JP3267036B2 - ポリエステル繊維の延伸方法、ポリエステル繊維の連続紡糸延伸方法および糸条延伸装置 - 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延伸
方法、ポリエステル繊維の連続紡糸延伸方法および糸条
延伸装置に関するものであり、さらに詳しくはポリエス
テルの延伸工程で実用に供し得る良好な特性を有するポ
リエステル繊維を低コストで製造する方法および装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、引き取り速度を３０００ｍ／分以
上とすることにより引き伸ばしが不要で実用特性を満足
する繊維の得られる高速紡糸法が採用されてきており、
従来の２工程法に対して１工程法と呼ばれる。この１工
程法の中には、一旦冷却固化した後、直接巻き取る超高
速紡糸方法やホットチューブのような加熱帯域で繊維を
加熱することにより延伸熱処理し引き取るホットチュー
ブ紡糸法があるが、これらの紡糸法は、紡糸引取りの際
の延伸に際し延伸倍率を制御できないため、多品種少量
生産においてすべての品種の機械的性質などの糸特性を
満足なものとすることは困難である。また、紡糸工程と
延伸工程を連続化した連続紡糸延伸法では延伸倍率を制
御することはできるが、複数のホットローラを使用する
ため装置コスト、エネルギー消費量の面から、製造コス
トの高い１工程法となっている。

【０００３】製造コストを低下させ、かつ延伸倍率を制
御する方法として、スチームを用いる方法が挙げられ
る。スチームを延伸工程に用いた例として実開昭５９−
１８５２９８号公報、特開昭６２−１４１１１８号公報
などが挙げられる。しかしながら、これらの方法、装置
では均一な延伸が困難であり、得られる繊維に未延伸糸
が存在し、染色布帛に濃染状の欠陥を含むものとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来法
では１工程法で延伸倍率を制御し、低コスト化を図り、
かつ均一延伸糸を得ることは困難であり、本発明はこれ
らの問題点を解決するため検討を重ねた結果、得られた
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、ポリエステル繊維をそれぞれ非加熱の第１ローラと
第２ローラとの間で常圧スチーム雰囲気中で熱延伸する
に際し、該常圧スチーム雰囲気の糸条通過口または内部
で擦過体により糸条を擦過することを特徴とするポリエ
ステル繊維の延伸方法、非加熱の第１ローラ、スチーム
処理装置、非加熱の第２ローラより構成され、該スチー
ム処理装置は糸条通過口、処理室、スチーム導入部より
なり、該糸条通過口または該処理室に糸条を擦過させる
擦過体を設けたことを特徴とする糸条延伸装置などによ
って達成される。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おけるポリエステルはポリエステルを構成する主たるジ
カルボン酸成分がテレフタル酸成分が好ましいが、それ
以外のジカルボン酸成分を本発明の目的を逸脱しない範
囲で使用しても良い。本発明のポリエステルを構成する
主たるジオール成分はエチレングリコールが好ましい
が、それ以外の成分、たとえば、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコール、１，４−シクロヘ
キサンジメタノールなどのジオール成分などを、本発明
の目的を逸脱しない範囲で使用しても良い。また、本発
明のポリエステルには、各種の添加剤、たとえば、艶消
剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収
剤、結晶核剤、螢光増白剤などを必要に応じて共重合ま
たは混合していても良い。

【０００７】本発明では非加熱の第１ローラと非加熱の
第２ローラを用いることにより、ホットローラを用いる
従来の１工程法に対して圧倒的なコストメリットを有す
る。ポリエステル繊維は非加熱、すなわちガラス転移温
度以下である室温付近の温度で延伸すると糸の長手方向
の太さ斑などの変動を生じ、また強伸度の劣ったものと
なる。この現象はポリエステル繊維をそのガラス転移温
度以上に加熱した後に延伸することにより防止すること
ができるが、本発明ではこの加熱手段として電気設備、
電力に対してコスト的に有利なスチームを用いる。した
がって、本発明の基本的な延伸装置の構成は非加熱の第
１ローラ、スチーム処理装置、非加熱の第２ローラであ
る。

【０００８】ところで単に、この構成でポリエステル未
延伸糸を延伸しても、未延伸部が局所的に残存するダイ
フレックと呼ばれる染色欠陥が生じる。本発明では擦過
体をスチーム処理装置の糸条通過口または処理室の内部
に設け、この擦過体に糸条を擦過させて走行させること
により、これを防ぐ。

