JP3043547B2 - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステル繊維の製
造方法に関し、更に詳細には、ポリエステルを溶融紡糸
し、一旦冷却した後、非集束状態で加熱して高速で引き
取り延伸するポリエステル繊維の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】紡糸工程のみで、実用に供し得る強伸度
を有するポリエステル繊維を製造する方法として、７，
０００ｍ／分以上の高速度で引取る超高速紡糸方法が知
られている（例えば、特公昭６０−４７９２８号公
報）。

【０００３】しかし、このような高速紡糸方法では、糸
掛け時や紡糸断糸時の作業性が悪く、更には高速ワイン
ダ等の設備にかかるコストが高くなるという欠点があ
る。また、このような高速紡糸方法では、実用に供し得
る強伸度の繊維を得ることはできるものの、実際の市場
での織物としては、張り、腰が不足しており、低速で紡
糸して、一旦巻取り、その後別工程で延伸を施す別延方
式や、紡糸引取後、巻取ることなく、引続き延伸を施す
直延方式で得た繊維に比べて、十分な特性を引き出すま
でには至っていない。

【０００４】一方、３，０００〜６，０００ｍ／分程度
の紡糸引取速度で、実用に供し得るポリエステル繊維を
得る方法として、図４に示すように、紡糸口金１と紡糸
引取ローラ２、３との間に、冷却筒４と、ヒータ５を有
する加熱装置６とを設け、紡糸口金１から溶融吐出され
たポリエステル糸条Ｙを一旦冷却し、引続き加熱装置６
内を走行させつつ加熱延伸せしめ、しかる後、紡糸引取
ローラ２、３で引取って、ワインダ７に巻取る、いわゆ
る直接紡糸延伸法が種々検討されている。なお、図４に
おいて、８は油剤付与装置、９はインターレース装置で
あり、いずれも、直接紡糸延伸後の糸条に集束性を付与
するための装置である。

【０００５】かかる直接紡糸延伸法においては、加熱装
置６内で加熱された糸条が紡糸張力による延伸作用を受
けるため、比較的低速の引取速度でも、実用に供し得る
力学的特性を有するポリエステル繊維を得ることができ
る。しかし、加熱装置６内での紡糸張力が低すぎると、
均一な加熱延伸が施されないため糸揺れが大きくなり、
繊度斑（以下Ｕ％と称する）が大きくなり、染斑が悪化
し、しかも、強伸度等の力学的物性が不十分になるた
め、実用に供するには更に延伸等の操作を要することに
なる。一方、かかる紡糸張力が高すぎると、単繊維切れ
や紡糸断糸等が多発し、しかも、必要以上の張力が単繊
維にかかるため、これもまたＵ％が大きくなる原因とな
る。

【０００６】そこで、加熱装置６内における紡糸張力を
均一に制御する方法が提案されている（例えば特公昭５
９−５１６０３号公報、特開昭６２−１６２０１５号公
報）。しかしながら、これらの方法では、繊維斑、Ｕ％
を十分満足できる程度まで改善することができず、しか
も単繊維切れや紡糸断糸が依然として多発する。このよ
うに、紡糸張力を制御する方法では問題を解決できない
理由は、高速走行する糸条に随伴する気流により発生す
る糸揺れが原因となっていることによるものと考えられ
る。

【０００７】他方、直接紡糸延伸法において、高速で走
行する糸条に随伴して加熱装置内に流入する低温の空気
により、加熱装置の温度が低下、変動し、加熱装置の熱
効率が悪化するのを防ぐため、走行糸条の随伴気流が加
熱装置内に流入するのを防止する装置も提案されている
（特開昭５４−１３８６１３号公報、特開昭６２−６９
８１５号公報）。

【０００８】しかしながら、これらの装置は、いずれ
も、走行糸条の随伴気流が加熱装置内に流入して、温度
が変動し、エネルギー効率が低下するのを防止すること
を目的とするもので、走行糸条の随伴気流に起因する糸
揺れによって生ずる問題を解決しようとするものではな
い。従って、これらの装置を使用しても、直接紡糸延伸
法において、走行糸条の随伴気流によって生ずる糸揺れ
を防ぎ、Ｕ％、染斑の減少をはかり、単繊維切れや紡糸
断糸（紡糸工程調子）を改善することは困難である。

