[go: up one dir, main page]

JP4935695B2 - ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット - Google Patents

ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット Download PDF

Info

Publication number
JP4935695B2
JP4935695B2 JP2008018766A JP2008018766A JP4935695B2 JP 4935695 B2 JP4935695 B2 JP 4935695B2 JP 2008018766 A JP2008018766 A JP 2008018766A JP 2008018766 A JP2008018766 A JP 2008018766A JP 4935695 B2 JP4935695 B2 JP 4935695B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
yarn
crimped yarn
polyamide
dyeing
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008018766A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009179899A (ja
Inventor
航助 福留
克彦 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2008018766A priority Critical patent/JP4935695B2/ja
Publication of JP2009179899A publication Critical patent/JP2009179899A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4935695B2 publication Critical patent/JP4935695B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Carpets (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Description

本発明は、繰り返し単位の90モル%以上がペンタメチレンアジミパミド単位で構成されたポリアミド56からなり、染色速度、濃染性、均染性、染色堅牢度といった染色特性に優れ、かつ耐熱性にも優れた捲縮糸に関するものである。さらに詳しくは、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性にも優れた捲縮糸に関するものである。
汎用合成繊維の中でも特に大きな市場を占める繊維の一つとしてポリアミド繊維がある。ポリアミド繊維は、耐摩耗性に優れ、加水分解し難いことから長期使用における耐久性に優れる特徴があるため、カーペット等の、耐摩耗性や長期耐久性が要求される用途に好適であることが知られている。
カーペット等に用いられるポリアミド捲縮糸としては、ポリアミド6捲縮糸と、ポリアミド66捲縮糸が一般的であるが、それぞれ分子構造の違いに応じた特徴を有しており、目的や用途により使い分けられているのが現状である。
例えばポリアミド6捲縮糸は、ポリアミド66捲縮糸と比べると染色速度が高い、すなわち染料の吸尽速度が高く短時間で染色しうる特徴がある。また十分な染色時間を確保して場合で両者を比較すると、ポリアミド6の方が濃色化し易い傾向にある。よって短時間で良好な染色を行えることから、例えば自動車のインラインカーペット等、形状が大きいカーペットに用いた場合、工業的に低コストで染色しうるメリットがある。一方でポリアミド66と比べるとガラス転移温度が低いために耐光堅牢度が劣ったり、融点が低いため耐熱性には課題があり、例えばカーペットとした後、所望の形状に賦形するなどの目的で加熱した金型で成型する場合、金型温度を高めて賦形性を高めようとすると、成型時にパイルが倒れて復元せずに欠点となってしまう場合があった。
他方、ポリアミド66捲縮糸は耐熱性に優れ、染色性の中でも染色堅牢度がポリアミド6よりも優れる傾向にある。一方で染色速度が遅く、染色時間が短いと淡色化し易いデメリットがある。染料濃度を高めたり、染色時間を長時間化したり、高温加圧下で染色したりする等の手段により濃染化することもできるが、いずれもコストアップ要因となってしまう課題があった。
ポリアミド6繊維とポリアミド66繊維で染色特性が異なる原因は定かではないが、染色に用いる染料が、酸性染料、反応染料、含金染料などの、ポリアミド繊維のアミノ末端基と結合(イオン結合、共有結合、配位結合等)するものであるため、一つの原因としてポリアミド66繊維のアミノ末端基濃度が低いことが考えられる。
一般的にポリアミド66においてアミノ末端基濃度を多くする処方は、ポリマーのゲル化を促進するため好ましくないと考えられている(特許文献1参照)。単純にアミノ末端基濃度の高いポリマーを形成すると、加熱重合や溶融紡糸における溶融貯留でポリマーのゲル化が進行し易くなり、溶融ポリマーの粘度に斑が生じ、紡糸糸切れが頻発するといった製造工程上の不具合が生じる傾向にある。かかる問題に対して例えば特許文献1の技術の如く、特定のアルカリ金属塩を共存させたりする等の工夫により、高アミノ末端基濃度のポリアミド66のゲル化を抑制する処方が検討されているが、紡糸機のクリーニング周期を延長できるなどの一定のゲル化軽減効果は得られるものの、ポリアミド66のゲル化を完全に排除することは困難であった。このため工業的な連続操業においては紡糸機内で溶融ポリマーの粘度に斑が生じ、得られる繊維は太さや配向度に斑を有するものとなったり、一部にミクロゲルを有したりする場合があり、これらが染色時に筋状の染色斑となって顕在化し、製品欠点となる問題があった。また特許文献1の技術は、ポリアミド66の別の課題である窒素酸化物(空気中や梱包資材などに存在する)による黄変を改善することを目的としたものであるが、この技術で得られたアミノ末端基の高いポリアミド66繊維によっても、染色特性の改善効果は軽微であり、特に染色速度は殆ど改善されないものであった。
ところで、最近、地球的規模での環境に対する意識向上に伴い、非石油由来の繊維素材の開発が切望されている。従来のポリアミド等の合成繊維は石油資源を主原料としていることから、石油資源が将来枯渇すること、また石油資源の大量消費により生じる地球温暖化が大きな問題として採り上げられている。
二酸化炭素を大気中から取り込み成長する植物資源を原料とすることで、二酸化炭素の循環により地球温暖化を抑制できることが期待できるとともに、資源枯渇の問題も解決できる可能性がある。よって近年では、植物資源を出発点とするプラスチック、すなわちバイオマス由来のプラスチック(以下、バイオマスプラと記載)に注目が集まっている。
バイオマスプラの代表的なものとして、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルが挙げられ、研究・開発が本格化しているが、耐熱性、耐摩耗性、耐加水分解性などの諸特性が、ポリアミド繊維と比べて低いため、カーペット等のポリアミドが好まれる用途へは適用に制限があった。
出願人は新規なバイオマスプラとして、バイオマス利用により製造した1,5−ペンタメチレンジアミンと、アジピン酸と加熱重合して得られるポリペンタメチレンアジパミド(ポリアミド56)を提案している(特許文献2、特許文献3参照)。従来から加熱重合で製造されたポリアミド56(非特許文献1)が知られていたが、加熱重合で得られたポリアミド56は、界面重合法で製造されたポリアミド56(非特許文献2、3)と比べて融点が低く、耐熱性に劣るものしか報告されていなかった。一方で界面重合法は、工程が複雑であり、工業的な製造プロセスとして実現することは困難である。そこで特許文献2の如く、リジン脱炭酸酵素を用いた酵素反応等で得られた高純度の1,5−ペンタメチレンジアミンを用いることや、特許文献3の如く特定の重合方法を採用するなどの工夫により、加熱重合法により初めて、融点が高く、実用的な重合度をも有するポリアミド56樹脂を製造することに成功したのである。該ポリアミド56樹脂は優れた溶融貯留安定性に加え、優れた紡糸、延伸性をも兼ね備えていることから、繊維材料として好適であり、該ポリアミド56樹脂を用い、溶融紡糸、延伸して得たポリアミド56繊維は、耐熱性、力学特性などに優れたものであった。しかしながら染色特性については改善の余地があり、カーペット等の優れた染色特性が要求される用途へは制限があった。
また特許文献4では、ペンタメチレンジアミン単位と、ジカルボン酸単位とを含有するポリアミド樹脂からなる嵩高連続長繊維(BCF:Bulked Continuous Filament)が提案されており、好ましい態様として、ペンタメチレンジアミン単位とアジピン酸単位とを含んだポリアミド56嵩高連続長繊維が開示されている。しかしながら得られる繊維は染色特性に難があり、染色速度、濃染性、均染性、染色堅牢度といった多くの特性が、ポリアミド6や、ポリアミド66からなる捲縮糸と比べて劣るものであった。加えていずれの嵩高連続長繊維も捲縮特性が不十分なものであった。なお特許文献4では、より好ましい態様として、ポリアミド56樹脂の溶融貯留安定性を高めるべく、ジアミン単位としてペンタメチレンジアミン単位とヘキサメチレンジアミン単位を特定割合で共存させ、ポリマー中のペンタメチレンアジパミド単位の存在比率を低下せしめた共重合ポリアミド56樹脂からなる嵩高連続長繊維が開示されている。確かに樹脂中のペンタメチレンアジパミド単位の存在比率を低下せしめた共重合ポリアミド56によって樹脂の溶融貯留安定性は高まる傾向にあるが、得られる繊維の融点が低下してしまい、ポリアミド56の耐熱性を十分に活かすことができないものであった。そしてこのような共重合ポリアミド56樹脂からなる繊維はさらに染色特性に劣るものとなり、染色堅牢度が特に酷くなってしまうため非染色用途での使用に限定されるものであった。
以上のように従来技術においては、ポリアミド6や、ポリアミド66からなる捲縮糸と比べ、染色特性に劣るポリアミド56捲縮糸しか得られていなかった。
特開平07−238222号公報(特許請求の範囲、[0009]、[0010]) 特開2003−292612号公報(特許請求の範囲) 特開2004−075932号公報(特許請求の範囲、[0002]、[0003]) 特開2007−084936号公報(特許請求の範囲、[0017]、[0020]) J.Polym.Sci.2,306(1947) J.Polym.Sci.50,87(1961) Macromolecules,30,8540(1998)
本発明の課題は、染色速度、濃染性、均染性、染色堅牢度といった染色特性に優れたポリアミド56捲縮糸を提供することである。さらに詳しくは、染色特性に優れるとともに、耐熱性、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性にも優れた捲縮糸を提供することである。
本発明者らがポリアミド56捲縮糸の染色特性を向上すべく鋭意検討した結果、捲縮糸のアミノ末端基濃度と捲縮特性の双方が特定の範囲にあることで、初めて特性が相乗効果的に作用して、染色速度、濃染性、均染性、染色堅牢度等の染色特性に優れ、かつ耐熱性、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性にも優れる捲縮糸なることを見出し、本発明を完成するに至った。
従来技術のポリアミド56捲縮糸は染色特性が悪いものであった。その原因はアミノ末端基が非常に少ないことに起因しており、また一方でカルボキシル末端基は非常に多く存在しており、末端基量のバランスが悪い捲縮糸であることが大きな問題であることがわかった。そしてその原因が、原料であるポリアミド56樹脂中の末端基量のバランスにあることがわかった。そこでポリアミド56樹脂の製造工程まで立ち返って詳細に検討を行い、特定の加熱重合方法を採用することで、得られるポリアミド56樹脂中のアミノ末端基濃度とカルボキシル末端基濃度の濃度バランスをコントロールすることに成功した。ここで驚くべきことは、ポリアミド56においてはアミノ末端基濃度の高い樹脂であっても、ポリアミド66において問題とされる溶融貯留時のゲル化が殆ど起こらないことであり、該ポリマーを特定の製造方法で捲縮糸となすことで捲縮特性にも優れた捲縮糸となるがわかった。これらにより捲縮糸のアミノ末端基濃度と捲縮特性とを制御することが可能となり、両者を制御することで相乗効果的に染色特性が高まることを見出したのである。
すなわち本発明は、繰り返し単位の90モル%以上がペンタメチレンアジパミド単位で構成されたポリアミド56からなり、沸騰水処理後の捲縮伸長率が10〜40%であり、アミノ末端基濃度が30〜100eq/tonであることを特徴とする、捲縮糸によって達成されるものである。
本発明のポリアミド56繊維はバイオマスプラであるポリアミド56からなるため環境配慮型素材であるとともに、染色特性に優れ、耐熱性、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性にも優れた捲縮糸であることから、衣料用途や、産業資材用途に幅広く利用可能な捲縮糸、およびこれを含んでなる繊維構造体を提供することができる。そして特に優れた染色特性や、耐久性が必要とされる自動車内装用、家庭用などのカーペット用途に好適に用いることができる。
本発明の捲縮糸は長繊維であってもよいし、適度な長さに切断された短繊維であってもよい。本発明の捲縮糸とは、一般的に知られている、仮撚加工糸、バイメタル捲縮糸、機械捲縮糸、BCFヤーン(BCF:Bulked Continuous Filament、BCFヤーンはエアスタッファ捲縮糸などとも称される)などの捲縮糸を指し、単繊維の屈曲や、単繊維同士の絡み合いによって嵩高性を有する繊維である。本発明の効果はいずれの捲縮形態であっても発現するため、目的の繊維構造体に応じて適宜選択することが可能であるが、特に仮撚加工糸やBCFヤーンである場合に、より優れた染色特性が発現するため好ましく、BCFヤーンであることが最も好ましい。
本発明の捲縮糸は、繰り返し単位の90モル%以上がペンタメチレンアジパミド単位で構成されたポリアミド56からなることが必要である。ペンタメチレンアジパミド単位とは、1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸とから構成される構造単位である。本発明の効果を損なわない範囲において10モル%未満の他の共重合成分を含んでもよいが、よりペンタメチレンアジパミド単位を多く含むポリアミド56からなることで、本発明の優れた染色特性や耐熱性を発揮し易いため好ましく、94モル%以上であることがより好ましく、96モル%以上であることがさらに好ましく、98モル%以上であることが最も好ましい。また捲縮糸は10wt%未満の範囲で、後述する他の成分を含んでもよい。
