Notice: Undefined variable: fterm_desc_sub in /mnt/www/biblio_conv.php on line 353
ポリエステル複合繊維の製造方法
説明

ポリエステル複合繊維の製造方法

【課題】 ケミカルリサイクルやマテリアルリサイクルによるリサイクルポリエステルのみの使用でも、操業性がよく、嵩高性に優れたポリエステル複合繊維を製造できる方法を提供する。
【解決手段】 ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとを溶融複合紡糸してサイドバイサイド型構造複合繊維を製造する方法において、ポリエステル系樹脂Aは、ジエチレングリコール1.5〜4重量%、末端カルボキシル基30〜50当量/トン含有するケミカルリサイクルポリマであり、ポリエステル系樹脂Bは、ジエチレングリコール1.5重量%未満、末端カルボキシル基35当量/トン未満含有するマテリアルリサイクルポリマであり、ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとの固有粘度差が、0.01〜0.15、ポリエステル系樹脂Aの固有粘度が0.56以上であり、かつ、三次元捲縮を有する複合繊維を製造する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ジエチレングリコール(以下DEGという)の含有量、末端カルボキシル基(以下COOHという)の含有量、固有粘度の異なる2種類のポリエステル樹脂として、ケミカルリサイクルポリエステルとマテリアルリサイクルポリエステルを用い、サイドバイサイド型構造に複合紡糸して三次元捲縮を有する嵩高ポリエステル繊維を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンテレフタレート(以下PETという)をはじめとするポリエステルは低コストで、高融点、耐薬品性等に優れ、繊維以外にも、フィルムやPETボトル等の成型品に広く用いられている。
【0003】
近年、資源の再利用や環境問題等の面から様々な分野でのリサイクルが求められており、また種々の試みが行われている。ポリエステルにおいてもPETボトルをはじめとするポリエステル成型品を再溶融または低分子量化した後、重合してチップ化し、再び繊維やフィルムや成型品を製造するというリサイクルが行われている。このように資源の再利用に貢献することは、企業の最も重要な活動の一つと位置づけられる。そして、このようなケミカルリサイクルポリエステルを使用した製品の一つとしてポリエステル繊維があり、衣料や詰綿に使用されている。
【0004】
ケミカルリサイクルポリエステルは、様々な製品に加工、使用された後に回収されたポリエステル製品を解重合し、再度重合して得られるものであり、回収品に付着している不純物による重合度低下を招き、紡糸工程による固有粘度の低下が起こり、操業性が悪くなる問題がある。そのために通常、リサイクルポリエステルを使用する際には、操業性をよくするためにバージンポリエステルチップの混合や(特許文献1)、複合紡糸が行われる(特許文献2)。
【0005】
一方のマテリアルリサイクルでは、主としてPETボトルを回収して洗浄、粉砕後、再溶融してチップとする。一度成形品となっているものを再溶融するだけであるので、紡糸工程においても粘度の低下がしにくいのが特徴である。しかし、市場から回収されてくるPETボトルなどのポリエステルは様々な不純物を含んでいることが多く、このチップのみを使用した場合、紡糸工程において糸切れなどの操業不良を招く(特許文献3)。
【0006】
そのため、リサイクルポリエステルによる樹脂やマテリアルリサイクルによる樹脂を使用するには用途が限られ、大量に使用できないことが問題となっている。
【特許文献1】特開平10-72725号公報
【特許文献2】特開2003-313729号公報
【特許文献3】特許第4062476号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、前記した従来技術の問題を解消し、ケミカルリサイクルやマテリアルリサイクルによるリサイクルポリエステルのみの使用でも、操業性がよく、嵩高性に優れたポリエステル複合繊維を製造できる方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明は、ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとを溶融複合紡糸してサイドバイサイド型構造複合繊維を製造する方法において、ポリエステル系樹脂Aは、ジエチレングリコールを1.5〜4重量%、末端カルボキシル基を30〜50当量/トン含有するケミカルリサイクルポリマであり、ポリエステル系樹脂Bは、ジエチレングリコールを1.5重量%未満、末端カルボキシル基を35当量/トン未満含