JP3022586B2

JP3022586B2 - ポリエステル繊維の製糸方法

Info

Publication number: JP3022586B2
Application number: JP2238993A
Authority: JP
Inventors: 耕一庵原; 宏行長井
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JPH04119117A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はポリエステル繊維の製糸方法に関し、更に詳
しくは紡出〜延伸一工程のみで強撚分野にも適用可能な
緻密な繊維構造を有するポリエステル繊維を製造する方
法に関するものである。

［従来技術］近年、ポリエステルの製糸については製造コストの削
減、省エネルギーなどの目的で、紡糸工程と延伸工程を
連続したいわゆる直延プロセスにより製造されることが
多い。しかも高速ワインダーの進歩により毎分5000mを
越える巻取速度を有する高速直延法が優勢になりつつあ
る。

こうした製糸方法は従来の延伸糸に代替するポリエス
テルフイラメントを極めて効率よく製造できる点で優れ
た製糸方法といえる。しかしながら、以上のような高速
直延においては強撚分野への適用性において大きな欠点
を有している。すなわち、5000m/分以上の速度で巻取る
場合、第１引取ローラの速度は通常3000m/分以上とな
り、第１引取ローラ以降の延伸ゾーンに入る前に繊維中
に結晶の形成（配向結晶化）が起る。

このような場合、巻取糸は通常の延伸糸に比較して乱
れた繊維構造となるため強撚糸にしたとき、解撚のトル
クが弱くデシン、ジヨーゼツトなど強撚繊維としてのシ
ボ品位が著しく悪化する。

［発明が解決しようとする課題］本発明者らは上記問題を解決しシボ発現力を向上させ
るための種々の検討を行った結果、延伸後の加熱ローラ
（通常第３の引取ローラ）の温度を高く設定し熱セツト
を充分強化することが有効であり、これによつて繊維は
緻密な構造に変化し撚の解撚力（シボ発現力）が増強さ
れることを見い出した。しかしながら、実際の設備の中
で延伸後の高速で回転している加熱ローラの温度を高く
することはエネルギーの損失が極めて大きいこと、また
製糸調子が悪くなることのため採用することは難しい。
次に加熱ローラのまわりターン数を増やして熱処理の時
間を長くすることも試みたが、この方法においては加熱
ローラの寸法上の制約があり、多コツプ巻取においてや
はり採用が難しいことが判った。

他方、延伸前の加熱ローラ（第１引取ローラ）の温度
を高くして熱処理の一部を分担させようとする考えもあ
るが、この方法ではまだ分子配向の低い未延伸糸に高い
温度をかけることになる。そのため、該ローラ上で糸が
伸長し著しい糸揺れが生じ製糸することも不可能であつ
た。

また、上記直延法において、加熱ローラの他に補助的
な加熱手段として、例えば非接触のプレートヒータやス
リツトヒータ或は接触式のプレートヒータ等を延伸以降
の工程、すなわち第１及び第２引取ローラの間あるいは
第２引取ローラ以降巻取機迄の間に設置することによつ
て、熱処理を強化する方法も当然考えられる。しかしな
がら、これらの熱処理手段については加熱ローラを巻回
する場合に比べると時間的に短く熱伝達率効率も低いの
で、大きな熱処理効果は期待できない。あくまで補助手
段にすぎなかつた。

［発明の構成］本発明者らは以上の問題に関し種々の効果的熱処理方
法の検討を行った。その結果、第１引取ローラ上流の未
延伸ゾーンに非接触又は接触式の補助的加熱ゾーンを付
加することにより、それ自身の熱処理作用は小さいもの
の、その下流の２個の加熱ローラ、特に第１引取ローラ
の熱処理効果を飛躍的に高め得ることを見い出だした。
これにより直延製糸法においても強撚分野にも適用可能
な緻密な繊維構造を有するポリエステル繊維を製糸する
ことが可能であることから本発明に至ったのである。す
なわち、本発明は紡糸口金より溶融吐出した糸条を一旦
冷却した後、100℃以上の非接触または／および接触式
の加熱ゾーンを通過させ、しかる後２個の加熱ローラを
巻回することによつて延伸熱処理を施し、3000m/分以上
の速度で巻取ることを特徴とするポリエステル繊維の製
糸方法である。

