耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維
【課題】耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維であって、ポリシロキサン金属化合物を２０質量％もの高濃度に添加しても強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維を提供する。
【解決手段】下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
【解決手段】下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステル繊維であって、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル繊維は、一般衣料用途をはじめとして、カーテン、カーペット等のインテリア用途、車両内装用途等の様々な用途へ展開されている。中でもポリエチレンテレフタレート繊維は、その価格と強伸度等の物理的特性とのバランスの良さから様々な用途への展開の拡大が期待されている。
【０００３】
しかしながら、ポリエステル繊維は、ポリアミド繊維に比べて耐摩耗性が悪いという欠点があり、産業資材用途の中でも耐摩耗性や耐屈曲摩耗性等が要求される用途への展開は、十分には進んでいなかった。高強度ポリエチレンテレフタレート繊維を例にとれば、高強度化するほど分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているために、繊維軸に対して垂直な力に対しては非常に弱く、摩擦などにより繊維が容易にフィブリル化するという欠点がある。そのため、例えば、建設現場で使用される安全ネットや河川、港湾等の埋め立て護岸工事の際に中に石等を詰めて使用されるボトムフィルターのようなネット状袋材といった製網加工を施す用途においては、編組織が複雑であるため、製網加工工程で編地にかかる負荷や摩擦は、一直線方向のものだけでなく多方向からも複雑にかかるものとなり、加工工程において毛羽立ちや断糸、白化等が生じるという欠点があった。この問題を解消するためには、加工速度を低下させることが必要となり、このため操業性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
また、これら繊維製品の使用時においては、製品の内部では中に詰めた石が流動することによって生じる摩擦や衝撃を受け、一方、製品の外部では流石や流木等による摩擦や衝撃を受けることとなる。このため、製品の内部と外部に繰り返しかかる多方向からの負荷によって毛羽が発生したり、繊維が擦り切れたりするなど、耐久性にも問題があった。
【０００５】
特許文献１には、合成繊維からなるモノフィラメントの表面に特定のシラン系コート剤で被覆する方法が提案されている。この方法により得られる繊維は、耐摩耗性はある程度改善されるものの未だ不十分であり、さらに製造工程が複雑になると共に、コストアップにつながる問題があった。
【０００６】
特許文献２には、無水マレイン酸改質ポリエチレン/ポリプロピレンゴムを、特許文献３には、脂肪酸ビスアミド及び／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを、それぞれポリエステル繊維の製造工程時に溶融混練することにより、耐摩耗性を有するポリエステル繊維が得られる方法が提案されている。しかしながら、これらの方法により得られる繊維も、耐摩耗性はある程度改善されるものの、異ポリマーを混練しているため強度が上がらなかったり、耐摩耗性と強度とのバランスが悪いという問題点があり、加えて十分な耐屈曲摩耗性を有するものには至っていない。
【特許文献１】特開２００５−２７３０６６号
【特許文献２】特開２００５−２７３０２５号
【特許文献３】特開２００４−０９１９６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決し、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維であって、強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の化学構造を有するポリシロキサン金属化合物をポリエステルに所定量範囲で含有させることで、繰り返し屈曲による疲労が蓄積される使用環境にあっても、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維が得られることを見出し、本発明に到達した。すなわち本発明は、以下の構成を要旨とする。
【０００９】
（ａ）下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００１０】
（ｂ）ポリシロキサン金属化合物が下記式［２］で示されるホウ素化合物であることを特徴とする（ａ）記載の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明のポリエステル繊維は、特定のポリシロキサン金属化合物を所定量含有しているため、耐屈曲摩耗性に優れている。また、本発明におけるポリシロキサン金属化合物は、中心金属や配位子を特定しているためポリエステルとの相溶性に優れ、２０質量％もの高濃度に添加した場合であっても繊維強度の低下が非常に少なく、耐屈曲摩耗性と強度バランスに優れたものとなる。このため、衣料用途や産業資材、土木用途等、繰り返しの屈曲が課せられる様々な分野において好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維（以降、本発明のポリエステル繊維と略記することがある。）としては、ポリエステルを主体成分として溶融紡糸した繊維である。