JP2002180327A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業用繊維として有用なムラが少なく高強度
なポリエステル繊維を、コンパクトな設備で、効率よく
製造すること。 【解決手段】 ポリエステルポリマーを紡糸筒内に紡糸
口金から溶融吐出し、冷却風により冷却し、紡糸速度１
０００〜４０００ｍ／分で引き取り、引き続いて延伸熱
処理するに際し、該紡糸筒として、縦型円筒状で、冷却
風吹出し部の下流側面部に開口を有し、各開口部の面積
が２〜２０ｍｍ²、開口部総面積が該下流側面の総面積
に対して２０〜５０％である紡糸筒を用いる。さらには
強制排気装置を設け空気を吸引することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業用繊維として有
用な、ムラが少なく高強度なポリエステル繊維を製造す
る方法に関する。さらには高吐出量の溶融ポリマーを、
コンパクトな紡糸筒で冷却して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高強度、高タフネス
であり、耐熱性、寸法安定性に優れ、種々の優れた特性
を有するため、衣料用のみならず産業資材用途に広く使
用されており、特にタイヤコードなどのゴム補強用資材
としての需要が増大している。

【０００３】産業資材用ポリエステル繊維としては、例
えば特開昭５３−５８０３１号公報に例示されるよう
に、比較的高配向度の未延伸糸を延伸することにより、
処理コードとして高弾性率で低収縮率かつ高耐疲労性の
ポリエステル繊維を得る方法が、繊維製造の主流技術と
なっている。しかし生産性を高めるべく紡糸速度を上昇
させると、紡糸筒内での冷却不足が発生するという問題
があった。

【０００４】一般的には、密閉型円筒状冷却チムニーを
使用する、いわゆる縦吹き紡糸筒において、紡糸筒内に
吹出した冷却風は走行糸を貫通した後、密閉された紡糸
筒内を走行糸と同じ下方に流れ、そのまま紡糸筒下端よ
り自然排出されたり、又は排出部分を設けそこから強制
排出しているのであるが、冷却力や均一性から言うと十
分ではなかった。特に高紡糸速度条件下では、得られる
繊維物性のバラツキの要因として、この紡糸筒内におけ
る冷却不足および冷却ムラの発生が主因となっていた。

【０００５】そこで特開平３−１８０５０８号公報に
は、ポリエチレンテレフタレートを密閉型円筒紡糸筒に
て引き取る際、紡糸筒内で未延伸糸配向構造が形成され
る前に紡糸筒内冷却風吹き出し部下方を絞る方法が開示
されている。しかしこの方法では、単糸間の複屈折ムラ
は低減するものの、高吐出量で吐出された紡出ポリマー
は絞り内筒壁と接触し、紡糸中の単糸切れや断糸を引き
起こし、安定した製糸性を得ることは困難であるという
問題があった。

【０００６】さらに生産性を高めるためために、マルチ
エンド化、すなわち紡糸筒当りのエンド数を増加させる
傾向にあり、例えば２エンドで生産するとポリマー吐出
量は倍増し、紡糸筒部における冷却不足が一層顕著にな
る。その結果、紡糸中の単糸切れや断糸が増大し、安定
した製糸性を得ることは困難で、高強力が得られないと
いう問題があった。

【０００７】また、高速化やマルチエンド化によるポリ
マー吐出量の増大に見合った冷却を紡糸筒内で行うため
には、冷却風吹き出し量を増やさなければならず、これ
にあわせて紡糸筒サイズを大きくしなければ筒内を流れ
る冷却風流れが乱流化し、走行糸条の安定性が損なわれ
るという問題があった。この紡糸筒サイズアップは紡糸
筒錘間距離を増大させるため、生産設備としてはスペー
ス上の制約が大きく、コンパクトでより効率的な紡糸筒
を用いる製造方法が待望されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
が抱えている問題を鑑み、産業用繊維として有用なムラ
が少なく高強度なポリエステル繊維を、コンパクトな設
備でありながら、効率よく製造する方法を提供するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のポリエステル繊
維の製造方法は、エチレンテレフタレートを主たる繰り
返し単位とする固有粘度が０．９０以上のポリエステル
ポリマーを紡糸筒内に紡糸口金から溶融吐出し、２８０
℃以上に保持された雰囲気中を１０〜５０ｃｍ通過させ
た後に冷却風により冷却し、紡糸速度１０００〜４００
０ｍ／分で引き取り、引き続いていったん巻き取った後
または連続して延伸熱処理するに際し、該紡糸筒とし
て、縦型円筒状で、冷却風吹出し部の下流側面部に開口
を有し、各開口部の面積が２〜２０ｍｍ²、開口部総面
積が該下流側面部の総面積に対して２０〜５０％である
紡糸筒を用いることを特徴とする。さらには該紡糸筒に
強制排気装置を設け吸引することが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるポリエステル
ポリマーは、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し
単位とするものであり、好ましくは９０モル％以上、さ
らには９５モル％以上のエチレンテレフタレート繰り返
し単位を含むものである。そして本発明の目的を損なわ
ない範囲内で第３成分を共重合した、共重合ポリエチレ
ンテレフタレートであっても良く、このような共重合成
分としては、例えばイソフタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、アジピン酸、オキシ安息香酸、ジエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、トリメリツト酸、ペンタ
エリスリトール等が挙げられる。

