(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023028055
(43)【公開日】2023-03-03
(54)【発明の名称】再生ポリエステル繊維
(51)【国際特許分類】
D01F 6/62 20060101AFI20230224BHJP
C08G 63/89 20060101ALI20230224BHJP
【FI】
D01F6/62 306D
C08G63/89
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021133506
(22)【出願日】2021-08-18
(71)【出願人】
【識別番号】000004503
【氏名又は名称】ユニチカ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000228073
【氏名又は名称】日本エステル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】592197315
【氏名又は名称】ユニチカトレーディング株式会社
(72)【発明者】
【氏名】冨森 康裕
【テーマコード(参考)】
4J029
4L035
【Fターム(参考)】
4J029AA03
4J029AB04
4J029AD01
4J029AD02
4J029AD06
4J029AE02
4J029BA02
4J029BA04
4J029BA05
4J029BA07
4J029BA08
4J029BA10
4J029BD07A
4J029BF09
4J029BF26
4J029CA02
4J029CA06
4J029CB04A
4J029CB05A
4J029CC05A
4J029CD03
4J029FC03
4J029FC05
4J029FC08
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4J029GA02
4J029GA12
4J029HB06
4J029JE162
4J029JF321
4J029JF361
4J029JF471
4J029JF571
4J029KD02
4J029KD07
4J029KE02
4J029KE05
4J029KG01
4J029KG02
4L035AA05
4L035AA06
4L035BB31
4L035BB89
4L035BB91
4L035EE07
4L035EE20
4L035GG02
4L035HH10
(57)【要約】 (修正有)
【課題】使用済ポリエステル製品等のリサイクルポリエステル原料を高比率で含有する再生ポリエステル樹脂からなる繊維であって、熱接着性に優れ、操業性よく、熱収縮率が小さいため地合や強力に優れ、かつ耐熱性にも優れた不織布を得ることが可能となる再生ポリエステル繊維を提供する。
【解決手段】a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル樹脂又はポリエステル製品を製造する工程で発生する不採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に由来する成分を含む再生ポリエステル繊維であって、繊維の平均複屈折率が0.015~0.05、乾熱収縮率が70%以下であり、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの両方を有する再生ポリエステル繊維。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル樹脂又はポリエステル製品を製造する工程で発生する不採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に由来する成分を含む再生ポリエステル繊維であって、繊維の平均複屈折率が0.015~0.05、乾熱収縮率が70%以下であり、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの両方を有することを特徴とする再生ポリエステル繊維。
【請求項2】
示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークとが、下記の式を満たす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。
[b(Tm)/a(Tm)] /[ b(Tcc)/a(Tcc)]=X
0.70<X<1.60・・・(1)
なお、上式において、b(Tm)/a(Tm)の a(Tm)は、融点を示すDSC曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点の高温側の温度A1(℃)と低温側の温度A2(℃)との差(A1-A2)であり、b(Tm)は融解ピークのベースラインの熱量B1(mW)と融解ピークのトップの熱量B2(mW)との差(B2-B1)を試料量(mg)で除した値であり、b(Tcc)/a(Tcc)のa(Tcc)は昇温結晶化を示すDSC曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点の高温側の温度A3(℃)と低温側の温度A4(℃)との差(A3-A4)であり、b(Tcc)は昇温結晶化ピークのベースラインの熱量B3(mW)と昇温結晶化ピークのトップの熱量B4(mW)との差(B3-B4)を試料量(mg)で除した値である。
【請求項3】
再生ポリエステル繊維を構成する再生ポリエステルが、全グリコール成分の合計量を100モル%とするとき、ジエチレングリコールの含有量が4モル%以下であり、カルボキシル末端基濃度が30当量/t以下、平均昇圧速度が0.6MPa/h以下であることを特徴とする請求項1または2記載の再生ポリエステル繊維。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の再生ポリエステル繊維が、熱接着機能を発揮する再生ポリエステルバインダー繊維であることを特徴とする請求項1または2記載の再生ポリエステル繊維
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載の再生ポリエステル繊維を含むことを特徴とする不織布。
【請求項6】
下記(1)~(4)の工程を全て含む製造方法により再生ポリエステル樹脂を得た後、
得られた再生ポリエステル樹脂を用いて溶融紡糸し、700m~1500m/分の速度で引き取った糸条を、ローラー間で延伸し、次いで、1~30mmの長さに切断す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の製造方法。
記
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料にエチレングリコールを、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.08~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程
(3)前記濾液に重縮合触媒を添加、混練し、反応生成物を得る工程
(4)前記反応生成物に温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
【請求項7】
下記(1)~(3´)の工程を全て含む製造方法により再生ポリエステル樹脂を得た後、
得られた再生ポリエステル樹脂を用いて溶融紡糸し、700m~1500m/分の速度で引き取った糸条を、ローラー間で延伸し、次いで、1~30mmの長さに切断す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の製造方法。
記
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に、エチレンテレフタレートオリゴマーとエチレングリコールとを含む混合物を、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.08~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程
(3´)前記濾液に重縮合触媒を添加し、温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
【請求項8】
ローラー間での延伸倍率が1.01~1.1倍であることを特徴とする請求項6または7記載の再生ポリエステル繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、使用済ポリエステル製品やポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルなどに由来するリサイクルポリエステル原料を含む再生ポリエステル樹脂を用いた再生ポリエステル繊維であって、操業性、耐熱性、接着性に優れたバインダー繊維として好適に使用できる再生ポリエステル繊維に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンテレフタレート(PET)は、高融点で耐薬品性があり、また比較的低コストであるため、繊維、フィルム、ペットボトル等の成形品等に幅広く用いられている。これらのポリエステル製品は、製造段階又は加工段階で屑の発生が避けられず、また使用後に廃棄処分される場合が多い。ところが、焼却する場合には高熱が発生するため、焼却炉の傷みが大きく、寿命が短くなる。一方、焼却しない場合には、腐敗分解しないために半永久的に残ることになる。
