JP4818004B2 - 制電性ポリエステル仮撚加工糸及びその製造方法 - Google Patents

制電性ポリエステル仮撚加工糸及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、制電性を有するポリエステル仮撚加工糸及びその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、耐久性に優れた制電性を有するポリエステル仮撚加工糸及びそのような仮撚加工糸を高速で安定して製造する方法に関するものである。
ポリエステル、中でもポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とする芳香族ポリエステル(以下、PET系ポリエステルと略称する)、は多くの優れた特性を有しているために、繊維、フィルム、シ−ト等の成形用材料として広く使用されている。しかしながら、ポリエステルは疎水性であるため、制電性が要求される分野での使用は制限されている。
従来より、PET系ポリエステルに親水性を付与して制電性(帯電防止性)を発現させようとする試みが行われており、これまでに数多くの提案がなされている。例えば、ポリエステルにポリオキシアルキレン系ポリエーテル化合物を配合せしめる方法(下記特許文献1参照)、並びに、ポリエステルに実質的に非相溶性のポリオキシアルキレン系ポリエーテル化合物と有機・無機のイオン性化合物とを配合せしめる方法が知られている(下記特許文献2〜7参照)。ところが、これらのポリエステル組成物から製造された繊維は、通常の延伸糸(FOY)においては、制電性を有するものの、仮撚加工糸においては、撚り変形によって毛羽が発生するため、十分な制電性を有する実用的なPET系ポリエステル仮撚加工糸は未だ存在しないのが実情であった。
しかしながら、近年、織編物の風合い、肌触り、外観等に関する要求がますます高まってきているにも拘らず、従来の仮撚加工糸を用いて製編織された布帛では、パチパチする静電気を抑えるといった制電性を有する布帛は皆無に等しいと言えるほどである。特に、学生服、ユニフォ−ム、防塵衣等の静電気を抑える用途、あるいは、肌に直接触れることの多いブラウスやシャツ等の用途においても、制電性を有するPET系ポリエステル仮撚加工糸布帛は現在に至るも提供されていないのが現状である。
特公昭39−5214号公報 特公昭44−31828号公報 特公昭60−11944号公報 特開昭53−80497号公報 特開昭53−149247号公報 特開昭60−39413号公報 特開平3−139556号公報
本発明の目的は、上述したところから明らかなように、制電性能に優れたポリエステル布帛を得ることができる新規なPET系ポリエステル仮撚加工糸を提供すること、そして該ポリエステル仮撚加工糸を安定して製造することができる方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の制電剤を特定範囲内で含有するポリエステル組成物からなるポリエステル未延伸糸条を、特定の仮撚具を用い、特定の温度及び撚数条件下で延伸同時仮撚加工すれば、耐久性、風合い等が良好で、制電性能にも優れたポリエステル布帛とすることができる新規なポリエステル仮撚加工糸を、安定して製造することができることを見出し、本発明に到達した。
かくして本発明によれば、新規な制電性仮撚加工糸として、繰り返し単位の75モル%以上がエチレンテレフタレート単位からなる芳香族ポリエステル100重量部当り、静電剤として(a)ポリオキシアルキレン系ポリエーテル0.2〜30重量部、及び(b)該芳香族ポリエステルと実質的に非反応性の有機イオン性化合物0.05〜10重量部、の両方を含有する芳香族ポリエステル組成物からなる制電性ポリエステルマルチフィラメントの仮撚加工糸であって、該仮撚加工糸の帯電圧半減期が60秒以下であり、かつ、捲縮率が10〜20%であることを特徴とする制電性ポリエステル仮撚加工糸が提供される。
また、本発明によれば、かかる制電性ポリエステル仮撚加工糸において、総繊度が50〜200dtexであることを特徴とする制電性ポリエステル仮撚加工糸が提供される。
さらに、本発明によれば、上記制電性仮撚加工糸の製造法として、繰り返し単位の75モル%以上がエチレンテレフタレート単位からなる芳香族ポリエステル100重量部当り、(a)ポリオキシアルキレン系ポリエーテル0.2〜30重量部、及び(b)該芳香族ポリエステルと実質的に非反応性の有機イオン性化合物0.05〜10重量部を含有する芳香族ポリエステル組成物を溶融紡糸して得た、複屈折率が0.02〜0.05の未延伸糸条を、下記(イ)〜(ニ);
(イ)仮撚具として、3軸フリクションディスクタイプで、解撚部に位置する最下段のディスクの材質がセラミックであり、該ディスクと走行糸条との接触長が2.5〜0.5mmであり、かつ、該ディスクの径が直上のディスク径の90〜98%であるものを使用すること、