本発明におけるポリエステルとしては、分子内にエステル結合を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば芳香族ポリエステルでは、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、ポリプロピレンテレフタレート等が挙げられ、また、脂肪族ポリエステルでは、例えばポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明におけるポリエステルとしては、本発明のポリエステル繊維の特性を損なわない範囲であれば、これらポリエステルに他のジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分等を共重合してもよく、あるいはこれらポリエステルをブレンドして用いてもよい。共重合できる他の成分としては、ジカルボン酸では、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、セバシン酸、アジピン酸、コハク酸等が挙げられ、ジオール成分では、エタンジオール、プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００１４】
本発明におけるポリエステルの相対粘度としては、特に限定はされないが、その用途に適したものを選択することが好ましい。例えば、強伸度等の実用的な観点から、衣料用繊維については、相対粘度が１．２以上、より好ましくは１．３以上、さらに好ましくは１．３５以上であり、産業資材用繊維については、相対粘度が１．４以上、より好ましくは１．５以上、さらに好ましくは１．５５以上が挙げられる。
【００１５】
本発明のポリエステル繊維としては、下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることが必要であり、０．５〜１８質量％含有していることが好ましく、さらに好ましくは１．０〜１５質量％である。ポリシロキサン金属化合物の含有量が０．３質量％未満である場合、得られる繊維の耐屈曲摩耗性向上効果が不十分となる。一方、２０質量％を超える場合、紡糸、延伸、巻き取り時に糸切れ等が発生し操業性が悪化するとともに、強伸度等の機械的特性も劣るものとなる。
【００１６】
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００１７】
また、本発明におけるポリシロキサン金属化合物の各ポリシロキサン配位子の中のＲ１〜Ｒ４としては、炭素数が１〜１０のアルキル基であることが必要であり、好ましくは炭素数が１〜５である。該アルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロキル基、ｎ−ブタン基、イソブタン基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノナン基、デカン基などの飽和アルキル基が挙げられる。
【００１８】
また、各ポリシロキサン配位子のユニット数（ｎ）としては、６〜１００であることが必要であり、好ましくは１０〜８５である。さらに、ポリシロキサン金属化合物の分子量としては、９００〜１６０００であることが必要であり、好ましくは、１０００〜１５０００である。ポリシロキサン配位子の中のアルキル基の炭素数、ユニット数（ｎ）、分子量の範囲がこの範囲を外れると、融点が低下する等の理由により取扱いが困難となる。
【００１９】
本発明におけるポリシロキサン金属化合物の中心金属としては、ホウ素、アルミニウム、亜鉛、マンガン、ニッケル、クロム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。
このうち、本発明におけるポリシロキサン金属化合物としては、下記式［２］で示されるポリシロキサン金属化合物のホウ素化合物であることが好ましい。
【００２０】
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００２１】
本発明のポリエステル繊維においては、ポリシロキサン金属化合物のポリシロキサン配位子、該配位子のユニット数、中心金属、分子量を特定しているため、ポリエステルへの相溶性が優れ、繊維の耐屈曲摩耗性が向上していると共に、ポリエステル中に２０質量％もの高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となる。
【００２２】
本発明のポリエステル繊維としては、同様の紡糸・延伸条件にて採取したポリシロキサン金属化合物を含まない基準ポリエステル繊維に比較して、該ポリシロキサン金属化合物を２０質量％もの高濃度に含有していても強度の低下が少なく、その強度比としては、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上を保持したものである。また、耐屈曲摩耗回数比としては、同様に基準ポリエステル繊維に比較して、好ましくは１．３０倍以上、より好ましくは１．４０倍以上、さらに好ましくは１．５０倍以上である。
【００２３】
なお、本発明のポリエステル繊維において、特定組成のポリシロキサン金属化合物を特定量添加することにより耐屈曲摩耗性が向上する機構については不明ではあるが、その高い相溶性のため、繊維表面においても均一に分散しており、繊維表面でスリップ剤として機能しているものと推測される。
【００２４】
本発明のポリエステル繊維としては、繊維構造として特に限定されるものではなく、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルのみから構成される単繊維や中空繊維、あるいは本発明におけるポリシロキサン金属化合物を含有しない他のポリマーとの複合繊維等のいずれの形態を選択することもできる。例えば、複合繊維とした場合、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルを鞘成分とした芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維、海島型複合繊維、あるいは他の異形断面複合繊維など、適宜選択することができる。また、複合繊維を紡糸するにあたっては、通常の手法を選択して行うことができる。
【００２５】
