JP4596636B2 - 熱接着性繊維の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度で熱収縮率の小さい熱接着性繊維を、延伸性よく得ることができる熱接着性繊維の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に産業資材用繊維は高強度を必要とする場合が多く、このため、衣料用繊維より高い粘度のポリマーが使用される。このような繊維の熱収縮率を低くする方法としては、弛緩処理の前にローラ等で高温の熱処理を施し、高い弛緩率を繊維に付与して巻き取る方法が一般的である。そして、例えば特開2000−27029号公報には、ポリエステル繊維を弛緩ゾーンでスチーム処理を行う方法が記載されているが、この方法も弛緩処理の前に220〜240℃と高い温度のローラ熱処理を行っている。
【0003】
しかし、このような方法は、鞘成分が芯成分より融点が50℃以上低いポリマーの組み合わせの熱接着性繊維に採用することが難しく、上記のポリマーの組み合わせの場合、低温のローラ温度で熱処理を行っているため、熱収縮率の高い繊維となり、メッシユシート等に加工した後、加熱接着処理を行うと、熱収縮による寸法変化が大きく、加工性不良や製品の品位が劣ったものになる。
【0004】
この対策として、芯成分の粘度を低くして熱収縮率を下げる方法や、未延伸糸を一旦巻き取った後、巻き取り速度が500m/分程度の低速で延伸を行うことで高い弛緩率を付与して巻き取る方法が行われているが、前者は強度が低くなり、後者はコスト的に不利になるという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決し、高強度で熱接着時の寸法変化が小さい熱接着性繊維を、延伸性よく製造できる熱接着性繊維の製造方法を提供することを技術的な課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、加熱された未延伸糸にスチームを吹き付け、その後加熱ローラにて延伸を行い、さらに加熱延伸の際に好ましくはこのスチームをローラボックス内に導いて高い雰囲気温度にすると、高い弛緩率を付与して巻き取ることができることを見出して本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
(1)鞘成分の融点が芯成分の融点より50℃以上低い芯鞘型構造を有する熱接着性複合繊維を製造するに際し、以下の工程(イ)、(ロ)、(ハ)および(ニ)を、この順に含むことを特徴とする熱接着性繊維の製造方法。
(イ) 溶融複合紡糸装置から吐出された未延伸糸を冷却して油剤を付与する工程
(ロ) 前記工程(イ)において油剤が付与された未延伸糸を、ローラにより加熱する工程
(ハ) 前記工程(ロ)において加熱された未延伸糸にスチームを吹き付け、その後加熱ローラにて延伸する工程
(ニ) 前記工程(ハ)で得られた延伸糸に、弛緩熱処理を行って1500m/分以上の速度で巻き取る工程
(2)工程(ハ)において繊維に吹き付けたスチームの少なくとも一部を、内部に前記加熱ローラを配置したローラボックス内に導く上記(1)記載の熱接着性繊維の製造方法。
(3)鞘成分がテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び1,4−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステル、芯成分がポリエステルである上記(1)又は(2)記載の熱接着性繊維の製造方法。
(4)芯成分の主成分がポリエチレンテレフタレートである上記(3)記載の熱接着性繊維の製造方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明で製造される熱接着繊維は芯鞘型の複合繊維であり、その芯成分は、ポリエステルの中でも寸法安定性に優れ、安価なポリエチレンテレフタレート(以下、PETと称す。)が好ましく、また、強度が低いと使用範囲が限られるため、極限粘度〔η〕は0.7〜1.2程度が好ましい。
【0008】
次に、鞘成分は、融点が芯成分より50℃以上低いことが必要であるが、好ましい芯成分であるPETの寸法安定性や広範囲の用途を考慮にいれると、融点が150〜180℃の範囲である共重合ポリエステルが好ましく、中でもテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び1,4−ブタンジオール成分からなる熱安定性のよい共重合ポリエステルを用いるのが好ましい。融点がこの範囲より低いと、芯成分がPETの場合、芯成分であるPETに、延伸時に十分な熱処理ができなくなるばかりでなく、熱接着した製品の温度使用範囲が狭くなり、また、上記範囲より高いと熱接着温度も高くなり、コスト面で不利益となるので好ましくない。
【0009】
