JP3855546B2

JP3855546B2 - ポリエステル繊維の製造方法

Info

Publication number: JP3855546B2
Application number: JP22073399A
Authority: JP
Inventors: 登山本; 久志柴田; 浩二橋本
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP2001049526A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステル繊維の製造方法に関するものである。詳しくは、ポリエステルを溶融紡糸し、紡出糸条を一旦ガラス転移点温度以下に冷却固化し、加熱装置内にて加熱して延伸および熱処理を行った後、油剤を付与し、高速度で引取るポリエステル繊維の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、引取速度４０００ｍ／分以上にすることにより延伸工程を通さなくとも充分実用特性を満足し得る繊維を得ることが可能な高速紡糸方法が生産性向上を目的として、開発され実用化されてきた。
【０００３】
この高速紡糸方法には紡糸口金から溶融吐出した糸条をそのまま５０００ｍ／分以上で引取る超高速紡糸法、図１で代表される一旦冷却固化した後加熱装置で再加熱しながら延伸熱処理し４０００ｍ／分以上で引取る非接触加熱延伸紡糸法、第１引取ロールで引取った後に第２ロールとの間で延伸し４０００ｍ／分以上で引取る直接紡糸延伸法などがある。
【０００４】
このうち超高速紡糸法によって得られる糸は染色性がよく、ヤング率が小さいため、なめらかな特徴を持つが、その物性や繊維構造は従来の延伸糸とは本質的に異なるので汎用性が小さい。
【０００５】
これに対し、非接触加熱延伸法によって得られる糸は、従来の紡糸延伸２工程法で得られる糸、いわゆる延伸糸に類似した物性を有するので従来の延伸糸としての用途への展開が十分可能である。
【０００６】
非接触加熱延伸法においては、走行糸条の受ける空気抵抗を利用して加熱延伸を行っており、加熱装置内への随伴気流の流入の抑制および随伴気流の制御が課題となってくる。特に多フィラメント品種の製糸時、あるいは多糸条装置等で隣接糸条間の距離が短いときでは随伴気流量の増大、糸条間の気流の干渉により加熱装置直上での気流が乱れて糸揺れが発生し、単糸間の擦過、単糸と加熱装置入口部の擦過による張力変動が生じ、部分延伸不良を誘発しやすくなる。
【０００７】
これらの課題を解決するため、特開昭５２−５５７１８号公報、特開昭５４−１３８６３１号公報、特開昭６１−２１５７１４号公報では加熱装置入口からの随伴気流の流入を抑制しているが、加熱装置入口付近での気流の乱れについては考慮されておらず、単糸間の部分延伸不良を誘発する。
【０００８】
また、特開平７−７０８２０号公報において加熱装置上部に上方へ拡開する保護筒を設けて糸揺れを抑制する方法、特開平１０−１３０９４４号公報においては加熱装置上部にて冷却装置から吹き出される冷却風の流れを整流化する方法が考案されている。しかしながら、いずれにおいても加熱装置内への気流流入を考慮しておらず、加熱効率の低下および加熱装置内での温度斑が生じやすい方向となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を克服し、加熱装置上部での随伴気流を整流化させて単糸間の張力変動を抑制し、かつ加熱装置への気流流入を防ぐことにより加熱効率を向上させ、加熱装置内での温度斑を低減し、多フィラメント品種の製糸時、あるいは多糸条装置等で隣接糸条間の距離が短いときでも、効率よく均一延伸熱処理させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討の結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、口金から吐出したポリエステル糸条を冷却部で一旦ガラス転移温度以下に冷却固化し、次いで加熱装置内で加熱して延伸及び熱処理を行った後、油剤を付与し高速度で引取る高速紡糸法において、加熱装置入口の開口部面積を２０ｍｍ²以上１０００ｍｍ²以下とし、かつ加熱装置直上に糸条の走行方向垂直面に対して斜めに交差するとともに、糸条が走行する開口部を有する整流板を設置することを特徴とするポリエステル繊維の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の高速紡糸方法の一実施形態を示す概略工程図であり、口金１から吐出した糸条Ｙを冷却部で糸条に対し垂直にチムニー２より空気を吹き当てることにより、一旦ガラス転移点温度以下まで冷却固化し、口金１下に設置された加熱筒などの加熱装置３内に導入し、延伸熱処理後、給油装置４で給油し、引き続き交絡装置５で交絡を施し、１対のゴデットローラ６で引取り、ワインダー７で巻き取る。
【００１３】
図２、図３は加熱装置３上部の拡大側面図および正面図である。
【００１４】
本発明においては、まず加熱装置入口の開口部８の面積が２０ｍｍ²以上１０００ｍｍ²以下とする必要がある。加熱装置入口開口部面積が２０ｍｍ²未満であると加熱装置入口部と走行糸条単糸間の擦過による張力変動が生じ、部分延伸不良を誘発し、場合によっては糸切れを引き起こすことがある。また、開口部面積が１０００ｍｍ²を越えると加熱装置内への随伴気流の流入量が多くなり、加熱装置内での加熱効率が低下し、温度斑が発生し、得られる糸は収縮斑の大きいものとなってしまう。本発明の目的を達成する上で本開口部面積は１００ｍｍ²以上５００ｍｍ²未満であることがより好ましい。