【0003】
近年、一度使用されたポリエステル製品のうち、ゴミとして捨てられたプラスチック容器等が河川を経由して海洋へ流出し、波又は潮流の作用で細かく破砕されてマイクロプラスチックとして海洋生物の体内に蓄積、食物連鎖で濃縮され海洋生物の生態系に悪影響が出ていること、プラスチックが海洋汚染の一大原因となっていることが問題視されていることから、その使用量の削減、生分解性プラスチックへの切り替え等の動きが全世界的に起きている。
【0004】
このような環境上の問題の観点から、資源を再利用するリサイクルが様々な方法で行われている。PETに代表されるポリエステル製品に関しても、その製造工程で発生したポリエステル屑をリサイクルする方法に加え、一度市場に出回って廃棄された製品を回収し、それを原料として再使用する方法が検討されている。特に、近年においては、繊維製品について、一定のリサイクル率を達成することで認定されるエコマークを付与した製品が普及している。
【0005】
リサイクルポリエステル原料として、製造工程で発生したポリエステル屑あるいは使用済みのポリエステル製品を回収したものを用いてリサイクルする方法としては、各種の方法が提案されている。例えば、PET屑にメタノールを添加してジメチレンテレフタレート(以下「DMT」と表記することがある。)とエチレングリコール(以下「EG」と表記することがある。)に分解する方法(特許文献1)、PET屑にEGを添加して解重合した後、メタノールを添加してDMTを回収する方法(特許文献2)、PET屑をEGで解重合してオリゴマーとし、これを重縮合反応に用いる方法(特許文献3)等が提案されている。
【0006】
ところで、一旦製品となったPETボトル等を再生する際に問題になる不純物としては、ポリエステル樹脂中に添加されている各種の添加剤のほか、ボトル本体に付属するものとして、a)キャップ(アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン)、b)中栓、c)ライナー(ポリプロピレン、ポリエチレン)、d)ラベル(紙、ポリスチレン等の樹脂、インク)、e)接着剤、f)印字用インク等がある。
【0007】
一般に、再生工程の前処理としては、回収されたPETボトルを振動ふるいにかけて砂、金属等を除去する。その後、PETボトルを洗浄し、着色ボトルを分離した上で、荒い粉砕を行う。そして、風力分離によりラベル等を取り除く。さらに、キャップ等に由来するアルミニウム片を除いて、PETボトル片を細かく粉砕する。高温アルカリ洗浄により接着剤、蛋白質、かび等の成分を除き、比重差によりポリプロピレン、ポリエチレン等の異種成分を分離する工程が行われる。
【0008】
しかしながら、これらの工程を経たとしても、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等の非ポリエステル樹脂をPET樹脂から完全に分離・除去することは困難である。例えば、特許文献1~3に記載のリサイクル方法で再生ポリエステル樹脂の製造を試みたとしても、非ポリエステル樹脂由来の異物の除去が十分に行えず、異物の混入量が十分に低減できたものとはいえず、バージンポリエステル樹脂同様の品質を有する製品を得ることは困難である。このように異物の混入量が十分に低減されていないと、紡糸工程又は製膜工程における濾過フィルターの昇圧速度が速く、長期の連続運転ができず、加工操業性が非常に悪くなる。しかも、特許文献1~3のような方法では、回収装置の設置、運転、維持等に多額のコストもかかり、実用性という点でも改善の余地がある。
【0009】
特許文献4記載の発明には、ポリエステル屑をエチレングリコールで解重合した後に、平均目開きが10~50μmのフィルターでろ過した後、再重合反応を行う方法が記載されている。そして、得られた再生ポリエステル樹脂は、異物の混入量が少なく、加工時の操業性に優れるものであることが示されている。しかしながら、この方法においても、上記のような非ポリエステル樹脂由来の異物の除去が十分に行えておらず、異物の混入量が十分に低減できたものではなかった。
【0010】
このように、各種の無機物のみならず、非ポリエステル樹脂由来の異物の除去が十分に行えており、バージンポリエステル樹脂と同様に各種の製品を得ることが可能で、かつ品質の高い製品を得ることができる再生ポリエステル樹脂は未だに得られていない。
また、特許文献5には、再生ポリエステル繊維を使用したバインダー繊維であって、熱接着成分として、イソフタル酸を共重合した低軟化点の変性ポリエステルを鞘部に、通常の融点を有するポリエステルを芯部に配置した芯鞘型のポリエステル系複合繊維が提案されている。しかし、このような複合繊維は、複雑な紡糸設備および高度な運転管理が必要となるため、製造時のコストが高いものとなる。また、低軟化点の変性ポリエステルが熱接着成分となるため、耐熱性に乏しく、このバインダー繊維を用いて得られる合成繊維紙は、後加工で熱処理を施す用途においては劣化しやすいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特公昭42-8855号公報
【特許文献2】特開昭48-62732号公報
【特許文献3】特開昭60-248646号公報
【特許文献4】特開2005-171138号公報
【特許文献5】特開2007-92204号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、上記の問題点を解決し、使用済ポリエステル製品やポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルなどに由来するリサイクルポリエステル原料を高比率で含有する再生ポリエステル樹脂からなる繊維であり、熱接着性に優れ、操業性よく、熱収縮率が小さいため地合や強力に優れ、耐熱性にも優れた不織布を得ることが可能となる再生ポリエステル繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記のような問題点を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の(イ)~(ハ)を要旨とするものである。
(イ) a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル樹脂又はポリエステル製品を製造する工程で発生する不採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に由来する成分を含む再生ポリエステル繊維であって、繊維の平均複屈折率が0.015~0.05、乾熱収縮率が70%以下であり、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの両方を有することを特徴とする再生ポリエステル繊維。
【0014】
(ロ) 下記(1)~(4)の工程を全て含む製造方法により再生ポリエステル樹脂を得た後、
得られた再生ポリエステル樹脂を用いて溶融紡糸し、700m~1500m/分の速度で引き取った糸条を、ローラー間で延伸し、次いで、1~30mmの長さに切断す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の製造方法。
記
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料にエチレングリコールを、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.04~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程、
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程、
(3)前記濾液に重縮合触媒を添加、混練し、反応生成物を得る工程
(4)前記反応生成物に温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
【0015】
(ハ) 下記(1)~(3´)の工程を全て含む製造方法により再生ポリエステル樹脂を得た後、
得られた再生ポリエステル樹脂を用いて溶融紡糸し、700m~1500m/分の速度で引き取った糸条を、ローラー間で延伸し、次いで、1~30mmの長さに切断す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の製造方法。
記
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に、エチレンテレフタレートオリゴマーとエチレングリコールとを含む混合物を、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.04~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程、