また、複合繊維とした場合、繊維表面でのポリシロキサン金属化合物の耐屈曲摩耗性への寄与を効果的に発現させるために、本発明のポリエステル繊維としては、上記のポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルが、繊維表面の少なくとも一部で露出しているように配されていることが好ましい。具体的には、繊維表面の２５％以上を該ポリエステルが露出して配されていることが好ましく、より好ましくは５０％以上であり、最も好ましくは全繊維表面を該ポリエステルが占めている場合である。これにより、本発明のポリエステル繊維は、外部との接触する面が当該ポリエステルとなる頻度が高くなるため、全体としての耐屈曲摩耗性が効果的に向上することとなる。これらの場合においても、ポリエステル繊維において、ポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることが必要である。
【００２６】
また、本発明のポリエステル繊維が複合繊維である場合、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルとともに用いる他の樹脂成分としては、熱可塑性樹脂であれば特に限定するものではないが、ポリシロキサン金属化合物を含有しないポリアミド、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル、ポリ乳酸樹脂等が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルとしては、共重合成分としてイソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、アジピン酸、セバシン酸のようなジカルボン酸成分、さらに１，６−ヘキサジオール、シクロヘキサンジメタノールのようなジオール成分を含んでいてもよい。
【００２７】
本発明のポリエステル繊維としては、複数本の単糸からなるマルチフィラメントであってもよく、単糸１本からなるモノフィラメントであってもよい。ここで、ポリエステル繊維がマルチフィラメントの場合は、単糸繊度が１〜２００ｄｔｅｘであることが好ましく、総繊度は２０〜５０００ｄｔｅｘであることが好ましく、中でも４０〜３０００ｄｔｅｘであることがより好ましい。また、ポリエステル繊維がモノフィラメントの場合は、繊度を１５０〜５０００ｄｔｅｘとすることが好ましい。さらに、本発明のポリエステル繊維は、長繊維としても短繊維として用いてもよい。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維がモノフィラメントの場合、単糸の断面形状としては、丸断面の他、異形断面、中空断面でもよい。また、複合繊維の場合、その横断面構造は芯鞘型や貼り合わせ型のほか、並列型（サイドバイサイド）、多重並列型（縞状）、分割型、多層型、放射状型、海島型等の複合断面でもよい。
【００２９】
本発明のポリエステル繊維としては、その効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて例えば熱安定剤、結晶核剤、艶消し剤、顔料、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を添加することができる。また、得られる繊維の結節強度を高めるために、脂肪酸アミド類、例えばメタキシリレンビスステアリルアミド、メタキシリレンビスオレイルアミド、キシレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスステアリン酸アミド等を添加することができる。
【００３０】
本発明のポリエステル繊維は、前記のように特定のポリシロキサン金属化合物を用いているため、ポリエステルへの相溶性が優れ、ポリエステル中に２０質量％もの高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となることができる。従って、必要な耐屈曲摩耗性能を達成するために、該ポリシロキサン金属化合物を高濃度に添加しても、強度低下が非常に少ないため、耐屈曲摩耗性が特に必要な分野、例えば安全ロープ等の分野においても、好適に使用することが可能である。
【００３１】
次に、本発明のポリエステル繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
例えば単繊維の場合、まず通常の方法により、ポリシロキサン金属化合物を予め高濃度に含有したポリエステルチップ（マスターチップ）を製造し、紡糸工程において、ポリシロキサン金属化合物の濃度が所定の範囲となるように、マスターチップとポリシロキサン金属化合物を含有していないポリエステルチップとを適正に溶融混合し紡糸することで目的とする糸条を得る。あるいは、ポリシロキサン金属化合物とポリシロキサン金属化合物を含有していないポリエステルチップとを所定のポリシロキサン金属化合物含有量となるように直接溶融混合し紡糸することでも目的とする糸条を得る。
【００３２】
また、複合繊維とする場合には、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルと他の樹脂成分とから、通常の複合紡糸装置を用いて溶融紡糸し目的とする糸条を得る。続いて、得られた糸条を冷却し、油剤を付与しあるいは付与せず、一旦未延伸糸として巻き取った後、又は一旦捲き取ることなく引き続いて延伸を施す。このとき、延伸倍率は２〜８倍とし、ローラ間で加熱ローラを用いて、１５０〜２２０℃での熱延伸、巻取り操作を連続して行い、目的とするポリエステル繊維を得る。
【００３３】
本発明においては、前記のように特定のポリシロキサン金属化合物を用いるため、ポリエステルへの相溶性が優れ、ポリエステル中に高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となることができる。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例における特性値の測定法等は次のとおりである。
（１）引張強伸度［ｃN／ｄｔｅｘ、％］
得られた繊維について、島津製作所社製オートグラフ AG−1型を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、初荷重を０．０５ｇ／ｄｔｅｘとして測定し、基準ポリエステル繊維の引張強度との対比において６０％以上であれば合格とした。
