JP5218887B2 - 常圧カチオン可染性ポリエステル組成物及びそれからなるポリエステル繊維 - Google Patents

Description

本発明は、常圧下でカチオン染料に可染性である常圧カチオン可染ポリエステル組成物及びそれよりなるポリエステル繊維に関する。

ポリエチレンテレフタレートを代表とするポリエステル繊維は、その化学的特性から分散染料、アゾイック染料でしか染色できないため、鮮明且つ深みのある色相が得られにくいという欠点があった。かかる欠点を解消する方法として、ポリエステルにスルホイソフタル酸の金属塩を２〜３モル％共重合する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

しかしながら、かかる方法によって得られるポリエステル繊維は、高温・高圧下でしか染色することができず、天然繊維やウレタン繊維などと交編、交織した後に染色すると、天然繊維、ウレタン繊維が脆化するという問題があった。これを常圧、１００℃付近の温度で十分に染色しようとすれば、スルホイソフタル酸の金属塩を多量にポリエステルに対して共重合されることが必要となるが、この場合スルホネート基による溶融粘度の増粘効果から、ポリエステルの重合度を高くすることができず、溶融紡糸にて得られるポリエステル繊維の強度が著しく低下し、さらに紡糸操業性が著しく悪化するという問題があった。

一方、このような問題を解決するため、イオン結合性分子間力の小さいカチオン可染性モノマーを共重合する技術が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。イオン結合性分子間力の小さいカチオン可染性モノマーとしては、５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウムなどが例示されているが、これらのカチオン可染性モノマー共重合ポリエステルは熱安定性が悪く、常圧カチオン可染化させるため、共重合量を増加させようとしても、重合反応途中で熱分解が進行し、高分子量化させることが困難であった。さらに溶融紡糸する際の熱履歴による分解が大きく、結果として得られる糸の強度が弱くなるという欠点を有していた。また、使用する５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウムは非常に高価であり、結果として得られるカチオン可染性ポリエステルのコストが大幅に増大するという問題があった。

かかる問題を解決する方法として、スルホイソフタル酸の金属塩に加え、分子量が２０００以上のポリエチレングリコールを共重合する方法、アジピン酸、セバシン酸などの直鎖炭化水素のジカルボン酸を共重合する方法、あるいはジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールのようなグリコール成分を共重合する方法が提案されている（例えば、特許文献５、特許文献６参照。）。

一方、耐光性の低下が少なく、且つ常圧可染性を出す方法としてアジピン酸、セバシン酸のような直鎖炭化水素のジカルボン酸、あるいはジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノールのようなグリコール成分、また、平均分子量が４００〜１０００のポリアルキレングリコールをスルホイソフタル酸の金属塩と共重合する方法が提案されている（例えば、特許文献７参照。）。

しかしながら、これらいずれの方法でも得られたポリエステルを溶融紡糸して得られる常圧カチオン可染性ポリエステル繊維の強度が低くなり、強いては得られる布帛の引き裂き強度が低下する、更には染色堅牢度が低いなどの問題があった。

また、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したポリエステルを鞘部に、９５モル％以上がエチレンテレフタレートの繰返し単位からなるポリエステルを芯部に配した複合繊維が提案されている（例えば、特許文献８参照。）。しかしながら、鞘部を構成する共重合ポリエステル中のスルホイソフタル酸成分の共重合量には、前述と同様の理由で限界があり、十分な染着性を得ることが困難であること、並びに複合繊維とすることで紡糸工程での加工コストが増加、又は繊維断面形状などに制約が生じるなどの課題があった。

特公昭３４−１０４９７号公報 特開昭６２−８９７２５号公報 特開平１−１６２８２２号公報 特開２００６−１７６６２８号公報 特開２００２−２８４８６３号公報 特開２００６−２０００６４号公報 特開２００２−２８４８６３号公報 特開平７−１２６９２０号公報

本発明は上記の課題を解決するものであり、常圧下でのカチオン染色が可能で、且つ鮮明性、染色時に深色染色性が発現され、高強度の繊維が得られるほど高固有粘度を有する常圧カチオン可染性ポリエステル繊維を得ることができる常圧カチオン可染性ポリエステル組成物及びそれよりなる繊維を提供するものである。