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程、
(3´)前記濾液に重縮合触媒を添加し、温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
【発明の効果】
【0016】
本発明の再生ポリエステル繊維は、繊維を構成する再生ポリエステル樹脂が、異物の混入量が少ないため、溶融紡糸により繊維を得る工程において、長期の連続運転が可能となり、生産性よく得ることができるものである。また、結晶部と未結晶部の割合が最適な状態で存在し、単一成分型のポリエステル繊維でありながら熱接着性に優れる。そして、乾熱収縮率が低いため、不織布を製造する際の乾燥熱処理工程での収縮の発生が小さく、斑のない、地合に優れ、強力の高い不織布を得ることができる。また、耐熱性に優れ、得られた不織布を後加工でさらに高温で熱処理を施す用途にも用いることが可能となる。さらには、繊維の平均複屈折率が最適な範囲のものであるため、再生ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであっても、比較的低温での熱接着処理加工を施しても良好な熱接着性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】融解ピークおよび昇温結晶化ピークを説明するために、融点および昇温結晶化温度を示すDSC曲線の一例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の再生ポリエステル繊維は、a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル樹脂又はポリエステル製品を製造する工程で発生するポリエステル屑の少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料から由来する成分を含む再生ポリエステル樹脂からなるものである。
【0019】
本発明の再生ポリエステル繊維を構成する再生ポリエステル樹脂(以下、「本発明に係る樹脂」と表記することがある)は、a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料から由来する成分を含む。
【0020】
上記a)の使用済みポリエステル製品としては、例えば一度市場に出回り、使用後に回収されたポリエステル成形品(繊維を含む。)等が挙げられる。その代表例としては、PETボトル等のような容器又は包装材料が挙げられる。
【0021】
上記b)のポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルは、製品化に至らなかったポリエステルであり、例えば規格を外れた樹脂ペレット、成形時に不要になった材料、成形時に切断された断片、成形時、加工時等に発生した屑、銘柄変更時に発生する移行品の裁断物、試作品・不良品の裁断物等が挙げられる。
【0022】
上記a)及びb)は、その形態等は限定されず、必要に応じてさらに粉砕、切断等の加工を行うことによりペレット化されていてもよいし、あるいは溶融してペレット化されていてもよい。
【0023】
また、上記a)及びb)のリサイクルポリエステル原料としては、結晶質又は非晶質のいずれのものであってもよい。従って、例えば熱処理を行っていない非晶質のポリエステル屑のペレット、熱処理を施した結晶質ペレット、結晶質ペレットと非晶質ペレットとの混合品等を使用することができる。本発明では、特に缶内への投入や解重合反応時にペレット同士の融着を防止する目的で結晶性のリサイクルポリエステル原料を用いることが好ましい。従って、上記a)又はb)の材料を熱処理により結晶化したもの(結晶化ペレット等)を好適に用いることができる。
【0024】
本発明に係る樹脂としては、前記リサイクルポリエステル原料を40質量%以上含有することが好ましく、中でも50質量%以上含有することが好ましい。リサイクルポリエステル原料の含有量が40質量%未満であると、環境問題に配慮するという目的を果たしたとはいい難い。リサイクルポリエステル原料の含有量の上限については、特に限定するものではないが、後述する再生ポリエステル樹脂の製造方法によれば、リサイクルポリエステル原料の含有量が40~100質量%の再生ポリエステル樹脂を得ることが可能である。
【0025】
本発明に係る樹脂は、下記に示す特性値を有する。つまり、本発明に係る樹脂は、後述する製造方法を採用することにより、樹脂中の異物が少なく、結晶性、耐熱性が良好なものとなる。
(1)全グリコール成分の合計量を100モル%とするとき、ジエチレングリコールの含有量が4モル%以下。
(2)カルボキシル末端基濃度が30当量/t以下。
(3)平均昇圧速度が0.6MPa/h以下である。
【0026】
本発明に係る樹脂は、全グリコール成分の合計量を100モル%とするとき、ジエチレングリコールの含有量が4モル%以下であり、中でも3.5モル%以下であることが好ましい。特に、後述する製造方法により得られる本発明に係る樹脂においては、エチレングリコールを原料の一つとして用いるが、その際の副生成物としてジエチレングリコールが生じ得る。本発明樹脂は、その副生するジエチレングリコールの量が少ないものであり、ジエチレングリコールの含有量が4モル%以下であることにより、結晶性にすぐれた性能を有する。なお、本発明の再生ポリエステル繊維を構成する再生ポリエステル樹脂におけるジエチレングリコールの好ましい含有量は2.0~4.0モル%である。ジエチレングリコールの含有量が4モル%を上回ると繊維の結晶性が低下し、後述する昇温結晶化ピークと融解ピークの比Xが規定する範囲を下回り、高温下での使用において、接着強力の低下による変形が起こり易くなる恐れがある。
【0027】
本発明に係る樹脂は、カルボキシル末端基濃度が30当量/t以下であり、特に25当量/t以下であることが好ましく、その中でも20当量/t以下であることが最も好ましい。カルボキシル末端基濃度が30当量/t以下とすることにより、耐熱性に優れた性能となり、再生ポリエステル繊維において、未配向部の収縮や膠着が発生しにくくなる。なお、カルボキシル末端基濃度の下限値は、例えば5当量/t程度とすることができるが、これに限定されない。
【0028】
本発明に係る樹脂は、次の方法により測定される平均昇圧速度が0.6MPa/h以下であり、0.5MPa/h以下であることが好ましく、なかでも0.4MPa/h以下であることが好ましい。本発明における平均昇圧速度は、各種無機物に由来する異物や非ポリエステル樹脂に由来する異物の混入量の多さの指標となるものであり、平均昇圧速度が小さいほど異物の混入量が少ないことを示すものである。平均昇圧速度が0.6MPa/h以下であることにより、操業性よく溶融紡糸を行うことができ、強度、伸度等の機械的特性値に優れた繊維を製造することも可能となる。なお、平均昇圧速度の下限値は、例えば0.01MPa/h程度とすることができるが、これに限定されない。
【0029】
平均昇圧速度の測定方法は、エクストルーダー及び圧力センサを含む昇圧試験機を用い、エクストルーダーの先端に濾過粒度12μmのステンレス鋼製綾畳織フィルターをセットし、ポリエステル樹脂をエクストルーダーにて300℃で溶融し、前記フィルターからの吐出量29.0g/分で当該溶融物を押し出した時の前記フィルターにかかる圧力値として、押し出し開始時の圧力値を「初期圧力値(MPa)」とし、その後連続して12時間押し出しをした時点の圧力値を「最終圧力値(MPa)」とした場合、それらの圧力値に基づいて下記計算式により上記平均昇圧速度を算出する。
平均昇圧速度(MPa/h)=(最終圧力値-初期圧力値)/12
なお、ステンレス鋼製綾畳織フィルターは、呼び寸法メッシュ:1400メッシュ、織り方:綾畳織、縦メッシュ:165メッシュ、横メッシュ:1400メッシュ、縦線径:0.07mm、横線径:0.04mmのものを用いる。
【0030】
本発明の再生ポリエステル繊維を構成するポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート(PET)を主体とするものであることが好ましく、繊維を構成する再生ポリエステル樹脂中におけるPETの含有量は70質量%以上であることが好ましく、中でも80質量%以上であることが好ましく、さらには90~100質量%であることが好ましい。
【0031】
後述する本発明に係る樹脂の製造方法においては、通常はエチレングリコールとテレフタル酸の重縮合物であるPETを得ることができるが、リサイクルポリエステル原料において、エチレングリコールとテレフタル酸以外の成分が存在する際には、PET以外のポリエステル樹脂が重縮合反応により生成する場合もある。このため、本発明に係る樹脂としては、主体となるPET以外に、酸成分又はグリコール成分として、以下に示す成分が共重合されていてもよい。これらの成分は2種以上含まれていてもよい。なお、再生ポリエステル繊維の耐熱性等を考慮すると、PET以外の共重合成分は、10モル%以下であることが好ましい。
