JPH0457917A - 高強度・高染色性ポリエステル繊維 - 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、常圧で塩基性染料及び分散染料によって染色
することができ、アルカリ減量速度が小さく、かつ１機
械的性質及び耐薬品性の優れたポリエステル繊維に関す
るものである。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート繊維で代表されるポリエス
テル繊維は機械的性質、耐薬品性、耐候性等に優れ、衣
料用を初めとして幅広く用いられている。しかし、ポリ
エステル繊維の欠点として。

その分子構造が強固なた約染色性が劣り、さらには塩基
性染料、酸性染料等のイオン系染料で染色できないため
色群やかな染色物が得られないという問題があった。こ
の改良法として、５−ナトリウムスルホイソフタル酸で
代表される金属塩スルホネート基を有する化合物を共重
合した塩基性染料で染色可能なポリエステルが開発され
ているが。

常圧染色での染色性が十分でなかったり、高染着性にす
るたｔには多量に共重合しなければならず。

機械的性質や耐薬品性が低下するという問題があった。

これらの問題を解決するために数多くの方法が提案され
ており１例えば９次のような方法がある。

（ａ）金属塩スルホネート基を有する化合物とポリアル
キレングリコール系化合物をポリエチレンテレフタレー
トに共重合し、常圧での塩基性染料による染色を可能に
し、たもの（特開昭５７−１１７５２９号。

同５７−１１７５３０号、同５７−６３３２５号、同５
７−２１００１４号、特公昭５９−２８６７２号、同６
０−５４４３０号等）（ｂ）金属塩スルホネート基を有
する化合物を共重合したポリエステルを高速で紡糸する
方法（特公昭６０−１０１２６号）。

（Ｃ）ポリアルキレングリコールを共重合したポリエス
テルを高速で紡糸し９分散染料で易染性の繊維を得る方
法（特公昭６０−１５７２５号）（ｄ）ビスフェノール
類にアルキレンオキシドを付加した化合物と金属塩スル
ホネート基を有するイソフタル酸を共重合する方法（特
開昭５７−１２１０３２号）（ｅ）５−ナトリウムスル
ホイソフタル酸とアジピン酸を共重合する方法（特開昭
６１−３４０２２号）げ）５−ナトリウムスルホイソフ
タル酸１．０〜２．５モル％とエステル結合形成性基を
有する長鎖の化合物を共重合し、延伸温度（延伸時のホ
ットプレート温度）、仮撚温度を規制した方法（特公昭
５７−３６９号） しかしながら、　（ａ）、　（Ｃ）、　（山の方法の場
合、共重合したポリアルキレングリコール成分によって
。

耐候性（耐光性）が劣り９表地として使用できないこと
、風合の改良、マイルドな光沢を得るため実施されるア
ルカリ減量加工では加水分解速度が大きいため、その制
御がしに＜＜、他のポリエステルや他の繊維との混繊、
交編織等が難しくなる。

次に、Ｑ））の方法の場合、高速紡糸法を採用するため
染色性は優れているが、繊維の機械的性質、特に強度が
著しく低下し、ポリエステル独特の優れた性質が失われ
たり、さらには設備投資のためのコストがかかりすぎた
りする。また、（ｅ）の方法の場合、アジピン酸を用い
るため、生成ポリエステルの色調が劣ったり、共重合量
によっては物性が劣るという欠点がある。さらに（Ωの
方法の場合。

延伸時の熱処理温度及び仮撚時のヒータ温度が低いため
十分な熱セットができず、仮撚後の風合及び力や熱に対
する回復性の乏しいものとなってしまい、さらに熱収縮
率の調整が重要な織物用としては熱収縮率が高いため使
用できないといういう欠点を有している。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はポリエステル繊維特有の優れた性質。

すなわち１機械的性質、耐候性（耐光性）、適度なアル
カリ減量速度を損なうことなく、塩基性染料及び分散染
料によって常圧（１００℃近辺）で染色可能なポリエス
テル繊維を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を
重ねた結果１次のような知見を得た。