上記の課題に鑑み本発明者らは鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、常圧カチオン可染性ポリエステルと不活性粒子からなるポリエステル組成物であって、該常圧カチオン可染性ポリエステルが主たる繰返し単位がエチレンテレフタレートより構成される共重合ポリエステルであって、該共重合ポリエステルを構成する酸成分中にスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び下記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）を下記数式（１）及び（２）を同時に満足する状態で含有する共重合ポリエステルであって、該共重合ポリエステルのガラス転移温度が７０〜８５℃の範囲にあり、且つ得られる共重合ポリエステルの固有粘度が０．５５〜１．００ｄＬ／ｇの範囲にある常圧カチオン可染性ポリエステルであり、

［上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜１０個のアルキル基を表し、Ｘは４級ホスホニウムイオン又は４級アンモニウムイオンを表す。］
３．０≦Ａ＋Ｂ≦５．０ （１）
０．２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．７ （２）
［上記数式中、Ａは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とするスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）の共重合量（モル％）、Ｂは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とする上記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）の共重合量（モル％）を表す。］
且つ平均粒子径が０．０１〜０．５μｍの範囲であって粒子径が０．５μｍを越える粒子の頻度分布率が不活性粒子全重量を基準として２０重量％以下である不活性粒子を常圧カチオン可染性ポリエステル組成物の重量を基準にして０．１〜５．０重量％含有する常圧カチオン可染性ポリエステル組成物、及び該ポリエステル組成物を溶融紡糸して得られる常圧カチオン可染性ポリエステル繊維である。該常圧カチオン可染性ポリエステル繊維は更にアルカリ減量加工することにより繊維表面に微細な凹凸構造を呈する常圧カチオン可染性ポリエステルとすることもでき、これにより上記の課題が解決できる。

本発明によれば、常圧下でのカチオン染色による染着性が良好で、且つ鮮明性、染色時に深色染色性が発現される常圧カチオン可染性ポリエステル組成物及びそれよりなる繊維を提供することができる。また繊維の強度が十分な程度に高固有粘度を有するポリエステル組成物を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に使用される共重合ポリエステルとは、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体と、エチレングリコール成分とを重縮合反応せしめて得られるエチレンテレフタレートを主たる繰返し単位とする共重合ポリエステルであり、共重合成分としてスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び下記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）を下記数式（１）及び（２）を同時に満足する状態で含有する共重合ポリエステルであり、該共重合ポリエステルのガラス転移温度が７０〜８５℃の範囲にあり、且つ得られる共重合ポリエステルの固有粘度が０．５５〜１．００ｄＬ／ｇの範囲にあることを特徴とするポリエステルである。

［上記式中、Ｒは水素又は炭素数１〜１０個のアルキル基を表し、Ｘは４級ホスホニウム塩又は４級アンモニウム塩を表す。］
３．０≦Ａ＋Ｂ≦５．０ （１）
０．２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．７ （２）
［上記数式中、Ａは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とするスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）の共重合量（モル％）、Ｂは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とする上記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）の共重合量（モル％）を表す。］

ここでテレフタル酸のエステル形成性誘導体とは、テレフタル酸の、ジメチルエステル、ジエチルエステル、ジプロピルエステル、ジブチルエステル、ジヘキシルエステル、ジオクチルエステル、ジデシルエステル、若しくはジフェニルエステル又はテレフタル酸ジクロライド、テレフタル酸ジブロマイドを挙げる事ができるが、これらの中でもテレフタル酸ジメチルエステルが好ましい。

