JP3869569B2

JP3869569B2 - ポリエステル繊維の紡糸方法

Info

Publication number: JP3869569B2
Application number: JP34528198A
Authority: JP
Inventors: 智義山本
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000170033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速で紡糸しても未延伸糸の残留伸度を大きくすることができ、その結果、生産性を向上できるポリエステル繊維の紡糸方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル繊維は、機械的特性をはじめ、耐候性、寸法安定性など優れた特性を有しており衣料用途や産業資材用途など様々な用途で広く使用されている。こうしたポリエステル繊維を製造する上で、その生産性を上げることは製糸コストを低減させる観点から極めて重要であり、従来、その方法としては、紡糸速度を高速化し、紡糸口金からのポリマーの吐出量を大きくすることが図られてきた。しかし、紡糸速度を３５００ｍ／分以上に高速化していくと残留伸度は著しく低下し、生産性向上の効果を十分に発揮するには限界があった。そこで、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したり、得られた未延伸糸の延伸倍率を高くすることができ、生産性をさらに高めることが可能となる。
【０００３】
残留伸度を大きくする方法としては、ポリエステルをマトリックスポリマーとし、これと非相溶のポリマーを少量ブレンドすることが提案されている。例えば、特開昭５６−９１０１３号公報にはスチレン系共重合体を添加する方法、特開昭５７−４７９１２号公報にはポリ４−メチル−１−ペンテンを添加する方法、特開昭５７−１１２１１号公報には液晶ポリマーを添加する方法が開示されている。しかしながら、これらの方法によれば上記ポリマーを添加しない未延伸糸よりも残留伸度は大きくできるものの、添加されたポリマーとマトリックスポリマーとは非相溶であるため、得られる繊維が白濁したり、染色品の発色性が不十分であるといった問題が発生する。また、ポリスチレンのような低軟化温度を有するポリマーを添加した場合は、繊維の表層に存在する低軟化点ポリマーのために、高温の熱処理を必要とする仮撚加工などを行うと融着を起こす場合もある。
【０００４】
このような問題を改善するために、ポリエステルを鞘成分とし、伸長粘度の温度依存性がポリエステルより高いポリマーを芯成分とした複合繊維とすることによって、残留伸度を高くする方法が提案されているが、複合繊維を安定して紡糸することは通常の繊維を紡糸するよりも技術的に難しく、また複合繊維の紡糸設備は通常の紡糸設備よりも高価となるため、本方法を採用するのはかえってコストアップとなる。
【０００５】
さらに別の方法として、特開昭５３−２９２号公報にはポリエステルに連鎖分枝剤を共重合する方法が開示されている。この方法によれば、上記のような問題を発生することなく未延伸糸の残留伸度を大きくすることができるが、未だ伸度としては不十分であり、さらに伸度を上げるため連鎖分枝剤の共重合量を増やすとポリマーがゲル化して断糸を多発し紡糸困難となるといった問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる従来の技術が有する問題を解消し、断糸が少なく安定して紡糸することができ、かつ同一紡速で残留伸度がより大きいポリエステル未延伸糸が得られ、その結果ポリエステル繊維の生産性を向上できる紡糸方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意検討をかさねた結果、ポリエステルに連鎖分枝剤を共重合させ、さらに、炭酸、硫酸などのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を配合させることにより、残留伸度の大きい未延伸糸が得られことを見出し、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
かくして本発明では、全酸成分を基準として０．０１〜０．５モル％の連鎖分枝剤としてのトリメリット酸またはその低級アルキルエステルが共重合されたエチレンテレフタレート系ポリエステル中に、硫酸、炭酸、または下記式で表されるカルボン酸の、ナトリウム塩化合物を、該ポリエステル１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部の範囲で含有するポリエステルを用い、３５００ｍ／分以上の引取速度で溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の紡糸方法が提案される。