有するマテリアルリサイクルであり、ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとの固有粘度差が、0.01〜0.15であって、ポリエステル系樹脂Aの固有粘度が0.56以上であり、かつ、三次元捲縮を有する複合繊維を製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bがサイドバイサイド型構造に複合されてなる三次元捲縮複合繊維を製造する際、ポリエステル系樹脂Aとしてケミカルリサイクルによるポリエステルを使用し、ポリエステル系樹脂Aのみに紡糸工程での固有粘度低下を生じさせることによって、三次元捲縮を有するポリエステル複合繊維が得られ、その紡糸、延伸工程の操業性に優れ、かつ、リサイクルポリエステルの量的な使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下に本発明のポリエステル複合繊維の製造方法について詳細に説明する。
【0011】
本発明法によるポリエステル複合繊維の製造では、ジエチレングリコール量、末端カルボキシル基量、固有粘度の異なる二種類のポリエステル(それぞれをポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとする)を使用し、サイドバイサイド型複合することで三次元捲縮を有する複合繊維を製造する。
【0012】
該ポリエステル複合繊維の製造に供するポリエステル系樹脂Aは、ジエチレングリコールを1.5〜4重量%、より好ましくは2.0〜3.0重量%含有し、末端カルボキシル基は30〜50当量/トン、より好ましくは35〜40当量/トン含有する。その上限値を超えると、紡糸工程での固有粘度の低下が起こらずに捲縮不良を起こす。また、その下限値未満になると、紡糸工程が不安定になり好ましくない。
【0013】
ポリエステル系樹脂Aの固有粘度はポリエステル系樹脂Bの固有粘度よりも低いものであって、その固有粘度差が0.01〜0.15、より好ましくは0.05〜0.1である。その上限値を超えると、捲縮の発現が高くなり、三次元の捲縮数が多くなりすぎたり、紡糸工程での固有粘度低下による操業不良、原綿物性の悪化が起こったり好ましくない。また、良好な捲縮を発現させるためにポリエステルの固有粘度は高いことが望ましく、複合繊維においても双方のポリエステルの固有粘度が高いことが望ましいが、固有粘度を高くしすぎると紡糸工程不良となるため好ましくない。よってポリエステル系樹脂Aの固有粘度は0.56以上、より好ましくは0.6〜0.65である。
【0014】
該ポリエステル複合繊維の製造に供するポリエステル系樹脂Bは、ジエチレングリコールを1.5重量%未満、末端カルボキシル基を35当量/トン未満含有することが必要である。これ以上になると、紡糸工程で固有粘度の低下を引き起こし、操業性ならびに捲縮不良を起こす。
【0015】
ポリエステル系樹脂Aについて、テレフタル酸とエチレングリコールのエステル化反応時にテトラエチルアンモニウムを生成物量に対して0.025〜0.06重量%、より好ましくは0.035〜0.45重量%である。その上限値を超えると、紡糸工程での固有粘度低下が著しくなり、操業不良、捲縮不良を引き起こす。その下限値未満になると、紡糸工程での固有粘度低下が起こらず捲縮不良となる。また、重縮合反応温度を270〜285℃、より好ましくは275〜280℃とする。その上限値を超えると、紡糸工程での固有粘度低下が起こらず好ましくない。その下限値未満になると、樹脂の重合度が下がり操業悪化となる。
【0016】
ポリエステル系樹脂Aとしては、一度製品として使用されたポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル製品を回収し、解重合してモノマーや低重合物に戻した後に、再度重合することにより製造したケミカルリサイクルポリマを用いる。このケミカルリサイクルポリマの製造は、通常の方法で行えばよいが、回収品中に混在する不純物が極力除去できるようなプロセスを採用することが好ましい。固有粘度の低い方のポリエステル系樹脂Aとしてケミカルリサイクルポリマを用いれば、紡糸工程時に固有粘度が低下するというケミカルリサイクルポリマの特性を有効に利用することができる。
【0017】
ポリエステル系樹脂Bとしては、一度製品として使用されたポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル製品を回収し、溶融しペレタイズ化することにより製造したマテリアルリサイクルポリマを用いる。このマテリアルリサイクルポリマの製造は、通常の方法で行えばよいが、回収品中に混在する不純物が極力除去できるようなプロセスを採用することが好ましい。このポリエステル系樹脂Bとしてケミカルリサイクルポリマを使用すると、紡糸工程においてポリマの固有粘度が著しく低下するため、操業性の悪化、また繊維にハリやコシといった強度がないために捲縮不良という不具合を引き起こすので、マテリアルリサイクル物の使用が必要である。