【0032】
酸成分としては、例えばイソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、1、4-シクロヘキサンジカルボン酸、ドデカン二酸等、ダイマー酸、更には無水トリメリット酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、1、4-シクロヘキサンジカルボン酸、セバシン酸、ダイマー酸等が挙げられ、グリコール成分としては、例えばネオペンチルグリコール、1、4-ブタンジオール、1、2-プロピレングリコール、1、5-ペンタンジオール、1、3-プロパンジオール、1、6-ヘキサメチレンジオール、ジエチレングリコール、1、4-シクロヘキサンジメタノール、ダイマージオール、ブチルエチルプロパンジオール、(2-メチル1、3-プロパンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノールA又はビスフェノールSのエチレンオキシド付加体等を挙げることができる。
【0033】
本発明の再生ポリエステル繊維は、上記した再生ポリエステル樹脂を構成成分とするものであり、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの両方を有する。また、再生ポリエステル繊維は示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークとの比(X)が、次の式を満たすものであることが好ましい。
[b(Tm)/a(Tm)] /[ b(Tcc)/a(Tcc)]=X
0.70<X<1.60
なお、上式において、b(Tm)/a(Tm)の a(Tm)は、融点を示すDSC曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点であるところの高温側の温度A1(℃)と低温側の温度A2(℃)との差(A1-A2)であり、b(Tm)は融解ピークのベースラインの熱量B1(mW)と融解ピークのトップの熱量B2(mW)との差(B2-B1)を試料量(mg)で除した値であり、b(Tcc)/a(Tcc)のa(Tcc)は昇温結晶化を示すDSC曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点であるところの高温側の温度A3(℃)と低温側の温度A4(℃)との差(A3-A4)であり、b(Tcc)は昇温結晶化ピークのベースラインの熱量B3(mW)と昇温結晶化ピークのトップの熱量B4(mW)との差(B3-B4)を試料量(mg)で除した値である。
【0034】
融解ピークを示すb(T
m)/a(T
m)は、融点を示すDSC曲線から得られるピークのシャープさを示す値である。昇温結晶化ピークを示すb(T
cc)/a(T
cc)は、DSC曲線から得られる昇温結晶化温度を示すピークを示す値であり、繊維が十分に延伸されてなる延伸糸には発現しないピークである。
図1に、DSC曲線の一例を示す。a(T
m)は、融点を示すDSC曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点であって、高温側の温度A1(℃)と低温側のA2(℃)の差(A1-A2)であり、b(T
m)は、ピークトップの熱量B2(mW)とピークトップ温度におけるベースラインの熱量B1(mW)との差(B2-B1)を試料量(mg)で除した値である。また、図示しないが、a(T
cc)は、昇温結晶化ピークを示すDSC曲線における傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点であるところの高温側の温度A3(℃)と低温側のA4(℃)の差(A3-A4)であり、b(T
cc)は、昇温結晶化ピークベースラインの熱量B3(mW)とピークトップの熱量B4(mW)との差(B3-B4)を試料量(mg)で除した値である。
【0035】
本発明の再生ポリエステル繊維において、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークとの比(X)が0.70<X<1.60を満たすものであることより、加圧または加熱によって高いポリマー流動性を示し、高接着性能を有しつつ、紡糸延伸工程や高温保管の際の単糸密着を良好に抑制することができる。つまり、高い熱接着性能と品位を兼ね備えたバインダー繊維となる。
【0036】
示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの割合Xが0.70より大きいことにより、配向部の割合を十分に有し、紡糸延伸工程や高温下の保管輸送の際に単糸密着を防止できる。また、乾燥ローラーや熱圧ローラーにて熱圧着する場合には、金属ローラーに繊維が張り付きにくくなり、操業性が良好となる。さらには、未配向部の割合が大きくなく、紡糸延伸工程での応力の緩和が起きにくくなり、乾熱収縮率が小さい繊維となる。
【0037】
一方、示差走査熱量測定による昇温結晶化ピークと融解ピークの割合Xが1.60より小さいことにより、配向部の割合が大きくなりすぎず、加圧または加熱によって熱処理を施した際のポリマーの流動性が良好で、熱接着成分として機能を発揮する際の接着性能が高く、不織布とした際の接着強力に優れる不織布となる。
【0038】
本発明の再生ポリエステル繊維は、繊維を構成する再生ポリエステルの配向部分および未配向部分ともに熱処理を施すことにより溶融して熱接着成分となり、優れたバインダー繊維として用いられるものである。未配向の部分は繊維の配向が進んでいないため複屈折率が低く、熱処理により延伸部分よりも低温域で溶融して、熱接着成分となる。一方の配向された部分は繊維の配向が進んでいるため複屈折率が高く、この配向部が存在することで繊維の乾熱収縮率を低いものとすることができる。
【0039】
本発明の再生ポリエステル繊維は、乾熱収縮率が70%以下であり、中でも60%以下であることが好ましく、さらには50%以下であることが好ましい。なお、乾熱収縮率は、170℃で15分間測定したものである。本発明の再生ポリエステル繊維は、上記のような乾熱収縮率を有しているので、湿式不織布を作成する場合は乾燥熱処理をする際の繊維の収縮が小さいものとなる。乾熱収縮率が70%を超えると、不織布を得る工程において、乾燥熱処理をする際に繊維が収縮し、得られる湿式不織布に斑が生じ、地合の悪いものとなる。また、不織布の強力も低いものとなる。
【0040】
本発明における再生ポリエステル繊維の乾熱収縮率は以下のようにして測定する。繊維の繊維長(熱処理前の繊維長N)を無荷重で測定し、次に170℃の箱型乾燥機内に載置して15分間熱処理を行い、熱処理後の繊維長Mを無荷重で測定する。そして熱処理前の繊維長Nと熱処理後の繊維長Mから下式にて乾熱収縮率を算出する。
乾熱収縮率(%)=〔1-(M/N)〕×100
【0041】
本発明の再生ポリエステル繊維は、平均複屈折率が0.015~0.05であり、中でも0.015~0.03であることが好ましい。繊維の複屈折率は、光源にナトリウムランプを用いた偏光顕微鏡を使用し、繊維をα-ブロムナフタリンに浸漬した状態下でBerekコンペンセーター法からレターデーションを求めて算出する。そして、繊維の長さ方向にランダムに50点(n数=50)複屈折率を測定し、これらの複屈折率の平均値を平均複屈折率とするものである。
【0042】
平均複屈折率が0.015未満であると、乾熱収縮率が70%を超えるとともに、ウエブを乾燥熱処理する際に繊維が収縮し、得られる不織布は斑が生じ、地合が悪く、強力の低いものとなる。一方、平均複屈折率が0.05を超えると、延伸による繊維の配向が進んでしまい、熱接着性に劣るものとなる。
【0043】
本発明の再生ポリエステル繊維は、未配向部と配向部を有し、繊維全体の平均複屈折率が上記の値のものであり、かつ未配向部と配向部が適度な比率で有することから、優れた熱接着性能と低い乾熱収縮率、優れた操業性を達成することが可能となる。
【0044】
本発明の再生ポリエステル繊維を構成するポリエステルの固有粘度は0.53~0.75であることが好ましい。0.53未満であると紡糸および延伸時に張力が掛かりにくくなり、配向結晶化が進みなくなるため、本発明の熱特性を有する繊維を得ることが難しくなる。また、湿式不織布用の繊維として用いる場合に、単繊維同士の密着が生じ、水分散性が低下する。さらに繊維製造時に、紡糸ノズルにおける計量性が低下し、繊維セクション分布に劣るものとなる。一方、固有粘度0.75より大きくなると、ポリマーの流動性が低下し、熱接着性能が低下する。さらには、紡糸および延伸時に張力が大きく掛かり、配向結晶化が進みにやすくなり、本発明が所望する熱特性を有する繊維を得ることが難しくなる。
【0045】
本発明の再生ポリエステル繊維は、不織布のバインダー繊維として使用することが好適なものであり、不織布は乾式であっても、湿式であってもよく、不織布の目付は特に限定するものではなく、用途に応じて適宜選択すればよい。
【0046】
