JP2000027028A - 高タフネス低収縮ポリエステル繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂補強用やターポリン等の産業資材用途に
好適に用いることができる、高タフネスで寸法安定性に
も優れた低収縮ポリエステル繊維を直接紡糸延伸方法に
より生産性よく製造する方法を提供する。 【解決手段】 溶融紡糸したポリエステル未延伸糸を、
一旦巻き取ることなく連続して最大延伸倍率の０．８０
〜０．９５倍の全延伸倍率で２段以上に多段延伸し、次
いで最終延伸ローラーと弛緩ローラーとの間で、雰囲気
温度が２５０〜４００℃の非接触加熱装置中を通過させ
ながら１２％以上の弛緩率で熱処理した後、２５００ｍ
／分以上の速度で巻き取って高タフネス低収縮ポリエス
テル繊維を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高タフネス低収縮
ポリエステル繊維の製造法に関する。さらに詳しくは、
樹脂補強用やターポリン等の産業資材用途に好適に用い
ることができる、高タフネスで寸法安定性にも優れた低
収縮ポリエステル繊維を直接紡糸延伸方法により生産性
よく製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル繊維は、強度、弾性率、寸
法安定性等の産業用資材として要求される各種物性のバ
ランスに優れているため、タイヤ、Ｖベルト等のゴム補
強用繊維をはじめとして、漁網、テント地、帆布等の各
種産業資材用として好適に使用されている。

【０００３】そのなかで、ホース、コンベアベルト等の
樹脂補強用繊維や、テント地、ターポリン等の樹脂被覆
織物の用途では、ポリ塩化ビニルに代表される熱可塑性
樹脂は高温下（通常ポリ塩化ビニルの場合は１８０℃付
近）で加工されため、この温度領域での寸法安定性が低
いことが特に要求される。さらにターポリン等の樹脂被
覆織物用途では、耐衝撃性も重要であるため、その構成
繊維には高伸度でかつ中間伸度も高いことが要求されて
いる。

【０００４】ところで、タイヤ、タイミングベルト等の
ゴム資材補強用繊維は、撚糸してコードとなした後に高
温下で接着処理されるので、製糸工程よりもはるかに厳
しい熱処理を施すことが可能となり、接着処理後のコー
ドの熱収縮率は容易に低くすることが可能である。これ
に対して、このような高温下での熱処理が施されない樹
脂ホース補強や樹脂被覆織物用途では、繊維自体の熱収
縮率を小さくする必要がある。

【０００５】従来、ポリエステル繊維の熱収縮率を低下
させるには、一旦延伸した糸条を定長又は弛緩状態で熱
処理する方法が採用され、熱処理温度を高くするか、又
は弛緩率を高くすれば、より低収縮の繊維が得られる。
また、弛緩率を高くすれば伸度も増大するので、高タフ
ネスが要求される用途では弛緩率は可能な限り高くされ
ている。

【０００６】しかしながら、通常の最終延伸ローラーと
弛緩ローラーとの間で弛緩熱処理する方法では、単に弛
緩率を高くするのみでは、最終延伸ローラーと弛緩ロー
ラーとの間での糸条の収縮が追随しきれなくなるため、
糸条のテンションが小さくなって、弛緩ローラー上で隣
接した糸条が互いに重なったり、たるんだ糸条がローラ
ーに捲き取られたりして、断糸が多発するようになる。
このような現象は、延伸速度が大きくなるほど顕著にな
るため、高速度で延伸する場合には、さらに弛緩率を大
きくすることができなくなる。

【０００７】一方、熱処理温度を高くする方法は、ポリ
エステルの融点が２５０〜２６０℃程度であるため、熱
処理のローラー表面温度が２５０℃を越えると、断糸時
に糸端がローラー表面に融着してローラーを汚染した
り、あるいは繊維表面の油剤が熱分解してローラー表面
にスカムとして堆積するため、毛羽が多発するという問
題がある。

