JP2005527715A - ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

固有粘度差が０．０５〜０．１５で、２種のポリトリメチレンテレフタレートをサイドバイサイド型の複合紡糸法で紡糸して製造することにより、高い自己巻縮特性を有するポリトリメチレンテレフタレート複合繊維を開示する。また、前記複合紡糸法により製造したポリトリメチレンテレフタレート複合繊維に加撚工程を適用して、３次元的の高い自己巻縮特性及びバルキー性を有するポリトリメチレンテレフタレート複合繊維を得る。

Description

本発明は、ポリエステル系複合繊維及びその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は固有粘度の異なる２種のポリエステルを、繊維の長手方向にサイドバイサイドの断面形態を有するように紡糸し、後続の熱処理及び弛緩工程により高い自己巻縮特性及び諸般品質を持つポリエステル系複合繊維と、その製造方法に関する。特に、二つの高分子間の固有粘度差が既存のものより小さい範囲でも巻縮性能の発現が可能であり、紡糸工程性に優れたポリエステル系複合繊維を製造する方法に関する。

従来、サイドバイサイドの複合繊維を製造する方法としては、幾つかの方法が知られている。その代表的なものとして、一つは、ポリエステルと高収縮特性を有するその共重合体からサイドバイサイド型の複合紡糸法により複合繊維を製造する方法であり、他は、固有粘度の異なるポリエステルをサイドバイサイド型に複合紡糸する方法である。しかしながら、これらの方法は、共重合体の物性が一般に低下し、紡糸工程性が不良であるため、両製造方法共に紡糸−延伸工程においてフラットヤーンを製造する。このような既存の方法におけるフラットヤーンは、巻縮率（本発明において提示した方法で測定）がおよそ３０％の水準であり、織物製造時に伸縮性の発現が可能であるが、高伸縮性を発現するためには、別途の織物組織の設計が行われなければならず、特に織物の経糸と緯糸間の交錯点が多い組織においては、満足な伸縮性を達成し難い問題点がある。

また、固有粘度差を用いて複合紡糸する一例として、日本国特許公開第２０００−２５６９１８号公報には、反復単位の８５モル％以上がトリメチレンテレフタレート単位で、エステル形成官能基を三つ以上有する成分が共重合されていないポリエステルＡと、反復単位の８５モル％以上がトリメチレンテレフタレート単位で、エステル形成官能基を三つ以上有する成分が０．５〜０．２モル％であるポリエステルＢ、又は反復単位の８５モル％以上がトリメチレンテレフタレート単位で、エステル形成官能基を三つ以上有する成分が共重合されない、ポリエステルＡより固有粘度が０．１５〜０．３０だけ低いポリエステルＣを、サイドバイサイド又は偏心シース−コア型に複合した潜在巻縮性ポリエステル複合繊維が開示されている。このような繊維は、巻縮性能の発現のため、２成分間の固有粘度差が０．１５以上でなければならず、フラットヤーン形態によっては巻縮性能の発現が容易でないため、加撚工程により加撚糸形態に製造する場合に限り、満足な巻縮特性を表す。このような固有粘度差により、紡糸ノズル下部での曲糸現象は酷く、紡糸工程性は非常に不良である。特に、サイドバイサイド繊維の２成分間の固有粘度差が小さい場合は、紡糸工程性は良好であるが、最終繊維の巻縮特性の発現が難しい欠点がある。

したがって、本発明の目的は、前記のような欠点がないサイドバイサイド型のポリエステル系複合繊維を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明者らは、固有粘度差が０．０５〜０．１５の２種のポリトリメチレンテレフタレートをサイドバイサイド型に複合紡糸すると、優れた紡糸工程性で複合繊維を製造することができ、製造された複合繊維は、加撚糸でなくフラットヤーンの形態でも高い自己巻縮特性を表すことを見出し、また、前記複合紡糸に際して、小さな固有粘度差を有する成分の複合繊維を製造した後、加撚工程を経ると、固有粘度差により収縮率に差が生じ、以後の熱処理工程において、加撚による潜在トルクの発現により、複合繊維が十分な高巻縮特性とともに十分なバルキー性を表す事実を見出して、本発明をなすに至った。