【００１１】一般的に高強度、高タフネス糸を得るため
には、ポリマーの分子量を高くして溶融紡糸後口金下加
熱域を通過した後均一冷却を行い、出来るだけ分子配向
度のバラツキを小さくした後、高延伸倍率で延伸するこ
とが重要であり、本願でもその方法を採用する。

【００１２】本発明のポリエステルポリマーの分子量に
関するパラメータとして、固有粘度は０．９０以上が必
要である。得られた繊維を産業資材用に用いるために
は、強度、タフネスの点から繊維の固有粘度は０．８以
上が好ましく、そのためには溶融紡糸に供するポリエス
テルポリマーの固有粘度は０．９０以上が必要であり、
さらには０．９５から１．０５が好ましい。固有粘度が
１．０５を超える場合は溶融粘度が高くなりすぎ、未溶
融ポリマーが多くなる傾向にあり、これを回避するため
に高いポリマー温度で製糸すると熱分解による溶融中の
ポリマー劣化を引き起こしやすく、安定した製糸性を維
持しにくい傾向にある。

【００１３】本発明における溶融吐出糸条は、例えば、
ポリエチレンテレフタレートポリマーを２７０℃から３
００℃、好ましくは２８０℃から２９０℃の溶融温度で
溶融した後、口金口径０．４〜１．５ｍｍの吐出孔を多
重同心円状に１９０〜１０００個有する紡糸口金から紡
出温度２９０〜３２０℃で吐出することによって得られ
る。

【００１４】溶融吐出された糸条は少なくとも口金下１
０ｃｍ、好ましくは２０〜５０ｃｍの距離を２８０℃以
上、好ましくは２９０〜４００℃の温度に保持された加
熱雰囲気中を通過させた後、冷却風により冷却し固化さ
れる。加熱雰囲気の距離が１０ｃｍを下回ると冷却風が
直接口金面に当り吐出孔からポリマーの安定した吐出が
出来無くなり、また５０ｃｍより長い距離では安定した
温度を維持することが困難になって糸ムラの原因にな
る。また雰囲気温度が２８０℃を下回ると、安定して紡
糸張力を低いままに保つことが困難になり、高強力化に
必要な高倍率延伸を阻害する。また４００℃より高い高
温度条件下では、逆に紡糸張力を必要以上に弱めたり、
ポリマーの熱劣化による繊維の低ＩＶ化を招く傾向にあ
る。

【００１５】冷却風にて冷却された糸条は、紡糸速度１
０００〜４０００ｍ／分で引き取られる。紡糸速度が１
０００ｍ／分未満では、比較的高配向度の未延伸糸を得
る事が出来ず、本発明を適用する必要が少ない。また紡
糸速度が４０００ｍ／分を超える場合には、未延伸糸の
配向結晶化が促進され、高強力化に適さない。

【００１６】また、得られた未延伸糸は引き続いて、い
ったん巻き取った後または連続して延伸熱処理を行うこ
とにより、産業用繊維に適した高強力の繊維とする。こ
のとき、紡糸後引き続き連続して５０００ｍ／分以上、
好ましくは６０００〜７０００ｍ／分の速度で延伸する
ことがさらに好ましい。本発明の製造法では、連続して
延伸することにより、高い生産性を容易に得ることがで
きる。

【００１７】本発明で用いる紡糸筒は縦型円筒状で、縦
吹き紡糸方式の冷却法を採用する必要がある。この方式
は、円周状に配列された口金吐出孔から紡出された糸条
を囲繞するように、紡出糸条の外周列から内周列（ある
いは、紡出糸条の内周列から外周列）へと冷却風を均一
に吹出して冷却するものである。