【0018】
本発明により製造される繊維は、サイドバイサイド型構造をもつ複合繊維であり、例えば、半円状のA層とB層とが接合した構造でもよいし、弧状のA層とB層とが接合した環状である中空複合構造でもよい。
【0019】
後者の中空複合構造の場合、その製造に用いる口金孔は、湾曲した弧状スリットを2〜4個円形に配したものであって、その弧状スリットの一部からポリエステル系樹脂Aを紡出し、他の弧状スリットからポリエステル系樹脂Bを紡出し、それらを接合して環状とすればよい。
【0020】
本発明により製造されるポリエステル複合繊維を中空繊維とする場合には、その中空率は10〜50%、より好ましくは20〜40%とする。中空率が高いほど、嵩高性、軽量性、保温性に優れるが、50%より大きくなると断面が変形し、中空形状が潰れて、嵩高特性は低下する。また、10%未満になると、嵩高性や軽量性、保温性が著しく低下するため好ましくない。中空率の制御は、溶融紡糸口金のスリット幅の厚みを変える、口金直下の糸条を冷却する冷却風量または冷却風温度を変えることで可能となる。冷却風量を変化させる方法を例にとると、風量を下げることにより口金直下の糸条の冷却が鈍化し中空率は低下する。
【0021】
本発明法によって溶融複合紡糸されたポリエステル複合繊維の未延伸糸は、通常の方法により延伸される。延伸の後、乾燥され、所定長さに切断されて短繊維(原綿)が製造される。得られる短繊維は、固有粘度差のあるサイドバイサイド型複合構造であることから3次元捲縮が発現されている。
【実施例】
【0022】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【0023】
本発明で定義する各物性値は以下の方法で求めた。
[固有粘度]
オストワルド粘度計を用いて25℃で測定した。
[ジエチレングリコール(DEG)量]
ポリエステルチップをモノエタノールアミンで加熱分解し、生成物にエタノールを添加してPETを析出させ、濾液中のDEGをガスクロマトグラフで測定する。次式によってDEG量を算出する。
DEG量(重量%)=(面積比×検量線係数/試料(g)×1000)×100
[末端カルボキシル基(COOH)量]
ポリエステルチップをO−クレゾール・クロロホルム混液で加熱溶解し、塩化リチウムを加えてN/25エタノール性苛性ソーダ溶液で非水中和滴定を行い、標準チップに対する相対値により末端カルボキシル基量(当量/トン)を求める。
[中空率]
中空率(%)=(中空部の断面積/全繊維の断面積)×100
[嵩特性]
短繊維試料をカード開繊機にかけてシート状ウェッブにした後に10cm×10cmに切り取り、全体の重量が10gとなるまで積み重ねる。該積み重ね試料に50gの初期荷重をゆっくりと加える。さらに500gの荷重を10秒加えたら該500g荷重のみを取り除くことを3回行った後、30秒後に試料の高さを測定する(A cm)。さらに、該積み重ね試料に1kgの荷重を加えて、30秒後の高さを測定する(B cm)。次いで、該積み重ね試料から1kgの荷重を取り除き30秒後の試料の高さを測定する(C cm)。得られた値より、次式で算出する。
嵩高(cc/g)=10×10×A/10
回復率(%)=(C−B)/(A−B)×100
本発明では、嵩高および回復率については、次式の基準で良否を判定し、次式を満足するものを良と判断した。
嵩高(cc/g) ≧100
回復率(%) ≧90
[紡糸性]
紡糸工程において、単糸切れの回数が30分間に2回以下発生したものについて、紡糸性良好(○)とした。30分間に3回以上発生したものは紡糸性不良(×)とした。
[実施例1〜4]
表1に示す2種の固有粘度のポリエステル系樹脂A、ポリエステル系樹脂Bとしては、それぞれ、次の方法で準備したケミカルリサイクルによるポリエチレンテレフタレートチップ、マテリアルリサイクルによるポリエチレンテレフタレートチップを用いた。
【0024】
ポリエステル系樹脂A:
PET屑2500kgに対して、エチレングリコール870kgを反応装置1に仕込み、同時に昇温開始して、常圧下で2.8時間解重合反応を開始した。得られたPET低重合体を反応装置2に移液し、テトラエチルアンモニウム(以下EAHという)を生成物量に対して0.025〜0.06重量%添加して270〜285℃で2.8時間重縮合反応させた。このときDEGが1.5〜4重量%、COOHが30〜50当量/トンを目標として、EAH添加量および重縮合反応温度を変化させた。その後、ペレタイズ化してチップを得た。なお、EAH量および反応温度は下記の通りとした。
実施例1、2・・・EAH添加量:0.035重量%、反応温度:280℃
実施例3 ・・・・・EAH添加量:0.04重量%、反応温度:280℃
