JP2009127161A - ポリエステル糸の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下のポリエステル糸、あるいは中空率が１０％以上４０％以下のポリエステル繊維、特に中空断面糸を中空率のバラツキが少なく安定した製糸を可能とするポリエステル糸の製造方法を提供する。
【解決手段】溶融粘度が０．６５以上０．８０以下の単一ポリマーを溶融紡糸するに際し、円筒型の冷却装置１で外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて徐冷するとともに、以下の（イ）〜（ニ）の要件を同時に有することを特徴とするポリエステル糸８の製造方法。（イ）口金面からの冷却開始位置までの距離をＬとしたとき、 ２０ｍｍ≦Ｌ≦４０ｍｍ（ロ）冷却開始位置の徐冷風の温度をＴaとしたとき、 １６０℃≦Ｔａ≦２２０℃（ハ）紡糸温度をＴｂとしたとき、 ２９０℃≦Ｔｂ≦３１０℃（ニ）紡糸速度をＶとしたとき、 ２０００ｍ／分≦Ｖ≦４０００ｍ／分
【選択図】図１

Description

本発明は、衣料用に適したポリエステル糸の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、単糸が細繊度で多フィラメントのポリエステル繊維、特に中空断面糸を安定して製造する方法に関するものである。

合成繊維は、機械的特性をはじめ、様々な優れた特性から一般衣料用分野をはじめ各種分野に広く利用されている。特に最近では婦人向けのアウター用途やスポーツ用途において軽量でかつソフト性に優れた素材が注目されている。

従来から繊維のソフト性を向上させるためにフィラメント数を多くすることや軽量化の手段として中空化が検討されている。紡糸口金温度と中空形状の関係は密接であり、口金温度の低下を抑制するために口金の吐出面位置を加熱用熱媒室の底液面に対し規制したもの（特許文献１参照）や、口金下に冷却風遮断板を設置したもの（特許文献２参照）がある。さらには各単糸の均一冷却を行うために冷却風を環状外吹きでポリマーを冷却したもの（特許文献３参照）がある。さらには高中空率を実現させるために口金直下の雰囲気温度を下げたもの（特許文献４参照）や、高粘度ポリマーを用いたもの（特許文献５参照）があった。しかしながら、フィラメント数が多い単糸細繊度の糸条を連続的に紡糸すると口金周りの汚れが蓄積して断糸が発生するといった課題があった。特に中空糸を長期間紡糸すると、口金周りの汚れの蓄積により中空潰れが発生することで工業生産には不向きであった。
特開平１１−２４１２１６号公報 特開２００３−２７８０３０号公報 特開２００４−１２４３３８号公報 特開平１１−１８９９２０号公報 特開昭６２−２６３３１８号公報

本発明の目的は、単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下のポリエステル糸を連続的に行った際に、断糸することなく安定して製糸する製造方法を提供することにあり、特に中空率が１０％以上４０％以下であり、かつ単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下のポリエステル中空断面糸を中空率のバラツキが少なく安定した製糸を可能とするポリエステル糸の製造方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）溶融粘度が０．６５以上０．８０以下であって、かつ単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下であるポリエステル糸を、単一ポリマーで溶融紡糸するに際し、円筒型の冷却装置で外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて徐冷するとともに、以下の（イ）〜（ニ）の要件を同時に有することを特徴とするポリエステル糸の製造方法。
（イ）口金面からの冷却開始位置までの距離をＬとしたとき、
２０ｍｍ≦Ｌ≦４０ｍｍ
（ロ）冷却開始位置の徐冷風の温度をＴaとしたとき、
１６０℃≦Ｔａ≦２２０℃
（ハ）紡糸温度をＴｂとしたとき、
２９０℃≦Ｔｂ≦３１０℃
（ニ）紡糸速度をＶとしたとき、
２０００ｍ／分≦Ｖ≦４０００ｍ／分
（２）ポリエステル糸が中空断面糸であり、該中空断面糸の単糸の中空率が１０％以上４０％以下であることを特徴とする前記（１）に記載のポリエステル糸の製造方法。

（３）ポリエステル糸が、金属スルホネート基を含有するイソフタル酸成分が全ジカルボン酸に対して０．７〜２．４モル％、分子量９０〜６０００のポリアルキレングリコール成分がポリエステルに対して０．２〜１．０重量％共重合した改質ポリエステルであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のポリエステル糸の製造方法。

