(57)【要約】【課題】本発明は、産業用用途に適合できる強度を有する再生ポリエステル繊維を提供せんとするものである。【解決手段】本発明の再生ポリエステル繊維は、再生ポリエステル樹脂を９５ｗｔ％以上含有する極限粘度が０．８０〜１．１５であるポリエステル繊維であって、該ポリエステル繊維の強度が５．８〜１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とするものである。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生ポリエステル樹脂を９５ｗｔ％以上含有する極限粘度が０．８０〜１．１５であるポリエステル繊維であって、該ポリエステル繊維の強度が５．８〜１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とする再生ポリエステル繊維。
【請求項２】
該再生ポリエステル繊維の極限粘度が０．８５〜１．０５であることを特徴とする請求項１記載の再生ポリエステル繊維。
【請求項３】
該再生ポリエステル樹脂が、増粘作用を有する薬剤を添加せずに固相重合されていることを特徴とする請求項１記載の再生ポリエステル繊維。
【請求項４】
該再生ポリエステル繊維が、顔料を含有していることを特徴とする請求項１記載の再生ポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生ポリエステル樹脂を使用した、高い強度を有し産業用用途へ展開できる再生ポリエステル繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは、安価であり、耐薬品性や強度等のバランスに優れることから、繊維や、フィルム、また、ＰＥＴボトルに代表される成型品や包装材として幅広く用いられている。
【０００３】
しかし、これらのポリエステル製品の廃棄にあたってはポリエステルが腐敗分解しにくく、かつ、重量の割に容積が大きい形に成型される場合が多いことから廃棄物の埋め立て処分場に対する負担が大きく、問題になっている。また、燃焼するにしても燃焼熱が高いことから焼却炉に対する負荷が大きい。
【０００４】
資源の再利用、環境問題等の面から、使用後のポリエステル製品、あるいは成型工程で発生したポリエステル屑を再利用する試みがなされている。
【０００５】
このような再生ポリエステルを繊維化することも行われているが、再生ポリエステルは異物を多く含み、また粘度が安定しないために製糸性に欠けることや、粘度が低く高強度の繊維が得られないなどの理由から適用用途が限られるという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、再生ポリエステルのみでなく、原料ポリエステルと再生ポリエステルを混合してフィラメントを得ることが提案されている。例えば、溶融前のチップの段階で原料ＰＥＴと再生ポリエステルを混合する方法、各々別々に溶融押し出しされたＰＥＴと再生ポリエステルをノズルパック内で混練する方法などである。しかし、このような混合フィラメントでは、再生ポリエステル部分の品質変動による製糸性や製品物性・色調の変動を十分には回避できず、その低い強度から使用が制限されたり、染色斑等の色斑が発生するという問題を有していた。
【０００７】
再生ポリエステルからの繊維化において問題となる染色性のバラツキを回避するために、染料あるいは顔料を含んだマスターペレットを作成し、これとリサイクルポリエステル系樹脂ペレットおよび未使用ポリエステル系樹脂ペレットのブレンド物を溶融紡糸する方法が提案されている（特許文献１参照）。かかる方法では、染色性の問題は改善されるものの、再生ポリエステルに含まれる不純物等による製糸性の悪化は十分には改善されず、また、特に産業用途に使用可能な高強度の繊維も得られないという問題点を有していた。
【０００８】
再生ポリエステルの製糸に当たり、芯鞘構造を有する複合繊維とし、再生ポリエステルを芯成分に使用することで主に染色斑を抑制させる方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、かかる方法によっても、前記の場合と同様、染め斑の改善効果は認められるものの、やはり高品位の繊維製品を工業的に安定に製糸する事はできず、特に高倍率の延伸が必要である産業用繊維として使用可能な高強度の繊維は得られないという問題点を有していた。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２８２３２６号公報
【００１１】
