JP2823231B2

JP2823231B2 - ポリエステルマルチフィラメント及びその製造方法

Info

Publication number: JP2823231B2
Application number: JP1085711A
Authority: JP
Inventors: 小柳　　正; 裕功濱田
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH02269807A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、新規なポリエステルマルチフィラメント及
びその製造方法に関する。更に詳しくは、加工工程性が
良好で、熱処理によって微細な捲縮が発現可能なポリエ
ステルマルチフィラメント及びそれを高速紡糸法によっ
て得る製造方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

ポリエステル捲縮加工糸は、混繊混紡用途や嵩高布帛
などとして広範に利用されている。

一方、ポリエステルを高速紡糸すると、紡糸速度の増
加とともに分子配向と結晶化が増大し、紡糸速度が約50
00m/分を越えて得られる繊維は、従来の低速紡糸−延伸
糸に比肩し得る十分な機械的性質を示し、延伸すること
なく編織物や起毛布帛などへ用いることが可能であるこ
とが知られている。

近年、かかる高速紡糸法によって安価に捲縮糸を得る
試みが行なわれている。

特開昭55-107511号公報、繊維学会誌Vol.37,No.4（19
81）T-135〜T-142には紡速8000m/分以上の高速紡糸時に
急冷空気によって偏冷却を行なった結果、フィラメント
断面内で複屈折率が外層と内層で差を有し、かつフィラ
メント中心から偏芯した分布を有する構造となり、紡糸
したままの繊維が弱い顕在捲縮を発現することが示され
ている。しかし、該公報によって得られる顕在捲縮繊維
は、広角Ｘ線回折法で求められる結晶化度Ｘ′ｃが約60
％以上と高結晶性であるために、その後の熱処理によっ
ても繊維の収縮がほとんどないので捲縮の程度が増加し
ない。従って、該公報によって得られた繊維を編織して
得られる布帛は、全く嵩高性を示さないものであった。
むしろ、ラセン状の弱い捲縮が顕在化していることで編
織などの加工時にフィラメントの集束性が不良となり、
加工不良などのトラブルを発生する欠点があった。

特開昭62-23816号公報には、紡速6,000m/分以上の高
速紡糸において、吐出フィラメントの細化終了点近傍を
液体により冷却することにより顕在捲縮繊維が得られる
ことが示されている。

しかし、該公報によっても、顕在捲縮はその後の熱処
理によって増加せず、嵩高な布帛を得ることが出来ない
ばかりか、ラセン状の捲縮が顕在化しているので加工工
程性の低下が問題であった。

従って、高速で、安価に製造され、加工工程を経るま
では実質的に非捲縮性のフィラメントであり、布帛とし
た後の熱処理によって微細な捲縮が発現し嵩高性が発現
可能なポリエステルマルチフィラメント及びその製造方
法の出現が強く望まれていた。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、編織などの加工
工程を経るまでは実質的に非捲縮性であり、その後の熱
処理によって捲縮が発現し、嵩高性が得られるポリエス
テルマルチフィラメント、及びそのマルチフィラメント
を簡便、かつ安価に製造する方法、を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、広角Ｘ線回折法によって求められる
結晶化度が50％以下であり、フィラメント断面の複屈折
率が、外層と内層で20×10^-3〜100×10^-3の差を有し，
且つフィラメント中心から偏芯した分布を有し、フィラ
メントの沸水収縮率が５％以上である非顕在捲縮フィラ
メントであり、その後の熱処理によって捲縮が発現可能
なポリエステルマルチフィラメントで達成される。

そして、前記の本発明のポリエステルマルチフィラメ
ントは、ポリエステルを溶融紡糸するに際し、紡口より
押出されたフィラメントを空冷し，フィラメントの温度
が250〜150℃に冷却する区域であって、フィラメントの
細化変形位置より上方5cm以上の位置で水性液を付与し
て非対称冷却し、紡糸速度5,000m/分以上で引取ること
を特徴とする方法によって製造することができる。

本発明に使用するポリエステルは、エチレンテレフタ
レートの繰返し単位を90モル％以上、好ましくは95モル
％以上含有する実質的にエチレンテレフタレートからな
るポリエステルであるが、熱および機械的安定性を損な
わない範囲で少量の第３成分を含有していても良い。

