な影響を及ぼすことは勿論のこと、前記微細構造
と扁平な単繊維断面形状とを併せ有するものが極
めて良好な染色性を有することを知つた。 本発明者等は、かかる知見に基づいて更に検討
を重ねた結果、染料が拡散し易い繊維微細構造を
有しているポリエステル繊維であつて、単繊維の
断面形状が200〜600％の扁平率を有しているもの
が常圧での染着率を86％以上にすることができる
ことを見い出し、本発明に到達した。 即ち、本発明は、実質的にポリエチレンテレフ
タレート単独で構成されている、扁平断面を有す
る繊維であつて、該繊維のＸ線小角散乱パターン
がＸ字形の４点干渉図形を呈し、且つ繊維全体の
複屈折（△ｎ）が0.08〜0.12、非晶領域の複屈折
（△na）が0.015〜0.06であると共に、前記繊維断
面の扁平率が200〜600％である事を特徴とする常
圧染色可能なポリエステル繊維である。 尚、本発明で言う扁平率とは単繊維横断面の長
さが最長値(L)となる長軸と、前記長軸に対し直交
し、且つ長さが最大値（Ｗ）となる短軸との比
〔（Ｌ／Ｗ）×100（％）〕である。 また、染着率とは下記に示す残液比色法によつ
て測定したものである。 即ち、分散染料Dispersol Fast Scarlet Ｂ
（ICI社商品名）を使用し、分散剤としてモノゲン
（第一工業社商品名）を0.5ｇ／加えて４％
owf、浴比１対100で100℃の条件下タンブレツト
染色機で染色を行つた。染着率は90分経過後、染
液を採取して吸光度より残液中の染料量を算出
し、これを染色に用いた染料量から減じたものを
染着量として染着率（％）を算出した。 染着率＝（１−Dx／Do）×100（％） Dx：残液の吸光度 Do：染色前の染料溶液の吸光度 尚、資料としては原糸を１口編地とし、100倍
の蒸留水70℃で30分精練し、乾燥後試料を標準状
態（20℃×65％RH）したものを用いた。 本発明でいうポリエチレンテレフタレートと
は、実質的にポリエチレンテレフタレート単独重
合体を主たる対象とするが、ポリエチレンテレフ
タレートの性質を本質的に変更しない範囲、即ち
10モル％以下で第３成分を共重合したポリエステ
ル共重合体であつても差支えない。かかる第３成
分としては例えばイソフタル酸、５−ナトリウム
スルホイソフタル酸、２，６−ナフタリンジカル
ボン酸、アジビン酸、シユウ酸、トリメリツト
酸、ピロメリツト酸、ｐ−オキシ安息香酸、ジエ
チレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、ポリオキシエチングリコール、
シクロヘキサンジメタノールあるいはこれらの機
能的誘導体等があげられる。これらのポリエステ
ルには少量の改質剤、例えば艶消剤、安定剤、難
燃剤、静電防止剤あるいは充填剤等を含有しても
さしつかえない。 本発明を図面により説明する。 第１図は本発明のポリエステル繊維の小角Ｘ線
散乱パターンを示す模式図、第２図は従来のポリ
エステル繊維の小角Ｘ線散乱パターンを示す模式
図である。 本発明のポリエステル繊維は、そのＸ線の小角
散乱パターンにおいて第１図に示すようにＸ字形
の特異な４点干渉図形を呈すことが必要である。
第２図には従来のポリエステル繊維、即ち巻取速
度1500ｍ／分で巻取つたのち、延伸機で熱延伸を
施して実用に耐えうる延伸糸としたものの小角散
乱パターンであるが、第１図のものと明らかに異
なる。第１図のようにＸ字形の特異な４点干渉図
形を呈する繊維は、繊維の内部構造での結晶部分
の繰返し周期が長く且つ大きな分布を持つている
事を意味する。このことは逆に非晶部分は繊維軸
方向に極めて長い構造を持つ事を示し、その長さ
の分布も大きい事を意味する。このような構造を
有するポリエステル繊維は熱に対する非晶部分の
易動性が極めて大きいために染色性がすこぶる良
好になるのである。また、染料が繊維内部に侵入
した状態で染色時の熱によつて、この易動性に富
む非晶部分が結晶勝を起こし結晶部分に取り込ま
れて行くため、いつたん繊維中に侵入した染料は
閉じ込められる結果となつて染色堅牢度も充分実
用に耐え得る性能を持つものとなる。 一方、第２図のようなＸ線の小角散乱パターン
を呈する繊維は、その内部構造における結晶部分
の繰返し周期が短く且つ密になつているため、非
晶部分が繊維軸方向に対して極めて短く、その長
さ分布も小さいものである。かかる構造の繊維の
非晶部分は熱に対する易動性が極めて小さく、常
圧染色の温度では染料が非晶部に充分に侵入でき
ないため、常圧での染色が不可能なのである。 次に、本発明においては繊維全体の複屈折（△