次に、芯鞘質量比は、70:30〜50:50程度が好ましく、これよりも鞘成分が多くなると、高価なポリマーである鞘成分が多くなるためコスト面で不利益になるばかりでなく、繊維の強度が小さくなるので好ましくなく、また、鞘成分が少なくなると、接着力が低下するため好ましくない。
次に、繊維の乾熱収縮率は、熱接着時の収縮を低くするには15%以下であることが好ましい。
【0010】
本発明の鞘成分の融点が芯成分の融点より50℃以上低い芯鞘型構造を有する熱接着性複合繊維の製造方法は、以下の工程(イ)、(ロ)、(ハ)および(ニ)を、この順に含むことを特徴とする。
(イ) 溶融複合紡糸装置から吐出された未延伸糸を冷却して油剤を付与する工程
(ロ) 前記工程(イ)において油剤が付与された未延伸糸を、ローラにより加熱する工程
(ハ) 前記工程(ロ)において加熱された未延伸糸にスチームを吹き付け、その後加熱ローラにて延伸する工程
(ニ) 前記工程(ハ)で得られた延伸糸に、弛緩熱処理を行って1500m/分以上の速度で巻き取る工程
【0011】
本発明においてスチームは直接糸条に吹き付けられることが必要である。また、吹き付けられたスチームの少なくとも一部、好ましくは大半がローラボックス内に吹き込まれると、さらに効果的である。したがって、スチーム処理機からローラボックスまでにスチーム飛散防止カバー等を設置することが好ましい。
【0012】
本発明において、好ましくはローラボックス内の雰囲気温度を高くして高い弛緩率を得るために用いるスチーム処理機は何ら限定されるものではないが、繊維の進行方向に向かって角度30〜70度、2〜4個程度のオリフィスを有するスチーム処理機を用いるのが好ましい。
【0013】
また、本発明で使用するスチームの温度、圧力等は、繊維の繊度や鞘成分の融点温度に応じて、温度200〜300℃、圧力0.3〜0.8MPa程度で任意に設定すればよい。
【0014】
次に、巻き取り速度は1500m/分以上とすることが必要であるが、好ましくは2000〜3000m/分であり、この範囲より小さいと生産性が悪くなり、大きいと十分な弛緩率を得ることが難しくなり好ましくない。
【0015】
本発明で得られる芯鞘型複合繊維の断面形状は、丸断面及び異型断面のいずれでもよく、また、芯成分あるいは鞘成分に、艶消し剤、原着剤、難燃剤等を添加してもよい。
単糸繊度は、産業資材用途に用いるため5〜20dtex程度が好ましい。
【0016】
本発明は、常用の溶融複合紡糸装置で実施することができ、図1は、本発明に用いる延伸巻取り装置の一実施態様を示す概略工程図である。図1において、紡出した未延伸糸は、非加熱の第1ローラ1に複数回掛けて引き取られ、引き続いて加熱された第2ローラ2に複数回掛けて引き揃えられ、スチーム処理機6内を通過してスチームを吹き付けられながら、加熱された第3ローラ3に複数回掛けて延伸された後、加熱された第4ローラ4に複数回掛けて弛緩熱処理が施され、目的とする熱接着性繊維としてワインダー5で巻取られる。なお、図中、7はローラボックス、8は雰囲気温度センサー、9はスチーム飛散防止カバーである。
【0017】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
(a)PET、共重合ポリエステルの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度0.5g/dl、温度20℃で測定した。
(b)強伸度
JISL−1013に従い、島津製作所製オートグラフDSSー500を用い、試料長25cm、引っ張り速度30cm/分で測定した。
(C)乾熱収縮率
JISL−1017に従い、温度150℃、時間15分で測定した。
(d)操業性
第4ローラ4の糸揺れの判定:操業可能は○、操業不可能は×で評価した。
融着:全単糸の分繊が可能は○、不可能は×で評価した。
(e)ローラボックス内の雰囲気温度
排気温度をCA熱伝対で測定した。
【0018】
実施例1
常用の溶融複合紡糸装置に芯鞘型の溶融複合紡糸口金を装着し、芯成分に極限粘度〔η〕0.85のPET、鞘成分にテレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応で得られたテレフタル酸成分とエチレングリコール成分とのモル比が1:1.13のPETオリゴマーに、ε−カプロラクトンを酸成分に対して15モル%、及び1,4−ブタンジオールをジオール成分に対して50モル%の割合で添加して重合された極限粘度〔η〕0.64、Tmが160℃の共重合ポリエステルを用いた。
【0019】