さらに、本発明の再生ポリエステル繊維の単繊維繊度は、湿式不織布用途に用いられる場合は2.5デシテックス以下であることが好ましく、中でも1.7デシテックス以下であることが好ましい。単繊維繊度が2.5デシテックスを超えると、繊度が大きくなることから未延伸部が乾燥熱処理工程で十分に溶融しない場合があり、得られる合成繊維紙(湿式不織布)の接着強度が不十分となり、強力が低下しやすくなる。なお、乾式不織布として用いられる場合は20デシテックス以下が好ましい。単繊維繊度の下限は、特に限定されるものではないが、安定して製糸を行うためには0.1デシテックス以上とすることが好ましい。
【0047】
本発明の再生ポリエステル繊維の繊維長は、湿式不織布に用いる場合は、3~15mm、より好ましくは5~10mmの範囲である。繊維長が3mmより小さいと、繊維の接着点数が減少し、十分な強力の不織布が得られない。繊維長が15mmより長くなると、繊維のアスペクト比が大きくなるため、水中にて単繊維同士が絡みやすくなり分散性が悪化する。乾式不織布に用いる場合は、繊維長は30~110mmが好ましく、さらには38mm以上がより好ましい。繊維長を38mm以上とすることにより、カード機での開繊時に繊維の脱落が発生しにくく操業性が良好となる。一方、繊維長を110mm以下とすることにより、カード機で良好に解繊でき、地合いの均一な不織布が得られる。
【0048】
本発明の再生ポリエステル繊維を用いて、湿式不織布を得る場合は、一般的な抄紙工程によって製造することができる。より具体的には、本発明の再生ポリエステル繊維をバインダー繊維として用い、この再生ポリエステル繊維と主体となる繊維(熱接着処理により溶融せず、不織布において骨格となる繊維)とを準備し、パルプ離解機を用いて攪拌、解繊工程を行った後、抄紙機にて湿式ウエブを得る。得られた湿式ウエブをヤンキードライヤー、エアスルードライヤーなどの連続熱処理機を用いて、再生ポリエステル繊維を構成する再生ポリエステル樹脂が融解または軟化する温度で熱接着処理を施し、構成繊維同士が熱接着により一体化した湿式不織布を得る。また、湿式不織布の強度を向上させる場合は、抄紙された後、カレンダー加工により熱プレスするとよい。 このようにして得られる湿式不織布においては、用途に応じて様々な加工を施す場合がある。例えば、紙の密度を高めるために、乾燥熱処理後にさらにカレンダーロールで熱圧着加工を施すことや、各種の機能を付与するために紙の表面に樹脂加工を行うことがある。このような加工においては、抄紙後の乾燥熱処理よりもさらに高温の熱処理を行う場合があるが、本発明の再生ポリエステル繊維は、ポリエチレンテレフタレートからなるものの場合、ポリマーの融点が高く、耐熱性に優れており、これらの加工において高温の熱処理を施しても劣化が生じることがない。
【0049】
また、抄紙して得られた湿式不織布にさらに熱圧着加工を施す際には、従来のバインダー繊維として未延伸部のみ有する未延伸糸を用いた場合と比較して、ローラーにバインダー繊維が溶融したことによる接着成分が溶着することがなく、工程通過性に優れるものである。この理由は、本発明の再生ポリエステル繊維が配向部と未配向部を有するものであるため、抄紙の際には主に未配向部が溶融して接着成分となるが、熱圧着加工時には、複屈折率が高く、配向が進んだ配向部が溶融して接着成分となることにあると推定する。
【0050】
本発明の再生ポリエステル繊維を用いて、乾式不織布を得る場合、乾式不織布の製造法の一例としては、本発明の再生ポリエステル繊維をバインダ繊維として用い、この再生ポリエステル繊維と主体となる繊維(熱接着処理により溶融せず、不織布において骨格となる繊維)とををカード機を用いて解繊した後、クロスレイアー等で積層して乾式ウェブを作成し、その後、熱処理を施して、再生ポリエステル繊維を構成する再生ポリエステル樹脂を溶融または軟化させて構成繊維同士を熱接着させて、乾式不織布を得る。また、熱処理を施す前の乾式ウェブを、バーブ付きニードルを有するニードルロッカーに通してニードリングを行った後に、熱接着処理を施して乾式不織布を得てもよい。
【0051】
また、乾式ウェブを得た後、二―ドリングを行い、熱処理をせずに、不織布化手段としてニードルパンチ処理のみにより得られた不織布は、本発明の再生ポリエステル繊維が配向部と未配向部とを適切な割合で有することから、紡糸延伸工程での単糸密着がなく、欠点の少ない高品位のものであり、また、繊維には未配向部を有し、かつ、繊維同士が交絡のみによって不織布化していることから、高伸度の不織布となる。このように本発明の再生ポリエステル繊維は、バインダー繊維として用いることなく、高伸度の不織布の構成繊維として用いることもできる。
【0052】
本発明の再生ポリエステル繊維は、前述した再生ポリエステル樹脂を使用し、後述する繊維の製造方法(紡糸速度、延伸倍率を調整)により得ることができる。
【0053】
次に、本発明の再生ポリエステル繊維の製造方法について説明する。
【0054】
まずは、本発明の再生ポリエステル繊維に適用する本発明に係る樹脂については、本件出願人等が提案している特願2021-132793号あるいは特願2020-59233号に記載されている再生ポリエステル樹脂の製造方法により得られた再生ポリエステル樹脂を用いるとよい。具体的には、本発明に係る樹脂は、下(1)~(4)の工程を全て含む製造方法により得る。
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料にエチレングリコールを、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.08~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程
(3)前記濾液に重縮合触媒を添加、混練し、反応生成物を得る工程
(4)前記反応生成物に温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
また、本発明に係る樹脂は、下(1)~(3´)の工程を全て含む製造方法により得る。
(1)a)使用済ポリエステル製品及びb)ポリエステル製品を製造する工程で発生する未採用ポリエステルの少なくとも1種のリサイクルポリエステル原料に、エチレンテレフタレートオリゴマーとエチレングリコールとを含む混合物を、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.08~1.40となるように添加し、220~285℃の熱処理条件下で解重合を行うことにより解重合体を得る工程
(2)前記解重合体を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する工程
(3´)前記濾液に重縮合触媒を添加し、温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う工程
【0055】
(1)の工程において、エチレングリコールの存在下でリサイクルポリエステル原料の解重合を行うが、このとき、エチレングリコールとリサイクルポリエステル原料の全ての成分を、全グリコール成分/全酸成分のモル比が、1.08~1.40となるようにしてエチレングリコールとリサイクルポリエステル原料を投入し、解重合を行う。再生ポリエステル樹脂のリサイクル原料使用率が100質量%未満である場合は、エチレングリコールとリサイクルポリエステル原料に加えて、エチレンテレフタレートオリゴマーを添加して解重合を行うとよい。エチレンテレフタレートオリゴマーを添加する際にも、全グリコール成分/全酸成分のモル比が1.08~1.40とする。なお、このとき添加するエチレンテレフタレートオリゴマーの数平均重合度は、2~20程度がよい。前記のモル比として解重合を行うことにより、リサイクルポリエステル原料に含まれる各種の無機物のみならず、非ポリエステル樹脂由来の異物の析出が効率よく行われ、次の(2)の工程において異物を除去することができ、また、得られる再生ポリエステルのカルボキシル末端基濃度やジエチレングリコールの含有量を所望の範囲とすることができる。
【0056】
また、(1)の工程にて、解重合を行って得られる解重合体の溶融粘度は10~1500mPa・sがよい。前記したモル比を調整して解重合を行うことに加え、溶融粘度10~1500mPa・sの解重合体を得ることにより、非ポリエステル樹脂由来の異物の析出がより効率よく行われ、次の(2)の工程において異物をもれなく除去することができ、また、次の工程である重縮合触媒等の添加剤を加える工程において、重縮合触媒等の添加剤を凝集させることなく、均一に混練することができる。なお、解重合体の溶融粘度は、解重合時の熱処理温度で測定した値であり、ブルックフィールド社製VISCO METER DV-1型溶融粘度計を用い、試料量8.5gで測定したものである。
【0057】
解重合時の反応温度は、反応器や溶融押出機の内温を220~285℃とする。この温度範囲とすることにより、操業性が良好で、得られる再生ポリエステルのカルボキシル末端基濃度やジエチレングリコールの含有量を所望の範囲とすることができる。
【0058】