(ロ)仮撚加工温度を、糸条を形成する芳香族ポリエステル組成物のガラス転移温度TGに基づいてTG+170℃〜TG+200℃の温度とすること、
(ハ)仮撚加工時の延伸倍率を、1.4〜2.4とすること、そして、
(ニ)仮撚数T(回/m)を、仮撚加工糸の繊度(Y dtex)に対し、15000/Y1/2≦T≦35000/Y1/2の範囲内とすること、
を同時に満足する条件にて延伸同時仮撚加工することを特徴とする制電性仮撚加工糸の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記方法において、延伸同時仮撚加工される未延伸糸に圧空による交絡処理を施すことを特徴とする制電性仮撚加工糸の製造方法が提供される。
本発明のポリエステル仮撚加工糸は、上記のような制電剤が含まれているため、優れた制電性が発現される。すなわち、本発明では、仮撚加工時のフィラメントのセクション変形、毛羽を発生させることなく、高速で安定して仮撚することで、制電剤のマイグレーションが起こりにくくなるので、予想外に制電性が発揮される。
この効果は、高圧染色をしたときに顕著に現れ、耐熱性に強く実用的である。さらに、学生服、ユニフォ−ム等の用途では、耐光性耐久性が良いという利点もある。すなわち、本発明による仮撚加工糸の利点は、後工程における高圧染色を経て顕著に現れ、耐熱性に強く実用的であるため、学生服、ユニフォ−ム等にしたとき、耐光性が強いという利点がある。
その結果、特に、学生服、ユニフォーム、防塵衣、等の静電気を抑える用途向けとして、非常に良好な嵩高性、スパン感等を有するとともに、後工程での取り扱い性にすぐれたものとなるため、制電性に優れたスパンライクなポリエステル布帛とすることができるポリエステル仮撚加工糸となる。しかも、本発明の製造方法によれば、かかる制電性仮撚加工糸を、生産性よく安定して製造することができる。
本発明の制電性仮撚加工糸は、特定の制電性芳香族ポリエステル組成物からなるマルチフィラメントで構成され、かつ特定の制電特性及び捲縮性を有するものである。以下、本発明の実施形態について、該制電性仮撚加工糸を構成する芳香族ポリエステル組成物、該仮撚加工糸の特性及び該仮撚加工糸の製造方法、の順に詳細に説明する。
<制電性仮撚加工糸を形成する組成物>
本発明でいう系芳香族ポリエステルは、ポリマー繰り返し単位の75モル%以上、好ましくは85〜100モル%、がエチレンテレフタレートであるPET芳香族ポリエステルであって、主としてテレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体とエチレングリコール又はそのエステル形成性誘導体との反応により得られる重合体を対象とする。
このPET系芳香族ポリエステルにあっては、酸成分として、テレフタル酸以外に他の二官能性芳香族カルボン酸を少量共重合したものでもよい。かかるく共重合成分としては、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5‐ナフタレンジカルボン酸、2,5‐ナフタレンジカルボン酸、2,6‐ナフタレンジカルボン酸、4,4′‐ビフェニルジカルボン酸、3,3′‐ビフェニルジカルボン酸、4,4′‐ビフェニルエーテルジカルボン酸、4,4′‐ビフェニルメタンジカルボン酸、4,4′‐ビフェニルスルホンジカルボン酸、4,4′‐ビフェニルイソプロピリデンジカルボン酸、1,2‐ビス(フェノキシ)エタン‐4,4′‐ジカルボン酸、2,5‐アントラセンジカルボン酸、2,6−アントラセンジカルボン酸、4,4′‐p‐フェニレンジカルボン酸、2,5‐ピリジンジカルボン酸、β‐ヒドロキシエトキシ安息香酸、p‐オキシ安息香酸等をあげることができる。これらの二官能性芳香族カルボン酸は2種以上併用してもよい。なお、少量であればこれらの二官能性芳香族カルボン酸とともにアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸の如き二官能性脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸の如き二官能性脂環族カルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等を1種又は2種以上併用することもできる。
また、ジオール化合物として、エチレングリコールにほかに、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−メチル1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールの如き他の脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールの如き脂環族ジオール等及びそれらの混合物等を共重合していてもよい。また、少量であればこれらのジオール化合物と共に両末端又は片末端が未封鎖のポリオキシアルキレングリコールを共重合することができる。