（共重合ポリエステルについて）
本発明における共重合ポリエステルとはエチレンテレフタレートを主たる繰返し単位とするポリエステルであり、主たる繰り返し単位とは共重合ポリエステルを構成する全繰り返し単位あたり８０モル％以上がエチレンテレフタレート単位であることを指している。他の２０モル％以下の範囲内で他の成分が共重合されていても良い。好ましくは９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位であることである。その他の共重合成分としては、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェニルメタンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸を挙げる事ができ、グリコール成分として１，２−プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘプタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ビス（トリメチレングリコール）、ビス（テトラメチレングリコール）、トリエチレングリコール、１，４−ジヒドロキシシクロヘキサン、１，４−シクロヘキサンジメタノールが挙げる事ができ、これらの１種以上のジカルボン酸と１種以上のグリコール成分を反応させて得られる成分を繰り返し単位として共重合されていても良い。

（スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）について）
本発明で使用されるスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）としては、５−スルホイソフタル酸のアルカリ金属塩（リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビジウム塩、セシウム塩）が例示される。必要に応じてこれら化合物のマグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩を併用しても良い。また、これらのエステル形成性誘導体も好ましく例示される。エステル形成性誘導体としてはジメチルエステル、ジエチルエステル、ジプロピルエステル、ジブチルエステル、ジヘキシルエステル、ジオクチルエステル、ジデシルエステル、ジフェニルエステル、５−スルホイソフタル酸金属塩のジハロゲン化物を挙げる事ができるが、これらの中でもジメチルエステルが好ましい。これらの化合物群の中では、熱安定性、コストなどの面から、５−スルホイソフタル酸のアルカリ金属塩が好ましく例示され、特に５−ナトリウムスルホイソフタル酸又はそのジメチルエステルである５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルが特に好ましく例示される。これらの条件を満たす化合物である場合に、ポリエステル繊維とした場合の充分なカチオン可染性と充分な繊維強度の両立が可能となる。

（化合物（Ｂ）について）
また、上記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）としては、５−スルホイソフタル酸又はその低級アルキルエステルの４級ホスホニウム塩又は４級アンモニウム塩である。４級ホスホニウム塩、４級アンモニウム塩としては、リン原子又は窒素原子にアルキル基、ベンジル基又はフェニル基が結合した４級ホスホニウム塩、４級アンモニウム塩が好ましく、特に４級ホスホニウム塩であることが好ましい。また、４つある置換基は同一であっても異なっていても良い。上記式（Ｉ）で表される化合物の具体例としては、５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸エチルトリブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ベンジルトリブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸フェニルトリブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸テトラフェニルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ブチルトリフェニルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ベンジルトリフェニルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸テトラメチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸テトラエチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸テトラブチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸テトラフェニルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸ベンジルトリメチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸ベンジルトリメチルアンモニウム塩、あるいはこれらイソフタル酸誘導体のジメチルエステル、ジエチルエステル、ジプロプルエステル、ジブチルエステル、ジへキシルエステル、ジオクチルエステル、ジデシルエステルが好ましく例示される。これらのイソフタル酸誘導体の中でも、５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルベンジルトリブチルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラフェニルホスホニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラメチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラエチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラブチルアンモニウム塩、５−スルホイソフタル酸ジメチルベンジルトリメチルアンモニウム塩がより好ましく例示される。これらの条件を満たす化合物である場合に、ポリエステル繊維とした場合の充分なカチオン可染性と充分な繊維強度の両立が可能となる。

（数式（１）について）
本発明において、ポリエステルに共重合させる上記のスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）と上記の化合物（Ｂ）の合計は共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準として、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の和Ａ＋Ｂが３．０〜５．０モル％の範囲である必要がある。３．０モル％より少ないと、常圧下でのカチオン染色では十分な染着を得ることができない。一方、５．０モル％より多くなると、得られるポリエステル糸の強度が低下するため実用に適さない。さらに染料を過剰に消費するため、コスト面でも不利である。好ましくは３．２〜４．８モル％であり、より好ましくは３．３〜４．７モル％である。