（ｉ）塩基性染料を吸着する金属塩スルホネート基を有
する化合物を共重合しても、常圧においては塩基性染料
はポリエステルの強固な分子構造により内部拡散を邪魔
され、理論どおり吸着せず。

高染着性にするにはポリエステルの分子構造を乱し、染
料を繊維内部へ浸透し易くしなければならない。

（ｉｉ）分子構造の屈曲した化合物を共重合すると強伸
度特性が著しく低下するので、５−ナトリウムスルホイ
ソフタル酸のような化合物の共重合量はなるべく少なく
シ、染料を繊維内部へ浸透し易＜シ、物性低下の少ない
直鎖状の共重合成分を用いるべきであり、５−ナトリウ
ムスルホイソフタル酸成分に吸着する染料を繊維内部へ
浸透し易くする成分の共重合量を特定の割合にする必要
がある。

（ｉｉｉ）金属塩スルホネート基を有する化合物とポリ
アルキレングリコールとを共重合し、塩基性染料を繊維
内部へ浸透し易くする場合、ポリアルキレングリコール
の種類及び共重合量によって、耐候性（耐光性）やアル
カリ減量速度が大きく変わり、ポリアルキレングリコー
ルの種類及び共重合量を特定する必要がある。

（ｉｖ）織物用や仮撚用に適した延伸糸の性質としては
製織後、精練や染色による熱収縮を小さくしなければな
らず、沸水収縮率をおよそ１５％以下にする必要がある
。また、仮撚用としては仮撚後の繊維を嵩高とし、さら
に回復性の優れたものとするために仮撚時の熱処理温度
を高くする必要があり、仮撚前の延伸糸の熱収縮率を低
くしなければならない。延伸糸の熱収縮率を低くするこ
とによって、優れた形態安定性を有する加工糸が得られ
る。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、その要旨は次のとおりである。

繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレー
トであり、金属塩スルホネート基を有するイソフタル酸
成分Ａと繰り返し単位中のメチレン基の数が３〜６の直
鎖状ポリアルキレングリコールＢとが共重合されたポリ
エステルからなる繊維であって９次の要件［１］〜［６
］を満足することを特徴とする高強度・高染色性ポリエ
ステル繊維。

■への共重合量をａモル％、Ｂの共重合量を５重量％と
したとき。

１．０≦ａ≦３６０ ８／ａ×ｎ／４≦ｂ≦２５／ａ×ｎ／４〔ｎはポリアル
キレングリコールの繰り返し単位中のメチレン基の数〕 ■切断時の強度（Ｔ）　　　４．５ｇ／ｄ以上■複屈折
率（Δｎ　）　　　　０．１５０以上■沸水収縮率　　
　　　１５％以下 ■飽和染料吸着能 塩基性染料での染色性が１００℃における飽和染料吸着
量に達した繊維１ｇから染料を溶剤で抽出し、　１０．
００−に希釈した液の透過度がその染料の最大吸収波長
において３０％以下■２０％水酸化ナトリウム水溶液を
使用し、浴比１：５０．温度７０℃でアルカリ処理した
ときのアルカリ減量速度（Ｖ）が ■≦２．５／ｒｒｆ″ｏ％／分 ＣＤ　ｏ　：単糸の繊度（デニール）〕以下１本発明の
詳細な説明する。

まず、ポリエステルに共重合する金属塩スルホネート基
を有するイソフタル酸成分Ａの量であるが、酸成分に対
し、１．０〜３．０モル％が適当であり。

３．０モル％を超えると繊維の物性が著しく劣るように
なったり、さらにはアルカリ減量速度が大きくなりすぎ
、利用範囲が少なくなる。逆に１．０モル％未満である
と塩基性染料での染色性が不十分となる。

次に１本発明で最も重要な要件であるポリアルキレング
リコールの種類及び共重合量であるが。

繰り返し単位を構成するメチレン基の数が３〜６の直鎖
状のポリアルキレングリコールを用い、金属塩スルホネ
ート基を有するイソフタル酸成分の共電量と相関して定
まる特定範囲の量を共重合することが必要である。