本発明のポリエステルマルチフィラメントは、後述す
る方法で測定される広角Ｘ線回折法によって求められる
結晶化度が50％以下であることが必要である。

結晶化度が50％を越えると、熱的安定性は良好となる
が、沸水収縮率が約５％以下と小さくなる。かかる低収
縮性のフィラメントでは、後述するフィラメント断面内
の複屈折率分布がいかに拡大しても、捲縮発現に結びつ
かず、布帛を熱処理しても十分な嵩高性が得られない。
布帛として熱処理した際に十分な嵩高性を与え、かつ、
過度な収縮を生じない好ましい結晶化度は、約25％〜40
％である。従って、沸水収縮率としては５〜40％、好ま
しくは10％〜30％である。

本発明のマルチフィラメントは、前記結晶化度と同時
に、複屈折率が各フィラメント断面の外層と内層で20×
10^-3〜100×10^-3の差を有し、且つフィラメント中心か
ら偏芯した分布を有することが必要である。フィラメン
ト断面内の複屈折率分布は、微分干渉顕微鏡を用いて後
述する方法により測定される。ここで、フィラメント断
面の外層とは、フィラメントの半径をＲとした場合に、
中心から0.9Rの位置を指す。また、内層とはフィラメン
ト断面で複屈折率の最も低い位置を指す。この複屈折率
が最も低い内層は、フィラメント断面の幾何学的中心か
らｘだけ偏芯している。従って、偏芯の比率はx/Rとし
て定量的に測定が可能である。

本発明のマルチフィラメントは、布帛にした後、熱処
理によって十分な嵩高性を得るには、内外層の複屈折率
差δ（Δｎ）が20×10^-3〜100×10^-3好ましくは、30×1
0^-3〜100×10^-3である。また、x/Rが0.05より大、好ま
しくは0.1以上を有していることにより達成される。

δ（Δｎ）が20×10^-3未満または、複屈折率の分布の
偏芯比率x/Rが0.05未満では、布帛の嵩高性が不足す
る。

本発明のマルチフィラメントを構成するフィラメント
の単糸デニールは特に限定されないが、衣料用として用
いる場合には、単糸１〜５デニールが好ましい。

本発明のマルチフィラメントは、かかる特殊な微細構
造に基づいて、熱処理によって微細な捲縮が発現する。
捲縮の形態は非ラセン捲縮である。第１図には本発明の
マルチフィラメントを95℃の沸水処理によって捲縮を発
現させた後の顕微鏡写真を示す。第１図からも明らかな
ように、1mm単位長さ当り数回〜十数回の屈曲を有する
微細な捲縮である。かかる微細な捲縮発現によって、編
織物に嵩高性と柔軟な風合の布帛となる。

更に、本発明のポリエステルマルチフィラメントは、
公知の高速紡糸で得られるフィラメントに対し、比較的
に低いモジュラスを示すことと、沸水収縮率が大である
ことから、熱処理後の布帛は、極めて柔かな風合を与え
ることも大きな特徴である。

以下、本発明のポリエステルマルチフィラメントの製
造方法について説明する。

本発明の製造方法は、ポリエステルを溶融紡糸するに
際し、紡口より押出されたフィラメントを空冷し、フィ
ラメントの温度が150℃以下に達する以前に水性液を付
与して非対称冷却し、しかる後、紡糸速度5000m/分以上
で引取ることを特徴とするポリエステルマルチフィラメ
ントの製造方法である。更に好ましくは、紡口より押出
されたフィラメントを空冷し、フィラメントの温度が25
0℃〜150℃に冷却される区域で複数本のフィラメントを
集束し、集束部で20〜500重量パーセント（フィラメン
ト重量あたり）の水性液を付与して非対称冷却し、紡糸
速度5000〜7500m/分で引取ることを特徴とするポリエス
テルマルチフィラメントの製造方法である。

第２図に本発明の製造方法を実施する紡糸設備の略図
を示す。

第２図に於て、ポリエステルはスピンヘッド１に装着
した紡口２よりフィラメントとして押出される。紡口下
に設けられた加熱筒３を出たフィラメント４は、冷却風
チャンバー７からの冷却風で冷却され、水性液付与ノズ
ル５により非対称冷却される。次いで、給油ノズル６に
より油剤付与後、巻取機によってパッケージ８として巻
取られる。