【０００９】
【化２】
Ｒ−ＣＯＯＨ
（式中、Ｒはアリール基またはＣ６以上のアルキル基を表す。）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるエチレンテレフタレート系ポリエステルは、実質的にエチレンテレフタレート単位からなるポリエステルである。なお、ここで実質的とは、本発明の目的を損なわない範囲内で第三成分が５モル％未満、好ましくは３モル％未満共重合されていても良いことを言い、例えば、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジエチレングリコール、１，４−ブタジオール、５−ソジウムスルホイソフタル酸などが共重合されていても良い。また、用途に応じて艶消し剤、制電剤、熱安定剤、光安定剤、他のポリマーなどが配合されたものであっても良い。
【００１１】
上記ポリエステルには、全酸成分を基準として連鎖分枝剤としてのトリメリット酸またはその低級アルキルエステルが０．０１〜０．５モル％、好ましくは０．０５〜０．３モル％共重合されている必要がある。連鎖分枝剤の共重合量が０．０１モル％未満では未延伸糸の残留伸度の増加が不十分であり、一方、０．５モル％を越えると架橋によるゲル化が進み紡糸時の断糸が多発し、紡糸困難となるので好ましくない。
【００１２】
なお、ここでいう連鎖分枝剤とは、分子内に水酸基、カルボキシル基、またはそれらのエステル形成性誘導基をあわせて３つ以上有する化合物をいい、具体的には、トリメリット酸またはその低級アルキルエステルなどが例示される。
【００１３】
本発明における、ポリエステルは、上記の連鎖分枝剤が共重合されていることに加えて、該ポリエステル中に、硫酸、炭酸、または下記式で表されるカルボン酸の、ナトリウム塩化合物を、該ポリエステル１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部、好ましくは０．０５〜０．８重量部の範囲で含有していることが肝要である。
【００１４】
【化３】
Ｒ−ＣＯＯＨ
（式中、Ｒはアリール基もしくはＣ６以上のアルキル基を表す。）
【００１５】
該含有量が０．０１重量部未満では未延伸糸の残留伸度の増加が不十分であり、一方、１．０重量部を越えると未延伸糸に着色が発生し、さらには断糸が多発するようになるので好ましくない。
【００１６】
上記のナトリウム塩化合物としては、具体的には、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムなどのナトリウム化合物が好ましい。
【００１７】
また、本発明のポリエステルは、上記のナトリウム塩化合物を、単独で、あるいは、２種類以上を組合せて含有していても良い。
【００１８】
本発明において、上記のナトリウム塩化合物のポリエステルへの配合は、任意の段階ですることができる。例えば、ポリエステル製造時のエステル化反応もしくはエステル交換反応終了前の段階でも、ポリエステル製造完了後の紡糸段階でもいずれでもよい。また、紡糸段階で配合する方法としては、例えば、ナトリウム塩化合物をポリエステルチップに粉体のまま添加する方法、これらを配合したポリエステルマスターチップを作っておき、これをポリエステルチップと混合して溶融押出機に投入する方法などが例示できる。
【００１９】
本発明においては、以上に説明した方法で連鎖分枝剤が共重合され、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩が配合されたポリエステルを溶融し、紡糸口金より溶融吐出し、吐出糸条を冷却固化して引き取る。
【００２０】
このとき、糸条の引取速度は３５００ｍ／分以上、好ましくは４０００〜８０００ｍ／分、さらに好ましくは４３００〜６０００ｍ／分とする必要がある。引取速度が３５００ｍ／分未満のときには、生産性の改善効果が不十分となるので、本発明の目的を達成することができない。
【００２１】
なお、紡糸の際の口金温度は２７５〜２９０℃の範囲が好ましく、かくすることにより残留伸度は一段と大きくなる。
【００２２】
吐出糸条を冷却固化する方法は特に限定されないが、例えば、一方向から冷却風を吹付ける際には、下記式で表されるＸを７．５〜１３．０の範囲とすると、残留伸度をより大きくすることができ、かつ冷却風による糸条の乱れも抑制することができるので好ましい。
【００２３】
【数１】

