JP3183696B2 - ポリエステルの溶融紡糸方法 - Google Patents

ポリエステルの溶融紡糸方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップの乾燥工程が省
略できるポリエステルの溶融紡糸方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】通常ポリエステルは水分を含んでいると
溶融紡糸時に重合度が低下し、繊維の物性を低下してし
まうために、溶融紡糸する前にチップを乾燥して充分に
水分を除去する必要がある。ポリエステルを乾燥するに
は、徐々に昇温して乾燥する方法が用いられている。こ
の方法でポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテ
レフタレート等のチップを乾燥する場合、昇温による結
晶化の方が可塑化よりも優先するため融着が生じにく
く、130 ℃〜180 ℃で乾燥すれば、ほとんど物性低下に
影響を及ぼさない水分率とすることができる。しかしな
がら、徐々に昇温して乾燥する方法では乾燥工程に長時
間を要し、操業性が低下するという問題があった。
【0003】近年、市場の多様化に伴い、特殊な機能を
有するポリエステル繊維が強く要望されるようになった
が、特殊な機能を繊維に付与する方法としては、ポリエ
チレンテレフタレートに第三成分を共重合する方法や、
脂肪族ポリエステルを用いる試みが多くなされている。
【0004】前記した第三成分の共重合量が多いポリエ
ステルや脂肪族ポリエステルは、ガラス転移温度や融点
が低く、可塑化温度も非常に低いため、通常の乾燥方法
では、乾燥機内を徐々に昇温しても温度上昇による結晶
化より可塑化の方が優先する。そのため、乾燥中にチッ
プ同士が融着して乾燥が困難となり、充分な水分の除去
ができないために、通常用いられる一軸押出機を通って
溶融紡糸して得られる繊維の物性を低下させていた。
【0005】このような問題に対処するために、特公平
3-73647 号公報にはベント式押出機の下流配管内に流れ
るポリマーの極限粘度が一定になるように、ベント部の
真空度を制御して溶融紡糸する方法が提案されている。
しかし、この方法のようにポリマーが溶融した後真空度
を制御しても、溶融ポリマー中の水分を充分に排出でき
ないので加水分解を防ぐことができなかった。さらに、
装置や真空度の制御方法が複雑になることが避けられな
いものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題を
解決し、直接、未乾燥ポリエステルを溶融紡糸しても繊
維の物性低下が起こることがない、ポリエステルの溶融
紡糸方法を提供することを技術的な課題とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究の結果、直接、未乾燥ポリエ
ステルを溶融紡糸するに際し、脱水機構を備えた二軸押
出機を用いれば、乾燥工程が省略できることを見出し、
本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明は、ポリエステルが、示
差走査型熱量計で測定したガラス転移温度が100℃以下
で結晶化温度を発現しないもの、あるいは、結晶化温度
と融点の差が100 ℃以下のもの、あるいは、融点が100
℃以下のものである水分を含有したポリエステルを溶融
紡糸するに際し、シリンダ内が上流側よりポリマー供給
ゾーン、ポリマー加圧部及び押し出しゾーンの3つのゾ
ーン分けられており、ポリマー供給ゾーンの下流部に設
けられた絞り機構によりポリマーを溶融させながら加圧
してポリマーと水分を分離させ、この水分をポリマー加
圧部の上流側シリンダに設けられたスリットを通して系
外に排出する機構を備えた二軸押出機を用いて、シリン
ダ内の減圧度を10トル以下に減圧し、水分を排出しなが
ら紡糸することを特徴とするポリエステルの溶融紡糸方
法を要旨とするものである。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明においては、脱水機構を備えた二軸押出機を用いて
紡糸するが、この二軸押出機は供給ゾーン、加圧ゾーン
(加圧部)および押出しゾーンの三つのゾーンからなっ
ている。ポリエステル中の水分を除去するには、供給ゾ
ーンより送られたポリエステルをシリンダ及びスクリュ
ーエレメントによる絞り機構のついた加圧部で溶融させ
ながら加圧し、ポリエステルと水分を分離させる。この
水分を加圧部の上流側シリンダに設けられたスリットよ
り減圧して排出する。こうして水分を除去された溶融ポ
リマーは、押出しゾーンでギヤポンプとスピンヘッド及
びスピンパックを経て紡出され、紡出された糸を捲き取
ることによって紡糸が行われる。
【0010】本発明においては、シリンダ内の減圧度を
10トル以下にすることが必要であり、10トルを超える減
圧度では、ポリエステルと分離した水分を充分排出する
ことができないため、ポリエステルの重合度が低下して
しまい好ましくない。本発明における二軸押出機におい
て吐出量Q(kg/h)と回転数N(rpm )の比Q/Nが0.
