JPH0593315A - 形状記憶能を有するコポリエステル繊維への形状記憶付与方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状記憶能を有するコポリエステル繊維へ所
望の形状を記憶させる方法を提供する。 【構成】 炭素数６以上の長鎖脂肪族ジカルボン酸，例
えばドデカン二酸を共重合した融点が１５０℃以上のポ
リエチレンテレフタレートからなり，単繊維強度2.５ｇ
／デニール以上の，形状記憶能を有するコポリエステル
繊維を結晶化度が５％以上増大する条件で熱処理し，形
状記憶を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，形状記憶能を有するコ
ポリエステル繊維への形状記憶付与方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年，形状記憶能を有する合成樹脂が開
発，市販されつつある。この樹脂は，ガラス転移点前後
での弾性率変化の大きいものである。その機能は，例え
ば，まず，任意の形状Ｍに成形し，その形状Ｍの状態で
加熱して結晶化（結晶部分の絡み合い）あるいは分子間
架橋によって固定点を生ぜしめて形状を記憶させる。次
いで，ガラス転移点以上，上記加熱温度未満の温度雰囲
気下で外力を加え，形状Ｎに変形し，そのままガラス転
移点未満の温度にすると，形状Ｎに固定できる。これを
さらにガラス転移点以上に加熱することにより，外力を
加えることなく形状Ｍに回復するという機能，すなわち
「形状記憶能」を有するものである。

【０００３】形状記憶能を有する樹脂材料としては，ポ
リトランスイソプレン系樹脂（特開昭５５−９３８０６
号），ポリノルボルネン系樹脂（特開昭５９−５３５２
８号），ビニル系樹脂とアクリル酸系樹脂または合成ゴ
ムとの混合物からなるもの（特開昭６３−１７９５２
号）等が知られている。さらに，ポリウレタン系の形状
記憶ポリマー糸（特開平２−１６９７１３号）が開示さ
れている。

【０００４】しかし，従来知られている樹脂材料では曳
糸性が悪く，長繊維や紡績用短繊維として用いられるよ
うな１〜３デニール程度の細繊度で，後工程通過性の良
い，ある程度以上の強度の繊維を生産性良く製造するこ
とは，ほとんど不可能であった。そのため，形状記憶能
を有する繊維を特定条件で熱処理して形状を記憶させ，
これを実用に供することは未だ行われていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，このような
課題を解決しようとするものである。すなわち，通常の
ポリエステルと同様に，生産性良く，細繊度の繊維を溶
融紡糸できる形状記憶能を有するコポリエステルを用い
た繊維への形状記憶付与方法を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は，前記課題を
解決すべく鋭意検討の結果，本発明に到達した。

【０００７】すなわち，本願の第１発明は，融点が１５
０℃以上であり，単繊維強度が2.５ｇ／デニール以上の
形状記憶能を有するコポリエステル繊維を下式を満たす
ように熱処理することを特徴とする形状記憶付与方法を
要旨とするものであり，本願の第２発明は，炭素数６以
上の長鎖脂肪族ジカルボン酸を共重合した，融点が１５
０℃以上であり，単繊維強度が2.５ｇ／デニール以上の
形状記憶能を有するポリエチレンテレフタレート繊維を
下式を満たすように熱処理することを特徴とする形状記
憶付与方法を要旨とするものである。 Ｂ−Ａ≧５ 但し，Ａ：形状記憶を付与するための熱処理を行う以前
のコポリエステル繊維の結晶化度（％） Ｂ：形状記憶を付与するための熱処理を行なった後のコ
ポリエステル繊維の結晶化度（％）

【０００８】以下，本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる形状記憶能を有するコポリ
エステルとは，以下のような特性を有するものである。 (a) 溶融成形後，加熱雰囲気下で結晶化させると，形状
を記憶する。 (b) ガラス転移点よりも高く，形状を記憶させた温度よ
り低い温度範囲で外力をかけると，比較的容易に変形す
る。 (c) 変形した形状を保持したままガラス転移点未満の温
度にすると，変形した形状に固定される。（形状固定
能） (d) さらに，これに外力をかけない状態でガラス転移点
より高い温度にすると，(a)で記憶した形状に回復す
る。（形状回復能）

【００１０】コポリエステルの融点は１５０℃以上とす
る必要がある。融点が１５０℃未満では，繊維の収縮を
防ぐための熱セツトや高温染色がしにくくなり，実用的
でない。

