JP2768495B2 - ポリエチレンテレフタレート混繊糸の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、嵩高でかつドレープ性に富んだ布帛を呈す
るポリエステル混繊糸の安価な製造法に関する。

更に詳しくは、熱に対する収縮率が異なり、しかも２
成分糸の複屈折率が共に低いポリエチレンテレフタレー
ト糸からなるポリエチレンテレフタレート混繊糸を高速
紡糸法により一挙に紡糸する製造法に関する。

〔従来の技術〕

熱に対する収縮率が異なる２成分糸からなるポリエス
テル混繊糸は古くから知られており、嵩高糸（例えば特
公昭61−13009号公報）、シルキー織物性繊維（例えば
特開昭55−57013号公報）として知られている。

これらの先行技術に於ては、両成分糸の熱に対する収
縮率の差を生じせしめるために、一方をホモポリマー、
他方をコポリマーとするあるいは両成分糸の延伸または
熱処理条件を変える等の方法が採用されている。

かかる従来の方法で嵩高性を高めようとすると、高収
縮成分糸がコポリマーの場合は、共重合成分の比率を増
すための軟化温度が低くなり、耐アイロン性などが損な
われる問題があった。高収縮成分糸をホモポリマーで得
ようとすると、高倍率、低温で延伸する必要があり、布
帛を熱処理すると、風合が硬化するという欠点があっ
た。

また、低収縮成分糸としては、ポリエチレンテレフタ
レートで複屈折率（Δｎ）が150×10^-3以上のものが使
用されるため、混繊糸を布帛として熱処理したものの風
合はドレープ性に欠けるものであった。

また、かかる混繊糸の製造は、特殊な複合紡糸法によ
るか、もしくは、低収縮成分糸と高収縮成分糸を別々に
紡糸し、延伸時または延伸後に合糸する方法が採用され
ている。従って、製造のコストが高く経済的にも不利で
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来のポリエステル混繊糸では二律背反の
関係にあった高い嵩高性とドレープ性を同時に発現する
ことが可能なポリエステル混繊糸を簡便かつ安価に製造
する製造法を提供することを目的とする。

〔課題を解決する手段〕

従来の紡糸、延伸法で作られるポリエチレンテレフタ
レート糸は複屈折率が通常は150×10^-3以上で、かつ、
沸水収縮率が５〜10％である。

本発明者らは、ポリエチレンテレフタレート糸の高速
紡糸の研究を鋭意検討した結果、紡速6,000m/分以上で
高速紡糸したポリエチレンテレフタレート糸は、結晶化
度が高く、かつ複屈折率が130×10^-3以下で沸水収縮率
が２〜４％という低い値であり、一方、高速紡糸過程
で、紡口から押出されたフィラメントが固化する以前
に、水性液を付与することで、結晶化度、及び複屈折率
が低く、しかも、沸水収縮率が５％以上となることを見
出した。この高速紡糸して得られる２成分を組合せたポ
リエステル混繊糸を、簡便かつ安価に製造する方法を鋭
意研究した結果、本発明に到達した。すなわち本発明に
よるポリエチレンテレフタレート混繊糸の製造法はポリ
エチレンテレフタレートを溶融紡糸し、6,000m/分以上
の速度で引取るに際し、マルチフィラメントのフィラメ
ント群の一部を、フィラメントの温度が100℃に至る以
前に水性液を付与して急冷し、他のフィラメント群は水
性液を付与することなく、引取ることを特徴とする。

本発明に於ては、低収縮成分糸および高収縮成分糸は
実質的にポリエチレンテレフタレートホモポリマーで形
成されていなければならない。コポリマーであると、融
点が下がり、耐熱性が悪化するばかりでなく、染色の堅
牢度も低下する。本発明に於ては、低収縮成分糸および
高収縮成分糸の両者ともが、複屈折率が130×10^-3以下
でなければならない。130×10^-3を越えると、布帛のド
レープ性が不良となる。布帛の力学的物性を損なわない
意味から、両成分の複屈折率は70×10^-3以上であること
が好ましく、80×10^-3〜120×10^-3であることが最も好
ましい。

低収縮成分糸は、後述する方法で測定されるＸ線回折
により求められる結晶化度（Xc）が約50％以上を有す
る。紡糸速度が6,000m/分を越えて得られる糸は、Xcが
約60％を越える。かかる高結晶性により、沸水収縮率が
４％以下と、極めて低収縮糸となる。かかる高結晶性で
しかも低複屈折率の糸は、染色に於て、きわめて易染性
を示す。