染色速度が高まるのは、恐らくペンタメチレンアジパミド単位が染料とアミノ末端基との結合を促進し易い分子構造単位であるためと考えられる。つまりペンタメチレンアジパミド単位は、ポリアミド66等に含まれるヘキサメチレンアジパミド単位よりも繰り返し単位の分子量が小さく、親水性が高いアミド結合を単位重量当たりに多く含む構造単位である。よって捲縮糸がマクロに染液を吸尽および/または担持し易くなり、染料とアミノ末端基との結合が促進されるものと推定される。さらにミクロな分子構造との視点で見た場合、ペンタメチレンアジパミド単位と、ヘキサメチレンアジパミド単位では、前者の方がジアミンの炭素数が少ない。よって、ペンタメチレンアジパミド単位がアミノ末端を構成する場合、アミノ末端基とアミド結合はより近い位置関係となり、染液がアミノ末端基に運搬され易く、やはり染料とアミノ末端基の結合効率が高まるものと推定される。
他方、染色堅牢度が高まるのは、同一の繰り返し単位を多く含むことで分子鎖の規則性が高まって結晶性が向上し、紫外線、乾熱、湿熱、摩擦等で分子運動が誘発される環境下においても、アミノ末端基を含む非晶鎖全体の分子運動を、結晶により拘束するためと推定される。さらに前述したようにアミノ末端基の近い位置にアミド結合が存在しており、末端近傍のアミド結合が分子間水素結合を形成すると、アミノ末端基の運動が拘束されるため、染色堅牢度が高まるものと推定される。
以上のように、捲縮糸の染色特性はアミノ末端基の濃度だけでなく、分子鎖の繰り返し単位の親水性や規則性、捲縮糸内部の分子鎖の結晶、非晶構造など、高分子の一次構造から高次構造までの様々な構造単位に影響を受ける総合特性とも言える特性であり、捲縮糸がペンタメチレンアジパミド単位を多く含み、かつ後述するように、アミノ末端基濃度、沸騰水処理後の捲縮伸長率が特定の範囲であることにより、初めて相乗効果的に発現するのである。
本発明の捲縮糸は、アミノ末端基濃度が30〜100eq/tonであることが必要である。アミノ末端基濃度が高いほど、特に染色特性の中でも濃染性と、染色堅牢度が優れたものとなる傾向にある。より好ましくは40eq/ton以上、さらに好ましくは50eq/ton以上、特に好ましくは60eq/ton以上である。一方で、アミノ末端基濃度が100eq/tonを超えると、捲縮糸の結晶性が逆に低下してしまって捲縮特性が低下し易かったり、耐光堅牢度の悪化を招いたり、空気中、包装材料中に存在する窒素酸化物によって捲縮糸が黄変したりする場合もあるため、100eq/ton以下とすることが必要である。より好ましくは95eq/ton以下であり、さらに好ましくは90eq/ton以下であり、特に好ましくは85eq/ton以下である。また詳細は後述にて示すように、従来のポリアミド56からなる捲縮糸においては、アミノ末端基濃度が高いものを得ることが難しかったが、本発明の如く特定の加熱重合方法で製造したポリアミド56樹脂を用いることで、アミノ末端基濃度が上記範囲の捲縮糸となすことができるのである。アミノ末端基濃度は実施例にて記載の方法で測定することができる。
これらに加え、本発明の捲縮糸は沸騰水処理後の捲縮伸長率が10〜40%であることが必要である。沸騰水処理後の捲縮伸長率が高いほど、染色特性の中でも特に染色速度が高まるため好ましい。これは恐らく繊維の内部において結晶相と非晶相が2極化した構造となり、非晶相がよりランダムで分子運動性が高い状態にあるとともに、結晶相の緻密化にともなってアミノ末端基が非晶相に排除されて、非晶相のアミノ末端基が高濃度化するためと推定される。つまり非晶相の分子運動性が高いことで染液の吸尽性、担持性が高まり、かつ該非晶相はアミノ末端基が高濃度で存在するため、これらの相乗効果によりアミノ末端基に染料が結合し易くなって染色速度や濃染性が高まるものと推定される。沸騰水処理後の捲縮伸長率はより好ましくは12%以上であり、さらに好ましくは14%以上である。
一方で沸騰水処理後の捲縮伸長率を40%以下とすることで、非晶相の分子運動が適度な範囲に抑えられるためアミノ末端基と染料との結合状態が安定化し、染色堅牢度が高まるため好ましい。より好ましくは38%以下であり、さらに好ましくは36%以下である。
また上記の範囲の沸騰水処理後の捲縮伸長率であることで、カーペットの表糸として用いた場合には、加熱成型や実使用環境下で加わる圧縮力によって、パイル倒れが起こりにくくなり、製品品位が良好で耐摩耗性が高まるメリットもあり好ましい。また適度なクッション性が発現して触感がソフトになるため好ましい。
なお詳細は後述するが、従来のポリアミド56からなる捲縮糸は、ポリアミド56樹脂が結晶性の低いポリマーであることから、沸騰水処理後の捲縮伸長率が高いものを得ることが難しいものであった。そこで本発明の加熱重合方法にてポリアミド56樹脂中に適量のアミノ末端基を存在せしめることで、ポリマーの結晶性が改善され、更に特定の製造方法により捲縮糸となすことで、初めて沸騰水処理後の捲縮伸長率の高い捲縮糸とすることが可能となったのである。
本発明の捲縮糸は、さらにアミノ末端基濃度とカルボキシル末端基濃度が下記の関係にあることが好ましい。
0.4≦[NH]/([NH]+[COOH])≦0.8
[NH]:捲縮糸のアミノ末端基濃度(eq/ton)
[COOH]:捲縮糸のカルボキシル末端基濃度(eq/ton)
[NH]/([NH]+[COOH])は、捲縮糸のアミノ末端基とカルボキシル末端基の量的バランスを示す値であり、単位重量当たりに両者が等モル存在する場合0.5となるものである。捲縮糸中のアミノ末端基濃度とカルボ末端基濃度のバランスが上記範囲にあることで、さらに染色堅牢度に優れ、かつ捲縮の堅牢度にも優れた捲縮糸となる。よって、前記末端基バランスは0.43〜0.78であることがより好ましく、0.45〜0.75であることがさらに好ましく、0.47〜0.73であることが特に好ましく、0.5〜0.7が最良である。アミノ末端基とカルボキシル末端基は、分子鎖骨格と比べると分子運動性の高い部位と考えられ、末端基の分子運動は非晶相に存在する分子鎖骨格の運動性に影響を与える。そしてポリアミド56の場合、ジアミン単位とジカルボン酸単位の炭素数が異なる特徴から、各末端基の運動性が異なるものと考えられる。アミド結合は隣接する分子鎖との水素結合を形成して拘束され、運動性が低下し易いので、アミド結合からの炭素数が多いほど、運動の自由度が高い末端基である。よって、ポリアミド56の場合カルボキシル末端基の方がアミノ末端基よりも運動性が高いものと考えられる。染色堅牢度、捲縮の堅牢度に優れる捲縮糸であるためには、非晶相の分子運動が適度に拘束されていることが重要であることから、両末端基濃度を上記の範囲とすることが好ましい。
本発明の捲縮糸は、ヘタり難い捲縮を有することで、染色工程で受ける外力(圧縮力や摩擦力など)で捲縮形態が変化することなく、繊維の内部構造が維持されるためより均染性に優れた捲縮糸となる。また染色工程以外の高次加工工程や、繊維構造体とした後の長期使用において、製品のボリューム感が長期に渡って維持されるため好ましい。このため捲縮のヘタり難さの指標である拘束荷重下捲縮保持率が、40%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、50〜100%以上が最も好ましい。拘束荷重下捲縮保持率とは、2mg/dtex荷重下で沸騰水処理を行った後に求めた捲縮伸長率(拘束荷重下伸長率)を、フリーの状態で沸騰水処理を行った後に測定した捲縮伸長率(沸騰水処理後の捲縮伸長率)で除した後、100倍することにより求めたものである。
本発明の捲縮糸はポリアミド56の分子構造的な特徴から、5%伸長応力が0.1〜0.5cN/dtexと極めて柔軟性に優れる捲縮糸とすることも可能である。5%伸長応力を0.5cN/dtex以下とすることで、柔軟でソフトな風合いを有すると同時に、弾性回復性に優れるため、パイル倒れが発生し難く、成型性や耐摩耗性も高まる傾向にあるため好ましい。従来のポリアミド66を構成するヘキサメチレンアジパミド単位は、ジアミン単位とジカルボン酸単位の炭素数が共に6であるため隣接する分子鎖間でアミド結合の位置が揃い易く、分子鎖間で強固な水素結合が形成されるため捲縮糸の剛性が高まり、5%伸長応力を0.5cN/dtex以下にすることは困難である。一方でポリアミド56を構成するペンタメチレンアジパミド単位は、ジアミン単位が炭素数5、ジカルボン酸単位が炭素数6であるため、分子間の水素結合力が適度に低く、5%伸長応力0.5cN/dtex以下と非常に柔らかい捲縮糸にする事ができる。0.45cN/dtex以下であることがより好ましく、0.4cN/dtex以下であることがさらに好ましく、0.35cN/dtex以下であることが特に好ましく、0.3cN/dtex以下であることが最良である。5%伸長応力は低いほど好ましいが、0.1cN/dtexが製造上の下限である。
本発明の捲縮糸は耐熱性の指標となる融点が高いことが好ましい。融点は240℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましい。また繊維の溶融に要する熱量の指標である、融解熱量も高いことが好ましく、60J/g以上であることが好ましく、70J/g以上であることがより好ましい。融点および融解熱量が高いことで、例えば該捲縮糸をパイル糸として用いたカーペットを加熱成型する際においてもパイルが融着したりする問題や、パイルが倒れて復元しない等の欠点が生じることが無いため好ましい。
本発明の捲縮糸は単繊維の横断面形状が、丸型、Y型、多葉型、多角形型、扁平型、中空型、田型などの多種多様の断面形状を取ることができ、例えば横断面形状がY断面であり、断面内に中空部をも有するY中空断面等の横断面形状を採用することもできる。またマルチフィラメントである場合、それぞれの単繊維の断面形状は同一であっても異なっていても良い。
また本発明の捲縮糸は、単繊維の異形度(D1/D2)が1.3〜8であることが好ましく、異形度が大きいほど染色速度が高まることや、捲縮の堅牢度の高まるメリットがあり好ましい。一方で異形度が適度な範囲にあることで摩擦堅牢度や耐光堅牢度といった染色堅牢度にも優れた捲縮糸となるため好ましい。1.5〜7.5がより好ましく、2〜7がさらに好ましく、2.5〜6.5が特に好ましい。本発明の単繊維の異形度は、実施例に記載の方法で単繊維の横断面を観察し、横断面の外接円の直径D1と、内接円の直径D2の比(D1/D2)として定義する。
本発明の捲縮糸は、本発明の目的効果を損なわない範囲で、芯鞘複合糸(単芯、多芯、芯成分部分露出)、バイメタル複合糸などの単繊維内複合糸であったり、他のポリマーとアロイ化したアロイ繊維であったりしてもよい。複合、アロイ化する場合の他のポリマーとしては、例えば、ポリエステル(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、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸など)、ポリアミド(ポリアミド6等のポリアミドmであり繰返単位の炭素数mが4〜12のもの、ポリアミド66等のポリアミドnoであり繰返単位の炭素数nが4〜12、炭素数oが4〜12のもの、など)、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオキシメチレン、ポリメタクリルメタクリレート、ポリエチレングリコールなどを挙げることができ、ホモポリマーや共重合ポリマー(下記に共重合成分として例示した成分を含む上記ポリマー)など適宜選択できるが、本発明の優れた染色特性や耐熱性を発現せしめるためには、ポリアミド56が繊維表面の一部を形成していることが好ましい。
また本発明の捲縮糸は、染色特性に優れ、耐熱性や耐摩耗性にも優れるため、他の繊維と混繊、混紡、混撚等を施して使用することも可能である。
また本発明の捲縮糸は、例えば酸化防止剤や耐熱安定剤(ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、リン系化合物、イミダゾール系化合物、チアゾール系化合物およびこれらの置換体、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物、等)、耐候剤(レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等)、顔料(硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等)、光沢改善剤(酸化チタン、炭酸カルシウム等)、染料(ニグロシン、アニリンブラック等)、結晶核剤(タルク、シリカ、カオリン、クレー等)、可塑剤(p−オキシ安息香酸オクチル、N−ブチルベンゼンスルホンアミド等)、帯電防止剤(アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、4級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等)、難燃剤(メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンオキシド、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等)を含んでもよい。
また本発明のポリアミド56は、1,5−ペンタメチレンジアミンや、アジピン以外に、本発明の目的を損ない範囲で他の化合物を共重合されたものであってもよく、例えば下記の成分から誘導される構造単位を含んでいてもよい。
例えば脂肪族カルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸など)、脂環式ジカルボン酸(シクロヘキサンジカルボン酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、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、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、5ーナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸、など)から誘導される構造単位を含むことができる。
またエチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,13−ジアミノトリデカン、1,14−ジアミノテトラデカン、1,15−ジアミノペンタデカン、1,16−ジアミノヘキサデカン、1,17−ジアミノヘプタデカン、1,18−ジアミノオクタデカン、1,19−ジアミノノナデカン、1,20−ジアミノエイコサン、2−メチル−1,5−ペンタメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノヘキシル)メタンのような脂環式ジアミン、キシリレンジアミンのような芳香族ジアミンなどにから誘導される構造単位を含むことができる。
ジオール化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、ハイドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシビフェニル、ナフタレンジオール、アントラセンジオール、フェナントレンジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4´−ジヒドロキシジフェニルエーテル、ビスフェノールS、といった芳香族、脂肪族、脂環族ジオール化合物から誘導される構造単位を含むことができる。
