JP2004027429A

JP2004027429A - ポリエステル系捲縮フィラメント

Info

Publication number: JP2004027429A
Application number: JP2002186172A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ito; 伊藤　　誠; Kenji Yamashita; 山下　賢司
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ポリエステルの優れた機械的特性を失うことなく、かつ容易に製造することができ、顕在捲縮及び潜在捲縮性能ともに優れたポリエステル系捲縮フィラメントを提供する。
【解決手段】２種類のポリエステルを貼り合わせたサイドバイサイド型ポリエステル複合繊維であって、連続ヤング率曲線で一次降伏点にいたる前のヤング率が上昇することがなく、顕在捲縮率が８％以上であることを特徴とするポリエステル系捲縮フィラメント。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２種類のポリエステルを貼り合わせたサイドバイサイド型複合繊維であって、優れた捲縮性を有するポリエステル系捲縮フィラメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルにおいて、互いに粘度の異なるポリマーや第三成分の共重合により性質の異なるポリマーを、サイドバイサイド型に貼り合わせた繊維であって、顕在及び潜在捲縮性能を有するポリエステル系繊維については従来から提案されている。
【０００３】
そこで、より優れた捲縮性を有する繊維とするために、ポリマー間の粘度差を大きくすると、ニーリング現象が発生し、糸条が大きく曲がり、糸切れが多発したり、得られた糸条の品質がばらついたりするという問題が発生する。
この問題を解決するためには低粘度側のポリマーに増粘剤を、高粘度側ポリマーに減粘剤を配合する方法、さらに紡糸時、ポリマーをノズル孔に対して斜め方向に吐出する方法等の対策がとられているが、品質の面での管理が難しかったり、設備面の面で多額の費用がかかり、かつ、メンテナンスの面でも各種問題が発生してくる。
【０００４】
また、共重合ポリマーを用いることによって収縮差を大きくする場合においても、優れた捲縮性を有する繊維にする場合、共重合量を多くしなければならず、その結果、得られる繊維の機械的性質が劣るようになり、ポリエステル独特の優れた性能が失われるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決するものであって、ポリエステルの優れた機械的特性を失うことなく、かつ容易に製造することができ、顕在捲縮及び潜在捲縮性能ともに優れたポリエステル系捲縮フィラメントを提供することを技術的な課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、２種類のポリエステルを貼り合わせたサイドバイサイド型ポリエステル複合繊維であって、連続ヤング率曲線で一次降伏点にいたる前のヤング率が上昇することがなく、顕在捲縮率が８％以上であることを特徴とするポリエステル系捲縮フィラメントを要旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明で用いる２種類のポリエステルは、特に限定するものではないが、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレート等があるが、具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が好ましく用いられ、中でもＰＥＴが好ましい。
【０００８】
ポリアルキレンテレフタレートおよびポリアルキレンナフタレートは、ポリエステル特有の性能を損なわない範囲であれば、共重合成分を含有していてもよく、共重合成分としては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸成分、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−シクロヘキシルジメタノール、ビスフェノールＡのアルキレンオキシド付加物等のグリコール成分、４−ヒドロキシ安息香酸、ε−カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸成分等が挙げられる。
また、必要に応じて艶消し剤、難燃剤、抗酸化剤等として無機微粒子や有機化合物を添加することもできる。
【０００９】
２種類のポリエステルは、捲縮性能を付与するために、重合度を異ならせたり、共重合成分の種類や量を異ならせることが好ましい。２種類のポリエステル間で重合度や共重合成分の種類や量が異なると、紡糸延伸後の弾性回復性や熱収縮特性が異なり、これにより捲縮糸とすることができる。