【００１８】さらに、走行糸条を均一に冷却するために
は、冷却風が複数列走行糸条を貫通し、各々のフィラメ
ントの冷却固化を同じ領域で起こさせることが好まし
い。そのためには、冷却風が整流化されていること、冷
却に必要な０．２〜１．０ｍ／秒の吹き出し風線速度を
有していることが好ましい。冷却風が０．２ｍ／秒より
小さいと冷却力が不足する傾向にあり、逆に１．０ｍ／
秒より大きいと糸条がゆれて不均一冷却となる傾向にあ
る。また吹出し口の長さ等により風線速度が変化するた
め、その吹出し口の長さとしては、３０〜１００ｃｍ、
特に５０〜１００ｃｍとすることが好ましく、冷却風吹
出し量としては８〜１２Ｎｍ³／分であることが好まし
い。冷却風が整流化されていない場合は、紡糸速度が速
くなるほど走行糸の随伴流に撹乱されやすくなり、不均
一冷却となる傾向にある。整流化するためには、パンチ
ングプレートや金網でも良いが、多孔質材を使用するの
が特に好ましい。

【００１９】さらに本発明の紡糸筒は、冷却風吹出し部
の下流側面部に開口を有し、各開口部の面積が２〜２０
ｍｍ²、開口部総面積が該下流側面部の総面積に対して
２０〜５０％である紡糸筒であることが重要である。そ
して開口部は、冷却風吹出し部の下流に続く紡糸筒全長
にわたって存在することが、また長さとしては３〜６ｍ
であることが好ましい。この開口部が存在するために、
冷却風が順次開口部から適度に排出され、コンパクトな
サイズでありながら、筒内の冷却風流れが乱流とならず
に、排気される特徴を有している。その結果、紡糸筒内
の走行糸条の安定性が高く、複屈折ムラの少ない紡糸が
可能となった。

【００２０】そしてさらに効率よく冷却するためには、
該紡糸筒に強制排気装置を設け吸引することが好まし
い。さらには該強制排気装置の長さが０．５〜１ｍであ
り、かつその中心が紡糸筒下端から０．５〜１ｍの位置
にあることが好ましい。強制排気を行うことにより、冷
却風吹出し量を増加させても筒内の冷却風流れが乱流と
成りにくい傾向にある。

【００２１】さらに積極的に強制排気を行い、強制排風
量が冷却風吹出し量を上回った場合には、紡糸筒内圧力
を減圧とすることができ、紡糸筒を取り巻く空気を順次
開口部から適度に紡糸筒内に吸引することにより、コン
パクトなサイズの紡糸筒でもより高い冷却能力を発揮さ
せることができる。この場合でも紡糸筒全長にわたって
存在する開口部から筒内に吹き込む空気が乱流とならず
に吸入されるため、効率的に冷却することが出来るので
ある。その結果、高速度、マルチエンドなどのポリマー
の高吐出量条件下においてさえも、冷却効率に優れ、か
つ紡糸筒内の走行糸条の安定性が高く、走行糸単糸間の
斑が少ない生産性に優れた紡糸が可能となる。

【００２２】積極的な強制排気を行う際の好ましい条件
としては、該強制排気装置により該紡糸筒内の静圧が−
５〜−２０ｍｍＨ₂Ｏに保たれている条件である。ま
た、好ましい冷却風の吹出し量の範囲は、８〜１７Ｎｍ
³／分、好ましい排風量の範囲は１０〜１９Ｎｍ³／分で
ある。

【００２３】該紡糸筒の冷却風吹出し部の下流側面部に
存在する各開口部の面積は、それぞれ２〜２０ｍｍ²、
さらには７〜１３ｍｍ²であることが好ましい。該開口
の形状は特に限定されないが、面積が２ｍｍ²未満では
ポリマーやオリゴマー等の異物詰まりが生じやすく、２
０ｍｍ²より大きいと排気量の制御や紡糸筒構造体強度
低下の点で好ましくない。総開口部／側面部総面積比率
は２０〜５０％、さらには３０〜４０％であることが好
ましい。総開口部／側面部総面積比率が２０％未満では
冷却風排出・吸入効果が不充分であり、５０％より大き
いと排出・吸入量が多くなり、紡糸筒中間部からの外気
の出入りが整流化できず好ましくない。

【００２４】また、開口部からの吸排気は、風線速度で
０．０１ｍ／秒〜０．５ｍ／秒に調節することが好まし
い。そのためには開口部を有する紡糸筒内における静圧
は何れの位置においても加圧状態か負圧状態のいずれか
を保つことが好ましく、時間によって各開口部の加圧、
負圧の状態が変化しないように、冷却風吹出し量と排気
量を調節することが大切である。また開口部の断面形状
を長さ方向、あるいは横断面方向に連続的に、または不
連続的に変化させることにより吸排気の空気量を微調整
することも出来る。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例及び比較例を詳述する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
なお実施例中の物性及び測定値は次のようにして求め
た。