【００１１】また，コポリエステル繊維の単繊維強度は
2.５ｇ／デニール以上である必要がある。単繊維強度が
2.５ｇ／デニールに満たない場合，製糸紡績工程での単
繊維切れに伴う生産性，糸品位の低下が生じ，実用的で
ない。

【００１２】コポリエステルのガラス転移点は８０℃以
下であることが好ましい。ガラス転移点が８０℃を超え
る場合，形状回復に要する温度が高すぎ，実用的でない
場合がある。なお，ガラス転移点が４５℃程度以上の場
合，室温あるいは体温付近までは，本発明に用いる繊維
は通常のポリエチレンテレフタレート繊維と同様のコシ
のある風合となり，ガラス転移点以上に加熱すれば，記
憶させた状態に戻る。ガラス転移点が室温あるいは体温
に満たない場合は，通常使用時にガラス転移点以上の温
度となるため，コシが柔らかく，また，常に記憶させた
状態に戻ろうとする性質があるので，例えば，本発明の
繊維よりなる布帛を予め高温でアイロン掛け等によって
シワのない状態を記憶させれば，使用時にシワがよりに
くいものとなる。

【００１３】さらに，本発明に用いるコポリエステル繊
維は，結晶化が進むような熱処理の工程における形状を
記憶するものである。ここで，前記式Ｂ−Ａが５（％）
に満たない場合，繊維への形状記憶付与が不十分であ
る。ここで，熱処理温度は実用的な速度でコポリエステ
ル繊維の結晶化が進行するような温度を選択すればよ
い。目安となる熱処理条件としては，コポリエステルの
融点から２０℃ないし１５０低い温度で数秒ないし数十
分である。

【００１４】次に，形状記憶能を有するコポリエステル
を得る方法としては，芳香族ポリエステルセグメント
（ハードセグメント）と脂肪族ポリエステルセグメント
（ソフトセグメント）とを適度な割合で共重合してポリ
マーとする方法や，芳香族ポリエステルセグメント（ハ
ードセグメント）とポリアルキレングリコールセグメン
ト（ソフトセグメント）とを適度な割合で共重合してポ
リマーとする方法等が挙げられるが，前者が好ましい。

【００１５】芳香族ポリエステルセグメントとは，ポリ
エステルの繰り返し単位に少なくとも１つの芳香環を有
するポリエステルセグメントのことをいい，脂肪族ポリ
エステルセグメントとは，ポリエステルの繰り返し単位
が脂肪族化合物のみからなるポリエステルセグメントの
ことをいう。

【００１６】ハードセグメントを構成する芳香族モノマ
ー成分としては，例えば，テレフタル酸，イソフタル
酸，ビスフエノールＡ，ｐ−オキシ安息香酸等のジカル
ボン酸，ジオールおよびヒドロキシカルボン酸類が挙げ
られる。

【００１７】芳香族モノマーとハードセグメントを構成
したり，あるいはそれ自体でソフトセグメントを構成す
る脂肪族モノマー成分としては，例えば，アジピン酸，
アゼライン酸，ドデカン二酸，エイコサン二酸，エチレ
ングリコール，ブタンジオール，ヘキサンジオール，ε
−カプロラクトン等のジカルボン酸，ジオールおよびオ
キシカルボン酸（またはラクトン）類が挙げられる。ま
た，ポリエチレングリコール，ポリテトラメチレングリ
コール等のポリアルキレングリコールも，ソフトセグメ
ント成分として機能し得る。

【００１８】ハードセグメントとしては，エチレンテレ
フタレート単位やブチレンテレフタレート単位のポリエ
ステルが好ましいが，経済性，物性を考慮すれば，エチ
レンテレフタレート単位が最も好ましい。ソフトセグメ
ントとしては，アゼライン酸，セバシン酸，ドデカン二
酸等の長鎖脂肪族ジカルボン酸，とりわけ炭素数６以上
の脂肪族ジカルボン酸とエチレングリコールとのエステ
ル単位が好ましい。