さらに、ポリエステルが実質的に線状である範囲で、トリメリット酸、ピロメリット酸の如きポリカルボン酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールの如きポリオールを使用することもできる。
好ましいPET系芳香族ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)のホモポリマー、あるいは、ポリエチレンイソフタレート・テレフタレート、ポリエチレン・ブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート・デカンジカルボキシレート等のような共重合ポリエステルをあげることができる。なかでも、機械的性質、製糸性等のバランスのとれたポリエチレンテレフタレートのホモポリマーが特に好ましい。
かかるPET系芳香族ポリエステルは任意の方法によって合成される。例えば、ポリエチレンテレフタレートついて説明すれば、テレフタル酸とエチレングリコールとを直接エステル化反応させるか、テレフタル酸ジメチルの如きテレフタル酸の低級アルキルエステルとエチレングリコールとをエステル交換反応させるか又はテレフタル酸とエチレンオキサイドとを反応させるかして、テレフタル酸のグリコールエステル及び/又はその低重合体を生成させる第1段反応、次いでその生成物を減圧下加熱して所望の重合度になるまで重縮合反応させる第2段の反応とによって容易に製造される。
かかるPET系芳香族ポリエステルには、必要に応じて、安定剤、艶消し剤、着色剤、その他の添加剤を含んでいても差し支えない。
本発明の仮撚加工糸を形成する制電性芳香族ポリエステル組成物は、上記の如きPET系芳香族ポリエステルに特定の制電剤を2種配合したものである。本発明で第1の制電剤として配合されるポリオキシアルキレン系ポリエーテル(a)は、PET系芳香族ポリエステルに実質的に不溶性のものであれば、単一のオキシアルキレン単位からなるポリオキシアルキレングリコールであっても、2種以上のオキシアルキレン単位からなる共重合ポリオキシアルキレングリコールであってもよく、また、下記一般式(I)で表わされるポリオキシエチレン系ポリエーテルであってもよい。
Figure 0004818004
上記式(I)中、Zは1〜6個の活性水素原子を有する有機化合物残基、Rは炭素原子数6以上のアルキレン基又は置換アルキレン基、Rは水素原子、炭素原子数1〜40の一価の炭化水素基、炭素原子数2〜40の一価のヒドロキシ炭化水素又は炭素原子数2〜40の一価のアシル基、kは1〜6の整数、nはn≧70/kを満足する整数、mは1以上の整数を示す。
かかるポリオキシアルキレン系ポリエーテルの具体例としては、分子量が4000以上のポリオキシエチレングリコール、分子量が1000以上のポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、分子量が2000以上のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド共重合体、分子量4000以上のトリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物、分子量3000以上のノニルフェノールエチレンオキサイド付加物、並びに、これらの末端OH基に炭素数が6以上の置換エチレンオキサイドが付加した化合物があげられ、なかでも、分子量が10000〜100000のポリオキシエチレングコール及び分子量が5000〜16000のポリオキシエチレングリコールの両末端に炭素数が8〜40のアルキル基置換エチレンオキサイドが付加した化合物が好ましい。
かかるポリオキシアルキレン系ポリエーテル化合物(a)の配合量は、上記芳香族ポリエステル100重量部に対して0.2〜30重量部の範囲である。配合量が0.2重量部より少ないときは親水性が不足して充分な制電性を呈することができない。一方、30重量部より多く配合しても最早制電性の向上効果は認められず、かえって得られる組成物の機械的性質を損なうようになる上、該ポリエーテル化合物がブリ−ドアウトしやすくなるため、溶融紡糸時にチップのルーダ−への噛み込み性が低下して、紡糸安定性も悪化するようになる。
上記の芳香族ポリエステル組成物には、制電性を特段に向上させるために、さらに第2の制電剤として有機イオン性化合物(b)が配合される。かかる有機イオン性化合物としては、マトリックスであるPET系芳香族ポリエステルと実質的に非反応性でかつ上記ポリオキシアルキレン系ポリエーテル化合物(a)とも実質的に非反応性の化合物であって、例えば、下記一般式(II)、(III)で示されるスルホン酸金属塩及びスルホン酸第4級ホスホニウム塩を好ましいものとしてあげることができる。これらは単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
Figure 0004818004
