JP2010059581A - 工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強力利用率に優れた工業ネット用ポリエステル繊維を、効率よく製造する方法を提供すること。
【解決手段】全繰返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位からなり、かつ２官能性リン化合物をリン元素量として０．１〜１．０重量％含むポリエステルを溶融紡糸して得た固有粘度０．８〜１．０の未延伸糸を、ａ）延伸負荷率：最大延伸倍率の８１〜８９％の倍率、ｂ）弛緩率：０〜３％、ｃ）熱セット温度：１５０〜１８０℃の条件にて延伸する工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。さらには、該ポリエステルが着色剤を含有していることや、繊維の乾熱収縮率が１５％〜２３％であること、繊維の結節強度と引掛強度の和が７．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、建築工事用等に好ましく用いられる工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、網糸用に適した良好な強度特性を有する工業ネット用ポリエステル繊維の、生産性に優れた製造方法に関する。

ポリエステル繊維は、種々の優れた特性を有するため、衣料用のみならず高強度を要求される一般産業資材用途等、特に安全ネットや養生メッシュ等の建築資材用途の分野に広く利用されている。このような安全ネットに要求される諸特性については、仮設工業会にて定められており、主な特性として、網強力、耐久性、耐衝撃吸収性等が挙げられており、さらには耐光性、難燃性に対する要求も大きくなっている。

例えば特許文献１や２には高強度のネット用繊維が示されている。しかし単純に繊維の強度を高めても必ずしも結節強度の向上には結びつかないことが多く、ネット強力の向上には極限まで高い延伸比で延伸を行い高強度繊維を得る必要があり、製造時の糸切れが多発して実質的に安定した操業生産ができないものであった。

特開平３−１３７２５５号公報 特開平６−２４０８８５号公報

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、強力利用率に優れた工業ネット用ポリエステル繊維を、安定して製造する方法を提供することにある。

本発明の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法は、全繰返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位からなり、かつ２官能性リン化合物をリン元素量として０．１〜１．０重量％含むポリエステルを溶融紡糸して得た固有粘度０．８〜１．０の未延伸糸を、下記ａ）〜ｃ）の条件にて延伸することを特徴とする。
ａ）延伸負荷率：最大延伸倍率の８１〜８９％の倍率
ｂ）弛緩率：０〜３％
ｃ）熱セット温度：１５０〜１８０℃

さらには、該ポリエステルが着色剤を含有していることや、繊維の乾熱収縮率が１５％〜２３％であること、繊維の結節強度と引掛強度の和が７．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また、繊維の結節強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ引掛強度が４．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることや、繊維の引張強度が６．５〜７．５ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。

本発明によれば、強力利用率に優れた工業ネット用ポリエステル繊維を、安定して製造する方法が提供される。

本発明の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法は、全繰返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位からなり、かつ２官能性リン化合物をリン元素量として０．１〜１．０重量％含むポリエステルを溶融紡糸して得た固有粘度０．８〜１．０の未延伸糸を、特定の条件にて延伸する方法である。

ここでポリエステルは、全繰り返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレートであるポリエステルを対象とするが、１０モル％以下の範囲であれば酸成分及び／又はジオール成分の一部を他の成分で置き換えたポリエステルであってもよい。かかる共重合ポリエステルのなかでも、２官能性リン化合物をリン元素量として０．１〜１．０重量％、特に好ましくは０．３〜０．７重量％共重合したポリエステルは、網強力を低下させることなく難燃性を向上させることができ、ネットの難燃性を確保する上で必須の要件である。好ましく用いられるリン化合物としては、例えば下式で表わされるホスホネートもしくはホスフィネート等をあげることができる。

式中、Ｒ_１ は炭素数１〜１８の炭化水素基を表わし、Ｒ_２，Ｒ_３ は炭素数１〜１８の炭化水素基又は水素原子を表わし、Ａ_１ は２価の有機残基を表わし、Ｒ_４はカルボキシル基又はそのエステルを表わす。式（１）で示されるリン化合物の好ましい具体例としては、フェニルホスホン酸ジメチル、フェニルホスホン酸ジフェニルなどがあげられ、式（２）で示されるリン化合物の好ましい具体例としては、（２―カルボキシルエチル）メチルホスフィン酸、（２―カルボキシエチル）フェニルホスフィン酸などがあげられる。

また上記ポリエステルには、着色剤が含有していることが好ましい。添加量としては３重量％以下であることが好ましい。特にシアニン系、スチルベン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系、キナクリドン系、ペリノン系、無機顔料等の着色剤が配合されている場合、着色されるのみでなく耐光性も向上することができるので特に好ましい。なお、本発明の目的を阻害しない範囲、例えば３重量％以下の範囲で艶消剤、耐光性向上を目的とした紫外線吸収剤を添加してもよい。