（２）耐屈曲摩耗性（回）
得られたポリエステル繊維の８本を株式会社国分鉄工製の８打角打製紐機を用い、製紐品を作成し、得られた8本製紐品に、デシテックス当たり０．０１５ｇ（１１００ｄｔｅｘ×８本：２００ｇ）の荷重をかけ、ＯＣＨＩ ＦＩＬＥ ＷＯＲＫ‘ｓ ＣＯ ＬＴＤ社製丸やすり（３００ｍ／ｍ、（１２“）丸中目）に対し、９０度の角度で接触させ、ストローク幅３３０±３０ｍｍ、ストローク速度３０±１回／分で往復摩擦させ、製紐品が破断に至るまでの回数を測定し、基準ポリエステル繊維の摩耗回数との対比において１．３０以上であれば合格とした。
【００３５】
（３）基準ポリエステル繊維（比較例１）の採取
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートをエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸孔の直径０．５ｍｍ、孔数１９２の紡糸口金を用い、紡糸温度３０５℃で溶融紡糸を行った。紡出した糸条に紡糸油剤を付与し、一旦捲き取ることなく、２２０℃に加熱した熱ローラで延伸倍率が５．７倍になるように熱延伸を施し、総繊度１６７０ｄｔｅｘのポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。得られたポリエステル繊維を基準ポリエステル繊維として、以下の実施例１〜１４、比較例２〜４に記載したポリシロキサン金属化合物含有ポリエステル繊維と対比し耐屈曲摩耗性を評価した。
【００３６】
（実施例１）
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートに、表１に示した構造を有するポリシロキサン金属化合物を２０質量％含有させたマスターチップ（ＳＩＬＯ ＣＨＥＭ ＣＯ．ＬＴＤ製 Ｎｅｏ−ＰＥＴ ＬｏｔＮｏ．５９０９Ｅ２−３１００）を加え、繊維質量に対してポリシロキサン金属化合物が０．４質量％となるようにエクストルーダー型溶融紡糸機に供給した以外は、上記基準ポリエステル繊維の採取の方法と同様にして総繊度１６７０ｄｔｅｘのポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００３７】
（実施例２〜６、比較例２〜４）
繊維中のポリシロキサン金属化合物の含有量が表1に示す値となるように、ポリエチレンテレフタレートとマスターチップとの配合割合を変更した以外は実施例1と同様に行い、ポリエステル繊維を得た。
【００３８】
（実施例７）
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートと、表１に示したポリシロキサン金属化合物を２０質量％含有させたマスターチップ（ＳＩＬＯ ＣＨＥＭ ＣＯ．ＬＴＤ製 Ｎｅｏ−ＰＥＴ ＬｏｔＮｏ．５９０９Ｅ２−３１００とを配合して得られたポリシロキサン金属化合物を２質量％含有するポリエステルを鞘部に、相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエステルを芯部となるように、芯鞘型ノズル（芯鞘比率：１／１）を有するエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、繊維質量に対しポリシロキサン金属化合物の含有量が１質量％である複合ポリエステル繊維を吐出した以外は、実施例１と同様にして総繊度１６７１ｄｔｅｘの芯鞘型複合ポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００３９】
（実施例８）
鞘部を、ポリシロキサン金属化合物を６質量％となるように配合させたポリエチレンテレフタレートに変更し、繊維質量に対しポリシロキサン金属化合物の含有量が３質量％となるように複合ポリエステル繊維を吐出した以外は実施例７と同様に行い、総繊度１６７１ｄｔｅｘの芯鞘型複合ポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００４０】
（実施例９〜１４）
繊維中のポリシロキサン金属化合物が表1に示す構造のものとなるように、ポリシロキサン金属化合物を種々変えた以外は実施例３と同様に行い、ポリエステル繊維を得た。
実施例１〜１４、比較例１〜４で得られたポリエステル繊維の引張強度、耐屈曲摩耗性を測定した結果を表1に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１から明らかなように、実施例１〜１４のポリエステル繊維は、特定のポリシロキサン金属化合物を所定量含有しているため、引張強度、耐屈曲摩耗性ともに優れたものであった。
一方、比較例１のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物を含有していなかったため、耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例２のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物の添加量が少なすぎたため、耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例３のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物の含有量が多すぎたため、引張強度が低く、さらに耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例４では、ポリシロキサン金属化合物の含有量がさらに多すぎたため、巻き取り時に糸切れが多発し、繊維を得ることができなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステル繊維であって、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル繊維は、一般衣料用途をはじめとして、カーテン、カーペット等のインテリア用途、車両内装用途等の様々な用途へ展開されている。中でもポリエチレンテレフタレート繊維は、その価格と強伸度等の物理的特性とのバランスの良さから様々な用途への展開の拡大が期待されている。
