JPH05262962A - ポリエステル樹脂用溶融粘度低下剤及びポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式(1) 【化１】 （式中、B₁、B₂は各々炭素数３ないし18のアルキル基、
アルケニル基、アシル基またはアルコキシ基を示し、A
は２価の脂肪族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基又
は２価の芳香族炭化水素基を示す。）で表される化合物
からなるポリエステル樹脂用溶融粘度低下剤、及びこれ
とポリエステル樹脂からなるポリエステル樹脂組成物、
並びにこのポリエステル樹脂組成物を溶融紡糸して得ら
れるポリエステル繊維。 【効果】 かかるポリエステル樹脂用溶融粘度低下剤は
ポリエステル樹脂の分子量を低下させることなく溶融粘
度を低下させる。従って、高重合度のポリエステル樹脂
の溶融紡糸を容易にし、高強度のポリエステル繊維を容
易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリエステル樹脂用の溶
融粘度低下剤及びこれを添加してなることを特徴とする
ポリエステル樹脂組成物、並びにこれを紡糸して得られ
るポリエステル繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリエステル樹脂は成形品或
いは合成繊維の製造に広く使用されているが、成形品、
合成繊維の強度を増すにはポリマーの分子量を大きくす
れば良いとされている。しかしながら、ポリマーの重合
度を上げると、当然溶融粘度が上昇し、加工性が悪くな
り生産性が低下する。溶融粘度を低下させるには、溶融
温度を高くすることも一つの方法であるが、樹脂の分解
も促進されるため、ポリマー分子量が低下し、重合度の
大きな高強度成形品、繊維を得るという目的を達し得な
い。

【０００３】また、ポリエステルは多くの特性を有する
ので広く用いられているが、染色性が低く、特に分散染
料以外の染料では染色困難である。この染色性を改良す
るため種々の提案がなされている。その一つとして、従
来からスルホン酸塩を含有するイソフタル酸成分をポリ
エステルに共重合することによりカチオン染料での染色
が可能になる事が知られている（以後このようにカチオ
ン染料で染色可能であるポリエステルをカチオン可染型
ポリエステルと呼ぶ）。しかしながらこのカチオン可染
型ポリエステルではスルホン酸塩による増粘作用のため
重合反応物の溶融粘度が著しく増大し、成形性低下のた
めに重合度を高くする事が困難で充分高い強度を持つ繊
維を得る事が困難である。

【０００４】これらの問題を解決するために、滑剤の添
加が考えられたが、例えばエチレンビスステアリン酸ア
ミド、ステアリン酸、ステアリルアルコールを樹脂に添
加すると、溶融粘度は下がるが同時に樹脂の重合度も低
下し、本来の目的を達し得ない。また、特開平３−２２
３３８２号公報、特開平３−２２３３８３号公報に提案
されているように、芳香族エーテル系化合物、アルキル
ジフェニル系化合物、さらに芳香族イミド系化合物がポ
リエステル樹脂用の溶融粘度低下剤として知られてい
る。しかし、これらの化合物はポリエステル樹脂との相
溶性が不十分なため、十分に溶融粘度を低下させるため
には混練時間がかなり必要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、かかる従
来技術が有する問題点に鑑み、本発明が解決しようとす
る課題は、ポリエステル樹脂の重合度を本質的に低下さ
せずにその溶融粘度を低下させ得る溶融粘度低下剤を見
出すことである。また、このような溶融粘度低下剤を添
加することにより、溶融粘度の低い高分子量ポリエステ
ル樹脂組成物を得、重合度の高い高強度ポリエステル成
形品または繊維あるいは充分な強度を持つカチオン可染
型ポリエステル繊維を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定の化
合物が上記の課題に対し優れた効果を発揮し、これをポ
リエステル樹脂に添加した場合にその樹脂の重合度を低
下させることなく、溶融粘度を大きく減少させ、溶融粘
度の低い高分子量ポリエステル樹脂組成物を得ることが
でき、更には重合度の高い高強度ポリエステル成形品、
繊維、あるいは充分な強度を持ったカチオン可染型ポリ
エステル繊維が得られることを見いだし本発明に至っ
た。