(2)の工程においては、(1)の工程で得られた解重合体を含む反応生成物を濾過粒度10~25μmのフィルターを通過させて濾液を回収する。反応生成物は液状体であり、特定のフィルターを通過させることにより、析出した異物を除去し、異物混入量の少ない解重合体を得ることができる。
【0059】
次いで、(3´)の工程では、(2)の工程で得られた濾液に、重縮合触媒を添加し、温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う(工程(3´))。
【0060】
あるいは、(2)の工程で得られた濾液に、重合触媒を添加し、混練し、反応生成物を得(工程(3))、この反応生成物に温度260℃以上及び1.0hPa以下の減圧下で重縮合反応を行う(工程(4))。
【0061】
重縮合触媒は、例えば、ゲルマニウム化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、コバルト化合物等の公知のものを用いるとよい。重縮合反応における温度および減圧条件を上記の範囲とすることにより、生産効率が良好となる。なお、温度の上限は熱分解しないことを考慮して285℃とする。
【0062】
また、重合触媒を添加して混錬する際の温度は、重縮合反応温度の±10℃の範囲内がよい。
【0063】
次いで、本発明の再生ポリエステルバインダー繊維を得るためには、前述した方法にて得られた本発明に係る樹脂を、スクリュー式押出機等を装備した紡糸設備で溶融紡糸し、糸条を冷却・固化し、700~1500m/分の速度で引き取る。得られた糸条を集束して糸条束とした後、ローラー間で延伸倍率を延伸倍率は自然延伸倍率(NDR)以下で延伸する。延伸倍率は、供給ローラーと引き取りローラーとの速度比(引き取りローラーの速度を供給ローラーの速度で除した値)であるが、好ましい延伸倍率は、1.01~1.1倍である。また、供給ローラーと引き取りローラーのいずれも非加熱ローラーを用いることが好ましい。そして、延伸を施した糸条束に油剤を付与し、ロータリー式カッターに供給し、所定の繊維長(1~30mm)に切断するとよい。
【実施例0064】
実施例により、本発明を具体的に説明する。なお、実施例における各特性値の測定方法、評価方法は以下のとおりである。
〔再生ポリエステル樹脂の特性〕
(1)固有粘度
フェノールとテトラクロロエタンとの等重量混合物を溶媒とし、20℃で、樹脂(0.2g)を試料として投入し、濃度0.5%溶液とし、常法に基づき20℃にて相対粘度〔η
cr〕を測定し、その値を用いて、下記式により固有粘度〔η〕を算出した。
[η]
【0065】
(2)ポリエステル樹脂の組成
重水素化ヘキサフルオロイソプロパノールと重水素化クロロホルムとの容量比が1/20の混合溶媒に溶解させ、日本電子社製LA-400型NMR装置にて1H-NMRを測定し、得られたチャートの各成分のプロトンのピークの積分強度から、共重合成分の種類と含有量を求めた。
【0066】
(3)カルボキシル末端基濃度
得られた再生ポリエステル樹脂0.1gをベンジルアルコール10mlに溶解し、この溶液にクロロホルム10mlを加えた後、1/10規定の水酸化カリウムベンジルアルコール溶液で滴定して求めた。
【0067】
(4)昇圧試験機により測定した平均昇圧速度
前記の方法で測定した。
【0068】
(5)繊維のガラス転移温度、融解開始温度/ピーク温度/終了温度、融解ピークb/a
示差走査型熱量計(パーキンエルマー社製Diamond DSC)を用い、繊維試料を約8.5mg秤量し、25℃から280℃まで昇温速度20℃/分で測定した。ピークのb/aについては前期記載の計算式にて算出した。
【0069】
(6)複屈折率
上記載の方法にて測定した。
【0070】
(7)繊度
測定サンプルを20mmの長さに切断すること、繊維を100本取り出し、質量を測定すること、測定回数を4回とした以外は、JIS L1015 8.5.1 A法に準じて測定した。
【0071】
(8)繊維長
測定数を25本とした以外は、JIS L1015 8.4.1 直接法(C法)に準じて測定した。
【0072】
(9)乾熱収縮率
前記方法にて測定した。
【0073】
(10)紡糸性
未延伸糸を得る際の、溶融紡糸時の糸切れの状況を、24時間連続して溶融紡糸を行った際の1トンあたりの糸切れ回数により、以下のように3段階で評価した。
○:糸切れ回数が0~1回/トンであった。
△:糸切れ回数が1~2回/トンであった。
×:糸切れ回数が2回/トン以上であった。
【0074】
(11)分散性
2000cm3のビーカーに30℃の水1kgを秤取し、そこへポリエステルショートカット繊維1.0gを投入し、DCスターラー(攪拌ペラは3枚スクリュー型で直径は約50mm)で回転数3000rpm、攪拌時間1分間の条件で攪拌し、攪拌1回後、5回後、10回後の分散状態を下記の評価基準で、目視にて判断した。なお、○~△であれば合格とした。
評価 結束繊維の数
○: 0個
△: 1~5個
×: 6個以上
【0075】
(12)不織布強力
得られた不織布をMD150mm、CD25mmにサンプルを切り出し、オートグラフ(島津製作所製AG-50KNI)を用い、引張速度100mm/min、チャック間距離100mmの条件で不織布のMD強力を測定した。なおサンプル数はn=5とした。
【0076】
(13)不織布の地合
得られた不織布の地合を目視により以下の3段階で評価した。
○:構成繊維の分布が均一であり、斑が非常に少ない
△:構成繊維の分布がやや不均一であり、斑がやや目立つ
×:構成繊維の分布が非常に不均一であり、斑が目立つ。
【0077】
(14)不織布の耐熱性
得られた不織布を160℃の雰囲気下で1分間保持した後、160℃雰囲気下で不織布の強力を上記(12)と同様にして測定した。
室温での強力の値と160℃雰囲気下での強力の値とから、下式より強力保持率を算出した。
強力保持率(%)=〔(160℃雰囲気下での強力)/(室温での強力)〕×100
【0078】
〔再生ポリエステル樹脂の作製〕
再生ポリエステル樹脂A
エステル化反応器に、テレフタル酸(TPA)とエチレングリコール(EG)のスラリー(TPA/EGモル比=1/1.6)を供給し、温度250℃及び圧力50hPaの条件で反応させ、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0079】
エチレンテレフタレートオリゴマー45.0質量部をエステル化反応器に仕込み、続いてエステル化反応器の撹拌機を回した状態でエチレングリコールを10.0質量部投入した。エステル化反応器(以後「ES缶」と表記する。)の内温降下が止まったところより、55.0質量部のリサイクルポリエステル原料(ポリエステル樹脂を製造する工程で発生するポリエステル屑のペレット状のもの)をロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。このとき、リサイクルポリエステル原料を、全グリコール成分/全酸成分のモル比(以下「G/A」と表記することがある。)が1.20となるように投入した。
【0080】
その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、エステル化反応器と重縮合反応器との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットして重縮合反応器(以後PC缶と表記)へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.20質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa及び温度275℃で4時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂A(固有粘度:0.69)を得た。
【0081】
再生ポリエステル樹脂B
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0082】
エチレンテレフタレートオリゴマー30.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコールを7.0質量部投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、70.0質量部のリサイクルポリエステル原料(実施例1と同様のもの)をロータリーバルブを介し約2時間かけて定量投入した。
【0083】
このとき、リサイクルポリエステル原料をG/Aが1.10となるように投入した。その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unitとなるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で5時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂B(固有粘度:0.69)を得た。
【0084】
再生ポリエステル樹脂C