【０００３】
しかしながら、ポリエステル繊維は、ポリアミド繊維に比べて耐摩耗性が悪いという欠点があり、産業資材用途の中でも耐摩耗性や耐屈曲摩耗性等が要求される用途への展開は、十分には進んでいなかった。高強度ポリエチレンテレフタレート繊維を例にとれば、高強度化するほど分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているために、繊維軸に対して垂直な力に対しては非常に弱く、摩擦などにより繊維が容易にフィブリル化するという欠点がある。そのため、例えば、建設現場で使用される安全ネットや河川、港湾等の埋め立て護岸工事の際に中に石等を詰めて使用されるボトムフィルターのようなネット状袋材といった製網加工を施す用途においては、編組織が複雑であるため、製網加工工程で編地にかかる負荷や摩擦は、一直線方向のものだけでなく多方向からも複雑にかかるものとなり、加工工程において毛羽立ちや断糸、白化等が生じるという欠点があった。この問題を解消するためには、加工速度を低下させることが必要となり、このため操業性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
また、これら繊維製品の使用時においては、製品の内部では中に詰めた石が流動することによって生じる摩擦や衝撃を受け、一方、製品の外部では流石や流木等による摩擦や衝撃を受けることとなる。このため、製品の内部と外部に繰り返しかかる多方向からの負荷によって毛羽が発生したり、繊維が擦り切れたりするなど、耐久性にも問題があった。
【０００５】
特許文献１には、合成繊維からなるモノフィラメントの表面に特定のシラン系コート剤で被覆する方法が提案されている。この方法により得られる繊維は、耐摩耗性はある程度改善されるものの未だ不十分であり、さらに製造工程が複雑になると共に、コストアップにつながる問題があった。
【０００６】
特許文献２には、無水マレイン酸改質ポリエチレン/ポリプロピレンゴムを、特許文献３には、脂肪酸ビスアミド及び／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを、それぞれポリエステル繊維の製造工程時に溶融混練することにより、耐摩耗性を有するポリエステル繊維が得られる方法が提案されている。しかしながら、これらの方法により得られる繊維も、耐摩耗性はある程度改善されるものの、異ポリマーを混練しているため強度が上がらなかったり、耐摩耗性と強度とのバランスが悪いという問題点があり、加えて十分な耐屈曲摩耗性を有するものには至っていない。
【特許文献１】特開２００５−２７３０６６号
【特許文献２】特開２００５−２７３０２５号
【特許文献３】特開２００４−０９１９６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決し、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維であって、強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の化学構造を有するポリシロキサン金属化合物をポリエステルに所定量範囲で含有させることで、繰り返し屈曲による疲労が蓄積される使用環境にあっても、耐屈曲摩耗性に優れたポリエステル繊維が得られることを見出し、本発明に到達した。すなわち本発明は、以下の構成を要旨とする。
【０００９】
（ａ）下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００１０】
（ｂ）ポリシロキサン金属化合物が下記式［２］で示されるホウ素化合物であることを特徴とする（ａ）記載の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明のポリエステル繊維は、特定のポリシロキサン金属化合物を所定量含有しているため、耐屈曲摩耗性に優れている。また、本発明におけるポリシロキサン金属化合物は、中心金属や配位子を特定しているためポリエステルとの相溶性に優れ、２０質量％もの高濃度に添加した場合であっても繊維強度の低下が非常に少なく、耐屈曲摩耗性と強度バランスに優れたものとなる。このため、衣料用途や産業資材、土木用途等、繰り返しの屈曲が課せられる様々な分野において好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維（以降、本発明のポリエステル繊維と略記することがある。）としては、ポリエステルを主体成分として溶融紡糸した繊維である。本発明におけるポリエステルとしては、分子内にエステル結合を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば芳香族ポリエステルでは、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、ポリプロピレンテレフタレート等が挙げられ、また、脂肪族ポリエステルでは、例えばポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明におけるポリエステルとしては、本発明のポリエステル繊維の特性を損なわない範囲であれば、これらポリエステルに他のジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分等を共重合してもよく、あるいはこれらポリエステルをブレンドして用いてもよい。共重合できる他の成分としては、ジカルボン酸では、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、セバシン酸、アジピン酸、コハク酸等が挙げられ、ジオール成分では、エタンジオール、プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００１４】