（数式（２）について）
また、スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）と化合物（Ｂ）の成分比は上記のモル％の値にて、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．２〜０．７の範囲にある必要がある。０．２未満のとき、つまり成分Ａの割合が多い状態では、スルホイソフタル酸金属塩による増粘効果により、得られる共重合ポリエステルの重合度を上げることが困難になる。一方、０．７を超えるとき、つまり化合物（Ｂ）の割合が多い状態では、重縮合反応が遅くなり、さらに化合物（Ｂ）の比率が多くなると熱分解反応が進むため重合度を上げることが困難となる。さらに、化合物（Ｂ）の比率多くなると共重合ポリエステルの熱安定性が悪化し、溶融紡糸段階で再溶融した際の熱分解反応による分子量の低下が大きくなるため、得られるポリエステル糸の強度が低下するため、好ましくない。好ましくは０．２３〜０．６５であり、より好ましくは０．２５〜０．６０である。

スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）をポリエステルに共重合することによりカチオン可染性は付与する事ができるが、スルホン酸金属塩基間のイオン結合に由来すると思われる共重合ポリエステルの溶融粘度の増粘効果のため共重合ポリエステルを高重合度化することが困難であった。そのため十分に高い重合度、高い固有粘度を有する共重合ポリエステルが得られず、その高い固有粘度でない共重合ポリエステルから得られるポリエステル繊維は、繊維強度が著しく低下する問題があった。一方その問題を解消するためにスルホイソフタル酸のテトラアルキルアンモニウム塩又はスルホイソフタル酸のテトラアルキルホスホニウム塩、即ち化合物（Ｂ）をポリエステルに共重合することが開示されているが、当該化合物は重合反応中に熱分解を起こしやすいため、共重合量を上げようとすると熱分解反応が進みやすい問題があり、繊維強度を高い値にすることが依然として困難であった。本発明の共重合ポリエステルにおいては、これらのスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）と化合物（Ｂ）を併用し、双方の化合物の共重合量、共重合比率、共重合ポリエステルのガラス転移温度及び固有粘度を特定の範囲に設定することによって、充分なカチオン染料による染色性と高い繊維強度が得られるほどの高固有粘度物性を両立させ、且つ繊維にし染色した際の鮮明性、深色染色性と言った物性をも同時に有する事を見出し本発明に至ったものである。

（ガラス転移温度について）
本発明の共重合ポリエステルは、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）法による測定方法（昇温速度＝２０℃／ｍｉｎ）でのガラス転移温度（Ｔｇ）が７０〜８５℃の範囲である必要がある。Ｔｇが７０℃未満の場合、溶融紡糸による得られたポリエステル繊維の熱セット性が悪化し、仮撚捲縮加工性が悪化し、撚りがかからない状態となるため、該共重合ポリエステルからなるポリエステル繊維から得られる布帛の風合いが悪化する。ガラス転移温度を下げる方法としては、アジピン酸、セバシン酸、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどを共重合することで成されるが、本発明においてはこれら共重合成分が、上記のガラス転移温度の条件を満足する範囲であれば微量共重合されていても良い。Ｔｇの好ましい値の範囲は７１〜８２℃であり、より好ましくは７５〜８０℃である。

一方通常、ポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度は７０〜８０℃くらいであることが知られているので、本発明の共重合ポリエステルにおいては、上述のように他の共重合成分が共重合されていても良いが、共重合した結果ガラス転移温度を著しく降下させる成分については共重合させることは好ましくない。ガラス転移温度を上記の値の範囲にするには、例えば上述の共重合ポリエステルの説明の項で挙げた共重合されても良い化合物の種類・共重合率を適宜調整して共重合させることを挙げる事ができる。

（固有粘度について）
本発明の共重合ポリエステルの固有粘度（溶媒：オルトクロロフェノール、測定温度：３５℃）は０．５５〜１．００ｄＬ／ｇの範囲であることが好ましい。固有粘度が０．５５ｄＬ／ｇ未満である場合、得られるポリエステル繊維の強度が不足し、一方、１．００ｄＬ／ｇを超える場合、溶融粘度が高くなりすぎて溶融成型が困難になるため好ましくなく、また、溶融重合法に引続いて固相重合法により共重合ポリエステルの重縮合工程での生産コストが大幅に増大するため好ましくない。常圧カチオン可染性ポリエステルの固有粘度としては、０．６０〜０．９０ｄＬ／ｇの範囲が更に好ましい。共重合ポリエステルの固有粘度を０．５５〜１．００ｄＬ／ｇの範囲するためには、溶融重合を行う際の最終の重合温度、重合時間を調整したり、溶融重合法のみでは困難な場合には固相重合を行って適宜調整することができる。本発明においては、スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び化合物（Ｂ）を上記数式（１）及び（２）を満たすようにポリエチレンテレフタレートに対して共重合を行うことで上述のような手法により固有粘度を０．５５〜１．００ｄ
Ｌ／ｇにすることが可能となる。