【０００９】擦過体の形状は糸条が屈曲される形状であ
ればよく、円筒状、エッジ状などが採用される。円筒状
とすることにより機械的性質を低下させずに延伸するこ
とが可能となるので好ましく採用される。

【００１０】擦過体により糸条をより均一に延伸するた
めには、擦過体を用いない場合に対して延伸張力を低下
させることが好ましい。延伸張力とは、スチーム処理装
置の出口側で測定した糸条張力である。擦過体を用いる
ことにより延伸張力が低下するということは、擦過体が
糸条に張力を付与するものではなく、極めて特殊な状態
を実現していることを意味し、この状態とすることによ
り、より均一な延伸が実現できるものと思われる。この
状態を実現するための一例は、擦過体と糸条との接触角
を合計で２０度以上の十分な擦過状態とすることであ
る。また他の一例としては、擦過体を処理室内または糸
条通過口の出口側に設置することを挙げることができ
る。

【００１１】本発明の擦過体は１段でも多段でも良い。
多段とすることにより、スチーム処理装置前後の糸条走
行方向を同じくすることができるので好ましく採用され
る。２段の場合、構成する擦過体の表面状態を変化させ
ることにより、より均一な延伸が可能となる。擦過体の
材質も任意だが、耐久性を考慮してセラミック製のもの
が好ましい。また、耐久性の面から、擦過体の糸条通過
位置が一定しないように、糸条や擦過体をトラバースさ
せることが好ましい。

【００１２】本発明のスチーム処理は常圧で行う。加圧
または減圧処理の場合には圧力を遮断するために糸条が
シール部を通過することになり、これが延伸張力を変動
させ、均一延伸を阻む。常圧とは、該スチーム処理装置
の処理室の圧力が処理室の外部の圧力にほぼ等しいこと
を意味する。処理室の圧力は、処理室と外部の境界であ
る糸条通過口のシール性、スチームの流入量、処理室の
寸法、糸条随伴気流の量などにより変化するため、適宜
設定する。

【００１３】本発明の常圧スチーム雰囲気の温度は通常
のポリエステル繊維のガラス転移点温度より十分高温で
ある９０℃以上が均一な熱延伸のために好ましく、より
好ましくは外部気流をほぼ完全に遮断できた状態に相当
する常圧飽和水蒸気温度である１００℃付近、さらに好
ましくはドレンの発生の少なく、かつ大気圧による変動
要素のない１０５℃以上である。９０℃以上の常圧スチ
ーム領域の温度は外部気流をほぼ遮断することにより達
成でき、１００℃付近は外部気流をほぼ完全に遮断する
ことにより達成でき、１０５℃以上は常圧スチーム領域
を外部から加圧スチームなどにより加熱することや供給
するスチームをあらかじめ加熱するいわゆるスーパーヒ
ートの状態とすることにより達成できる。

【００１４】本発明の延伸方法は、従来の未延伸糸を延
伸する工程や、連続紡糸延伸の工程に適用することがで
きる。この場合、連続紡糸延伸の工程を採用すること
が、１工程化による労務費、設備費や屑の減少などのコ
ストメリットが活かせ、さらには紡糸した直後の物性の
経時変化のない繊維を延伸できるため、均一延伸に対し
て有利となる。

【００１５】本発明では延伸倍率は第１ローラと第２ロ
ーラの周速度の比により設定する。本発明では糸条の結
晶化を促進させるために、熱セット工程を連続して設け
ることが好ましい。熱セットの方法としては、ホットロ
ーラ、加熱板などが採用できるが、延伸工程と同様にス
チームを用いることがコスト面で有利である。この場合
には、糸条を高温で処理する必要があるため、加圧スチ
ーム内を糸条が走行できる装置とすることが好ましく採
用される。

【００１６】本発明の連続紡糸延伸方法においては、複
数のポリエステル繊維を一つの第１ゴデーローラ、第２
ゴデーローラ、常圧スチーム雰囲気を用いて延伸するこ
とが、装置費用を削減する上で好ましく採用される。複
数とは、２糸条以上をいい、たとえば同時に８糸条ない
し１６糸条を処理することである。従来の連続紡糸延伸
方法では延伸予熱のために糸条を６〜８回ホットローラ
に巻き回すために同時８糸条処理が限界であったことに
対して、本発明は極めてコスト的に有利な延伸方法であ
る。