また、1つの化合物に水酸基とカルボン酸とを有するヒドロキシカルボン酸も挙げられ、例えば乳酸、3−ヒドロキシプロピオネート、3−ヒドロキシブチレート、3−ヒドロキシブチレートバリレート、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸、ヒドロキシアントラセンカルボン酸、ヒドロキシフェナントレンカルボン酸、(ヒドロキシフェニル)ビニルカルボン酸といった芳香族、脂肪族、脂環族のヒドロキシカルボン酸から誘導される構造単位を含むことができる。
また6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタムから誘導される構造単位を含むことができる。
捲縮糸の強度は、1〜6cN/dtexであることが好ましい。強度が1cN/dtex以上であることで繊維製品を加工する際の工程通過性が良好で、得られる繊維製品の力学特性も良好となるため好ましい。一方で強度が6cN/dtex以下であると溶融紡糸、延伸工程での糸切れが少なくとなるという製造工程上のメリットがあり、好ましい。2〜5cN/dtexがより好ましい。
また、本発明の捲縮糸の伸度は15〜70%であると、繊維製品にする際の工程通過性が良好であり好ましい。このような伸度を有する捲縮糸は後述する製造方法において、延伸倍率を好ましい範囲とすることで製造することが可能である。より好ましくは20〜60%であり、さらに好ましくは30〜50%である。
捲縮糸の沸収は1〜15%であることが好ましい。沸収が15%以下であることで、染色工程において捲縮糸が沸水処理を受けても非晶相の構造変化が起こりにくく、染液が均一に繊維中に吸尽されて均染性が高まるため好ましい。より好ましくは1〜12%、さらに好ましくは1〜10%、特に好ましくは1〜8%である。
本発明の捲縮糸の糸斑は、均染性の点から小さいことが好ましい。このため糸斑の指標であるU%(Normalモード)は3%以下が好ましく、2%以下がより好ましく、1.5以下がさらに好ましく、0.5〜1が特に好ましい。
本発明の捲縮糸には必要に応じて、交絡処理が施されてもよく、CF値(Coherence Factor)は3〜30の範囲で選択できる。
本発明の捲縮糸の単繊維繊度は0.1〜100dtexの範囲が好ましく、捲縮糸を構成する単繊維の本数(フィラメント数)は10〜1000本の範囲が好ましく、総繊度は20〜4000dtexの範囲が好ましく、目的用途に応じて選択することできる。例えばカーペット用途の捲縮糸として優れた染色特性、耐摩耗性を発現されるためには、単糸繊度は3〜50dtex、フィラメント数は30〜150本、総繊度は500〜2500dtexであることが好ましい。また衣料用途や一般資材用途に用いる場合には、単糸繊度は0.3〜3dtex、フィラメント数は10〜150本、30〜300dtexとすることで洗濯耐久性にも優れた捲縮糸となり好ましい。
本発明の捲縮糸は捲縮糸のままで用いてもよいが、該捲縮糸を用いた繊維構造体とすることも可能であり、同様に優れた染色特性、耐熱性、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性を有するため好ましい。例えば織物、編物、不織布、パイル布帛等に適用することができ、他の繊維を含んでいてもよい。他の繊維としては、木綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維や、レーヨン、キュプラなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル(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、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等)、ポリアクリロニトルおよびポリ塩化ビニルなどの合成繊維などが適用できる。この時、他の繊維としては、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、合成繊維との引き揃え、撚糸、混繊、混紡であってもよい。
また、本発明の捲縮糸および繊維構造体は、染色特性や、耐熱性に優れ、かつ耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性にも優れた繊維構造体であるため、衣料、例えばアウトドアウェアやゴルフウェア、アスレチックウェア、スキーウェア、スノーボードウェアおよびそれらのパンツ等のスポーツウェア、ブルゾン等のカジュアルウェア、コート、防寒服およびレインウェア等の婦人・紳士用、インナー、アウター、下着、靴下、パンスト等がある。また、ユニフォーム、掛布団や敷布団、肌掛け布団、こたつ布団、座布団、ベビー布団、毛布等の布団類や枕、クッション等の側地やカバー、マットレスやベッドパッド、病院用、医療用、ホテル用およびベビー用のシーツ等、さらには寝袋、揺りかごおよびベビーカー等のカバー等の寝装資材用途があり、これらにも好ましく用いることができる。また自動車用の内装資材に好適に用いることができ、自動車用カーペット(インラインカーペット、オプションマット)に最適である。特にインラインカーペットは、大型サイズであるため染色速度が高いことが要求され、かつ加熱成型での耐熱性も必要とされるため、本発明の捲縮糸は最適である。なお、これら用途に限定されるものではなく、例えば農業用の防草シートや建築資材用の防水シート等に用いても良い。
そして本発明の捲縮糸からなる繊維構造体は、染色特性、耐熱性、耐摩耗性、力学特性、バルキー性、柔軟性、耐久性を活かし易い点で、該捲縮糸が表糸として含まれたカーペットであることが好ましい。本発明の優れた染色特性や耐熱性を活かすために、表糸の50wt%以上が本発明の捲縮糸からなることが好ましい。カーペットとしては例えば、段通、ウイルトン、ダブルフェイス、アキスミンスター等の織りカーペットや、タフティング、フックドラグ等の刺繍カーペットや、ボンデッド、電着、コード等の接着カーペットや、ニット、ラッセル等の編みカーペットや、ニードルパンチ等の圧縮カーペットに代表されるカーペット、あるいはその組み合わせを用いることができるが、より低コストでボリューム感に富むカーペットが得られる点で、タフティングカーペットであることが好ましい。本発明のタフティングカーペットは、少なくとも基布にタフティングされた表糸と、表糸が植え込まれた基布を含むものである。基布としては従来公知のものを使用することができ、例えばスパンボンド法にて製造されたポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性フィラメントからなる不織布が用いられる。また表糸に該捲縮糸の他にカーボンブラック等の導電剤を含む熱可塑性フィラメントを混繊させて静電気抑制効果を発現せしめてもよい。バッキング剤としては公知のものが用いられ、ゴム(合成ゴム、天然ゴム)、ラテックス、ビチューメンやエチレン酢酸ビニル樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、脂肪族ポリエステル樹脂、ニトリル−ブタジエンラバー等が用いられ、必要に応じて、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、着色剤、老化防止剤、充填剤、分散剤、難燃剤等の公知の添加剤を含んでもよい。
また表糸はループ、カットはどちらのパイルでもよく、カットパターンは目的、柄に応じて選択できる。また表糸の打ち込み間隔や、パイル高さも目的用途に応じて選択できる。またパイルは無撚、片撚であってもよく、2〜3本の捲縮糸を諸撚としたものであってもよい。撚り数に制限は無いが、片撚の場合は20〜60t/mであればよく、諸撚の場合は、上撚、下撚ともに50〜200t/mの範囲であればよい。諸撚りを実施するに際しては、撚りを固定させるために公知の熱処理を組合わせることが可能である。またカーペット中の糸の重量、すなわち目付は、100〜3000g/mであればよい。
本発明の捲縮糸は耐熱性や耐摩耗性といった優れた特性を有するため、非染色用途にも好適に使用できるが、製品と使用される前のいずれかの段階において、染色されてなることで、捲縮糸の優れた染色特性が活かされるため好ましい。染料としては従来のポリアミド6やポリアミド66繊維に用いられる公知の染料(酸性染料、反応染料、酸性含金染料)を用いることができる。
次に本発明の捲縮糸の好ましい製造方法について以下に説明する。
本発明のポリアミド56からなる捲縮糸の製造工程は、モノマー合成工程、重合工程、製糸工程(溶融紡糸工程、延伸工程、捲縮加工工程)に分類され、それぞれの工程で特定の製造方法を採用することが好ましいが、本発明の捲縮糸の構成要件である、アミノ末端基濃度30〜100eq/tonを達成するには、特に重合工程での製造方法が最も重要であり、特定の重合方法を採用することで、アミノ末端基が30〜100eq/tonのポリアミド56樹脂を得ることが可能である。以下にモノマー合成工程から順に、好ましい態様について説明する。
モノマー合成工程において、1,5−ペンタメチレンジアミンは、グルコースやリジンなどのバイオマス由来の化合物から、酵素反応や、酵母反応、発酵反応などによって合成されることが好ましい。上記の方法によれば、2,3,4,5−テトラヒドロピリジンやピペリジンといった化合物の含有量が少なく、高純度の1,5−ペンタメチレンジアミンを調整できるため、溶融貯留安定性の高いポリアミド56樹脂となるため、溶融紡糸工程で分子量が低下し難く、捲縮加工によって結晶化させ易くなるため好ましい。またもちろん環境適応性にも優れるというメリットもある。具体的には、特開2002−223771号公報、特開2004−000114号公報、特開2004−208646号公報、特開2004−290091号公報や、特開2004−298034号公報、特開2002−223770号公報、特開2004−222569号公報等に開示された1,5−ペンタメチレンジアミン、あるいは1,5−ペンタンジアミン・塩酸塩、1,5−ペンタメチレンジアミン・アジピン酸塩を用いて重合されたポリアミド56であることが好ましく、より純度の高い原料を得やすいことから、1,5−ペンタメチレンジアミン・アジピン酸塩を用いて重合されることが好ましい。またアジピン酸や、他のジアミン成分、ジカルボン酸成分については従来公知の方法で製造されたものを用いればよい。
次に本発明の捲縮糸に用いられるポリアミド56樹脂の重合方法について説明する。ポリアミドの重合方法としては、加熱重合法や界面重合法が知られているが、加熱重合法によって製造することが好ましい。界面重合法等の方法では工程が複雑となり、工業的な製造プロセスを実現することは極めて困難である。本発明の加熱重合法とは、原料となるジアミンとアジピン酸とを含む水溶液を加熱して脱水縮合せしめることで、ポリアミド56樹脂を得る重合方法と定義される。
そして本発明の加熱重合法は、少なくとも、原料調整工程(原料を含む水溶液を調整して重合缶内に投入する)、濃縮工程(重合系内を微加圧状態に維持しながら加熱し、水溶液中の水を揮発させて原料を濃縮する)、昇圧工程(重合系内を密閉系とし、原料を含む水溶液を加熱して水蒸気を発生させることで、制圧工程での所望圧力へ昇圧する)と、制圧工程(重合系内を一定の加圧状態に維持しながら加熱し、プレポリマーを生成させる)と、放圧工程(放圧して常圧に戻す、重合系内の温度をプレポリマーの融点以上に上昇させる)と、減圧工程(生成ポリマーの融点以上に加熱し、減圧下に保持して重縮合を進行させる)と、吐出工程(不活性ガスを重合缶内に注入して生成ポリマーを吐出させる)を含むことが好ましい。
本発明者らが検討を進めた結果、従来公知の加熱重合法では、アミノ末端基濃度の高いポリアミド56樹脂を得ることは難しいことがわかった。この原因の一つとして、ポリアミド56樹脂の原料である1,5−ペンタメチレンジアミンが、従来のポリアミド66の原料である1,6−ヘキサメチレンジアミンと比べて沸点が低く(前者:約180℃、後者:約200℃)、加熱重合の温度で揮発し易いため、これにより重合後期において重合缶内のアミノ末端基とカルボキシル末端基のモルバランスが崩れ易く、アミノ末端基の高いポリアミド56樹脂を得るのが難しいものと推定された。
そこで重合開始時にアジピン酸に対して、1,5−ペンタメチレンジアミンを過剰に仕込んで加熱重合で揮発する1,5−ペンタメチレンジアミンを補うことや、加熱重合の到達温度、重合時間等を特定の範囲として、加熱重合における1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発を抑えること検討したが、これらの処方のみでは、積極的にアミノ末端基の多いポリマーを製造することは難しいことがわかった。
そこで1,5−ペンタメチレンジアミンが加熱重合時に揮発し易い原因について鋭意検討した結果、その原因は、単に1,5−ペンタメチレンジアミンの沸点が低いためではなく、1,5−ペンタメチレンジアミンの親水性が高い特徴により、水の蒸発に付随して揮発され易い特徴を有するためであることがわかった。そして重合反応が殆ど進行していない重合初期段階から原料を含む水溶液を高温にせしめて水を蒸発させると、1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発量が非常に多くなってしまうことがわかった。より具体的には、重合初期段階から液温が150℃を超える状態にしてしまうと、水の蒸発に付随して1,5−ペンタメチレンジアミンが特に揮発し易い傾向にあることがわかった。
そして、原料調整工程において原料を含む水溶液の濃度を55〜80wt%に調整し、濃縮工程において原料を含む水溶液の温度を100〜150℃とし、水溶液の濃度を80〜95wt%まで濃縮した後、昇圧工程、制圧工程、放圧工程、減圧工程、吐出工程を経て、ポリアミド56樹脂を製造することで、重合工程における1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発を抑えることが可能となり、アミノ末端基濃度を積極的に制御することが可能となった。
なお、原料調整工程における水溶液の濃度を55wt%以上にすることで、後の濃縮工程で蒸発する水が少なくなり、1,5−ペンタンジアミンの揮発量を低減できるため好ましい。ここで水溶液の濃度とは、原料モノマーの総重量を、水溶液の重量で除して100倍した値である。一方で80wt%以下にすることで水溶液が流れる配管の保温温度を適度な範囲に抑えることができ、配管の耐熱性、エネルギー消費の観点から好ましい。より好ましくは60〜80wt%、さらに好ましくは65〜80wt%である。