本発明におけるポリエステルの相対粘度としては、特に限定はされないが、その用途に適したものを選択することが好ましい。例えば、強伸度等の実用的な観点から、衣料用繊維については、相対粘度が１．２以上、より好ましくは１．３以上、さらに好ましくは１．３５以上であり、産業資材用繊維については、相対粘度が１．４以上、より好ましくは１．５以上、さらに好ましくは１．５５以上が挙げられる。
【００１５】
本発明のポリエステル繊維としては、下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることが必要であり、０．５〜１８質量％含有していることが好ましく、さらに好ましくは１．０〜１５質量％である。ポリシロキサン金属化合物の含有量が０．３質量％未満である場合、得られる繊維の耐屈曲摩耗性向上効果が不十分となる。一方、２０質量％を超える場合、紡糸、延伸、巻き取り時に糸切れ等が発生し操業性が悪化するとともに、強伸度等の機械的特性も劣るものとなる。
【００１６】
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００１７】
また、本発明におけるポリシロキサン金属化合物の各ポリシロキサン配位子の中のＲ１〜Ｒ４としては、炭素数が１〜１０のアルキル基であることが必要であり、好ましくは炭素数が１〜５である。該アルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロキル基、ｎ−ブタン基、イソブタン基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノナン基、デカン基などの飽和アルキル基が挙げられる。
【００１８】
また、各ポリシロキサン配位子のユニット数（ｎ）としては、６〜１００であることが必要であり、好ましくは１０〜８５である。さらに、ポリシロキサン金属化合物の分子量としては、９００〜１６０００であることが必要であり、好ましくは、１０００〜１５０００である。ポリシロキサン配位子の中のアルキル基の炭素数、ユニット数（ｎ）、分子量の範囲がこの範囲を外れると、融点が低下する等の理由により取扱いが困難となる。
【００１９】
本発明におけるポリシロキサン金属化合物の中心金属としては、ホウ素、アルミニウム、亜鉛、マンガン、ニッケル、クロム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。
このうち、本発明におけるポリシロキサン金属化合物としては、下記式［２］で示されるポリシロキサン金属化合物のホウ素化合物であることが好ましい。
【００２０】
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【００２１】
本発明のポリエステル繊維においては、ポリシロキサン金属化合物のポリシロキサン配位子、該配位子のユニット数、中心金属、分子量を特定しているため、ポリエステルへの相溶性が優れ、繊維の耐屈曲摩耗性が向上していると共に、ポリエステル中に２０質量％もの高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となる。
【００２２】
本発明のポリエステル繊維としては、同様の紡糸・延伸条件にて採取したポリシロキサン金属化合物を含まない基準ポリエステル繊維に比較して、該ポリシロキサン金属化合物を２０質量％もの高濃度に含有していても強度の低下が少なく、その強度比としては、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上を保持したものである。また、耐屈曲摩耗回数比としては、同様に基準ポリエステル繊維に比較して、好ましくは１．３０倍以上、より好ましくは１．４０倍以上、さらに好ましくは１．５０倍以上である。
【００２３】
なお、本発明のポリエステル繊維において、特定組成のポリシロキサン金属化合物を特定量添加することにより耐屈曲摩耗性が向上する機構については不明ではあるが、その高い相溶性のため、繊維表面においても均一に分散しており、繊維表面でスリップ剤として機能しているものと推測される。
【００２４】
本発明のポリエステル繊維としては、繊維構造として特に限定されるものではなく、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルのみから構成される単繊維や中空繊維、あるいは本発明におけるポリシロキサン金属化合物を含有しない他のポリマーとの複合繊維等のいずれの形態を選択することもできる。例えば、複合繊維とした場合、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルを鞘成分とした芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維、海島型複合繊維、あるいは他の異形断面複合繊維など、適宜選択することができる。また、複合繊維を紡糸するにあたっては、通常の手法を選択して行うことができる。
【００２５】
また、複合繊維とした場合、繊維表面でのポリシロキサン金属化合物の耐屈曲摩耗性への寄与を効果的に発現させるために、本発明のポリエステル繊維としては、上記のポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルが、繊維表面の少なくとも一部で露出しているように配されていることが好ましい。具体的には、繊維表面の２５％以上を該ポリエステルが露出して配されていることが好ましく、より好ましくは５０％以上であり、最も好ましくは全繊維表面を該ポリエステルが占めている場合である。これにより、本発明のポリエステル繊維は、外部との接触する面が当該ポリエステルとなる頻度が高くなるため、全体としての耐屈曲摩耗性が効果的に向上することとなる。これらの場合においても、ポリエステル繊維において、ポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることが必要である。
【００２６】