1 〜1.0 となるようにすることが好ましい。この比が0.
1 未満では、回転数が高くなりすぎるのでポリエステル
が発熱して熱分解し、1.0 を超えると、供給と押出のバ
ランスが崩れ減圧シール性が悪化するので好ましくな
い。
【0011】本発明によれば、二軸押出機でポリエステ
ルから脱水できるので、未乾燥のチップを用いて溶融紡
糸しても、得られる繊維の物性は低下することがなく、
このため溶融紡糸に供するポリエステルの乾燥工程を省
略することができる。また、示差走査型熱量計で測定し
たガラス転移温度が100 ℃以下で結晶化温度を発現しな
いポリエステル、あるいは、結晶化温度と融点の差が10
0 ℃以下のポリエステル、あるいは、融点が100 ℃以下
のものであるポリエステルは、乾燥の際の温度上昇によ
ってチップ同士の融着が起こるので乾燥が困難である。
しかし、本発明では未乾燥のポリエステルを溶融紡糸す
ることができるので、これらのポリエステルを用いて特
殊な機能を有する繊維を紡糸することが可能となる。上
記の温度特性を有するポリエステルとしては、例えば第
3成分の共重合量が多いポリエステルと脂肪族ポリエス
テルがある。
【0012】第3成分の共重合量が多いポリエステルを
形成する主成分は、酸成分としてテレフタル酸、アルコ
ール成分としてエチレングリコールである。また、共重
合成分としては、イソフタル酸、デカン-1,10-ジカルボ
ン酸、アジピン酸、コハク酸、グルタル酸、セバシン
酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、ジエチレングリ
コール、プロピレングリコール、1,4-シクロヘキサンジ
メタノール、1,4 ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオー
ル、ε- カプロラクトン、4-オキシ安息香酸等がある。
【0013】また、脂肪族ポリエステルは、直鎖脂肪族
ジカルボン酸と脂肪族ジオールからなるポリエステルで
ある。直鎖脂肪族ジカルボン酸成分の具体例としては、
デカン-1,10-ジカルボン酸、テトラデカン-1,14-ジカル
ボン酸、オクタデカン-1,18-ジカルボン酸が挙げられる
が、デカン-1,10-ジカルボン酸が最も好ましい。アルコ
ール成分としてはエチレングリコール、1,4-ブタンジオ
ール等が好ましい。
【0014】
【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。
【0015】なお、実施例及び比較例におけるポリエス
テルの特性値は次の方法によって測定した。 (a)極限粘度[η] フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし
て、20℃で測定した。 (b)ガラス転移温度、結晶化温度、融点 パーキンエルマー社製示差走査型熱量計DSC-2 型を用い
て、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で測定し、温
度曲線においてそれぞれのピークを測定温度とした。ま
た、実施例及び比較例において二軸押出機は日本製鋼所
社製のTEX-30を用いた。
【0016】実施例1 テレフタル酸とエチレングリコールから得られたビス
(β- ヒドロキシエチル)テレフタレート及びその低重
合体に、デカン-1,10-ジカルボン酸を20モル%となる量
添加し、触媒として全酸成分1モルに対して2×10-4
ルの三酸化アンチモンを加え、280 ℃、0.4 トルで2.5
時間重縮合した。得られたコポリエステルの特性値は
[η]0.85、ガラス転移温度22℃、結晶化温度 138℃及
び融点 210℃のポリマーであった。なお、このポリマー
の含水率は0.251 重量%であったが、通常の乾燥方法で
は乾燥できなかった。この未乾燥ポリマーのチップを二
軸押出機に供給し、シリンダー温度260 ℃、スクリュー
回転数15rpm 、押出量2.5kg/h 、シリンダ内減圧度1ト
ルの条件で溶融紡糸した。その結果、糸切れすることな
く紡糸、捲き取ることができ、また、得られた未延伸糸
の[η]を測定したところ、[η]0.83であり、極めて
高い[η]保持率の未延伸糸を得ることができた。
【0017】実施例2 共重合成分をデカン-1,10-ジカルボン酸の代わりにイソ
フタル酸とし、共重合量を40モル%にした以外は、実施
例1と同様の条件で重縮合を行った。得られたコポリエ