【０００８】この様な問題を解消せんと、従来、種々の
方法が提案されている。例えば、特開昭５０−２４５２
７号公報には、未延伸糸条を５．７倍以上の延伸倍率で
延伸し、２００〜２５０℃に加熱された最終延伸ロール
を通過させ、引続いて０．０２〜０．２ｇ／ｄｅの張力
の下、繊維の融点以上４００℃以下に加熱された固体加
熱装置中を熱セット時間が０．０５〜０．２秒となるよ
うに通過させながら制限熱収縮処理する方法が提案され
ている。この方法は、糸条が最終延伸ローラーを通過し
た後に、巻取機との間で高温かつ低張力下で熱処理する
もので、巻取速度が２５００〜５０００ｍ／分程度の高
速自動ワインダーを使用する場合には、弛緩率を高くす
るために巻取張力を低くしすぎるとターレット時に断糸
が頻発して操業性が低下するという問題がある。

【０００９】また、特開昭５２−９９３１７号公報に
は、延伸糸条を２３５〜２５５℃に加熱されたローラー
に０．０６〜０．２秒間、張力０．０４〜０．１０ｇ／
ｄｅの下で接触させて熱処理した後に巻き取る方法が提
案されている。しかし、この方法も上記と同じく、巻取
速度が２５００〜５０００ｍ／分程度の高速自動ワイン
ダーを使用する場合には、巻取張力が低くなりすぎるの
でターレット時に断糸が頻発し、操業性よく高タフネス
低収縮糸を製造することは困難である。

【００１０】さらに特開昭５９−２２８０１５号公報に
は、複屈折率が０．０２以下の未延伸糸を紡糸し、得ら
れた未延伸糸を一旦巻き取ることなく連続して延伸し、
次いで特定範囲の表面粗度及び表面温度を有するセット
ローラー（最終延伸ローラー）で熱セットし、さらに最
終延伸ローラーと弛緩ローラーとの間で、糸導規制ガイ
ドで糸導を固定して１０〜１４％の弛緩率で弛緩熱処理
する方法が提案されている。この方法は、糸導を固定す
ることによって高い弛緩率における糸ゆれを抑制すると
いうものであるが、未延伸糸の複屈折率を０．０２以下
とするためには最終の巻取速度は２０００ｍ／分程度に
する必要があり、生産性の点で未だ不十分であった。さ
らには、弛緩熱処理時に糸条は糸導規制ガイドで擦過さ
れるため、得られる繊維には毛羽が発生しやすく、特に
テント地等の樹脂被覆織物用途としては品位の点でも不
十分であった。

【００１１】また特開平２−２５１６１０号公報には、
最終延伸ローラーに巻回する糸条を２５０〜５００℃に
加熱された非接触式の熱板でさらに加熱することにより
熱処理を強化し、同時に該最終延伸ローラーと弛緩ロー
ラーとの間で交絡処理を施して弛緩率を１２％までに高
める方法が提案されている。かかる非接触式熱板を配設
する方法によれば、ローラーのベアリングや駆動モータ
ーに高い熱負荷を与えることなく糸条を高温まで加熱す
ることができ、得られる繊維の収縮率を低くすることが
できるものの、弛緩熱処理される前に高い温度で熱処理
されるため、結晶化が進みすぎて次の弛緩熱処理で高い
弛緩率が達成できなくなり、高タフネスの繊維は得られ
なくなる。また、最終延伸ローラーと弛緩ローラーとの
間での張力が著しく低くなるため、交絡処理する際に交
絡ノズル内でのバルーニングが大きくなり、ノズル壁面
との擦過に起因する毛羽が生じ易くなる。さらには、高
圧空気による抵抗のため走行糸条にブレーキがかかり、
弛緩率を高めると糸条が最終延伸ローラーに捲き付きや
すくなるという問題もある。

