JP2888888B2 - ポリエステル繊維の製造方法及び密閉縦型紡糸筒 - Google Patents

ポリエステル繊維の製造方法及び密閉縦型紡糸筒

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は産業資材用として有用な高強度、低収縮で耐
疲労性が良好なポリエステル繊維を良好な製糸性のもと
で製造する方法及び装置に関する。
(従来技術) ポリエステル繊維は種々の優れた特性を有するため衣
料用のみならず工業用として広く利用されている。特に
タイヤコードなどのゴム補強用資材としてもその需要が
増大している。
タイヤコード用ポリエステル繊維としては、従来低配
向度の未延伸糸を高倍率に延伸して得た強度8.8〜9.5g/
dの高強度糸を用いるのが主流であつたが、この繊維は
処理コードの収縮率が高く、また耐疲労性も低いと言う
欠点を有していた。
かかる欠点を改良するため、例えば特開昭53−58031
号公報の如く比較的高配向度の未延伸糸を延伸すること
により、強度は7.5〜8.5g/dとやや低下するものの、処
理コードとして高弾性率で低収縮率かつ高耐疲労性のポ
リエステル繊維を得る方法が見い出され、かかる技術が
ポリエステルタイヤコード製造の主流技術となりつつあ
る。
しかしながら、近年タイヤ性能の向上を図る目的で高
強度化、低収縮化の要求が更に強くなつている。かかる
要求に対応する技術として特開昭64−68514号公報には
固有粘度0.85以上、複屈折率15×10-3以下のポリエステ
ル未延伸糸に対して実質的に溶解性を有さず、かつ該ポ
リエステルを膨潤しうる溶媒に20℃以上で0.1秒〜6分
定長状態で浸漬処理した後に、連続して延伸熱処理する
方法で高強度ポリエステル繊維を得ることが示されてい
る。
しかしながら、かかる方法では該ポリエステル繊維に
対して溶媒を用いることによる取扱性の問題があるのみ
でなく、環境、安全上の問題もあり、又その実施例に記
載されているように必要な浸漬処理の効果を得るために
処理浴中の走行糸速度が1m/分と低速に規制され、高生
産性のプロセスとはかけ離れたものである。
(発明の目的) 本発明者等はこのような従来の問題を解決し、高強
度、高弾性率、低収縮率でかつ高耐疲労性の処理コード
特性を有するポリエステル繊維を高生産性で廉価に製造
する方法及び装置を提供することを目的とするものであ
る。
(発明の構成) すなわち、本発明はエチレンテレフタレートを主たる
繰り返し単位とする極限粘度0.90以上のポリエステルを
密閉縦型円筒の紡糸筒内に紡糸口金から溶融吐出し、紡
糸速度1500m/分以上で引き取り、引き続き又は一旦巻き
取った後に延伸熱処理するに際し、紡糸筒の冷却風吹出
部の下方であつて、口金から80cm〜150cmの位置を起点
として30cm〜150cmに亙って下記式を満足する縮小径部
を設けた紡糸筒を用いることを特徴とするポリエステル
繊維の製造方法。
0.9P≦d<0.8D ここで、Dは紡糸筒の吹出部直下の内径 dは縮小部の内径 Pは口金の最外周孔のピツチ円直径 およびエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位
とする極限粘度0.90以上のポリエステルを紡糸口金から
溶融吐出し、紡糸速度1500m/分以上で引き取り、引き続
き又は一旦巻き取った後に延伸熱処理する際に溶融吐出
されたポリエステルを冷却する密閉縦型紡糸筒におい
て、 該紡糸筒の冷却風吹出口の下方に位置し、紡糸口金か
ら80cm〜150cmの位置を起点として30cm〜150cmに亙って
下記式を満足する縮小径部を設けたことを特徴とする密
閉縦型紡糸筒。
0.9P≦d<0.8D ここで、Dは紡糸筒の吹出部直下の内径 dは縮小部の内径 Pは口金の最外周孔のピッチ円直径 本発明において対象とするポリエステル繊維は分子鎖
中にエチレンテレフタレート繰返単位を90モル%以上、
好ましくは95モル%以上含むポリエステルから構成され
ている。
かかるポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレ
ートが好適であるが、10モル%未満好ましくは5モル%
未満の割合で他の共重合成分を含んでも差し支えない。
このような共重合成分としては、例えばイソフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、オキシ安息
香酸、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、
トリメリツト酸、ペンタエリスリトール等が挙げられ
る。
本発明においては溶融吐出し、引き取られた未延伸繊
維の極限粘度(25℃、O−クロロフエノール溶液から測
定)が0.9以上あることが必要である。極限粘度が0.9未
満では低収縮、高耐疲労性を維持しながら高強度なポリ
エステル繊維を得ることは難しい。極限粘度が1.2を越
える溶融粘度が上昇し製糸性も低下するので0.9〜1.2が
好ましい。
更に本発明では処理コードの耐疲労性を高度なものと
しておくため未延伸糸の複屈折率を0.030以上、好まし
くは0.035以上とすることが必要である。このため紡糸
速度は1500m/分以上の速度を要する。複屈折率そのもの
は紡糸速度が1500m/分未満でも、高ドラフト化、急冷化
などの手段で達成可能であるが、かかる方法では紡糸時
の糸切れが発生し易く安定な製糸性が得られ難い。
本発明では密閉縦型の紡糸筒に口金から溶融吐出され
た糸条の細化が進行し、未延伸糸の複屈折率(以下Δn
と略記する)の上昇が生ずる前半において紡糸筒の内筒
径を限定された範囲で縮小させることが必要である(以
下内筒径の縮小部分を内筒絞りと略称する)。
このような内筒絞りは未延伸糸の単糸(単繊維)間の
Δn斑の減少、密度の低減(配向結晶化の抑制)及び処
理コード化された時の強力利用率の向上効果を生み出
す。本効果の発生メカニズムは完全に把握できていない
が、第2図(A、B:従来法、B、C:本発明法)に示すよ
うに実測した細化曲線から、繊径の細化(図中A、Bの
比較)とΔn形成(図中C、Dの比較)は両者とも勾配
が緩やかに修正されていること、目視で観察される冷却
風吹出部直下の糸揺れが減少していることから考えて、
固化点近傍にある走行糸条を随伴流と共に絞り込むこと
によつてエゼクター的効果が惑起されて上部の張力を高
め、下部の張力とのバランスを修正する作用を生み出し
未延伸糸の構造形成がマイルド化されることによつて均
一性が得られるものと推定される。
以下、図面により更に具体的に説明する。第1図は本
発明を実施するに好適な装置の要部断面の模式図であ
る。
図において、エクストルダーダ(図示せず)で溶融さ
れたポリマーはスピンブロツク1で290〜300℃に保持さ
れてパツク2に移送され、過、分配等を行われキヤツ
プ(紡糸口金)3より吐出されて糸条yを形成する。次
いでパツクの直下位置に設けた加熱筒4で保温された状
態で流下する。
この加熱筒4は10〜30cmの長さで300℃前後に保温す
ることが望ましいが、単に10〜20cmの短管で保温する程
度でもよい。
次に加熱筒4から断熱板5を介してその下方に設置し
た密閉縦形方式の紡糸筒6に流下し、その吹出口7から
約25℃で外周から中心に向かって4.0〜5.0Nm3/分で吹
出される冷却風により冷却される。紡糸筒6の吹出口7
としては多孔板、焼結フイルターなどの整流効果を有す
もので、30〜50cmの長さとするのが好ましい。
続いて紡糸筒6の案内筒8(ここでは吹出口7より下
部をいう)に入り、キヤツプ面よりl=80〜150cmの位
置にテーパ状に縮小して形成される縮小径部9に入る。
ここで、縮小径部9の位置がキヤツプ面より80cm未満
であると細化が進んでなく糸温度も高いため、紡糸中の
断糸時に糸条yが閉塞するなどハンドリング面でトラブ
ルを誘発し易い。また、150cmを越えるともはや未延伸
糸の構造形成が完了しつつあり、縮小径部9の効果であ
る未延伸糸の構造形成のマイルド化が達成できない。
縮小径部9の長さLは30〜150cmが好ましく、30cm未