本発明では、溶融紡糸して得たポリエステル未延伸糸の固有粘度は０．８〜１．０の範囲であることが必要である。固有粘度が０．８未満の重合度の低い未延伸糸では、原糸のタフネスが低くなるばかりでなく、結節強度も低くなるため好ましくない。かかる観点において固有粘度は高い方が好ましいが、固有粘度が１．０を超える未延伸糸を得るためには、溶融紡糸前のポリマーの粘度はさらに高くする必要があり、その場合には溶融時の粘度が増大して製糸が困難になり、また押出機やギアポンプでの発熱が増大して分子量の低下が起こるため、１．０を超える固有粘度の未延伸糸を得ることは著しく困難である。また本願のようなリン系の化合物を含むポリエステルは吸湿し易く溶融時の劣化が大きいため、高い固有粘度の高分子量の未延伸糸を得るためには、固相重合するなどして十分に溶融前のポリエステルの固有粘度を高めることが必要である。

そして本発明の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法は、下記ａ）〜ｃ）の条件にて未延伸糸を延伸・熱セットすることを必須としている。
ａ）延伸負荷率：最大延伸倍率の８１〜８９％の倍率
ｂ）弛緩率：０〜３％
ｃ）熱セット温度：１５０〜１８０℃

本発明の製造方法では、延伸負荷率は８１〜８９％であることが必要である。更には８３〜８８％であることが好ましい。ここで延伸負荷率とは、繊維が破断する最大延伸倍率に対する生産時の延伸倍率の比で定義され、どの程度の負荷で延伸するかの指標である。延伸負荷率が８１％より小さい、即ち延伸倍率が低い場合には得られる繊維の強度そのものが低くなり好ましくなく、また引掛強力も低くなる傾向がある。反対に延伸負荷率が８９％より大きい、即ち延伸倍率が高い場合には繊維の引張強力や引掛強力は高くなるものの、糸切れが発生し易くなって生産性が落ちるばかりでなく、結節強度が低くなり、結果として高い強力のネットを得ることができない。このように延伸負荷率は結節強力と引掛強力に対して逆方向に作用するため、このちょうどバランスされた狭い領域でのみ両者の性能は最大化される。

また、延伸加工時の弛緩率は０〜３％であることが必要である。延伸加工時の弛緩率とは、最終延伸ローラーと冷却ローラーとの周速の比で定義される数値である。弛緩率が３％より高くなると収縮率が低くなりすぎるばかりでなく、結節強力、引掛強力ともに低下する。

延伸時の熱セット温度としては、１５０〜１８０℃の範囲に設定する必要がある。このような範囲に設定することにより、得られたポリエステル繊維を工業ネット用に適した収縮率にすることができる。

繊維の乾熱収縮率は、１５〜２３％であることが好ましい。ここで乾熱収縮率とは１５０℃における値である。ネット用の繊維に乾熱収縮率が１５％以上といった高収縮ポリエステル繊維を用いた場合、編成後に通常施される熱処理により挿入糸・鎖編糸ともに収縮する。この時鎖編糸のループ径は収縮により小さくなるため、比較的小さい伸びで応力が立上がり、網の強力発現に寄与することとなる。一方挿入糸の方は、鎖編糸が充分に引き伸ばされるまでは破断しない程度の伸度を、熱処理によって有するようになる。この結果、両者の強力が充分に発揮されて網強力が向上できる。収縮率は高い方が好ましいが、製品の熱安定性を考慮すると実質的に２３％付近が上限となる。

また繊維の結節強度と引掛強度の和は、７．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。ここで結節強度とは、ＪＩＳ Ｌ１０１３「７．６結節強さ」に示された結節を作った際の強度であり、順手、逆手の平均値である。また引掛強度とは、ＪＩＳ Ｌ１０１３「７．７引掛強さ」に示された、繊維同士をループによって引掛けた際の強度である。結節強度と引掛強度はともに繊維を屈曲させた際の強度であるが、その屈曲の程度や繊維同士の圧縮の程度が異なるものである。従来結節強度と引掛強度は互いに単なる正の相関を有すると考えられてきたが、本発明者らの検討によれば、熱セットが弱い本発明の範囲の条件下での延伸においては、必ずしも結節強力と引掛強力の正の相関は見られず、本願発明の非常に狭い延伸条件を採用した時に、両者の和を最大値とできることがわかった。

分子鎖が繊維軸方向に配向する度合いが高くなるほど、繊維軸方向に対して垂直な方向へのせん断応力には弱くなると考えられ、結節強力と引掛強力では繊維に作用するせん断力の程度が異なるためにこのような差が生じるものと考えられる。
そしてネットとした場合には、結節強力と引掛強力はいずれのみ高くても強力の高いネットとすることはできず、結節強度と引掛強度の和が重要となるのである。

さらには繊維の結節強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ引掛強度が４．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。結節強度としてはさらには３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上が好ましく、引掛強度としてはさらには５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。特に通常使用される４００〜４５０ｇ／ｍ^２の目付けのネットでは、上記範囲の結節、引掛強度が必要とされる。

繊維の引張強度としては６．５〜７．５ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘより低いとネット強力が不足する傾向にある。一方繊維強度を７．５ｃＮ／ｄｔｅｘより大きくしてもネットでの強力利用率が急激に低下するため、結局はネット強力の向上に寄与せず、いたずらに製糸性の悪化を招く結果となる傾向にある。