【０００７】即ち本発明は一般式（１）

【０００８】

【化３】

【０００９】（式中、Ｂ_１、B₂は各々炭素数３ないし18
のアルキル基、アルケニル基、アシル基またはアルコキ
シ基を示し、A は２価の脂肪族炭化水素基、２価の脂環
式炭化水素基又は２価の芳香族炭化水素基を示す。）で
表される溶融粘度低下剤、及びポリエステル樹脂にこの
溶融粘度低下剤を添加してなるポリエステル樹脂組成
物、さらにこのポリエステル樹脂組成物を溶融紡糸して
得られるポリエステル繊維を提供するものである。

【００１０】本発明に係る式(1) で表される化合物にお
いてB₁、B₂、A の炭素数は上記範囲内で任意に選ぶこと
ができる。好ましくは、B₁、B₂、A の総炭素数が６以上
40以下である。但し、B₁、B₂、A の合計炭素数が６未満
であると分子量が低すぎて、ポリエステルの溶融温度で
飛散し、発煙により口金を汚したり、発泡して繊維物性
を大きく低下させる場合がある。また、B₁、B₂、A の総
炭素数が40を越えると樹脂との相溶性が悪くなるため効
果が不十分であったり、紡糸時の吐出量が安定化しない
ため好ましくない。

【００１１】B₁、B₂は具体的にはｎ−プロピル基、ｎ−
ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシ
ル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ヘキ
サデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−エイコシル基、
ｎ−ドコシル基等の直鎖アルキル基や、ｉｓｏ−プロピ
ル基、ｓｅｃ−プロピル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ
−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｉｓｏ−ペンチル
基、ｎｅｏ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、２−
エチルヘキシル基、１−ヘキシルノニル基、１−ブチル
ペンチル基、メチル分岐ヘプタデシル基、1,1,3,3 −テ
トラメチルブチル基、1,3,5 −トリメチルヘキシル基、
1,3,5,7 −テトラメチルオクチル基等の分岐アルキル
基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、さらには、
ｎ−プロピオキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｎ−ヘキシルオ
キシ基、ｎ−オクチルオキシ基、ｎ−デシルオキシ基、
ｎ−ドデシルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基等
のアルコキシ基等を挙げることができる。

【００１２】また、一般式(1) において、A は直鎖でも
分岐鎖を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基、置
換基を有していてもよい２価の脂環式炭化水素基又は置
換基を有していてもよい２価の芳香族炭化水素基である
が、具体的には -(CH₂)₂- 、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-(CH
₂)₈-、

【００１３】

【化４】

【００１４】等を挙げることができる。

【００１５】本発明に係わる一般式(1) で表される化合
物は、下記構造のジカルボン酸

【００１６】

【化５】

【００１７】の酸ハロゲン化物、酸無水物をルイス酸を
触媒として、アルキルベンゼン、アルコキシベンゼンと
フリーデルクラフツ反応でアシル化することで容易に得
られる。本発明に係わる一般式(1) で表される化合物の
具体例は次のようなものである。

【００１８】

【化６】

【００１９】

【化７】

【００２０】本発明で用いるポリエステル樹脂は、テレ
フタル酸を主たる主成分とし、グリコール、好ましくは
エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラ
メチレングリコールから選ばれた少なくとも１種のアル
キレングリコールを主たるグリコール成分とするポリエ
ステル樹脂を対象とする。又、テレフタル酸成分の一部
を他の二官能性カルボン酸成分で置き換えたポリエステ
ル樹脂であってもよく、又はグリコール成分の一部を主
成分以外の上記グリコールもしくは他のジオール成分で
置き換えたポリエステルであっても良い。ここで使用さ
れるテレフタル酸以外の二官能性カルボン酸としては、
例えばイソフタル酸、ナフタリンジカルボン酸、ジフェ
ニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、
β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、Ｐ−オキシ安息香
酸、アジピン酸、セバシン酸、1,4 −シクロヘキサンジ
カルボン酸の如き芳香族、脂肪族、脂環族の二官能性カ
ルボン酸をあげることができる。また、上記グリコール
以外のジオール化合物としては、例えばシクロヘキサン
−1,4 −ジメタノール、ネオペンチルグリコール、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＳの如き芳香族、脂肪
族、脂環族のジオール化合物及びポリオキシアルキレン
グリコールなどを挙げることができる。