【００１２】この様に、高タフネス低収縮ポリエステル
繊維を直接紡糸延伸方法により生産性よく製造する方法
は、従来提案されていなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の有する問題点を鑑みてなされたもので、その目的
は、産業資材用途、とりわけ非ゴム資材分野に適した高
タフネス低収縮ポリエステル繊維を生産性良く製造する
方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らの研究によれ
ば、上記課題は、ポリエステルを溶融紡糸し、得られた
未延伸糸を一旦巻き取ることなく連続して、最大延伸倍
率の０．８０〜０．９５倍の全延伸倍率で２段以上に多
段延伸し、次いで最終延伸ローラーと弛緩ローラーとの
間で、雰囲気温度が２５０〜４００℃の非接触加熱装置
中を通過させながら１２％以上の弛緩率で弛緩熱処理し
た後、２５００ｍ／分以上の速度で巻き取ることを特徴
とする高タフネス低収縮ポリエステル繊維の製造法、に
より達成できることが見出された。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明でいうポリエステルは、主
たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートからなるポ
リエステルであり、全酸成分を基準として１０モル％未
満の範囲内で他の共重合成分を含んでいてもよいが、特
にポリエチレンテレフタレートが好ましい。かかるポリ
エステルの繊維での固有粘度（オルソクロロフェノール
を溶媒として温度２５℃で測定）は、０．６〜１．０の
範囲が適当であり、特に０．８５〜０．９５の範囲が好
ましい。したがって、溶融紡糸に供するポリエステルの
固有粘度は０．６〜１．１の範囲が適当である。一般に
固有粘度が高くなるほど繊維の収縮率は高くなる傾向に
あるが、後述する本発明の方法によれば、産業資材用と
して特に好ましい固有粘度が０．９程度のポリエステル
繊維であっても、容易に低収縮で高タフネスの繊維を得
ることができる。

【００１６】本発明においては、上記ポリエステルを常
法に従って溶融紡糸する。例えば、エクストルーダーで
ポリマーを溶融し、２９０℃以上、好ましくは３００℃
以上に加熱された溶融ポリマーを紡糸口金から溶融吐出
し、次いで冷却固化させた後に油剤を付与して引き取
る。

【００１７】引き取られた未延伸糸は、一旦巻き取るこ
となく連続して、該未延伸糸の最大延伸倍率（Ｄ
Ｒ_MAX ）の０．８０〜０．９５倍、好ましくは０．８５
〜０．９０倍の全延伸倍率で２段以上に多段延伸する。
ここで全延伸倍率がＤＲ_MAX の０．８０倍未満の場合に
は、得られる繊維の強度が不十分となり、一方、ＤＲ
_MAX の０．９５倍を越える場合には糸切れが多発して生
産性が低下するので好ましくない。また、延伸が一段で
施される場合には、全延伸倍率を大きくすると毛羽が発
生しやすくなるので、高強力の繊維を得ることが困難に
なる。

【００１８】なお、多段延伸の条件は、引取速度の大き
さにもよるが、第１段延伸での延伸倍率を全延伸倍率の
４０〜７０％の範囲にすることが好ましく、また、延伸
温度は８０〜１８０℃の範囲が適当であり、特に後段に
なるほど延伸温度は高くするのが好ましい。かくするこ
とにより、より高タフネスの繊維を容易に得ることがで
きる。

【００１９】延伸された糸条は、引続いて最終延伸ロー
ラーと弛緩ローラーとの間で弛緩熱処理されるが、本発
明の方法においては、雰囲気温度が２５０〜４００℃、
好ましくは３００〜３５０℃の非接触加熱装置中を通過
させながら、１２％以上好ましくは１４％以上の弛緩率
で弛緩熱処理することが肝要である。雰囲気温度が２５
０℃未満の場合には十分弛緩熱処理をすることができな
くなり、一方４００℃を越える場合には、断糸時に糸条
がヒーターに融着して発火しやすくなるので好ましくな
い。非接触加熱装置の長さは、あまりに短いと高弛緩率
での熱処理が達成できなくなり、一方あまりに長すぎる
と糸導のわずかな変動でも糸条がヒーター壁面に接触し
て断糸しやすくなるので、１００〜２５０ｍｍの範囲が
適当である。