満ではエジエクター的な効果が少なく、逆に150cmを越
えると縮小径部の空気抵抗が大きくなつて糸斑を助長さ
せる。更に縮小径部9の内径dはエジエクター的な効果
を生み出すため、本来の紡糸筒6の内径である縮小前の
案内筒8の径Dに対してd/D<0.8の縮小径比が必要であ
り、縮小径比がこれより大であると糸切れの減少効果が
少なくなる。
また、縮小径部9はその径dがあまり小さいと走行糸
条yが接触し易くなるためキヤツプ3の最外周紡糸孔の
ピツチ円直径Pの0.9倍以上であることが必要である。
一般に高配向の未延伸糸は配向に伴う結晶化で未延伸
糸の密度が高く、高強度に延伸し難い未延伸糸構造を有
している。反面、この高配向で密度の高い未延伸糸であ
ることが延伸後の繊維の高弾性率・低収縮率でかつ高耐
疲労性の特徴を発現させる重要な因子となつており、高
強度化のなし得難い最大の障壁である。
しかしながら、本発明によつて得られる高配向の未延
伸糸は各単繊維間の複屈折率の斑が少なく、かつ高配向
の割に密度が小で高度に延伸され易い構造を有してお
り、高強度化が容易であることに加え、更に驚くべきこ
とには延伸糸の強度の割りに生コード、処理コードのプ
ロセスに伴う強力利用率が従来の高弾性率・低収縮糸に
比べて高く、処理コードにおいて従来糸対比10%以上の
高強力化が生産性を低下させることなく達成可能であ
る。
本発明においては上記の未延伸糸を紡糸に続いて連続
して延伸しても、一旦巻き取った後に別工程で延伸して
もよい。延伸は多段に分割して延伸することが望まし
く、少なくとも2段以上、好ましくは3段以上の分割延
伸熱処理が望ましい。
このようにして得たポリエステル繊維はそのままで製
編織した後、そのまま又は熱処理されて産資用に使用さ
れる。また、常法に従ってコードとなし接着剤を付与し
熱処理してゴム構造物に適用することもできる。
尚、ゴム構造物とは、例えばタイヤコード、ホース、
Vベルト、コンベアーベルトの如き天然ゴム、合成ゴム
よりなる構造物全てを含む。
本発明において引用する諸特性は以下の如き方法によ
り測定したものである。
(1)複屈折率 浸漬液にブロムナフタリンを用いベレツクコンペンセ
ータを使用してリターデイシヨン法により求めた(詳細
な説明は共立出版「高分子実験学講座・高分子物性II」
参照)。
尚、単繊維(フイラメント)は250フイラメント中か
らランダムに100フイラメントを測定し、全単繊維のバ
ラツキを代表させた。
斑(%)は次式によりn=100の測定値の標準偏差σ
を平均値xにて除して求めた。
斑(%)=(σ/x)×100 (2)密度 四塩化炭素−n−ヘプタン系で作成した密度勾配管に
より浮沈法にて測定した。
(3)処理コード特性値 以下の方法により測定した。
[1]荷重−荷伸曲線はJIS L 1017−1963、(5.4)に
準拠した。
[2]チユーブ寿命はJIS L 1017−1963、1.3.2.1A法に
準拠した。但し、曲げ角度を90度とした。
[3]耐熱強力は生コードをRFL接着液に浸漬し、緊張
下において235℃で2分間熱処理した。
この処理コードを加硫モールド中に埋め込み170℃、
圧力50kg/cm2で180分間促進加硫した後、処理コードを
取り出し強力を測定した。
[4]150℃乾熱収縮率はJIS L 1017−1963、(5.4)に
準拠した。
(実施例) 以下に実施例により本発明を更に具体的に説明する。
実施例1〜4、比較例1〜10 極限粘度0.70のポリエチレンテレフタレートチツプ
(4×4×2mm)を容積0.7m3の真空回転乾燥機に250kg
仕込み、真空度1mmHg、温度230℃窒素ガス10l/分をキヤ
リヤーガスとして導通しながら固相重合させた。反応時
間は第1表の未延伸糸の極限粘度[η]Fが得られるよ
うに種々変更した。
得られた固相重合チツプをエクストルーダで溶融し、
305℃のポリマー温度で孔径0.6mm、孔数250個、最外周
孔のピツチ円直径160mmの紡糸口金(キヤツプ)より吐
出した。次いで吐出糸条を第1表記載の冷却条件に保持
し、その後25℃冷却風を300mmに亙って第1表記載の風