【００１７】本発明のポリエステル繊維の延伸方法の一
例を、図１にしたがって具体的に説明する。溶融された
ポリエステルを口金１から吐出し、口金下保温ゾーン２
を通過させた後、チムニー３により冷却風を吹き当てる
ことにより糸条をガラス転移温度以下まで冷却し、給油
装置４で給油し、非加熱の第１ゴデーローラ５、スチー
ム処理装置６、非加熱の第２ゴデーローラ７を通過し、
その際第１ゴデーローラ５と第２ゴデーローラの周速度
の比に従って延伸する。さらに、第２ゴデーローラ７を
通過した糸条を加圧スチーム処理装置８により熱セット
し、非加熱の第３ゴデーローラ９、交絡付与装置１０、
非加熱の第４ゴデーローラ１１を経て、ワインダー１２
で巻き取る。

【００１８】スチーム処理装置６は図２に示すごとく、
糸条通過口（入口）１３、処理室１４、スチーム導入部
１５、糸条通過口（出口）１６よりなり、糸条通過口１
６付近に擦過体１７を設けている。また処理室１４は周
囲の加圧スチーム室１８により、加熱する。

【００１９】以上のごとく、本発明は１工程法で延伸倍
率を制御し、低コスト化を図り、かつ均一延伸糸を得る
ことを可能としたものである。

【００２０】

【実施例】実施例中の各特性値は次の方法にしたがって
求めた。

【００２１】(A) 強度、伸度 オリエンテック社製テンシロンを用い、試長２００ｍ
ｍ、引張り速度２００ｍｍ／分、チャート速度３００ｍ
ｍ／分の条件で、破断時の強力、伸度を求めた。別に、
試料の繊度を９０ｍ法で測定しておき、強度は（強力）
÷（繊度）により求めた。

【００２２】(B) 沸収 試料を約１００ｃｍ／周の５回巻のカセとし、０．１ｇ
／ｄの荷重下で原長ａを測定する。次にこのカセを９８
℃の沸騰水中で無荷重で１５分間処理し、風乾する。処
理後長ｂを０．１ｇ／ｄの荷重下で測定し、下式により
沸収ＢＯＳ（％）を求めた。 ＢＯＳ＝（ａ−ｂ）／ａ×１００

【００２３】(c) 染色斑 試料をヨコ糸として製織し、染料としてダイヤセリトン
ファーストルビー３Ｂを９５℃、１０■の沸騰水中に２
ｇ加え、試料織物を１５分間浸漬し、撹拌しつつ染色し
た。水洗、乾燥後、染色斑を以下の基準により判定し
た。なお、濃染部は肉眼観察後、拡大鏡により濃染単糸
の存在を確認したものとした。

【００２４】 実施例１、２、比較例１ オルソクロロフェノール２５℃で測定した極限粘度
［η］＝０．６２５で酸化チタンを０．３５重量％添加
したポリエステルを２９０℃で溶融し、図１に示した連
続紡糸延伸装置を用いて、孔数３６の口金１から吐出し
た。吐出糸条を口金下の２０ｃｍの保温ゾーン２を通過
させた後、０．７ｍにわたって糸条に対して垂直に３０
ｍ／分、２０℃の空気をチムニー３により吹き当てて糸
条を冷却し、口金下２．５ｍに設置した給油装置４によ
り給油し、周速度３０００ｍ／分の非加熱の第１ゴデー
ローラ５で引取り、周速度５０００ｍ／分の非加熱の第
２ゴデーローラ７との間でスチーム処理装置６を用いて
熱延伸した。さらに第２ゴデーローラ７を通過した糸条
を加圧スチーム処理装置８により熱セットし、周速度５
０００ｍ／分の非加熱の第３ゴデーローラ９、交絡付与
装置１０、周速度５０００ｍ／分の非加熱の第４ゴデー
ローラ１１を経て、ワインダーで巻き取ることによっ
て、５０デニール／２４フィラメントのポリエステル繊
維を得た。

【００２５】スチーム処理装置６は、幅３．０ｍｍのス
リット状の糸条通過口１３、１６、幅１０ｍｍ、長さ１
５０ｍｍの処理室１４、スチーム導入部１５よりなり、
糸条通過口１６付近にセラミック製の棒ガイド２本を平
行に組み合わせた擦過体１７を設けたものを用いた。処
理室１４は周囲の約１．０ｋｇ／ｃｍ² に保たれた加圧
スチーム室１８により加熱した。