本発明によれば、ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法において、固有粘度差が０．０５〜０．１５で、固有粘度の相違した２種のポリトリメチレンテレフタレートの紡糸の際、溶融粘度の差が１０００ポイズ以下となるようにし、サイドバイサイド型の複合紡糸方法で紡糸するポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法が提供される。

また、本発明は、固有粘度差が０．０５〜０．１５で、固有粘度の相違した２種のポリトリメチレンテレフタレートを含み、サイドバイサイド複合構造を有するポリトリメチレンテレフタレート複合繊維を提供する。

本発明によりサイドバイサイド型の繊維に複合紡糸される２種のポリトリメチレンテレフタレートは、固有粘度差が０．０５〜０．１５であるものが好ましい。このように２成分間の固有粘度差を０．０５〜０．１５の小さな範囲に設定して、紡糸時の溶融粘度差が１０００ポイズ以下となるようにすると、溶融紡糸の際、別のノズル設計なしに、図１のような構造を有する繊維の紡糸が可能であり、良好な紡糸工程性を有し、更に適切な押出機の温度設定により、小さな固有粘度差を有する高分子の組合によっても最終繊維の巻縮特性を向上できる。

以下、固有粘度の高いポリトリメチレンテレフタレートを“ＰＴＴ−Ｈ”と略称し、固有粘度の低いポリトリメチレンテレフタレートを“ＰＴＴ−Ｌ”と略称する。本発明のポリトリメチレンテレフタレートを製造するためのＰＴＴ−ＨとＰＴＴ−Ｌは、テレフタル酸とプロパンジオールを主成分とするもので、３官能性エステル形成成分が共重合されなかったものを使用することが好ましい。ここで、重合反応中の副反応性生物であるビス（３−ヒドロキシプロピル）エーテル（ＤＰＧ）は、３．０モル％／ジオール以下として、サイクリックダイマーは３重量％以下として存在し得る。一般に、ＰＴＴ−ＨとＰＴＴ−Ｌ間の固有粘度差が０．１５未満の場合、２成分間の溶融粘度差が小さいために２成分間の収縮率の差が小さくなるので、最終繊維の満足な巻縮率の水準が得られないことが知られている。本発明においては、２成分間の溶融粘度差、複合割合などを調節すると、前記のような粘度差を有する高分子を用いても満足な巻縮率を有するポリトリテレフタレート複合繊維を製造することができる。溶融粘度差が１０００ポイズ以下、より好ましくは３００ポイズ以下となるようにすると、０．１５未満の小さな粘度差を有する高分子を用いても、３０％以上の満足な巻縮率を有する最終繊維を得ることができる。巻縮率を測定する方法については後述するが、伸縮特性を有する織物を製造するためには、巻縮率が３０％以上とならなければならない。

２成分間の溶融粘度差の調節は、各成分の押出機の温度条件を異にして各成分高分子溶融体の熱履歴を異にするか、或いは高粘度成分と低粘度成分の成分比を調節することにより達成することができる。好ましくは、ＰＴＴ−ＨとＰＴＴ−Ｌの溶融粘度差が１０００ポイズとなるようにするため、紡糸温度を２３５〜２７５℃の範囲に調節する。

本発明において、ＰＴＴ−ＨとＰＴＴ−Ｌは、固有粘度が０．７〜１．１の範囲内の相違した固有粘度を有するものであって、２成分間の固有粘度差が０．０５〜０．１５であるものが好ましい。固有粘度が０．７未満、又は１．１より大きい場合は、紡糸工程性が不良である。特に、下記の式１により求めたＫの値が０＜Ｋ≦０．０９であるものが好ましい。

［式１］
Ｋ＝｛［η］_Ｈ−［η］_Ｌ｝／｛［η］_Ｈ＋［η］_Ｌ｝
前記式で、［η］_ＨはＰＴＴ−Ｈの固有粘度、［η］_ＬはＰＴＴ−Ｌの固有粘度である。

好ましくは、ＰＴＴ−Ｌは、固有粘度が０．８〜０．９５、複合繊維中の割合が全体重量の３０〜７０％であり、ＰＴＴ−Ｈは、固有粘度が０．８５〜１．１、複合繊維中の割合が全体重量の７０〜３０％である。