【００２０】本発明の方法においては、最終延伸ローラ
ーで過度の熱セットを施さないことが望ましい。従来の
直接紡糸延伸機では、通常最終延伸ローラーを高温にす
ることにより熱処理を施し、延伸糸の低熱収縮率化が計
られている。しかし、この最終延伸ローラーの温度を高
くしすぎたり、ローラーとの接触時間を長くしすぎる
と、結晶化が進行するために逆に弛緩熱処理が困難とな
り、得られる延伸糸の収縮率は高くなるだけでなく、タ
フネスも不十分なものとなりやすい。一方、最終延伸ロ
ーラーでの熱処理が不十分であると、得られる延伸糸の
熱セットが不十分なものとなって、熱収縮率が高いもの
となりやすい。したがって、最終延伸ローラーの表面温
度は２２０〜２４０℃の範囲が適当である。また最終延
伸ローラーでの熱処理時間は０．１０〜０．１７秒、好
ましくは０．１０〜０．１５秒の範囲が適当である。

【００２１】本発明においては、弛緩熱処理された糸条
の巻取速度は、２５００ｍ／分以上、好ましくは２８０
０〜３８００ｍ／分を対象とする。巻取速度が２５００
ｍ／分未満の場合には、従来の方法でも工程トラブルが
あまり発生しないので、高弛緩率の弛緩熱処理を容易に
施すことができる。

【００２２】なお、本発明におけるポリエステル繊維の
総繊度は、通常産業用資材として好適に使用される５０
０〜２０００ｄｅの範囲が適当である。

【００２３】以上に詳述した本発明の製造方法によれ
ば、巻取速度が２５００ｍ／分以上である直接紡糸延伸
方法であっても、十分高い弛緩率の弛緩熱処理を施すこ
とが可能となるので、強度が６．０〜９．５ｇ／ｄｅ、
伸度が２５〜４０％、中間伸度（４．５ｇ／ｄｅ応力負
荷時の伸度）が１７〜２５％、１８０℃の乾熱収縮率が
２．５％以下といった産業資材用途に好適に使用するこ
とができる高タフネス低収縮ポリエステル繊維を生産性
よく製造することができる。

【００２４】

【作用】最終延伸ローラーを出た糸条は直ちに冷却され
るため、従来の非接触加熱装置を使用しない方法では低
い温度で弛緩処理されることになり、収縮応力が低下し
て十分高い弛緩率での弛緩処理ができない。本発明者ら
の研究によれば、２５０℃に加熱された最終延伸ローラ
ーから３０００ｍ／分の速度で出た糸条は、０．０１秒
後には１５０℃近くまで糸温度は低下することが判明し
た。これに対して、本発明によれば、最終延伸ローラー
と弛緩ローラーとの間で、温度が２５０〜４００℃の非
接触加熱装置中を通しているので、糸温度を高くするこ
とができ、その結果、弛緩処理中の収縮応力が増加する
ために、巻取速度が２５００ｍ／分以上であっても高い
弛緩率で安定に弛緩熱処理することができる。さらに、
２５０〜４００℃の高温雰囲気下で非接触熱処理が施さ
れているので、非晶分子鎖の歪エネルギーが解放され、
且つ結晶化も進行するため、得られる繊維の熱収縮率を
著しく低下させることができるのである。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。なお、実施例中の各特性値は以下の測定方法に
よるものである。

【００２６】＜固有粘度＞オルソクロロフェノール溶媒
中２５℃で測定した。

【００２７】＜最大延伸倍率＞引取ローラー、供給ロー
ラー、第１延伸ローラーの速度を製糸と同条件にし、第
２延伸ローラーの速度を増加させていき、断糸が発生し
たときの全延伸倍率を最大延伸倍率とした。

【００２８】＜強伸度＞島津製作所製オートグラフ（Ｓ
−１００型）を用い、試料長２５０ｍｍ、引張速度３０
０ｍｍ／分の条件下で破断強力及び伸度（破断伸度）を
求め、さらに破断強力を繊度で除して強度（破断強度）
とした。また、４．５ｇ／ｄｅ応力時の伸度を求め、中
間伸度とした。

【００２９】＜乾熱収縮率＞試料にデニール×１／３０
（ｇ）の初荷重をかけて５００ｍｍを測り取り、初荷重
をとった状態で１８０℃のオーブン中３０分間自由収縮
させる。次いで収縮させた該試料に再び初荷重と同重量
の荷重をかけて長さＬ（ｍｍ）を測定し、次式により収
縮率を算出した。 乾熱収縮率（％）＝［（５００−Ｌ）／５００］×１０
０