共重合ポリエステル中のエーテル結合の数が耐候性（耐
光性）に影響し、ポリアルキレングリコールの繰り返し
単位中のメチレン基の数が小さいとエーテル結合の数が
多くなるため添加量を少なくする必要があり、染色性を
十分に向上させることができない。逆に、このメチレン
基の数が多すぎるとポリエステルの結晶構造を乱しすぎ
１強度低下を引き起こすようになる。このような観点か
ら、繰り返し単位中のメチレン基の数が３〜６のポリア
ルキレングリコールを使用するのが適当である。また１
分岐したポリアルキレングリコールを用いると、やはり
ポリエステルの結晶構造を乱しすぎ１強度低下を引き起
こすので直鎖状のポリアルキレングリコールを用いるこ
とが必要である。

最も好ましいポリアルキレングリコールは、ポリテトラ
メチレングリコールである。

ポリアルキレングリコールの共重合量は金属塩スルホネ
ート基を有するイソフタル酸の量及び共重合後のポリエ
ステルを構成するエーテル結合と関係する。ポリアルキ
レングリコールは金属塩スルホネート基を有するイソフ
タル酸成分に塩基性染料が吸着しやすくするため、結晶
構造を乱すために共重合するものであり、金属塩スルホ
ネート基を有するイソフタル酸成分の共重合をａモル％
。

ポリアルキレングリコールの共重合量を５重量％とした
とき１次式を満足するようにすることが必要である。

８／ａ×ｎ／４≦ｂ≦２５／ａ×ｎ／４〔ｎはポリアル
キレングリコールの繰り返し単位中のメチレン基の数で
、３〜６である。〕これはａが多ければｂを少なくする
ことができ。

ｂが多ければａを少なくすることができるということで
あり２両者とも多くなれば染色性は増すが強伸度特性が
劣り１両者とも少なくなればその逆となる。

なお、ポリアルキレングリコールの分子量は特に限定さ
れないが、あまり小さいと染色性を向上させる効果が乏
しく、逆に大きすぎると強度低下を引き起こすようにな
る。分子量としては、おおむね４００〜１５０００が好
ましい。

次に、切断時の強度Ｔであるが、これは通常の引張試験
において得られる切断強度Ｔ（１，すなわち切断強力を
引張試験前の繊度で除した値とは異なり、伸度をＥ（％
）としたとき１次式の関係を有するものである。

Ｔ＝　（１＋　Ｅ／１００）ＴＯ ここで、切断時の強度Ｔのもつ意味について説明する。

例えば１通常の切断強度Ｔ。が３．５ｇ／ｄ。

伸度Ｅが３０％の場合、Ｔは４．５５ｇ／ｄとなる。こ
のときＴが一定で伸度が２０％の場合、ＴＯは３．７９
ｇ／ｄ、伸度が４０％の場合Ｉ　Ｔｏは３．２５ｇ／ｄ
となる。延伸倍率の設定により、高強度の場合は低伸度
、低強度の場合は高伸度となる。本発明の場合、伸度は
およそ２０〜４０％の範囲が適しており。

このときの切断強度Ｔ。は前述したような範囲をもって
いても差し支えなく、糸条としての特性値。

すなわち、切断時の強度Ｔの方が重要となってくるので
ある。なお９本発明においてはＴは４，５ｇ／ｄ以上で
あることが必要であり、４．５ｇ／ｄ未満であると製織
等の後工程で糸切れ等が発生する。

また、前述したように強度が低くなるとポリエステル繊
維としての優れた特性が損なわれる。

次に、延伸糸の複屈折率Δｎであるが、これは０、１５
０以上であることが必要である。ポリエステル繊維の優
れた機械的性質は他の繊維に比べ、高配向であるが故の
ものであり、＊屈折率Δｎが０、１５０未満では強伸度
特性や初期弾性率が劣ったものとなってしまう。通常、
複屈折率Δｎを高くするには延伸時の延伸倍率を高くす
ればよいが。

５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の屈曲した分子構
造を有する化合物を共重合した場合、高配向にするため
に高延伸倍率にすると糸条が切断したり、残留伸度の小
さいものになってしまい、後加工時に糸切れや毛羽が発
生し易くなり、トラブルの原因となる。したがって１本
発明においては５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の
共重合量を抑え、直線的分子構造を有するポリアルキレ
ングリコールを共重合し、塩基性染料を繊維内部へ浸透
し易＜シ、かつ高配向の糸とするのである。