２つの高分子を１０００ポイズ以下の溶融粘度差で紡糸すると、巻縮率３０％水準のサイドバイサイド繊維が得られる。このような繊維は、伸縮織物の製造は可能であるが、スパンデックスカバーリング糸を使用して製造され、且つより高い水準の巻縮率が要求される高伸縮織物の製造には適していない。本発明によれば、巻縮糸フラットヤーンの製造後、加撚工程をさらに行って、高伸縮織物の製造が可能な原糸を製造することができる。

特に制限するためのものではないが、本発明において、紡糸速度は１５００〜４０００ｍ／ｍｉｎが適当である。また、こうして製造されたフラットヤーンから加撚工程により３次元クリンプを有する高伸縮複合繊維を得るためには、加撚延伸比と加撚温度の設定が重要である。ここで、加撚延伸比は１．０〜１．５、加撚温度は１００〜１８０℃が好ましい。

延伸比を１．０〜１．５にして延伸するとともに加撚するためには、第１フィードローラ（第１ＦＲ）、ヒータ、冷却板、摩擦加撚装置、及び第２フィードローラ（第２ＦＲ）からなる加撚機により、糸の導出順の通りに第１ＦＲと第２ＦＲ間で延伸比１．０〜１．５の延伸を行い、摩擦加撚装置の上流を加撚して、ヒータで熱固定し、冷却板で形態を固定することが好ましい。延伸比の好ましい範囲は１．００〜１．５０、より好ましい範囲は１．０３〜１．２０である。加撚延伸比が１．０未満の場合は、適切な加撚張力を維持し難いために作業工程性が不良になり高巻縮特性が得られず、加撚延伸比が１．５を超える場合は、毛羽及び糸切の発生が増加し、作業性が低下する。摩擦加撚装置としては、施撚作用とともに伝送作用をするものであれば、内接型及び外接型のいずれかが摩擦加撚装置であってもかまわないが、外接型軸ツイスター及びベルトニップツイスターが好ましい。具体的な延伸比は、ポリトリメチレンテレフタレート未延伸糸又は加撚糸の物性によって設定されるが、残留伸度を３０〜６５％にすることが好ましく、３５〜５０％にすることがより好ましい。

本発明において、織物のストレッチ性及びバルキー性を向上させるためには、加撚糸の巻縮特性を向上させることが必要である。これを実現するためには、延伸加撚工程におけるヒータ出口の加撚温度を、１００〜１８０℃にすることが好ましい。加撚温度が１００℃未満の場合は、加撚張力が上昇して糸切発生率が高くなり、加撚によるクリンプ特性が十分に発現されず、寸法安定性及び巻縮性能が低下し、加撚糸の製造後、熱処理工程で収縮性差を起こして織物の色差を起こすなど、品質特性を低下させる。また、加撚温度が１８０℃を超える場合は、太い部位の撚り残量現象により品質が低下し、融着の発生のため、３次元クリンプが得られず、作業性も不良である。前記加撚工程により、フラットヤーンはその内部に潜在的トルクを有し、後工程の弛緩熱処理によりトルクが発現するので、最終製品の複合繊維が、巻縮性及びバルキー性に優れ豊富なクリンプを有することになる。

本発明によると、ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維は、固有粘度差が０．０５〜０．１５で、固有粘度の相違した２種のポリトリメチレンテレフタレートからなるサイドバイサイド型の混合繊維であって、最終繊維の強度が２．０〜３．５ｇ／ｄｅｎ、伸度が３０〜６５％、巻縮率が２０％以上、３０％伸張弾性回復率が９０％以上であるポリトリメチレンテレフタレートのサイドバイサイド型の複合繊維を提供する。強度が２．０ｇ／ｄｅｎ未満の場合は、強度が低くて糸切が多く、織物の製造作業性が悪くなり、強度が３．５ｇ／ｄｅｎを超える場合は、織物の製造後に触感が不良になる。また、伸度が３０％未満の場合は、紡糸時に毛羽の発生量が多くなり、６５％を超える場合は、繊維の均斉度（Ｕ％）が不良になる。巻縮率が３０％未満の場合は、所望の伸縮特性を有する織物の製造が難しくなり、３０％伸張弾性回復率が９０％未満の場合は、弾性回復性が良くないために、衣服製造時に着用感が低下し、反復的な変形及び摩擦により、原状回復力が低下して初期形態の変化が発生し得る。