本発明におけるポリエステル繊維とはその繰返単位の
80モル％以上がエチレンテレフタレートからなるポリエ
ステル繊維をいい、20モル％未満の割合で他のエステル
成分が共重合又はブレンドされていても良い。更に艶消
し、制電、多孔化等種々の改質を目的とする有機、無機
の化合物が添加混合されていても差支えない。

本発明におけるポリエステル繊維の固有粘度［η］_ｆ
は特に限定されないが、通常衣料用途に使用される0.3
〜0.9の範囲が好ましい。特に本発明の目的である強撚
用途を考えると0.5〜0.8が更に好ましい範囲である。本
発明におけるポリエステル繊維のデニール構成について
は特に限定されないが、トータルデニールとしては通常
衣料用途に使用される30de〜150deが好ましい。またフ
イラメント１本の単糸デニールは0.1de〜10deが採用さ
れる。

本発明による製糸法は特に冷却速度が速く、空気抵抗
の大きな細デニール繊維に対して強い紡調改善効果を持
っており0.2de〜3deの細デニールフイラメントに対して
は従来の紡糸寸法に比較して著しく良好なパフオーマン
スを得ることができる。細デニールと同様な理由で本発
明製糸法は異形（中空を含む）断面繊維の製糸にも適し
ている。一般に異形度の強い繊維のワンステツプ製糸は
難しくなるが、本発明によれば従来法に比較して著しく
良好なパフオーマンスが得られる。

また、本発明におけるポリエステル繊維は単糸デニー
ル、単糸の断面形状を異にするフイラメントの集合体、
すなわち紡糸混繊糸であつても差支えない。更に他のポ
リマーとの混繊糸またはコンジュゲート糸であつても構
わない。但しこの場合ポリエチレンテレフタレート成分
がトータルとして80モル％以上であることが必要であ
る。

本発明製糸方法の巻取速度は毎分3000m以上の高速で
あることが必要である。巻取速度が3000m/分に達しない
場合、従来の直延法においても加熱ローラ上での糸揺れ
が少ないため加熱ローラ回りのターン数を増加すること
ができ、また速度が遅く加熱ローラへの接触時間がその
分長くなることと相俟って、比較的充分な熱処理時間を
保つことが可能である。また3000m/分未満の低速で本製
糸プロセスを採用した場合、第１引取加熱ローラ上で大
きな糸揺れが生じるので製糸パフオーマンス上好ましく
ない。

すなわち、本発明においては速度の高速化は必須であ
り、3000m/分以上、より好ましくは5000m/分以上の巻取
速度が好ましい。これらの速度になると糸導が安定化
し、後に述べるように第１引取ローラの加熱温度を上げ
ることができ、これにより充分な熱処理を施すことが可
能であると同時に、製糸の生産効率を飛躍的に高めるこ
とができる。

本発明製糸プロセスにおいて第１及び第２引取ローラ
の速度は巻取速度との関係、巻取糸の力学的性質、及び
第１〜第２引取ローラ間で延伸を行うか弛緩するか、そ
の他の条件に応じて自由に設定することができる。ただ
し、第１引取ローラの速度については毎分2000m以上、
より好ましくは3000m以上であることが望ましい。この
速度が2000m/分に達しないような場合、第１引取ローラ
を加熱した場合ローラ上で糸揺れが大きくなることが多
い。

また、第１及び第２引取ローラは100℃以上、180℃以
下に加熱される。本発明における重要な特徴は特に第１
引取ローラの加熱温度を高く設定できる点にある。通常
の直延プロセスにおいては、このローラの温度を高くす
るとローラ上で糸が伸長し大きな糸揺れが生じるため採
用できない。

これら加熱ローラの温度は高いほど緻密な繊維構造を
付与することができる。但し200℃以上ではエネルギー
の損失が大である他、巻取糸の染斑が悪くなる傾向があ
る。また、第１及び第２引取ローラ回りのターン数は多
い方が好ましい。但しその分、より大きなローラを必要
とするようになるのでそれぞれ４〜12ターン程度で十分
である。

本発明においてポリエステル糸条は第１及び第２引取
ローラ間で延伸される。これらの延伸倍率をどうするか
については巻取糸の力学的性質及びローラへの巻き付き
回避など製糸パフオーマンスより決定される。