【００２１】更に、原料ポリエステル樹脂は、そのテレ
フタル酸の一部が下記一般式(2)

【００２２】

【化８】

【００２３】（式中、D は３価の芳香族炭化水素基また
は３価の脂肪族炭化水素基、X₁はエステル形成官能基、
X₂はX₁と同一または異なるエステル形成官能基または水
素原子、M はアルカリ金属、アルカリ土類金属またはオ
ニウム、n は１または２を示す。）で表されるスルホン
酸塩で置き換わっているものでもよい。式(2) 中、D は
３価の芳香族炭化水素基または３価の脂肪族炭化水素基
を示し、中でも３価の芳香族炭化水素基が好ましい。X₁
はエステル形成性官能基を示し、具体例として、

【００２４】

【化９】

【００２５】（但し、R'は低級アルキル基又はフェニル
基、m は１以上の整数である。）等を挙げることができ
る。X₂はX₁と同一もしくは異なるエステル形成官能基又
は水素原子を示し、中でもエステル形成官能基が望まし
い。M ⁿ⁺はアルカリ金属、アルカリ土類金属、オニウ
ム、n は１又は２を示す。一般式(2) で表わされる化合
物としては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、ビス（２−ヒ
ドロキシエチル）５−ナトリウムスルホイソフタレー
ト、ビス（４−ヒドロキシブチル）５−ナトリウムスル
ホイソフタレート、3,5 −ジカルボキシベンゼンスルホ
ン酸テトラブチルホスホニウム塩、3,5 −ジカルボキシ
ベンゼンスルホン酸エチルトリブチルホスホニウム塩、
3,5 −ジカルボキシベンゼンスルホン酸ベンジルトリブ
チルホスホニウム塩などが挙げられる。上記スルホン酸
塩は１種のみ単独で使用しても２種以上併用しても良
い。また、スルホン酸塩をポリエステル樹脂に共重合さ
せる割合は 0.1〜10モル％が好ましい。

【００２６】本発明で使用されるポリエステル樹脂の極
限粘度〔η〕は、25℃以上のフェノール／テトラクロロ
エタン（60／40、重量比）溶液中で 0.4以上、好ましく
は0.5 以上が良い。

【００２７】本発明に係る一般式(1) の化合物のポリエ
ステル樹脂への添加時期は、溶融紡糸以前の任意の段階
で、樹脂製造時或いは製造後適当な工程で添加しても良
いし、又紡糸時に樹脂ペレットまたは溶融した樹脂に溶
融混合しても良い。本発明に係る一般式(1) で表される
化合物の目的とする性能を発揮させるためには、原料の
ポリエステル樹脂 100部（重量基準、以下に同じ）に対
して一般式(1) で表される化合物を0.5 部から10部、好
ましくは１部から５部、更に好ましくは２部から５部添
加する事が必要である。添加量が0.5 部未満ではその効
果が殆ど期待できないし、10部を越えると樹脂物性に悪
影響が現れる。尚、本発明の溶融粘度低下剤は従来公知
の溶融粘度低下剤と併用しても良い。例えば特開平３−
２２３３８２号公報や、特開平３−２２３３８３号公報
に示される化合物に対しては任意の割合で併用できる。

【００２８】また、本発明に係る一般式(1) の化合物
は、溶融紡糸時の高温にさらされても分解して発煙した
り、着色したりすることは殆どなく、耐熱性に優れてい
る。そのためポリエステル樹脂の分子量低下を招くこと
はない。

【００２９】尚、本発明のポリエステル樹脂組成物に
は、通常ポリエステル樹脂組成物に用いられる添加剤、
例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、艶消し剤、
顔料、着色剤、帯電防止剤を適宜添加しても良い。