（ＤＥＧ含有量について）
本発明における常圧カチオン可染性ポリエステルに含有されるジエチレングリコールは、２．５重量％以下であることが好ましい。より好ましくは２．２重量％以下、更により好ましくは１．８５〜２．２重量％である。一般にカチオン可染性ポリエステルを製造する際には、ポリエステルの製造工程において副生するジエチレングリコール（ＤＥＧ）量を抑制するために、ＤＥＧ抑制剤として少量のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、水酸化テトラアルキルホスホニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、トリアルキルアミンなどの少なくとも１種類を、使用するカチオン可染性モノマー（本発明の場合はスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び化合物（Ｂ）の全モル量）に対して、１〜２０モル％程度を添加することが好ましい。

（不活性粒子の種類について）
本発明の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物は上記の常圧カチオン可染性ポリエステルに、更に平均粒子径が０．０１〜０．５μｍの範囲であって、かつ粒子径が０．５μｍを超える粒子の頻度分布率が２０重量％以下である不活性粒子を常圧カチオン可染性ポリエステル組成物の全重量を基準として０．１〜５．０重量％含有している必要がある。ここで不活性とは後述する共重合ポリエステルの製造方法の工程、繊維その他の成形品を製造する工程において共重合ポリエステル鎖を構成している基と化学反応を起こすことがないことを示している。

その不活性粒子としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、シリコーンパウダー、カオリナイト、硫酸バリウム、酸化チタン等が挙げられ、これらよりなる群から少なくとも１つに該当する不活性粒子ことが好ましい。また、不活性粒子は単一種であっても、複数種を併用しても良い。更にこれらの中でも特に炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカゾルが好ましく使用される。また、リン酸カルシウムとしては活性水素原子を持たない第三リン酸カルシウムが特に好ましく使用される。

（不活性粒子の粒子径について）
本発明における不活性粒子は、平均粒子径が０．０１〜０．５μｍの範囲である必要がある。平均粒子径が０．５μｍを超えると、ゾル又は共重合ポリエステル反応原液等の製造工程中で沈降しやすく、安定に供給・分散する事ができない。一方、平均粒子径が０．０１μｍ未満では、粒子の比表面積が大きすぎ、共重合ポリエステル製造工程の反応中に容易に凝集粒子を形成し、得られた常圧カチオン可染性ポリエステル組成物を溶融紡糸により製糸を行う時に断糸が増大するため好ましくない。該不活性粒子の平均粒子径は０．０２〜０．４μｍの範囲が好ましく、０．０３〜０．３μｍの範囲が更に好ましい。

本発明における不活性粒子においては、粒径が０．５μｍを超える粒子の頻度分布率が２０重量％以下である必要がある。粒径が０．５μｍを超える粒子の頻度分布率が２０重量％を超えると、得られた常圧カチオン可染性ポリエステル組成物を製糸化後、アルカリ減量しても繊維表面に形成される微細孔が大きくなり、染色時の深色効果が得られないので好ましくない。該不活性粒子中の粒径が０．５μｍを超える粒子（粗大粒子）の頻度分布率は１５重量％以下の範囲が好ましく１０重量％以下の範囲が更に好ましい。

（不活性粒子の含有量について）
本発明における不活性粒子含有量は、常圧カチオン可染性ポリエステル組成物の全重量を基準として０．１〜５．０重量％の範囲にある必要がある。該含有量が０．１重量％未満の場合、最終的に得られる繊維の深色染色性が不十分となり、また、５．０重量％を超える場合は得られるポリエステル繊維の強度や耐熱性、耐光性が低下する為好ましくない。該粒子含有量は０．１５〜３．０重量％の範囲が好ましく、０．２〜１．０重量％の範囲が更に好ましい。

