JP2005068574A - ポリエステルモノフィラメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱性に優れた細繊度のポリエステルモノフィラメントをスピンドロー法でも良好な巻き姿で巻き取ることが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】 ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルポリマーを溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、２０００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法により、繊度１０〜８０dtex、切断強度５．０cN/dtex以上のモノフィラメントを製造する方法であって、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行い、巻き取り直前のローラの表面温度を１８０〜２４０℃とすることを特徴とするポリエステルモノフィラメントの製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、スクリーン紗等の産業資材用途に好適な細繊度のポリエステルモノフィラメントの製造方法に関するものである。

従来より、ポリエステルは寸法安定性や汎用性に優れるため、マルチフィラメントやモノフィラメント等の繊維状に加工され、衣料用途や産業資材用途に広く用いられている。

その用途の一つであるスクリーン紗用に用いられる繊維は、寸法安定性が重要視され、従来絹等の天然繊維やステンレス等の無機繊維が使用されていた。しかし、生産性に優れるポリアミドやポリエステル等の繊維状に加工されたものが安価で汎用性があり、中でもポリエステルを主成分としたモノフィラメントは、水分等による寸法変化が少なく、寸法安定性や耐熱性に優れるため、近年、広く用いられるようになってきた。

このようなモノフィラメントを製造する際に、未延伸糸を一旦巻き取り、その後別工程で延伸を行ってパーンに巻き取る２工程法を採用すると、巻き姿については大きな問題が生じることはなかった。

近年、コスト面から生産性に優れたスピンドロー法（一工程法）の採用も検討されるようになってきた。特許文献１には、加熱延伸をした後、巻き取り直前の最終ローラを非加熱とし、１〜３％のストレッチを付与して巻き取る方法が記載されている。この方法によると、寸法安定性に優れたモノフィラメントを解舒性がよくなるように巻き取ることができる。

しかしながら、この方法で得られるモノフィラメントは、切断強度を重要視しておらず、従ってスクリーン紗織物の製織、或いは、製品の取扱い時に切断強度の低いことに起因する糸切れが発生しやすく、加工性や取扱性において満足できる物性のものではなかった。また、この方法では、巻き取ったパッケージの端面に生じる綾落ちの問題を十分に解決できなかった。
特開平５−２９５６１７号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱性に優れた細繊度で強度の高いポリエステルモノフィラメントをスピンドロー法でも良好な巻き姿で巻き取ることが可能な製造方法を提供することを技術的な課題とするものである。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルポリマーを溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、２０００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法により、繊度１０〜８０dtex、切断強度５．０cN/dtex以上のモノフィラメントを製造する方法であって、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行い、巻き取り直前のローラの表面温度を１８０〜２４０℃とすることを特徴とするポリエステルモノフィラメントの製造方法を要旨とするものである。

本発明の製造方法によれば、細繊度でかつ切断強度が高く、スクリーン紗用の繊維として好適なモノフィラメントをスピンドロー法により紡糸、延伸性よく、良好な巻き姿で巻き取ることが可能となる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリエステルモノフィラメントは、ポリエステルの中でも安価で汎用性があり、寸法安定性に優れているため、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分とするポリエステルポリマーからなるものとする。ポリマー中には、本来の特性や製糸性を損なわない程度であれば、必要に応じて艶消し剤、撥水剤、制電剤、表面改質剤、難燃剤、顔料、着色剤等の添加剤、あるいは共重合物質が含有されていてもよい。

そして、本発明の製造方法においては、スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱性に優れた細繊度のポリエステルモノフィラメントとして、繊度が１０〜８０dtex、切断強度が５．０cN/dtex以上のモノフィラメントを製造する。

繊度が１０ｄｔｅｘ未満であると、糸切れしやすくなり、延伸性や生産性が劣るようになり、強度も低いものとなりやすい。一方、８０ｄｔｅｘを超えると柔軟性が劣るようになり、また、紡出後の冷却が不均一となり、断面における中心部と外層部間で配向度や結晶化度等の差が大きくなることに起因すると思われるが、強度が低下したり、良好な巻き姿で巻き取ることが困難となりやすい。繊度のさらに好ましい範囲は１５〜７０ｄｔｅｘである。

切断強度は５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは６．０〜９．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、上記のような繊度範囲としているため、糸切れしやすくなり、得られる製品は加工性や取扱性、あるいは耐久性等に劣るものとなり、スクリーン紗用に適さないものとなる。