本発明の製造方法に於ては、紡糸速度が5000m/分以上
であることが必要である。5000m/分未満では、本発明の
目的とする大きな複屈折率差δ（Δｎ）を有するフィラ
メントが得られない。更に、紡糸速度が5000m/分未満で
は、フィラメントの伸度が約80％以上と大であり、たと
えば編織などの後加工工程で受ける引張り応力により容
易に伸長が生じ斑などの欠点となるため、そのまま実用
に供することが困難である。

本発明の紡糸速度は、5000m/分〜8000m/分に於て、効
果的に本発明の目的が達成される。紡糸速度が約8000m/
分以上であっても、極めて多量の水性液を付与するなど
によって本発明のマルチフィラメントを得ることは可能
であるが、フィラメントの結晶化度の調整に多量の水性
液の付与が必要となり、水性液の飛散などの支障が生じ
る。

フィラメントの力学的性質と構造形成から、最も好ま
しい紡糸速度は5500〜7500m/分である。

繊維学会誌Vol.37,No.4（1981）T-135〜T-142に報告
される断面不均一構造の発現が、紡糸速度約8,000m/分
以上のみで生じるのに対比すると大きく異なっている。

本発明の速度範囲であれば、顕著な紡糸張力の増大や
紡糸中の糸切れなどの問題なく、安定かつ工業的に実施
可能である。

本発明では紡口から押出されたフィラメントを空冷
し、フィラメントの温度が150℃以下に達する以前に、
より詳しくは250℃〜150℃に冷却される区域で水性液を
付与して非対称冷却することに大きな特徴を有する。

フィラメントの温度がかかる高温に於て水性液によっ
て非対称冷却することにより、本発明のフィラメントの
特徴である結晶化度を偏芯した複屈折率分布が発現す
る。水性液を付与する際のフィラメント温度が150℃未
満では、付与水量などの条件をいかに選択しても本発明
の目的が達成されない。

水性液を付与する際のフィラメント温度が150℃より
高温である程、複屈折率差δ（Δｎ）が拡大するが、約
250℃を越えると水性液の付与時に糸切れが発生するな
どの支障が生じる。従って、好ましいフィラメント温度
は150〜250℃である。

一般に、ポリエステルの溶融紡糸では、ポリエステル
は紡口から280〜320℃で押出される。

本発明の方法が、水性液を付与するまでのフィラメン
トの冷却は、溶融紡糸で一般に採用される冷却風による
冷却によって達成される。フィラメント温度が、本発明
を実施するのに好ましい150℃以上となる紡口面からの
位置は、紡糸速度やフィラメントのデニールによって異
なるが、紡糸速度が5000m/分以上で、衣料用として通常
使用される１〜５デニールであれば、紡口下約80cm以内
である。従って、本発明の水性液の付与はこの間で実施
される。紡糸速度が約6000m/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.50
7）。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、フィラメントデニールが３デニールを紡
糸速度6000m/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。

本発明でフィラメントの冷却に用いる水性液は、水、
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。付与水量が
約20重量パーセント以上であれば本発明の目的が達成さ
れる。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る。

本発明で、水性液を付与する際のフィラメント数は、
フィラメント１本ごとに付与する方式と、複数本を集束
して同時に付与する方式のいずれでも良い。複数本のフ
ィラメント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３図に示すようなノズル方式で水性液
を付与する際に、第４図のごとく複数本のフィラメント
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が
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、実施例に於て用いられる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、80mÅ、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５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。

複屈折率分布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549mμ）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、複屈折率Δ
ｎは Δｎ＝ｎ−ｎ⊥で表わされる。

単糸断面が円形の場合には、Ｖ字形又はＵ字形の干渉
縞が観察され、この干渉縞から、単糸断面の径方向の複
屈折率分布を求めた。平均複屈折率（Δ）は体積平均
値により求めた。

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・伸度東洋ポールドウィン社製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５％以上であれば、嵩高性良好と言える。

風合上記、嵩高性測定の沸水処理後の筒編地を感能検査に
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. 固有粘度〔η〕＝0.62のポリエチレンテレフタレート
を孔径0.35mmφ、孔数24を有する紡糸口金を用いて第２
図に示す紡糸機で紡糸した。紡糸温度300℃とし、紡口
下には内径12cm、長さ25cmのアルミ鋳込ヒーター加熱方
式の加熱筒を紡口面と筒との間に間隙がない状態で設置
し、ヒーター温度を250℃に調整した。

