JPS6335879A - 表面活性ポリエステル系繊維構造物とその製造方法 - 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］ 本発明は親水化、帯電防止能を付与した表面活性ポリエ
ステル系繊維構造物とその製造方法に関するものである
。

詳しくはポリエチレンテレフタレートもしくはこれを主
成物とするポリエステル系ｍ　Ｍ　Ｎｌｔ造物の表皮層
にごニルモノマーをグラフト結合せしめ、次でアルカリ
水溶液にて表皮層に存在するアルカリ溶解性ポリエステ
ル部分を取除き、グラフトされた枝状部分を表皮層に露
出せしめたる表面活性なポリエステル系ＩＪ帷構造物と
その製造方法を提案するものである。

［従来の技術］ ポリエステル系繊維は、今日衣料用素材として全盛を誇
っている理由は優れた機械的性質並びに化学的性質を有
しているからである。

反面、親水性が乏しいため、吸湿性、吸水性がなく、帯
電し易いという欠点があり、これを改善しようとする研
究がポリエステル系繊維の発明以来続けられている。

この親水性が乏しい理由は、ポリエステル高分子を構成
する分子構造において官能基が無いこと、並びに高結晶
性のため水の浸入を阻止していることによる。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで本出願人らは先に公開特許公報昭５３−５８０’
ｌ１９にみられる通り、塩素化したポリエステル系！Ｉ
維構造物のアルカリ水溶液による減に親水化方法を提案
した。

かかる方法は、塩毒化されたポリニスアル分子構造がア
ルカリによって加水分解しやすい化学的性質をたくみに
応用した減量親水化方法の改善を提案したものであった
がアルカリ濃度並びに反応条件の緩和には有効的であっ
たが処理物の特徴は一般アルカリ水溶液によるものとさ
ほど差のあるものでなかった。

この原因はアルカリ水溶液による親水化法はポリエステ
ル表面のクレータ−化と減量時に起るいわゆる加水分解
反応によって生成する官能基の出現によるものとされて
おり、前者のファクターが大部分をしめていることがわ
かった。

このため、官能基でもって親水化するレベルには到底達
しえないという問題点があった。

一方、官能基を持ったビニルモノマーをグラフト重合部
しめて親水化しようどする試みは数多くなされているこ
とは公知である。

この中にあって、Ｅ、Ｓｃｈａｌｂｃｒｇ　　（ポリマ
ー　レターズ（ＰＯＬｎ４ＬＲＬＥ［ＴＴＥＲ３）　１
０．１１９　（１９７２））、桜Ｅｌｌ、岡田、梶等〔
Ｊ＾［旧５０３０．６９　（１９７５）　）によりてこ
れらグラフト重合物の中の一部特定ビニルモノマーを使
用した場合、高温下での耐アルカリ性が極度に低下する
性質が備わる問題点があることを指摘している。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らはこの機構を明らかになそうとした研究の一
環において、新しい現象を見出寸ことが出来、当発明に
繋がった。

すなわち、本発明者らは酸性モノマーをポリエステルＩ
ｌｌｆｔＭ４造物にグラフトさせ、アルカリ水溶液で加
水分解域けする中で低減ｍいわゆる表皮層段階での加水
分解減量においてグラフトされた枝状部分が突然露出し
てくる現象にぶつかった。

これは、これまでのグラフト重合研究において、グラフ
トされた部分がどこにどのように存在しているかミクロ
的に検討した例がなく全く新しい知見でもあった。

さらにこの現象を定性的に説明を加えると次の如くであ
ると考えられる。高結晶を有するポリエステルは適正条
件下で温度もしくは膨潤剤の作用を受けると高結晶間に
存在する低結晶部分が押ひろげられ、ここヘゲラフトさ
れるビニルモーノｖ’　−が侵入する。

勿論、侵入したごニルモノマー吊以上の七ツマ−がその
表面もしくは溶液中に存在しているので、このような状
態で放射線を照ＯＡするとポリニスデル上にラジカルが
生じグラフト反応が進行していく。

