JP2007119571A - Polyether ester elastomer and elastic fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い弾性と耐光性を兼ね備えた共重合ポリエーテルエステルエラストマー及びそれよりなる繊維に関する。 The present invention relates to a copolymerized polyetherester elastomer having both high elasticity and light resistance and a fiber comprising the same.
ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは、多くの優れた特性を有しているため、各種衣料用途等に広く利用されている。しかし、弾性機能面での欠点を有している。
この問題を解決する目的で、ポリアルキレングリコールなど成分をポリエステルに共重合させることにより、弾性性能を高めたポリエステル繊維が提案されている(例えば特許文献1参照。)。この方法では、弾性性能が大幅に改善されているが、ポリアルキレングリコールの共重合ポリエステルはた耐光性も極め悪いといった課題を抱えていた。
In order to solve this problem, a polyester fiber having improved elastic performance by copolymerizing a component such as polyalkylene glycol with polyester has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this method, the elastic performance is greatly improved, but the polyalkylene glycol copolymer polyester has a problem that the light resistance is extremely poor.
本発明の目的は、従来より存在していた上記問題を解決し、高い弾性と、耐光性の改善されたポリエーテルエステルエラストマー及び弾性繊維を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polyether ester elastomer and an elastic fiber that solve the above-mentioned problems that have existed conventionally and that have high elasticity and improved light resistance.
本発明者らは、上記従来技術に鑑み、鋭意検討を重ねた結果本発明を完成するに至った。すなわち本発明の目的は、
ポリブチレンテレフタレートをハードセグメントとし、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコールをソフトセグメントとするポリエーテルエステルエラストマーであって、該ポリエーテルエステルエラストマーがチタン化合物を主たる触媒として製造されたものであって、かつ該チタン化合物に対して0倍モルを越えて1.5倍mol未満のリン化合物が含有されていることを特徴とするポリエーテルエステルエラストマー及びそれからなる弾性繊維によって達成することができる。
In view of the prior art, the present inventors have intensively studied and have completed the present invention. That is, the object of the present invention is to
A polyether ester elastomer having polybutylene terephthalate as a hard segment and poly (oxytetramethylene) glycol as a soft segment, wherein the polyether ester elastomer is produced using a titanium compound as a main catalyst, and This can be achieved by a polyetherester elastomer characterized by containing a phosphorus compound in an amount exceeding 0-fold mol and less than 1.5-fold mol relative to the titanium compound, and an elastic fiber comprising the same.
本発明によれば、高い弾性と耐光性とを兼ね備えたポリエーテルエステルエラストマーを提供することができる。さらに、該ポリエーテルエステルエラストマーを溶融紡糸することによって、高い耐光性を有する弾性繊維を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polyetherester elastomer which has high elasticity and light resistance can be provided. Furthermore, an elastic fiber having high light resistance can be provided by melt spinning the polyether ester elastomer.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリエーテルエステルエラストマーは、ポリブチレンテレフタレート単位をハードセグメントとするポリエステルである。好ましくはポリブチレンテレフタレートをハードセグメントの主たる繰り返し単位とするポリエステルである。ハードセグメントを構成するポリブチレンテレフタレートに共重合し得るテレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、例えばイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニル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、セバシン酸又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸の如き芳香族、脂環族又は脂肪族の二官能性カルボン酸を挙げることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyether ester elastomer in the present invention is a polyester having a polybutylene terephthalate unit as a hard segment. Polyester having polybutylene terephthalate as the main repeating unit of the hard segment is preferable. Examples of the dicarboxylic acid component other than terephthalic acid that can be copolymerized with polybutylene terephthalate constituting the hard segment include, for example, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenyloxyethanedicarboxylic acid, β-hydroxyethoxybenzoic acid, p- Mention may be made of aromatic, alicyclic or aliphatic bifunctional carboxylic acids such as oxybenzoic acid, adipic acid, sebacic acid or 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
さらに、本発明の目的の達成が実質的に損なわれない範囲内であれば、トリメリット酸若しくはピロメリット酸のような三官能性以上のポリカルボン酸、又はグリセリン、トリメチロールプロパン若しくはペンタエリスリトールのような三官能性以上のポリオールを共重合成分として用いてもよい。 Further, if the achievement of the object of the present invention is within a range that is not substantially impaired, tricarboxylic acid or higher polycarboxylic acid such as trimellitic acid or pyromellitic acid, or glycerin, trimethylolpropane, or pentaerythritol Such a trifunctional or higher polyol may be used as a copolymerization component.
また、共重合しうるテトラメチレングリコール以外のジオール成分としては、例えばエチレングリコール、トリメチレングリコール、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、ポリ(オキシアルキレン)グリコール又はビスフェノールA、ビスフェノールS若しくはこれらの化合物のヒドロキシ基にエチレングリコール単位を付加した化合物のような脂肪族、脂環族又は芳香族のジオール化合物及びを挙げることができる。 Examples of diol components other than tetramethylene glycol that can be copolymerized include, for example, ethylene glycol, trimethylene glycol, cyclohexane-1,4-dimethanol, neopentyl glycol, poly (oxyalkylene) glycol, bisphenol A, bisphenol S, or Examples thereof include aliphatic, alicyclic or aromatic diol compounds such as compounds obtained by adding an ethylene glycol unit to the hydroxy group of these compounds.