（共重合ポリエステルの製造方法について）
本発明における共重合ポリエステルの製造は特に限定されず、スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）（以下化合物Ａと略称することがある。）及び化合物（Ｂ）を請求項１に記載の条件を満たすように留意する他は、通常知られているポリエステルの製造方法が用いられる。すなわち、テレフタル酸とエチレングリコールの直接エステル化反応させる、あるいはテレフタル酸ジメチルに代表されるテレフタル酸のエステル形成性誘導体とエチレングリコールとをエステル交換反応させて低重合体を製造する。次いでこの反応生成物を重縮合触媒の存在下で減圧加熱して所定の重合度になるまで重縮合反応させることにより製造される。スルホイソフタル酸を含有する芳香族ジカルボン酸及び／又はそのエステル誘導体（スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び化合物（Ｂ））を共重合する方法についても通常知られている製造方法を用いる事ができる。これらの化合物の反応工程への添加時期は、エステル交換反応又はエステル化反応の開始当初から重縮合反応の開始までの任意の時期に添加することができる。

またエステル交換反応時の触媒についても通常のエステル交換反応を行う際に用いられる触媒化合物を用いる事ができる。重縮合触媒についても通常用いられるアンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、チタン化合物を用いる事ができる。またチタン化合物と芳香族多価カルボン酸又はその無水物との反応生成物、チタン化合物とリン化合物の反応生成物を用いても良い。

また上記の不活性粒子は上記の共重合ポリエステルの製造方法の工程において任意の工程で添加することによって本発明の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物を製造することができる。具体的には直接エステル化反応工程若しくはエステル交換反応工程の当初から終わりまでの段階、重縮合反応工程の当初から終わりまでの段階、又は一旦重縮合反応工程が終わった後で共重合ポリエステルを再溶融した段階で不活性粒子を溶融状態で添加・溶融混練することができる。

（その他添加剤について）
また、本発明における常圧カチオン可染性ポリエステル組成物は、必要に応じて少量の添加剤、例えば酸化防止剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、遮光剤又は艶消し剤などを含んでいても良い。特に酸化防止剤、艶消し剤などは特に好ましく添加される。

（溶融紡糸について）
本発明における常圧カチオン可染性ポリエステル組成物の製糸方法は、特に制限は無く、従来公知の方法が採用される。すなわち、乾燥した常圧カチオン可染性ポリエステル組成物を２７０℃〜３００℃の範囲で溶融紡糸して製造することが好ましく、溶融紡糸の引取り速度は４００〜５０００ｍ／分で紡糸することが好ましい。紡糸速度がこの範囲にあると、得られる常圧カチオン可染性を有するポリエステル繊維の強度も十分なものであると共に、安定して巻取りを行うこともできる。さらに、上述の方法で得られた未延伸糸若しくは部分延伸糸を、延伸工程にて１．２倍〜６．０倍程度の範囲で延伸することが好ましい。この延伸は未延伸ポリエステル繊維を一旦巻き取ってから行ってもよく、一旦巻き取ることなく連続的に行ってもよい。また、紡糸時に使用する口金の形状についても特に制限は無く、円形、三角形・四角形等の多角形、３以上の多葉形、Ｃ型断面、Ｈ型断面、Ｘ型断面、中空断面のいずれであってもよい。

（アルカリ減量加工）
本発明のポリエステル繊維は繊維に微細孔を有する構造を発現させるため、アルカリ減少処理を施したのち、常圧下でカチオン染料による染色を行うこともできる。アルカリ減量処理ならびにカチオン染色処理は公知の方法を採用する事ができるが、前述の手法により得られたポリエステル繊維を用いて織編物の状態にした後に、アルカリ減量処理を施すことにより、繊維微細孔を有する構造にすることができる。その結果、ポリエステル繊維表面での光散乱効果、並びに繊維内部までカチオン染料が浸透することにより、繊維断面内部まで染色することが可能になり、これにより本発明の課題である深色性を向上させることが可能となる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。なお、実施例中の分析項目などは、下記記載の方法により測定した。