この時グラフトしない反応、すなわち七ツマー同志の反
応いわゆるホモボリメリゼーシ３ンら起る。このポリエ
ステル上もしくは内部でのグラフト反応はその表皮層で
最も高い確率で起っていると推定される。なんとなれば
、温度、膨潤剤の作用はポリエステルの内部にいくほど
低下するためである。

一部グラフトされた処理物は未処理物に対し強度低下を
供なう。これはグラフ１へされた部分がより低結晶部分
を押ひろげ、増大せしめるためである。

このような理由によりポリエステルへのグラフト重合は
弱い条件下で少１のモノマニ吊で表皮層にグラフトせし
め、そのグラフトされた部分が高密１食で配置されるこ
とが理想的といえる。

本発明はこの状態を実現させたのである。

ＩＪなわら、本発明は、枝状のグラフト重合部分が高度
に表面に露出した親水性能おにび帯電防止性能を備えた
表面活性ポリエステル系繊維構造物および見掛ヤング率
１００〜７００に’Ｊ／ｒｍ２のポリエステル１Ｊｉｌ
ｌＩを酸性モノマー６・在下で、゛電離性放射線を照射
し、０．５〜１５重吊パーセントグラフト重合さゼ、次
で１２０℃〜２００℃の熱処Ｉ１１！後グラフト重合さ
れた枝状部分を高度に露出させる範囲でアルカリ水溶液
で加水分解することによって、枝状のグラフト重合部分
が高度に表面に露出した表面活性ポリエステル系繊維構
造物を製造する方法である。

本発明で得られた強度低下のない本来のポリエステル性
能を保持し、その表面に高密度に配貨されたグラフト物
により親水性を有するいわゆる表面活性ポリエステルミ
ｍ構造物は医療分野、バイオテクノロジー分野、フィル
ター、ｌＩ素材等に有効に応用可能と考えられる。

［作　　用］ 本発明におけるポリエステル性能帷とは主たる構成単位
がエチレンテレフタレートであるポリマーからなる繊維
をいい、その構造物とはフ、ｆラメント、トウ、紡績糸
、織編物、不織布等をいう。

一方高結晶〜低結晶物の目安として見掛ヤング率でもっ
て表示するが本発明には１００〜７００に９／ＩｎＭ２
の範囲にあるポリエステル繊維を使用することが好まし
い。７０１ｇ／履２をこえると高結晶部分の増大が［１
立もグラフト条件が制約され不利である。

この状態のポリエステルはガラス転移湿度すなわら低結
晶部分が動き易くなる温度を５０℃〜８０℃の範囲内に
有し、このような雰囲気中ではモノマーが表皮層並びに
それより内部へ侵入しやすくなる。

一部ポリエステルを１ａｌＫｔｔｌゼしめる薬品は低温
下でも上聞ガラス転移温度以上と同様の効果を発揮せし
めることが出来る。この時、ガラス転移温度以上の温度
と膨潤剤を併用するとこの効果は相乗的に良好となる。

ｉｓ剤としては、ジクロルメタン、１，１−ジクロルエ
タン、１，２−ジクロルエタン、１，２−ジクロルエチ
レン、１，１．２−トリクロルエタン　１％リクロルエ
チレン、１，１，１．２−テトラクロルエタン、１．１
，２．２−テトラクロルエタン、１，１，２．２−テト
ラクロルエチレン、モノクロルベンゼン、ジクロルベン
ゼン、トリクロルベンゼン等の３Ｂｇ化炭化水木が好ま
しい。

本発明に供される酸性モノマーとしては、アクリル酸、
メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸等があり、これらの分類に入らない七ツマ−と
配合した場合もこれに含まれる。これらのモノマーは、
モノマー自体、膨潤剤による稀釈状態、あるいは水溶液
、乳化溶液状態でもちいられる。