また、本発明のポリエステル繊維が複合繊維である場合、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルとともに用いる他の樹脂成分としては、熱可塑性樹脂であれば特に限定するものではないが、ポリシロキサン金属化合物を含有しないポリアミド、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル、ポリ乳酸樹脂等が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルとしては、共重合成分としてイソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、アジピン酸、セバシン酸のようなジカルボン酸成分、さらに１，６−ヘキサジオール、シクロヘキサンジメタノールのようなジオール成分を含んでいてもよい。
【００２７】
本発明のポリエステル繊維としては、複数本の単糸からなるマルチフィラメントであってもよく、単糸１本からなるモノフィラメントであってもよい。ここで、ポリエステル繊維がマルチフィラメントの場合は、単糸繊度が１〜２００ｄｔｅｘであることが好ましく、総繊度は２０〜５０００ｄｔｅｘであることが好ましく、中でも４０〜３０００ｄｔｅｘであることがより好ましい。また、ポリエステル繊維がモノフィラメントの場合は、繊度を１５０〜５０００ｄｔｅｘとすることが好ましい。さらに、本発明のポリエステル繊維は、長繊維としても短繊維として用いてもよい。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維がモノフィラメントの場合、単糸の断面形状としては、丸断面の他、異形断面、中空断面でもよい。また、複合繊維の場合、その横断面構造は芯鞘型や貼り合わせ型のほか、並列型（サイドバイサイド）、多重並列型（縞状）、分割型、多層型、放射状型、海島型等の複合断面でもよい。
【００２９】
本発明のポリエステル繊維としては、その効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて例えば熱安定剤、結晶核剤、艶消し剤、顔料、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を添加することができる。また、得られる繊維の結節強度を高めるために、脂肪酸アミド類、例えばメタキシリレンビスステアリルアミド、メタキシリレンビスオレイルアミド、キシレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、エチレンビスステアリン酸アミド等を添加することができる。
【００３０】
本発明のポリエステル繊維は、前記のように特定のポリシロキサン金属化合物を用いているため、ポリエステルへの相溶性が優れ、ポリエステル中に２０質量％もの高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となることができる。従って、必要な耐屈曲摩耗性能を達成するために、該ポリシロキサン金属化合物を高濃度に添加しても、強度低下が非常に少ないため、耐屈曲摩耗性が特に必要な分野、例えば安全ロープ等の分野においても、好適に使用することが可能である。
【００３１】
次に、本発明のポリエステル繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
例えば単繊維の場合、まず通常の方法により、ポリシロキサン金属化合物を予め高濃度に含有したポリエステルチップ（マスターチップ）を製造し、紡糸工程において、ポリシロキサン金属化合物の濃度が所定の範囲となるように、マスターチップとポリシロキサン金属化合物を含有していないポリエステルチップとを適正に溶融混合し紡糸することで目的とする糸条を得る。あるいは、ポリシロキサン金属化合物とポリシロキサン金属化合物を含有していないポリエステルチップとを所定のポリシロキサン金属化合物含有量となるように直接溶融混合し紡糸することでも目的とする糸条を得る。
【００３２】
また、複合繊維とする場合には、ポリシロキサン金属化合物を含有したポリエステルと他の樹脂成分とから、通常の複合紡糸装置を用いて溶融紡糸し目的とする糸条を得る。続いて、得られた糸条を冷却し、油剤を付与しあるいは付与せず、一旦未延伸糸として巻き取った後、又は一旦捲き取ることなく引き続いて延伸を施す。このとき、延伸倍率は２〜８倍とし、ローラ間で加熱ローラを用いて、１５０〜２２０℃での熱延伸、巻取り操作を連続して行い、目的とするポリエステル繊維を得る。
【００３３】
本発明においては、前記のように特定のポリシロキサン金属化合物を用いるため、ポリエステルへの相溶性が優れ、ポリエステル中に高濃度に添加しても、ポリエステル繊維の強度の低下の割合が少なく、耐屈曲摩耗性と強度とのバランスの優れた繊維となることができる。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例における特性値の測定法等は次のとおりである。
（１）引張強伸度［ｃN／ｄｔｅｘ、％］
得られた繊維について、島津製作所社製オートグラフ AG−1型を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、初荷重を０．０５ｇ／ｄｔｅｘとして測定し、基準ポリエステル繊維の引張強度との対比において６０％以上であれば合格とした。
（２）耐屈曲摩耗性（回）
得られたポリエステル繊維の８本を株式会社国分鉄工製の８打角打製紐機を用い、製紐品を作成し、得られた8本製紐品に、デシテックス当たり０．０１５ｇ（１１００ｄｔｅｘ×８本：２００ｇ）の荷重をかけ、ＯＣＨＩ ＦＩＬＥ ＷＯＲＫ‘ｓ ＣＯ ＬＴＤ社製丸やすり（３００ｍ／ｍ、（１２“）丸中目）に対し、９０度の角度で接触させ、ストローク幅３３０±３０ｍｍ、ストローク速度３０±１回／分で往復摩擦させ、製紐品が破断に至るまでの回数を測定し、基準ポリエステル繊維の摩耗回数との対比において１．３０以上であれば合格とした。
【００３５】
（３）基準ポリエステル繊維（比較例１）の採取