次に、本発明におけるポリエーテルエステルエラストマーのソフトセグメントとしてのポリ(オキシテトラメチレン)グリコール又はその誘導体は、エラストマーとしての性質を発現させる他、共重合ポリエステルの吸水性能を向上させる目的等で共重合させている。このようなポリ(オキシテトラメチレン)グリコールのポリエーテルエステルエラストマーへの共重合量は、ポリエーテルエステルエラストマーの全重量基準として、30〜70重量%共重合することが好ましく、特に好ましくは35〜65重量%である。すなわちポリエーテルエステルエラストマーの全重量を基準にしてハードセグメント:ソフトセグメントの重量比率が30:70〜70:30であることが好ましく、35:65〜65:35が特に好ましい。該ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール成分は、ポリエステルの製造が完了する以前の任意の段階で反応系内へ添加すればよいが、重縮合反応開始前に反応系内へ添加することが好ましい。このハードセグメント:ソフトセグメントの重量比率は後述のように、ポリエーテルエステルエラストマーの溶液について1H−NMRスペクトルを測定し、そのスペクトルパターンを解析することにより算出することができる。 Next, poly (oxytetramethylene) glycol or a derivative thereof as a soft segment of the polyether ester elastomer in the present invention is copolymerized for the purpose of improving the water absorption performance of the copolyester in addition to exhibiting properties as an elastomer. I am letting. The copolymerization amount of such poly (oxytetramethylene) glycol to the polyether ester elastomer is preferably 30 to 70% by weight, particularly preferably 35 to 65%, based on the total weight of the polyether ester elastomer. % By weight. That is, the hard segment: soft segment weight ratio is preferably 30:70 to 70:30, particularly preferably 35:65 to 65:35, based on the total weight of the polyetherester elastomer. The poly (oxytetramethylene) glycol component may be added to the reaction system at an arbitrary stage before completion of the production of the polyester, but is preferably added to the reaction system before the start of the polycondensation reaction. As described later, the hard segment: soft segment weight ratio can be calculated by measuring a 1 H-NMR spectrum of a solution of a polyether ester elastomer and analyzing the spectrum pattern.
ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール又はその誘導体の分子量は数平均分子量で100〜4000の範囲が好ましい。該ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール又はその誘導体の分子量が4000を越えるとポリエーテルエステルエラストマーの耐熱性が悪くなり、逆に1000未満になるとポリエーテルエステルエラストマーの弾性が悪くなり、本発明の効果が得難くなる。特に、この分子量が1000〜4000の範囲内にあることが望ましい。このようなポリ(オキシテトラメチレン)グリコール誘導体として具体的には、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量1000、1500、2000)を例示することができる。 The molecular weight of poly (oxytetramethylene) glycol or a derivative thereof is preferably in the range of 100 to 4000 in terms of number average molecular weight. When the molecular weight of the poly (oxytetramethylene) glycol or its derivative exceeds 4000, the heat resistance of the polyether ester elastomer is deteriorated. On the other hand, when the molecular weight is less than 1000, the elasticity of the polyether ester elastomer is deteriorated. It becomes difficult to obtain. In particular, the molecular weight is desirably in the range of 1000 to 4000. Specific examples of such poly (oxytetramethylene) glycol derivatives include polytetramethylene glycol (number average molecular weights 1000, 1500, 2000).
次に、上記ポリエーテルエステルエラストマー中に配合され、ポリエーテルエステルエラストマーを製造する際に主たる触媒として使用されるチタン化合物について説明する。そのチタン化合物としてはテトラアルコキサイドチタネート、テトラフェノキサイドチタネート、ヘキサアルコキサイドジチタネート、ヘキサフェノキサイドジチタネート、オクタアルコキサイドトリチタネート、オクタフェノキサイドトリチタネート、デカアルコキサイドテトラチタネート及びデカフェノキサイドテトラチタネートよりなる群から少なくとも1種のチタン化合物が挙げられる。具体的にはアルコキシ基としては炭素数1〜10のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基又はヘキシルオキシ基が挙げられる。これらの中でより好ましいチタン化合物はテトライソプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネートである。またこのチタン化合物はエステル交換反応の触媒若しくはエステル化反応の触媒として、若しくは重縮合反応の触媒として又はその双方の反応を促進する触媒として使用することができる。 Next, the titanium compound which is blended in the polyether ester elastomer and used as a main catalyst when producing the polyether ester elastomer will be described. The titanium compounds include tetraalkoxide titanate, tetraphenoxide titanate, hexaalkoxide dititanate, hexaphenoxide dititanate, octaalkoxide trititanate, octaphenoxide trititanate, decaalkoxide tetratitanate and decaffenoxide. There may be mentioned at least one titanium compound from the group consisting of side tetratitanate. Specifically, the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a hexyloxy group. Of these, more preferred titanium compounds are tetraisopropoxy titanate and tetrabutoxy titanate. Further, the titanium compound can be used as a catalyst for transesterification or as a catalyst for esterification reaction, as a catalyst for polycondensation reaction, or as a catalyst for promoting both reactions.