【００１９】本発明に用いるコポリエステルにおいて
は，ソフトセグメントが分子内可塑剤の作用をしてポリ
マーの結晶化を促進させ，かつ結晶化部分の絡み合いを
引き起こして固定点を生ぜしめるものと思われる。これ
らハードセグメントとソフトセグメントのみよりなるコ
ポリエステルでも，十分な形状記憶能を有するポリエス
テルとなし得るが，さらに，分子間架橋が可能な分子構
造を導入しても，ゴムが加硫により形状を記憶する原理
と同様，ポリエステルの分子間を要所で架橋させ，記憶
すべき形状を固定させる固定点として機能し得る。分子
間架橋が可能な分子構造の具体例としては，不飽和結合
を有するモノマー成分を共重合し，ポリエステルの主鎖
に不飽和結合を導入する構造が挙げられる。この不飽和
結合を形状を固定記憶させる際に適当な手段で開裂させ
ることにより，分子間架橋が可能となる。

【００２０】ポリエステルに共重合が可能で，不飽和結
合を有するモノマー成分としては，例えば，無水マレイ
ン酸，マレイン酸，クロロマレイン酸，イタコン酸，フ
マル酸，シトラコン酸，ヘツト酸，無水ヘツト酸，２−
ブテン−1,４−ジオール，３−ブテン−1,２−ジオール
等の不飽和ジカルボン酸または不飽和ジオール類が挙げ
られる。

【００２１】また，ポリエステルに３官能以上のモノマ
ー成分を共重合させることも有力な手段である。この場
合は，形状を固定記憶させる際に，ポリエステルの水酸
基あるいはカルボキシル基，イソシアネート基，アミノ
基等を有する架橋剤を添加，反応させることにより分子
間架橋を行うことが可能となる。

【００２２】本発明におけるコポリエステルには，必要
に応じて，本発明の目的を損なわない範囲であれば他の
副原料が共重合されていてもよいし，種々の添加剤等が
含まれていてもよい。

【００２３】本発明に用いるコポリエステルを構成する
モノマーの構成成分およびその共重合割合は，広い範囲
で選択し得るが，経済性，汎用性，物性などを勘案すれ
ば，たとえば次のようなものが好ましい。すなわち，ジ
カルボン酸としてテレフタル酸を５０〜９５モル％，好
ましくは６０〜９０モル％，ドデカン二酸を５〜５０モ
ル％，好ましくは１０〜４０モル％，ジオールとしては
エチレングリコールを１００モル％の割合で使用したポ
リエステルである。この例においては，エチレングリコ
ールとテレフタル酸からなる繰り返し単位がハードセグ
メント，エチレングリコールとドデカン二酸からなる繰
り返し単位がソフトセグメントという機能をそれぞれ分
担している。

【００２４】本発明に用いるコポリエステル繊維は，汎
用のポリエステル繊維と同様に，溶融紡糸，延伸方法で
製造すればよい。紡糸条件や延伸条件は，使用する形状
記憶性ポリエステルの物性により異なるが，概ね従来技
術を踏襲できる。すなわち，汎用の紡糸装置あるいは複
合紡糸装置を用いて紡糸すればよい。紡出された繊維
は，必要に応じて連続的または別工程で延伸，熱処理さ
れ，捲縮加工，薬液処理等の高次加工に付される。ま
た，紡糸に際し，安定剤，蛍光剤，顔料，強化材といっ
た添加材を共存させてもよい。

【００２５】コポリエステル繊維の繊維形状は，丸断面
をはじめ，三角断面等の異形でもよく，中空繊維であっ
てもよい。

【００２６】得られたコポリエステル繊維は，常法によ
り，生産性よく紡績糸とすることができ，通常のポリエ
チレンテレフタレートと同様に製編織加工や染色加工を
することが可能である。

【００２７】なお，本発明の繊維は，形状記憶能を阻害
しない範囲で，形状記憶能を有しない通常のポリエチレ
ンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等のポ
リエステル繊維，ナイロン繊維，レーヨン繊維，ウー
ル，木綿，麻等の合成繊維，再生繊維，天然繊維と混合
使用したものであっても差し支えない。

【００２８】

【作用】本発明の方法により，固定点が生じるような熱
処理結晶化を施した工程で，形状記憶能を有するコポリ
エステル繊維へ形状を記憶させておくと，ガラス転移点
以上の温度になったとき，もとの形状に戻ろうとする作
用が働き，もとの形状に復帰することができるようにな
る。

【００２９】

【実施例】次に，実施例を挙げて本発明を記述する。な
お，実施例において，ポリエステルの特性値は次のよう
にして測定したものである。 （１）極限粘度 フエノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し，温度２０℃で測定した。 （２）融点 示差走査熱量計（パーキンエルマー社製，ＤＳＣ−２
型）を用いて，昇温速度２０℃／min で測定した。