【００３０】［実施例１］固相重合した固有粘度が１．
０３のポリエチレンテレフタレートチップを、エクスト
ルーダーを用いて３００℃の温度で溶融し、孔数２５０
ホール、孔径０．６ｍｍの紡糸口金を通して、得られる
延伸糸の総繊度が１０００ｄｅとなるように計量吐出し
た。吐出された糸条は、口金下に設けられた長さ３００
ｍｍ、温度３８０℃の加熱雰囲気中を通過せしめた後、
長さ１０００ｍｍにわたって相対湿度５５％、温度２５
℃に制御された空気を送風して冷却固化させた。冷却固
化された糸条はオイリングローラーで油剤を付与せしめ
た後、一旦巻き取ることなく引き続き９０℃に予熱され
た供給ローラーと、１２０℃に加熱された第一延伸ロー
ラーとの間で延伸倍率３．３となるように延伸した。別
途巻き取った未延伸糸の固有粘度は０．９１、また最大
延伸倍率は表１記載のとおりであった。

【００３１】第一延伸された糸条は、第一延伸ローラー
と表１に記載の温度に加熱された第二延伸ローラーとの
間で、表１記載の全延伸倍率となるように第２段延伸
し、続いて第二延伸ローラーと弛緩ローラーとの間に配
設された表１記載の温度の非接触加熱装置中を通過させ
ながら、表１記載の弛緩率で弛緩熱処理を施した。この
際、糸条と第二延伸ローラーとの接触時間は表１記載の
とおりとした。次いで弛緩ローラーから離脱した糸条
に、弛緩ローラーと巻取機との間で交絡処理を施した
後、表１記載の速度下自動ワインダーで巻き取った。な
お、表１記載の弛緩率は、弛緩ローラー上での糸ゆれ状
態から判断される最大弛緩率を採用した。ここで最大弛
緩率とは、その弛緩率を超えると延伸ローラーあるいは
弛緩ローラーに糸条が巻き取られて断糸に至る状態をい
う。結果を表１にまとめて示す。なお、表中＊印は比較
例である。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、最終延伸ローラ
ーと弛緩ローラーとの間で、非接触加熱装置中を通過さ
せながら弛緩熱処理を施しているので、巻取速度が２５
００ｍ／分以上の速度でも高い弛緩率で熱処理すること
ができ、しかもターレットの切り替え性にも優れてい
る。したがって、樹脂ホースやテント・ターポリン等の
補強材用として好適な高タフネス低収縮ポリエステル繊
維を、生産性よく安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す模式図である。

【図２】本発明で用いられる非接触加熱装置の一例を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ オイリングローラー ２ 引取ローラー ３ 供給ローラー ４ 第１延伸ローラー ５ 第２延伸ローラー ６ 非接触加熱装置 ７ 弛緩ローラー ８ 巻取り機 ９ 糸条

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L035 AA08 BB36 BB52 BB56 BB77 BB81 BB89 BB91 BB92 CC07 EE01 EE08 FF01 FF02 HH10 4L045 AA05 BA03 BA49 BA51 CA25 CB09 CB13 DA08 DA09 DA14 DA15 DA21 DA42 DA46 DA49 DC03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステルを溶融紡糸し、得られた未
   延伸糸を一旦巻き取ることなく連続して、最大延伸倍率
   の０．８０〜０．９５倍の全延伸倍率で２段以上に多段
   延伸し、次いで最終延伸ローラーと弛緩ローラーとの間
   で、雰囲気温度が２５０〜４００℃の非接触加熱装置中
   を通過させながら１２％以上の弛緩率で弛緩熱処理した
   後、２５００ｍ／分以上の速度で巻き取ることを特徴と
   する高タフネス低収縮ポリエステル繊維の製造法。
2. 【請求項２】 最終延伸ローラーの表面温度が２２０〜
   ２４０℃で、該最終延伸ローラーへの糸条の接触時間が
   ０．１０〜０．１７秒である請求項１記載の高タフネス
   低収縮ポリエステル繊維の製造法。