JP3537611B2 - ポリエステル混繊糸および熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はポリエステル混繊糸
に関するものであり、同一口金紡糸、延伸、加熱、巻き
取りを１工程で行う、いわゆる直結紡糸延伸により得ら
れる混繊糸であり、さらには該混繊糸の製造に使用され
る熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱収縮率の異なる２種類以上
のフィラメント群を引き揃え、合撚混繊、交絡等の手段
で合糸した後弛緩熱処理することにより、収縮率差を利
用して嵩高性、特殊風合を得る技術が提案され、実施さ
れている。かかる技術においては、通常、延伸後十分な
熱固定処理を施した低収縮糸条と、延伸後熱処理を施さ
ない高収縮糸条との組み合わせがあるが、合糸、混繊、
交絡等の工程が必要となり、生産上コスト高となる。ま
た直接紡糸延伸法において、２種以上のフィラメント群
を分割して溶融紡出し、冷却領域を通過させて固化した
後、引き続き該フィラメント群を別個の加熱領域を通過
させて合糸し３５００ｍ／分以上の速度で巻き取る方法
が特開昭６１−１５２８１５号公報、特開昭６２−１５
３２１号公報、特開昭６２−２６８８１５号公報に提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
提案された方法では、糸条は温度差を有する複数の加熱
筒で構成された加熱領域を通過するが、かかる加熱領域
では隣接する加熱筒の熱伝達により設定温度斑が生じ、
隣接する加熱筒の温度差を大きくすることができず、そ
の上安定に温度を制御することができなかった。そのた
め、所望する混繊糸条の特徴が発現せず、糸条が走行す
る加熱筒間で性能の大きなバラツキが見られた。複数の
加熱筒の温度差を大きくするためには個々の加熱筒間の
距離を大きくすることも考えられるが、紡糸口金から加
熱筒入り口までの芯ずれが大きくなり、工程性の悪化が
問題となる。

【０００４】本発明は、上述の問題点を解決するために
検討した結果であり、複数の加熱筒の温度差を制御する
ことが可能となり、かかる熱処理装置にて延伸熱処理さ
れることにより、所望の物性を有する混繊糸を得ること
が可能となったのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、保温ジャケッ
ト内に走行糸条を熱処理するための複数の加熱筒を設け
てなる熱処理装置において、温度差を設けた個々の加熱
筒の間に冷却媒体注入設備を設けたことを特徴とする、
直結紡糸延伸により得られるポリエステル混繊糸の製造
に用いられる熱処理装置であり、かかる熱処理装置で延
伸熱処理されてなる混繊糸である。

【０００６】以下、本発明の熱処理装置を図により説明
する。図１において、１は紡糸口金、２は熱処理装置で
あり、この内部は糸条を熱処理するための加熱筒が保温
ジャケット内に複数本収納されている。該熱処理装置２
から出た糸条は集束給油ガイド３を経て、集束ガイド４
で集束され、引取りロ−ラ５および高速ワインダ−６に
より３５００ｍ／分以上の速度で、巻き取られる。

【０００７】図２に本発明の熱処理装置２の具体例を示
す。すなわち、図１における熱処理装置２の横断面を示
す（図１のＡＡ´部分の断面図）。７、７´は温度差を
有する加熱筒であり、８、８´の保温ジャケットにより
囲まれている。保温ジャケット８、８´は断熱材のハウ
ジング１０によりその周囲が保護されている。加熱筒
７、７´は交互の千鳥配列になっており、加熱筒は温度
差を保つように設定されている。そして、加熱筒７、７
´を挟む形で冷却媒体管９が設置されている。

【０００８】通常、加熱筒はスチ−ム等の熱媒を保温ジ
ャケットの内部に供給して加熱されるが、加熱筒の加熱
方法はこのようなジャケット方式ではなく、電熱による
加熱方式を採用することもできる。該加熱筒の長さは糸
条の繊度やポリエステルの種類、引取り速度、操業性、
糸物性等の点を考慮して設定すればよく、具体的には
０．８〜３ｍの範囲、とくに１．０〜２．０ｍの範囲が
好ましい。内径は１．０〜１０．０ｃｍの範囲、とくに
２．０〜５．０ｃｍの範囲が好ましい。内径が１．０ｃ
ｍ未満の場合には糸条が加熱筒の内壁に接触したり、内
壁に融着したりする場合があり、一方１０．０ｃｍを越
える場合は加熱効率が悪くなり目的とする糸条の物性が
得られない場合がある。

【０００９】冷却媒体注入設備である冷却媒体管９の材
料はとくに限定されず、一般的に耐熱性材料としてよく
知られている材料、たとえば銅、アルミニウム、鉄等を
使用することができる。また冷却媒体管の形状もとくに
限定されるものではなく、個々の加熱筒を冷却できる形
状に設置されるような形状であればよい。とくに隣接す
る加熱筒の温度差を４０℃以上、とくに６０℃以上に保
持することができる形状が好ましい。具体例の１つを図
４に示すが、本発明の冷却媒体管はこの形状に限定され
るものではない。そして、かかる冷却媒体管の長さ（図
４におけるｌ）は、形状にもよるが加熱筒全体が冷却さ
れる長さであることが好ましく、加熱筒の長さ以上の長
さであることが好ましい。

【００１０】冷却媒体の種類もとくに限定はなく、隣接
する加熱筒の温度差を有効に冷却することができる媒体
であればよい。たとえば媒体として空気を使用する場合
にはその流量は０．５〜２．０ｍ³ ／分の範囲、水を使
用する場合にはその流量は０．３〜１．０ｍ³ ／分の範
囲であればよく、特別な冷却媒体を使用する必要はな
く、空気、水で十分な冷却効果を発揮する。いずれの場
合にも流量が多すぎるとコストが高くなるだけで効果の
向上は認められないので前述の範囲で媒体を供給するこ
とが望ましい。冷却媒体を循環するにあたり、冷却媒体
は加熱筒の上部、中央部、下部のいずれの部分から供給
されてもよく、要は加熱筒間の熱移動を遮断するような
媒体循環が円滑に行うことができる供給方法であればよ
い。

【００１１】冷却媒体を循環させることによって保温ジ
ャケット８、８´間、加熱筒７、７´間の温度差により
生じる相互の熱伝達を防止し、加熱筒７、７´の設定温
度による延伸熱処理を行うことができる。すなわち、加
熱筒の設定温度が加熱筒の実測温度（内壁温度）であ
る。したがって、加熱筒７と加熱筒７´間の温度差が６
０℃以上であっても各々の加熱筒の設定温度での延伸熱
処理が可能となる。

【００１２】上述の熱処理装置は温度差を有する加熱筒
を保持してはいるが、該熱処理装置の冷却媒体管を取り
外し可能にすることで、均一な温度の加熱筒を保持した
熱処理装置、すなわち図２における加熱筒７および７´
の温度が同一の熱処理装置にもなる。本発明の熱処理装
置はマルチフィラメントの熱処理装置としても使用可能
であり、本発明のごとき異収縮混繊糸の熱処理装置とし
ても使用可能である。冷却媒体管を設置した熱処理装置
の一例を図３に示す。冷却媒体管９はハウジング１０の
下部から脱着が可能であり、かかる装置を使用すること
によりあらゆる糸条の加熱処理が可能となり、コスト的
に有利である。

【００１３】上述の熱処理装置を使用することにより、
同一口金紡糸、延伸、加熱、巻き取りを１工程で行う、
いわゆる直結紡糸延伸により異収縮混繊糸を得ることが
できる。直結紡糸延伸により異収縮混繊糸を得るために
は、加熱領域での熱効果が非常に重要となる。収縮差を
得るためには延伸に引き続き熱処理が行われるが、最終
製品に満足すべき嵩高性、風合を付与するには該熱処理
において、糸条に十分な熱が供給されることである。本
発明の熱処理装置を用いると、加熱筒の設定温度と実測
温度（内壁温度）との間に差がないので、設定どおりの
熱を糸条に十分に供給することができ、所望の混繊糸を
効率よく得ることができる。

【００１４】すなわち、主たる繰り返し単位がエチレン
テレフタレ−ト単位であるポリエステルを紡糸口金から
複数のマルチフィラメント糸条に溶融紡出し、一旦該ポ
リエステルのガラス転移点温度以下の温度で冷却した
後、上述の温度差を有する熱処理装置内を走行させて３
５００ｍ／分以上の速度で巻き取り、巻き取るまでの間
に複数のマルチフィラメントを集束させることにより所
望の収縮率を有する混繊糸を得ることができる。熱処理
装置の加熱筒の温度差を大きく設定しても、実質的な熱
処理温度が設定温度と変わらないので、所望に応じた異
収縮混繊糸を得ることができるのである。

【００１５】該混繊糸について詳述する。本発明におけ
るポリエステルとはエチレンテレフタレ−トを主たる繰
り返し単位とするポリエステルを示し、ポリエチレンテ
レフタレ−トを主たる対象とするが、その性能を損なわ
ない範囲内で第３成分を共重合させたコポリエステルで
もよい。該第３成分としてはイソフタル酸、フタル酸、
２，６−ナフタリンジカルボン酸、５−アルカリ金属ス
ルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；シュウ酸、
アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカ
ルボン酸；トリメリット酸、ピロメリット酸等の多官能
性ジカルボン酸またはそれらのエステル形成性成分に由
来するカルボン酸単位、ジエチレングリコ−ル、プロピ
レングリコ−ル、ブタンジオ−ルまたはポリエチレング
リコ−ル、グリセリン、ペンタエリスリト−ル等から誘
導される単位を挙げることができる。そしてコポリエス
テルが前記した共重合単位の１種または２種以上を含ん
でいることができる。

【００１６】本発明においてはポリエステルの粘度や分
子量についてはとくに限定されず、溶融紡糸可能な粘度
や分子量であればよい。しかし、ウベロ−デ粘度計にお
いてフェノ−ルとテトラクロロエタン等重量混合溶媒中
３０℃で測定したとき極限粘度（［η］）が０．５０〜
０．７５の範囲のポリエステルを使用することが紡糸性
や得られる混繊糸の物性の点から好ましい。

【００１７】そして、本発明の混繊糸を構成する高収縮
糸条および低収縮糸条それぞれにル−プ、毛羽、繊度斑
を生じ難くするために、平均粒子径０．０１μｍ以上、
１μｍ以下の微粒子を０．０５重量％以上、１０重量％
以下、ポリエステルに含有させることが好ましい。平均
粒子径が０．０１μｍ未満の場合には延伸時に糸条にか
かる張力等にわずかな変動が生じても得られる糸条にル
−プ、毛羽、繊度斑が生じ易くなる。一方、１μｍを越
える場合には繊維の紡糸性、延伸性の低下をもたらし、
紡糸断糸、延伸巻き付き等が発生しやすくなる。また、
微粒子の含有量が０．０５重量％未満の場合にはやはり
ル−プ、毛羽、繊度斑が生じ易くなり、１０重量％を越
える場合には紡糸、延伸いずれの工程においても工程通
過性が悪化して断糸の原因となる場合がある。より好ま
しい微粒子の平均粒子径は０．０２μｍ以上０．６μｍ
以下であり、含有量は０．１重量％以上５重量％以下で
ある。ここで「平均粒子径」とは遠心沈降法により求め
られた値である。

【００１８】上述の微粒子の添加方法についてはとくに
限定されず、ポリエステルの重合から溶融紡糸直前まで
の任意の段階でポリエステル中に微粒子が均一に混合さ
れるように添加、混合すればよい。また、本発明のポリ
エステルには上述の微粒子の他に必要に応じて蛍光増白
剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止
剤、難燃剤、帯電防止剤、着色剤等の添加剤を１種また
は２種以上添加させてもよい。

【００１９】本発明の低収縮ポリエステル糸条の繊維構
造は赤外吸収法による全トランス分率（Ａ）に対する結
晶領域のトランス分率（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）が５０％
以上であることが必要である。すなわち、赤外線吸収法
は下記表１のようにコンフォメ−ション解析により非晶
部をトランスとゴ−シュの２種に分類して比較できる
が、全トランス分率（Ａ：ＣＴtotal ）のうちの５０％
以上、さらに好ましくは６０％以上が結晶領域のトラン
ス分率（ＣＴcrys）である。

【００２０】

【表１】

【００２１】そして、低収縮ポリエステル糸条の熱収縮
率は４％以下、好ましくは３％以下であり、高収縮ポリ
エステル糸条との熱収縮率差が１０％以上であることが
必要である。高収縮ポリエステル糸条と低収縮ポリエス
テル糸条との収縮率差が１０％未満の場合には、異収縮
混繊糸としての嵩高性、膨らみがなくフラットなものと
なる。また、低収縮ポリエステル糸条の熱収縮率が４％
を越えると得られる混繊糸の弛緩熱処理後の風合が悪く
なり、実用的ではない。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、本
発明はこれら実施例により何等限定されるものではな
い。なお、実施例中の測定値は以下の方法により測定し
たものである。 （１）繊維の強伸度（ｇ／デニ−ル、％） インストロン型の引張試験機を用いて得られる応力−歪
曲線より強伸度を求めた。 （２）繊維の熱収縮率（％） 混繊糸から試料を取りだし、１００℃の沸騰水中で３０
分間無高速状態で熱処理した時の収縮量を処理前の試料
長に対する百分率で示した。 （３）微粒子の平均粒子径（μｍ） 遠心粒径測定器（堀場製作所製、CAPA-5000 型）を用い
て測定した。 （４）トランス分率の定量 日本電子製FT-IR(JIR-500)およびＭＴＥＸ社製光音響分
光装置を用い、９８８ｃｍ^-1バンド（結晶化バンド）、
７９３ｃｍ^-1バンド（内部標準）より（１）式を用いて
結晶分率ＣＴcrysを求めた。 ＣＴcrys＝[1.12×(A988/A793)+0.092]×100 (1) また、９７３ｃｍ^-1バンド（トランス）：Ｏ−Ｃ stret
ching と７９３ｃｍ^-1バンド（内部標準）よりなる
（２）式と、（３）式とから全トランス分率ＣＴtotal
および非晶中のトランス分率ＣＴamorを求めた。 ＣＴtotal ＝[0.12×(A973/A793)]×100 (2) ＣＴamor ＝ＣＴtotal −ＣＴcrys (3)

【００２３】実施例１ 極限粘度＝０．６５のポリエチレンタレフタレ−トのチ
ップを３００℃で孔径０．２４φ、孔数４８の紡糸口金
から溶融吐出し、引き続きその下方１ｍの区間において
糸条を横切るように吹き出す冷却風によって冷却固化し
た。続いて該糸条を図２に示す熱処理装置、すなわち内
径３ｃｍ、長さ１ｍの加熱筒が熱媒が供給された保温ジ
ャケットで１８０℃および１２０℃に加熱され、加熱筒
の間を通過するような冷却媒体管（銅製、内径１０ｍ
ｍ、冷却媒体として空気を使用し、流量は１．０ｍ³ ／
分）が設置されている熱処理装置を通して仕上げ剤を付
与し、集束ガイドにて集束した後、１対の引取りロ−ラ
を介して引取り、７５デニ−ルの糸条を得た。引取り速
度は４５００ｍ／分であった。得られた糸条の低収縮ポ
リエステル糸条の物性を評価した結果を表２に示す。ま
た、低収縮ポリエステル糸条および高収縮ポリエステル
糸条の収縮率差も合わせて表２に示す。熱処理装置の温
度差が６０℃であっても、各加熱筒の実質的な温度が設
定温度と変わらないので、糸条間の物性差が大きく、嵩
高性に優れた混繊糸であった。

【００２４】実施例２ 平均粒子径０．４μｍの酸化チタンを０．５重量％含有
してなる、極限粘度＝０．６５のポリエチレンテレフタ
レ−トを用いた以外は実施例１と同様にして紡糸−冷却
−熱処理を行い、７５デニ−ルの糸条を得た。得られた
糸条の低収縮ポリエステル糸条の物性を測定した結果を
表２に示す。また、低収縮ポリエステル糸条および高収
縮ポリエステル糸条の収縮率差も合わせて表２に示す。
微粒子を添加したポリエチレンテレフタレ−トを使用し
たので、実施例１に比較して紡糸調子は良好であった。

【００２５】実施例３ 実施例１において、加熱筒の温度を２００℃および１２
０℃に設定した以外は同様にして紡糸−冷却−熱処理を
行い、７５デニ−ルの糸条を得た。得られた糸条の低収
縮ポリエステル糸条の物性を測定した結果を表２に示
す。また、低収縮ポリエステル糸条および高収縮ポリエ
ステル糸条の収縮率差も合わせて表２に示す。加熱筒の
設定温度差を８０℃と大きくしても、加熱筒の実質的な
温度、とくに低く設定された加熱筒の温度は設定温度と
変わらず、物性差のある嵩高性に優れた混繊糸が得られ
た。この混繊糸を使用して織物を作製したところ、風合
的に良好なものが得られた。

【００２６】比較例１ 実施例１において、冷却媒体管を設置していない熱処理
装置を使用した以外は同様にして紡糸−冷却−熱処理を
行い、７５デニ−ルの糸条を得た。加熱筒温度が設定温
度差より小さくなっていたので、得られた糸条の低収縮
ポリエステル糸条と高収縮ポリエステル糸条との熱収縮
率差が小さく、該混繊糸を使用してなる織物はあまり嵩
高性が発現しなかった。

【００２７】比較例２ 平均粒子径０．４μｍの酸化チタンを０．５重量％含有
してなる、極限粘度＝０．６５のポリエチレンテレフタ
レ−トを用いて紡出し、冷却固化した後、集束給油ガイ
ドで仕上げ剤を付与し、引取り速度１０００ｍ／分で一
旦巻き取った。その後、延伸工程にて所定の倍率にて延
伸し、１５０℃の熱固定を施して７５デニ−ルの糸条を
得た。この糸条の物性（低収縮糸条として使用）を表２
に示す。実施例に比較し、工程性が繁雑で高コストであ
る。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明の熱処理装置を使用して紡糸直結
延伸を施して得られる混繊糸は、実質的な熱処理温度差
が設定温度差と等しく、結果として熱収縮率差が大きい
混繊糸を生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混繊糸を製造するための装置の一概略
図である。

【図２】図１に示される熱処理装置のＡ−Ａ´の横断面
図である。

【図３】本発明の熱処理装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の冷却媒体管の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１： 紡糸口金 ２： 熱処理装置 ３： 集束給油ガイド ４： 集束ガイド ５： 引取りロ−ラ ６： 高速ワインダ− ７，７´：加熱筒 ８，８´：保護ジャケット ９： 冷却媒体注入設備（冷却媒体管） １０： ハウジング １１： 冷却媒体入口 １２： 冷却媒体出口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレ
   −ト単位であるポリエステルからなり、赤外吸収法によ
   る全トランス分率のうち結晶領域のトランス分率が５０
   ％以上を占め、かつ熱水収縮率が４．０％以下である低
   収縮ポリエステル糸条と、該ポリエステル糸条よりも１
   ０％以上高い熱水収縮率を有する高収縮ポリエステル糸
   条とが混繊されていることを特徴とするポリエステル混
   繊糸。
2. 【請求項２】保温ジャケット内に走行糸条を熱処理する
   ための複数の加熱筒を設けてなる熱処理装置において、
   温度差を設けた個々の加熱筒の間に冷却媒体注入設備を
   設けたことを特徴とする、直結紡糸延伸により得られる
   ポリエステル混繊糸の製造に用いられる熱処理装置。