【００１０】
本発明においては、後述するように、延伸後、再延伸することにより捲縮性能を向上させることができるので、両成分における重合度や共重合量の差は、操業性や糸質物性値の低下がない範囲とすることができる。
まず、重合度の異なる２種類のポリマーを用いる場合では、紡糸時、ノズル直下において、糸曲がり（ニーリング現象）が激しくなり、紡糸時糸切れが多発するようになるため、安定生産を可能とするため、高粘度側のポリマーの〔η〕Ｈと低粘度側の〔η〕Ｌの比は概ね１．５以下にすることが好ましい。また、共重合等によって熱収縮特性を変える場合も同様のことがいえ、安定生産を可能とするため、両者の粘度差はなるべく小さくすることが好ましく、紡糸時の溶融粘度で述べるならば、高粘度側の溶融粘度ηｍＨと低粘度側の溶融粘度ηｍＬの比は２．５以下にすることが好ましい。
【００１１】
本発明のポリエステル系捲縮フィラメントにおける顕在捲縮率について述べる。顕在捲縮率とは周知の如く、染色等の処理前に現れている捲縮性能であって、原糸の捲縮性能である。原糸の捲縮は、貼り合わせたポリマーを紡糸後、延伸熱処理を施し、その後、フリー状態に戻すとポリマーの弾性回復率の差によって発現するものである。この弾性回復率は通常の糸条の場合（複合糸でない場合）、延伸時の延伸倍率が高い方が大きく、熱処理により繊維の構造が固定されない方が大きい。
【００１２】
次に、顕在捲縮率の測定法について述べる。まず、パーンもしくはチーズに捲かれた延伸糸を１／１１（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の張力をかけつつ、検尺機を用い、１０回かせ取りし、糸の両端を縛る。そのかせに１／６００（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の荷重をかけ、３０分間放置した後の長さを測定する（Ｌ１）。次いで１／１１（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の荷重をかけ、長さを測定する（Ｌ０）。そして、次式によって算出する。
顕在捲縮率（％）＝〔（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０〕×１００
【００１３】
本発明のフィラメントにおいては、顕在捲縮率は８％以上とし、好ましくは１０％以上とする。顕在捲縮率が８％未満であると、潜在捲縮率も小さく、最終製品の伸縮性が劣るようになる。また、顕在捲縮率の上限は特に限定するものではないが、製編織工程等の工程通過性を考慮すると、２０％以下とすることが好ましい。
【００１４】
次に、本発明の要件である連続ヤング率曲線について説明する。オリエンティック社製テンシロンを用い、試料長５０ｃｍ、引張速度５０ｃｍ／分にて強伸度曲線を描き、伸度０．５％毎に強度を読み、次式によって各伸度での変化率（ヤング率）を求める。そして、横軸に伸度をとり、たて軸にヤング率をとり、伸度０．５％毎にＹＸの値をプロットしてグラフ化した曲線を連続ヤング率曲線という。
ＹＸ＝［〔Ｆ_Ｘ−Ｆ_{（Ｘ−０．５）}〕／０．５］　×１００
ただし、ＹＸ：伸度Ｘ％の時のヤング率
ＦＸ：伸度Ｘ％の時の強度
【００１５】
通常、強伸度曲線は図１に示したように、降伏点が二個所現れる（一次降伏点と二次降伏点）。そして、この強伸度曲線から、上記したようにして連続ヤング率曲線を描くと、図３に示したように、低下してゆくヤング率が一次降伏点の手前でヤング率が再び高くなる個所（二次降伏点）が現れる。
【００１６】
一方、本発明のフィラメントの強伸度曲線は図２に示すように二次降伏点が明確に現れず、この強伸度曲線から上記したように連続ヤング率曲線を描くと、図４に示したように、一次降伏点にいたる手前で変化率（ヤング率）が再び高くなる個所が現れないものとなる。
本発明者らの研究によれば、連続ヤング率曲線で一次降伏点の手前でヤング率が再び高くなる個所が現れないものは顕在捲縮率が高いことが分かり、かつ潜在捲縮率も高く、最終製品のストレッチ性に優れていることがわかった。
【００１７】
次に、本発明のフィラメントの製造方法について述べる。
まず、同種のポリマーを用いる場合は重合度の異なったものや、第３成分を共重合し、熱収縮特性を異ならせたものを用い、通常の複合溶融紡糸装置を用いて紡糸を行う。
そして、サイドバイサイド型複合糸の場合、貼り合わされた糸の弾性回復率の差によって顕在捲縮は現れるのであるが、通常ポリエステル繊維は熱収縮率を調整するため延伸時に熱処理を施す。熱処理を行うと繊維の構造が固定されてしまい、貼り合わされた糸の弾性回復率の差が小さくなり、捲縮率は低くなってしまう。
【００１８】