本発明の最も重要な要件は紡糸口金から溶融吐出した
糸条を一旦冷却した後、第１引取加熱ローラ迄の間で非
接触又は／及び接触式の加熱ゾーンを通過させることに
ある。この加熱ゾーンがない場合、本プロセスは従来の
直延法と変りなく充分な熱処理効果をもたらすことがで
きない。

次にこれら加熱ゾーンを付加した場合にも第１引取ロ
ーラ以降の工程、例えば第１引取ローラと第２引取ロー
ラの間、或は第２引取ローラから巻取機迄の間に設置し
た場合には熱処理に関しては単に加熱時間の延長、いわ
ば補助手加算効果をもたらすに過ぎず、従来の直延プロ
セスの改良の域をでない。更にこれらの加熱ゾーンを溶
融吐出以降冷却される迄の過程で設置した場合には、熱
処理に関してはむしろマイナスとなる。すなわち、この
場合には吐出糸条の冷却が遅延するため、未延伸糸して
の分子配向が低下する結果、第１引取ローラ上での糸揺
れは更に激しくなり、熱処理効果を付与するのに好まし
くない。

以上に対し、これらの加熱ゾーンを糸条の冷却後第１
引取ローラの間に設置した場合、驚くべきことに第１引
取ローラ上での糸揺れがほとんどなくなり、該ローラの
温度を高く設定できるようになる。この結果、該ローラ
による熱処理を充分発現させることができ、巻取糸を目
的とする緻密な繊維構造とすることができる。これらの
加熱ゾーンの長さはより長い方が好ましいが、製造設備
のスペース及び作業性を考えると2.5m以下、好ましくは
1.5m以下、更に好ましくは1.0m以下とするのがよい。加
熱ゾーンの長さは製糸するポリエステル糸条の銘柄によ
つても異なり、一般に糸条（マルチフイラメント）のト
ータルデニール、単糸デニールが小さくなる程、より短
いゾーン長で充分である。

加熱ゾーンの温度は100℃、好ましくは150℃以上、更
に好ましくは200℃以上とするのがよい。加熱温度は高
い方が好ましいが、作業性を考えると250℃以下が適切
である。また加熱ゾーンの長さが短い場合、または製糸
する銘柄のトータルデニール、単糸デニールが太い場
合、加熱ゾーンの温度は相対的に高く設定すべきであ
る。

本発明における加熱ゾーンについてはパイプヒータ、
スリツトヒータのような非接触のヒータ、プレートヒー
タのような接触型のヒータによるものであつても差支え
ない。また、熱風、蒸気等の吹付けによるものであつて
もよく、要は熱効率が良く取扱性に勝れるものが好まし
い。

本発明におけるポリエステルの糸条のオイリングは加
熱装置の前後いずれにても可能であるが、より好ましい
のは加熱ゾーンの下流第１引取ローラ迄の間である。給
油方式は周知のオイリングローラによる方法あるいは給
油ガイドによる方法等何であつても差支えない。

以下、本発明の代表的製糸プロエスを第１図に基づい
て説明する。第１図は本発明を実施するに好適な具体例
を示す概略製糸プロセスである。

図において、紡糸口金１より溶融吐出されたポリエス
テル糸条ｙは紡糸口金下の加熱保温ゾーン２、冷却ゾー
ン３を通つて冷却された後、加熱ゾーン４により再加熱
される。

加熱ゾーン４を出た糸条ｙは給油ローラ５によつてオ
イリングされるとともに再度冷却されるが、その後セパ
レートローラ７を有する第１引取加熱ローラ６、セパレ
ートローラ９を有する第２引取加熱ローラ８にそれぞれ
巻回されることによつて改めて延伸熱処理される。延伸
熱処理された糸条ｙは引続き冷ローラ10により冷却され
た後巻取機（図示せず）に巻き取られる。なお、この間
任意の場所において空気ノズルの使用により糸条ｙに交
絡を付与することもある。

［作用］本発明製糸プロセスにおいては充分な熱処理を付与す
ることにより高速のワンステツプ製糸にも拘らず、強撚
用途にも展開可能な緻密な微細構造をポリエステル繊維
に与えることができる。

本プロセスの構造において特に注目すべきは第１取引
ローラ前に設置した加熱ゾーンの役割である。このゾー
ンの役割は一般に考えられているように、糸条に熱処理
〜結晶化を付与するのではなく、糸条に引伸し〜分子配
向を付与することにある。このための該加熱ゾーンの長
さは必ずしも特に長いものでなくても良いし、また該加
熱ゾーンの温度は必ずしも高くなくてもよい。