上記式(II)中、Rは炭素原子数3〜30のアルキル基又は炭素原子数6〜40のアリール基、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属を示す。上記式(II)においてRがアルキル基のとき該アルキル基は直鎖状であっても又は分岐した側鎖を有していてもよい。MはNa,K,Li等のアルカリ金属又はMg,Ca等のアルカリ土類金属であり、なかでも、Li,Na,Kが好ましい。かかるスルホン酸金属塩は1種のみを単独で用いても2種以上を混合して使用してもよい。好ましいスルホン酸金属塩の具体例としては、ステアリルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、炭素原子数の平均が14であるアルキルスルホン酸ナトリウム混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ハード型、ソフト型)、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム(ハード型、ソフト型)、ドデシルベンゼンスルホン酸マグネシウム(ハード型、ソフト型)等をあげることができる。
Figure 0004818004
上記式(III)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、炭素原子数3〜30のアルキル基又は炭素原子数6〜40のアリール基を示す。これらのR、R、R及びRはそれぞれ炭素原子数が5〜15の低級アルキル基、フェニル基又はベンジル基が好ましい。また、これらR、R、R及びRの炭素数の総合計は60以下が好ましい。
好ましいかかるスルホン酸第4級ホスホニウム塩の具体例としては、アルキル基の炭素原子数の平均が14であるアルキルスルホン酸テトラブチルホスホニウム、アルキル基の炭素原子数の平均が14であるアルキルスルホン酸テトラフェニルホスホニウム、アルキル基の炭素原子数の平均が14であるアルキルスルホン酸ブチルトリフェニルホスホニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム(ハード型、ソフト型)、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラフェニルホスホニウム(ハード型、ソフト型)、ドデシルベンゼンスルホン酸ベンジルトリフェニルホスホニウム(ハード型、ソフト型)等をあげることができる。かかるスルホン酸第4級ホスホニウム塩は1種のみを単独で用いても2種以上を混合して使用してもよい。
かかる有機のイオン性化合物(b)としては1種のみ使用しても2種以上併用してもよいが、その合計配合量は、芳香族ポリエステル100重量部に対して0.05〜10重量部の範囲が好ましい。0.05重量部未満では制電性向上の効果が小さく、10重量部を超えると繊維の機械的性質を損なうようになる上、該イオン性化合物もブリ−ドアウトしやすくなるため、溶融紡糸時のチップのルーダ−噛み込み性が低下して、紡糸安定性も悪化するようになる。
なお、上記芳香族ポリエステル組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、上に述べた制電剤のほか、公知の添加剤、例えば、顔料、染料、艶消し剤、防汚剤、蛍光増白剤、難燃剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤等を配合してもよい。
<仮撚加工糸の特性>
本発明の仮撚加工糸において、捲縮率にして10〜20%、特に12〜18%、の範囲の捲縮を有する。捲縮率がこの範囲のものは、ソフトな風合に優れる織編物が得られる。捲縮率が10%未満の場合には、織編物とした際の糸条間空隙が多くなり、染料が入りやすくなり、染斑を発現されやすくなるので好ましくない。一方、20%を超える場合には、得られる織編物の表面の杢が白けた色調となり、かつ、織編物の風合にフカツキ感を呈するようになるので好ましくない。
さらに、本発明の仮撚加工糸は、帯電圧半減期が60秒以下、好ましくは5〜40秒である。ここで帯電圧半減期とは、仮撚加工糸を、筒編みし、染色し、調湿後、制電性能をJIS‐L1094帯電性試験方法A法(半減期測定法)により測定される値である。ここでは、帯電圧が初期帯電圧の1/2に減衰するまでの時間(秒)を測定し、その時間(秒)が短い方が制電性能に優れていると評価される。帯電圧半減期が60秒を超えるものは、制電効果が無いか又は非常に小さいため、本発明の目的を達し得ない。
また、本発明の仮撚加工糸は、織編物とした場合の織密度を適正な範囲に調整しやすくするため、その総繊度は50〜200dtex(デシテックス)の範囲が適当であり、好ましくは50〜150dtexの範囲である。総繊度が50dtex未満の場合には、織編地の張り腰が弱く、かつ、充分に密集した織編地を得ることが困難となるので好ましくない。一方、200dtexを超える場合には、織編物の目付が大きくなりすぎるため織編用としては好ましくない。なお、単繊維の繊度は1.0〜5.0dtexが好ましく、仮撚加工糸の構成フィラメント数は24〜96本が好ましい。