次に、潜水収縮率であるが、これは１５％以下にするこ
とが必要がある。洪水収縮率が１５％を超えると前述し
たように織物用として用いる場合、製織後の精練や染色
工程において、収縮が大きくなって不適当であり、さら
に加工系用として用いる場合、加工糸の形態安定性を増
すために行う仮撚時の熱処理温度を高くすることができ
ない。延伸糸の洪水収縮率が１５％を超える領域で仮撚
時の熱処理温度を高くすると未解撚や糸切れが多発した
り、加工糸の風合が劣ったものとなってしまう。

したがって、延伸糸の洪水収縮率は１５％以下にし。

仮撚加工する場合、仮撚時の熱処理温度を高くする必要
がある。

次に、塩基性染料の染料吸着能であるが、これは１００
℃、常圧染色における飽和染料吸着能が次の条件を満足
しなければならない。すなわち、飽和染料吸着量に達し
た染色物１ｇから染料を溶剤で抽出し、　１０１００Ｏ
’に希釈した液の透過度がその染料の最大吸収波長にお
いて３０％以下であることが必要である。この透過度が
３０％を超えると繊維に吸着する染料が少なく、常圧に
おける染色性が優れているとはいえない。なお、飽和染
料吸着量とは染料濃度や染色時間を大きくしてもこれ以
上染料を吸着しなくなった染料吸着量であり、染色した
繊維から抽出した染料を一定量に希釈した液の透過度が
変化しなくなれば飽和染料吸着量に達したといえる。本
発明者らの実験によれば常圧、１００℃で通常の塩基性
染料で染色する場合、染料濃度２０％ｏｗｆ、染色時間
６０分で染色すれば飽和染料吸着量に達する。

次に、アルカリ減量速度であるが、これは繊維の表面積
に関係し、総繊度が一定であれば、単糸繊度Ｄ０が大き
ければ速度は小さく、逆に単糸の繊度り。が小さければ
速度は大きくなる。したがって、アルカリ減量速度は単
糸繊度の平方根に逆比例し１本発明におけるアルカリ減
量速度は、　２０％水酸化ナトリウム水溶液を使用し、
浴比１：５０゜温度７０℃でアルカリ処理したときのア
ルカリ減量速度Ｖが次式を満足するようにすることが必
要である。

■≦２．５／７工τ％／分 これを超えるとポリエチレンテレフタレートとのアルカ
リ減量速度が異なりすぎ、ポリエチレンテレフタレート
繊維との混繊や交編、さらには他の繊維との混繊、交編
が難しくなる。

最後に９本発明のポリエステル繊維を製造するための紡
糸、延伸条件であるが、紡糸速度は１０００ｍ／分以上
、延伸時の熱処理温度は１５０℃以上とするのが望まし
い。紡糸速度が１０００ｒｎ　／分未満となると延伸性
が悪くなり、熱収縮率を抑えるための延伸時の熱処理温
度を高くすることができず。

さらには糸切れや単糸の切断が多発する。また。

延伸時の熱処理温度は低くしても延伸は可能であるが、
延伸時の熱処理温度が低いと熱収縮率が高くなり、前述
したように織物用原糸として用いることができなかった
り、仮撚用として用いるとき仮撚工程で熱処理温度を高
くすることができず。