次にそのチタン化合物を不活性化させるリン化合物について説明する。そのリン化合物としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート若しくはトリフェニルホスフェート等のリン酸エステル類、トリフェニルホスファイト若しくはトリスドデシルホスファイト等の亜リン酸エステル類、メチルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート若しくはモノブチルホスフェート酸性リン酸エステル、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸又はポリリン酸等のリン化合物が挙げられるが、中でも亜リン、正リン酸又は燐酸トリメチルなどを用いることが好ましい。このうち、特に亜燐酸を用いることが特に好ましい。リン化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもどちらでもよい。これらのリン化合物の配合量は、ポリエーテルエステルエラストマーの製造に用いる触媒のチタン化合物を基準として、0倍モルを超えて1.5倍mol未満、好ましくは0.2〜1.2倍molを占めるように配合(含有)することが好ましく、さらに好ましくは0.5〜1.0倍molである。ここで、過少の配合では、反応触媒の不活性化改善効果が十分に発現しない。一方、過剰の配合は製糸時のパック圧力上昇及びポリマーの耐光性改善効果を発現しない場合がある。該リン化合物は、ポリエーテルエステルエラストマー中の重縮合反応が完了する直前の段階で共重合ポリエステル又はその低重合体に配合するのがより好ましい。 Next, the phosphorus compound which inactivates the titanium compound will be described. The phosphorus compounds include phosphoric acid esters such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate or triphenyl phosphate, phosphites such as triphenyl phosphite or trisdodecyl phosphite, methyl acid phosphate, dibutyl phosphate or monobutyl phosphate acidity. Phosphorus esters, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, and other phosphorus compounds can be used. Among these, phosphorous acid, orthophosphoric acid, trimethyl phosphate, and the like are preferably used. Of these, it is particularly preferable to use phosphorous acid. A phosphorus compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The compounding amount of these phosphorus compounds is more than 0 times mol and less than 1.5 times mol, preferably 0.2 to 1.2 times mol based on the titanium compound of the catalyst used for the production of the polyether ester elastomer. It is preferable to mix (contain) so as to occupy, more preferably 0.5 to 1.0 times mol. Here, when the amount is too small, the effect of improving the inactivation of the reaction catalyst is not sufficiently exhibited. On the other hand, excessive blending may not exhibit the effect of improving the pack pressure during spinning and improving the light resistance of the polymer. The phosphorus compound is more preferably blended with the copolymer polyester or its low polymer immediately before the completion of the polycondensation reaction in the polyether ester elastomer.
またさらにリン化合物としては下記式(I)で表されるホスホン酸塩を用いてもよい。
上記式(I)中、R1、R2及びR3を構成する炭素数1〜10の炭化水素基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10の芳香族基が挙げられる。このうち、炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、又はターシャリーブチル基などが挙げられる。また、炭素数6〜10の芳香族基としては、フェニル基、又はベンジル基などが挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、イソプロピル基、又はターシャリーブチル基が好ましい。また、式(I)において、nは1〜5の整数であり、好ましくは1又は2である。さらに、Mは、アルカリ金属原子又はアルカリ土類金属原子であり、Mがアルカリ金属原子の場合、m=1、Mがアルカリ土類金属原子の場合、m=2である。アルカリ金属原子として、カリウム、ナトリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属原子として、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムなどが挙げられる。好ましくはカルシウムである。 In the above formula (I), the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms constituting R 1, R 2 and R 3, include alkyl groups, aromatic groups having 6 to 10 carbon atoms having 1 to 10 carbon atoms It is done. Among these, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and a tertiary butyl group. In addition, examples of the aromatic group having 6 to 10 carbon atoms include a phenyl group and a benzyl group. Of these, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, or a tertiary butyl group is preferable. In the formula (I), n is an integer of 1 to 5, preferably 1 or 2. Further, M is an alkali metal atom or an alkaline earth metal atom. When M is an alkali metal atom, m = 1, and when M is an alkaline earth metal atom, m = 2. Examples of the alkali metal atom include potassium and sodium. Examples of alkaline earth metal atoms include calcium, magnesium, strontium, barium and the like. Preferably it is calcium.