ところで、一般的なポリアミド66の原料である1,6−ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸からなる塩は、水への溶解度があまり高くないため、あまり高濃度にすると塩が再結晶化して析出する問題を抱えていた。よって水溶液中の塩の濃度は50wt%程度に調整する必要があり、50wt%以下であっても水溶液の温度が低いと再結晶化し易いため、配管ラインを保温するなどの対策が必要であった。このため原料調整工程において、塩の水溶液を高めることは技術的に困難とされてきた。しかしながら驚くべきことに、ポリアミド56の原料である1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸との塩は、水に対する溶解度が極めて高い塩であることがわかった。例えば、ポリアミド66樹脂の原料である1,6−ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩の50wt%水溶液は、液温が40℃を下ると再結晶化が開始してしまうのに対し、1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩の50wt%水溶液は、液温5℃でも再結晶化は起こらず、均一な溶解状態が保たれることを発見し、この新たな特徴により、予め高濃度な原料水溶液を調整することができ、1,5−ペンタメチレンジアミンを殆ど揮発させずに高濃度化することを見出したのである。
原料調整工程での水溶液の温度が10〜70℃の範囲であると、1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸との塩の水への溶解度が高まり、かつ配管ラインの保温に要するエネルギー消費量が抑えられるため好ましい。より好ましくは20〜60℃である。
本発明の加熱重合法においては、原料調整工程後に、原料を含む水溶液を濃縮する工程(濃縮工程)を含むことが好ましく、濃縮工程において、水溶液の濃度を80〜95wt%に濃縮してから、昇圧工程へ供することが肝要である。水溶液の濃度を80wt%以上とすることで、重合工程における1,5−ペンタンジアミンの揮発量が抑えられるため好ましい。一方で水溶液の濃度が95wt%以下であることで、制圧工程においてプレポリマーが生成され易くなるため好ましい。よって濃縮工程終了時の水溶液の濃度は83〜93w%であることがより好ましく、85〜90wt%であることがさらに好ましい。このとき水溶液の温度を150℃以下に保つことが好ましく、該温度範囲で濃縮することで、1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発を抑えながら、水を積極的に蒸発させることが可能となる。より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは130℃以下、特に好ましくは100〜120℃である。また同様の理由により、重合缶内の圧力(ゲージ圧)を0.05〜0.5MPaに保持するように、重合缶のバルブを調整することが好ましく、0.1〜0.4MPaに保つことがより好ましい。濃縮時間は水溶液の濃度が上記範囲になるように選択すればよいが、0.5〜5時間であることが好ましい。
上述した本発明の好ましい加熱重合方法においては、重合缶に仕込む塩の水溶液の濃度が高いため揮発する水の絶対量が少なく、かつ濃縮工程において比較的低温、かつ微加圧水溶液を濃縮しているため、重合工程で揮発する1,5−ペンタメチレンジアミンの量を大幅に低減できる。これにより得られるポリアミド56樹脂中のアミノ末端基濃度、ならびにアミノ末端基とカルボキシル末端基との量的バランスを自由に制御することが可能となる。上記の要件を満たす加熱重合方法において、原料調整工程で原料水溶液中に存在する、1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数と、アジピン酸のモル数との比を、0.95〜1.05の範囲で調整せしめることや、制圧工程、放圧工程、減圧工程における缶内温度、缶内圧力、処理時間等の条件を調整することでポリマー中のアミノ末端基濃度を制御ができる。これにより、所望のアミノ末端基を有するポリアミド56樹脂を製造することができるのである。また必要に応じて、他のアミン化合物や、カルボン酸化合物を末端封鎖剤として用いて末端を封鎖する方法や、共重合成分として用いて末端基を調整する方法も採用することができる。そして加熱重合が完了するまでのいずれかの段階で、上述にて例示した酸化防止剤や耐熱安定剤を添加せしめることで、重合缶内においてポリアミド56の重合反応が進行し易くなり、アミノ末端基を多く有するとともに耐熱性も高いポリアミド56樹脂が得られるため好ましい。
重合工程における上記以外の工程については、例えば特開2003−292612号公報、特開2004−075932号公報等の、公知の方法を採用することができるが、より具体的に好ましい製造方法を以下に説明する。
昇圧工程では重合系内を密閉系とし、原料を含む水溶液を加熱して水蒸気を発生させることで、後述する制圧工程での所望圧力へ昇圧することが好ましい。昇圧に要する時間は0.1〜2時間の範囲とすることが好ましい。これにより重合缶内の温度を均一に高められるため好ましく、1,5−ペンタメチレンジアミンの環化反応も抑えられ、好ましい。
制圧工程では重合系内を一定の加圧状態に維持しながら加熱し、プレポリマーを生成させることが好ましい。このとき缶内圧力(ゲージ圧)は1〜2MPaとすることで、1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発が抑えられるとともに、プレポリマーが形成され易くなるため好ましい。缶内圧力は外界と繋がるバルブの開閉度合いを調整する等の手法によって調整すればよい。また缶内温度は180〜280℃とすることが好ましく、200〜270℃とすることがより好ましい。
放圧工程では重合缶内の圧力を放圧して常圧に戻し、重合缶内の温度をプレポリマーの融点以上にせしめることが好ましい。放圧に要する時間を0.1〜3時間の範囲で調整することで、未反応で残存する1,5−ペンタメチレンジジアミンが揮発し難くなるため好ましい。より好ましくは0.2〜2時間であり、さらに好ましくは0.3〜1時間である。そして上記の時間をかけて、重合缶内の温度をプレポリマーの融点以上まで上昇させることが好ましく、具体的には220〜270℃とすることが好ましい。より好ましくは230〜260℃とすることが好ましい。
減圧工程では、重合缶内の温度を生成ポリマーの融点以上に加熱することで重縮合が進行し易くなるため好ましい。一方で適度な温度に抑えることでポリマーの熱分解が抑えられるため好ましい。よって重合缶内の温度は240〜300℃とすることが好ましい。
また重合缶内の圧力を低くすると重縮合で発生した水を系外へ除去でき、反応を進行させ易くなり、適度な減圧下とすることで反応の均一性も維持されるため好ましい。よって重合缶内の圧力(ゲージ圧)は−5〜−50kPaの範囲で調整することが好ましい。
吐出工程においては、窒素等の不活性ガスを重合缶内に注入して重合缶内の圧力(ゲージ圧)を0.1〜2MPaに加圧し、ポリマーを吐出させればよい。吐出されたポリマーを水冷し、カットすることでペレット状のポリアミド56樹脂を得ることができる。
得られたポリアミド56樹脂は必要に応じて固相重合を施すことも可能であり、ペレット化されたポリアミド56樹脂を、真空下、または窒素雰囲気下にて、130〜200℃の温度範囲で、1〜48時間範囲で、目標とする重合度の樹脂ペレットとなるまで固相重合することが好ましい。
次に本発明の製糸方法について説明する。
上記の如く加熱重合方法によって製造した末端基を調整したポリアミド56樹脂を用い、特定の製糸方法で捲縮糸となすことで本発明の捲縮糸を得ることができる。前述したように、ポリアミド56樹脂はその分子構造の特徴から、多くのアミノ末端基を含んでも溶融紡糸でゲル化が起こり難く、良好な紡糸性を示すことから、該ポリアミド56樹脂を用いることでアミノ末端基濃度の高いポリアミド56捲縮糸を得ることができる。ポリアミド56樹脂がポリアミド66樹脂と比べて溶融貯留時にゲル化し難い理由は定かではないが、アミノ末端基が結合するメチレン鎖の炭素数が短いことが原因と考えられる。つまりポリアミド66においてはアミノ末端基が炭素数6のメチレン鎖に結合しているため、アミノ末端近傍の分子鎖が還化し易く、熱分解すると還化物が遊離してゲル化を誘発するのに対し、ポリアミド56樹脂では、メチレン鎖の炭素数が5であるため、立体障害によって還化し難く、ゲル化が殆ど起こらないものと推定している。
ポリアミド56樹脂を加熱乾燥し、水分率を10〜1000ppm調整した後、溶融紡糸に供する。通常ポリアミド66樹脂ではあまり水分率が低いとゲル化し易い傾向にあるが、ポリアミド56樹脂ではゲル化は殆ど起こらないので、水分率は低いほど好ましい。より好ましくは10〜700ppmがより好ましく、10〜500ppmがさらに好ましい。ここで水分率とは、カールフィッシャー電量滴定法水分計を用い、180℃にて測定した値である。
次に、乾燥したペレットを製糸工程に供し、溶融紡糸、延伸、捲縮加工工程を行うことにより本発明の捲縮糸を得るが、ポリアミド56繊維の吸湿を抑制し、安定した繊維特性とするために溶融紡糸、延伸、捲縮加工工程は連続して行うことが好ましい。
そして、本発明の捲縮糸の製造方法としては、アミノ末端基濃度が30〜100eq/tonである紡出糸を、冷却風にて固化した後、非含水油剤を付与し、600〜2000m/分で引取り、総合延伸倍率1.5〜4倍で延伸し、延伸後の最終ロールの温度を170〜240℃として熱処理した後、捲縮ノズルの温度を最終熱処理ロール温度よりも5〜100℃高い温度としてBCF捲縮加工を施し、冷却ドラムに当てて引取り、延伸後の最終ロールより10〜30%低い速度で巻き取ることが好ましい。
特に延伸後の最終ロールの温度を170〜240℃として熱処理した後、捲縮ノズルの温度を最終熱処理ロール温度よりも5〜100℃高い温度としてBCF捲縮加工を施すことが重要である。
従来のポリアミド56からなる捲縮糸においては沸騰水処理後の捲縮伸長率が高い捲縮糸を製造することが困難であった。そしてその原因を調べた結果、捲縮ノズル内での結晶化が不十分であり、捲縮が固定されにくいためとわかった。そしてこれはBCF捲縮加工に供する繊維のアミノ末端基が少なく、かつカルボキシル末端基が極端に多いため、繊維の非晶相の分子運動性が高く、捲縮ノズル内での結晶化を阻害したものと推定された。
そして結晶化を誘発しようとして捲縮ノズルの温度を高めると、ノズル内壁に糸が融着する問題があった。また延伸ロールでの熱処理においても同様の問題により、延伸後の最終ロールの温度を170℃以上にすると、糸の軟化による糸揺れで糸が頻繁に切れたり、酷い場合にはロールに糸が融着したりする問題があった。
これに対して、本発明の如く適量のアミノ末端基濃度を含むことで、非晶相の分子運動が適度に拘束されるため、延伸ロールでの熱処理や、捲縮ノズル内で熱処理における結晶化を誘発でき、はじめて捲縮特性に優れた捲縮糸になるのである。
よって紡出糸のアミノ末端基濃度は40〜90eq/tonであることがより好ましく、50〜80eq/tonであることがさらに好ましい。なお繊維中のアミノ末端基濃度は、紡出糸、未延伸糸、延伸糸、捲縮糸で殆ど変わらないため、巻き取られた捲縮糸のアミノ末端基濃度を測定することで確認することも可能である。
上記のように、ポリアミド56からなる捲縮糸の製造方法においては、捲縮ノズル内での結晶化を誘発されることが必要であり、このためには繊維が適量のアミノ末端基を有することに加え、下記の製造方法を採用することが好ましい。
溶融紡糸工程において、紡糸温度は250〜300℃であることが好ましい。紡糸温度を250℃以上とすることでポリアミド56樹脂が十分な流動性を示し、300℃以下とすることにより、熱分解を抑えることができる。また、樹脂中のアミノ末端基濃度、カルボキシル末端基濃度が繊維化しても維持されるため好ましい。より好ましくは260〜290℃、さらに好ましくは270〜280℃である。また紡糸内ではポリアミド56の重合と熱分解が競合して起こるが、滞留時間(ポリアミド56樹脂が溶融され、紡糸口金から吐出されるまでの時間)を極力短くすることで、分子量の増減、末端基の増減を抑えることができ、捲縮特性に優れた捲縮糸が得られるため好ましい。よって30分以下であることが好ましく、15分以下であることがより好ましく、0.5〜7分がさらに好ましい。
溶融部には1軸および/または2軸のエクストルーダーが付帯されていると、ポリアミド56樹脂に適度な圧力を加えながらポリマー配管、ギヤポンプ、紡糸パックへ導くことができるため好ましい。また紡糸口金から吐出される前の段階で、SUS不織布フィルターや、サンド等によってポリアミド56樹脂を濾過することも好ましい。口金孔スペックは目的とする捲縮糸の横断面形状に合わせて適宜選択すればよく、例えば孔径、孔長、スリット長、スリット幅、スリット深さなどは勿論、吐出孔出口にR加工を施すことや、口金を2枚構成として、2段階でポリマーを計量するなど、従来公知の手段を講じることができる。
紡出糸を冷却する方法としては、一般に水冷により固化させる方法、冷却風にて固化させる方法があるが、冷却風にて固化させることが好ましい。これはポリアミド56が主として親水性の高いペンタメチレンアジパミド単位で構成されるため繊維が吸湿し易く、延伸に供する未延伸糸に多くの水が含まれると、延伸工程で毛羽の発生を誘発させてしまうためである。よって、冷却風にて固化せしめることが好ましい。冷却風は、風速0.3〜1m/秒、風温15〜25℃、相対湿度20〜70%の気体で冷却させることがより好ましい。同様に溶融紡糸、延伸を行う室内の温湿度環境は、温度20〜30℃であることが好ましく、相対湿度は20〜65%の範囲で出来るだけ低いことが好ましく、温度は±3℃以内、湿度は±5%以内で調整されていることが好ましい。また冷却風開始点は紡出糸を口金面から鉛直下方0.01〜0.15mの地点とすることが、捲縮糸の強度を高める点で好ましい。
また引取ロールやガイド等での擦過が大きいと、得られる捲縮糸中の強度の低下や、毛羽の発生を招く傾向にあるため、繊維を引き取る前の段階にて紡糸油剤を付着させることが好ましい。さらにポリアミド56の吸湿を抑えるために、水を含まない非含水油剤であることが好ましい。非含水紡糸油剤とは、平滑剤、帯電防止剤、乳化剤等の油剤有効成分を、炭素数が12〜20である鉱物油にて希釈したものであればよく、従来公知のものを用いることできる。付着量は油剤有効成分が得られる捲縮糸に対して0.1〜2wt%となるように調整することが好ましい。
そして非含水油剤を付着せしめた紡出糸を引き取ることで未延伸糸を形成するが、このときの引取速度を600〜2000m/分とすることが好ましい。引取速度が600m/分以上であることで未延伸糸の吸湿が抑えられ、延伸工程で分子鎖を均一に配向させることが可能となるため好ましい。一方で引取速度を適度な範囲とすることで高倍率での延伸が可能となり、強度も高い捲縮糸なるため好ましい。700〜1500m/分がより好ましく、800〜1200m/分がさらに好ましい。
引き続いて未延伸糸を加熱ロール間で総合延伸倍率1.5〜4倍で延伸することが好ましい。延伸倍率を高めて繊維中の分子鎖の配向度を高めることで、延伸後の最終ロールでの熱処理温度を高く設定できるため好ましい。また適度な延伸倍率に抑えることで、5%伸長応力の低い捲縮糸が得られるため好ましい。総合延伸倍率は2〜3.5倍であることがより好ましい。なお総合延伸倍率とは下記に定義され、延伸後の最終ロールは捲縮ノズルに供する直前のロールを指す。
総合延伸倍率=[延伸後の最終ロールの速度(m/分)]/[引取ロールの速度(m/分)]