<仮撚加工糸の製造法>
以上に説明した本発明の制電性ポリエステル仮撚加工糸は、例えば、以下の方法により良好な生産性にて安定に製造することができる。
すなわち、本発明の製造方法では、仮撚加工時に変形、毛羽を発生させることなく、高速、安定して仮撚加工するため、加工用原糸として、PET系芳香族ポリエステル中に上記のポリオキシアルキレングリコール(a)とイオン性帯電防止剤(b)との両方が均一に配合された芳香族ポリエステル組成物から溶融紡糸された複屈折率0.02〜0.05の未延伸マルチフィラメントを用い、これを下記(イ)〜(ロ)を同時に満足する条件で延伸同時仮撚加工する。
(イ)仮撚具として、3軸フリクションディスクタイプで、解撚部に位置する最下段のディスクの材質がセラミックであって、そのディスクと走行糸条との接触長が2.5〜0.5mmであり、かつ、そのディスク径が直上のディスク径の90〜98%であるものを使用する。
(ロ)仮撚加工温度を、原糸を形成する芳香族ポリエステル組成物のガラス転移点(TG)に基づき、TG+170℃〜TG+200℃の温度とする。
(ハ)仮撚加工時の延伸倍率を、1.4〜2.4とする。
(ニ)仮撚数T(回/m)を、仮撚加工糸の繊度(Y dtex)に対し、15000/Y1/2≦T≦35000/Y1/2とする。
溶融紡糸段階では、上記芳香族ポリエステル組成物を紡糸口金から溶融吐出して冷却固化しフィラメント状となし、各フィラメントを合糸し、必要な油剤を付与して、紡糸速度2000〜4500m/分、特に2500〜3500m/分、の条件で引き取るのが好ましい。
その際、紡糸された未延伸糸(マルチフィラメント糸)の複屈折率は0.02〜0.05の範囲であることが必要である。複屈折率が0.02未満の場合、仮撚加工時の張力が低く、サージング発生を起こしやすく、糸揺れのため熱セット斑が起って染斑不良の原因となり、さらに仮撚加工時の延伸倍率アップで弱糸となるため、好ましくない。一方、複屈折率が0.05を超える場合、原糸毛羽が発生しやすくなり、工程不調となるので好ましくない。
本発明方法では、紡糸及び/又は延伸仮撚加工の工程で空気撹乱流により糸条の交絡処理を行うことが好ましい。かかる空気交絡処理は延伸仮撚加工と別の工程で行ってもよいが、図1に示すように、延伸仮撚加工装置にインターレースノズル(4)を設置して延伸仮撚加工の直前に施すのが好ましい。このことにより毛羽発生を抑制し、加工糸の取り扱い性に好影響をもたらすことができる。さらに、別のインターレースノズル(図示せず)により、仮撚下での熱セット後の糸条に空気交絡を施すことで完全に混繊交絡を行わせ、糸長方向に均一化させる。この効果から、糸長方向に均一化した制電性能を有し、かつ高級感を発現させる加工糸とすることができる。
本発明方法では、好ましくは延伸仮撚加工直前に交絡処理が施された未延伸糸は、例えば図1に示すような2段式ヒ−タ−を備えた延伸仮撚加工機に掛けて、捲縮を有するポリエステル仮撚加工糸とする。なお、図1の例では、上述のポリエステル未延伸糸(1)は、パッケージから引き出され、糸ガイド(2)を経て2対のフィードローラー(3、3’)の間に設置されたインターレースノズル(4)により、空気交絡処理が施される。ここで交絡処理された未延伸糸は、フィードローラー(3’)と第1デリベリーローラー(8)との間で所定倍率に延伸されながら、回転している3軸フリクションディスクタイプの仮撚具(7)により加撚される。この際、仮撚具(7)として、解撚部に位置する最下段のディスクの材質がセラミックであり、該ディスクと走行糸条との接触長が2.5〜0.5mmであり、かつ、そのディスク径がすぐ上流に位置するディスク径の90〜98%であるものが使用される。
この間、糸条は、第1段ヒーター(5)によって加撚状態で熱セットされた後、下流側の冷却プレート(6)で冷却され、仮撚具(7)を通過し解撚される。さらに、走行糸条は、必要に応じ、第1デリベリーローラー(8)と第2デリベリーローラー(10)との間に設置された第2段ヒーター(9)で再熱セットが施され、さらに、空気交絡が施された後、巻取ローラー(11)でチーズ状パッケージ(12)として巻き取られ、目的とする制電性ポリエステル仮撚加工糸が製造される。
高速での延伸仮撚加工を考慮し、第1段ヒーター(5)及び第2段ヒーター(9)はともに非接触式とするのが好ましい。特に、第2段ヒーター(9)はSW−OFF省略する(使用しない)ことが多いが、加工糸に求められる風合等、必要に応じて、使用してもかまわない。