ｎ）が0.08〜0.12である事が必要である。ここ
で、△ｎが0.08未満では繊維として充分使用可能
な構造安定性、及び力学的特性を持つ事が出来
ず、逆に0.12を越える場合には染色性が低下する
という問題がある。また、同時に非晶領域の複屈
折（△na）が0.015〜0.06である事が必要である。
かかる△naが0.015に満たない場合、染色性は良
好なものとなるものの、染料の繊維内部への固
着、即ち染色の堅牢性が低下する。逆に、△na
が0.06を越える場合、非晶分子鎖の配向凝集性が
高くなりすぎるため染料の繊維内部への拡散は容
易でなく均一な分散もされ難い。 一方、前記物性値、即ちポリエステル繊維のＸ
線子角散乱パターン、△ｎ及び△naが全て本発
明で規定する範囲を満足するポリエステル繊維で
あつても、その単繊維断面形状が丸断面や三角断
面であるポリエステル繊維では、常圧での染着率
が86％未満となつて常圧では充分な染色を施すこ
とができない。 この点、本発明では、ポリエステル繊維のＸ線
子角散乱パターン、△ｎ、及び△naを、繊維と
して充分使用可能な力学的特性を有し、且つ染料
が繊維内部に拡散し易い繊維微細構造とする様に
規定し、短繊維断面形状を扁平にして後述する如
く染料の吸着点が多いポーラスな表面構造にする
ことによつて、常圧での染着率を86％以上にする
ことができたのである。 ここで、単繊維の断面形状が200％未満の扁平
断面であれば、常圧での染着率が86％未満である
ため、充分な染色を施すには高温・高圧条件が必
要である。 一方、扁平率が600％を越える単繊維では、そ
の力学的強度が著しく低下すると共にかかる単繊
維から成る織編物の風合は粗硬感が強くなる。 この様に、本発明の扁平断面の単繊維から成る
繊維が極めて良好な染色性を有する理由は、次の
様に推定される。 即ち、一般的に、溶融吐出された紡出糸が冷却
される途中で結晶化速度の大きな温度域になつた
とき、紡糸中の伸長内部応力により紡出糸の配向
結晶が急激に進むのと併行して紡糸での細化が発
生する。 この際に、単繊維の断面が扁平であると、丸断
面等のものよりも放熱が大きいためより急激な細
化が発生して繊維表面に応力が集中する結果、繊
維表面が染料の入り易いポーラスな構造となるた
めと考えられる。 以上述べてきた様に、本発明の目的を達成し得
るポリエステル繊維は、そのＸ線小角散乱パター
ン、複屈折率（△ｎ及び△na）が全て本発明で
規定する範囲を満足するものであつて、その断面
形状が扁平で且つ200〜600％の扁平率を有してい
るものである。 本発明の様な微細構造と、扁平断面とを併せ有
するポリエステル繊維は、前述の特開昭54−
64133号公報、特開昭55−107511号公報及び特開
昭57−121613号公報のいずれにも何等示されてお
らず、従来全く知られていない新規なものであ
る。 尚、本発明のポリエステル繊維を構成する単繊
維の断面形状は本発明で規定する扁平率を満足す
るものであればよく、その断面の端面が丸みを帯
びたもの、或いは端面を若干膨らませたものであ
つてもよい。 かかる本発明のポリエステル繊維は下記に示す
溶融紡糸方法で得ることができるが、本発明はこ
の方法に限定されるものではない。 (1) 供給ポリエステルポリマーの固有粘度を一般
の衣料用フイラメントに用いるポリマーの固有
粘度より高目にする。 即ち、固有粘度〔η〕≧0.62が好ましい。 (2) 紡糸温度を高目にし、口金直下の雰囲気温度
を高くし、且つその雰囲気温度に維持している
雰囲気長さをできるだけ長くする。 即ち、紡糸温度は300℃以上、口金下雰囲気
温度は250℃以上、かかる雰囲気温度に維持し
ている雰囲気長さは130mm以上が好ましい。 (3) 冷却風温度をできるだけ低目に設定する。 (4) 口金に設けられた扁平吐出孔〔（0.25〜0.40）
×（0.05〜0.20）の長方形状のものが好ましい〕
は、冷却風の方向に対し長軸側が平行となるよ
う配設する。 (5) 巻取速度を4700ｍ／分以上、好ましくは5000
ｍ／分以上とする。 (6) 冷却風は紡糸ネツキングが発生している位置
を特に強く冷却するのが好ましい。 かかる溶融紡糸において、得ようとする繊維
のデニール等の応じて適宜調整して最適の条件
を選択することが好ましいことは言うまでもな
い。 （作用） 本発明のポリエステル繊維は、その微細構造に
おいて、結晶部分及び非晶部分が適度に配向され
ており、且つ非晶部分が繊維軸方向に極めて長
く、その長さ分布が大きいものであつて、更に扁
平断面化によつて、ポーラスな表面構造を併せ有