また、溶融紡糸する際のポリエステルポリマーの極限粘度〔η〕を、０．６０〜０．８５にすることが好ましく、中でも０．６５〜０．８０とすることが好ましい。極限粘度〔η〕が０．６０未満であると、紡出後の線速度が速くなるため冷却が不十分となり、延伸性が悪化しやすく、強度も低下しやすい。一方、０．８５を超えると、延伸後の弛緩処理が不十分となり、巻き取られたモノフィラメントが収縮するため、チーズ端面に綾落ちが発生し、良好な巻き姿で巻き取ることが困難となる傾向にある。

本発明においては、ポリマーを紡糸口金より紡出した後、冷却、油剤付与後、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、２０００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法により製造するものである。巻き取り速度が２０００ｍ／分未満になると生産性が劣り、巻き取り速度のさらに好ましい範囲は２５００〜４０００ｍ／分である。４０００ｍ／分を超えると冷却や延伸が不十分となり、高強度とすることが困難となることがあり、好ましくない。

次に延伸工程においては、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸（スチーム延伸）を行うものである。つまり、通常、ポリエステルマルチフィラメントやポリエステルモノフィラメントをスピンドロー法で延伸する際には、引き取りローラあるいは引き揃えローラをポリマーのＴｇ（ガラス転移点）以上の温度に加熱して未延伸糸の延伸性の向上を図っている。しかしながら、この方法で細繊度のモノフィラメントを製造すると、細繊度モノフィラメントは延伸張力が低いため、加熱された引き取りローラや引き揃えローラのローラ表面上で糸緩みが起こるため、糸揺れが発生し、均一な熱処理に必要なラップ数での糸掛けが難しくなる。このため、高強度化を行うために通常採用される高倍率の延伸に必要な加熱温度にすることができなくなったり、延伸性が劣るという問題があり、結果的に高強度のポリエステルモノフィラメントを操業性よく製造することが困難となる。

そこで、本発明においては、細繊度のポリエステルモノフィラメントを十分に熱処理を行いながら高倍率での延伸を可能とするために、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行うものである。これにより、スチーム熱処理を行う前の引き取りローラや引き揃えローラを非加熱としても、高倍率の延伸が可能となる。なお、本発明においては、スチーム熱処理を行う前の引き取りローラや引き揃えローラを非加熱とすることが好ましい。

また、スチーム延伸においては、スチームを連続的に糸条に直接吹き付けて延伸を行うが、その吹き付け装置として用いるスチーム処理機の形状や吹き付け方法は特に限定するものではなく、例えば、対称に配置された直径１．０〜３．０ｍｍの２個のオリフィスから、糸条の進行方向に対して角度３０〜６０°でスチームを吹き付ける方法等が挙げられる。また、スチームの圧力や温度は０．０５〜０．３Ｍｐａ、２００〜４００℃の範囲とすることが好ましく、延伸速度や繊度に応じてこの範囲内で適宜設定することが好ましい。

本発明において、スチーム延伸は、引き取りローラ又は引き揃えローラと、加熱ローラとの間で上記のようにスチームの吹き付けを行った後、ローラ間での延伸を行うことが好ましい。また、スチーム熱処理後の延伸ローラの設置数を複数とし、多段延伸を行ってもよいが、２段目以降の延伸張力が高くなりやすく、糸切れしやすくなるので、１段延伸（引き揃えは段数に数えない）とすることが好ましい。

また、延伸倍率としては、3.0〜6.0の範囲とすることが好ましく、延伸速度や繊度に応じてこの範囲内で適宜設定することが好ましい。また、スチーム熱処理した糸条を引き取り、延伸を行う加熱ローラは、延伸性や寸法安定性を考慮して１５０〜２５０℃の加熱ローラとすることが好ましい。

延伸後は、巻き取るまでに弛緩熱処理を行うことが好ましく、弛緩熱処理は弛緩率を０．１〜３．０％程度としてローラ間に引き取ることにより行うことが好ましい。弛緩熱処理は１段階であっても弛緩率を変更して複数段階行ってもよい。また、弛緩熱処理温度（ローラの表面温度）は１５０〜２４０℃とすることが好ましい。

そして、本発明の製造方法におけるポイントとして、巻き取り直前のローラ（最終ローラ）の表面温度を１８０〜２４０℃として引き取った後、巻き取ることが重要である。従来、モノフィラメントをスピンドロー法で製造し、特にチーズ状のパッケージに巻き取る際には、モノフィラメントの表面同士の摩擦抵抗が少ないため滑りが生じやすいということと、モノフィラメントは柔軟性が乏しいためモノフィラメントがパッケージ端面から滑り落ちて綾落ちが生じるという問題があった。