【００２６】表１に擦過体の合計接触角、処理室温度、
スチーム処理装置の入口張力、出口張力（延伸張力）、
得られた繊維の強度、伸度、沸収、染色斑を示す。

【００２７】表１から明らかなように、第１ゴデーロー
ラと第２ゴデーローラとの間で常圧スチーム雰囲気中で
常圧スチーム雰囲気により熱延伸するに際し、その内部
で擦過体により糸条を擦過することにより、染色斑のな
い均一な延伸糸を得ることができる。

【００２８】

【表１】 実施例３ 実施例１と給油条件までを同一として、紡糸速度１８０
０ｍ／分で引取って得た１４０デニール２４フィラメン
トのポリエステル未延伸糸を、図３に示した延伸装置を
用いて、延伸した。未延伸糸２０を周速度２００ｍ／分
の非加熱の第１ローラ２１に供給し、周速度５５０ｍ／
分の非加熱の第２ローラ２２との間で、実施例１と同様
のスチーム処理装置６を用いて熱延伸した。さらに第２
ローラ２２を通過した糸条を加熱板２３により熱セット
し、周速度５６０ｍ／分の非加熱の第３ローラ２４を経
て、ツイスター２５で巻き取ることによって、５０デニ
ール／２４フィラメントのポリエステル繊維を得た。

【００２９】表２に擦過体の合計接触角、処理室温度、
スチーム処理装置の入口張力、出口張力（延伸張力）、
得られた繊維の強度、伸度、沸収、染色斑を示す。

【００３０】実施例１と同様に、本発明の延伸方法は２
工程法の延伸に適用しても、染色斑のない均一なポリエ
ステル繊維を得ることができる。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明はポリエステル繊維を１工程法で
製造するに際し、延伸倍率を制御し、低コスト化を図
り、かつ均一延伸糸を得ることを可能としたものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のポリエステル繊維の延伸方法の概略
図である。

【図２】 本発明のスチーム処理装置の概略図を示す。

【図３】 本発明のポリエステル繊維の他の延伸方法の
概略図である。

【符号の説明】

１ ：口金 ５ ：第１ゴデーローラ ６ ：スチーム処理装置 ７ ：第２ゴデーローラ １３、１６：糸条通過口 １４ ：処理室 １７ ：擦過体 ２１ ：第１ローラ ２２ ：第２ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 6/62 D01D 10/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエステル繊維を、それぞれ非加熱の第
   １ローラと第２ローラとの間で常圧スチーム雰囲気中で
   熱延伸するに際し、該常圧スチーム雰囲気の糸条通過口
   または内部で擦過体により糸条を擦過することを特徴と
   するポリエステル繊維の延伸方法。
2. 【請求項２】該擦過体により糸条を擦過することによ
   り、該擦過体を用いない場合より延伸張力を低下させる
   ことを特徴とする請求項１記載のポリエステル繊維の延
   伸方法。
3. 【請求項３】紡糸口金から溶融紡糸したポリエステル繊
   維をガラス転移点以下の温度に一旦冷却した後、非加熱
   の第１ゴデーローラで引き取りながら、非加熱の第２ゴ
   デーローラとの間で常圧スチーム雰囲気中で熱延伸する
   に際し、常圧スチーム雰囲気の糸条通過口または内部で
   擦過体により糸条を擦過することを特徴とするポリエス
   テル繊維の連続紡糸延伸方法。
4. 【請求項４】複数のポリエステル繊維を一つの第１ゴデ
   ーローラ、第２ゴデーローラ、常圧スチーム雰囲気を用
   いて熱延伸することを特徴とする請求項３記載のポリエ
   ステル繊維の連続紡糸延伸方法。
5. 【請求項５】該擦過体により糸条を擦過することによ
   り、該擦過体を用いない場合より延伸張力を低下させる
   ことを特徴とする請求項３、または４記載のポリエステ
   ル繊維の連続紡糸延伸方法。
6. 【請求項６】非加熱の第１ローラ、スチーム処理装置、
   非加熱の第２ローラより構成され、該スチーム処理装置
   は糸条通過口、処理室、スチーム導入部よりなり、該糸
   条通過口または該処理室に擦過体を設けたことを特徴と
   する糸条延伸装置。