以下、添付図面とともに次の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、以下の実施例は本発明を例示するためだけのものであり、本発明がそれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
図２に示すような押出機及び紡糸装置において、ＰＴＴ−Ｈとしては固有粘度が１．０のポリトリメチレンテレフタレートを５０％使用し、ＰＴＴ−Ｌとしては固有粘度が０．９のポリトリメチレンテレフタレートを使用し、それぞれ２６０℃及び２６５℃でサイドバイサイド型の紡糸ノズルを介して２０００ｍ／ｍｉｎの速度で紡糸した後、延伸比１．５、延伸温度５５℃、熱処理温度２２０℃の条件で延伸を行った。ノズルの直下５〜１２０ｃｍで２３℃の冷却風を０．３ｍ／ｓｅｃの速度で供給し、油剤付着量（ＯＰＵ）は０．５〜１．０重量％の範囲で付与した。こうして製造した繊維を経糸及び緯糸として使用して１００ｇ／ｍ^２の織物を製造した後、１０５℃で染色した。この際、２成分間の固有粘度差は０．１、Ｋ値は０．０５３であった。

実施例２〜４
ＰＴＴ−Ｈとして固有粘度１．０のポリトリメチレンテレフタレートと、ＰＴＴ−Ｌとして固有粘度０．９のポリトリメチレンテレフタレートの溶融温度を表１のように調整したことを除き、実施例１の方法と同様に織物を製造し染色した。

実施例５〜１０
下記の表２に示すように、固有粘度及び配合比の異なるＰＴＴ−ＨとＰＴＴ−Ｌを、２６５℃でサイドバイサイド形態の紡糸ノズルを介して２０００ｍ／ｍｉｎの速度で紡糸した後、延伸比１．５、延伸温度６０℃、熱処理温度２００℃で延伸を行い、弛緩熱処理は９０℃の水中で行った。

実施例１１〜１６
押出機を備えた紡糸装置を使用して、ＰＴＴ−Ｈとしては固有粘度が１．０のポリトリメチレンテレフタレートを５０重量％使用し、ＰＴＴ−Ｌとしては固有粘度が０．９のポリトリメチレンテレフタレートを５０重量％使用し、２６５℃でサイドバイサイド型の紡糸ノズルを介して３５００ｍ／ｍｉｎの速度で紡糸して、フラットヤーンを製造する。ノズルの直下５〜１２０ｃｍで２３℃の冷却風を０．３ｍ／ｓｅｃの速度で供給し、油剤付着量（ＯＰＵ）は０．４〜０．８重量％の範囲で付与した。製造された繊維を、加撚機（Ｍｕｒａｔａ ３３Ｈ）を使用することにより、加撚温度及び延伸比を表３のように変化させて、加撚しながら延伸して加撚糸を製造した。こうして製造した複合繊維を、経糸及び緯糸として使用して２００ｇ／ｍ^２の織物を製造した後、１０５℃で染色した。この際、２成分間の固有粘度差は０．１、Ｋ値は０．０５３であった。前記実施例で使用した様々な物性の評価方法は次の通りである。

＊固有粘度（ＩＶ）：各高分子を１２０℃のオルト−クロロフェノールに１％の濃度で十分に熔解させた後、３０℃の恒温槽でウベローデ（Ubbelohde）型粘度計で測定。

＊巻縮率（ＴＣ、％）：５０ｍｇ／ｄｅの張力が与えられた状態で、３０００ｄｅの糸の束の試料を取る。この試料を、熱水処理時に巻縮発現がなされるまで各繊維の糸筋間に縺れが発生しない水準の荷重である０．５ｍｇ／ｄｅの荷重を付与した状態で熱水（１００℃）で２０分間処理し、荷重を除去した後、４時間冷却して自然乾燥させる。自然乾燥後、試料に２ｍｇ／ｄｅの荷重を付与し、１分経過後の長さＬ_１を測定する。Ｌ_１の測定後、２ｍｇ／ｄｅ＋２００ｍｇ／ｄｅの荷重を付与し、１分経過後の長さＬ_２を測定する。このように測定された値を下記の式２に代入して巻縮率を求める。