【０００９】また、特開平４−２６３６０８号公報に
は、直接紡糸延伸法において、内部の断面積を少なくと
も低部で連続的に減少させた加熱装置を使用することに
より、均質性の高いフィラメントを得ることが記載され
ている。この加熱装置を使用すると、何故フィラメント
の均質性が向上するかは不明であるが、少なくとも、走
行糸条の随伴気流に起因する糸揺れに対しては、ほとん
どが効果がなく、糸揺れによって生ずるＵ％、染斑、紡
糸工程調子の悪化を改善することはできない。しかも、
特殊な形状の加熱装置を使用するため、設備コストが、
高くなるという問題もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、直接紡
糸延伸法において、Ｕ％が大きくなり、染斑が悪化し、
単繊維切れや紡糸断糸が多発して紡糸工程調子が悪くな
るのは、主として、高速で走行する糸条に随伴する気流
の乱れによって生ずる糸揺れによるものであることをつ
きとめ、この気流の乱れの影響をできるだけ小さくする
には、筒状加熱装置の上部に上方へ拡開する保護筒を設
ければよいことを知り、本発明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明は、（１）ポリエステルを溶
融紡糸し、紡出糸条を一旦冷却した後、連続して筒状加
熱装置内にて非集束状態で加熱して、３，０００ｍ／分
以上の速度で引き取り延伸するに際し、該筒状加熱装置
の上部に、上方へ拡開する保護筒を設けることを特徴と
するポリエステル繊維の製造方法、（２）該保護筒の拡
開角度が１０〜４５度である前記（１）記載のポリエス
テル繊維の製造方法、（３）該筒状加熱装置の長さが５
０〜１５０ｃｍ、その内部雰囲気温度が１５０〜２５０
℃、該保護筒の長さが１０〜５０ｃｍである前記（１）
又は（２）記載のポリエステル繊維の製造方法、及び
（４）複数の紡出糸条を、連設された複数の筒状加熱装
置内でそれぞれ加熱延伸し、各筒状加熱装置の上部に設
けた保護筒の上部を、それぞれ隣接する保護筒の上部と
密着させて、間隙を形成させないようにする前記
（１）、（２）又は（３）記載のポリエステル繊維の製
造方法である。

【００１２】本発明において、ポリエステル繊維とは、
ポリエチレンテレフタレートを主たる対象とするが、繰
り返し単位の８５モル％以上、好ましくは９５％以上が
エチレンテレフタレートであるコポリエステルや、ある
いはこれらのポリエステルに他のポリマー、例えばポリ
ヘキサメチレンテレフタレート、ナイロン―６、ナイロ
ン―６，６、ポリエチレン―２，６―ナフタレート、ポ
リカーボネート、ポリメチルメタクリレート等を少量混
合したブレンド物でもよい。

【００１３】これらのポリエステルは、公知の添加剤、
例えば顔料、染料、艶消剤、防染剤、螢光増白剤、難燃
剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤等を含んでも構わな
い。本発明で使用するポリエステル繊維の固有粘度ＩＶ
（３５℃のｏ―クロロフェノール溶液を使用して算出）
は、０．３〜１．０、特に０．５〜０．８の範囲が適正
である。

【００１４】上記ポリエステルは、例えば図１に示す装
置により直接紡糸延伸することができる。図１におい
て、１は紡糸口金、２、３は紡糸引取ローラであり、紡
糸口金１と紡糸引取ローラ２、３との間には、冷却筒４
と、ヒータ５を有する筒状加熱装置６が設けられてい
る。また、７は糸条Ｙを巻取るワインダ、８は油剤付与
装置、９はインターレース装置である。筒状加熱装置６
の上部には、上方へ拡開する保護筒１０が設けられてい
る。１１は、筒状加熱装置の熱効率の低下を防ぐため
に、筒状加熱装置の下部に設けたシャッターである。

【００１５】まず、上記ポリエステルを、融点（Ｔｍ）
〜（Ｔｍ＋５０℃）の温度で溶融し、紡糸口金１から紡
出する。紡糸口金１としては、紡糸孔が円周上に一列に
配列されたものが、紡出糸条を均一に冷却するうえで理
想的であるが、円周上に２〜３列に等間隔に配列された
り、格子状に配列されたものでもよい。