そして、延伸後の最終ロールにて170〜240℃で熱セットした後、捲縮ノズルの温度を最終熱処理ロール温度よりも5〜100℃高い温度としてBCF捲縮加工を施すことが肝要である。本発明では適量のアミノ末端基を有することで、延伸後の最終ロールの温度を170℃以上とすることが可能となる。高温で熱セットすることで捲縮ノズルに供する前に予め繊維を結晶化せしめることができる。この効果により捲縮ノズルの温度を最終ロールの温度よりも5〜100℃高くしても、ノズル内に繊維が融着することが無く好ましい。一方で延伸後の熱処理ロールの温度を240℃以下とすることで、ロール上の繊維に適度な収縮応力が発現して糸条走向が安定化するため好ましい。延伸後の最終ロールの温度は180〜235℃がより好ましく、190〜230℃がさらに好ましい。
延伸後の最終ロールで上記の熱処理を施した後、捲縮ノズルの温度を延伸後の最終ロールの温度より5〜100℃高い温度とすることで、延伸糸に予め含まれていた結晶を、捲縮ノズル内にて部分融解させて緻密化の高い結晶を形成できる。この操作によって捲縮特性に優れた捲縮糸が得られるため好ましい。一方で適度な温度に抑えることでノズル内への糸の融着がなく、強度も高い捲縮糸なるため好ましい。より好ましくは10〜80℃高いことがより好ましく、20〜60℃高いことがさらに好ましい。
さらに捲縮ノズル内における糸温度を高くするために、最終ロールから捲縮ノズルまでの距離を短くする手法や、繊維を保温ボックスで保温する手法や、非接触ヒーターで加熱する手法も好適に用いられる。
また延伸は2段階以上で段階的に施すことが好ましく、延伸温度を段階的に高めること好ましい。例えば延伸を2段階で施す場合、1段目の延伸ロールを40〜100℃とし、2段目の延伸ロールを100〜160℃とし、延伸後の最終ロールを上述の範囲として熱セットすることが好ましい。より好ましくは、1段目の延伸ロールを60〜80℃とし、2段目の延伸ロールを120〜140℃とし、延伸後の最終ロールを上述の範囲として熱セットすることが好ましい。
最終ロールにて熱セットされた延伸糸は、エアジェットスタッファ捲縮加工装置内のノズルにて捲縮を付与されることが好ましい。本発明にて好ましいとされる捲縮形態であるBCFヤーンを形成する捲縮加工装置としては、通常の加熱流体加工処理を施す捲縮付与装置を用いればよく、例えば、ジェットノズルタイプ、ジェットスタッファタイプ、あるいはギヤ方式など各種の捲縮付与方法が採用される。高い捲縮付与とその顕在化を達成するためにはジェットノズル方式が好ましく、例えば米国特許第3,781,949号明細書に記載の捲縮ノズルなどが好ましく使用される。加熱流体としては、エアーやスチームが使用できるが、より結晶化を促進させる為にはスチームが好ましい。
その後、冷却ドラムに当てて引き取った後、延伸後の最終ロールより10〜30%低い速度で巻き取ることが好ましい。捲縮を付与した後に、冷却ドラムに当てて引取ことにより捲縮糸の繊維構造を固定することができ、捲縮特性に優れた捲縮糸となるため好ましい。冷却ドラムと捲縮糸が接触している長さ(接触長)が長いほど、繊維構造を固定でき、その後の巻取工程、および高次加工工程で過剰な張力が加わっても捲縮の堅牢度を高く維持できるため好ましい。接触長は20cm以上であることが好ましく、30cm以上であることがより好ましく、40cm以上であることがさらに好ましい。
また、冷却ドラムに当てて引取った後、延伸後の最終ロールより10〜30%低い速度で捲縮糸に過度な歪みを加えないようにして巻き取ることで、冷却ドラムにより固定された繊維構造を変化させることがないため好ましい。冷却ドラムの温度は常温(25〜30℃)にすることが好ましい。
また冷却ドラムと巻取機の間において適度な張力でストレッチすることにより、捲縮の偏りやムラを抑えられることが好ましい。例えば冷却ドラムと巻取機の間に2つのロールを配置し、ロール間の速度差によって張力を加える方法を採用することができる。このとき張力が過度に高いと捲縮がヘタるため、ストレッチする場合の張力は0.02〜0.2cN/dtexとすることが好ましく、0.04〜0.15cN/dtexとすることがより好ましい。
また捲縮糸を巻き取る前の任意の段階で、交絡処理を施してもよい。交絡処理の回数、処理圧力は、捲縮糸のCF値が3〜30となるように調整すればよい。
かくして得られた捲縮糸は繊維構造体に使用することができ、例えば捲縮糸を常法によりカーペットに加工し、自動車内装用のカーペットとして使用することができる。
捲縮糸を染色する場合は、走向糸、カセ、チーズ、繊維構造体などの状態で染色することができるが、より均染性に優れたものにするために繊維構造体としてから染色することが好ましい。また染色方法は、バッチ式、連続式のいずれも採用できるが、発明の捲縮糸は特に染色速度が早く、短時間で濃色に染めることができるため、連続式でも十分な染色特性が発現する。バッチ式の場合、染料濃度0.1〜30%owf(捲縮糸の重量に対する、染液中の染料の重量)、浴比5〜100(捲縮糸重量に対する染液の重量)、染色温度70〜130℃、染色時間1〜120分の範囲であればよい。連続法とは、カーペット原反のような長尺の繊維構造体を走向させながら、染液を含浸させた後、スチーム槽(100℃、常圧の飽和水蒸気が充満されたもの)を通過させることで染料を捲縮糸中に固定し、その後乾燥(残存染液、水分をロール圧縮等で絞りとる)させることで染色製品を得る方法である。このときスチーム槽のサイズと、繊維構造体の走向速度に応じてスチーム槽内の通過時間が決まるため、染色速度が高い繊維構造体ほど走向速度を高められ、生産性に優れるため好ましい。本発明の捲縮糸は染色速度が速いため、スチーム槽内の通過時間を5分以下とすることができ、更に3分以下としても十分な染色性が確保される。染液の濃度や、染液の温度は適宜選択すればよい。
以下、本発明を、実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
A.硫酸相対粘度(ηr)
試料(捲縮糸または樹脂)0.25gを濃度98wt%の硫酸100mlに対して1gになるように溶解し、オストワルド型粘度計を用いて25℃での流下時間(T1)を測定した。引き続き、濃度98wt%の硫酸のみの流下時間(T2)を測定した。T2に対するT1の比、すなわちT1/T2を硫酸相対粘度とした。
B.アミノ末端基濃度
試料(捲縮糸または樹脂)1gを50mLのフェノール/エタノール混合溶液(フェノール/エタノール=80/20)に、30℃で振とう溶解させて溶液とし、この溶液を0.02Nの塩酸で中和滴定し要した0.02N塩酸量を求めた。また、上記フェノール/エタノール混合溶媒(上記と同量)のみを0.02N塩酸で中和滴定し要した0.02N塩酸の量を求める。そしてその差から試料1tonあたりのアミノ末端基量を求めた。
C.カルボキシル末端基濃度
試料(捲縮糸または樹脂)0.5gを196±1℃のベンジルアルコール20mlに溶解し、この溶液を0.02Nの水酸化カリウムエタノール溶液で中和滴定し、要した0.02N水酸化カリウムエタノール溶液の量を求める。また、上記ベンジルアルコール20mlのみを0.02Nの水酸化カリウムエタノール溶液で中和滴定し要した0.02N水酸化カリウムエタノール溶液の量を求める。そしてその差から試料1tonあたりのカルボキシル末端基量を求めた。
D.融点、融解熱量
パーキンエルマー社製示差走査型熱量計DSC−7型を用い、試料(捲縮糸、樹脂)10mgを昇温速度16℃/分にて測定して得た示差熱量曲線において吸熱側に極値を示すピークを融解ピークと判断し、極値を与える温度を融点(℃)とした。なお複数の極値が存在する場合は高温側の極値を融点とした。また融解ピークの面積から求められる熱容量の積算し(複数の融解ピークを有する場合には合算し)を融解熱量とした。
E.総繊度、単繊維繊度
1m/周の検尺機にて0.05cN/dtexの張力を掛けながら10回転させて得た、全長10mのかせの重量を測定し、1000倍することで総繊度を求めた。そして総繊度をフィラメント数で除することで単繊維繊度を求めた。
F.強度、伸度、5%伸長応力
JIS L1017 (1995)、7.5項の引張強さ及び伸び率、(1)標準時試験の測定方法に準じ、オリエンテック(株)社製テンシロン(TENSILON)UCT−100を用いて、試料(捲縮糸)のS−S曲線を測定した。まず試料をパッケージからカセ取りとし、25℃RH55%の環境下、無荷重の状態で48時間放置して調湿した。そして該試料を同環境下において、初荷重0.08cN/dtex、試料長250mm、引張速度300m/分として、S−S曲線を測定した。
強度はS−S曲線における最大強力を示した点での強力を、総繊度で除することにより求めた。伸度はS−S曲線において最大強力を示した点の伸びを、試料長で除し、100倍することで求めた。5%伸長応力は伸度5%の強力を、総繊度で除することにより求めた。測定は10回行い平均値を取った。
G.沸騰水処理後の捲縮伸長率
室温25℃、相対湿度65%の雰囲気中に24時間放置されていたパッケージから解舒した捲縮糸を、無荷重状態で、30分間沸騰水で浸漬処理した後、室温25℃、相対湿度65%で24時間乾燥し、これを沸騰水処理後の捲縮伸長率を測定する試料とした。この試料に、室温25℃、相対湿度65%の雰囲気下において、2mg/dtexの初荷重をかけ、30秒経過した後に試料長50cm(L1)にマーキングをした。次いで初荷重を除去した後、同試料に100mg/dtexの定荷重をかけて30秒経過後に伸びた試料長(L2)を測定する。そして下記式により、沸騰水処理後の伸長率(%)を求めた。
沸騰水処理後の伸長率(%)=[(L2−L1)/L1]×100。
H.拘束荷重下捲縮保持率
Gの項において、沸騰水で浸漬処理する際に、捲縮糸に2mg/dtexの荷重を吊り
下げた状態で、該捲縮糸を沸騰水処理する以外は、Gの項と同様にして、2mg/dtex荷重下での沸騰水処理後の捲縮伸長率を測定した。そして該測定値をG項にて得られた沸騰水処理後の捲縮伸長率で除して100倍することで、拘束荷重下捲縮保持率(%)を求めた。
I.沸収
室温25℃、相対湿度65%の雰囲気中に24時間放置されていたパッケージから解舒した捲縮糸を切り出し、糸端同士を結んで、ほどけないようにした周長1メートルのループ状かせを作成した。該ループ状かせを室温25℃、相対湿度65%の雰囲気中に、無荷重の状態で24時間放置したものと試料とした。同環境下にて、試料長測定用のループ状かせをフックにかけ、ループ状かせに0.05cN/dtexの荷重をかけてかせ長を測定し、元長L3とした。その後、捲縮糸を無荷重な状態で沸騰水に30分間浸積し、取り出した沸水処理後の捲縮糸を室温25℃、相対湿度65%で24時間乾燥する。乾燥後、試料長測定用のループ状かせをフックにかけ、ループ状かせに0.05cN/dtexの荷重をかけてかせ長を測定し、処理後長L4とした。そしてL3、L4を用い、次式により沸収を求めた。
沸収(%)=[(L3−L4)/L3]×100
J.糸切れ回数
100kgの捲縮糸を製糸する際に発生した糸切れ回数をカウントした。糸切れ回数が少ないほど製糸性が良好と判断した。
K.染色速度
捲縮糸からなる筒編地を作製し、炭酸ナトリウム 1%owf サンデットCL−80 2%owf、浴比1:50(筒編地として)、80℃×30分精錬を施した。
その後、該筒編みを含金染料(“Irgalan Blue 3GL 200%”[チバスペシャリティケミカルズ社製]を0.03%owf、“Irgalan Yellow GRL 200%”[チバスペシャリティケミカルズ社製]を0.08%owf、“Irgalan Bordeaux EL 200%”[チバスペシャリティケミカルズ社製]を0.03%owf)にて、浴比1:20(筒編地として)、pH=7にて染色した後、水洗し、50℃24時間熱風乾燥し、染色後の筒編地を得た。このとき染色温度、染色時間を下記(a)〜(f)として染色を施した。
<染色条件>
(a)染色温度60℃、染色時間10分
(b)染色温度70℃、染色時間10分
(c)染色温度80℃、染色時間10分
(d)染色温度90℃、染色時間10分
(e)染色温度98℃、染色時間10分
(f)染色温度98℃、染色時間60分
得られた染色筒編地について、分光測色計(ミノルタSPECTROPHOTOMETER CM−3700d、SCEモード)を用いて360〜740nmの波長域で、10nmごとに分光反射率を求め、最大吸収波長における分光反射率を用いてK/Sを求めた。ここでK/S(クベルカムンク関数とも称される)とは、色の濃さを表す指標であり、値が大きいほど濃色に染色されていることを示している。
K/S=(1−R)/2R
R:最大吸収波長における分光反射率
そして(a)〜(e)の染色筒編地のK/Sを、(f)の染色筒編地のK/Sで除して100倍することでK/S濃度を求めた。そしてK/S濃度が80を超える染色条件のうち、最も染色温度が低い条件から捲縮糸の染色速度を判断した。つまり実施例表の染色速度の欄において(a)と判断された場合、最も染色速度が速く、(e)の場合、最も染色速度が遅い。
L.濃染性
K項、染色条件(f)で染色した筒編地のK/Sの値を、参考例2の筒編地(ポリアミド6捲縮糸、染色条件(f))のK/Sで除し、100倍した値を求めた。この値が100の場合、ポリアミド6捲縮糸と同等の濃染性を示すと判断し、大きいほど濃染性に優れるものと判断した。
M.耐光堅牢度
JIS L0842(2004)の紫外線カーボンアーク灯光に対する染色堅ろう度試験方法に準じ、耐光堅牢度の試験を行った。
紫外線オートフェードメーター(スガ試験機株式会社製、型式U48AU)を用い、K項、染色条件(f)で染色した筒編地をサンプルとし、下記の条件でカーボンアーク灯光照射を行い、照射後サンプルの変退色度合いをJIS L0804(2004)の変退色用グレースケールを用いて級判定することで耐光堅牢度とした(1〜5級、0.5級間隔)。5級が最も優れ、1級が最も劣る。
<カーボンアーク灯光照射条件>
・ブラックパネル温度:83℃±3℃
・相対湿度50%±5%
・照射時間200時間
・アーク電圧125〜145V
・アーク電流15〜17A
N.摩擦堅牢度
JIS L0849(2004)7.1乾燥試験の測定に準じて摩擦堅牢度を測定した。
K項、染色条件(f)で染色した筒編地を切り開いて長さ23cm、幅3cmの試験辺とし、JIS L0849(2004)に規定される摩擦堅牢度試験機II型(学振形、大栄科学精機株式会社製、型式RT−200)の試料台にとりつけ、白綿布(かなきん3号)を摩擦子の接触面にとりつけ、摩擦子の荷重を1.96Nとし、試験片10cmの間を毎分10回往復摩擦する。そして100回往復摩擦を施した後の白綿布の汚染の程度を、JIS L0805(2005)に規定される汚染用グレースケールで判定した(1〜5級、0.5間隔)。5級が最も優れ、1級が最も劣る。
O.成型性(成型優等率)
実施例、比較例で作成したカーペットを試料とし、金型温度150℃、プレス圧力(ゲージ圧)0.5MPa、プレス時間15分で加熱圧縮成型し、縦10cm、横10cm、深さ10cmの凹部を有するようにカーペットを賦形した。賦形部のカーペット表糸を目視観察し、R部や側面に毛倒れや融着などの欠点を有するものは不良品と判断した。そして100回の成型を行った場合の正常品、不良品の発生数をカウントし、正常品の発生数を成型優等率(%)として成型性の指標とした。