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。エチレンテレフタレートオリゴマー45.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコールを7.0質量部投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、55.0質量部のリサイクルポリエステル原料(PETボトルを粉砕又は再溶融してペレット化したもの)をロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。
【0085】
このとき、リサイクルポリエステル原料を、G/Aが1.16となるように投入した。その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.40質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で4時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂C(固有粘度:0.69)を得た。
【0086】
再生ポリエステル樹脂D
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0087】
エチレンテレフタレートオリゴマー45.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコールを10.0質量部投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、55.0質量部のリサイクルポリエステルをロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。このとき、リサイクルポリエステル原料(実施例1と同様のもの)をG/Aが1.20となるように投入した。
【0088】
その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き25μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、酢酸コバルトを0.5×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.05質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度280℃で3時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂D(固有粘度:0.56)を得た。
【0089】
再生ポリエステル樹脂E
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0090】
エチレンテレフタレートオリゴマー30.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコール2.5質量部を投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、70.0質量部のリサイクルポリエステルをロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。このとき、リサイクルポリエステル原料(実施例1と同様のもの)をG/Aが1.06となるように投入した。
【0091】
その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、酢酸コバルトを0.5×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.40質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で4時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂E(固有粘度:0.69)を得た。
【0092】
再生ポリエステル樹脂F
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0093】
エチレンテレフタレートオリゴマー50.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコール19.0質量部を投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、50.0質量部のリサイクルポリエステルをロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。このとき、リサイクルポリエステル原料(実施例1と同様のもの)をG/Aが1.36となるように投入した。
【0094】
その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、酢酸コバルトを0.5×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.40質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で4時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂F(固有粘度:0.69)を得た。
【0095】
再生ポリエステル樹脂G
前記の再生ポリエステル樹脂Aの製造方法と同様にして、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0096】
エチレンテレフタレートオリゴマー50.0質量部をES缶に仕込み、続いてES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコール19.0質量部を投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、50.0質量部のリサイクルポリエステルをロータリーバルブを介して約2時間かけて定量投入した。このとき、リサイクルポリエステル原料(実施例1と同様のもの)をG/Aが1.36となるように投入した。
【0097】
その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、ES缶とPC缶との間に目開き30μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した後、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、酢酸コバルトを0.5×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.40質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で4時間、溶融重合反応を行い、再生ポリエステル樹脂G(固有粘度:0.69)を得た。
【0098】
再生ポリエステル樹脂H
エステル化反応器に、テレフタル酸(TPA)とエチレングリコール(EG)のスラリー(TPA/EGモル比=1/1.6)を供給し、温度250℃、圧力50hPaの条件で反応させ、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
【0099】
エチレンテレフタレートオリゴマー20.0質量部をエステル化反応器に仕込み、続いて、イソフタル酸(IPA)とエチレングリコール(EG)をIPAが40質量部、EGを13質量部投入し、混合物Eを得た。その後、リサイクルポリエステル原料(ポリエステル樹脂を製造する工程で発生するポリエステル屑のペレット状のもの)48質量部を、ロータリーバルブを介し、約2hかけて定量投入した。
【0100】
このとき、リサイクルポリエステル原料を、全グリコール成分/全酸成分のモル比(以下、G/Aと表記することがある)が1.07となるように投入した。その後、260℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。
【0101】
そして、得られた解重合体を、エステル化反応器と重縮合反応器との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットして重縮合反応器(以後PC缶と表記)へ圧送した後、重合触媒として二酸化ゲルマニウムを1.0×10-4mol/unit、コバルト化合物として酢酸コバルトを、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてテトラキス〔メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン(ADECA社製:アデカスタブAO-60)を、となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度265℃で4時間、溶融重合反応を行い、固有粘度が0.69の再生ポリエステル樹脂Hを得た。
【0102】
再生ポリエステル樹脂I