【００１６】紡糸口金１から紡出された糸条Ｙを、冷却
筒４により一旦冷却する。紡出糸条Ｙの冷却が不十分で
あると、次の筒状加熱装置６内での加熱延伸を均一に行
うことが困難となり、得られるポリエステル繊維の均質
性が劣ったものとなるので、筒状加熱装置６の糸条入口
直前においては、糸条Ｙはガラス転移温度以下に冷却さ
れていることが望まれる。

【００１７】冷却筒４の気体吹出長は、好ましくは、約
３０〜１００ｃｍ、特に単繊維デニールが１〜３デニー
ルの場合は、約６０〜１００ｃｍであることが望まし
く、非集束状態の紡出糸条Ｙに対して、横方向又は周囲
から中心に向って２５℃前後の冷却気体を吹き付けて強
制的に冷却する。

【００１８】次いで、このように冷却した糸条Ｙを、連
続して筒状加熱装置６内にて非集束状態で加熱して、
３，０００ｍ／分以上の速度で、紡糸引取ローラ２、３
により引き取り延伸する。筒状加熱装置６は、長さが５
０〜１５０ｃｍ、その内部雰囲気温度が１５０〜２００
℃であることが望ましい。雰囲気温度が低すぎると、筒
状加熱装置６内での温度勾配による延伸作用が不十分と
なり、未延伸状態の染斑が発生し、Ｕ％も大きくなると
共に、構造が安定化せず収縮率が高くなる。一方、雰囲
気温度が高すぎると、強伸度等の力学的特性は著しく向
上するものの、紡糸断糸や単繊維間の融着が多発し、し
かも、筒状加熱装置６内での糸揺れが大きくなり、Ｕ
％、染斑が悪化する。

【００１９】筒状加熱装置６としては、通常、円筒状の
加熱筒が用いられるが、特に円筒状に限定されるもので
はなく、任意の形状の筒状体が用いられる。筒状加熱装
置６の加熱手段としては、図１に示すように、ヒーター
５を内設してもよく、また、加熱空気、蒸気などを吹き
込むようにしてもよい。また、生産性を向上させるため
に、２錘以上の多錘で処理する場合には、熱媒加熱方式
を採用すると、錘間の温度差を小さくすることができ、
得られたポリエステル繊維の物性、染斑などの錘間差を
なくすことが可能となり好ましい。

【００２０】なお、引取速度は３，０００ｍ／分以上で
あることが必要であり、３，０００ｍ／分未満では、強
伸度、ヤング率などの物性が不十分で、製織した場合
に、張り、腰のない織物となってしまう。一方、引取速
度が高すぎると、結晶化が高度に進み、織物がペーパー
ライクな風合となるばかりでなく、紡糸断糸や単繊維切
れが増大し、作業性も悪くなることから、好ましい範囲
は４，５００〜５，５００ｍ／分である。

【００２１】更に、本発明においては、筒状加熱装置６
の上部に、上方へ拡開する保護筒１０を設ける。本発明
者らは、従来の直接紡糸延伸法において、Ｕ％、染斑、
工程調子が悪化する原因を究明する過程で、空気中の水
分との反応により発煙する塩化第２錫を用いて空気の流
れを観察するスモークテスト及び１ｃｍ×１ｃｍの紙片
を５ｃｍ間隔で配置して空気の流れを目視観察する紙片
テストの両方により、紡糸口金から筒状加熱装置に至る
までの走行糸条周囲の空気の流れを調べた。

【００２２】その結果、図４に示すように、筒状加熱装
置６の入口付近で、筒状加熱装置６内を加熱されて上昇
してくる上昇気流ａと走行糸条Ｙに随伴する随伴気流ｂ
とが衝突し、気流の乱れが生じていることがわかった。
この筒状加熱装置６入口の気流の乱れにより糸条Ｙの糸
揺れが大きくなり、Ｕ％、染斑、工程調子が悪化するわ
けであるが、この筒状加熱装置６入口の近傍には、一旦
冷却された糸条が延伸される際の延伸点が存在している
ため、気流の乱れがＵ％等に及ぼす影響は一層大きなも
のとなる。更に、２錘以上の多錘で直接紡糸延伸する場
合には、この筒状加熱装置入口に生じた空気の乱れが、
隣接する筒状加熱装置の入口に波及し、上昇気流と随伴
気流の衝突によって生じた気流の乱れを更に増幅する結
果となる。