【００２６】（１）ポリマー固有粘度 オルソクロロフェノールを溶媒とし、オストワルド粘度
計を用いて２５℃で測定した。

【００２７】（２）吹出し風線速度 市販の熱線型風速計を使用し、風吹き出し面から一定距
離（１０ｍｍ）離れた位置にて測定した値を、吹出し風
線速度とした。

【００２８】（３）送風量 送風配管内にオリフィスを設け、オリフィス前後の圧力
差から送風量を求めた。

【００２９】（４）紡糸筒内静圧 開口を有する円筒の下端から５０ｃｍの位置で、Ｕ字型
マノメーターにより大気圧との圧力差である水柱差を、
紡糸筒内静圧として測定した。

【００３０】（５）未延伸糸複屈折率 浸漬液としてブロムナフタリンを使用し、ベレックコン
ペンセーターを用いてレターデーション法により求めた
（共立出版社発行：高分子実験化学講座 高分子物性１
１参照）。

【００３１】（６）複屈折率ＣＶ値 ランダムにサンプリングされた単糸５０本を用い、上記
（５）記載の方法にて複屈折率を測定し、得られた測定
値の標準偏差値を平均値で除して、複屈折率ＣＶ値を算
出した。

【００３２】（７）延伸糸強度 テンシロン引張試験機を使用して、糸長２５０ｍｍ、引
張速度２５０ｍｍ／分で測定した。

【００３３】（８）延伸糸毛羽 市販の光電管式毛羽検出器を用い、糸速度３３０ｍ／分
で３０分間測定した値を、延伸糸毛羽とした。

【００３４】［実施例１］固有粘度が０．６０のポリエ
チレンテレフタレートチップを、減圧下に２２０℃で固
相重合して、表１記載の吐出ポリマーの固有粘度が得ら
れるように重合時間を調整し、ポリマーを得た。このポ
リマーを溶融送液して紡糸パックに導入してろ過後、吐
出孔円周配列を持つ円形紡糸口金より吐出させた。吐出
糸条は口金下４０ｃｍの距離を３３０℃の温度に保持さ
れた加熱雰囲気中を通過させた後、紡出糸条は口金下５
０〜１３０ｃｍの距離を１３ｍｍの厚みを持つ中空円筒
状の整流機能を持つ２５℃の冷却風で冷却され、開口率
３０％の穿孔（各開口部の面積；９ｍｍ２）を有する長
さ５ｍ、直径２６０ｍｍの紡糸筒を通過させながら固化
させた後、オイルを付与し、表１記載の紡糸速度で引取
り、引き続き１００℃の予熱ローラーで予熱後、表１記
載の延伸倍率で２段延伸した、巻き取り延伸糸を得た。
結果を表１に示す。

【００３５】［実施例２〜４、比較例１〜５］実施例１
の条件を表１および表２のように変えた以外は、実施例
１と同様に実施した。結果を表１、および表２に併せて
示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】［実施例５］実施例１の紡糸筒に長さ７５
ｃｍの強制排気装置を、その中心が紡糸筒下端から７５
ｃｍの位置となるように設け、空気を吸引した以外は、
実施例１と同様に実施した。結果を表３に示す。

【００３９】［実施例６〜８］実施例５の条件を表２の
ように変えた以外は、実施例５と同様に実施した。結果
を表３に併せて示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】本発明の製造方法により、産業用繊維と
して有用な、ムラが少なく高強度なポリエステル繊維を
高速で製造できる。さらには高吐出量の溶融ポリマー
を、コンパクトな紡糸筒で冷却することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレンテレフタレートを主たる繰り返
   し単位とする固有粘度が０．９０以上のポリエステルポ
   リマーを紡糸筒内に紡糸口金から溶融吐出し、２８０℃
   以上に保持された雰囲気中を１０〜５０ｃｍ通過させた
   後に冷却風により冷却し、紡糸速度１０００〜４０００
   ｍ／分で引き取り、引き続いていったん巻き取った後ま
   たは連続して延伸熱処理するに際し、該紡糸筒として、
   縦型円筒状で、冷却風吹出し部の下流側面部に開口を有
   し、各開口部の面積が２〜２０ｍｍ²、開口部総面積が
   該下流側面部の総面積に対して２０〜５０％である紡糸
   筒を用いることを特徴とするポリエステル繊維の製造方
   法。
2. 【請求項２】 該紡糸筒に強制排気装置を設け空気を吸
   引する請求項１記載のポリエステル繊維の製造方法。
3. 【請求項３】 紡糸後、引き続き連続して５０００ｍ／
   分以上の速度で延伸する請求項１または２に記載のポリ
   エステル繊維の製造方法。