P.柔軟性
実施例、比較例で作成したカーペットを試料とし、手のひらで押したときの触感(柔軟性)、目視における膨らみ感(バルキー性)を、◎(優れる)、○(良好)、△(可)、×(劣る)の4段階で評価した。
Q.摩耗減量率
実施例、比較例で作成したカーペットを直径120mmの円形状に切り出し、中央に6mmの穴を空けて試験片とした。該試験片を、ASTM D 1175(1994)に規定されるテーバー摩耗試験機(Rotary Abraster)に表糸を上に向けて取り付け、H#18摩耗綸、圧縮荷重1kgf(9.8N)、試料ホルダ回転速度70rpm、摩耗回数5000回の摩耗試験を行った前後の試料重量を測定した。これらの測定値と下記の式を用いて摩耗減量率を算出した。
摩耗減量率(%)=(W0−W1)×100/(W2×A1/A0)
W0:測定前の円形カーペットの重量(g)
W1:測定後の円形カーペットの重量(g)
W2:カーペットの目付(g/m
A0:円形カーペットの全面積(m
A1:摩耗輪が接触する部分の全面積(m)。
R.水分率
カールフィッシャー電量滴定法水分計(平沼産業株式会社製微量水分測定装置AQ−2000、および同社製水分気化装置EV−200)を用い、水分気化温度180℃にて乾燥窒素ガスを流して測定した。
[調整例1](リジン脱炭酸酵素の調整)
まずE.coli JM109株の培養を以下のように行った。まず、この菌株をLB培地5mlに1白金耳植菌し、30℃で24時間振とうして前培養を行った。次に、LB培地50mlを500mlの三角フラスコに入れ、予め115℃、10分間蒸気滅菌した。この培地に前培養した上記菌株を植え継ぎ、振幅30cmで、180rpmの条件下で、1N塩酸水溶液でpHを6.0に調整しながら、24時間培養した。こうして得られた菌体を集め、超音波破砕および遠心分離により無細胞抽出液を調製した。これらのリジン脱炭酸酵素活性の測定を定法に従って行った(左右田健次、味園春雄、生化学実験講座、vol.11上、P.179〜191(1976))。
リジンを基質とした場合、本来の主経路と考えられるリジンモノオキシゲナーゼ、リジンオキシダーゼおよびリジンムターゼによる転換が起こり得るので、この反応系を遮断する目的で、75℃で5分間、E.coli JM109株の無細胞抽出液を加熱した。さらにこの無細胞抽出液を40%飽和および55%飽和硫酸アンモニウムにより分画した。この粗精製リジン脱炭酸酵素溶液を用い、リジンから1,5−ペンタメチレンジアミンの生成を行った。
[調整例2](1,5−ペンタメチレンジアミンの調整)
50mM リジン塩酸塩(和光純薬工業製)、0.1mM ピリドキサルリン酸(和光純薬工業製)、40mg/L−粗精製リジン脱炭酸酵素(参考例1で調製)となるように調製した水溶液を、0.1N塩酸水溶液でpHを5.5〜6.5に維持しながら、45℃で48時間反応させ、1,5−ペンタメチレンジアミン塩酸塩を得た。この水溶液に水酸化ナトリウムを添加することによって1,5−ペンタメチレンジアミン塩酸塩を1,5−ペンタメチレンジアミンに変換し、クロロホルムで抽出して、減圧蒸留(1.33kPa、60℃)することにより、1,5−ペンタメチレンジアミンを得た。
[調整例3](1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の塩の50wt%水溶液の調製)
製造例2で製造した1,5−ペンタメチレンジアミン102gを、水248g中に溶解した水溶液を、40℃のウォーターバスに浸して撹拌しているところに、アジピン酸(カーク製)を約1gずつ、中和点付近では約0.2gずつ添加していき、アジピン酸添加量に対する水溶液のpH変化を調べ、中和点を求めると、pH8.32であった。中和点でのアジピン酸添加量は146gであった。pHが8.32になるように、1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の50wt%水溶液(496g)を調整した。
[調整例4](1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の塩の70wt%水溶液の調製)
製造例3において、水の量を104.3gとした以外は、製造例3と同様にして1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩の70wt%水溶液(354.3g)を調整した。
(実施例1)
調整例4で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の70wt%水溶液に1,5−ペンタメチレンジアミンおよび水を加え、水溶液中に存在する1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)を1.004、水溶液中の原料の濃度を70wt%に調整し、予め窒素置換された熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ(原料調整工程)。
次に缶内を窒素パージしながら熱媒を加熱して水溶液を濃縮した(濃縮工程)。このとき缶内温度を120℃、缶内圧力(ゲージ圧)を0.2MPaに制圧しながら、水溶液中の原料の濃度が88wt%となるまで濃縮した。缶内の水溶液の濃度は留出水量から判断した。
そして重合釜を密閉して熱媒温度を270℃まで上昇させ、缶内圧力(ゲージ圧)1.7MPaに到達するまで昇圧した(昇圧工程)。この後缶内圧力(ゲージ圧)を1.7MPaで制圧し、缶内温度が250℃となるまで維持した(制圧工程)。さらに熱媒温度を285℃に変更し、60分間かけて大気圧まで放圧した(放圧工程)。さらに缶内圧力(ゲージ圧)を−12kPaまで減圧し、所定の攪拌動力となったところで重合反応を停止した(減圧工程)。最後に重合缶内を窒素で微加圧としてポリマーを吐出せしめ、水冷してカットした(吐出工程)。
得られたポリアミド56樹脂を、バキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した後、図1に示す1軸混練機を備えた紡糸延伸連続捲縮付与装置を用い、溶融紡糸、延伸、熱処理、捲縮処理を連続的に施して捲縮糸(BCF)を得た。
このときホッパーに原料樹脂を投入し、1軸押出混練機にて溶融および混練して紡糸ブロックに導き、ギヤポンプにてポリマーを計量、排出し、内蔵された紡糸パックに導き、三葉断面用の細孔を96ホール有する、紡糸口金から紡出した。そしてユニフロー冷却装置で糸条を冷却固化し、給油装置により給油した。その後、第1ロールで引き取った後、第2ロールの速度を第1ロールの速度の1.02倍の速度として未延伸糸にストレッチを加えた後、第2ロールと第3ロールの速度比により延伸を施し、第3ロールで熱処理を施し、第3ロールと第4ロールの速度比により再度延伸を施し、第4ロール(延伸後の最終ロール)で再度熱処理を施し、第4ロールと冷却ドラムとの間で糸条をリラックス(オーバーフィード)させながら加熱流体を用いる捲縮ノズルにてBCF捲縮加工を施し、冷却ドラムの表面において捲縮糸を冷却して構造固定し、第6ロール、第7ロールの間で捲縮を伸ばさない程度の張力(0.08cN/dtex、繊度は巻取った捲縮糸の繊度を用いる)をかけ、第7ロールと巻取機の間で捲縮を伸ばさない程度の張力(0.08cN/dtex、繊度は巻取った捲縮糸の繊度を用いる)かけて、巻き取ることにより、紡糸、延伸、熱処理、捲縮処理を1段階で施した1500デシテックス96フィラメントのBCFヤーンを得た。溶融紡糸、延伸、熱処理、捲縮処理条件は以下のとおりである。
・混練機温度:265℃
・紡糸温度:275℃
・滞留時間:6.4分
・濾層:30#モランダムサンド充填
・フィルター:20μm不織布フィルター
・口金:スリット幅0.15mm、スリット長1.2mm、孔数96
・吐出量:303g/分(1パック1糸条、96フィラメント)
・冷却:冷却長1mのユニフロー使用。冷却風温度20℃、相対湿度55%、風速0.45m/秒、冷却開始位置は口金面下0.12m
・油剤:油剤有効成分として脂肪酸エステル、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、変性シリコーンの混合物を25重量部含み、炭素数14の鉱物油75重量部で希釈したもの。鉱物油以外の成分が繊維重量に対して1wt%付着するように付着量を調整。
・溶融紡糸、延伸環境:25℃RH55%
・第1ロール温度:25℃
・第2ロール温度:55℃
・第3ロール温度:130℃
・第4ロール温度:200℃
・第5ロール温度:25℃
・第6ロール温度:25℃
・第7ロール温度:25℃
・捲縮ノズル温度:240℃
・捲縮ノズル加熱流体:スチーム
・第1ロール速度:800m/分
・第2ロール速度:816m/分
・第3ロール速度:2000m/分
・第4ロール速度:2560m/分
・第5ロール速度:80m/分
・第6ロール速度:1980m/分
・第7ロール速度:2000m/分
・巻取速度:2020m/分
・総合延伸倍率:3.2倍
得られた捲縮糸は、ηr2.85、アミノ末端基濃度70eq/ton、[NH]/([NH]+[COOH])が0.57、 融点255℃、融解熱量80J/g、沸騰水処理後の捲縮伸長率25%、拘束荷重下捲縮保持率が52%、強度2.9cN/dtex、伸度49%、5%伸長応力0.37cN/dtex、沸収2.8%、U%(Normalモード)1.8、異形度3.5であった。糸切れ回数は0回/100kgであり製糸性に優れていた。
得られた捲縮糸は染色速度、濃染性、耐光堅牢度、摩擦堅牢度が全て優れたものであり、染色特性の要求が厳しいカーペット等の用途に最適な捲縮糸であった。
そして該捲縮糸をPETのスパンボンド不織布に1/10ゲージのタフティングマシンでタフトし、パイル高さ7mmでカットし、パイル部の目付が450g/mとなるようにステッチを調整してカーペットの原反を製造した。該原反を所望のサイズに切断した後、K項に記載の条件で精錬を施し、K項(f)の染色条件で染色した後、得られたカーペットの裏面にバッキング材としてポリエチレンを塗布したのち、乾燥させてカーペットとした。該カーペットは成型性、摩耗減量率、柔軟性、全てにおいて優れたものであった。実施例1の結果を表1に示す。
(参考例1)
予め窒素置換した熱媒加熱式の重合釜に、1,6−ヘキサメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,6−ヘキサメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)が1.004であり、水溶液中の原料の濃度が50wt%である水溶液を仕込み、熱媒温度を280℃に設定して加熱を開始した。重合缶内の圧力(ゲージ圧)を1.47MPaに調整し内容物を270℃まで昇温し、次に缶内の圧力を除々に放圧し、更に減圧圧力にした後に所定の攪拌動力となったところで重合反応を停止し、吐出したストランドを水冷し、カットすることでポリアミド66樹脂を得た。
得られたポリアミド66樹脂を、バキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した後、該ポリマーを用いて捲縮糸(BCF)を製造した。
このとき、混練機温度を270℃とし、紡糸温度を280℃とし、第4ロールの温度を205℃とし、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した以外は、実施例1と同様にして捲縮糸を作製した。そして得られた捲縮糸を用いて実施例1と同様にしてカーペットを作製した。参考例1の結果を表1に示す。
実施例1と参考例1を比較すると、実施例1の方が製糸性に優れていた。これは参考例1の如くアミノ末端基が高濃度で存在するポリアミド66は、紡糸機の溶融滞留でゲル化し易いため、紡糸で糸切れが発生し易くなる傾向にあるのに対し、実施例1はポリアミド56からなるため、ゲル化が起こりにくく製糸性に優れたものと考えられる。また捲縮糸中のアミノ末端基濃度、沸騰水処理後の捲縮伸長率はともに同レベルであるが、実施例1の方が染色速度、濃染性に優れていた。これはポリアミド66を構成するヘキサメチレンアジパミド単位よりも、ポリアミド56の構成単位であるペンタメチレンアジパミド単位の方が親水性に優れるため染液を捲縮糸中に吸尽/担持し易いためと考えられる。さらにカーペットの柔軟性も実施例1の方が優れていた。
(参考例2)
80リットルのステンレス製オートクレーブにε−カプロラクタム水溶液(15%含水)を25kg仕込み、缶内を窒素置換した後密閉し、缶内の温度が255℃になるまで内圧(ゲージ圧)が1.5MPaを超えないようバルブを調整し、撹拌しながら加熱昇温を行って重合反応を進行させた。缶内温度が250℃に到達後、缶内圧力を徐々に大気圧まで放圧し、その後も窒素を供給しながら(5リットル/分)引き続き重合を行い、所定の攪拌動力で重合反応を停止した。重合缶内を窒素で微加圧としてポリマーを吐出せしめ、水冷してカットした。得られたポリアミド6樹脂を、低分子量成分を除去するため95℃熱水により10時間処理し、ポリアミド6樹脂を得た。
得られたポリアミド6樹脂を、バキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した後、該ポリマーを用いて捲縮糸(BCF)を製造した。
このとき、混練機温度を250℃とし、紡糸温度を260℃とし、第4ロールの温度を185℃とした以外は、実施例1と同様にして捲縮糸を作製した。なおこのとき、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。得られた捲縮糸を用いて実施例1と同様にしてカーペットを作製した。参考例2の結果を表1に示す。
実施例1と参考例2を比較すると分かるように、実施例1の方が融点、融解熱量が高いため、成型時の圧縮力で倒れたパイルが復元し易く、成型性に優れていた。また実施例1は特に耐光堅牢度の点で参考例2よりも優れていた。これはポリアミド56のアミノ末端基が隣接するアミド結合との距離が近いため末端の運動が適度に拘束されており、染料との結合が安定化したためと考えられる。
(比較例1)
ポリアミド56樹脂を下記の製造方法で製造した以外は実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みた。すなわち予め窒素置換した熱媒加熱式の重合釜に、調整例3で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の50wt%水溶液を仕込み、熱媒温度を280℃に設定して加熱を開始した。重合缶内の圧力(ゲージ圧)を1.47MPaに調整し内容物を270℃まで昇温し、次に缶内の圧力を除々に放圧し、更に減圧圧力にした後に所定の攪拌動力となったところで重合反応を停止し、吐出したストランドを水冷し、カットすることでポリアミド56樹脂を得た。そして得られたポリアミド56樹脂を、バキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した。