加熱筒を出たフィラメントは、横吹き型冷却風チャン
バーにより、冷風温度20℃、風速0.30m/秒の冷却風によ
り冷却し、次いで第４図に示す方式で、２個のノズル
で、１個のノズル当り12フィラメントを集束しつつ、糸
重量当り80重量パーセントの室温の水を付与して非対称
冷却を行なった。水付与による非対称冷却の位置は、紡
口下50cmとした。この位置での糸温度は第１表に示すよ
うに、この紡糸速度範囲では約180℃〜190℃であった。

非対称冷却を行なったフィラメントは、油剤付与後、
延伸することなく50d/24fとし、紡糸速度を第１表に示
すように異ならせて巻取った。

得られたマルチフィラメントの特性を第１表に示す。

尚、第１表に示す紡糸中のネック点の紡口下の位置
は、水付与を行なわない場合に測定した値である。測定
はZIMMER社製線径測定器460 A/2型及び肉眼観察により
測定し、両者はよく一致した。

第１表から明らかなように、本発明のポリエステルマ
ルチフィラメントから、優れた嵩高性と柔軟性を有する
布帛が得られた。

第１表中のNo.1（比較例）は、嵩高性は優れているも
のの、沸水収縮率が高いため、布帛の風合が軟いものと
なった。

実施例2. 実施例１と同様にして、50d/24fを得るにあたり、紡
糸速度を6,000m/分一定として、水付与による非対称冷
却を行なう位置を第２表のよう異ならせた。

得られたマルチフィラメントの特性を第２表に示す。

第２表から明らかなように、糸温度150℃以上に於て
非対称冷却して得られた本発明のマルチフィラメント
は、優れた嵩高性と柔軟な風合を有する布帛が得られ
る。

実施例3. 実施例１と同様にして、水付与による非対称冷却の位
置を紡口下48cm（糸温度180℃）一定とし、水付与量を
第３表に示すように異ならせて、紡糸速度6200m/分にて
50d/24fのマルチフィラメントを得た。

得られたマルチフィラメントの特性を第３表に示す。

〔発明の効果〕本発明のポリエステルマルチフィラメントを編織物に
用いると、編織時のトラブルなく加工が行なえ、しか
も、その後の熱処理によって柔らかな風合と嵩高な布帛
が得られる。このような特徴は、婦人服、立毛布帛など
の分野に用いると、極めて高級感のある布帛となり、性
能が発揮される。

また、本発明の製造方法は、上記マルチフィラメント
を紡糸中のトラブルなく、高速かつ簡便に製造し得るこ
とから、高い生産性を有し、工業的に極めて高い価値を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明のフィラメントを沸水処理した後の
繊維の形状を示す顕微鏡写真、第２図は、本発明を実施
する紡糸機の略示正面図、第３図は、本発明の非対称冷
却に使用するノズルの略示正面図、第４図は、複数本の
フィラメントを集束し、同時に水性液を付与する際の様
子を示す斜視図、第５図は、本発明繊維の結晶化度測定
におけるＸ線回折強度曲線の１例を示す図である。１……スピンヘッド、２……紡口、３……加熱筒、４…
…フィラメント、５……水性液付与ノズル、６……給油
ノズル、７……冷却風チャンバー、８……パッケージ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/00 - 5/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】広角Ｘ線回折法によって求められる結晶化
度が50％以下であり、フィラメント断面の複屈折率が、
外層と内層で20×10^-3〜100×10^-3の差を有し、且つフ
ィラメント中心から偏芯した分布を有し、フィラメント
の沸水収縮率が５％以上である非顕在捲縮フィラメント
であり、その後の熱処理によって捲縮が発現可能なポリ
エステルマルチフィラメント。
【請求項２】ポリエステルを溶融紡糸するに際し、紡口
より押出されたフィラメントを空冷し，フィラメントの
温度が250〜150℃に冷却される区域であって、フィラメ
ントにその細化変形位置より上方5cm以上の位置で水性
液を付与して非対称冷却し、紡糸速度5,000m/分以上で
引取ることを特徴とするポリエステルマルチフィラメン
トの製造方法。