それにも拘らず本発明におけるポリエステル分子は該
ゾーンで引き伸し配列をうける結果、その後に引き続く
２個の加熱ローラに延伸熱処理で糸揺れを起こすことな
く充分に加熱され巻き取ることができるのである。

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

［実施例］固有粘度［η］が0.64、艶消剤としてTiO₂を0.3wt％
含むポリエチレンテレフタレートを300℃で溶融し、直
径が0.3mmの円孔を36個有する口金より毎分48.3gの吐出
量で押出した。吐出フイラメントは先ず雰囲気350℃の
口金下保温ゾーン（長さ20cm）通過した後、30cm/secの
横吹き冷却風により長さ80cmにわたつて冷却された。

次に走行フイラメントは種々の温度に加熱されたスリ
ツトヒータ（長さ80cm、スリツト幅8mm）を通過した
後、オイリングローラによつて給油された。引続きフイ
ラメントは160℃に加熱された第１引取ローラ（周速460
0m/分）の回りをそのセパレートローラを介して８ター
ンし、更に180℃に加熱された第２引取ローラ（周速580
0m/分）をそのセパレートローラを介して８ターンした
後、非加熱ローラを半ターンして冷却され、75de/36fil
のマルチフイラメントとしてワインダーに巻き取られ
た。

以上の巻取糸についてスリツトヒータの温度、製糸調
子特に第１引取ローラ上の糸揺れ、力学特性（強度及び
伸度）、沸水中の収縮率、熱収縮応力−温度曲線（カネ
ボウエンジニアリング社製）において熱応力がMaxにな
る温度及び密度を第１表に示す。

第１表においてNo.1,2はスリツトヒータの温度が低す
ぎるため、該加熱ゾーンでの分子引伸し効果は殆ど認め
ることができない。このため第１引取ローラ上での分子
配向は未だ低く、加熱されることによつて糸は若干なが
ら伸長し大きな糸揺れが起こるためサンプリングが不可
能であつた。

スリツトヒータの温度が100℃以上では、特に150℃以
上になると糸揺れが少なくなり充分な熱処理ができるよ
うになつた。

但し、スリツトヒータ温度が250℃以上になるとポリ
エステルの融点に近づくため、単糸切れした際のフイラ
メントが溶解するための糸掛作業性が悪化した。

実施例のうちNo.3〜９のサンプリングはいずれも低い
沸水収縮率、高い熱応力ピーク温度、高い密度を有して
おり、緻密な繊維構造であることが示唆された。

［比較例］実施例No.1のように加熱ゾーンを設けないか、あるい
は設置しても温度が低い場合、糸揺れが大きくなる。

従って、ここではスリツトヒータを取り外し、かつ第
１取引ローラの温度を低温（80℃）にして同様の実験を
行った結果を第２表に示す。

今回の場合、糸揺れは小さく抑えられるが、熱応力Ma
x温度が低くなるなど緻密な繊維構造とはいえないこと
が示唆された。

［発明の効果］以上の説明の如く、本発明によれば高速のワンステツ
プ製糸法においても緻密な微細構造の繊維を安定して得
ることができ、その結果得られるポリエステル糸の利用
分野を大幅に拡大することが可能になるという顕著な効
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具体例を示す概略製
糸プロセスである。１……紡糸口金、２……加熱保温ゾーン、３……冷却ゾーン、４……加熱ゾーン、６……第１引取加熱ローラ、７……第２引取加熱ローラ、８……冷ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−99112（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−18922（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−82020（ＪＰ，Ａ) 特開平３−97914（ＪＰ，Ａ) 特公昭45−1932（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 6/62 301 - 308 D01F 6/84 301 - 311 D01F 6/92 301 - 309

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】紡糸口金より溶融吐出した糸条を一旦冷却
した後、100℃以上の非接触または／および接触式の加
熱ゾーンを通過させ、しかる後、100℃以上、180℃以下
に加熱された２個の加熱ローラ間に糸条を巻回して該２
個のローラ間で糸条を延伸熱処理し、3000m/分以上の速
度で巻取ることを特徴とするポリエステル繊維の製糸方
法。
【請求項２】巻取速度が5000m/分以上である請求項１記
載のポリエステル繊維の製糸方法。