そこで、本発明のフィラメントにおいては、再延伸することにより、歪みをもたせ、弾性回復率の差を大きくして顕在捲縮率を高くするのである。
次に延伸方法であるが、一旦、通常の延伸熱処理を施した後、その延伸糸の強伸度曲線より、一次降伏点伸度（Ｅ１）を求め、一次降伏点×３の伸度（Ｅ１×３）を算出する。そして、（１＋Ｅ１／１００）以上、〔１＋（Ｅ１×３／１００）〕以下の延伸倍率で再延伸することが好ましい。
【００１９】
一次降伏点伸度の算出方法及び再延伸時の延伸倍率の算出方法について具体的に述べる。まず、通常の延伸を行った糸の強伸度曲線を図１のように描く。図１より一次降伏点の両側の直線部より接線を引き、交わった直線の角の二等分線より、一次降伏点を決定し、それより、一次降伏点伸度（Ｅ１）を読み取る。
ここで再延伸時の延伸倍率が（１＋Ｅ１／１００）未満の場合、再延伸しても弾性回復限界内であるため、歪みを持たせる効果に乏しくなる。一方、延伸倍率が〔１＋（Ｅ１×３／１００）〕を超えると、糸に無理な力がかかり、糸切れとなったり、得られた糸の捲縮率や染色にバラツキが発生するようになるので好ましくない。
【００２０】
再延伸の方法としては、一旦、通常の延伸を行った後、連続して延伸してもよいし、通常の延伸後、一旦、捲き取った後、再度延伸する方法でもよい。これについて図５、６を用いて説明する。
まず、図５に示した延伸撚糸機に未延伸糸を供給し、第１ローラ１（加熱ローラ）と第２ローラ３間にホットプレート２（加熱）を設置し、延伸する。この延伸糸を再度、図５に示した延伸機を用い、第１ローラ１と第２ローラ３間でホットプレート２の温度を室温程度として、前記のような一次降伏点から求めた延伸倍率で再延伸を行う。
【００２１】
次に、図６に示す多段延伸機を用いる場合は、未延伸糸を第１ローラ１（加熱ローラ）と第２ローラ３間にホットプレート２（加熱）を設置し、ここで通常の延伸を行い、さらに、第２ローラ３と第３ローラ４との間で再延伸を行う。この再延伸を前記のような一次降伏点から求めた延伸倍率で行う。
【００２２】
以上のように再延伸を行うことにより、通常の延伸を行っただけの繊維においては、図１に示すように強伸度曲線の降伏点が二つ現れる（前述した一次降伏点と二次降伏点）。しかし、再延伸後の強伸度曲線を描くと図２のようになり、二次降伏点が消滅する。これは、再延伸することにより、糸に歪みが生じ、その歪みが元に戻ろうとする性質（弾性回復性能）が貼り合わされた二つのポリマーによって異なり、二次降伏点の位置がポリマーによって異なるため、平均化され、消滅すると思われる。この現象を明確に表す指標として、本発明のフィラメントにおいては連続ヤング率曲線を求めるものであり、二次降伏点が平均化され消えることによって、一次降伏点に至る前のヤング率が上昇しないものとなる。
【００２３】
なお、本発明のフィラメントの製造方法として、延伸した後に再延伸する方法について説明したが、これ以外の方法として、延伸撚糸機でトラベラの重量を重くしたり、スピンドルの回転数を高くすることによって捲取張力を高くするなどして糸を伸長することで再延伸と同様の効果を与え、顕在捲縮率を高くする方法を採用してもよい。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を用いて具体的に説明する。なお、例中の特性値は下記のように測定した。
１）極限粘度〔η〕
フェノール、四塩化エタン等量混合物を溶媒とし、２０℃で測定した。
２）溶融粘度
島津製作所製フロテスターを用い、２８０℃、シェアーレート１０００ｓｅｃ−^１で測定した。
３）強伸度曲線
オリエンティック社製テンシロンを用い、試料長５０ｃｍ、引張速度５０ｃｍ／分にて測定した。
４）連続ヤング率
前述の方法でグラフ化し、一次降伏点にいたる前のヤング率の上昇の有無を示した。
５）顕在捲縮率
前述の方法で算出した。
６）ストレッチ性
得られたフィラメントを筒編みし、精練後、１３０℃で３０分間染色したものを１０人で手触り判定した。判定基準は以下のようにし、○を合格とした。
ストレッチ性　○　　：ストレッチ性があると判定した人　　８人以上
ストレッチ性　△　　：ストレッチ性があると判定した人　５〜７人
ストレッチ性　×　　：ストレッチ性があると判定した人　４人以下
【００２５】
実施例１
二酸化チタンを０．４質量％含有した極限粘度〔η〕０．６９と０．４８のＰＥＴを複合紡糸型溶融押出機にて、サイドバイサイド型で複合比１／１、紡糸温度２９５℃で溶融紡糸した。紡糸後、冷却工程を経て、油剤付与を行い、表面速度３０００ｍ／分の引き取りローラを介して捲き取った。なお、ノズル孔数は１２、捲取後の繊度は８０ｄｔｅｘになるように吐出量を調整した。
この未延伸糸を図５に示した延伸撚糸機に供給し、第１ローラ１の温度８０℃、ホットプレート２の温度１５０℃、第２ローラ３の表面速度７５０ｍ／分とし、延伸倍率１．４５で延伸した。
ここで得られた延伸糸の降伏点伸度は５．８％であった。