本発明の構成とすることにより、従来の単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下のポリエステル糸を連続的に行った際に有していた断糸の発生もなく安定して製造することができ、特にポリエステル中空糸を製造する際に有していた糸条の断面形状のバラツキが小さく、あるいは中空率のバラツキが少なく、長期間糸切れの発生もなく安定的に製造することができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明のポリエステル糸の製造方法は、未延伸糸の単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘのポリエステル糸を単一ポリマーでの製糸を可能にするものである。単一ポリマーでの製糸とは、サイドバイサイド方式や芯鞘方式など２種類以上のポリマーを同時に紡糸口金から溶融紡糸させるのでは無く１種類のポリマーのみを溶融紡糸するものである。但し、１種類のポリマーであれば共重合されていても艶消し剤などの添加物を含有していてもよい。断面形状は丸、三角、異形と丸との混繊等特に規定するものではないが、特に中空断面に適用することが好ましい。中空率が１０％以上４０％以下のポリエステル中空断面糸を単一ポリマーでの製糸を可能にするものである。中空率が１０％より低いと軽量性が劣り４０％より高いと製糸中および織編時の中空潰れが発生する。単糸繊度が０．５ｄｔｅｘより細いと中空潰れが発生しやすく２．０ｄｔｅｘより太いと織編物にした際、肌触りがごわごわとなりソフトな風合いが得られない。

本発明においては、このようなポリエステル糸を安定して単一ポリマーで溶融紡糸する際、外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて徐冷させる円筒型の冷却装置を用いる。

図１は、本発明で用いる紡糸機の一例を示す概略図である。

パック保温室３にて保温された紡糸機に紡糸口金４を設けたパック２を用い溶融紡糸する際、ヒーター５を周囲に設置した円筒形内吹き冷却装置１を用いたものであり、ヒーター５で加熱された徐冷風を円筒形内吹き冷却装置１から吐出されたポリマーに内吹きに吹き出し徐冷する方法がある。溶融紡糸されたポリマーに徐冷風が当たり冷却が開始される位置までの口金面からの距離をＬ（ｍｍ）とし、冷却開始位置での徐冷風の温度をＴａ（℃）とする。目的とする徐冷風の温度Ｔａ（℃）とするためにヒーター５を用いることが好ましいがヒーターの形状や設定温度などは限定されるものでは無い。

口金を構成するパック部材と密着した円筒型の冷却装置で内吹きの徐冷風を用いることで紡糸時の随伴気流と合わせた整流効果により口金表面の汚れを拭き落とすことができ、長時間にわたり安定した中空糸が得られる。実際の紡糸時には口金汚れの抑制を押さえて給油ガイド周辺にオリゴマー等が排出されていることが確認されている。その際に用いるポリエステルの溶融粘度は０．６５以上０．８０以下であり、好ましくは０．６６以上０．７２以下である。０．６４より低いと安定した中空形状が得られず、０．８０より高いと溶融紡糸時の製糸性が劣る。

また、口金面からの冷却開始位置までの距離Ｌは２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であり、好ましくは２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下である。２０ｍｍより短いと口金面の温度低下が発生して中空潰れが発生し、糸切れが多発する。４０ｍｍを超えると無風ゾーンが長すぎるためウースタームラが悪化する。

また、冷却開始位置の徐冷風の温度Ｔａは１６０℃以上２２０℃以下であり、好ましくは１８０℃以上２００℃以下である。１６０℃より低いと口金面の温度が低下し中空潰れおよび強度劣化が起こる。２２０℃より高いと冷却後の糸温度が高くなり、給油ガイド温度の上昇が発生し油剤の均一付着ができず毛羽の問題が発生する。

また、紡糸温度は２９０℃以上３１０℃以下であり、好ましくは２９５℃以上３００℃以下である。紡糸温度とはパック保温室の温度とし、２９０℃より低いと強度劣化により中空潰れが発生しやすく、３１０℃より高いと所望の中空形状が得られない。

また、紡糸速度は２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下であり、好ましくは２５００ｍ／分以上３５００ｍ／分以下である。紡糸速度とは糸条の巻き取り速度とし、２０００ｍ／分より低いと紡糸後の中空形状が変化しやすく、４０００ｍ／分を超えると製糸性が悪化し糸切れの問題が発生する。