【００３０】（３）結晶化度 四塩化炭素−ヘプタン混合液を入れた密度勾配管を用い
た浮遊法により，２０℃で繊維試料の密度ｄを測定し
た。さらに，次のポリエチレンテレフタレートについて
の公知の等式である式１に準拠して結晶化度を算出し
た。

【００３１】

【式１】

【００３２】なおｋは，形状記憶能を有するコポリエス
テルの種類によって定まる定数であり，それぞれ同一条
件で調製した通常のポリエチレンテレフタレートの延伸
綿の密度と形状記憶能を有するコポリエステル延伸綿の
密度の差である。ちなみに，後記の実施例１で得られた
コポリエステル繊維（延伸後）の密度は1.349,同条件で
調整したポリエチレンテレフタレートの密度は1.383で
あり, このコポリエステルでは ｋ＝1.383−1.349＝0.034 となる。

【００３３】実施例１ テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応
により得られたビス（β−ヒドロキシエチルテレフタレ
ート）およびそのオリゴマー４5.０kgに，ドデカン二酸
5.８kg，マレイン酸0.４kg，エチレングリコール9.０k
g，触媒としてテトラブチルチタネート２６ｇを加え，
２５０℃，窒素ガス制圧下3.６kg／cm² で２時間，エス
テル化反応を行った。ドデカン二酸の共重合量は１０モ
ル％，マレイン酸の共重合量は1.５モル％であった。

【００３４】得られたエステル化物を重縮合反応器に移
して，２８０℃，0.４トルで３時間，重縮合反応を行
い，コポリエステルＡを得た。得られたコポリエステル
Ａは，ガラス転移点４９℃，融点２３２℃，極限粘度0.
６５であった。

【００３５】コポリエステルＡのチツプを減圧乾燥した
後，通常の溶融紡糸装置を使用して溶融し，紡糸孔数４
１５の紡糸口金を通し，紡糸温度２７０℃，総吐出量３
００ｇ／分で溶融紡出した。紡出繊維糸条を冷却後，引
取速度１０００ｍ／分で引き取って未延伸繊維糸条を得
た。得られた糸条を集束し，１０万デニールのトウにし
て，延伸倍率3.４，延伸温度６０℃で延伸し，１２０℃
のヒートドラムで熱処理してから，押込式クリンパを使
用して捲縮を付与した。続いて，長さ５１mmに切断し
て，単糸繊度２デニール，単繊維強度5.６ｇ／デニー
ル，伸度５２％の形状記憶能を有するコポリエステル繊
維を得た。この繊維を用い，カード，練条，粗紡，精紡
を経て，２０番手の紡績糸を得た。

【００３６】この紡績糸を，経糸１０３本／インチ，緯
糸８７本／インチ，幅９３cmの設計で製織し布帛を得
た。布帛を構成する単繊維の結晶化度は４４％であっ
た。この布帛４０cm四方を２つ折りにし，熱プレス機を
用いて１７０℃，２分間熱セツトし，折り目を記憶させ
た。熱セツト後の布帛を構成する単繊維の結晶化度は５
１％であった。さらに，これを家庭用洗濯機で洗濯後，
６０℃の乾燥室で布帛の一辺を上にして吊るし，乾かせ
た。乾燥後外に出してみると，通常のポリエチレンテレ
フタレート布帛に同条件で熱セツトしたものと較べて，
記憶させた折り目が明瞭に認められ，形状記憶能は良好
であった。

【００３７】実施例２ 実施例１と同様に製織した布帛を用い，常法に従って糊
抜き精練を行った。さらに高圧ビーム染色機を用い，分
散染料，分散剤によって１３０℃，１時間高温染色し
て，青色の布帛を得た。布帛を構成する単繊維の結晶化
度は４９％であった。この布帛４０cm四方を２つ折りに
し，熱プレス機を用いて１７０℃，１０分間熱セツト
し，折り目を記憶させた。熱セツト後の布帛を構成する
単繊維の結晶化度は５８％であった。得られた青色の布
帛の形状記憶能を，実施例１と同様の方法で見たとこ
ろ，良好であった。

【００３８】比較例１ 実施例２において，熱セット条件を１７０℃，１分間と
すること以外は実施例１と同様にして実施した。熱セッ
ト後の布帛を構成する単繊維の結晶化度は５１％であっ
た。実施例１と同様の方法で形状記憶能を見たところ，
通常のポリエチレンテレフタレート布帛に同条件で熱セ
ツトしたものと同様折り目は不明瞭で，形状記憶能は不
十分であった。