【特許文献２】特開２０００−３２８３６９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように再生ポリエステルを使用して実用的な繊維製品を得ようとする試みはなされているものの、いずれも製糸性の問題があり、特に高倍率延伸が必要な高強力産業用繊維を安定的に得ることができないのが現状である。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、再生ポリエステルを使用しても製糸性が良好で、極めて優れた強度を有する産業用再生ポリエステル繊維を提供せんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の再生ポリエステル繊維は、再生ポリエステル樹脂を９５ｗｔ％以上含有する極限粘度が０．８０〜１．１５のポリエステル繊維であって、該ポリエステル繊維の強度が５．８〜１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴とするでものである。
【００１５】
なお、本発明の再生ポリエステル繊維において、次の（１）〜（３）が好ましい条件であり、これらの条件を満たすことにより、さらに優れた効果の発現を期待することができる。
（１）再生ポリエステル繊維の極限粘度が０．８５〜１．０５であること。
（２）再生ポリエステル樹脂が増粘作用を有する薬剤を添加せずに固相重合されていること。
（３）再生ポリエステル繊維が顔料を含有していること。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記課題、つまり産業用繊維として用いることのできる再生ポリエステル繊維について、鋭意検討した結果、極めて優れた強度を有する再生ポリエステルを得る新しい技術を見いだし、かかる課題を一挙に解決するに至った。
【００１７】
本発明の再生ポリエステル繊維は、再生ポリエステル樹脂を９５％以上含有することが必須である。再生ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）からなるもの、脂肪族ポリエステル等が挙げられるが、得られる繊維としての汎用性と物性、原料となる再生ポリエステル樹脂の回収経済性の点でＰＥＴが最も好ましい。
【００１８】
これらのポリエステルには、本発明の目的、効果を損なわない範囲であれば、第三成分が共重合されたものであってもよく、また、ダル化剤などの粒子や酸化防止剤などの安定剤、光安定剤、紫外線級取材、帯電防止剤、充填剤、架橋剤などの添加剤が含まれていてもよい。共重合成分の例としては、イソフタル酸やナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸やセバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ジエチレングリコールや１，４−ブタンジオール等のジオール化合物、５−スルホイソフタル酸金属塩、含リン化合物などを挙げることができる。
【００１９】
再生ポリエステル樹脂を得る方法に限定を加える必要はないが、回収されたＰＥＴ製品やＰＥＴ製品製造工程で発生する製品にならない部分等を化学的に分解して原料段階まで戻してからポリエステル樹脂とするケミカル・リサイクル法と回収されたＰＥＴ製品やＰＥＴ製品製造工程で発生する製品にならない部分等を粉砕・圧縮・再溶融してポリエステル樹脂とするマテリアル・リサイクルとがある。本発明再生ポリエステル繊維に用いる再生ポリエステル樹脂にはリサイクルに費やされるエネルギー消費低減の点から、マテリアル・リサイクルにより再生されたものを用いることが好ましい。
【００２０】
また、再生ポリエステル樹脂は、使用後に廃棄されたＰＥＴボトル・使用済みの梱包材料等を利用して作られるポストコンシューマー素材とＰＥＴ製品を製造する工程から発生する製品とならない部分を廃棄物しとて利用して作られるプレコンシューマ素材とに大別される。本発明再生ポリエステル繊維を得るためには比較的に異物の混入が少ないプレコンシューマ素材が好ましい。
【００２１】
本発明の再生ポリエステル繊維は再生ポリエステル樹脂を９５％以上含有することが必須である。循環型社会形成推進基本法が２０００年５月に整備され、各企業においてリサイクル商品の提案が数多くなされている。特に繊維製品における商品は、繊維が単独で使用されることは希であり、他素材との組み合わせによる使用がほとんどであり、循環型社会形成の推進から再生ポリエステル繊維は再生ポリエステル樹脂を限りなく多く含有することが重要である。
【００２２】
本発明の再生ポリエステル繊維は極限粘度が０．８０〜１．１５であることが必須である。極限粘度を０．８０以上とすることによって、該再生ポリエステル繊維を産業用繊維として用いることのできる機械的性能を付与することができる。さらに該再生ポリエステル繊維の機械的性能を向上させるためには、極限粘度を０．８５以上とすることが好ましい。しかし、極限粘度が１．１５を越えると、繊維を形成する分子鎖の絡み状態が強固になりすぎて、延伸倍率が低下し、繊維の機械的性能を低下させる傾向があるので、かかる再生ポリエステル繊維の極限粘度は１．１５以下とすることが必須である。さらに該再生ポリエステル繊維の機械的性能を向上させるためには、極限粘度を１．０５以下とすることが好ましい。
【００２３】