そこで、巻き取り直前のローラの表面温度を１８０〜２４０℃の範囲に設定して引き取ることにより上記のような問題点が解決される。この理由は明らかではないが、巻き取り直前のモノフィラメントに熱を加えることで一時的にモノフィラメントに柔軟性と摩擦抵抗を付与することができるために、モノフィラメントの表面同士の滑りが生じにくくなり、これにより良好な巻き姿で巻き取ることが可能になるものと思われる。

巻き取り直前のローラの表面温度が１８０℃未満であると柔軟性の向上が不十分となり、良好な巻き姿で巻き取ることが困難となる。一方、高くなり過ぎると糸揺れが大きくなるため、延伸操業性が悪化する。巻き取り直前のローラの表面温度は中でも２００〜２３０℃とすることが好ましい。

本発明で得られるモノフィラメントの断面形状は、多角形状等の異形であってもよいが、高強度が得やすいことと耐久性の面からも丸断面形状とすることが好ましい。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ＰＥＴの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）切断強度、切断伸度
ＪＩＳＬ−１０１７に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、つかみ間隔２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）巻き姿
紙管にチーズ状に５ｋｇ巻き取り、チーズ両端面の綾落ちを目視で観察し評価を行った。パッケージの数１００個の評価を行い、綾落ちが生じたものの数で表した。

実施例１
常用の溶融紡糸装置に孔径が０．５ｍｍ、孔数８個の常用の溶融紡糸口金を装着し、極限粘度〔η〕が０．７４のＰＥＴチップを用い、温度２９０℃で紡出し、長さ２０ｃｍ、壁面温度３００℃の加熱筒を通過させた後、冷却長１５０ｃｍの横型冷却装置を用いて、温度１５℃、速度０．８ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却した。オイリングローラで油剤を付与した後、８本のモノフィラメントに分けて非加熱の第１ローラに２回掛けて引き取り、引き続き非加熱の第２ローラに３回掛けて１．０２倍の引き揃えを行った。続いて、第３ローラとの間で、対称に配置されたオリフィス径が１．２ｍｍ、吹き出し角度４５°の８エンド用のスチーム熱処理機を用いて、温度３８０℃、圧力０．２ＭＰａのスチームを各々のモノフィラメントに吹き付けた。そして、温度２３０℃の一対の第３ローラに３回掛けて５．１倍の延伸を行った。続いて温度２２０℃の一対の第４ローラに３回掛けて１．７％の弛緩熱処理を行い、その後、温度２２０℃の一対の第５ローラ（最終ローラ）に４回掛けて０．５％の弛緩熱処理を行った。その後、０．４％の弛緩率として、速度２５００ｍ／分のワインダーに巻き取った。
このようにして２２ｄｔｅｘ／１フィラメントの丸断面形状のポリエステルモノフィラメントを得た。

実施例２
第５ローラの表面温度を２００℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
実施例３
極限粘度〔η〕が０．８２のＰＥＴを用いて、延伸倍率を５．３にし、吐出量を変化させて繊度を７０ｄｔｅｘにした以外は、実施例１と同様に行った。
実施例４
極限粘度〔η〕が０．９０のＰＥＴを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
実施例５
極限粘度〔η〕が０．６０のＰＥＴを用いた以外は、実施例１と同様に行った。
比較例１
第５ローラの表面温度を１５０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
比較例２
第５ローラの表面温度を２６０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
比較例３
吐出量を変化させて繊度を９０ｄｔｅｘにした以外は、実施例３と同様に行った。
比較例４
吐出量を変化させて繊度を８ｄｔｅｘにした以外は、実施例１と同様に行った。

実施例１〜５、比較例１〜４で得られたポリエステルモノフィラメントの物性値及び巻き姿の評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜５で得られたモノフィラメントは十分な強伸度特性を有し、巻き姿も良好であった。

一方、比較例１は第５ローラの加熱温度が低いため巻き姿評価に劣るものであった。比較例２は第５ローラの加熱温度が高すぎたため糸揺れによる糸切れが生じ、５kg巻きのチーズを採取することができなかった。比較例３では繊度が大きすぎたため、強度が低下し、巻き姿評価にも劣るものであった。比較例４では繊度が小さすぎたため、延伸張力が低くなり、糸揺れが発生し、延伸工程で糸切れが多発して巻き取ることができなかった。

Claims (1)

1. ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルポリマーを溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、２０００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法により、繊度１０〜８０dtex、切断強度５．０cN/dtex以上のモノフィラメントを製造する方法であって、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行い、巻き取り直前のローラの表面温度を１８０〜２４０℃とすることを特徴とするポリエステルモノフィラメントの製造方法。