【００３０】本発明に係る一般式(1) の化合物を添加し
た高分子量ポリエステル樹脂組成物からは、高強力のポ
リエステル繊維を得ることができる。強度の高いポリエ
ステル繊維を得るためには高分子量のポリエステル樹脂
に一般式(1) で表される化合物を均一に混合し、溶融状
態で紡出し、冷却後延伸、熱処理を施すことにより得ら
れる。紡出された糸は冷却後一旦未延伸糸として巻き取
った後に予熱延伸し、引き続き加熱ローラー上で延伸、
熱処理しても良い。延伸、熱処理は通常のポリエステル
繊維と変わりなく行うことができる。延伸時の好ましい
予熱温度は60℃から 100℃、熱処理の好ましい温度は15
0℃から250℃である。高強力繊維を得るための延伸倍率
は４倍以上にすることが望ましい。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る溶融粘度低下剤は、熱可塑
性ポリエステル樹脂の溶融粘度の低下に有効である。し
たがって高重合でのポリエステル樹脂の溶融成形加工及
び溶融紡糸を容易にし、高強度のポリエステル繊維を容
易に得ることを可能にした。

【００３２】

【実施例】以下実施例をもって本発明を具体的に説明す
るが本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００３３】実施例１ ポリエチレンテレフタレート樹脂100 重量部に表１に示
す化合物を５重量部の割合で添加後押し出し機にて溶融
混合し、得られたストランドを水冷後カッティングし試
料とした。この樹脂組成物の溶融粘度をフローテスター
を用い280 ℃、荷重10Kgf 、ダイ直径1.0mm 、長さ10m
m、プランジャー面積1.0cm²の条件で測定した。フロー
テスター測定後の試料をフェノール／テトラクロロエタ
ン（60／40、重量比）混合溶液に溶解し、25℃における
極限粘度〔η〕を測定した。〔η〕が添加剤無添加と同
じものは本質的に樹脂重合度の低下がないといえる。こ
れらの結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】（結果）本発明の化合物は本質的に極限粘
度の低下なく溶融粘度を低下させることを可能にし、樹
脂の紡出圧の低下、紡出速度の向上に有効である。

【００３６】実施例２ ポリエステル樹脂100 重量部に溶融粘度低下剤として本
発明化合物を添加後、押し出し機にて溶融混合し、得
られたストランドを水冷後カッティングし、チップ化し
た。このチップをエクストルーダー型溶融紡糸機に投入
し紡出部の温度を300 ℃として直径0.5mm の紡出ノズル
から2.5g／分の割合で吐出した。紡出糸をノズル直下2.
5mの位置で 1000m／分で巻き取った。巻き取られた未延
伸糸を油浴中で80℃で延伸倍率を変えて延伸し、170 ℃
で定長条件下30分熱処理した。添加量、ポリエステル樹
脂、チップ、未延伸糸の極限粘度、ノズル部圧力、最大
延伸倍率、延伸糸の強度を表２に示す。表２中、添加量
は 100重量部の樹脂に入れた溶融粘度低下剤の重量部
数、極限粘度の単位はdl/g、ノズル部圧力の単位はKgf/
cm² 、延伸糸の強度の単位はg/dである。また、表中の
「−」は曳糸性が悪いために糸切れが起こり糸が採取で
きなかったものである。

【００３７】

【表２】

【００３８】実施例３ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸 2.5モル％を含む極
限粘度0.68のカチオン染料可染型ポリエチレンテレフタ
レート樹脂に表４に示す化合物を添加後、押し出し機に
て溶融混練し、得られたストランドを水冷後カッティン
グし試料とした。この樹脂組成物の溶融粘度をフローテ
スターを用い 260℃、荷重10Kgf 、ダイ直径1.0mm 、長
さ10mm、プランジャー面積1.0cm²の条件で測定した。フ
ローテスター測定後の試料をフェノール／テトラクロロ
エタン（60／40、重量比）溶液に溶解し、25℃における
極限粘度〔η〕を測定した。〔η〕が添加剤無添加と同
じ物は、本質的に樹脂重合度の低下がないといえる。結
果を表３に示す。