かかる再生ポリエステル樹脂は、色々な使用済みＰＥＴ製品や色々なＰＥＴ製品を製造する工程から発生する製品とならない部分（屑）を溶融再ペレット化したものであり、極限粘度は著しく低下しているばかりか、同一ロット内においても、サンプリング場所によって極限粘度にバラツキが生じており、そのまま使用すると、極めて低い繊維物性と劣悪なる製糸性のものしか得られないのである。本発明ごとき高い強度を有する再生ポリエステル繊維を良好な製糸性で得るためには、再生ポリエステル樹脂の極限粘度の増大と極限粘度のバラツキ減少を計る必要がある。過去には再生ポリエステル樹脂の極限粘度を増大させるために、酸化アンチモン、酸化ゲルマニウム、亜鉛塩類、カルシウム塩類、マンガン塩類、スズ酸化合物、チタン酸化合物等の触媒を用いることが提案されているが、これらの触媒は、再生ポリエステル樹脂を、常法によって固相重合する場合、触媒としての効果が得られないばかりか、製糸性に悪影響を及ぼす異物となり好ましくない。従って本発明の再生ポリエステル繊維に用いる再生ポリエステル樹脂は触媒を用いることなく、常法の固相重合を行い、所望の極限粘度のものを得ることが好ましい。
【００２４】
また、再生ポリエステル樹脂の極限粘度を増加させることにより、得られる再生ポリエステル繊維のカルボキシル末端基が減少し、繊維の耐熱性を向上させる効果も得られる。
【００２５】
本発明の再生ポリエステル繊維においては、強度が５．８〜１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘであることが必須である。主にポリエステル繊維は衣料用途および産業用用途に用いられているが、産業用用途における最も重要な繊維特性としては強度である。かかる産業用用途としては、タイヤコード、シートベルト、ロープ、漁網、テント地、安全ネット、防球ネット、養生ネット等が挙げられるが、いずれの用途においても、強度が無ければ用いることができないため、更に好ましい強度としては６．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。しかし、化学繊維は強度を高くするため高倍率に延伸すると、繊維の持つ伸度が低くなり、製造中に断糸や毛羽発生が増え製糸性が低下するため、本発明の再生ポリエステル繊維の強度は１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とすることが必須である。
【００２６】
また、前述の産業用用途においては、しばしば着色が求められることもあり、その場合は、再生ポリエステル樹脂を溶融紡糸する段階で、各種有機顔料、無機顔料を添加し、所望の色の再生ポリエステル繊維を得ることが好ましい。顔料の添加量について、特に規制する必要はないが、再生ポリエステル樹脂に対して０．１〜０．６ｗｔ％の範囲が製糸性等の点で好ましい。
【００２７】
以下に本発明の再生ポリエステル繊維を得る方法の一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
再生ポリエステル樹脂を極限粘度を増大させるた触媒を用いることなく固相重合を行い＜所望の極限粘度のものを得る。かかる固相重合は、真空下で２２０〜２４０℃で、連続またはバッチ方式で行うが、反応容器内の温度均一性を高めるためと、樹脂同士の融着を防ぐため、攪拌等を行うことが好ましい。
【００２９】
所望の極限粘度となった再生ポリエステル樹脂は、空気中の水分を吸収させることなく紡糸ホッパーに移送し、エクストルダーで溶融された後、フィルターで異物を除去し、紡糸口金より糸条として吐出する。エクストルダーおよびフィルター・紡糸口金は、好ましくは２７０〜３００℃とする。
【００３０】
また、再生ポリエステル繊維に着色が求められる場合には、所望の色の有機顔料または無機顔料を多量に含有したマスターチップを作成しておき、再生ポリエステル樹脂に必要量ブレンドして紡糸することもできる。
【００３１】
紡糸口金から吐出された糸条は、紡糸口金直下に設置した加熱筒内を通過した後、冷風を吹き付け冷却・固化した後、給油し、所望の速度で回転するロールで引き取る。加熱筒は吐出糸条の均一性向上と冷却遅延を目的としたものであり、糸条の本数、吐出量によって温度条件、長さが調整できる。
【００３２】
引取りロールに引取られた未延伸糸条は、通常は連続して延伸されるが、一旦巻取った後に別工程で延伸してもよい。紡糸速度は、好ましくは３００〜３０００ｍ／分であり、目標とする延伸糸物性を得るために必要な配向度・結晶化度を未延伸糸に付与する速度を設定することができる。延伸は常法の熱延伸が採用できるが、延伸倍率は、未延伸糸の配向度・結晶化度および延伸温度・延伸比配分等によって異なるが、好ましくは２．５〜６．０倍である。
【００３３】
次いで、延伸された糸は、熱によって繊維構造を固定される。熱固定は糸条を熱ローラや熱板に接触させたり、また高温気体中を通過させることなどの公知の方法を用いるが、その温度は、好ましくは１６０〜２４０℃に設定される。
【００３４】