本発明のポリエステルは、エチレンテレフタレートを基本的な繰り返し単位とするポリマから形成されていることが好ましいが、本発明の効果を損ねない範囲で１０％以下の共重合成分を含んでいてもよい。共重合される成分としては例えばイソフタール酸、カプロラクトン、アジピン酸、ジフェニルカルボン酸、セバチン酸、ｐ−オキシ安息香酸、ブタンジオール、プロピレングリコール、１，４−ヒドロキシメチルシクロヘキサンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。

また、本発明のポリエステルは、金属スルホネート基を含有するイソフタル酸成分が全ジカルボン酸に対して０．７〜２．４モル％、分子量９０〜６０００のポリアルキレングリコール成分がポリエステルに対して０．２〜１．０重量％共重合した改質ポリエステルが好ましく、発色性に優れた安定した中空糸を得ることができる。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。

［異形度］
異形断面糸の異形度は図２で示す通り、断面写真から各単糸断面の凹部を挟む凸部間の接線の凸部間の距離（Ａ）および前述した接線から凹部の頂点までの垂線の最大距離（Ｂ）を測定し、下記式にて計算した。

異形度（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００ ［中空率］
中空率は図３で示す通り、断面写真（５００倍）から各単糸断面の中空部面積（Ｃ）および中空部を含む面積（Ｄ）を測定し、下記式にて計算した。

中空率（％）＝（Ｃ／Ｄ）×１００
［溶融粘度］
溶融粘度はポリエステルサンプル０．８ｇをオルソクロロフェノール１０ｃｃに熔解しオストワルド粘度計にて２５℃で測定した。

［断面形状変化］
紡糸開始時のポリエステル糸の断面写真から単糸２０本をランダムに選んだ異形度および中空率の平均値をＸ１、標準偏差をσ１とし、紡糸３日目のポリエステル糸の断面写真から同様に測定した際の平均値Ｘ２、標準偏差をσ２とした際、以下の式を用い評価した。

○：０．９０＜Ｘ２／Ｘ１＜１．０５でかつ、０．９０＜σ２／σ１＜１．２０
×：上記の式以外の範囲
［製糸性］
３日間の紡糸にて以下のように評価した。

○：糸切れの発生無し。

×：糸切れが１回以上発生
［染めムラ品位］
織物のヨコ打ち込みを実施し、以下のように評価した。

○：染色後の染めムラがない
×：染色後ヨコムラが見える
［織物堅さ］
感応評価にて織物の堅さを以下のように評価した。

◎：非常に柔らかく良好であり合格
○：良好であり合格
△：堅めであり不合格
［総合評価］
断面形状変化、製糸性評価、織物品位、織物堅さの４項目において不合格（×）がないものを合格とした。

実施例１
溶融粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを、７２ホール紡糸口金にて紡糸温度２９２℃、紡糸速度３０００ｍ／分、吐出量３０ｇ／分で２糸条／口金で丸断面糸を紡糸した。冷却方法として、円筒型の内吹きタイプの冷却装置を用い、口金面から冷却開始位置までの距離Ｌを３０ｍｍとし、冷却開始位置の徐冷風温度を１８０℃とし、単糸繊度１．４ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく製糸性良好な結果を得、織物でのムラ品位も良好でやわらかなソフトな風合いであった。

実施例２
丸断面糸を異形度が２０％の６葉断面とした以外は実施例１と同様の方法にて紡糸した。３日間の連続紡糸において糸切れの発生もなく製糸性良好な結果を得、異形度の変化もなかった。

実施例３
丸断面糸を中空率が１５％の中空断面とした以外は実施例１と同様の方法にて紡糸した。３日間の連続紡糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

実施例４
金属スルホネート基を含有するイソフタル酸成分が全ジカルボン酸に対して２．６モル％、分子量１５００のポリアルキレングリコール成分がポリエステルに対して１．０重量％共重合した溶融粘度０．６７の改質ポリエチレンテレフタレートを用い、紡糸温度を２９８℃とした以外は実施例１と同様の方法にて紡糸し、中空率３０％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

実施例５
口金面から冷却開始位置までの距離Ｌを２０ｍｍとした以外は実施例２と同様の方法にて紡糸し、中空率２０％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