本発明方法においては、既に述べたように、仮撚具(7)として、図2に示すような3軸フリクションディスクタイプのもので、その解撚部に位置する最下段のディスクはセラミック製のものとし、かつ、該ディスク径がすぐ上流のディスク径よりも90〜98%であるものを用い、該ディスクと走行糸条との接触長を2.5〜0.5mmとすることが肝要である。すなわち、図2に例示する仮撚具(7)は、3本の回転軸(15)にそれぞれ2個ずつ仮撚ディスク(13)が取り付けられた3軸フリクションディスクタイプのものであって、各回転軸(15)は駆動ベルト(17)で駆動されるタイミングベルト(16)により所定速度で回転し、それぞれの仮撚ディスク(13)を回転させるようにしている。本発明方法では、仮撚ディスク(13)のうち少なくとも解撚部に位置する最下段のディスク(図2の例では左側の回転軸に取り付けた下方のディスク)は、セラミック製とし、かつ、そのディスクの直径がすぐ上流側のディスク(図2の例では中央の回転軸に取り付けた下方のディスク)の直径の90〜98%であるものを使用する。そして、該セラミック製ディスクと走行糸条との接触長は2.5〜0.5mmとする。
このように仮撚具(7)における最下段のディスク材質がセラミックであることがディスク摩耗の上で、好ましい。また、該ディスクと走行糸条との接触長を2.5〜0.5mmとするのは、加撚が終了して、捲縮状態の糸条が最後の解撚部に入った際、該ディスクと糸条との接触面積を極力少なくして、抵抗を少なくすることが、毛羽を著しく減少する上で有効であるという本発明者らの知見に基づくものである。同様に、最下段のディスクの径を直上のディスク径よりも90〜98%の径とすることが、糸導を次のステップ(すなわち、熱セット)に移動させる際の抵抗が少なく糸条がスムーズに移動できる適正ゾ−ンであることを見出したことによるものである。
本発明方法では未延伸糸条を構成するフィラメントには、上記2種の制電剤が含まれるため、元来、延伸仮撚加工による毛羽を発生し易いものであるが、本発明方法によれば、上述の条件を採用することで、延伸仮撚加工時の加工毛羽の発生を著しく低減することが可能となる。しかるに、この範囲を外れると、加工毛羽が発生して、製織性、解舒性、織物製品での品質に悪影響を及ぼす要因となる。本発明者らが、各種の検討を重ねた結果、走行糸条と最下段ディスクとの接触長を2.5〜0.5mmとすることが、本発明方法の延伸仮撚加工においては、加工毛羽を著しく減少する上で特に効果的であることが判明した。
本発明方法では、仮撚加工温度を、上記芳香族ポリエステル組成物のガラス転移点TG(℃)に基づき、TG+100℃〜TG+200℃とすることが必要である。ポリエチレンテレフタレートを主体とする組成物の場合、TGは約70℃であるから、上記温度範囲は約170〜300℃となる。仮撚加工温度がTG+100℃未満では、捲縮性能が低く、風合いが硬く、TG+200℃を超える場合は、極端に加工糸の扁平が進み、加工毛羽が発生するようになるので、好ましくない。
さらに、延伸仮撚加工における延伸倍率は、1.4〜2.4が最適であり、この領域を外れた低倍率ゾ−ンでは、サージング発生、糸揺れによる熱セット斑が生じ、高倍率ゾ−ンでは、加工糸の扁平化が進み、さらに加工毛羽が発生するようになるので、好ましくない。
なお、ここでいう仮撚加工温度とは、第1段のヒーターの設定温度であり、接触式ヒーターの場合は接糸面の設定温度、非接触式ヒーターの場合は、糸条走行域の雰囲気温度に相当する。
本発明方法では、非接触式ヒーターの使用が好ましいが、この場合、第1段の非接触式ヒーターの温度を170〜300℃、特に200〜250℃、として加撚状態の糸条を熱処理(熱セット)するのが好ましい。
なお、ここでいう好適ヒーター温度は、市販の延伸仮撚加工機(具体的には、帝人製機製216錘建HTS−15V)を使用する場合についての設定温度であって、非接触式の有効長1.0〜1.5mのヒーター、加工時の糸速として800m/分の仕様によるものを想定している。従って、特殊なヒーターを用いたり、超高速度で加工したりする場合等は、それに応じて温度条件を適宜調整すべきことはもちろんである。
ここで加撚領域の第1段ヒーターは、未延伸糸条の延伸性及び撚り掛け性を向上させるためのものであり、この温度が、非接触ヒーターの場合では温度が170℃未満になると、撚り掛け性が低下して本発明の目的とする捲縮を付与することができなくなり、織編物にした際の風合がペーパーライクとなる。また、延伸仮撚加工時の断糸及び毛羽の発生が多くなり、捲縮斑や染色時の染色斑も発生しやすくなるので好ましくない。一方、300℃を超えると、延伸仮撚加工時、撚り掛けで単糸切れが発生しやすくなり、得られるポリエステル仮撚加工糸は毛羽の多いものとなるので好ましくない。なお、延伸仮撚加工機のタイプによっては、第1段ヒーターが前半部と後半部に分割されている場合があるが、本発明方法においては第1段ヒーターの前半部と後半部とは同一温度に設定すればよい。
なお、第1段ヒーターにおける糸条の熱処理時間は、ヒーターの種類、その長さ及びその温度等により適宜設定すればよいが、熱処理時間が短すぎると加工糸の捲縮率が不十分なものとなりやすく、また、張力変動に起因する延伸仮撚断糸、加工糸の毛羽、織編物での染斑が発生しやすい。一方、熱処理時間が長すぎると捲縮率が大きくなりすぎる傾向にある。通常、非接触式ヒーターの場合は0.04〜0.12秒の範囲、特に0.06〜0.10秒の範囲が適当である。