式(I)で表わされる化合物の具体例として、カルシウムジエチルビス(((3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)、マグネシウムジエチルビス(((3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)、カルシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)、マグネシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)、カルシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)エチル)ホスホネート)、マグネシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)エチル)ホスホネート)などが例示される。 Specific examples of the compound represented by the formula (I) include calcium diethylbis (((3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl) phosphonate), magnesium diethylbis (((3,5-dimethyl-4-hydroxy). Phenyl) methyl) phosphonate), calcium diethylbis (((3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) methyl) phosphonate), magnesium diethylbis (((3,5-bis (1 , 1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) methyl) phosphonate), calcium diethylbis (((3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) ethyl) phosphonate), magnesium diethylbis ((((3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy Eniru) ethyl) phosphonate), and the like.
これらのリン化合物の配合(含有)により上記チタン化合物の少なくとも一部を不活性化されていることは、熱安定性の評価の手法により重縮合反応工程又は重縮合反応工程とは別に試験を行うことにより確認することができる。すなわち使用する用途に合わせて十分な値の固有粘度のポリエステルの重合が完了した後、高真空になっている反応槽を常圧に戻し重縮合を終了する。次にポリエステルを吐出する際の固有粘度の低下を、吐出開始時刻を基準とする経時変化として算出し評価を行う。すなわち、具体的には吐出の際もポリエステルが溶融状態を保持できる程度の温度があると、重縮合反応時に用いた反応活性のある触媒がポリエステル中に残存しているので、通常吐出時にはポリエステルが分解する反応が少しずつ進行し固有粘度が低下する傾向にある。一方吐出前に先述のようなリン化合物などを添加し触媒の少なくとも一部を不活性化されていると、吐出中の固有粘度の低下が抑制される。従ってポリエステルの固有粘度の吐出時間による経時変化により、残存している活性触媒の不活性化の評価が可能である。なおこの操作は一旦重縮合が終了しチップ状になったポリエーテルエステルエラストマーであっても、チップを十分に乾燥した後、槽内で溶融し同様の操作により評価することができる。 The fact that at least a part of the titanium compound is inactivated by the incorporation (containment) of these phosphorus compounds is tested separately from the polycondensation reaction step or the polycondensation reaction step by a thermal stability evaluation method. This can be confirmed. That is, after the polymerization of the polyester having a sufficient intrinsic viscosity according to the intended use is completed, the reaction vessel in a high vacuum is returned to normal pressure and the polycondensation is completed. Next, the decrease in intrinsic viscosity when the polyester is discharged is calculated and evaluated as a change with time based on the discharge start time. Specifically, when there is a temperature at which the polyester can maintain a molten state even during ejection, the reactive catalyst used during the polycondensation reaction remains in the polyester. The decomposition reaction proceeds little by little and the intrinsic viscosity tends to decrease. On the other hand, if a phosphorus compound as described above is added before discharge to inactivate at least a part of the catalyst, a decrease in intrinsic viscosity during discharge is suppressed. Therefore, the deactivation of the remaining active catalyst can be evaluated by the change with time of the intrinsic viscosity of the polyester due to the discharge time. Note that this operation can be evaluated by a similar operation even if the polycondensation is once completed and the polyether ester elastomer is in a chip shape, after the chip is sufficiently dried, and then melted in a tank.
次に、本発明のポリエーテルエステルエラストマーの製造方法につき、ブチレンテレフタレート単位を主たる繰返し単位とするポリエステルを一例として、以下に説明する。
先ず、テレフタル酸ジメチルとテトラメチレングリコールとを、エステル交換反応触媒の存在下のエステル交換反応させるか、テレフタル酸とテトラメチレングリコールとを直接エステル化反応させるか又はテレフタル酸とブチレンオキサイドとを反応させるかのいずれかの方法によって、ビス(ω−ヒドロキシテトラメチレン)テレフタレ−ト及び/又はそのオリゴマ−を形成させる。この際にエステル交換反応触媒の供給は、原料調製時の他、エステル交換反応の初期の段階において行うことができる。さらに、重縮合触媒は重縮合反応工程の初期までに供給することができる。エステル交換反応時の反応温度は、通常200〜230℃であり、反応圧力は常圧〜0.2MPaである。
Next, the method for producing the polyetherester elastomer of the present invention will be described below by taking as an example a polyester having a butylene terephthalate unit as a main repeating unit.
First, dimethyl terephthalate and tetramethylene glycol are transesterified in the presence of a transesterification catalyst, terephthalic acid and tetramethylene glycol are directly esterified, or terephthalic acid and butylene oxide are reacted. By any of these methods, bis (ω-hydroxytetramethylene) terephthalate and / or its oligomer is formed. In this case, the transesterification reaction catalyst can be supplied at the initial stage of the transesterification reaction, in addition to the preparation of the raw material. Furthermore, the polycondensation catalyst can be supplied by the early stage of the polycondensation reaction step. The reaction temperature during the transesterification reaction is usually 200 to 230 ° C., and the reaction pressure is normal pressure to 0.2 MPa.