さらに、本発明における再生ポリエステル繊維製造において、延伸および熱固工程に延伸性向上および後加工の工程通過性改善を目的とした糸条交絡処理装置を設置することは何等差支えない。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例に基づきさらに詳細に説明する。
【００３６】
本発明における諸特性の測定方法は以下の通りである。
（１）強度・伸度
（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。
（２）極限粘度（ＩＶ）
オルソクロロフェノール１００ｍｌに対し試料８ｇを溶解し、温度２５℃においてオストワルド式粘度計で測定した。
（３）製糸安定性
紡糸連続延伸を行ったときの断糸、毛羽の発生状況から３段階で評価した。
【００３７】
○：良好で長時間の安定製糸が可能。
【００３８】
△：やや不安定
×：不安定で断糸、毛羽が多発し長時間の製糸困難。
【００３９】
（実施例１〜３比較例１〜２）
ポリエチレンテレフタレートフィルムを製造する工程で発生した製品とならない部分を溶融再ペレット化した極限粘度０．６５の再生ポリエステル樹脂を、真空下で２２０℃で固相重合法を行い表１に示す極限粘度の再生ポリエステル樹脂とした。この再生ポリエステル樹脂に空気中の水分を吸わせることなく、紡糸ホッパーに移送した。移送した再生ポリエステル樹脂を２９０℃に加熱したエクストルダー型押し出し機で溶融した後、２９０℃に加熱した紡糸パック中に導き、金属不織布で異物を濾過し紡糸口金より糸条として吐出した。紡糸口金は全面配孔で、孔径０．６ｍｍφ、孔数は１４４であり、口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付け、加熱筒内雰囲気温度を２８０℃となるように加熱した。加熱筒内雰囲気温度とは加熱筒中央部の内壁から１ｃｍ離れた場所の雰囲気温度をいう。加熱筒の下にはユニフロー型チムニーを取付け、糸条に１８℃で３０ｍ／分の冷風を糸条に吹付け冷却固化した。次いで延伸時の摩擦を軽減する油剤を付与した後、表１に記載する速度で回転する引取ロールにより糸条を引取り、次の引き取りロールとの間で３％のストレッチをかけて糸の引揃えを行った後、引き続いて２段熱延伸と１段弛緩処理を連続して行い延伸糸を巻き取った。引取りロールの表面温度は７０℃、給糸ロールの表面温度は１００℃、第１延伸ロールの表面温度は１１０℃とし、第２延伸ロールの表面温度は２２０℃とし、第２延伸ロールは延伸ロールと熱固定ロールを兼ねる構成とし、弛緩ロールは非加熱とした。延伸比率は１段目で総延伸倍率の７０％の延伸を行い、残りを２段目で延伸し、弛緩率５〜１５％でリラックス処理を施し、１１００ｄｔｅｘ、１９２フィラメントの延伸糸を得た。弛緩ロールと巻き取り機の間には交絡付与ノズルを設置し繊維に交絡を付与した。製糸の安定性、総延伸倍率、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００４０】
（実施例４）
ポリエチレンテレフタレートフィルムを製造する工程で発生した製品とならない部分を溶融再ペレット化した極限粘度０．６５の再生ポリエステル樹脂を、真空下で２２０℃で固相重合法を行い表１に示す極限粘度の再生ポリエステル樹脂とした。この再生ポリエステル樹脂に黒色顔料を０．４重量％ブレンドした以外は、実施例１〜３と同様にして製糸を行い結果を表１に記載した。
【００４１】
（比較例３）
ポリエチレンテレフタレートフィルムを製造する工程で発生した製品とならない部分を溶融再ペレット化した極限粘度０．６５の再生ポリエステル樹脂を、１２０℃で乾燥を行い、この再生ポリエステル樹脂に空気中の水分を吸わせることなく、紡糸ホッパーに移送した。その他の紡糸・延伸条件は実施例１〜３と同様にして製糸を行い結果を表２に記載した。
【００４２】
（比較例４）
ポリエチレンテレフタレートフィルムを製造する工程で発生した製品とならない部分を溶融再ペレット化した極限粘度０．６５の再生ポリエステル樹脂を、真空下で２２０℃で固相重合法を行い極限粘度０．９０の再生ポリエステル樹脂とした。この再生ポリエステル樹脂に空気中の水分を吸わせることなく、紡糸ホッパーに移送した。その他の紡糸・延伸条件は実施例１〜３と同様にして製糸を行い結果を表２に記載した。
【００４３】
【表１】
2004100087.tif 000002
【００４４】
【表２】
2004100087.tif 000003
【００４５】
表１、２から明らかなように、本発明の方法によれば再生ポリエステル樹脂を用いて、製糸性に優れ、かつ、産業用用途に好適に使用できる強度を有した再生ポリエステル繊維を得ることができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の再生ポリエステル繊維は、再生ポリエステル樹脂を９５ｗｔ％以上含有し、極限粘度が０．８０〜１．１５、強度が５．８〜１０．３５ｃＮ／ｄｔｅｘの産業用用途へ展開できる極めて優れたリサイクル繊維である。