本発明方法では、延伸同時仮撚加工における仮撚数T(回/m)を、仮撚加工糸の繊度Y(dtex)に応じて(15000〜35000)/Y1/2、好ましくは(20000〜30000)/Y1/2の範囲に設定する。仮撚数が15000/Y1/2(回/m)未満の場合には、微細で強固な捲縮を付与するのが難しくなり、布帛にしたときに風合が硬くペーパーライクになり、仮撚数が35000/Y1/2(回/m)を超える場合は、断糸及び毛羽の発生が多くなるので、いずれも好ましくない。
本発明方法では、先ず、延伸仮撚装置に供給されるポリエステル未延伸糸に予め空気流によってフィラメント間の交絡を施すことが望まれる。この空気交絡処理は延伸仮撚加工とは別個に行ってもよいが、図1のように延伸仮撚装置にインターレースノズルを設置して延伸仮撚直前に空気交絡処理をする方法が好ましい。交絡の度合いはポリエステル仮撚加工糸で測定した交絡度が30〜80ケ/m、より好ましくは50〜70ケ/mとなるように施す。交絡度が30ケ/m未満の場合はポリエステル未延伸糸を構成するフィラメント同士の混ざりが悪く、延伸仮撚工程での解舒(原糸パッケージからの取り出し)不良による断糸及び加撚・解撚時の単糸切れ発生が多くなるので好ましくない。交絡度が80ケ/mを超える場合はポリエステル仮撚加工糸を構成するフィラメント同士の絡み合いが強くなり過ぎて、糸が固まった状態となり好ましくない。
本発明方法では、直径が40〜70mm、より好ましくは直径45〜62mm、の仮撚ディスクを使用して加撚・解撚を行うのがよい。該仮撚ディスクは、例えば図2に示すように各2枚のディスクを3軸に配置した仮撚ユニットに組み立てて使用する。仮撚ディスクの直径が40mm未満では、上記ポリエステル組成物からなる糸条への仮撚ディスクによる摩擦損傷が急激に増加し、断糸及び毛羽の発生が多くなる。仮撚ディスクの直径が70mmを超える場合は、仮撚ディスクによる撚掛け力が低下し、微細で強固な捲縮が得られない場合が多く好ましくない。また、加撚張力が上昇し毛羽の発生が多くなる。さらに、走行糸条を仮撚ディスクに導く作業(スレッディング)が極めてむずかしくなる。
仮撚ディスクを通過する糸条の走行角(ディスク回転軸とディスクの外周上を接触走行する糸条とがなす角度)は、30〜48度、特に32〜45度の範囲とすることが好ましい。かくすることにより、ディスクによる撚り掛け力を低下させることなく、糸送り作用を高め、安定した状態で加撚・解撚を施すことができる。この際、既に述べたとおり、最下段のディスクと走行糸条との接触長を2.5〜0.5mmとすることが、加工毛羽を著しく減少する上で効果的である。
上記ポリエステル組成物からなる繊維は耐フィブリル性に劣り、一般にこのような耐フィブリル性の低い繊維は加工時の毛羽発生は避けられないと考えられているが、本発明方法によれば、糸条に耐フィブリル性を有する繊維構造をもたせつつ加工する技術を採用しているため、仮撚加工時のセクション変形、毛羽などを発生させることなく、高速、安定して仮撚加工することができ、高品質の仮撚加工糸を製造することが出来る。
このようにして得られる本発明の制電性仮撚加工糸は、無撚、無糊で製織又は製編し、良好な布帛とすることができる。この際、製織製編性は良好で、断糸は無くスムーズである。また、以上の如き本発明方法によれば、制電性、耐久性に優れたポリエステル仮撚加工糸が、効率的に安定して製造することができる。
以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお、例中に示す各測定値は次の方法で測定した値である。また、例中において単に「部」とあるは、特に断らない限り重量部を意味する。
(1)固有粘度
芳香族ポリエステル組成物をオルソ−クロルフェノールに溶解し、ウベロ−デ粘度管を用い、35℃で測定した。
(2)紡糸断糸
溶融紡糸設備で1週間溶融紡糸を行い断糸した回数を記録し、1日1錘当りの紡糸断糸回数を紡糸断糸とした。ただし、人為的あるいは機械的要因による断糸は断糸回数から除外した。
(3)複屈折率
常法に従い、光学顕微鏡とコンペンセ−タ−を用いて、繊維の表面に観察される偏光のリターデーションから求めた。
(4)走行角
仮撚ディスク上を走行している糸条を写真撮影し、各仮撚ディスク円盤上の糸条の走行角度θを写真の上で実測して、それらの測定値の平均値を走行角とした。
(5)延伸仮撚断糸
帝人製機製216錘建「HTS−15V」(2ヒーター仮撚加工機で非接触式ヒーター仕様)にて、延伸仮撚加工を1週間連続実施し、延伸仮撚機1台・1日当たりの断糸回数を延伸仮撚断糸とした。ただし、糸繋ぎ前後による断糸(ノット断糸)あるいは自動切替え時の断糸等、人為的あるいは機械的要因による断糸は断糸回数から除外した。
(6)捲縮率