この延伸糸を再度、図５に示した延伸機を用い、第１ローラ１およびホットプレート２の温度２５℃（室温）とし、第２ローラ３の表面速度７５０ｍ／分とし、延伸倍率１．０８で再延伸を行った。
【００２６】
実施例２
実施例１と同様にして溶融紡糸して得られた未延伸糸を用い、図６に示した多段延伸機を用い、第１ローラ１の温度８０℃、ホットプレート２の温度１５０℃とし、第２ローラ３と第１ローラ１の間で延伸倍率１．４５として延伸し（このときの延伸糸の降伏点伸度は、実施例１の繊維と同じ）、さらに第３ローラ４と第２ローラ３（周速８００ｍ／分）の間で延伸倍率１．０７として再延伸を行った。
【００２７】
比較例１
実施例１と同様にして延伸糸を得、再延伸を行わなかった以外は実施例１と同様にした。
【００２８】
比較例２
延伸倍率を１．５７に変更して延伸糸を得、再延伸を行わなかった以外は実施例１と同様にした。
【００２９】
実施例１〜２、比較例１〜２で得られたフィラメントの顕在捲縮率、連続ヤング率曲線における一次降伏点前のヤング率上昇の有無、筒編染色後のストレッチ性の評価結果を表１に示した。
【００３０】
実施例３
２８０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓのＰＥＴと酸成分に対し５−ナトリウムスルホイソフタル酸を２モル％共重合した溶融粘度が２００Ｐａ・ｓのＰＥＴを複合紡糸型溶融押出機にて、サイドバイサイド型で複合比１／１、紡糸温度２９５℃で溶融紡糸した。紡糸後、冷却工程を経て、油剤付与を行い、表面速度３２００ｍ／分の引き取りローラを介して捲き取った。なお、ノズル孔数は２４、捲取後の繊度は１６０ｄｔｅｘになるように吐出量を調整した。
次にこの未延伸糸を図６に示した多段延伸機を用い、第１ローラ１の温度８０℃、ホットプレート２の温度１５５℃とし、第２ローラ３と第１ローラ１の間で延伸倍率１．４０とし、延伸を行い、続いて、第３ローラ４と第２ローラ３の間で延伸倍率１．１１として再延伸を行った。
なお、このとき、延伸糸の降伏点伸度は第２ローラ３通過後の繊維を取り出して求めたところ、降伏点伸度５．４％であった。
【００３１】
比較例３
実施例３と同様にして得られた未延伸糸を、図５に示した延伸撚糸機に供給し、第１ローラ１の温度８０℃、ホットプレート２の温度１５５℃、第２ローラ３の表面速度７５０ｍ／分とし、延伸倍率１．４０で延伸を行った。
【００３２】
実施例４、比較例４
第３ローラ４と第２ローラ３の間の延伸倍率を、１．７０（実施例４）、１．０５（比較例４）に変更した以外は、実施例３と同様に行った。
【００３３】
実施例３、４、比較例３、４で得られたフィラメントの顕在捲縮率、連続ヤング率曲線における一次降伏点前のヤング率上昇の有無、筒編染色後のストレッチ性の評価結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１から明らかなように、実施例１〜４のフィラメントは、連続ヤング率曲線における一次降伏点前のヤング率の上昇がなく、顕在捲縮率が高く、ストレッチ性にも優れたものであった。なお、実施例４のフィラメントは再延伸時の延伸倍率が高かったため、延伸時に無理な力がかかるため、糸切れが発生したり、筒編染色地に多少の斑が発生した。
一方、比較例１〜３のフィラメントは通常の延伸を行ったものであったため、比較例４のフィラメントは再延伸時の延伸倍率が低すぎたため、連続ヤング率で一次降伏点に至る前のヤング率の上昇があり、顕在捲縮率も低く、ストレッチ性にも乏しいものであった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の捲縮フィラメントは、ポリエステルの優れた機械的特性を失うことなく、かつ容易に製造することができ、顕在捲縮及び潜在捲縮性能ともに優れ、ストレッチ性に優れた織編物を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のサイドバイサイド型複合糸の強伸度曲線である。
【図２】本発明のフィラメントの強伸度曲線である。
【図３】図１の従来のサイドバイサイド型複合糸の連続ヤング率曲線である。
【図４】図２の本発明のフィラメントの連続ヤング率曲線である。
【図５】本発明のフィラメントの製造工程の一実施態様を示す概略工程図である。
【図６】本発明のフィラメントの製造工程の他の実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
１　第１ローラ
２　ホットプレート
３　第２ローラ
４　第３ローラ

Claims

２種類のポリエステルを貼り合わせたサイドバイサイド型ポリエステル複合繊維であって、連続ヤング率曲線で一次降伏点にいたる前のヤング率が上昇することがなく、顕在捲縮率が８％以上であることを特徴とするポリエステル系捲縮フィラメント。