得られた工業ネット用ポリエステル繊維である延伸糸は、下撚及び上撚を施して所定の繊度の合撚糸となし、さらに熱処理を施して安全ネットなどの工業ネットとすることが出来る。このとき熱処理の条件としては１５０〜２００℃で０．５〜３分間処理することが好ましい。

このようにして本発明の製造方法により得られた工業ネット用ポリエステル繊維は、網糸用に適した良好な強度特性、さらに具体的に述べると高い結節強度と引掛強度を有し、原糸物性を最大限、ネットとした後にも利用することが可能な、生産しやすく高性能な工業ネット用ポリエステル繊維とすることが出来る。

以下、実施例をあげて本発明をより具体的に説明する。なお、実施例中の各測定値は下記方法に従った。

（１）固有粘度
オルソクロロフェノール１００ｍｌに対して、糸１．２ｇの割合で温度１００℃で溶解し、オストワルド粘度計を用いて３５℃の恒温槽内で測定した。

（２）引張強度、破断伸度
島津製作所オートグラフＳ−１００型の引張試験機を用い、ＪＩＳ−Ｌ１０１３に従って、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。

（３）結節強力、引掛強力
島津製作所オートグラフＳ−１００型の引張試験機を用い、ＪＩＳ−Ｌ１０１３に従って、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。結節強力は順手、逆手それぞれの平均値を用いた。

（４）乾熱収縮率
ＪＩＳ−Ｌ１０７４の乾熱収縮率Ｂ法に従い、温度１５０℃雰囲気下での収縮率を測定した。

（５）網地強力
仮設工業会法に準じ、糸長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で測定した。

（６）延伸負荷率
延伸機の延伸最終段階である第３延伸ローラーまで糸をかけ、サクション装置で糸を吸引させておき、１分間に１００ｍ／分の割合で該延伸ローラーの回転速度を連続的に上昇させる。糸が破断してローラーに巻きついた時点でのローラー周速と紡糸速度との比を最大延伸倍率（Ｍａｘ−ＤＲ）とし、通常延伸糸を製造する時の延伸倍率（第２延伸ローラー速度と紡糸速度との比）と最大延伸倍率との比を１００分率で表したものを延伸負荷率とした。
延伸負荷率＝（運転時延伸倍率）／（最大延伸倍率）×１００ （％）

（７）製糸性
１ポジションあたり繊維１トンを製糸するのに糸切れした回数で評価した。
○：０回
△：１〜２回
×：３回以上

［実施例１〜２、比較例１〜５］
（２−カルボキシエチル）メチルホスフィン酸をリン元素量として０．４ｗｔ％量共重合した固有粘度１．１のポリエチレンテレフタレートに、上記と同組成で固有粘度が０．７のポリエステルにフタロシアニン系の青色顔料を主体とする着色剤を２０重量％含有するマスターチップを２．５ｗｔ％添加し、１軸押出機を用いて溶融温度３２０℃で溶融混合した。このポリマーをギアポンプで４６０ｇ／分計量しつつ直径０．６ｍｍの細孔を２５０個有する口金を通して吐出し、長さ３０ｃｍの遅延冷却ゾーンを通過させた後２５℃の冷風を吹付けて固化させ表１に記載する所定の紡糸速度で引取った。得られた未延伸糸の固有粘度は０．８７であった。

この未延伸糸にキスロールにて紡糸油剤を付与させ、一旦巻き取ることなく連続して延伸工程に供給し、表１に示す条件で２段延伸した後、弛緩熱固定して２５００ｍ／分の速度で巻き取り１８４０ｄｔｅｘ／２５０ｆｉｌのポリエステル原着糸を得た。得られたポリエステル繊維の物性を表１に併せて示す。
このポリエステル繊維をラッセル編み機を使用し、フロント７３６０ｄｔｅｘ、バック３６８０ｄｔｅｘで編成して目付け４５０ｇ／ｍ^２の網地とした後、１８０℃で１．５分間熱処理して安全ネットを得た。強伸度物性を表１に併せて示す。

Claims (6)

1. 全繰返し単位の９０モル％以上がエチレンテレフタレート単位からなり、かつ２官能性リン化合物をリン元素量として０．１〜１．０重量％含むポリエステルを溶融紡糸して得た固有粘度０．８〜１．０の未延伸糸を、下記ａ）〜ｃ）の条件にて延伸することを特徴とする工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。
   ａ）延伸負荷率：最大延伸倍率の８１〜８９％の倍率
   ｂ）弛緩率：０〜３％
   ｃ）熱セット温度：１５０〜１８０℃
2. 該ポリエステルが着色剤を含有している請求項１記載の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。
3. 繊維の乾熱収縮率が１５％〜２３％である請求項１または２記載の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。
4. 繊維の結節強度と引掛強度の和が７．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜３のいずれか１項記載の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。
5. 繊維の結節強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ引掛強度が４．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項４記載の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。
6. 繊維の引張強度が６．５〜７．５ｃＮ／ｄｔｅｘである請求項１〜５のいずれか１項記載の工業ネット用ポリエステル繊維の製造方法。