【００２４】
（式中、Ｔは溶融紡糸時の口金温度（℃）、Ｔ_airは冷却風温度（℃）、Ｔｇはポリマーのガラス転移温度（℃）、Ｖは紡糸方向に対して垂直方向の冷却風の線速度（ｍ／分）、Ｄｅは引取られた未延伸糸のデニールを表す。）
【００２５】
以上の方法により得られた未延伸糸は、必要に応じて延伸あるいは延伸仮撚加工などを施すことによって、各種衣料用途をはじめ産業資材用途にも好適に用いることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、部は重量部であり、各物性値および測定値は次のようにして測定した。
１．固有粘度
引き取られた未延伸糸を、オルトクロロフェノールを溶媒とし、オストワルド粘度計を用いて３５℃で測定した。
２．伸度
（株）島津製作所製引張試験機「オートグラフＡＧ−１００Ｅ」を使用し、２５℃、試長２５ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で測定した。
３．断糸回数
３日間連続して紡糸を行い、断糸した回数を測定し、１日あたりの断糸回数を平均値で表した。
【００２７】
［実施例１］
テレフタル酸ジメチル１９４部、エチレングリコール１２４部、トリメリット酸トリメチルエステル０．２６部、ステアリン酸ナトリウム０．５部および酢酸マンガン４水塩０．０６部を精留塔付き反応槽に入れ、常法に従ってエステル交換反応を行い、理論量のメタノールを留出せしめた。次いで反応生成物を精留塔付き重縮合用フラスコに入れ、安定剤としてトリメチルホスフェート０．０４部、重縮合触媒として三酸化アンチモン０．０７９部を加え、温度２８５℃、常圧で３０分、さらに３０ｍｍＨｇの減圧下で１５分反応を進行させた後、系内を徐々に減圧し、攪拌下１１０分間反応させた。最終温度は２８５℃、最終内圧は０．３７ｍｍＨｇであった。得られたエチレンテレフタレート系コポリエステルは常法に従ってチップに成形した。得られたポリエステルのガラス移転点（Ｔｇ）および固有粘度（ＩＶ）を表１に示す。
上記のチップを２８５℃で溶融し、２８５℃に保持された紡糸パック中に導入し、２８５℃の紡糸口金から吐出し、該吐出糸条を、紡糸方向に対して垂直方向の冷却風の線速度０．５ｍ／分、冷却風温度２７℃の冷却風を吹き当てて冷却固化させた後、４５００ｍ／分の紡糸速度で引き取って、１２５デニール／３５フィラメントの未延伸糸を得た。このときのＸの値、得られた未延伸糸の伸度、１日あたりの断糸回数を表１に示す。
【００２８】
［実施例２、参考例３〜５、実施例６〜７、参考例８、実施例９〜１２、比較例１〜６］
連鎖分枝剤の種類およびその共重合量、ナトリウム塩化合物の種類およびその配合量を表１のように変更した以外は、実施例１と同様にしてポリエステルを作成し、紡糸を行った。得られた結果を表１に示す。
【００２９】
［実施例１３］
テレフタル酸１６６部、エチレングリコール７５部、トリメリット酸０．１８部、ステアリン酸ナトリウム０．５部を常法に従いエステル交換反応した。次いで反応生成物を精留塔付き重縮合用フラスコに入れ、安定剤としてトリメチルホスフェート０．０４部、重縮合触媒として三酸化アンチモン０．０６８部を加え、温度２８５℃、常圧で３０分、さらに３０ｍｍＨｇの減圧下で１５分反応を進行させた後、系内を徐々に減圧し、攪拌下１１０分間反応させた。最終温度は２８５℃、最終内圧は０．３７ｍｍＨｇであった。得られたエチレンテレフタレート系コポリエステルは常法に従ってチップに成形した。得られたポリエステルのＴｇおよびＩＶを表１に示す。
さらに、上記のチップを実施例１と同様の方法により溶融紡糸した。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
［実施例１４］
テレフタル酸ジメチル１９４部、エチレングリコール１２４部、トリメリット酸トリメチルエステル０．２６部、ステアリン酸ナトリウム５部および酢酸マンガン４水塩０．０６部を精留塔付き反応槽に入れ、常法に従ってエステル交換反応を行い、理論量のメタノールを留出せしめた。次いで反応生成物を精留塔付き重縮合用フラスコに入れ、安定剤としてトリメチルホスフェート０．０４部、重縮合触媒として三酸化アンチモン０．０７９部を加え、温度２８５℃、常圧で３０分、さらに３０ｍｍＨｇの減圧下で１５分反応を進行させた後、系内を徐々に減圧し、攪拌下１１０分間反応させた。最終温度は２８５℃、最終内圧は０．３７ｍｍＨｇであった。得られたエチレンテレフタレート系コポリエステルは常法に従ってマスターチップに成形した。得られたこのマスターチップ用のポリエステルのＩＶは０．６６０であった。
上記のマスターチップ１０部と、Ｔｇが７９℃、ＩＶが０．６４０のポリエチレンテレフタレートのチップ９０部とを混合し、実施例１と同様の方法により溶融紡糸した。得られた結果を表１に示す。ただし、表１のＴｇは、最終的にポリエステル全体に対して共重合された連鎖分枝剤の共重合量（０．０１モル％）と相当量の連鎖分枝剤を実施例１と同様の方法で共重合させて得られたポリエステルのＴｇの値を表し、Ｘの算出にもこのＴｇの値を用いた。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、同一の紡糸速度で得られる未延伸糸の残留伸度を著しく増加させることができ、しかも断糸の発生がほとんどなく安定してこれを紡糸することができるため、ポリエステル繊維の生産性を著しく向上することができる。また、本発明の方法により得られるポリエステル未延伸糸は、必要により延伸、延伸仮撚加工などを施すことにより、タイツ、水着、靴下などのストレッチ素材、インナー、スポーツウエアー、裏地、スラックス、ブルゾンなどの衣料用途、ブラシ、キャンパス、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。

Claims

全酸成分を基準として０．０１〜０．５モル％の連鎖分枝剤としてのトリメリット酸またはその低級アルキルエステルが共重合されたエチレンテレフタレート系ポリエステル中に、硫酸、炭酸、または下記式で表されるカルボン酸の、ナトリウム塩化合物を、該ポリエステル１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部の範囲で含有するポリエステルを用い、３５００ｍ／分以上の引取速度で溶融紡糸することを特徴とするポリエステル繊維の紡糸方法。

（式中、Ｒはアリール基またはＣ６以上のアルキル基を表す。）
溶融紡糸時の口金温度が２７５〜２９０℃である請求項１記載のポリエステル繊維の紡糸方法。