［式２］
ＴＣ（％）＝｛（Ｌ_２−Ｌ_１）／Ｌ_２｝×１００
＊織物の３０％伸張弾性回復率（ＦＲ_３０、％）：織物を経糸及び緯糸方向に、それぞれ５．５ｃｍ×３０ｃｍに３枚作成した後、試片の幅を５ｃｍにして引張試験機に装着し、初荷重を加えて試片が広がるようにする。低速伸張測定法（ＪＩＳ Ｌ １０１８−７０）により１００％／分の速度で伸度３０％まで伸張させた後、反対方向に同一速度で収縮させ、この時の応力−伸張曲線において、応力が初荷重となる時の伸度（ε）を測定し、経糸及び緯糸方向へのそれぞれの平均を取り、式３で求める。

［式３］
ＦＲ_３０（％）＝｛（３０−ε）／３０｝×１００

前記実施例で製造された複合繊維の基本物性と巻縮率を評価して表４にまとめた。

前記実験結果から明らかなように、本発明によれば、固有粘度差の小さい２種のポリトリメチレンテレフタレートを使用して紡糸を行うに際して、溶融粘度の差が１０００ポイズ以下となるようにサイドバイサイド型の複合紡糸法で紡糸すると、加撚糸でなくフラットヤーンの形態でも、高い自己巻縮特性を表すポリエステル系複合繊維を製造することができる。更に、前記フラットヤーンに加撚工程を適用すると、潜在トルクの発現により自発的に高い巻縮性及びバルキー性を有するポリエステル系複合繊維を、良好な紡糸−加撚工程性で製造することができる。

本発明により製造されたポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の断面形態の一例を示す。 本発明の実施例の複合繊維を製造するために使用される、押出機を備えた紡糸機の概略図である。

Claims (10)

1. ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法において、
   固有粘度差が０．０５〜０．１５で、固有粘度の相違した２種のポリトリメチレンテレフタレートの紡糸の際、溶融粘度の差が１０００ポイズ以下となるようにし、サイドバイサイド型の複合紡糸方法で紡糸することを特徴とするポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
2. 固有粘度差の高いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｈ）と、固有粘度の低いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｌ）が、固有粘度０．７〜１．１の範囲で相違した固有粘度を有することを特徴とする請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
3. 固有粘度差の高いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｈ）と、固有粘度の低いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｌ）が、次式により得たＫ値、０＜Ｋ≦０．０９を満足することを特徴とする請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
   Ｋ＝｛［η］_Ｈ−［η］_Ｌ｝／｛［η］_Ｈ＋［η］_Ｌ｝
   ただし、［η］_ＨはＰＴＴ−Ｈの固有粘度、［η］_ＬはＰＴＴ−Ｌの固有粘度である。
4. 固有粘度差の高いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｈ）の複合繊維中の割合は、全体重量の３０〜７０％であり、固有粘度の低いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｌ）の複合繊維中の割合は、全体重量の７０〜３０％であることを特徴とする請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
5. 固有粘度差の高いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｈ）と、固有粘度の低いポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ−Ｌ）の紡糸温度が、それぞれ２３５〜２７５℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
6. ポリトリメチレンテレフタレートをサイドバイサイド型の複合紡糸法で紡糸した後、摩擦式加撚装置により加撚とともに延伸を行うことを特徴とする請求項１記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
7. 紡糸速度１５００〜４０００ｍ／ｍｉｎで製造された原糸を、加撚装置により、加撚延伸比１．０〜１．５、加撚温度１００〜１８０℃、延伸加撚加工速度１，０００ｍ／ｍｉｎで加工することを特徴とする請求項６記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の製造方法。
8. 固有粘度差が０．０５〜０．１５で、固有粘度の相違した２種のポリトリメチレンテレフタレートを含有し、サイドバイサイド型の複合構造を有することを特徴とするポリトリメチレンテレフタレート複合繊維。
9. ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維は、強度が２．０〜３．５ｇ／ｄｅｎ、伸度が３０〜６５％、巻縮率が２０％以上であることを特徴とする請求項８記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維。
10. ポリトリメチレンテレフタレート複合繊維の３０％伸張弾性回復率が、９０％以上であることを特徴とする請求項８記載のポリトリメチレンテレフタレート複合繊維。
    

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