実施例６
実施例４で使用した改質ポリエステルを２１５℃で固相重合し、溶融粘度０．７９とし、単糸繊度を１．８ｄｔｅｘ、紡糸温度３０５℃、冷却開始位置の徐冷風温度を１６５℃、紡糸速度を２５００ｍ／分とした以外は実施例４と同様の方法にて紡糸し、中空率３８％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

実施例７
口金面から冷却開始位置までの距離Ｌを４０ｍｍ、紡糸速度を４０００ｍ／分とした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸し、中空率１２％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

実施例８
口金面から冷却開始位置までの距離Ｌを２０ｍｍ、冷却開始位置の徐冷風温度を２１５℃、紡糸温度３００℃、とした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸し、単糸繊度０．６ｄｔｅｘの中空率２０％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生もなく、中空形状の変化もない製糸性良好な結果を得た。

比較例１
紡糸速度を４５００ｍ／分にした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸し、中空率２０％の未延伸糸を得た。中空形状の変化はなかったが、３日間の連続製糸において糸切れが発生し、製糸性不良となった。

比較例２
冷却開始位置の徐冷風温度を２３０℃とした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸し、中空率８％の未延伸糸を得た。中空形状の変化はなかったが、３日間の連続製糸において糸切れが発生し、製糸性不良となった。

比較例３
冷却装置を特開２００４−１２４３３８号公報である外吹きのキャンドル型とした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸し、中空率２０％の未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生はなかったが、中空形状の変化が確認された。

比較例４
口金面から冷却開始位置までの距離Ｌを４５ｍｍとした以外は実施例３と同様の方法にて紡糸したところ、３日間の連続製糸での糸切れは発生しなかったが、未延伸糸の中空率は９％となり目的とする中空原糸を得ることができなかった。

比較例５
実施例４で使用した改質ポリエステルを２２０℃で固相重合し、溶融粘度０．８２とした以外は実施例４と同様の方法にて紡糸し、中空率４０％の未延伸糸を得た。中空形状の変化はなかったが、糸切れが多発し製糸性不良となった。

比較例６
実施例３と同様の方法で単糸繊度が０．４ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。３日間の連続製糸において糸切れの発生はなかったが、中空率が５％となり中空形状の変化も確認された。

実施例１〜８、比較例１〜６の製糸条件および製糸結果をまとめて表１に示す。

本発明で用いる紡糸機の一例を示す概略図である。 本発明で得られた異形断面糸の断面形状の一例である。 本発明で得られた中空断面糸の断面形状の一例である。

符号の説明

１：円筒型内吹き冷却装置
２：パック
３：パック保温室
４：紡糸口金
５：ヒーター
６：徐冷風
Ｌ：口金面から冷却開始位置までの距離
７：給油ガイド
８：ポリエステル糸
Ａ：凹部を挟む凸部間の接線の凸部間の距離
Ｂ：凹部を挟む凸部間の接線から凹部頂点までの最大距離
Ｃ：中空部面積
Ｄ：中空部を含む断面の面積

Claims (3)

1. 溶融粘度が０．６５以上０．８０以下であって、かつ単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下であるポリエステル糸を、単一ポリマーで溶融紡糸するに際し、円筒型の冷却装置で外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて徐冷するとともに、以下の（イ）〜（ニ）の要件を同時に有することを特徴とするポリエステル糸の製造方法。
   （イ）口金面からの冷却開始位置までの距離をＬとしたとき、
   ２０ｍｍ≦Ｌ≦４０ｍｍ
   （ロ）冷却開始位置の徐冷風の温度をＴaとしたとき、
   １６０℃≦Ｔａ≦２２０℃
   （ハ）紡糸温度をＴｂとしたとき、
   ２９０℃≦Ｔｂ≦３１０℃
   （ニ）紡糸速度をＶとしたとき、
   ２０００ｍ／分≦Ｖ≦４０００ｍ／分
2. ポリエステル糸が中空断面糸であり、該中空断面糸の単糸の中空率が１０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリエステル糸の製造方法。
3. ポリエステル糸が、金属スルホネート基を含有するイソフタル酸成分が全ジカルボン酸に対して０．７〜２．４モル％、分子量９０〜６０００のポリアルキレングリコール成分がポリエステルに対して０．２〜１．０重量％共重合した改質ポリエステルであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリエステル糸の製造方法。