（ア）固有粘度：
ポリエステル組成物試料を１００℃、６０分間でオルトクロロフェノールに溶解した希薄溶液を、３５℃でウベローデ粘度計を用いて測定した値から求めた。なお、チップの固有粘度をηＣ、紡糸後の未延伸糸の固有粘度をηＦとする。なお希薄溶液中に存在している不活性粒子は、希薄溶液を粘度計に移す前にろ過により取り除いた。

（イ）ジエチレングリコール（ＤＥＧ）含有量：
ヒドラジンヒドラート（抱水ヒドラジン）を用いてポリエステル組成物試料チップを分解し、この分解生成物中のジエチレングリコールの含有量をガスクロマトグラフィー（ヒューレットパッカード社製（ＨＰ６８５０型））を用いて測定した。

（ウ）カチオン可染性：
ＣＡＴＨＩＬＯＮ ＢＬＵＥ ＣＤ−ＦＲＬＨ０．２ｇ／Ｌ、ＣＤ−ＦＢＬＨ０．２ｇ／Ｌ（いずれも保土ヶ谷化学株式会社製のカチオン可染性染料）、硫酸ナトリウム３ｇ／Ｌ、酢酸０．３ｇ／Ｌの染色液中にて１２５℃で１時間、浴比１：５０で染色し、次式により染着率を求めた。
染着率＝（ＯＤ_０−ＯＤ_１）／ＯＤ_０ ×１００（％）
ＯＤ_０：染色前の染液の５７６ｎｍの吸光度
ＯＤ_１：染色後の染液の５７６ｎｍの吸光度
本発明の実施例では、染着率９８％以上のものを可染性良好と判断した。

（エ）深色染色性評価：
ポリエステル繊維試料を布帛に形成した試験片を、濃度１０ｇ／Ｌ、１００℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浴比３０で浸して所定減量率となるようにアルカリ減量処理を施した布帛を水洗後、住友化学工業株式会社製分散染料Ｓｕｍｉｋａｒｏｎ Ｎａｖｙ Ｂｌｕｅ Ｓ−２ＧＬの２％ｏｗｆ溶液で浴比１：５０に調製し、１３０℃で１時間染色した。染色布をグレタマクベス社製測色色差計（ＣＥ−３０００型）により測色し、クベルカ・ムンクの式により、深色度（Ｋ／Ｓ）を求めた。
Ｋ／Ｓ＝ｍａｘ［（１−Ｒ）^２／２Ｒ］
上記数式中、Ｋは吸収係数、Ｓは散乱係数である。Ｒは分光反射率を示し、このスペクトルを測定し、最大値を深色度とする。本発明では、Ｋ／Ｓが２０以上のものを深色性良好と判断した。

［実施例１］
テレフタル酸ジメチル１００重量部、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル４．１重量部とエチレングリコール６０重量部の混合物に、酢酸マンガン０．０３重量部、酢酸ナトリウム三水和物０．１２重量部を添加し、１４０℃から２４０℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを系外に留出させながらエステル交換反応を行った。その後、正リン酸０．０３重量部を添加し、エステル交換反応を終了させた。

その後、反応生成物に三酸化アンチモン０．０５重量部と５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウム２．８重量部と水酸化テトラエチルアンモニウム０．３重量部とトリエチルアミン０．００３重量部、及び不活性粒子として平均粒子径０．０６μｍの第三リン酸カルシウムの２０重量％エチレングリコールスラリー２．６重量部を添加した後、重縮合槽に移し、２８５℃まで昇温し、３０Ｐａ以下の高真空にて重縮合反応を行い、重縮合槽の攪拌機電力の値が所定電力に到達した段階若しくは所定時間を経過した段階で反応を終了させ、常法に従いチップ化した。