その後、重縮合触媒の存在下で高温減圧下に溶融重縮合を行って、ポリエーテルエステルエラストマーを得るにあたり、上記ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール及びリン化合物をポリエステルの製造が完了する以前の任意の段階で反応系内に添加することによって達成される。好ましくは、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール成分は、ビス(ω−ヒドロキシテトラメチレン)テレフタレート及び/又はそのオリゴマーを形成させる前の段階で添加するのが好ましく、リン化合物は重縮合反応完了の直前に添加するのが好ましい。また、重縮合時の反応温度は、通常230〜270℃であり、反応圧力は通常60〜0.1kPaである。この様なエステル交換反応及び重縮合反応は、一段で行っても、複数段階に分けて行っても良い。 Thereafter, in the presence of a polycondensation catalyst, melt polycondensation is carried out under high temperature and reduced pressure to obtain a polyether ester elastomer. The poly (oxytetramethylene) glycol and the phosphorus compound are subjected to any pre-polyester production. This is accomplished by adding the reaction system in stages. Preferably, the poly (oxytetramethylene) glycol component is preferably added at a stage prior to the formation of bis (ω-hydroxytetramethylene) terephthalate and / or its oligomer, and the phosphorus compound is added immediately before the completion of the polycondensation reaction. It is preferable to add. The reaction temperature during polycondensation is usually 230 to 270 ° C., and the reaction pressure is usually 60 to 0.1 kPa. Such a transesterification reaction and polycondensation reaction may be performed in one step or in multiple steps.
これらの反応には必要に応じて任意の触媒を使用することができるが、なかでもエステル交換反応させる際に用いる触媒としては、チタン化合物を使用するのが好ましく、重縮合触媒としては、ゲルマニウム化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、錫化合物を使用するのが好ましく、中でもチタン化合物が好ましい。触媒の使用量は、エステル交換反応、重縮合反応を進行させるために必要な量であるならば特に限定されるものではなく、また、複数の触媒を併用することも可能である。チタン化合物の具体例としては上述のような化合物を挙げることができる。またチタン化合物はエステル交換反応、エステル化反応、重縮合反応のいずれにも用いることができるので、添加時期は重縮合反応前に限られることなく、エステル交換反応又はエステル化反応の初期、途中等から添加してもかまわない。 In these reactions, any catalyst can be used as necessary, and among these, a titanium compound is preferably used as the catalyst used for the transesterification reaction, and a germanium compound is used as the polycondensation catalyst. , Antimony compounds, titanium compounds, and tin compounds are preferably used, and titanium compounds are particularly preferable. The amount of the catalyst used is not particularly limited as long as it is a necessary amount for proceeding the transesterification reaction and polycondensation reaction, and a plurality of catalysts can be used in combination. Specific examples of the titanium compound include the compounds described above. In addition, since the titanium compound can be used for any of the ester exchange reaction, esterification reaction and polycondensation reaction, the addition time is not limited to before the polycondensation reaction, and the initial stage, the middle of the ester exchange reaction or esterification reaction, etc. May be added.
本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、その固有粘度は通常1.50dL/g以上、好ましくは1.5〜2.0dL/gの範囲、特に好ましくは1.80〜1.20dL/gの範囲が好適である。固有粘度が1.50dL/g未満であると、強度が低下したり、延伸成形性が低下したりするなどの物性低下が起こりやすく、一方、固有粘度が高過ぎると、生産性が悪化すると共に、延伸などの成形性が低下しやすい。固有粘度をこの範囲にするには重合温度、重合反応器中の真空度(圧力)、反応時間を適宜選択することにより達成することができる。また条件によっては分解反応も同時並行して進行する場合もあるので、高い固有粘度にするために極度に温度を上げたり、反応時間を長くすることにより、逆にかえって低い固有粘度のポリエーテルエステルエラストマーを得ることもありうる。 The polyether ester elastomer of the present invention has an intrinsic viscosity of usually 1.50 dL / g or more, preferably 1.5 to 2.0 dL / g, particularly preferably 1.80 to 1.20 dL / g. Is preferred. When the intrinsic viscosity is less than 1.50 dL / g, the physical properties such as the strength and the stretch moldability are likely to deteriorate. On the other hand, when the intrinsic viscosity is too high, the productivity is deteriorated. The moldability such as stretching tends to decrease. Intrinsic viscosity can be achieved within this range by appropriately selecting the polymerization temperature, the degree of vacuum (pressure) in the polymerization reactor, and the reaction time. Depending on the conditions, the decomposition reaction may also proceed in parallel. Therefore, by increasing the temperature extremely or increasing the reaction time in order to obtain a high intrinsic viscosity, the low intrinsic viscosity polyether ester can be obtained. It is also possible to obtain an elastomer.
得られたポリエーテルエステルエラストマーは常法によりチップ化される。該チップの平均粒径は、通常2.0〜5.5mm、好ましくは2.2〜4.0mmの範囲とされる。重量の点から言うとチップ1粒が10〜40mgの範囲が好ましい。 The obtained polyetherester elastomer is chipped by a conventional method. The average particle size of the chip is usually in the range of 2.0 to 5.5 mm, preferably 2.2 to 4.0 mm. In terms of weight, the range of 10 to 40 mg per chip is preferable.