そして、紡糸口金温度290℃、芯鞘質量比を3:1で紡出し、長さ20cm、温度300℃に加熱された常設の加熱筒を通過させた後、長さ150cm、温度15℃の冷却風を0.6m/秒で吹き付けて冷却し、油剤を付与して速度421m/分の非加熱の第1ローラに4回掛けて引き取り、引き続きDR1が1.02倍の速度429m/分、温度100℃の第2ローラに5回掛けて引き揃えを行い、直径が2mmで糸道に対称に2個配置されたオリフィスから、繊維の進行方向に向かって45度の角度で温度210℃、圧力0.5Mpaのスチームを吹き出すスチーム処理機内を通過させてDR2が4.8倍の速度2061m/分、温度140℃の第3ローラに6回掛けて延伸熱処理を行い、その後、DR3が0.98倍の速度2020m/分、温度120℃の第4ローラに6回掛けて弛緩熱処理を行い、DR4が0.99倍の速度2000m/分のワインダーで巻き取り、550dtex/48フィラメントの熱接着性繊維を得た。
【0020】
実施例2
スチームの温度を250℃、DR3を0.96倍とし、DR1、DR2、DR4は実施例1と同様の延伸倍率にして2000m/分のワインダーに巻き取った。
なお、実施例1、2において、延伸以降の工程は、スチーム飛散防止カバー9を設けない以外は図1に示す装置を用いて実施した。
【0021】
実施例3
スチーム飛散防止カバー9を設け、DR3を0.97倍にした以外は実施例1と同様にして行った。
【0022】
実施例4
スチーム飛散防止カバー9を設け、DR3を0.95倍にした以外は実施例2と同様にして行った。
【0023】
比較例1
スチーム処理機を使用しないでDR3を0.98倍にした以外は、実施例1と同様に行った。
【0024】
比較例2
DR3を0.97倍にした以外は、比較例1と同様にして行った。
【0025】
比較例3
第3ローラ温度を150℃にした以外は、比較例1と同様に行った。
【0026】
比較例4
第3ローラ温度を150℃にした以外は、比較例2と同様に行った。
【0027】
比較例5
第3ローラの温度を155℃にした以外は、比較例1と同様に行った。
実施例1〜4、比較例1〜5で得られた繊維の強度、切断伸度と乾熱収縮率及び操業性の評価結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
表1から明らかなように、実施例1〜4は、第3ローラボックスの雰囲気温度が高くなり、弛緩率を高くして巻き取ることが可能で、得られた繊維は強度、切断伸度及び乾熱収縮率も満足する値を有していた。
【0030】
一方、比較例1〜2は雰囲気温度が低く、弛緩率を高くすることができないため、繊維の乾熱収縮率が高くなった。また、比較例3〜4は第3ローラの温度を高くしたが、雰囲気温度が低く、弛緩率の向上及び乾熱収縮率の低下には殆ど効果がなかった。次に、比較例5は、第3ローラ温度を155℃と高温にし過ぎたため繊維が融着を起こし、繊維の強度も劣っていた。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、未延伸糸を加熱し、さらに加熱された未延伸糸にスチームを吹き付け、その後加熱延伸するので、より好ましくはこのスチームをローラボックス内に導いて高い雰囲気温度にするので、高い弛緩率を付与して巻き取ることが可能となり、このため、高強度で、熱接着時の寸法変化の小さい低収縮性の熱接着性繊維を、延伸性よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱接着性繊維の製造方法に用いる延伸巻き取り装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
1 第1ローラ
2 第2ローラ
3 第3ローラ
4 第4ローラ
5 ワインダー
6 スチーム処理機
7 ローラボックス
8 雰囲気温度センサー
9 スチーム飛散防止カバー
Claims (4)
- 鞘成分の融点が芯成分の融点より50℃以上低い芯鞘型構造を有する熱接着性複合繊維を製造するに際し、以下の工程(イ)、(ロ)、(ハ)および(ニ)を、この順に含むことを特徴とする熱接着性繊維の製造方法。
(イ) 溶融複合紡糸装置から吐出された未延伸糸を冷却して油剤を付与する工程
(ロ) 前記工程(イ)において油剤が付与された未延伸糸を、ローラにより加熱する工程
(ハ) 前記工程(ロ)において加熱された未延伸糸にスチームを吹き付け、その後加熱ローラにて延伸する工程
(ニ) 前記工程(ハ)で得られた延伸糸に、弛緩熱処理を行って1500m/分以上の速度で巻き取る工程 - 工程(ハ)において繊維に吹き付けたスチームの少なくとも一部を、内部に前記加熱ローラを配置したローラボックス内に導く請求項1記載の熱接着性繊維の製造方法。
- 鞘成分がテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び1,4−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステル、芯成分がポリエステルである請求項1又は2記載の熱接着性繊維の製造方法。
- 芯成分の主成分がポリエチレンテレフタレートである請求項3記載の熱接着性繊維の製造方法。
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