このようにして得られたポリエステル組成物チップを１４０℃、５時間乾燥後、紡糸温度２８５℃巻取り速度４００ｍ／ｍｉｎで３３０ｄｔｅｘ／３６フィラメントの原糸を作り、４．０倍に延伸して８３ｄｔｅｘ／３６フィラメントの延伸糸を得た。次いで得られたポリエステル原糸を経糸及び緯糸に使用して平織物を製織し、この布帛を常法により精錬、乾燥したのち、１８０℃でヒートセットした。また、その一部を常法により、減量率が２０重量％となるようにアルカリ減量処理を行った。ポリエステル組成物の製造条件と評価結果の詳細を表１に示した。

［実施例２〜４、比較例１〜８］
実施例１において、５−スルホイソフタル酸ナトリウム及び５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウムの添加量を表１となるように変更したこと以外は実施例１と同様に実施した。ポリエステル組成物の製造条件と評価結果の詳細を表１に示した。

［実施例５〜６、比較例１１］
実施例１において、添加する不活性粒子を表１の性状のものに変更したこと以外は実施例１と同様に実施した。ポリエステル組成物の製造条件と評価結果の詳細を表１に示した。

［比較例９］
実施例４において、重縮合反応での攪拌電力の値が低い段階で反応終了させること以外は実施例４と同様に実施した。ポリエステル組成物の製造条件と評価結果の詳細を表１に示した。

［比較例１０］
実施例１において、不活性粒子を添加しないこと以外は実施例１と同様に実施した。ポリエステル組成物の製造条件と評価結果の詳細を表１に示した。

本発明によれば、常圧下でのカチオン染色による染着性が良好で、且つ鮮明性、染色時に深色染色性が発現される常圧カチオン可染性ポリエステル組成物及びそれよりなる繊維を提供することができる。その産業上の意義はきわめて大きい。

Claims (8)

1. 常圧カチオン可染性ポリエステルと不活性粒子からなる常圧カチオン可染性ポリエステル組成物であって、
   該常圧カチオン可染性ポリエステルが主たる繰返し単位がエチレンテレフタレートより構成される共重合ポリエステルであって、該共重合ポリエステルを構成する酸成分中にスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）及び下記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）を下記数式（１）及び（２）を同時に満足する状態で含有する共重合ポリエステルであって、該共重合ポリエステルのガラス転移温度が７０〜８５℃の範囲にあり、且つ得られる共重合ポリエステルの固有粘度が０．５５〜１．００ｄＬ／ｇの範囲にある常圧カチオン可染性ポリエステルであり、
   

   

   ［上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜１０個のアルキル基を表し、Ｘは４級ホスホニウムイオン又は４級アンモニウムイオンを表す。］
   ３．０≦Ａ＋Ｂ≦５．０ （１）
   ０．２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．７ （２）
   ［上記数式中、Ａは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とするスルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）の共重合量（モル％）、Ｂは共重合ポリエステルを構成する全酸成分を基準とする上記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）の共重合量（モル％）を表す。］
   且つ平均粒子径が０．０１〜０．５μｍの範囲であって粒子径が０．５μｍを越える粒子の頻度分布率が不活性粒子全重量を基準として２０重量％以下である不活性粒子を常圧カチオン可染性ポリエステル組成物の重量を基準にして０．１〜５．０重量％含有する常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
2. 該共重合ポリエステル中のジエチレングリコール含有量が２．５重量％以下である請求項１記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
3. スルホイソフタル酸の金属塩（Ａ）が、５−ナトリウムスルホイソフタル酸又は５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルである請求項１又は２記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
4. 上記式（Ｉ）で表される化合物（Ｂ）が、５−スルホイソフタル酸テトラブチルホスホニウム又は５−スルホイソフタル酸ジメチルテトラブチルホスホニウムである請求項１〜３のいずれか１項記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
5. 不活性粒子が炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、シリコーンパウダー、カオリナイト、硫酸バリウム及び酸化チタンよりなる群から選ばれる少なくとも１種の不活性粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
6. リン酸カルシウムが第三リン酸カルシウムである、請求項５記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の常圧カチオン可染性ポリエステル組成物を溶融紡糸して得られるポリエステル繊維。
8. 請求項７に記載のポリエステル繊維にアルカリ減量処理を施されたポリエステル繊維。