【００２３】そこで、本発明においては、筒状加熱装置
６の上部に上方へ拡開する保護筒１０を設け、走行糸条
Ｙの随伴気流が、走行糸条Ｙと共にスムースに筒状加熱
装置６内に取り込まれるようにし、筒状加熱装置６の入
口付近で上昇気流との衝突による気流の乱れが生じない
ようにしたものである。保護筒１０は、上方へ拡開した
形、例えば截頭逆円錐形のものであるが、上部が一部円
筒形であってもよい。また、円錐形に限らず、多角錐等
であってもよい。更に、保護筒１０の拡開角度（図１に
おいて拡開部が垂直方向となす角度θ）は、本発明の効
果を達成するうえで、１０〜４５度であることが好まし
く、特に好ましくは１０〜３０度である。

【００２４】保護筒１０の長さは、１０〜５０ｃｍ、特
に１０〜３０ｃｍであることが好ましい。この長さが短
すぎると、筒状加熱装置６からの上昇気流と糸条Ｙの随
伴気流との干渉が十分に解消され難く、一方、長すぎる
と、紡糸張力が高くなりすぎて、紡糸断糸や染斑の増大
を招くことになる。

【００２５】また、図２に示すように、複数の紡糸口金
１、１′から紡出した糸条Ｙ、Ｙ′を、冷却筒４で冷却
した後、連続された複数の筒状加熱装置６、６′内でそ
れぞれ加熱延伸する場合は、筒状加熱装置６の上部に設
けた保護筒１０の上部１０ａを、筒状加熱装置６′の上
部に設けた隣接する保護筒１０′の上部１０ａ′と密着
させ、両者に間に間隙を形成させないようにするのが好
ましい。

【００２６】例えば、截頭逆円錐形の保護筒を用いた場
合は、互いに隣接する上部同士を密接させても、保護筒
上部は一点で接するだけで両者の間に間隙が生ずること
になる。従って、図３に示すように、保護筒１０、１
０′の上部１０ａ、１０ａ′間に生ずる間隙をカバー１
２で閉塞する。互いに隣接する保護筒１０、１０′の上
部１０ａ、１０ａ′の間に間隙があると、紡出糸条Ｙの
随伴流が筒状加熱装置６、６′の外へ逃げる割合が大き
くなり、隣接錘へ影響を及ぼし、Ｕ％、染斑等を悪化さ
せ易くなる。

【００２７】なお、図１において、筒状加熱装置６の下
部に設けたシャッター１１は、特に設けなくてもよい
が、筒状加熱装置６内の温度変動や熱効率の低下を防ぐ
うえで、筒状加熱装置６の出口面積を変更できるように
した可変絞りシャッターを設けるのが好ましい。

【００２８】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を
更に具体的に説明する。なお、実施例、比較例における
糸物性、空気の乱れ及び工程調子の測定、判定並びに総
合判定は次のようにして行った。 （１）強伸度、１０％応力 テンシロン引張試験器を用いて得た荷伸曲線から求め
た。 （２）Ｕ％ 計測器工業社製ウースター糸斑試験器を用いてハーフ・
イナートテストを行い、積分計により求めた。 （３）染斑 メリヤス編サンプルを染色して、目視で１〜５点評価を
行った。点数が高いほど染斑が少ないことを示す。 （４）気流の乱れ 直接紡糸延伸中の筒状加熱装置の入口近傍の気流の乱れ
を、スモークテスト及び紙片テストにより目視又はビデ
オで観察し、次の基準で評価した。 ◎ 気流の乱れはなく、糸揺れは起こらない。 ○ 気流の乱れはほとんどなく、糸揺れも少ない。 △ 気流の乱れが認められて、糸揺れも大きい。 × 気流の乱れが極めて大きく、糸揺れも激しい。 （５）工程調子 １日、１錘当りの紡糸断糸回数を測定し、次の基準で評
価した。 ◎ ０．５回未満 ○ ０．５回以上１．０回未満 △ １．０回以上２．０回未満 × ２．０回以上 （６）総合判定 上記糸物性、空気の乱れ及び工程調子を総合して、次の
ように判定した。 ◎ 極めて良好 ○ 良好 △ やや不良 × 不良