実施例4 ・・・・・EAH添加量:0.05重量%、反応温度:270℃
ポリエステル系樹脂B:
一度製品として使用されたポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル製品を回収し、290℃で2.5〜4時間溶融した。このときDEGが1.5重量%未満、COOHが35当量/トン未満を目標として、溶融時間を変化させた。その後、ペレタイズ化することによりチップを得た。なお、溶融時間を下記の通りとした。
実施例1、3・・・溶融時間:3時間
実施例2・・・溶融時間:2.8時間
実施例4・・・溶融時間:3.3時間
ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとを複合比率が1:1になるように、紡糸温度290℃、4分割の中空用口金(孔数180H)、吐出量470g/min、引取速度1400m/minで紡糸した。得られた未延伸糸の断面は中空形状を有し、中空率は35%であった。
【0025】
次に、得られた未延伸糸を集束して糸条束とし、延伸温度90℃、延伸速度80m/minで2.7倍に延伸し、無荷重下で160℃の温度で15分間乾燥した後、64mmに切断して単糸繊度6.6dtexの短繊維延伸糸を製造した。
[比較例1〜4]
実施例1〜4と同様の方法で各チップを調製した。但し、ポリエチレンテレフタレートのテレフタル酸とエチレングリコールのエステル化反応時のEAH量および重縮合反応温度を下記の通りとした。
ポリエステル系樹脂A:
比較例1 ・・・・・EAH添加量:0.01重量%、反応温度:280℃
比較例2 ・・・・・EAH添加量:0.08重量%、反応温度:280℃
比較例3 ・・・・・EAH添加量:0.08重量%、反応温度:260℃
比較例4 ・・・・・EAH添加量:0.05重量%、反応温度:260℃
ポリエステル系樹脂B:
比較例1 ・・・・・溶融時間:2時間
比較例2 ・・・・・溶融時間:2.8時間
比較例3 ・・・・・溶融時間:4.2時間
比較例4 ・・・・・溶融時間:1.8時間
実施例1〜4、比較例1〜4において製造された短繊維について、捲縮数、嵩高および回復率を測定した結果を表1に示した。
【0026】
実施例1、2と比較例1、2との対比から、ポリエステル樹脂A、B間の固有粘度の差を大きくすることにより嵩高および嵩回復率が向上することが分かる。
【0027】
実施例2と比較例2、4との対比から、DEG量、COOH量が多過ぎると操業性が悪化し、品質の低下を招くことが分かる。
【0028】
比較例3より、ポリエステル系樹脂Aの固有粘度が低過ぎると操業性が悪化し、品質も悪くなることが分かる。
【0029】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明法は、リサイクルポリエステルを用いて嵩高性に優れたポリエステル複合繊維原綿を製造する場合に好適である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとを溶融複合紡糸してサイドバイサイド型構造複合繊維を製造する方法において、ポリエステル系樹脂Aは、ジエチレングリコールを1.5〜4重量%、末端カルボキシル基を30〜50当量/トン含有するケミカルリサイクルポリマであり、ポリエステル系樹脂Bは、ジエチレングリコールを1.5重量%未満、末端カルボキシル基を35当量/トン未満含有するマテリアルリサイクルポリマであり、ポリエステル系樹脂Aとポリエステル系樹脂Bとの固有粘度差が、0.01〜0.15であり、ポリエステル系樹脂Aの固有粘度が0.56以上であり、かつ、三次元捲縮を有する複合繊維を製造することを特徴とするポリエステル複合繊維の製造方法。
【請求項2】
ポリエステル系樹脂Aは、ケミカルリサイクルによって得られたテレフタル酸とエチレングリコールとをエステル化反応させる重縮合反応時に、テトラエチルアンモニウムを生成物量に対して0.025〜0.06重量%添加し、270〜285℃で重縮合反応することにより得られたポリエステル系樹脂Aであり、かつ、ポリエステル系樹脂Bは回収ポリエチレンテレフタレートのみからなることを特徴とする請求項1記載のポリエステル複合繊維の製造方法。
【請求項3】
サイドバイサイド型構造の複合繊維の横断面が環状部とその内側の中空部とからなり、かつ、環状部が少なくとも2つの弧状部が接合したものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリエステル複合繊維の製造方法。

【公開番号】特開2010−65348(P2010−65348A)
【公開日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−233008(P2008−233008)
【出願日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】