本発明のポリエーテルエステルエラストマーは、幅広い成形条件下で安定して成形することができ、通常の溶融紡糸方法を適用することができる。これにより弾性繊維を得ることができる。繊維の横断面形状は丸断面に限定されるものでは無く、扁平形状、三角断面及び多葉断面形状などの異形断面としてもよく、さらに、中空部を設けても何等問題は無い。また、成形の際の熱安定向上を目的とした熱安定剤、抗酸化剤、又必要に応じて少量の添加剤、例えば滑剤、顔料、染料、酸化防止剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、光安定剤、遮光剤又は艶消剤等を含んでいてもよい。これらの安定剤は重縮合反応が完了する直前に添加するのが好ましい。 The polyether ester elastomer of the present invention can be stably molded under a wide range of molding conditions, and a normal melt spinning method can be applied. Thereby, an elastic fiber can be obtained. The cross-sectional shape of the fiber is not limited to a round cross-section, and may be an irregular cross-section such as a flat shape, a triangular cross-section, and a multi-leaf cross-sectional shape. In addition, heat stabilizers, antioxidants, and a small amount of additives as necessary, such as lubricants, pigments, dyes, antioxidants, fluorescent whitening agents, antistatic agents, for the purpose of improving heat stability during molding , Antibacterial agents, ultraviolet absorbers, infrared absorbers, light stabilizers, shading agents, matting agents, and the like. These stabilizers are preferably added immediately before the completion of the polycondensation reaction.
本発明のポリエーテルエステルエラストマーを溶融紡糸する際の温度は、ポリエーテルエステルエラストマーの融点に左右されるが、200〜270℃、好ましくは220〜250℃が適当である。ここで200℃未満では温度が低すぎて安定した溶融状態となり難く、また270℃を越えるとポリエーテルエステルエラストマーの熱分解が生じ、また紡出糸の冷却が不足するために、単糸同士での融着が発生する等の問題が発生する。次いで、紡出糸は所定の速度で引き取った後、一旦巻き取り、得られた未延伸糸を別途延伸機で延伸してもよいし、紡出糸を引き取った後、巻き取ること無く連続して延伸を行い巻き上げる直接紡糸延伸法を適用してもよい。 The temperature at which the polyetherester elastomer of the present invention is melt-spun depends on the melting point of the polyetherester elastomer, but is suitably 200 to 270 ° C, preferably 220 to 250 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C., the temperature is too low to be in a stable molten state, and if it exceeds 270 ° C., the polyether ester elastomer is thermally decomposed and the spinning yarn is insufficiently cooled. Problems such as the occurrence of fusing occur. Next, the spun yarn may be taken up at a predetermined speed and then wound up once, and the obtained undrawn yarn may be drawn by a separate drawing machine, or after the spun yarn is taken up, it is continuously unwound. A direct spinning drawing method may be applied in which the film is drawn and wound.
ここで、直接紡糸延伸法としては、例えば紡出を400〜2000m/分の速度で行い、続いて450〜2500m/分の速度で巻き取る方法が挙げられる。更に必要に応じて熱セットも可能であり、熱セットのローラー温度としては130〜160℃が好ましく、この範囲にあると、熱セット性が十分であると共に繊維が溶融切断することも無い。いずれの方法であっても安定して製糸することができる。 Here, the direct spinning drawing method includes, for example, a method in which spinning is performed at a speed of 400 to 2000 m / min and then wound at a speed of 450 to 2500 m / min. Further, heat setting is possible as required, and the roller temperature of the heat setting is preferably 130 to 160 ° C. When the temperature is within this range, the heat setting property is sufficient and the fiber is not melt cut. Any method can be used for stable yarn production.
このようにして得られた本発明の繊維の糸条形態は、フィラメント、ステープルのいずれでもよく、総糸繊度、単糸繊度、撚数、交絡数などは繊維の使用目的に応じて適宜設定することができる。 The filament form of the fiber of the present invention thus obtained may be either a filament or a staple, and the total yarn fineness, single yarn fineness, number of twists, number of entanglements, etc. are appropriately set according to the purpose of use of the fiber. be able to.