該ポリマーを用いて実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みたが、第4ロール上、捲縮ノズル内部における糸の融着が酷いためサンプリング出来ず、第4ロールの温度、捲縮ノズルの温度を下げざるを得ず、それぞれ150℃まで下げることでロール上、捲縮ノズルでの糸条走向が安定化し、捲縮糸の連続サンプリングが可能となった。なお、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。比較例1の結果を表1に示す。
実施例1と比較例1とを比較するとわかるように、紡出糸中に適量のアミノ末端基が存在することで、延伸後の最終ロール、捲縮ノズル内での高温熱処理が可能となり沸騰水処理後の捲縮伸長率が高い捲縮糸が得られることがわかる。これは繊維中に適量のアミノ末端基が存在することで、最終熱処理ロール、および捲縮ノズル内での熱処理により、ポリアミド56繊維が結晶化し易くなったためと考えられる。
そして実施例1の捲縮糸は染色速度、濃染性、耐光堅牢度、摩擦堅牢度の全てにおいて、比較例1と比べて優れたものであった。さらに実施例1の捲縮糸を用いてなるカーペットは、成型性、摩耗減量率、柔軟性の全てにおいて比較例1よりも優れていた。比較例1のカーペットは、融解熱量や捲縮特性が低いため、成型時にR部でパイル倒れが多発し、成型性も悪いものであった。
(比較例2)
ポリアミド56樹脂を下記の製造方法で製造した以外は実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みた。すなわち調整例3で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の50wt%水溶液に、1,5−ペンタメチレンジアミンおよび水を加え、水溶液中に存在する1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)を1.004、水溶液中の原料の濃度を50wt%として、予め窒素置換した熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ以外は、比較例1と同様にしてポリアミド56樹脂を製造した。得られたポリマーをバキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した。
そして該ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みたが、比較例1と同じく、第4ロール上、捲縮ノズル内部における糸の融着が酷いためサンプリング出来ず、第4ロールの温度、捲縮ノズルの温度を下げざるを得ず、それぞれ150℃まで下げることでロール上、捲縮ノズルでの糸条走向が安定化し、捲縮糸のサンプリングが可能となった。なお、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。比較例2の結果を表1に示す。得られた捲縮糸の特性は概ね比較例1と同レベルの特性を示し、全てにおいて実施例1の方が優れていた。
(比較例3)
実施例1のポリアミド56樹脂の製造において、濃縮工程を行わずに、昇圧工程以降に供した以外は、実施例1と同様にしてポリアミド56樹脂を得た。得られたポリマーをバキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した。
そして該ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みたが、比較例1、2と同じく、第4ロール上、捲縮ノズル内部における糸の融着が酷いためサンプリング出来ず、第4ロールの温度、捲縮ノズルの温度を下げざるを得ず、それぞれ150℃まで下げることでロール上、捲縮ノズルでの糸条走向が安定化し、捲縮糸のサンプリングが可能となった。なお、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。比較例3の結果を表1に示す。得られた捲縮糸は比較例1、2と同じレベルの特性であり、全てにおいて実施例1の方が優れていた。
(比較例4)
実施例1のポリアミド56樹脂の製造において、濃縮工程における缶内温度を160℃とした以外は、実施例1と同様にしてポリアミド56樹脂を得た。得られたポリマーをバキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した。
そして該ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様にして捲縮糸(BCF)を製造しようと試みたが、比較例1〜3と同じく、第4ロール上、捲縮ノズル内部における糸の融着が酷いためサンプリング出来ず、第4ロールの温度、捲縮ノズルの温度を下げざるを得ず、それぞれ150℃まで下げることでロール上、捲縮ノズルでの糸条走向が安定化し、捲縮糸のサンプリングが可能となった。なお、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。比較例4の結果を表1に示す。得られた捲縮糸は比較例1〜3と同レベルのものであり、全てにおいて実施例1の方が優れていた。
実施例1と比較例1〜4とを比較するとわかるように、本発明における好ましい加熱重合方法を採用することで、加熱重合での1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発が抑えられ、適量のアミノ末端基を有する紡出糸を形成でき、これにより繊維が、延伸後の最終ロール上や、捲縮ノズル内の熱処理で結晶化し易くなり、捲縮特性に優れた捲縮糸を製造することが可能となることがわかる。
そして加熱重合において1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発を抑えるには、原料調整工程における原料水溶液の濃度を55〜80wt%に調整し、濃縮工程において原料水溶液の温度を100〜150℃の範囲で水溶液濃度80〜95wt%まで濃縮せしめることが肝要であることがわかる。
Figure 0004935695
(実施例2、3、比較例5、6)
実施例1において、延伸後の最終ロール(第4ロール)の温度、捲縮ノズルの温度を下記の如く変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2、3、比較例5、6の捲縮糸を製造した。なおこのとき、第6ロール、第7ロール、巻取速度を、第6ロールと第7ロールの間の糸条張力、第7ロールと巻取機間の糸条張力がそれぞれ0.08cN/dtexとなるように補正し、得られる捲縮糸の総繊度が1500dtexとなるように吐出量を補正した。得られたそれぞれの捲縮糸を用いて、実施例1と同様にしてカーペットを作製した。実施例2、3、比較例5、6の結果を表2に示す。
・第4ロール温度
実施例2:180℃
実施例3:230℃
比較例5:150℃
比較例6:245℃
・捲縮ノズル温度
比較例5:150℃
実施例1〜3、比較例5、6を比較すると分かるように、ポリアミド56からなる捲縮糸のアミノ末端基濃度が30〜100eq/tonであるだけでなく、沸騰水処理後の捲縮伸長率が10〜40%であることで、初めて染色速度、濃染性、耐光堅牢度、摩擦堅牢度にバランス良く優れた捲縮糸となることがわかる。
比較例5の捲縮糸にはアミノ末端基が高濃度で存在してはいるものの、沸騰水処理後の捲縮伸長率が低いためその効果を活かせず、実施例と比べると染色速度、濃染性に劣るものであった。これは捲縮糸中の非晶相に配向度の高い分子鎖が残存しており、非晶相の緻密性が高いたために染液が吸尽され難く、アミノ末端基と染料との接触機会が少ないためと考えられる。また耐光堅牢度や摩擦堅牢度も不十分であり、カーペット成型時には毛倒れが散見され、成型性に劣るものであった。またカーペットの摩耗減量率、柔軟性も実施例の方が優れていた。
また比較例6の捲縮糸にもアミノ末端基が高濃度で存在しているものの、沸騰水処理後の捲縮伸長率が高すぎるため、特に耐光堅牢度や摩擦堅牢度に劣るものであった。これは捲縮糸中の非晶相の分子鎖がランダムになりすぎてしまって分子運動性の高い状態にあり、染料とアミノ末端基との結合状態が不安定となったためと推定される。またこれにより捲縮糸の強度も低くなってしまい、タフティング工程でも糸切れが発生して操業性が不十分であり、得られるカーペットの摩耗減量率も実施例の方が優れていた。
Figure 0004935695
(実施例4、5、比較例7)
実施例4においては、調整例4で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の70wt%水溶液を、そのまま予め窒素置換された熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ(原料調整工程)以外は、実施例1と同様にして実施例4のポリアミド56樹脂を得た。
実施例5、比較例7においては、調整例4で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の70wt%水溶液に1,5−ペンタメチレンジアミンと水を加え、水溶液中に存在する1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)を、実施例5では1.011、比較例7では1.02に調整してから、それぞれ予め窒素置換された熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ(原料調整工程)以外は、実施例1と同様にして実施例5、比較例7のポリアミド56樹脂を得た。
得られたそれぞれのポリマーをバキュームドライヤー型乾燥機にて、缶内温度90℃で真空乾燥を行い、乾燥後のポリマーの水分率が400ppmとなるまで乾燥した後、実施例1と同様にして、実施例4、5、比較例7の捲縮糸(BCF)を得た。そして得られた捲縮糸を用いてカーペットを作製した。実施例4、5、比較例7の結果を表3に示す。
(比較例8)
比較例1において、延伸後の最終ロールの温度を170℃、捲縮ノズルの温度を240℃とした以外は、比較例1と同様にして捲縮糸を製造した。このとき延伸後の最終ロール上での糸揺れが酷かったため連続サンプリングは困難であり、カーペットを作製するに十分な捲縮糸を得るには至らなかったが、染色特性を測定できる程度のサンプリングは可能であった。比較例8の結果を表3に示す。
実施例1、4、5、比較例7に示すように、本発明の好ましい加熱重合方法では1,5−ペンタメチレンジアミンの揮発が抑えることができるため、モノマーの仕込み比を変更することで、捲縮糸のアミノ末端基濃度を調整することができる。
そして沸騰水処理後の捲縮伸長率が10〜40%であるだけでなく、アミノ末端基濃度が30〜100eq/tonであることで、初めて染色性、摩耗減量率、成型性、柔軟性にバランス良く優れた捲縮糸とすることができる。
実施例1、5、比較例7を比較するとわかるように、アミノ末端基濃度が100eq/ton以下であることで、特に耐光堅牢度、摩耗減量率、成型性に優れた捲縮糸となる。これは適量のアミノ末端基を含むことで緻密な結晶構造を有する捲縮糸となり、紫外線、乾熱、湿熱、摩擦等で分子運動が誘発される環境下においても、非晶鎖の分子運動を、結晶により拘束するためと推定される。
一方で、実施例2と比較例8を比較するとわかるように、アミノ末端基濃度が30eq/ton以上であることで、初めて捲縮特性に優れた捲縮糸を工程通過性良く製造することが可能となる。そしてアミノ末端基濃度と沸騰水処理後の捲縮伸長率の両者が、本発明の好ましい範囲にあることで、これらが相乗効果的に作用して、染色性、摩耗減量率、成型性、柔軟性にバランス良く優れた捲縮糸となることがわかる。
Figure 0004935695
(実施例6)
実施例1において、調整例4で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の70wt%水溶液にアジピン酸、および水を加えて水溶液中に存在する1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)を0.995に調整してから、予め窒素置換された熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ(原料調整工程)こと、および紡出糸のηrが2.2になるように減圧工程における処理時間を短縮したこと以外は、実施例1と同様にしてポリアミド56樹脂を製造した。得られたそれぞれのポリマーを実施例1と同様に乾燥し、捲縮糸(BCF)を得た。そして得られた捲縮糸を用いてカーペットを作製した。実施例6の結果を表4に示す。
(実施例7)
実施例1において、調整例4で得た1,5−ペンタメチレンジアミンとアジピン酸の等モル塩の70wt%水溶液にアジピン酸、および水を加えて水溶液中に存在する1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数とアジピン酸のモル数の比(1,5−ペンタメチレンジアミンのモル数/アジピン酸のモル数)を1.025に調整してから、予め窒素置換された熱媒加熱式の重合釜に仕込んだ(原料調整工程)こと、および紡出糸のηrが3.22になるように減圧工程における処理時間を延長したこと以外は、実施例1と同様にしてポリアミド56樹脂を製造した。得られたそれぞれのポリマーを実施例1と同様に乾燥し、捲縮糸(BCF)を得た。そして得られた捲縮糸を用いてカーペットを作製した。実施例7の結果を表4に示す。
実施例4と6、実施例5と7を比較するとわかるように、捲縮糸の[NH]/([NH]+[COOH])が0.4〜0.8であることにより、染色堅牢度に優れ、かつ捲縮の堅牢度にも優れた捲縮糸となることがわかる。これはアミノ末端基とカルボキシル末端基が上記範囲であることにより、非晶相の分子運動が適度に拘束されたものとなるためと考えられる。また紡出糸の[NH]/([NH]+[COOH])は、加熱重合工程におけるモノマーの仕込み比や、得られる紡出糸の硫酸相対粘度(ηr)を変えることにより、変更できることがわかる。
Figure 0004935695
(実施例8、9)
実施例1の捲縮糸の製造工程において、紡出糸の引取速度を下げて総合延伸倍率を変更した以外は、実施例1と同様にして実施例8、9の捲縮糸を作製した。実施例8、実施例9の総合延伸倍率を下記に示す。得られた捲縮糸を用いてカーペットを作製した。実施例8、9の結果を表5に示す。
・総合延伸倍率
実施例8:3.4
実施例9:3.8
実施例1、8、9を比較するとわかるように、本発明のポリアミド56からなる捲縮糸は、その分子構造的特徴から5%伸長応力が非常に低い捲縮糸とすることが可能である。そして5%伸長応力が低いことで、柔軟でソフトな風合いを有すると同時に、弾性回復性に優れるため、パイル倒れが発生し難く、成型性や摩耗減量率も良好となることがわかる。
Figure 0004935695
1軸混練機を備えた直接紡糸、延伸、捲縮加工装置の模式図である。
符号の説明
1:ホッパー
2:1軸エクストルーダー
3:ポリマー配管
4:ギヤポンプ
5:スピンブロック
6:紡糸パック
7:紡糸口金
8:ユニフロー冷却装置
9:糸条
10:給油装置
11:第1ロール
12:第2ロール
13:第3ロール
14:第4ロール(延伸後の最終ロール)
15:捲縮ノズル
16:第5ロール(冷却ドラム)
17:第6ロール
18:第7ロール
19:巻取機
20:チーズパッケージ

