JP3271401B2 - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

ポリエステル繊維の製造方法

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JP3271401B2 JP30265093A JP30265093A JP3271401B2 JP 3271401 B2 JP3271401 B2 JP 3271401B2 JP 30265093 A JP30265093 A JP 30265093A JP 30265093 A JP30265093 A JP 30265093A JP 3271401 B2 JP3271401 B2 JP 3271401B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はホットチューブ紡糸法に
より、紡糸工程のみで実用に供し得る特性を満足するポ
リエステル繊維の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、引き取り速度を3000m/分以
上とすることにより紡糸巻取後に引き伸ばしをすること
なく実用特性を満足する繊維の得られる高速紡糸法が採
用され始めてきており、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、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3000m/分以上で引き取
るホットチューブ紡糸法があるが、このホットチュ−ブ
紡糸法では、高速で走行する糸条を熱処理するため、加
熱域との擦過を極力防ぐ必要がある。
【0003】特開昭62−69816号公報では加熱域
入口開口部の面積を紡出時の糸条の外縁部よりなる領域
の面積の0.4倍以上とすることにより、加熱域の内壁
への擦過が防止でき、各フィラメントが離れて走行する
ため熱交換性が向上すること、また出口開口部の面積を
入口開口部の面積の0.5倍以下とすることにより、未
集束状態を維持しながら出口開口部への糸条の擦過を防
止することが提案されている。該公報実施例では、入口
開口部直径を35〜60mm、出口開口部直径を10〜
15mmとしている。しかしながら、入口開口部の面積
をこのように広くすると、糸条に随伴する気流の流入を
避けることができず加熱域温度が不安定となり、得られ
る糸の収縮率のばらつきが大きくなってしまう。出口開
口部面積についても該公報の具体例のような範囲では、
加熱域の気流が糸条に随伴して流出してしまい、加熱に
要するエネルギー効率が低くなってしまう。
【0004】また、特開昭61−215714号公報で
は加熱域の糸条処理部の断面積を加熱域入口の断面積の
4倍以上とすることにより、随伴気流が加熱域内部に流
入するのを抑制できるとしている。具体例では、加熱域
入口の直径を6mm、加熱域の糸条処理部の断面積の加
熱域入口の断面積に対する比を25倍としている。しか
しながら、加熱域入口の直径を具体例のように小さく絞
ってしまうと、得られたマルチフィラメントのフィラメ
ント間で強伸度、配向度などに物性差が生じ、巻取パッ
ケ−ジにタルミや毛羽を生じ、場合によっては糸切れを
引き起こすことがある。また、高次工程で染斑や熱処理
時のヒケ斑を起こす問題が発生する。特に粒子を添加し
ないか極少量添加する品種や極細品種などにおいてこの
問題は顕著である。これを防ぐために、加熱帯域上流で
油剤を付与し、擦過抵抗を軽減しようとすると、油剤が
熱容量をもつために均一加熱ができなかったり、油剤の
表面張力によってマルチフィラメントが完全集束してし
まい、各フィラメントを均一に加熱することが極めて困
難となったり、あるいは加熱帯域内が油剤で汚染される
など、新たな問題が生じてしまう。
【0005】特開昭61−194218号公報では、重
合体にカオリンやメタカオリンを添加させることによっ
て糸道ガイドでの摩擦を軽減する方法が提案されてい
る。しかしながらこれらの粒子には粗粒が多く重合添加
前に粗粒分離処理の必要があったり、紡糸時の濾過で目
詰まりを起こしやすいという問題がある。また、添加す
ることにより光沢、色調が微妙に変化し、従来と同一用
途への適用が困難になる可能性がある。
【0006】以上のように、従来のホットチュ−ブ紡糸
法では、光沢、色調を保持しつつ、各フィラメント間、
およびフィラメント長手方向の熱収縮率などの物性のば
らつきの小さいポリエステル繊維を、タルミ、毛羽なく
エネルギー効率が良好なもとで生産する手段を見出だす
ことはできなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】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
あり、ホットチュ−ブ紡糸法において、光沢、色調を保
持しつつ、各フィラメント間、およびフィラメント長手
方向の熱収縮率などの物性のばらつきの小さいポリエス
テル繊維を、タルミ、毛羽なくエネルギー効率が良好な
もとに生産することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、ポリエステルを口金から吐出し冷却固化した後、引
取るまでの間で加熱域を走行することにより延伸熱処理
する溶融紡糸において、口金から該加熱域の入口までの
距離を1.0〜2.5mとし、該加熱域の入口断面積A
を100(mm2)以上、該加熱域の糸条処理部の断面
積を2×A(mm2)以上とし、出口断面の面積/周長
を1.0(mm)以下とすることを特徴とするポリエス
テル繊維の製造方法によって達成される
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
は、口金から該加熱域の入口までの距離と加熱域の入口
断面積、糸条処理部の断面積、出口断面の面積/周長を
同時に規定することにより、前述した本発明を達成する
ことに特徴がある。ここで、加熱域の入口断面積とは糸
条が加熱筒内に導入される部分で最も狭い部分の断面積
を、糸条処理部の断面積とは糸条が加熱される部分全体
の平均の断面積を、出口とは糸条が加熱装置から出る部
分で最も狭い部分をいう。
【0010】該加熱域の入口断面積Aが100(m
2 )に満たない場合には、得られたマルチフィラメン
トのフィラメント間で強伸度、配向度などに物性差が生
じ、巻取パッケ−ジにタルミや毛羽を生じ、場合によっ
ては糸切れを引き起こすことがある。また、高次工程で
染斑や熱処理時のヒケ斑を起こす問題が発生する。この
現象は特に粒子を添加しないか極少量添加する品種や極
細品種などにおいてこの問題は顕著である。すなわち本
発明は、無機粒子添加量が0.1体積%以下であるポリ
エステルに適用することにより顕著な効果を生じる。特
に、無機粒子添加量が0.05体積%以下で極めて効果
的である。該加熱域の入口断面積Aは200(mm2
以上が好ましい。
【0011】本発明では、該加熱域の糸条処理部の断面
積を2×A(mm2 )以上、好ましくは4×A(m
2 )以上とすることにより、加熱域内を走行する糸条
が加熱域の内壁に擦過しタルミ、毛羽を生じたり糸切れ
を引き起こすことを防止することができる。加熱域の糸
条処理部の断面積は装置の大きさを考慮すると1000
00mm2 以下が好ましい。
【0012】また、本発明では出口断面の面積/周長の
値を1.0(mm)以下とすることが必要である。出口
断面の形状は、円形、スリット形、多角形、湾曲形など
任意の形状を採用することができるが、出口断面の面積
/周長が1.0(mm)を越えると、加熱域の高温の気
流が糸条に伴って加熱域から多量に流出してしまい、加
熱エネルギーの効率を低下させてしまう。ここで出口断
面の面積、周長の単位はそれぞれ(mm2 )、(mm)
である。出口断面の面積/周長の値は0.7(mm)以
下が好ましい。本発明ではタルミ、毛羽を防ぐために加
熱域の入口断面積Aを100(mm2 )以上とし、加熱
域入口で糸条に随伴する低温の気流の流入を抑制してい
ない。このため、出口断面の面積/周長が1.0(m
m)を越え加熱域の気流が多量に流出することは、低温
気流が大量に流入することを意味し、加熱域での安定し
た延伸、熱処理を行うことができず、得られたマルチフ
ィラメントに繊維長手方向の物性のばらつきを生じてし
まう。出口断面の面積/周長を1.0(mm)以下とす
ることは、断面形状が円形の場合には直径4mm以下に
相当し、スリット形の場合には幅2mm以下での任意の
長さのスリットや例えば幅3mmの場合であれば長さ6
mm以下のスリットとすることに相当する。出口部で糸
条が集束され過ぎると、糸条中央部の熱交換性が低下
し、延伸斑を生じたり、熱セット性不足となり、単糸間
の物性差を生じる。効果的に加熱域の高温気流の流出を
抑制しつつ、十分な熱処理を行うには糸条を整列させて
熱処理できるように、断面形状はスリット状とすること
が好ましく、スリットの幅は2mm以下がより好まし
く、1mm以下がさらに好ましい。
【0013】入口部断面の形状は円形、スリット形、多
角形など任意形状で良い。加熱域の糸条処理部の形状
は、筒状あるいは横断面が矩形状チューブなど任意形状
でよい。
【0014】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。
【0015】本発明のポリエステル繊維の製造方法を図
1にしたがって具体的に説明する。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、加熱域であるホットチュ
ーブ4内に導入し、延伸熱処理後、給油装置5で給油
し、引き続き交絡装置6で交絡を施し、一対のゴディロ
ール7で引取り、ワインダー8で巻き取る。ホットチュ
ーブ4は図2に示すごとく、糸条の通過する部分の断面
積Aを有する入口部9で、糸条を一旦絞った後、加熱域
の糸条処理部10で延伸と熱処理が行われ、出口部11
で再び糸条を規制する構造となっている。
【0016】口金面から加熱域入口までの距離は、口金
面下での充分な糸条冷却、作業性、および糸条を延伸す
るための適度な空気抵抗力を確保するため、1.0〜
2.5mとすることが必要である。該加熱域の雰囲気温
度は、繊維が実用的強度と適度な熱収縮率を保持し、か
つ処理むらを起こさないために、該ポリエステルのガラ
ス転移温度以上、融点以下が好ましい。加熱域の長さ
は、安定した延伸熱処理、省エネルギーの面から、0.