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートをエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸孔の直径０．５ｍｍ、孔数１９２の紡糸口金を用い、紡糸温度３０５℃で溶融紡糸を行った。紡出した糸条に紡糸油剤を付与し、一旦捲き取ることなく、２２０℃に加熱した熱ローラで延伸倍率が５．７倍になるように熱延伸を施し、総繊度１６７０ｄｔｅｘのポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。得られたポリエステル繊維を基準ポリエステル繊維として、以下の実施例１〜１４、比較例２〜４に記載したポリシロキサン金属化合物含有ポリエステル繊維と対比し耐屈曲摩耗性を評価した。
【００３６】
（実施例１）
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートに、表１に示した構造を有するポリシロキサン金属化合物を２０質量％含有させたマスターチップ（ＳＩＬＯ ＣＨＥＭ ＣＯ．ＬＴＤ製 Ｎｅｏ−ＰＥＴ ＬｏｔＮｏ．５９０９Ｅ２−３１００）を加え、繊維質量に対してポリシロキサン金属化合物が０．４質量％となるようにエクストルーダー型溶融紡糸機に供給した以外は、上記基準ポリエステル繊維の採取の方法と同様にして総繊度１６７０ｄｔｅｘのポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００３７】
（実施例２〜６、比較例２〜４）
繊維中のポリシロキサン金属化合物の含有量が表1に示す値となるように、ポリエチレンテレフタレートとマスターチップとの配合割合を変更した以外は実施例1と同様に行い、ポリエステル繊維を得た。
【００３８】
（実施例７）
相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエチレンテレフタレートと、表１に示したポリシロキサン金属化合物を２０質量％含有させたマスターチップ（ＳＩＬＯ ＣＨＥＭ ＣＯ．ＬＴＤ製 Ｎｅｏ−ＰＥＴ ＬｏｔＮｏ．５９０９Ｅ２−３１００とを配合して得られたポリシロキサン金属化合物を２質量％含有するポリエステルを鞘部に、相対粘度が１．７２（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（質量比）混合溶液を用い、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）のポリエステルを芯部となるように、芯鞘型ノズル（芯鞘比率：１／１）を有するエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、繊維質量に対しポリシロキサン金属化合物の含有量が１質量％である複合ポリエステル繊維を吐出した以外は、実施例１と同様にして総繊度１６７１ｄｔｅｘの芯鞘型複合ポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００３９】
（実施例８）
鞘部を、ポリシロキサン金属化合物を６質量％となるように配合させたポリエチレンテレフタレートに変更し、繊維質量に対しポリシロキサン金属化合物の含有量が３質量％となるように複合ポリエステル繊維を吐出した以外は実施例７と同様に行い、総繊度１６７１ｄｔｅｘの芯鞘型複合ポリエステル繊維（マルチフィラメント）を得た。
【００４０】
（実施例９〜１４）
繊維中のポリシロキサン金属化合物が表1に示す構造のものとなるように、ポリシロキサン金属化合物を種々変えた以外は実施例３と同様に行い、ポリエステル繊維を得た。
実施例１〜１４、比較例１〜４で得られたポリエステル繊維の引張強度、耐屈曲摩耗性を測定した結果を表1に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１から明らかなように、実施例１〜１４のポリエステル繊維は、特定のポリシロキサン金属化合物を所定量含有しているため、引張強度、耐屈曲摩耗性ともに優れたものであった。
一方、比較例１のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物を含有していなかったため、耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例２のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物の添加量が少なすぎたため、耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例３のポリエステル繊維は、ポリシロキサン金属化合物の含有量が多すぎたため、引張強度が低く、さらに耐屈曲摩耗性に劣るものであった。比較例４では、ポリシロキサン金属化合物の含有量がさらに多すぎたため、巻き取り時に糸切れが多発し、繊維を得ることができなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【請求項２】
ポリシロキサン金属化合物が下記式［２］で示されるホウ素化合物であることを特徴とする請求項1記載の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【請求項１】
下記式［１］で示されるポリシロキサン金属化合物を０．３〜２０質量％含有していることを特徴とする耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［１］中のＭは、金属原子を示す。また、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数が１〜１０のアルキル基であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【請求項２】
ポリシロキサン金属化合物が下記式［２］で示されるホウ素化合物であることを特徴とする請求項1記載の耐屈曲摩耗性ポリエステル繊維。
（ただし、式［２］中のＢは、ホウ素原子を示す。Ｒ５〜Ｒ８＝ＣＨ３であり、ｎは６〜１００である。分子量は９００〜１６０００である。）
【公開番号】特開２０１０−１３７５７（Ｐ２０１０−１３７５７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３６２９（Ｐ２００８−１７３６２９）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]