【００３９】実施例３〜４および比較例２ 実施例１においてマレイン酸を添加せず，ドデカン二酸
の共重合量を変更すること以外は，実施例１と同様にし
てコポリエステルＢ〜Ｄを得た。これらのコポリエステ
ルの物性を表１に示す。さらに，実施例１においてコポ
リエステルＡの代わりにこれらのコポリエステルを用
い，延伸工程でのヒートドラム温度を変更すること以外
は，実施例１と同様にして実施例３〜４および比較例２
の紡績糸を得た。これらの紡績糸を用い，折り目を記憶
させるアイロン熱セツト温度を変更すること以外は，実
施例１と同様に製織して形状記憶能を評価した。その結
果を併せて表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１より明らかなごとく，実施例３および
４の形状記憶能は，実施例１と同様，折り目の記憶具合
により目視で判定でき良好であったが，ドデカン二酸の
共重合量が多くて融点の低いコポリエステル繊維である
比較例２の場合，染色時に繊維間の軽い融着が生じてゴ
ワゴワした風合となり，形状記憶能も不良であった。

【００４２】比較例３ 実施例１において，重縮合反応の時間を1.５時間として
極限粘度0.４４のコポリエステルＥを得た。このコポリ
エステルＥのガラス転移点は４７℃で，融点は２３０℃
であった。このコポリエステルＥを用いること以外は，
実施例１と同様にして実施し，単繊維強度2.３ｇ／デニ
ール，伸度５０％のコポリエステル繊維を得た。この繊
維を用いて紡績を行ったが，風綿発生，糸切れにより紡
績性が悪いため，以後の試験を取り止めた。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば，形状記憶能を有するコ
ポリエステル繊維に良好に形状記憶を付与できる。この
方法によれば，織編物，不織布，繊維積層ウエブを熱処
理して一旦型付け（形状記憶）すると，使用時に型崩れ
しても軽い加熱で元の型付けした状態に戻る。すなわち
本発明の方法に従えば，使用時あるいは洗濯等により記
憶した形状が崩れても，ガラス転移点以上の軽い加熱に
より元の形状を回復する。従って，布団側地，枕カバー
等の寝装品あるいはカツターシヤツ，ポロシヤツ，ズボ
ン，ネクタイ等の衣料品に適用して，プレス加工により
シワ防止，折り目付の効果を長続きさせたり，衣料用芯
地，帽子材料に適用して，型崩れ防止効果を助長させた
りできる。またモケツト，カーペツト等のパイルに適用
して，パイル倒れを修正する効果をもたらすことができ
る。さらには，不織布芯地やキルテイング中綿として用
い，型崩れしても軽い加熱で形状を回復させ，その形状
保持性，保温性等の効果を長続きさせたり，短繊維の状
態でクリンプを記憶させて布団綿やクツシヨン材に利用
して，使用時にへたってもやはり軽い加熱で元の嵩高い
状態に戻るといった効果を利用することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｄ０２Ｊ 1/00 Ｗ 7199−3Ｂ 13/00 Ｅ 7199−3Ｂ Ｄ０３Ｄ 15/00 Ａ 7199−3Ｂ // Ｄ０１Ｆ 6/62 ３０２ Ｚ 7199−3Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が１５０℃以上であり，単繊維強度
   が2.５ｇ／デニール以上の形状記憶能を有するコポリエ
   ステル繊維を下式を満たすように熱処理することを特徴
   とする形状記憶付与方法。 Ｂ−Ａ≧５ 但し，Ａ：形状記憶を付与するための熱処理を行う以前
   のコポリエステル繊維の結晶化度（％） Ｂ：形状記憶を付与するための熱処理を行なった後のコ
   ポリエステル繊維の結晶化度（％）
2. 【請求項２】 炭素数６以上の長鎖脂肪族ジカルボン酸
   を共重合した，融点が１５０℃以上であり，単繊維強度
   が2.５ｇ／デニール以上の形状記憶能を有するポリエチ
   レンテレフタレート繊維を下式を満たすように熱処理す
   ることを特徴とする形状記憶付与方法。 Ｂ−Ａ≧５ 但し，Ａ：形状記憶を付与するための熱処理を行う以前
   のコポリエステル繊維の結晶化度（％） Ｂ：形状記憶を付与するための熱処理を行なった後のコ
   ポリエステル繊維の結晶化度（％）