【００２９】実施例１〜３、比較例１〜３ 固有粘度が０．６４で酸化チタンを０．３重量％含有す
るポリエチレンテレフタレートを２９５℃で溶融し、図
１に示す装置を用いて、表１に示す条件で直接紡糸延伸
を行い、７５デニールのポリエステルフィラメントを得
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】なお、筒状加熱装置６の入口直径は３５ｍ
ｍ、長さは１２０ｃｍ、温度は２００℃、保護筒１０の
長さは３０ｃｍ、拡開角度θは２５度であった。得られ
たポリエステルフィラメントの糸物性は表２に示す通り
であり、また、直接紡糸延伸中の筒状加熱装置６の入口
近傍の気流の乱れ、工程調子及び総合判定は表３に示す
通りであった。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】これらの結果から明らかなように、保護筒
を設けた本発明の方法によれば、気流の乱れが少なく、
糸物性、Ｕ％、染斑、工程調子がいずれも良好である。

【００３５】実施例４〜１３ 実施例３において、保護筒の長さ及び拡開角度を表４に
示すように変更し、その他の条件は実施例３と同じにし
て、ポリエステルフィラメントを得た。

【００３６】

【表４】

【００３７】結果は表５、６に示す通りであり、保護筒
の長さは１０〜５０ｃｍ、拡開角度は１０〜４５度の範
囲内にあることが特に好適であることがわかる。

【００３８】

【表５】

【００３９】

【表６】

【００４０】実施例１４、１５ 実施例３において、筒状加熱装置６を６個連設し、６錘
で直接紡糸延伸を行った。その際、図２、３に示すよう
に、隣接する保護筒１０、１０′の上部１０ａ、１０
ａ′を互いに密着させて、間隙を形成させないようにし
た場合（実施例１４）と、隣接する保護筒１０、１０′
の上部１０ａ、１０ａ′を互いに離間させて、両者の間
に１ｃｍの間隙を残した場合（実施例１５）について比
較した。結果は表６及び表７に示す通りであり、互いに
隣接する保護筒間に間隙を形成させない場合（実施例１
４）の方が、間隙を残した場合（実施例１５）よりも気
流の乱れが少なく、Ｕ％、染斑の点でも優れていた。

【００４１】

【表７】

【００４２】

【表８】

【００４３】比較例４ 比較例３において、筒状加熱装置６に代えて、特開平４
−２６３６０８号公報に記載されている内部断面積が入
口から出口へ向って連続的に減少している加熱装置（入
口直径４５ｍｍ、出口直径３０ｍｍ、長さ１２０ｃｍ）
を使用したところ、加熱装置の入口での気流の乱れが大
きく、糸揺れが起こり、Ｕ％は０．７０、染斑は３．
０、工程調子は△であり、総合判定は△であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、直接紡糸延伸におい
て、筒状加熱装置の入口付近に生ずる気流の乱れを防止
して、糸揺れを抑制し、工程調子の悪化を防ぎ、Ｕ％が
小さく、染斑の少ないポリエステル繊維を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明を複数錐で実施する装置の一例を示す側
面図である。

【図３】図２に示した保護筒の平面図である。

【図４】従来法を実施する装置の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１′ 紡糸口金 ２、３ 紡糸引取ローラ ４ 冷却筒 ６、６′ 筒状加熱装置 １０、１０′ 保護筒 １０ａ、１０ａ′ 保護筒上部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−6106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−15625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99312（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステルを溶融紡糸し、紡出糸条を
   一旦冷却した後、連続して筒状加熱装置内にて非集束状
   態で加熱して、３，０００ｍ／分以上の速度で引き取り
   延伸するに際し、該筒状加熱装置の上部に、上方へ拡開
   する保護筒を設けることを特徴とするポリエステル繊維
   の製造方法。
2. 【請求項２】 該保護筒の拡開角度が１０〜４５度であ
   る請求項１記載のポリエステル繊維の製造方法。
3. 【請求項３】 該筒状加熱装置の長さが５０〜１５０ｃ
   ｍ、その内部雰囲気温度が１５０〜２５０℃、該保護筒
   の長さが１０〜５０ｃｍである請求項１又は２記載のポ
   リエステル繊維の製造方法。
4. 【請求項４】 複数の紡出糸条を、連設された複数の筒
   状加熱装置内でそれぞれ加熱延伸し、各筒状加熱装置の
   上部に設けた保護筒の上部をそれぞれの隣接する保護筒
   の上部と密着させて、間隙を形成させないようにする請
   求項１、２又は３記載のポリエステル繊維の製造方法。