【００３９】

【表３】

【００４０】実施例４ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸 2.5モル％を含む極
限粘度0.70のカチオン染料可染型ポリエチレンテレフタ
レート樹脂 100重量部に対し、溶融粘度低下剤として本
発明化合物を５重量部添加し混合した。エクストルー
ダー型溶融紡糸機にブレンド物を投入し、紡糸温度 280
℃で、直径0.5mm の紡糸ノズルから3.5g／分の割合で吐
出した。紡出糸をノズルの直下2.5mの位置で 1000m／分
で巻き取った。巻き取られた未延伸糸を最終的に得られ
る延伸糸の伸度が30％になる延伸倍率で、30℃の供給ロ
ーラーと 180℃のプレートヒーターを使って延伸、熱処
理して延伸糸を得た。その結果紡出糸のノズル部圧力は
118Kgf/cm²、未延伸糸の極限粘度は0.58、延伸糸の強度
は5.5g/dであった。

【００４１】比較例１ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸 2.5モル％を含む極
限粘度0.55のカチオン染料可染型ポリエチレンテレフタ
レート樹脂に本発明化合物を添加せずに実施例４と同様
な実験を行った。

【００４２】その結果ノズル部の圧力は127Kgf/cm²、未
延伸糸の極限粘度は0.51、延伸糸の強度は4.0g/dであっ
た。

【００４３】比較例２ 実施例４と同様な実験を〔η〕＝0.68のカチオン染料可
染型ポリエチレンテレフタレートに溶融粘度低下剤を加
えずに行った。その結果、紡出時のノズル部の圧力は18
5kgf/cm²に達し、曳糸性悪化のため糸切れがみられた。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】実施例４ ５−ナトリウムスルホイソフタル酸 2.5モル％を含む極
限粘度0.70のカチオン染料可染型ポリエチレンテレフタ
レート樹脂 100重量部に対し、溶融粘度低下剤として本
発明化合物を５重量部添加し混合した。エクストルー
ダー型溶融紡糸機にブレンド物を投入し、紡糸温度 280
℃で、直径0.5mm の紡糸ノズルから3.5g／分の割合で吐
出した。紡出糸をノズルの直下2.5mの位置で 1000m／分
で巻き取った。巻き取られた未延伸糸を最終的に得られ
る延伸糸の伸度が30％になる延伸倍率で、80℃の供給ロ
ーラーと 180℃のプレートヒーターを使って延伸、熱処
理して延伸糸を得た。その結果紡出糸のノズル部圧力は
118Kgf/cm²、未延伸糸の極限粘度は0.58、延伸糸の強度
は5.5g/dであった。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 6/92 Ｃ 7199−3Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式(1) 【化１】 （式中、B₁、B₂は各々炭素数３ないし18のアルキル基、
   アルケニル基、アシル基またはアルコキシ基を示し、A
   は２価の脂肪族炭化水素基、２価の脂環式炭化水素基又
   は２価の芳香族炭化水素基を示す。）で表される化合物
   からなるポリエステル樹脂用溶融粘度低下剤。
2. 【請求項２】 原料ポリエステル樹脂に請求項１記載の
   ポリエステル樹脂用溶融粘度低下剤を添加してなるポリ
   エステル樹脂組成物。
3. 【請求項３】 原料ポリエステル樹脂が、エチレンテレ
   フタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルで
   あり、そのテレフタル酸の一部が下記一般式(2) 【化２】 （式中、D は３価の芳香族炭化水素基または３価の脂肪
   族炭化水素基、X₁はエステル形成官能基、X₂はX₁と同一
   または異なるエステル形成官能基または水素原子、M は
   アルカリ金属、アルカリ土類金属またはオニウム、n は
   １または２を示す。）で表されるスルホン酸塩で置き換
   わっている請求項２記載のポリエステル樹脂組成物。
4. 【請求項４】 一般式(1) で表される化合物の添加量が
   ポリエステル樹脂原料100 重量部に対し0.5 から10重量
   部である請求項２又は３記載のポリエステル繊維。
5. 【請求項５】 請求項２〜４の何れか１項記載のポリエ
   ステル樹脂組成物を溶融紡糸して得られるポリエステル
   繊維。