量で吹き付けながら冷却固化した後、オイリングローラ
で油剤を付与し第1表記載の引取り速度で巻き取った。
得られた未延伸糸の特性を第1表に示した。
この未延伸繊維を85℃に加熱されたロールにに供給
し、引取ロールとの間で第1表記載の倍率(DR1)で第
1段延伸後、310℃に加熱された気体浴を介して第1表
記載の倍率(DR2)で第2段延伸した。
その後、130℃の加熱ローラ、330℃の気体浴を使用し
て第1表記載の倍率(DR3)で緊張熱処理し、300m/分の
速度で巻き取った。この延伸時にDR2のロールにとられ
る単繊維巻き付き(ラツプ)の状況を目視にてチエツク
し第1表に付記した。
次にこれらの延伸糸の一部について490回/mのZ撚を
与えた後、これを2本合わせて490回/mのS撚を付与し
て1000de×2本の生コードとした。この生コードを接着
剤(RFL液)に浸漬し235℃で2分間緊張熱処理した。
この処理コードの特性、及びゴム中に埋め込み加硫し
てチユーブ疲労性、耐熱強力を測定した。
延伸糸の性能、処理コード特性、耐熱強力、チユーブ
疲労性を第2表に記載した。
(発明の効果) 以上に説明の如く、本発明によれば、実施例に見られ
るように処理コードの強力は著しく向上し、しかも延伸
特性が良好で高度の生産性が保持され、産業資材用、タ
イヤコード、ゴム資材用に好適の高強力、高弾性、低収
縮率、高耐疲労性のポリエステル繊維を安定かつ廉価に
製造することが可能になると言う顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するに好適な装置の要部断面の模
式図、第2図は本発明方法と従来法との未延伸糸の構造
形成の比較を示す細化、Δn形成曲線図である。 4……加熱筒、6……紡糸筒、7……吹出口、8……案
内筒、9……縮小径部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−69815(JP,A) 特開 昭63−165506(JP,A) 特開 昭61−41320(JP,A) 特開 昭63−315608(JP,A) 特開 昭59−1709(JP,A) 実公 昭47−6734(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D01D 5/092 D01F 6/62

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンテレフタレートを主たる繰り返し
    単位とする極限粘度0.90以上のポリエステルを密閉縦型
    円筒の紡糸筒内に紡糸口金から溶融吐出し、紡糸速度15
    00m/分以上で引き取り、引き続き又は一旦巻き取った後
    に延伸熱処理するに際し、紡糸筒の冷却風吹出部の下方
    であって、口金から80cm〜150cmの位置を起点として30c
    m〜150cmに亙って下記式を満足する縮小径部を設けた紡
    糸筒を用いることを特徴とするポリエステル繊維の製造
    方法。 0.9P≦d<0.8D ここで、Dは紡糸筒の吹出部直下の内径 dは縮小部の内径 Pは口金の最外周孔のピッチ円直径
  2. 【請求項2】エチレンテレフタレートを主たる繰り返し
    単位とする極限粘度0.90以上のポリエステルを紡糸口金
    から溶融吐出し、紡糸速度1500m/分以上で引き取り、引
    き続き又は一旦巻き取った後に延伸熱処理する際に溶融
    吐出されたポリエステルを冷却する密閉縦型紡糸筒にお
    いて、 該紡糸筒の冷却風吹出口の下方に位置し、紡糸口金から
    80cm〜150cmの位置を起点として30cm〜150cmに亙って下
    記式を満足する縮小径部を設けたことを特徴とする密閉
    縦型紡糸筒。 0.9P≦d<0.8D ここで、Dは紡糸筒の吹出部直下の内径 dは縮小部の内径 Pは口金の最外周孔のピッチ円直径
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