Claims (4)

  1. 繰り返し単位の90モル%以上がペンタメチレンアジパミド単位で構成されたポリアミド56からなり、沸騰水処理後の捲縮伸長率が10〜40%であり、アミノ末端基濃度が30〜100eq/tonであることを特徴とする捲縮糸。
  2. アミノ末端基濃度とカルボキシル末端基濃度が以下の関係を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の捲縮糸。
    0.4≦[NH]/([NH]+[COOH])≦0.8
    [NH]:捲縮糸のアミノ末端基濃度(eq/ton)
    [COOH]:捲縮糸のカルボキシル末端基濃度(eq/ton)
  3. 5%伸長応力が0.1〜0.5cN/dtexであることを特徴とする請求項1または2に記載の捲縮糸。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の捲縮糸を含んでなるカーペット。
JP2008018766A 2008-01-30 2008-01-30 ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット Expired - Fee Related JP4935695B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008018766A JP4935695B2 (ja) 2008-01-30 2008-01-30 ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008018766A JP4935695B2 (ja) 2008-01-30 2008-01-30 ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009179899A JP2009179899A (ja) 2009-08-13
JP4935695B2 true JP4935695B2 (ja) 2012-05-23

Family

ID=41034090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008018766A Expired - Fee Related JP4935695B2 (ja) 2008-01-30 2008-01-30 ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4935695B2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2943348B1 (fr) * 2009-03-20 2012-12-21 Rhodia Operations Procede de fabrication de polyamide
JP5246083B2 (ja) * 2009-07-16 2013-07-24 東レ株式会社 人工皮革用基体
JP5549244B2 (ja) * 2010-01-29 2014-07-16 東レ株式会社 吸湿性ポリアミド56短繊維
JP5741434B2 (ja) * 2010-03-31 2015-07-01 東レ株式会社 吸湿性繊維およびその製造方法
EP2767180B1 (en) * 2013-02-18 2017-01-04 W.L. Gore & Associates GmbH Flame protective fabric structure
JP2014167183A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Toray Ind Inc 防汚性捲縮糸
JPWO2015076233A1 (ja) * 2013-11-19 2017-03-16 東レ株式会社 ポリアミド樹脂およびポリアミド樹脂ペレットならびにポリアミド樹脂の製造方法
TWI519687B (zh) * 2014-12-19 2016-02-01 展頌股份有限公司 消光聚醯胺56纖維及其製造方法
EP3310948B1 (en) * 2015-06-18 2021-11-03 Rhodia Poliamida e Especialidades S.A. Polyamide fiber with enhanced dyeing properties, process for obtaining such fiber and polyamide article made therefrom
CN109477254B (zh) * 2016-08-18 2022-05-10 东丽株式会社 由可染性聚烯烃纤维形成的假捻加工丝
CN110055602B (zh) * 2019-05-22 2021-05-04 江苏太极实业新材料有限公司 聚酰胺56高强力工业丝及其制备方法
US12359351B2 (en) 2020-01-15 2025-07-15 Cathay Biotech Inc. Polyamide 5X staple fiber
CN116144019B (zh) * 2021-11-19 2025-07-11 上海凯赛生物技术股份有限公司 一种聚酰胺树脂、组合物及其在工程塑料中的应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003116704A (ja) * 2001-10-15 2003-04-22 Mitsubishi Chemicals Corp レンタルマット
JP4168702B2 (ja) * 2002-08-21 2008-10-22 東レ株式会社 ポリペンタメチレンアジパミド樹脂の製造方法
JP4661480B2 (ja) * 2005-09-20 2011-03-30 三菱化学株式会社 嵩高連続長繊維及びそれを用いて得られるカーペット類
US8158730B2 (en) * 2006-05-16 2012-04-17 Mitsubishi Chemical Corporation Polyamide resin

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009179899A (ja) 2009-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4935695B2 (ja) ポリアミド56からなる捲縮糸、およびそれを含んでなるカーペット
JP5454191B2 (ja) 捲縮糸および繊維構造体
CN100429338C (zh) 聚乳酸纤维、丝筒和纤维制品
WO2007046397A1 (ja) 捲縮糸およびその製造方法ならびに繊維構造体
JP5741434B2 (ja) 吸湿性繊維およびその製造方法
TWI804610B (zh) 聚醯胺纖維及編織物,暨聚醯胺纖維之製造方法
CN106555250B (zh) 长碳链聚酰胺纤维及其制备方法
JP5807456B2 (ja) ポリアミド410繊維およびそれからなる繊維構造体
CN101313091A (zh) 卷曲弹力丝及其制造方法、纤维结构体
TWI828715B (zh) 包含聚酯短纖維的織物和細紗
CN104160074A (zh) 聚酰胺纤维及其制造方法
TWI746672B (zh) 聚合物摻合物纖維及包含其之纖維構造體
JP2016204784A (ja) 吸湿性、接触冷感に優れたポリアミド系芯鞘複合繊維およびそれを用いた布帛
JP2008106410A (ja) 捲縮糸およびそれらを用いてなる繊維構造体
JP2011168920A (ja) チョップドファイバー
JP6939102B2 (ja) 吸湿性に優れた芯鞘型複合繊維、仮撚糸および繊維構造体
CN108350607A (zh) 可高温染色的聚酰胺纤维
JP6213693B2 (ja) 吸湿性、防皺性に優れた芯鞘複合断面繊維
JP7589501B2 (ja) 熱接着用ポリアミド糸およびその製造方法
JP3786004B2 (ja) 脂肪族ポリエステル樹脂組成物、成形体およびその製造方法
JP3925275B2 (ja) 耐熱性に優れたポリ乳酸捲縮糸およびその製造方法
JP2004300655A (ja) ポリアミド中空繊維布帛およびその製造方法、それからなる繊維製品
JP2006083500A (ja) ポリアミド織物及びその製造方法
JP2007169828A (ja) ポリアミド複合繊維、その製造方法、布帛および繊維製品
JP2013036147A (ja) ポリアミド捲縮糸およびカーペット

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120124

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120206

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150302

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4935695

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150302

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees