JP3570166B2

JP3570166B2 - 芯鞘複合繊維の製造方法およびそれからなる仮撚加工糸の製造方法

Info

Publication number: JP3570166B2
Application number: JP21487397A
Authority: JP
Inventors: 隆志越智; 基忠福原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1161571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出量増加によって生産性を向上させると共に、発色性、染め斑および耐摩耗特性などの品質が改善された芯鞘複合繊維の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略す）繊維は、機械的特性をはじめとして様々な優れた特性を有しているため、衣料用途はもとより産業資材用途にも広く利用されている。
【０００３】
近年、ＰＥＴ繊維の製造においては、紡糸における引取速度を５０００ｍ／分以上と高速にして、延伸工程を採ることなく、１工程で実用的な繊維を得る高速紡糸法が工業的に採用されている。紡糸工程における生産性は単位時間当りの吐出量に大きく依存するため、高速にすればするほどこのような１工程法の生産性は向上する。
【０００４】
しかしながら、高速紡糸方法において、ＰＥＴ繊維は、６０００〜７０００ｍ／分付近の紡糸速度では実用上好ましい機械的特性を示すが、さらに高速化していくと強伸度が低下し、実用上に問題を生ずる。そのため生産性向上の効果を十分に発揮するには限界がある。
【０００５】
そこで、同一紡糸速度でも、分子配向を抑制し残留伸度のより大きな繊維を得ることができれば、さらに紡糸速度を高くする、すなわち吐出量を増大させ、生産効率を高めることが可能となる。
【０００６】
この点に関して、特開平８−２４６２４７号公報にはＰＥＴに対してポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテンなどを芯成分として複合することにより、得られる繊維の残留伸度が増大し、紡糸の生産性が大幅に向上することが示されている。しかしながら、芯成分として挙げられたこれらのポリマは、ＰＥＴ用の通常の染料には染まらないため染色品に発色性に問題を生じたり、染め斑が発生することが判明した。また、染色後に芯鞘界面での剥離が発生するため、摩擦に対して鞘割れやフィブリル化が発生しやすく耐摩耗特性に問題があることも判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吐出量増加によって生産性を向上させると共に、発色性、染め斑および耐摩耗特性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。
【０００８】
換言すれば、ＰＥＴを高速紡糸する際に生じる繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性の問題点を解決せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、鞘成分が実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル、芯成分がポリエチレングリコールが５〜２０重量％共重合されたポリエステルからなり、芯成分複合比が１〜１５重量％である芯鞘複合繊維を紡糸速度４０００〜１２０００ｍ／分で紡糸することにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。
鞘成分におけるＰＥＴは、ジオール成分および酸成分の一部が各々１５モル％以下の範囲で他の共重合可能な成分で置換されたものであってもよい。また、これらは艶消剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料などの添加物を含有していてもよい。
【００１１】
芯成分ポリマは、ポリエチレングリコールが５〜２０重量％共重合されたポリエステルであれば紡糸速度の高速化と染色性、耐摩耗特性が両立される。
【００１２】
ポリエチレングリコールは重合、紡糸時に問題が発生しなければ特に限定されるものではないが、好ましくは分子量は５００〜２００００である。より好ましくは分子量は８００〜５０００である。
【００１３】
ポリエチレングリコールの共重合率は高い方が生産性向上効果が高くなり好ましいが、過度に共重合率を高くするとポリマの熱安定性が低下するため紡糸性が悪化してしまう。ポリエチレングリコールの共重合率は５〜２０重量％であれば紡糸性が良好である。好ましくは５〜１０重量％である。
【００１４】
なお、本発明で言うポリエチレングリコールの共重合率とは、ポリマ全体重量に対するポリエチレングリコールの重量比をいうものとする。
【００１５】
また、芯成分ポリマは、ポリエチレングリコール共重合ポリエステル単独でもよいし、本発明の効果を発現する範囲であればナイロン等他のポリマと混合したものでもよい。
【００１６】
芯鞘形状には特に制限はなく、同心円芯鞘でも偏芯芯鞘でもよいし、芯が複数あるようなものでも海島構造をしているものでもよい。つまり、芯成分ポリマが繊維軸方向に一定の量で連続的に存在し、さらに繊維表面に露出していないことが好ましい。
【００１７】
ポリエチレングリコール共重合ポリエステルが鞘側となると、高速紡糸過程において鞘側が急冷されるため共重合ポリマの悪影響が顕在化しやすく、紡糸不調となったり、得られた繊維にミクロボイド等の欠陥が多く発生し脆くなるため残留伸度向上効果が発現せず、さらに強度も低くなる。この急冷による悪影響は低速紡糸の場合はさほど問題にならないが、紡糸速度が高速になるほどその影響が急激に大きくなる。高速紡糸ではホモＰＥＴ単独糸でさえ急冷により繊維物性が低下することが“ＨＩＧＨ−ＳＰＥＥＤＦＩＢＥＲＳＰＩＮＮＩＮＧ”４４７頁（ＷＩＬＥＹ−ＩＮＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥ）等に記載されている。そのため本発明のように、共重合ポリエステルポリマを使用し高速紡糸を行う場合は特に注意が必要である。特に、紡糸速度が６０００ｍ／分以上では共重合ポリエステルを鞘にすると実用に耐えうる繊維を得ることはほとんど困難である。実際、共重合ポリエステルを鞘側にして高速紡糸を行うことが特開昭６４−１４３３３号公報、特開平５−９８５５号公報に開示されているが、いずれも複合紡糸により得られた繊維の残留伸度が増加する効果は認められていないだけでなく、強度が低くフィラメントとして衣料用や産業資材用途に用いることは困難である。
【００１８】
紡糸により得られた繊維の残留伸度が７０％以上のいわゆる高配向未延伸糸（ＰＯＹ）の性質を有するものでは、さらに延伸や延伸仮撚を施すことが好ましい。その時の加工性、工程安定性を考慮すると得られる繊維はある程度配向していた方がよいと考えられる。そのため紡糸速度は４０００ｍ／分以上であることが好ましい。
【００１９】
通常延伸仮撚り加工用のＰＥＴの高配向未延伸糸は紡糸速度３０００ｍ／分程度で生産されている。紡糸速度４０００ｍ／分で得られる繊維でも延伸仮撚加工は不可能ではないが、得られる加工糸の残留伸度が過度に低下するため、紡糸速度３０００ｍ／分で得られた繊維の場合に比べ延伸倍率を大幅に下げる必要がある。そのため、紡糸／延伸仮撚加工の総合的な生産性は必ずしも上昇するわけではなく好ましくない。また、生産性に見合うよう延伸倍率を高くして加工を施すと、加撚／解撚部の張力が過度に上昇するため毛羽立ちや糸切れを生じやすく、延伸仮撚加工の操業性が低下する。
【００２０】
これに対し、本発明ではポリエチレングリコール共重合ポリエステルを特定量複合繊維の芯として配置することにより、紡糸速度を高くしても得られる高配向未延伸糸の配向度は抑制され、紡糸／延伸仮撚加工の生産性が向上するものである。
【００２１】
一方、紡糸により得られた繊維の残留伸度が７０％未満のものは、特別な延伸工程を必要とせずそのままでも衣料用途に使用できる。この時は生産性の点から紡糸速度は８０００ｍ／分以上が好ましい。本発明によれば、従来、強伸度が低く実用に耐えなかった紡糸速度８０００ｍ／分はもとより紡糸速度を１００００ｍ／分以上としても強伸度の低下が小さく、衣料用として実用に耐えうる繊維を得ることができる。そして、この高速紡糸によって得られた繊維に仮撚加工を施すこともできる。
【００２２】
上記した配向度上昇の抑制効果は、その目的に応じて芯成分の複合比として１重量％以上、好ましくは３重量％以上である。芯成分複合比が１重量％未満では十分な配向抑制効果を期待することはできない。一方、芯成分複合比を高くするにつれ配向抑制効果は顕著となっていくが、最終製品の強度や仮撚加工時の繊維断面変形、熱セット性等を考慮すると１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。
【００２３】
本発明では共重合ポリエステルを比較的少量芯に配置せしめているため、高温熱処理を行っても融着等のトラブルを生じることがない。また鞘成分ＰＥＴとの相溶性が高いため芯／鞘界面での剥離を生じることもなく、耐摩耗特性も良好である。さらに、芯成分の方が鞘成分よりも染色性が高くなり、発色性が向上するだけでなく摩擦による変色特性（フロスティング特性）も向上する。
【００２４】
ポリエチレングリコールはＰＥＴの改質剤としては非常によく知られているポリマである。その共重合ポリマは、親水性、吸湿性、染色性等の向上を目的として広く用いられている。しかしながら、本発明のごとく、ポリエチレングリコール共重合ポリエステルを特定量複合させることによってＰＥＴ繊維の配向が抑制されるという効果は知られていなかった。このようにポリエチレングリコール共重合ポリエステルが高速紡糸によってＰＥＴの配向を抑制し、得られる繊維の残留伸度が増加する理由は明らかではないが、芯ポリマの存在が紡糸中の繊維の細化挙動に影響を及ぼし、鞘ＰＥＴの配向構造が形成される際にその内部応力を低減させることによりＰＥＴの配向が抑制されるものと思われる。
【００２５】
本発明によれば４０００〜６０００ｍ／分の高速紡糸においても、得られる繊維は１．２〜２．０倍の延伸倍率での延伸（仮撚）加工が可能であり、従来より生産性の優れた製法である。また、ＰＥＴ単独での高速紡糸では紡糸速度８０００ｍ／分以上で得られた繊維は強伸度特性に劣るのに対し、本発明の方法では紡糸速度８０００ｍ／分以上でも実用的な強伸度特性を有する繊維を得ることができ、超高速紡糸においても従来より生産性の優れた製法である。
【００２６】
本発明で得られたポリエステル繊維は、生糸のままで、あるいは撚糸、仮撚加工糸として、裏地、スポーツウエア、スラックス、ブルゾン、ブラウスなどの衣料用途や、リボン、テープ、ベルトなどの資材用途に好適に用いることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
【００２８】
Ａ．極限粘度［η］
オルソクロロフェノール中２５℃で測定した。
【００２９】
Ｂ．強度および伸度
ＪＩＳＬ１０１３に従い荷重−伸長曲線を求めた。
【００３０】
次に荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、伸びを初期試料長で割り伸度とした。
【００３１】
Ｃ．染色
繊維を筒編み後テラシルネイビーブルーＳＧＬで染色し、発色性と染め斑の官能評価を行った。
【００３２】
Ｄ．耐摩耗特性
繊維を筒編み、染色後、摩擦した後の編地の変色を官能評価した。
【００３３】
実施例１
極限粘度０．６３のホモＰＥＴと分子量１０００のポリエチレングリコールを８重量％共重合した極限粘度０．６４の共重合ポリエステルを別々に溶融し、絶対濾過径５μのステンレス製不織布フィルタにより濾過した後、共重合ポリエステルを芯、ホモＰＥＴを鞘の同心円上の芯鞘複合にして孔径０．２５ｍｍ、孔長０．４ｍｍ、孔数３６の口金から吐出した。この時の芯成分の複合比率は８重量％であった。紡糸温度は２９５℃、吐出量は単糸繊度４ｄｔｅｘになるように調整した。吐出した糸条は、吐出後常法により冷却、給油後交絡を付与し引取ローラーを介して巻取機で巻取った。糸条が最初に触れる引取ローラーの周速度を紡糸速度として、得られた繊維の強度、伸度を表１に示す（実験Ｎｏ．１〜５）。そして、ヒータ温度２２０℃で、紡糸速度４０００ｍ／分のものは延伸倍率１．７０倍、６０００ｍ／分で得られた糸では１．３３倍で延伸仮撚加工を行った。また、紡糸速度４０００および６０００ｍ／分で得られた繊維を延伸仮撚加工した繊維および紡糸速度８０００〜１２０００ｍ／分で得られた繊維そのものの発色性、染め斑および耐摩耗特性を表２に示す。
【００３４】
表１から分かるようにポリエチレングリコール共重合ポリエステルをホモＰＥＴに複合させた場合、ＰＥＴ単独糸の場合（実験Ｎｏ１０〜１４）に比べ、全紡糸速度領域にわたって残留伸度向上の効果が得られた。また、紡糸速度８０００ｍ／分以上の速度で紡糸した繊維であっても、ＰＥＴ単独糸の場合（実験Ｎｏ
１２〜１４）とは異なり良好な強伸度特性を有していることが分かる。
【００３５】
また、発色性、染め斑および耐摩耗特性も良好であった（表２）。
【００３６】
実施例２
ポリエチレングリコールの共重合率を５および１３重量％（極限粘度０．６５）とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（Ｎｏ．６、７）。得られた強度および伸度を表１に示すが、この時も残留伸度向上効果が見られた。
【００３７】
また、延伸温度２２０℃で、共重合率５重量％のものは延伸倍率１．２０倍、共重合率１３重量％のものは延伸倍率１．８０倍で延伸仮撚加工を行った。
【００３８】
延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性も良好であった（表２）。
【００３９】
実施例３
芯ポリマの複合比率を２および１４重量％とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で紡糸を行った（Ｎｏ．８、９）。強度および伸度を表１に示す。この時も残留伸度向上効果が見られた。また、延伸温度２２０℃で、複合比２重量％のものは延伸倍率１．２０倍、複合比１４重量％のものは延伸倍率１．６０倍で延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性も良好であった（表２）。
【００４０】
比較例１
ポリマを実施例１で用いたホモＰＥＴのみとし、それの単独糸を複合紡糸によらず、実施例１と同様の条件で溶融紡糸を行った（Ｎｏ１０〜１４）。強度および伸度を表１に示す。いづれも典型的なＰＥＴ繊維の特性を示しており、紡糸速度８０００ｍ／分以上で紡糸した繊維ではポリエチレングリコール共重合ポリエステル複合の場合とは異なり、実用に耐えない強伸度特性となっている。
【００４１】
また、紡糸速度４０００ｍ／分で紡糸された糸は、延伸温度２２０℃、延伸倍率１．３３倍で延伸仮撚り加工を行ったが、加工時に毛羽が多発した。
【００４２】
比較例２
ポリエチレングリコールの共重合率を２３重量％（極限粘度０．６５）とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で紡糸を行った（Ｎｏ．１５）。強度および伸度を表１に示す。共重合率２３重量％では残留伸度向上効果は大きかったが、紡糸の調子が不調となり断糸が多発した。
【００４３】
比較例３
共重合ポリエステルの複合比を１７重量％とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様な条件で紡糸を行った（Ｎｏ．１６）。強度および伸度を表１に示す。
【００４４】
また、延伸温度２２０℃、延伸倍率１．９５倍で延伸仮撚加工を行った。
【００４５】
紡糸−巻取糸の残留伸度向上効果は大きかったが、延伸仮撚加工糸の強度が通常のものより劣り、しかも断面変形も大きくなった。
【００４６】
比較例４
実施例１の芯ポリマと鞘ポリマを入れ替え、鞘ポリマをポリエチレングリコール８重量％共重合とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（Ｎｏ．１７）。このときは紡糸−巻取糸の残留伸度が増加しなかったばかりか、強度も大幅に低下した（表１）。さらに紡糸の調子が不調となり断糸が多発した。
【００４７】
実施例４
分子量６００のポリエチレングリコールを共重合率を２０重量％（極限粘度０．６０）、複合比率を１５重量％とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（Ｎｏ．１８）。強度および伸度を表１に示す。このときも残留伸度向上効果が見られた。また、延伸温度２２０℃、延伸倍率１．３０倍で延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性も良好であった（表２）
実施例５
分子量４０００のポリエチレングリコールを共重合率を５重量％（極限粘度０．７０）、複合比率を７重量％とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（Ｎｏ．１９）。強度および伸度を表１に示す。このときも残留伸度向上効果が見られた。また、延伸温度２２０℃、延伸倍率１．４０倍で延伸仮撚り加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性も良好であった（表２）。
【００４８】
比較例５
ポリエチレングリコール共重合ポリエステルを複合ではなくブレンドした以外は実施例１と同様の条件で紡糸速度６０００ｍ／分で溶融紡糸を行った。（Ｎｏ２０）。この時も、若干の残留伸度向上効果が見られたが、紡糸不調となり断糸が多発した。
【００４９】
【表１】

【表２】

【００５０】
【発明の効果】
本発明の芯鞘複合繊維の製造方法を採用することにより、単位時間当たりの吐出量を大幅に増加させることができ、しかも発色性、染め斑および耐摩耗特性等の従来技術の欠点を克服することができる。換言すれば、本発明は、ポリエチレンテレフタレート繊維の生産性を向上させるための高速紡糸する際に生じる繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性の問題点を解決できるものである。

Claims

鞘成分が実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル、芯成分がポリエチレングリコールが５〜２０重量％共重合されたポリエステルからなり、芯成分複合比が１〜１５重量％である芯鞘複合繊維を紡糸速度４０００〜１２０００ｍ／分で紡糸することを特徴とする芯鞘複合繊維の製造方法。
請求項１記載の製造方法で得られた繊維に仮撚加工を施すことを特徴とする芯鞘複合繊維からなる仮撚加工糸の製造方法。