得られる加工糸が形態安定性の乏しいものとなってしま
う。また、延伸糸を仮撚加工する場合、その熱処理温度
は１６０℃以上とするのが望ましい。

仮撚加工時の熱処理温度が低いと前述したように形態安
定性の乏しいものとなってしまう。

なお１本発明のポリエステル繊維は、異収縮混繊糸や異
収縮混繊糸としたり、さらには他の繊維（特にウールや
絹）と交編、交織したりしても差し支えない。

（実施例） 次に９本発明を実施例によって説明する。

なお１例中の特性値は次の方法で測定した。

極限粘度〔η〕 フェノールと四塩化エタンとの等量混合溶媒を使用し、
２０℃で測定した。

強伸度特性 オリエンティック社製テンシロンｔｌＴＭ−４−１００
型を用い、試料長５０ｃｍ、引張速度５０ｃｍ／分で測
定した。

アルカリ減量速度 ２０％水酸化ナトリウム水溶液を使用し、浴比１：５０
．温度７０℃で１５分間処理して減量率を求め。

その減量率を１５で除して求めた。

沸水収縮率 東洋紡エンジニアリング社製εメータを用い。

試料長５０ｃｍ、処理温度９８℃、荷重０．００１ｇ　
／　ｄ　。

処理時間１０秒で測定した。

飽和染料吸着能 延伸糸を筒編し、下記の条件で染色した。

塩基性染料　　　　２０％ｏｗｆ 酢酸　　　　　　　０．２ｍｉ！／　ｌ酢酸ナトリウム
　　０．２ｇ／ｊｉ！ 浴比　　　　　　　１：５０ 温度　　　　　　　１００℃ 染色時間　　　　　６０分 染色後の筒編地１ｇをとり、６０℃のジメチルホルムア
ミド５０ｒｎｌを用いて染料を抽出し、水で１０００艷
に希釈した。この液の透過度を日立製作所製分光光度計
ＢＰＳ−３Ｔ型を用い、使用染料の最大吸収波長で測定
した。

複屈折率Δｎ ニコン社製Ｐ叶型偏光顕微鏡を用い、白色光で測定した
。

耐光堅牢度 延伸糸を筒騙し、染色後、全弁科学社製カーボンアーク
フェードメータを用い１次の条件で処理し、変色度合を
目視で判定した。

アーク電圧　　１３０Ｖ 電流　　　　　　１６Ａ 機内温度　　　　６３℃ 処理時間　　　　４０時間 加工糸の伸長率及び弾性率 ＪＩＳ　Ｌ　１０７７八法に準じて測定した。

実施例１〜３及び比較例１〜４ テレフタル酸及びエチレングリコールを主成分とし、第
１表に示した化合物を共重合した極限粘度〔η〕が０．
７０のポリエステルを調製した。

５−５ＳＩＰ　：　　５−ナトリウムスルホイソフタル
酸ＰＴＭＧ　：　　ｌリヘキサメチνングリコール　（
分子１１ｌ１００００）ＰＴ　：　　ポリテトラメチし
ングリコール　（分子量５０００）ＰＢＧ：ｊｔリエチ
レングリコール　（分子量１０００）これらのポリエス
テルを常法によって、減圧乾燥した後９通常の紡糸装置
を用い、実施例１〜３及び比較例１〜３は紡糸速度１４
００ｍ／分で、比較例４は紡糸速度６０００ｍ　／分で
紡糸した。なお、この時、延伸後の銘柄が７５　ｄ／３
６ｆになるように吐出量を補正した。ただし、比較例４
のみは紡糸後の銘柄が７５ｄ／３６ｆになるように吐出
量を補正した。

得られた未延伸糸を残留伸度が約３０％になるように第
２表に示した延伸倍率（ＤＲ）で、他の条件は同一で、
予熱ローラを温度７０℃、熱処理板温度を１６５℃とし
て延伸した（比較例４は延伸せず）。

した。

染色後の筒編地を乾燥後、飽和染料吸着能（透過度）を
測定した。

結果を第４表に示す。

Ｓｌ。。：沸水収縮率 これらの延伸糸を筒編し、第３表に示した塩基性染料を
用いて飽和染料吸着能測定用条件で染色第４表 第５表 次に染料Ｎ１１４を用い、染料濃度を２％ｏｗｆとした
以外は飽和染料吸着能測定用条件と同じ条件で筒編地を
染色し、耐光堅牢度を測定した。

また、筒編地をアルカリ減量処理し、減量速度を算出し
た。

これらの結果を第５表に示す。

耐光堅牢度（級）：変色小　１〜５　変色大次にこれら
の糸を整経し、糊付を行った後、経糸とし、　７５　ｄ
／３６ｆのポリエチレンテレフタレート糸を緯糸とし、
津田駒社製ウォータージェットルーム２Ｎ−３０３型を
用い、　５００ｒｐｍの速度で製織した。