更に、本発明の繊維を布帛となすにあたっては、本発明の弾性繊維100%使いとしてもよく、他の繊維と併せて使用してもよい。ここで、他繊維と併用するにあたって、複合糸として使う場合には、混繊糸、複合仮撚糸とすればよく、このような併用できる繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート若しくはポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン6若しくはナイロン66等のポリアミド、パラ型又はメタ型アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン若しくはアクリル等のポリオレフィン、又はこれらの改質及び/若しくは複合繊維、さらには天然繊維、再生繊維、半合成繊維などから自由に選択して用いることが出来る。 Further, when the fiber of the present invention is made into a fabric, the elastic fiber of the present invention may be used 100% or may be used in combination with other fibers. Here, when used in combination with other fibers, when used as a composite yarn, it may be a mixed fiber or a composite false twisted yarn. Polyester such as nylon 6, polyamide such as nylon 66 or nylon 66, para-type or meta-type aramid, polyolefin such as polyethylene, polypropylene or acrylic, or modified and / or composite fibers thereof, as well as natural fibers, recycled fibers, semi-synthetic It can be freely selected from fibers and the like.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものでは無い。なお、実施例中の各値は以下の方法に従って求めた。
(1)固有粘度(以下、IVと略記する):
ポリマーを一定量計量し、35℃のo−クロロフェノールに0.012g/mlの濃度等に溶解してから、常法に従って求めた。
(2)Col−L、Col−b、L−b(色相):
160℃、60分間、乾燥機中で乾熱処理したポリマーを、ミノルタ(株)社製CR−200型色彩色差計を用いて求めた。
(3)耐光性(フェード測定):
下記の操作により布帛を作成し、その布帛についてスガ試験機株式会社製フェードメーター(型式:FAL−AU.H.B)により、温度:70℃、湿度:33RH%、5時間処理した。処理後筒編みを解き得られた糸について引張強度を測定し、処理前の値とから保持率を算出した。
(4)弾性回復率
10cmのサンプル糸を20cmに引き伸ばした後10秒間保持した。その後張力を解除した時の回復長を測定し、10cmで除した値に100をかけて弾性回復率(%)とした。
(5)引張伸度、引張強度:
JIS L1013記載の方法に準拠して求めた。
(6)布帛の作成:
小池製作所製の小型筒編み機(CR−B型:針 3.5インチ×220本)を用いて布帛の作成を行った。布帛の評価結果を表2に示す。
(7)ハードセグメント:ソフトセグメント重量比:
ポリマーサンプルを重水素化トリフルオロ酢酸/重水素化クロロホルム=1/1(体積比)混合溶媒に溶解後、日本電子(株)製JEOL A−600 超伝導FT−NMRを用いて核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR)を測定した。そのスペクトルパターンから常法に従って、ハードセグメント:ソフトセグメント重量比を算出した。
(8)ポリエーテルエステルエラストマー中のチタン量、リン量の測定:
ポリマーサンプルを加熱溶融して、円形ディスクを作成し、(株)リガク製、蛍光X線装置ZSX100e型を用いて定量した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention does not receive any limitation by this. In addition, each value in an Example was calculated | required according to the following method.
(1) Intrinsic viscosity (hereinafter abbreviated as IV):
A predetermined amount of the polymer was weighed and dissolved in o-chlorophenol at 35 ° C. to a concentration of 0.012 g / ml, etc., and then determined according to a conventional method.
(2) Col-L, Col-b, Lb (hue):
The polymer heat-dried in a dryer at 160 ° C. for 60 minutes was determined using a CR-200 color difference meter manufactured by Minolta Co., Ltd.
(3) Light resistance (fade measurement):
A fabric was prepared by the following operation, and the fabric was treated with a fade meter (model: FAL-AU.H.B) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 33 RH% for 5 hours. After the treatment, the tensile strength of the yarn obtained by unwinding the tubular knitting was measured, and the retention was calculated from the value before the treatment.
(4) Elastic recovery rate A 10 cm sample yarn was stretched to 20 cm and held for 10 seconds. Thereafter, the recovery length when the tension was released was measured, and the value divided by 10 cm was multiplied by 100 to obtain the elastic recovery rate (%).
(5) Tensile elongation, tensile strength:
It calculated | required based on the method of JISL1013 description.
(6) Fabric creation:
Fabric was made using a small cylinder knitting machine (CR-B type: needle 3.5 inches × 220 needles) manufactured by Koike Seisakusho. The evaluation results of the fabric are shown in Table 2.
(7) Hard segment: soft segment weight ratio:
After dissolving the polymer sample in deuterated trifluoroacetic acid / deuterated chloroform = 1/1 (volume ratio) mixed solvent, JEOL A-600 superconducting FT-NMR manufactured by JEOL Ltd. was used for nuclear magnetic resonance spectrum. ( 1 H-NMR) was measured. The hard segment: soft segment weight ratio was calculated from the spectrum pattern according to a conventional method.
(8) Measurement of titanium content and phosphorus content in polyetherester elastomer:
A polymer sample was heated and melted to prepare a circular disk, and quantified using a fluorescent X-ray apparatus ZSX100e type manufactured by Rigaku Corporation.