するものである。 この様な本発明のポリエステル繊維に常圧で染
色を施す結果、染料はポーラスな構造の単繊維表
面に容易に吸着され、次いで繊維非晶部分に均一
に拡散するため常圧での染色によつても86％以上
の染着率とすることができ、しかも繊維非晶部分
は染料が侵入した状態で染色時の熱によつて結晶
部に取り込まれるために染色堅牢度も向上できる
のである。 （発明の効果） 本発明のポリエステル繊維は、良好な染色性、
堅牢性及び力学的特性を兼ね備えているため、糸
状、綿状、或いは織編物としたのち分散染料によ
り容易に常圧で染色できるため、通常のノンキヤ
リヤーボイル染色を採用する事が可能であり、従
来のポリエステル繊維に比べて染色コストを大巾
に低下させることができる。また、製織製編時の
トラブルもなく最終製品の耐久性もすぐれてい
る。従つて本発明の繊維は衣料用、インテリア
用、産業資材用等の分野に広く使用し得るもので
ある。 （実施例） 本発明を実施例で更に詳述する。但し、本発明
はこれにより何ら限定されるものではない。 尚、本実施例で用いる各特性値の測定方法は次
の通りである。 Ｘ線小各散乱パターン 通常の小角Ｘ線散乱写真による、理学電機製Ｄ
−9C型Ｘ線発生装置を用い、Ｘ線源はCuKα（Ni
フイルター）、35KV、20ｍＡとした。写真撮影
は減圧下60分の露出時間をとつた。 繊維全体の複屈折△ｎ △ｎは繊維軸に対して直角に偏光している光に
対する複屈折率（n₁）と繊維軸に対して平行に偏
光している光に対する屈折率（n₁₁）との差、即
ち△ｎ＝n₁₁−n₁で表わされる。測定はカール・
ツアイス・イエナ社製干渉顕微鏡インターフアコ
を用い、波長550ｍμの白色光、浸漬液としてヨ
ウ化メチレン、αブロムナフタレンおよび両者の
混合液を使用した。実際には繊維の断面方向に対
し等間隔で内〜中〜外層全域での△ｎをまず測定
し、その平均値を求めた。 非晶領域の複屈折△na △naは非晶領域の分子鎖の配向製を示すパラ
メーターであり比重ρより求めたXρ、繊維全体
の複屈折△ｎ、結晶配向函数fc（特開昭50−59526
号公報記載）を用いて次式により算出する。 △na＝△ｎ−0.212fc・Xρ／１−Xρ 但し Xρ＝0.7491−１／ρ／0.06178 実施例 固有粘度〔η〕＝0.65のポリエチレンテレフタ
レートを紡糸温度305℃で、長軸・短軸の夫々長
さを第１表記載の長方形紡糸孔を36個穿設した紡
糸口金から吐出し、第１表記載の温度、長さの口
金下雰囲気帯域を通過させ、引続いて第１表記載
の温度の冷却風で冷却しつ給油したのち巻取速度
5000ｍ／分で巻取り、75デニール36フイラメント
のポリエステル繊維を得た。前記冷却風線速度は
0.4ｍ／秒であつた。 但し、第１表のNo.17及びNo.18の夫々の巻取速度
は4000ｍ／分及び4300ｍ／分とした。 また、第１票のNo.19、20の巻取速度を共に1500
ｍ／分とし、巻取つた糸条を共に80℃で延伸し
180℃のスリツトヒータで熱処理した。その際の
延伸倍率はNo.19では300％、No.20では200％であつ
た。 得られたポリエステル繊維のＸ線小角散乱パタ
ーン、△ｎ、△na、扁平率、及び染着率を測定
し第１票に併せて示した。 また、同時にJIS Ｌ−1044に準じて染色耐光堅
牢度の評価も行い、不良なものについてその旨を
第１表備考欄に記載した。更に、力学的特性評価
としては原糸を製織し、所定巾の布帛を所定の荷
重で伸長した後の布帛の伸長回復を目視判定し、
伸びが回復せずシワ状に残つた不良なものについ
ては第１表備考欄にヒザ抜けと記載した。 第１表から明らかな様に、常圧での染着率が86
％以上となり、染着堅牢性及び力学的特性を満足
するポリエステル繊維は本発明で規定する特性を
全で満足するものである。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリエステル繊維の小角Ｘ線
散乱パターンを示す模式図、第２図は従来のポリ
エステル繊維の小角Ｘ線散乱パターンを示す模式
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 実質的にポリエチレンテレフタレート単独で
   構成されている、扁平断面を有する繊維があつ
   て、該繊維のＸ線小角散乱パターンがＸ字形の４
   点干渉図形を呈し、且つ繊維全体の複屈折（△
   ｎ）が0.08〜0.12、非晶領域の複屈折（△na）が
   0.015〜0.06であると共に、前記繊維断面の扁平
   率が200〜600％である事を特徴とする常圧染色可
   能なポリエステル繊維。