本発明に使用する高収縮成分糸は、複屈折率が130×1
0^-3以下であると同時に、Xcが50％以下であり、しかも
後述する透過干渉顕微鏡によって測定される複屈折率差
δ（Δｎ）がフィラメントの断面内で外層と内層とで10
×10^-3以上の差を有すると好ましい。高収縮成分糸の沸
水収縮率は、５％以上であると良い。沸水収縮率が５％
未満では、布帛の嵩高性が得られない。10％以上となる
と、低収縮成分糸との沸水収縮率差が大きくなり、良好
な嵩高性が得られる。沸水収縮率が15％以上となると極
めて高い嵩高性が得られる。

本発明に使用する高収縮成分糸は、沸水収縮率が大で
あるにもかかわらず、嵩高発現後の布帛が硬化せず、す
ぐれたドレープ性を有する。

複屈折率が130×10^-3を越えるか、Xcが50％を越える
と、ドレープ性が得られず、硬い風合の布帛となる。Xc
が20〜40％の範囲であれば、力学的物性を損なうことな
く、嵩高かつドレープ性が最もよくバランスしたものと
なる。

更に、本発明の高収縮成分糸は、複屈折率がフィラメ
ント断面内で外層と内層とで10×10^-3以上の複屈折率差
δ（Δｎ）を有することが望ましい。δ（Δｎ）が10×
10^-3未満では、沸水収縮率が５％以上の場合、ドレープ
性が得られない。

δ（Δｎ）が10×10^-3以上であれば、沸水収縮率が５
％以上であっても良好なドレープ性が得られる。更に驚
くべきことに、δ（Δｎ）が10×10^-3以上であれば、高
収縮成分糸の力学的特性も改善される。具体的には、伸
度が約50％以下となり、編織工程で通常の紡糸・延伸糸
と同様の取扱が可能となる。

結晶化度が50％以下、複屈折率が130×10^-3以下とい
う低結晶、低配向糸に於て、伸度が約50％以下であるこ
とは、驚くべきことである。

ドレープ性、力学的特性から、好ましいδ（Δｎ）は
20×10^-3以上、更に好ましくは30×10^-3以上である。

本発明に用いる高収縮成分糸は、かかる特殊な微細構
造により、本発明に用いる低収縮成分糸に匹敵する易染
性を示すのも特長である。

従って、本発明で得られるポリエチレンテレフタレー
ト混繊糸は、従来の混繊糸で問題となるような、両成分
糸の大きな染色性差にもとづく霜降り調の染色斑も一挙
に解決された。

本発明のポリエチレンテレフタレート混繊糸の製造法
は、ポリエチレンテレフタレートを高速紡糸するに際
し、マルチフィラメントの一部を水性液で急冷し、紡糸
速度6,000m/分以上で引取ることにより達成される。

本発明では、高速紡糸の際、水性液で急冷されたフィ
ラメント群が高収縮成分糸となり、水性液を付与しない
まま引取られたフィラメント群が低収縮成分糸となる。

紡糸速度は、6,000m/分以上であることが必要であ
る。6,000m/分未満では、得られる混繊糸の低収縮成分
糸の沸水収縮率が５％を越え、混繊糸全体の収縮率が過
大となり、布帛のドレープ性が損なわれる。

第１図に、本発明の製造法を実施する装置の一具体例
を図示する。第１図に於て、紡糸頭１に装着された紡口
２より押出されたマルチフィラメントは、紡口下に設け
られた加熱筒３を通った後、冷却チャンバー７からの冷
却風により冷却される。フィラメント群４′の一部は、
冷却ノズル５によって水性液を付与し冷却固化される。
一方、水性液を付与しないフィラメント群４は、冷却チ
ャンバー７からの冷却風によってほぼ室温まで冷却され
る。次いで、両フィラメント群は、給油ノズル６によっ
て合流し、油剤を付与した後、延伸することなく巻取機
８に巻取られる。第２図は、冷却ノズル５の拡大図であ
る。このノズル５の軸線に沿って水性液の通路5aが設け
られている。

第３図に、水性液付与ノズルによってフィラメント群
に水性液を付与する態様を示す。

水性液を付与する際の糸温度は100℃以上でなければ
ならない。100℃未満では、高収縮成分糸のXcが50％を
越え、δ（Δｎ）も10×10^-3未満となり、本発明の高収
縮成分糸が得られない。フィラメントの温度が100℃以
上である紡口面からの位置は紡糸速度やフィラメントデ
ニールによって異なるが、紡糸速度が6,000m/分以上
で、衣料用として通常採用される１〜５デニールであれ
ば、紡口面下方約70cm以内である。