5〜3.0mが好ましい。
【0017】ホットチューブ4出口部で糸条が偏在して
通過しないように、その下流に設置した最初の糸道規制
部材によりホットチューブ出口部で糸条がその中心を通
過するように糸道規制することが好ましい。引取り速度
は得られる繊維の繊度、力学的性質、紡糸糸切れ、生産
性向上等を考慮して決められる。紡糸工程のみで従来の
延伸糸を得るためには4000m/分以上が好ましい。
【0018】本発明により、タルミ、毛羽を抑制できる
という本発明の目的が達成される理由は、次のように考
えている。ホットチューブ紡糸法では、ホットチューブ
を通過した後の引取速度はマルチフィラメントを構成す
る各フィラメントで一定の速度であるが、加熱域で延伸
される際の各フィラメントの延伸倍率は、各フィラメン
トの重合度、吐出量、冷却速度、糸揺れなどに伴う糸張
力などの微妙な差異により、異なっていることが考えら
れる。すなわち、加熱域入口の各フィラメントの速度に
差があることが予想される。また、これらの影響や、さ
らに加熱域での各フィラメントの昇温速度の差異によ
り、加熱域での延伸位置も各フィラメント間で異なって
いるものと考えられる。このような状態で各フィラメン
トはホットチューブ内を走行しているため、仮にフィラ
メント同志が接触した場合、その速度差が原因となって
接触した相互のフィラメントに急激な速度変化を生じる
と考えられる。この変化は糸張力に影響を及ぼし、延伸
張力の変化となり、フィラメント間の物性ばらつきや、
タルミ、毛羽を引き起こすのではないかと考えられる。
【0019】
【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。 (A) タルミ、毛羽の測定 糸速300m/分、張力0.1g/dの条件で、東レ
(株)製毛羽計数装置DT−104、F形検出部を用い
て、測定時間180分間でのタルミ、毛羽数をカウント
した。
【0020】(B) 伸度ばらつき マルチフィラメントをフィラメントに分け、試長50m
m、引張り速度50mm/分の測定条件でN=10で、
オリエンテック社製テンシロン引張試験機を用いて測定
した。得られた破断伸度の結果からCV%を求め、フィ
ラメントの伸度ばらつきとした。
【0021】(c) 連続収縮率測定 東レエンジニアリング製FTA−500を用い、糸速1
0m/分、測定時間1分、98℃で連続湿熱収縮率を測
定し、そのばらつきをCV%で求めた。
【0022】(D) 製糸性 1kg巻きを10回巻き取る際の糸切れ回数とした。
【0023】実施例1、比較例1〜3 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0.05重量%
(0.018体積%)添加したポリエステルを295℃
で溶融し、図1に示した紡糸装置を用いて、孔数36の
口金から吐出した。吐出糸条を口金下の10cmの保温
ゾーンを通過させた後、1mにわたって糸条に対して垂
直に25m/分、22℃の空気を吹き当てて、糸条を冷
却し、口金下2.5mに設置された長さ1.2mの筒型
のホットチューブに糸条に導入し、延伸熱処理後、給油
・交絡を施し、5600m/分の一対のゴディロールで
引取りワインダーで巻き取ることによって、75デニー
ル/36フィラメントのポリエステル繊維を得た。
【0024】表1に加熱域の入口、糸条処理部の各断面
積、出口断面の面積/周長、および得られた繊維の糸特
性、製糸性を示した。出口形状はスリット状とした。こ
の表から明らかなように、本発明の実施例1であるNo
1、2、4、6は、タルミ、毛羽が少なく、フィラメン
トの伸度ばらつき、連続収縮率のばらつきが小さく、製
糸性が良好であり、特にNo1が優れている。また比較
例であるNo3、5、7はそれぞれ、加熱域の入口断面
積、入口断面積と糸条処理部断面積の比、あるいは出口
断面の面積と周長の比が本発明の範囲外であるため、タ
ルミ、毛羽の発生、製糸性の悪化や、繊維の長手方向の
収縮率ばらつきの大きいものとなった。
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明により、ホットチュ−ブ紡糸法に
おいて、光沢、色調を保持しつつ、各フィラメント間、
およびフィラメント長手方向の熱収縮率などの物性のば
らつきの小さいポリエステル繊維を、タルミ、毛羽なく
エネルギー効率が良好なもとに生産することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のポリエステル繊維の製造方法の概略
図である。
【図2】 本発明の加熱装置の一具体例であるホットチ
ューブの断面概略図を示す。
【符号の説明】
1 口金 3 チムニー 4 ホットチューブ 7 ゴディロール 9 加熱域の入口部 10 加熱域の糸条処理部 11 加熱域の出口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 6/62 301 - 308 D01F 6/84 301 - 6/86 307 D01F 6/92 301 - 309 D01D 5/084 D01D 10/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエステルを口金から吐出し冷却固化し
    た後、引取るまでの間で加熱域を走行することにより延
    伸熱処理する溶融紡糸において、口金から該加熱域の入
    口までの距離を1.0〜2.5mとし、該加熱域の入口
    断面積Aを100(mm2)以上、該加熱域の糸条処理
    部の断面積を2×A(mm2)以上とし、出口断面の面
    積/周長を1.0(mm)以下とす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】請求項1におけるポリエステルが無機粒子
    を含有しかつその含有量が0.1体積%以下であること
    を特徴とする請求項1記載のポリエステル繊維の製造方
    法。
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