リサイクルポリエステル原料(使用済み製品からなる再生PETフレーク)23.1質量部をエステル化反応器に仕込み、ES缶の撹拌機を回した状態でエチレングリコールを2.6質量部投入した。ES缶の内温降下が止まったところより、34.6質量部のリサイクルポリエステル原料(使用済み製品からなる再生PETフレーク)を約30分かけて定量投入したのち、エチレングリコール3.9質量部を追加で投入した。
【0103】
このとき、リサイクルポリエステル原料を、G/Aが1.35となるように投入した。その後、270℃の熱処理条件下で1時間解重合反応を行った。そして、得られた解重合体を、エステル化反応器と重縮合反応器との間に目開き20μmのキャンドルフィルターをセットしてPC缶へ圧送した。このとき、解重合体を前記フィルターを通過させることにより濾液を回収した。PC缶において、前記濾液に重縮合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、色調調整剤として酢酸コバルトを0.2×10-4mol/unit、二酸化チタン0.23質量部を加え、温度270℃で混練し、反応生成物を得た。次に、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa及び温度270℃で5.5時間、重縮合反応を行い、再生ポリエステル樹脂(固有粘度:0.69)を得た。
【0104】
バージンポリエステル樹脂(リサイクルポリエステル原料を用いないポリエステル樹脂)
エステル化反応器に、テレフタル酸(TPA)とエチレングリコール(EG)のスラリー(TPA/EGモル比=1/1.6)を供給し、温度250℃、圧力50hPaの条件で反応させ、エステル化反応率95%のエチレンテレフタレートオリゴマー(数平均重合度:5)を得た。
エチレンテレフタレートオリゴマー100.0質量部をPC缶に仕込み、重合触媒として三酸化アンチモンを1.0×10-4mol/unit、二酸化チタンのEGスラリーを0.20質量%となるよう加え、PC缶を減圧にして60分後に最終圧力0.5hPa、温度275℃で3時間、溶融重合反応を行い、バージンポリエステル樹脂(固有粘度0.69)を得た。
【0105】
再生ポリエステル樹脂A~Iおよびバージンポリエステル樹脂の特性値を表1に示す
【0106】
【表1】
表1から明らかなように、前述して工程(1)~(5)を順に行なって得られた再生ポリエステル樹脂A~D、Iは、カルボキシル末端基量、ジエチレングリコールの含有量、平均昇圧速度が本発明で規定する範囲内のものであった。
【0107】
一方、再生ポリエステル樹脂Eでは、前述した工程(3)の解重合反応時のG/Aが低いため、カルボキシル末端基濃度が高く、平均昇圧速度も高いものであった。
【0108】
再生ポリエステル樹脂Fでは、前述した工程(3)の解重合反応時のG/Aが高いため、ジエチレングリコールの含有量が高く、平均昇圧速度も高いものであった。
【0109】
実施例1
再生ポリエステル樹脂Aを130℃で乾燥後、295℃で溶融し、紡糸口金(紡糸孔数が2010)を通して、吐出量334g/分で吐出し、紡糸速度1176m/分の速度で引取り、単繊維繊度が1.4デシテックスの再生ポリエステル繊維を得た。該再生ポリエステル繊維を約80万デシテックスのトウとなし、延伸倍率1.05倍で延伸し(延伸熱処理なし)、油剤を付与後、トウの水分率が約18質量%となるように絞り、ドラム式カッターで5mmの長さに切断し、単繊維繊度が1.4デシテックスの再生ポリエステル繊維を得た。
【0110】
次に、得られた再生ポリエステル繊維をバインダー繊維とし、主体繊維として、延伸熱処理して得られた単繊維繊度が0.6デシテックス、長さが5mmのポリエチレンテレフタレートショートカット繊維(ユニチカ社製<121>0.6T5)を用いた。バインダー繊維/主体繊維(質量比)=60/40として水中へ分散させ、繊維濃度が0.04質量%となるように調整して円網抄紙機に供給した。湿式抄造ウエブを得た後、130℃のヤンキー式ドライヤーで乾燥熱処理(2分間)をし、エンボス装置にて225℃、線圧50kg/cm、ローラ速度5m/分にて熱圧着を施し、坪量が約25g/m2の湿式不織布を得た。
【0111】
実施例2
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0112】
実施例3
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Cを用いた以外は実施例1と同様にして本発明の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0113】
実施例4
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Dを用いた以外は実施例1と同様にして本発明の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0114】
実施例5
実施例1において、紡糸口金(紡糸孔数が1450)を用いて吐出量535g/分、紡糸速度1050m/分、で引き取り、実施例1と同様の延伸方法にて、単糸繊度3.3デシテックスの再生ポリエステル繊維を得た。また、湿式不織布については実施例1と同様にして得た。
【0115】
実施例6
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Iを用いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0116】
比較例1
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Eを用いた以外は実施例1と同様にして比較例の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0117】
比較例2
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Fを用いた以外は実施例1と同様にして比較例の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0118】
比較例3
実施例1において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Gを用いた以外は実施例1と同様にして再生ポリエステル繊維を製造しようとしたが、用いた再生ポリエステル樹脂の平均昇圧速度が高いものであったため、紡糸操業を行うことができず、再生ポリエステル繊維を得ることができなかった。
【0119】
比較例4
実施例1において、吐出量を400g/分、延伸倍率を1.30倍にしたこと以外は実施例1と同様にして本発明の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0120】
比較例5
実施例1において、吐出量を320g/分、延伸倍率を1.00倍にしたこと以外は実施例1と同様にして比較例の再生ポリエステル繊維及び不織布を得た。
【0121】
比較例6
実施例5において、ポリエステル樹脂として、再生ポリエステル樹脂Hを用いた以外は実施例1と同様にして比較例の再生ポリエステル繊維を得た。得られた再生ポリエステル繊維は、乾熱収縮率の測定において、170℃の箱型乾燥機内に載置して15分間熱処理にて繊維自体が溶融し繊維形態を維持できず、乾熱収縮率を測定できず、耐熱性を有しないものであった。また、示差走査熱量測定において、ピークは検出されなかった。
得られた再生ポリエステル繊維を用いて、実施例1と同様にして不織布を製造しようとしたが、湿式抄造ウエブを得た後、130℃のヤンキー式ドライヤーで乾燥熱処理(2分間)をし、エンボス装置にて熱圧着を施した際に、再生ポリエステル繊維がロールに溶着し、不織布を得ることができなかった。
【0122】
得られた繊維および不織布の物性評価を表2に示す。また、参考例として、バージンポリエステル樹脂を用いて、実施例1と同様にしてポリエステル繊維および不織布を製造した物性評価も表2に示した。
【0123】
【表2】
表2から明らかなように、実施例1~6で得られた再生ポリエステル繊維は、紡糸性よく得ることができた。本発明の条件を満足する形状のものであったため、乾熱収縮率が低く、これらの再生ポリエステル繊維を用いた不織布は、地合、強力に優れ、かつ耐熱性にも優れていた。
【0124】
一方、比較例1で得られた再生ポリエステル繊維は、用いた再生ポリエステル樹脂のカルボキシル末端基濃度が高かったため、紡糸性、分散性がやや悪く、また不織布の耐熱性が劣るものとなった。
【0125】
比較例2で得られた再生ポリエステル繊維は、用いた再生ポリエステル樹脂のジエチレングリコールの含有量が高かったため、やや紡糸・分散性に劣り、乾熱収縮率が高いものとなった。また、得られた不織布の地合いも劣るものであった。
【0126】
比較例4は昇温結晶化ピークと融解ピークの割合Aの値及び平均複屈折率が高いため、接着成分となる未配向部の割合が低く、得られた不織布の強力が劣るものとなった。
【0127】
比較例5は昇温結晶化ピークと融解ピークの割合Aの値及び平均複屈折率が低いため、配向部の割合が低く、乾熱収縮率が高くなり、得られた不織布の地合い、耐熱性が劣るものとなった。