これらのモノマーを主剤とする処理剤でポリエステルｉ
！！雑構造物を°電離性放射線で処理する方法としては
浸漬法、同時照射が最も有効的である。

この方法は、適正な温度に設定された先に示１）だ形態
のモノマー溶液中に被処理物であるポリエステルを浸漬
し、均一な七ツマ−・付与がなされるように溶液を撹拌
しながら充分時間をかける。ここで適正な温度とは１０
℃〜８０℃をいい、好ましくは２０℃〜６０℃であり、
時間は３０秒〜３時間の間で設定可能である。こうして
処理された被処理物に対する七ツマー溶液の付与量は３
００容偵％以上であることが好ましく、これ以下では照
射中に蒸発散してしまう危険をともなう。

照射は窒木ガス雰囲気下で電子加速器を用い、加速電圧
は０．１〜５ＨｅＶ　、線量率は１．ＯＸ　１０４ｒａ
ｄ　／秒〜１．０ｘ１０７　ｒａｄ　／秒、照射１ａｆ
ｆｉ　０．１〜１０メガラツドが好ましい。

照射によって処理物上のモノマー溶液は完全に囚化し、
グラフト反応は完了する。

グラフト檄（率）は０．５〜１５弔吊％で好ましくは０
．８〜７重量％である。

次の段階はグラフト物に損傷を与えない範囲内でホモポ
リマーを溶解除去しなければならない。

これには重炭酸ナトリウム水溶液が用いられ、０．１〜
１％水溶液を浴比１：１００〜２００に調整し、４０℃
〜８０℃の湯境で１〜２０分の処理をなすことによって
みえる。

次で１２０℃〜２（１０℃の雰囲気中で熱処理する。

この熱処理はヒートセットといわれるもので、熱可塑性
高分子化合物には形態安定性向上−Ｌ必要であり、かつ
使用した膨潤剤を蒸発除去するためにも必須である。

ここで重積を計測すればグラフト率が次式によって計算
される。

次の段階はグラフトされた枝状部分を高度に露出せしめ
るアルカリ加水分解処理である。

ここでグラフトされた枝状部分とは、幹であるポリエス
テル上にモノマーが結合し次でそのモノマーに次々と七
ツマ−が結合し、あたかも枝の如くみえるのでこう表現
した。このアルカリ加水分解には炭酸ナトリウムか炭酸
ナトリウム／重炭酸ナトリウム水溶液が一般にもちいら
れるがこれに限定されるものでない。

炭酸ナトリウム濃度は０．０５〜５重邑％水溶液、浴比
１：１００で８０℃〜１００℃で５〜４８０分の条件下
でおこなわれる。重炭酸ナトリウムのｍはアルカリ濃度
の微調整剤の役目をなし炭酸ナトリウムの５０％以内に
おさえる。

この処理において処理前後の処理物の重量を計測すれば
減量率が次の式によって計算される。

一方グラフトされた枝状部分の露出の確認は七ツマー中
にある官能基である一〇〇ｏｌ−１基に定量的に結合す
るカチオン染料による呈色方法が最も信頼できる方法で
ある。

この方法を具体的にしめばばカラーインデックスナンバ
ー　ベーシック　バイオレット１０１％ｏｗｆ酢酸　（
ａＯ％）　　０．５ＣＣ／　ｉ　　浴比１：２００９０
℃×２０分で染色後　酢酸（８０％）　　０．５ｃｃ／
　ｆＬ水溶液にて６０℃Ｘ１０分の洗滌を２回繰返し次
で水洗しておえる。

［実　施　例１ 以下本発明を具体的な実施例を６って説明する。

見掛Ｖレグ率１２０ｋｇ／＃１ｌ１２で径３０ミクロン
のポリエステルフィラメントよりなる平織紗を約２グラ
ム用意し、非イオン界面活性剤並びにアニオン界面活性
剤を含む熱水中でよく洗滌し、水洗乾燥し重ｉｌｌ測定
した。

以下法のステップで処理をなした。

（１）容積比で６：４に配合した１、２−ジクロルエタ
ン（二塩化エチレン）（市販試薬）とメタクリルＭ（市
販試薬）の混合液を５０℃に設定しこの中に先の１＆処
理物を浸漬し、２時間液撹拌しながら放置した。