ステルの特性値は[η]0.63、ガラス転移温度61℃、結
晶化温度及び融点は観測されないポリマーであった。な
お、このポリマーの含水率は0.272 重量%であったが、
通常の乾燥方法では乾燥できなかった。この未乾燥ポリ
マーのチップを用い実施例1と同様の押出条件で溶融紡
糸を行った。その結果、糸切れすることなく紡糸、捲き
取ることができ、また、得られた未延伸糸の[η]を測
定したところ、[η]0.60であり、極めて高い[η]保
持率の未延伸糸を得ることができた。
【0018】実施例3 デカン-1,10-ジカルボン酸とエチレングリコールをエス
テル化反応缶に等モル投入し、245 ℃で4時間エステル
化を行った。そのエステル化物を重合缶に送液し、触媒
として全酸成分1モルに対して3×10-4モルのテトラブ
チルチタネートを加え、265 ℃、0.5 トルで2.5 時間重
縮合した。得られたコポリエステルの特性値は[η]
1.61 、ガラス転移温度 -38℃、結晶化温度66℃及び融
点81℃のポリマーであった。なお、このポリマーの含水
率は0.348 重量%であったが通常の乾燥方法では乾燥で
きなかった。この未乾燥ポリマーのチップを二軸押出機
に供給し、シリンダー温度240 ℃、スクリュー回転数15
rpm 、押出量2.5kg/h 、シリンダ内減圧度1トルの条件
で溶融紡糸した。その結果、糸切れすることなく紡糸、
捲き取ることができ、また、得られた未延伸糸の[η]
を測定したところ、[η]1.58であり、極めて高い
[η]保持率の未延伸糸を得ることができた。
【0019】実施例4 [η] 0.69 、ガラス転移温度77℃、結晶化温度 125℃
及び融点 259℃、含水率 0.2重量%のポリエチレンテレ
フタレートのチップを二軸押出機に供給し、シリンダー
温度290 ℃、スクリュー回転数15rpm 、押出量2.5kg/h
、シリンダ内減圧度1トルの条件で溶融紡糸した。そ
の結果、糸切れすることなく紡糸、捲き取ることがで
き、また、得られた未延伸糸の[η]を測定したとこ
ろ、[η]0.66であり、極めて高い[η]保持率の未延
伸糸を得ることができた。
【0020】比較例1 シリンダ内を減圧せずに常圧にした以外は実施例1と同
様の条件で実施した。その結果、紡糸時に糸切れが多発
し、捲き取りが困難であった。得られた未延伸糸の
[η]を測定したところ、[η]0.51と紡糸前より著し
く低下していた。
【0021】
【発明の効果】本発明のポリエステルの溶融紡糸方法に
よれば、未乾燥ポリエステルを得られる繊維の物性を低
下することなく操業性よく溶融紡糸することができ、さ
らに、極めて低いコストで、第3成分の共重合量が多い
ポリエステルや脂肪族ポリエステル等の乾燥が困難なポ
リエステルを未乾燥で容易に溶融することができ、特殊
な機能を持った繊維を生産性よく製造することが可能と
なる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI D01F 6/84 301 D01F 6/84 301Z (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 6/62,6/84 D01D 5/08 B29B 7/84,13/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエステルが、示差走査型熱量計で測
    定したガラス転移温度が100℃以下で結晶化温度を発現
    しないもの、あるいは、結晶化温度と融点の差が100 ℃
    以下のもの、あるいは、融点が100℃以下のものである
    水分を含有したポリエステルを溶融紡糸するに際し、シ
    リンダ内が上流側よりポリマー供給ゾーン、ポリマー加
    圧部及び押し出しゾーンの3つのゾーン分けられてお
    り、ポリマー供給ゾーンの下流部に設けられた絞り機構
    によりポリマーを溶融させながら加圧してポリマーと水
    分を分離させ、この水分をポリマー加圧部の上流側シリ
    ンダに設けられたスリットを通して系外に排出する機構
    を備えた二軸押出機を用いて、シリンダ内の減圧度を10
    トル以下に減圧し、水分を排出しながら紡糸することを
    特徴とするポリエステルの溶融紡糸方法。
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