従って、本発明の水性液の付与はこの区域で実施され
る。紡糸速度が約6,000m/分を越す場合には、紡糸過程
で糸径の急激な細化変形が観察されることが知られてい
る（繊維学会誌Vol.38,No.11（1982）p.499−p.507参
照）。本発明の水性液の付与位置は、この細化変形位置
（ネック点）を基準とした場合には、変形位置より上方
に約5cm以上、より好ましくは約10cm以上上方で実施さ
れる。例えば、３デニールのフィラメントを紡糸速度6,
000m/分で紡糸し、細化変形位置が紡口面下70cmである
場合に於ては、水性液の付与は紡口面下65cm以内、好ま
しくは60cm以内で付与する。実施例にも示しているよう
に、水性液を付与する際の好ましい糸温度は150℃以上
である。

本発明でフィラメントの冷却に用いる水性液として
は、水、又は通常の紡糸用油剤エマルジョンなどが適用
可能である。簡便には、水が用いられる。また、水性液
の温度は、低温程好ましいが、特に常温以下に冷却せず
とも本発明は達成される。

水性液を付与する方法としては、通常の紡糸油剤の付
与に使用されるロール方式、ノズル方式、ぬれ壁方式な
どから選択されるが、本発明の目的が損なわれない範囲
で、他の方式の採用も可能である。水性液付与の定量性
からは、第３図に示すようなノズル方式が望ましい。

フィラメントに付与する水性液の量は、フィラメント
に対する重量パーセントで示される。本発明では、付与
水量が大である程、同一フィラメント温度にあっても結
晶化度をより低下させることが可能である。本発明の目
的を達成するためには付与水量が約20重量パーセント以
上であることが好ましい。水量が500重量パーセント以
上になると、余剰の水性液の飛散防止が必要であり好ま
しくない。

本発明では、混繊糸を構成する低収縮成分糸と高収縮
成分糸のフィラメント数の比率は、水性液を付与するフ
ィラメント数の比率で決定される。本発明では、この比
率が、全フィラメント数に対して10〜90％のとき、本発
明の効果がより好ましく発現される。

複数本のフィラメント群を集束して付与する場合に
は、フィラメント温度が150℃以上と高温であるため、
相互に融着し糸切れなどのトラブルが生じ易い。本発明
では、付与水量を約50重量パーセント以上とすることに
より、上記の融着現象が完全に解決され、極めて安定な
紡糸が達成されることは、驚くべき発見である。

好ましい付与水量は20〜300重量パーセントである。

具体的には、第１図、第２図に示すような水性液付与
ノズルで水性液を付与する際に、第３図のごとく複数本
のフィラメント群を集束し、同時に集束部で水性液を付
与することで達成される。フィラメント数を３〜20本と
しても単糸密着なく、しかも、紡糸安定性も良好に実施
可能である。

〔実施例〕

以下、実施例をもって本発明を詳細に説明する。

尚、実施例に於て各特性の測定は以下の方法で行なっ
た。

（結晶化度） Ｘ線回折装置を用い、試料の厚みを約0.5mmとして以
下の条件で試料の繊維軸に対して赤道方向に回折角２θ
が７゜から35゜までの回折強度曲線を描いた。

30kV、80mA、スキャンニング速度１゜／分、チャート
速度10mm/分、タイムコンスタント１秒、レシービング
スリット0.3mmとした。

２θ＝17゜〜26゜の範囲に描かれた３つの主要な反射
を低角度側から（100），（010），（１０）とする。
２θ＝７゜と35゜の間にある回折強度曲線を直線で結
び、ベースラインとする。

第４図のように２θ＝20゜付近の谷を頂点とし、低角
側及び高角側のすそに沿って直線で結び、結晶部と非晶
部に分離し、次式に従って面積法で求める。

（複屈折率及び複屈折率差） 東独カールツアイスイエナ社製透過定量干渉顕微鏡を
使用し、緑色光線（波長549μｍ）を用い、繊維軸に平
行に振動している光に対する屈折率ｎ と、繊維軸に垂
直に振動している光に対する屈折率ｎ_⊥の値から、フィ
ラメント断面の各点における複屈折率は、ｎ −ｎ_⊥で
測定される。

フィラメント断面の半径をＲとして、断面の中心（内
層）から外層方向のある距離をＸとした場合、X/Rが0.9
の位置を外層とした。

複屈折率差δ（Δｎ）は、外層の複屈折率と内層の複
屈折率との差で示される。

本発明で称する複屈折率Δｎは、X/Rの各点に於ける
ｎ −ｎ_⊥を測定し、体積平均により求めた。

（沸水収縮率） 繊維に0.1g/dの荷重をかけ長さL₁を測定した。次に無
荷重で98℃×５分間沸水処理を行なった後、40℃以下で
１昼夜乾燥後、繊維に再び0.1g/dの荷重をかけ、長さL_x
を測定した。沸水収縮率は次式で表わされる。