[実施例1]
テレフタル酸ジメチル100重量部、テトラメチレングリコ−ル65重量部、ポリアルキレンエーテルグリコールとしてのポリテトラメチレングリコール(数平均分子量2000)170重量部を反応器に仕込み、エステル交換反応触媒としてテトラブトキシチタネートをテレフタル酸ジメチル対比120mmol%添加した。副生するメタノールを系外に留去しつつ、エステル交換反応を実施しエステル交換反応を終了した。反応生成物を210℃まで昇温して重合反応を開始した。重合反応は30分かけて3〜4MPaとし、次の30分で60Pa以下とし、その後、120分間重合反応を継続した後触媒チタン不活性化剤としてIrg1425(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製の商品名の略称)を、テトラブトキシチタネート対比0.5倍molの量を添加後更に位20分間高温高真空下で反応した。その結果ポリブチレンテレフタレート部分がハードセグメントでポリテトラメチレングリコール部分がソフトセグメントとなった共重合ポリブチレンテレフタレ−トエーテルエラストマーを得た。なおハードセグメント:ソフトセグメント重量比は40/60であった。
[Example 1]
100 parts by weight of dimethyl terephthalate, 65 parts by weight of tetramethylene glycol and 170 parts by weight of polytetramethylene glycol (number average molecular weight 2000) as polyalkylene ether glycol are charged into a reactor, and tetrabutoxy titanate is used as a transesterification catalyst. 120 mmol% of dimethyl terephthalate was added. The transesterification was carried out while distilling off by-produced methanol out of the system to complete the transesterification. The reaction product was heated to 210 ° C. to initiate the polymerization reaction. The polymerization reaction is 3-4 MPa over 30 minutes, 60 Pa or less in the next 30 minutes, and then, after continuing the polymerization reaction for 120 minutes, Irg1425 (trade name of Ciba Specialty Chemicals manufactured by Ciba Specialty Chemicals) (Abbreviation) was reacted under high temperature and high vacuum for about 20 minutes after addition of an amount of 0.5 times mol of tetrabutoxy titanate. As a result, a copolymerized polybutylene terephthalate ether elastomer having a polybutylene terephthalate portion as a hard segment and a polytetramethylene glycol portion as a soft segment was obtained. The hard segment: soft segment weight ratio was 40/60.
得られたポリブチレンテレフタレ−トエーテルエラストマー組成物を130℃、4時間乾燥後、紡糸温度260℃、巻取速度400m/分で80dtex/12filの紡糸し、吸湿弾性糸を得た。
得られた弾性糸の強度は0.79cN/dtex、耐光性強度保持率は82%と良好であった。また、弾性回復率も87%であった。エラストマー及び紡糸した弾性糸の物性評価について表1に表した。
The obtained polybutylene terephthalate ether elastomer composition was dried at 130 ° C. for 4 hours and then spun at 80 dtex / 12 fil at a spinning temperature of 260 ° C. and a winding speed of 400 m / min to obtain a hygroscopic elastic yarn.
The resulting elastic yarn had a strength of 0.79 cN / dtex and a light resistance strength retention of 82%. The elastic recovery rate was 87%. The physical properties of the elastomer and the spun elastic yarn are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1において、リン化合物としてIrg1425の添加量を変更したこと以外は同様の操作を行った。結果を表1に纏めて表した。
[Example 2]
In Example 1, the same operation was performed except that the amount of Irg1425 added as the phosphorus compound was changed. The results are summarized in Table 1.
[実施例3]
実施例1において、リン化合物としての亜燐酸を使用し、添加量を実施例1〜3と同様に変更したこと以外は同様の操作を行った。結果を表1に纏めて表した。
なお上述の記載及び表1においてIrg1425とはカルシウムジエチルビス(((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート)(別名:カルシウムビス{エチル((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスホネート})である。この化合物は、式(I)においてR1=R2=t−ブチル基、R3=エチル基、n=1、m=2、M=Caの化合物(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製)の事を表している。
[Example 3]
In Example 1, the same operation was performed except that phosphorous acid as a phosphorus compound was used and the addition amount was changed in the same manner as in Examples 1 to 3. The results are summarized in Table 1.
In the above description and Table 1, Irg1425 is calcium diethylbis (((3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) methyl) phosphonate) (alias: calcium bis {ethyl ((3 , 5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl) methyl) phosphonate}). This compound is a compound of R 1 = R 2 = t-butyl group, R 3 = ethyl group, n = 1, m = 2, M = Ca in the formula (I) (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) Represents.
[比較例1〜3]
実施例1においてリン化合物を使用しなかったこと、又はリン化合物の種類及び添加量を表1に記載のように変更した以外は同様の操作を行った。結果を表1に纏めて表した。
[Comparative Examples 1-3]
The same operation was performed except that the phosphorus compound was not used in Example 1, or the type and amount of the phosphorus compound were changed as shown in Table 1. The results are summarized in Table 1.
本発明によれば、高い弾性と熱安定性とを兼ね備えたポリエーテルエステルエラストマーを提供することができ、さらに、該ポリエーテルエステルエラストマーを溶融紡糸することによって、高い弾性と耐光性を有する弾性繊維を提供することができる。この本発明により弾性繊維の用途が広げられることができ、その工業的な意義は大きい。 According to the present invention, it is possible to provide a polyetherester elastomer having both high elasticity and heat stability, and furthermore, by melt spinning the polyetherester elastomer, an elastic fiber having high elasticity and light resistance. Can be provided. According to the present invention, the use of the elastic fiber can be expanded, and its industrial significance is great.
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