（２）次でステンレスパレット上に被処理物をおき、生
地重量に対し５倍の処理液で浸し、ベレットをビニルフ
ィルムでおおい窒素ガス置換をなした。

（３）照射はヴアン　デ　グラフ電子線照射装置をもら
い、１．５ＨｅＶ　　５０！Ａ　　０．１７Ｈｒａｄ　
／秒で６８ｒａｄなした。

（４）洗滌は重炭酸ナトリウム１０１Ｊ／ｉ水溶液で８
０℃×２０分を２回なした。

（５）熱風乾燥機をもちいてわずかの張力をくわえなが
ら１５０℃×３分の熱処理をほどこしたのら、重量を測
定しグラフト率を算出した。

（６）　　アルカリ加水分解処理は炭酸ナトリウム１０
Ｊ／↓水溶液で浴比１：２００を用い、１００℃で０，
１，２，４．８時間なし、充分水で洗滌をなした。乾燥
後重鎖測定し減量率を口出した。

（７）先にしめした基準にもとづいてベーシックバイオ
レット１０水溶液にて９色させた。

呈色度は分光光度計をもちいて数値化した。

なお比較のためグラフト未処理布をアルカリ加水分解処
理に付した。

これらの効果をわかりやすく表に整理づ−ると次のよう
になる。

結果に説明を加えるとグラフト未処理布は耐アルカリ加
水分解性があり、長時間処理しても１％以下の減量でい
ずれの試料も全く呈色しない。

一方４．２％グラフト処理布はアルカリ加水分解が時間
と共に進行し、その減量率は１時間で５．１１％、８時
間で１０．６％であった。呈色は加水分解処理前を基準
にしてこれを指数１とすると１時間処理で指数８．４と
８，４倍の濃度をしめした。

これは５呈色剤と結合しうるグラフトされた部分にある
一〇〇〇Ｈ基がこれに対応する数だけ多く存在している
ことを意味している。

加水分解時間２時間では指数は５．２に、４時間では１
．４．８時間では０．７と減少していっている。

この処理物の表面を顕微鏡で観察してみると表面がほぼ
均一に溶解しながら減量しているのがわかる。

これより加水分解の初期にはポリエステルのアルカリで
溶解しやすい部分が取除かれグラフトされた部分は残り
、結果的にグラフトされた部分が多く露出したような形
態になっていると考えられる。しかも当結果にみる如く
、グラフトされた部分は表面に露出しているのでなく表
面より少し内部に入った表皮層部分に高密度をもって存
在していたのである。しかしながらさらに加水分院が進
むとこの部分も溶解化が起るかして消滅し、本来のポリ
エステル表面に近づくものと思われる。

一部当試料は水に対するぬれ性評価では短時間に全面に
均一にぬれることを確認している。

［発明の効果］ このように本発明に示す適正なる素材を適正なる条件で
グラフトし、アルカリ処理することによって、グラフト
された部分が高度に表面に露出された表面活性ポリエス
テル繊Ｎ構造物を得ることが出来る。そして、本発明の
表面活性ポリエステル１ｉＩｌｔ構造物は、前記の表面
構造を有することにより、従来のポリエステルｌＩＮに
比較して親水性能および帯電防止性能においてすぐれた
ものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）見掛ヤング率１００〜７００ｋｇ／ｍｍ＾２のポ
   リエステル繊維に酸性モノマーをグラフト重合させた後
   、アルカリ処理することによって得られた枝状のグラフ
   ト重合部分が高度に表面に露出した表面活性ポリエステ
   ル系繊維構造物。
2. （２）見掛ヤング率１００〜７００ｋｇ／ｍｍ＾２のポ
   リエステル繊維を酸性モノマー存在下で、電離性放射線
   を照射し、０．５〜１５重量パーセントグラフト重合さ
   せ、次で１２０℃〜２００℃の熱処理後グラフト重合さ
   れた枝状部分を高度に露出せしめる範囲でアルカリ水溶
   液にて加水分解処理することからなる枝状のグラフト重
   合部分が高度に表面に露出した表面活性ポリエステル系
   繊維構造物の製造方法。