（強度・伸度） 東洋ボールドウィン社製TENSILON UTM−II−20型引張
試験機により、初長20cm（但し、捲縮を引伸した後の長
さ）、引張速度20cm/分で測定した。

（嵩高性） 得られたマルチフィラメントを筒編地に製織し、編地
の厚みを測定した。次いで、この編地を98℃沸水中で５
分間沸水処理を行なった後、厚みを測定した。嵩高性は
次式によって編地の厚み増加率（％）で示した。

増加率が10％以上であれば、嵩高性良好と言える。

（ドレープ性） 上記、嵩高性測定の沸水処理後の筒編地を官能検査に
よって３段階に分け評価した。

3:非常に柔らかい（合格） 2:柔らかい（合格） 1:硬い（不合格） （フィラメント温度） 走査赤外温度計を用いて紡糸線上に沿ってフィラメン
ト温度を非接触で測定した。

実施例1. 〔η〕＝0.62のポリエチレンテレフタレートを、紡糸
温度305℃で、24個の孔を有する紡口より第１図に示す
装置を用いて加熱筒内温度を200℃として紡糸した。紡
糸に際し、12本のフィラメントを第３図に示す方式で室
温の水をフィラメント群に対し、約100重量パーセント
で付与して急冷した。急冷する位置を第１表に示すよう
に異ならせた。他方、残りの12本のフィラメントは、空
冷により冷却した。次いで、全フィラメントを、紡口下
90cmの位置に設けた給油ノズルで集束と同時に油剤を付
与し、延伸することなく6,500m/分で引取り、50d/24フ
ィラメントとして巻取った。空冷フィラメントの糸径変
化から測定されるこの条件でのネック点の紡口面からの
位置は、68cmであった。

得られた混繊糸を一口編機で編立て、約200g/m²の目
付の編地とした。この編地を染料レゾリンブルー（３％
o.w.f）で、98℃で１時間の染色をした。

第１表に混繊糸を構成する低収縮成分糸、高収縮成分
糸の物性、第２表に混繊糸の編地の評価結果を示した。

尚、第１表で高収縮成分糸の物性は、水付与したフィ
ラメント群を単独で採取して測定した。

本発明による混繊糸は、優れた嵩高性とドレープ性を
兼ね備えている。

実施例2. 実施例１と同様にして混繊糸を得るにあたり、水付与
位置を紡口下50cm一定とし、紡糸速度を第３表に示すご
とく異ならせて混繊糸を得た。各紡速で得られた混繊糸
を構成する低収縮成分糸、高収縮成分糸の物性と、得ら
れた布帛の性能を第３表に示す。

第３表から明らかなように、紡糸速度6,000m/分以上
で、嵩高性、ドレープ性に優れた布帛が得られる。

紡糸速度が6,000m/分未満では、フィラメントの沸水
収縮率が大にもかかわらず、嵩高性、ドレープ性に乏し
い布帛となる。

〔発明の効果〕 本発明のポリエチレンテレフタレート混繊糸を用いた
編織物は、熱処理によって極めて高い嵩高性とドレープ
性を呈する。本発明では、かかる混繊糸を、複雑な設備
を用いることなく高速紡糸で一挙に簡便かつ安価に製造
することが可能であり、経済的に極めて有利な製造法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造法を実施するための装置の一具
体例の略図である。第１図に於て、各参照番号の名称は
次のとおりである。 １……紡糸頭、２……紡口、 ３……加熱筒、４……マルチフィラメント（低収縮成
分） ４′……マルチフィラメント、（高収縮成分） ５……水性液付与ノズル、 ６……給油ノズル、７……冷却チャンバー、 ８……巻取糸。 第２図は、水性液付与ノズルの一例を示す。 第３図はマルチフィラメントへの水性液付与状態を示
す。第４図はポリエチレンテレフタレートの広角Ｘ線回
折図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D01F 6/62 D01D 5/08 D02G 1/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸す
   るに際し、マルチフィラメントのフィラメント群の一部
   を、フィラメントの温度が100℃に至る以前に水性液を
   付与して急冷し、他のフィラメント群は水性液を付与す
   ることなく、6,000m/分以上の速度で引取ることを特徴
   とするポリエチレンテレフタレート混繊糸の製造法。