【００１５】
次に、本発明においては加熱装置直上に糸条Ｙの走行方向の垂直面に対して斜めに交差するとともに糸条Ｙが走行する開口部を形成した整流板９を設置する必要がある。このように整流板９を設置し、図２に示す様に糸条Ｙの随伴気流を矢印Ｐの方向へと分離することにより、随伴気流が加熱装置上部に衝突することにより発生する気流の乱れを低減する。
【００１６】
整流板を設置する場所は加熱装置直上であれば特に限定されることはないが、上述のように加熱装置上部での衝突による気流の乱れをおさえるには５００ｍｍ以下が好ましい。
【００１７】
この整流板の糸条走行方向の垂直面に対する傾斜角θは１０°以上８０°以下にすることが好ましく、特に好ましくは３０°以上５０°未満である。この傾斜角が小さすぎると整流板そのものに随伴気流が衝突してしまい気流の乱れが発生し加熱装置内での延伸時に張力変動が生じ、また大きすぎると随伴気流の分離効果が低減し、本発明の目的を達成することができない。本整流板は糸掛け性等を考慮して傾斜角可変であることがより好ましい。
【００１８】
さらに、糸掛け作業を容易とするために、整流板の傾斜上面を冷却風吹き出し面と対向させ、かつ冷却部の冷却風吹き出し面に対向する面は完全に開放とする。また、冷却風吹き出し面側は外乱の影響をなくし、随伴気流の流入を抑制するため冷却風吹き出し面を延長して加熱装置上部に至るまで遮断しているが、加熱装置入口での気流乱れの抑制手段として、加熱装置上部に排風開口部１０を設けて気流を排風する。排風開口部長さは３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とすることが好ましく、特に好ましくは８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。排風開口部が小さすぎると排風効果が不十分であり、冷却風吹き出し面側での乱流が発生し糸揺れが大きくなり、逆に排風開口部が大きすぎると外乱の影響を受けやすくなり、随伴気流の抱き込みも多くなるため整流化が軽減するため、糸揺れが大きくなり、それぞれ張力変動が発生する。
【００１９】
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であることが好ましいが、それ以外のジカルボン酸成分を使用しても良い。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ー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、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、艶消し剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、結晶核剤、蛍光増博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。
【００２０】
口金から加熱装置入口までの距離は、口金面下での十分な糸条冷却、作業性および糸条を延伸するための適度な応力を確保するため、１．０ｍ以上３．０ｍ以下が好ましい。該加熱装置内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点温度以上、融点以下が好ましい。加熱装置内の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０．５ｍ以上３．０ｍ以下が好ましい。
【００２１】
引取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紡糸延伸２工程法により得られる糸に匹敵する糸を得るためには、４０００ｍ／分以上が好ましく、より好ましくは４５００ｍ／分以上である。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、これら実施例によって本発明の範囲が限定されるものではない。なお、実施例中の各特性値は次の方法により求めた。
（１）加熱装置入口糸揺れ（％）
加熱装置入口上部２０ｍｍにおける糸揺れを１分間測定したときの左右の糸の揺れ幅の平均値を出し、加熱装置入口部分の糸条の集束幅との割合を百分率で表現したもので、２０％以下を良好とする。
（２）延伸不良部分個数（個／１０⁶ｍ）
得られたポリエステル原糸を織物状にし、染色した際に通常部に比べ濃く染まった部分の個数をカウントし、１，０００，０００ｍあたりに換算した個数であり、小さい程良く５以下を良好とする。
（３）連続収縮率（ＣＶ％）
東レエンジニアリング製ＦＴＡ−５００を用い、糸速１０ｍ／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。ＣＶ％３．０％以下と良好とする。
【００２３】
実施例、比較例
極限粘度[η]＝０．６４のポリエステルを２９０℃で溶融し、図１に示したような紡糸装置を用いて、孔数４８の口金から吐出した。吐出後、冷却部において１ｍにわたり糸条に対して垂直に２５ｍ／分の空気を吹きあてて、糸条を一旦室温まで冷却し、口金下２ｍに設置された長さ１．５ｍの加熱装置に糸条を導入し、延伸熱処理後、給油・交絡を施し、５０００ｍ／分の１対のゴデットローラで引取り、ワインダーで巻き取ることによって、７５Ｄデニール／４８フィラメントのポリエステル繊維を得た。
【００２４】
表１に加熱装置入口開口部面積、整流板傾斜角、排風開口部長さを変更したときの加熱装置上部糸揺れ、延伸不良部分個数、連続収縮率を示す。
【００２５】
【表１】