製織時の状況及び得られた布帛をアルカリ減量加工（平
均で２０％減量）した後、塩基性染料（第３表の染料社
４）で染色した布帛の状態を併せて第６表に示す。

布帛の状態は目視により１次の３段階で判定○：均一で
ある Δ：布帛表面に毛羽が見うけられる Ｘ：塩基性染料染色部分が少ない１毛羽が見うけられる 以上の結果から明らかなように本発明の繊維は塩基性染
料での染色性１強挿度特性、耐光性、製織性、染色後の
布帛の状態すべての面で優れてＧ）るのに対し、比較例
の糸条は前記項目のいずれかで劣っていることがわかる
。

実施例４及び比較例５ 実施例２のポリエステルを用い、常法によって減圧乾燥
した後１通常の紡糸装置を用い、紡糸速度１２００ｍ　
７分で、三角断面糸を紡糸した。なお。

このとき、延伸後の繊度が５０ｄになるように吐出量を
調整した。

この未延伸糸を通常の延伸機を用い、第７表に示した延
伸条件で延伸し、得られた延伸糸の性能を第８表に示し
た。

第８表 第９表 なお、複屈折率Δｎは同条件で丸断面糸を製造して測定
した。

次に、この延伸糸を用い、三菱重工社製ＬＳ−６型板撚
機により、スピンドル回転数３３５．００Ｏｒｐｍ、撚
数３．６５０７／Ｍ、オーバーフィード率２％、速度９
０ｍ／分の条件で仮撚加工を行った。なお、ヒータ温度
は実施例４については２００℃、比較例５については１
４０℃と２００℃の２条件とした。

得られた加工糸の性能を第９表に示す。なお。

風合及び光沢（シルキー調）は加工糸を筒編し。

目視によって○（良）、　△、Ｘ（不良）の３段階で評
価した。

第９表から明かなように本発明の繊維からなる加工糸は
伸縮性に優れ、未解撚の発生もなく、優れた風合及び光
沢を有する布帛を与える加工糸である。

（発明の効果） 本発明によれば、塩基性染料や分散染料での常圧染色性
１強挿度特性、耐候性に優れ、製織や仮撚等の後工程に
おいて、トラブルがほとんどない。

優れた性能を有するポリエステル繊維が提供される。

特許出願人　　日本エステル株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフ
   タレートであり、金属塩スルホネート基を有するイソフ
   タル酸成分Ａと繰り返し単位中のメチレン基の数が３〜
   ６の直鎖状ポリアルキレングリコールＢとが共重合され
   たポリエステルからなる繊維であって、次の要件［１］
   〜［６］を満足することを特徴とする高強度・高染色性
   ポリエステル繊維。 （１）Ａの共重合量をａモル％、Ｂの共重合量をｂ重量
   ％としたとき、 １．０≦ａ≦３．０ ８／ａ×ｎ／４≦ｂ≦２５／ａ×ｎ／４ 〔ｎはポリアルキレングリコールの繰り返し単位中のメ
   チレン基の数〕 （２）切断時の強度（Ｔ）４．５ｇ／ｄ以上 （３）複屈折率（Δｎ）０．１５０以上 （４）沸水収縮率１５％以下 （５）飽和染料吸着能 塩基性染料での染色性が１００℃における飽和染料吸着
   量に達した繊維１ｇから染料を溶剤で抽出し、１０００
   ｍｌに希釈した液の透過度がその染料の最大吸収波長に
   おいて３０％以下 （６）２０％水酸化ナトリウム水溶液を使用し、浴比１
   ：５０、温度７０℃でアルカリ処理したときのアルカリ
   減量速度（Ｖ）が Ｖ≦２．５／√Ｄ＿０％／分 〔Ｄ＿０：単糸の繊度（デニール）〕 ［２］ポリアルキレングリコールがポリテトラメチレン
   グリコールである請求項１記載の高強度・高染色性ポリ
   エステル繊維。