表１からわかるように、整流板を設置していないものは加熱装置上部の糸揺れが大きくなり、延伸不良部分が多い。また、整流板を設置していても加熱装置入口開口部の面積が本発明を満足しないもの（比較例２、３）は延伸不良部分が多い、あるいは湿熱収縮率のＣＶ％が大きいという問題がある。
【００２６】
それに対し、加熱装置入口開口部面積が本発明の範囲内であり、かつ整流板を設置しているもの（実施例１〜１１）は糸揺れが小さく延伸不良部分が少なく、湿熱収縮率ＣＶ％も小さく均一性が良好である。中でも特に整流板傾斜角θおよび排風開口部長さが本発明の範囲内であるもの（実施例２〜４、６，７、９，１０）は延伸不良部分が極めて少なく、均一性が非常に良好である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱装置上部での随伴気流を整流化させて単糸間の張力変動を抑制し、かつ加熱装置への気流流入を防ぐことにより加熱効率を向上させ、加熱装置内での温度斑が低減される。よって、多フィラメント品種の製糸時、あるいは多糸条装置等で隣接糸条間の距離が短いときでも効率よく均一延伸熱処理させることができ、延伸不良部分が極めて少なく、収縮斑も小さい均一なポリエステル繊維を提供することができる。
【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】本発明の加熱装置上部の拡大側面図である。
【図３】本発明の加熱装置上部の拡大正面図である。
【符号の説明】
１：口金
２：チムニー
３．加熱装置
４：給油装置
５：交絡装置
６：ゴデットローラー
７：巻取機
８：加熱装置入口開口部
９：整流板
１０．排風開口部

Claims

口金から吐出したポリエステル糸条を、片面冷却風吹き出し方式の冷却部で一旦ガラス転移温度以下に冷却固化し、次いで加熱装置内で加熱して延伸及び熱処理を行った後、油剤を付与し高速度で引取る高速紡糸法において、加熱装置入口の開口部面積を２０ｍｍ^２以上１０００ｍｍ^２以下とし、かつ加熱装置直上に糸条の走行方向垂直面に対して斜めに交差するとともに、糸条が走行する開口部を有する整流板を設置し、整流板の傾斜上面を冷却風吹き出し面と対向させ、かつ冷却部の冷却吹き出し面に対向する面を完全に解放し、同時に冷却部と加熱装置間の冷却吹き出し面下部に排風開口部を設けることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
糸条の走行方向の垂直面に対する整流板傾斜角θが１０°以上８０°以下である請求項１記載のポリエステル繊維の製造方法。
排風開口部の長さを５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１又は２記載のポリエステル繊維の製造方法。