ポリエステル仮撚加工糸サンプルに0.044cN/dtexの張力を掛けてカセ枠に巻き取り、約3300dtexのカセを作成した。該カセの一端に0.0177cN/dtex及び0.177cN/dtexの2個の荷重を負荷し、1分間経過後の長さS0(cm)を測定した。次いで、0.177cN/dtexの荷重を除去した状態で100℃の沸水中にて20分間処理した。沸水処理後0.0177cN/dtexの荷重を除去し、24時間自由な状態で自然乾燥し、再び0.0177cN/dtex及び0.177cN/dtexの荷重を負荷し、1分間経過後の長さをS1(cm)測定した。次いで、0.177cN/dtexの荷重を除去し、1分間経過後の長さを測定してS2(cm)を求めし、次の数式で捲縮率を算出した。なお、本実施例及び比較例では10回の測定値の平均値で表した。
Figure 0004818004
(7)仮撚加工糸の強度、伸度
JIS L−1013−75に準じて、破断強度と破断伸度を測定した。
(8)毛羽個数
東レ(株)製DT−104型毛羽カウンタ−装置を用いて、ポリエステル仮撚加工糸サンプルを500m/分の速度で20分間連続測定して発生毛羽数を計測し、サンプル長1万m当たりの個数で表した。
(9)風合い(ソフト感)
専門家による官能検査で以下のレベルにランクわけした。
レベル1:ソフトでしなやかな感触がある
レベル2:ややソフト感が乏しいが反撥性は感じられる
レベル3:カサカサした触感あるいは硬い触感である。
(10)帯電性試験:A法(半減期測定法)
仮撚加工糸を、筒編みし、染色し、調湿後、試験片をコロナ放電場で帯電させた後、この帯電圧が1/2に減衰するまでの時間(秒)をスタテイック・オネストメ−タで測定した。時間(秒)が短い方が、制電性能が優れていると評価される。
(11)帯電性試験:B法(摩擦帯電圧測定法)
試験片を回転させながら摩擦布で摩擦し、発生した帯電圧を測定した。具体的手順は、JIS L 1094帯電性試験方法B法(摩擦帯電圧測定法)に準拠する。この摩擦帯電圧が約2000V以下(好ましくは1500V以下)であれば、制電効果があると評価される。
(12)交絡度
約1.2mのポリエステル仮撚加工糸の糸端に0.2cN/dtexの荷重をかけて、衝立上部に取り付けられた固定点から垂直にたらし、0.1cN/dtexの荷重に相当する重量の釣り針型のフックを用い、上部固定点より、該釣り針型フックを挿入し、フックが自然落下し止まるのを待って取り外した。次いで、停止点から2mm下の位置にフックを再び挿入し、同様の操作を行った。これを糸長1mにわたって繰り返し、その間でフックの止まった回数を交絡度(ケ/m)とした。
[実施例1〜3、比較例1〜5]
テレフタル酸ジメチル100部、エチレングリコール60部、酢酸カルシウム1水塩0.06部(テレフタル酸ジメチルに対して0.066モル%)及び整色剤として酢酸コバルト4水塩0.013部(テレフタル酸ジメチルに対して0.01モル%)をエステル交換反応缶に仕込み、この反応物を窒素ガス雰囲気下で4時間かけて140℃から220℃まで昇温し、反応缶中に生成するメタノールを系外に留去しながらエステル交換反応させた。エステル交換反応終了後、反応混合物に安定剤としてリン酸トリメチル0.058部(テレフタル酸ジメチルに対して0.080モル%)及び消泡剤としてジメチルポリシロキサンを0.024部加えた。
次に、10分後に、反応混合物に三酸化アンチモン0.041部(テレフタル酸ジメチルに対して0.027モル%)を添加し、同時に過剰のエチレングリコールを留去しながら240℃まで昇温し、その後、反応混合物を重合反応缶に移した。次いで1時間40分かけて760mmHgから1mmHgまで減圧するとともに240℃から280℃まで昇温して重縮合反応せしめて得た反応生成物に、下記化学式
Figure 0004818004
で表される水不溶性ポリオキシエチレン系ポリエーテル{制電剤(a)}及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム{制電剤(b)}をそれぞれ表1に示す重量部だけ真空下で添加し、さらに240分間重縮合反応せしめ、次いで酸化防止剤としてチバカイギー社製「イルガノックス」1010(登録商標)0.4部を真空下で添加し、その後さらに30分間重縮合反応を行なった。このように重合反応工程で制電剤を添加して得られたポリマーは、常法にてチップとした。この制電剤含有芳香族ポリエステル組成物の固有粘度は0.657、軟化点258℃であった。
このようにして得られたチップを常法により乾燥した。次いで、乾燥チップを溶融紡糸設備に供給して、各々常法で溶融し、スピンブロックを通して、スピンパックに導入した。該スピンパックに組み込まれた円形吐出孔を36個穿設した紡糸口金から吐出させ、通常のクロスフロ−型紡糸筒からの冷却風で冷却・固化し、紡糸油剤を付与しつつ一本の糸条として集束し、表1に示す速度で引き取って、140dtex/36フィラメントのポリエステル未延伸糸を得た。各未延伸糸の複屈折率は表1の通りであった。
該ポリエステル未延伸糸を、それぞれ、帝人製機(株)製の延伸仮撚加工機216錘建「HTS−15V」に掛け、図1の如く、延伸仮撚加工の前段及び後段で、それぞれ、孔径1.8mmの圧空吹き出し孔を有するインターレースノズルを通過させつつ60nL/分の流量で加工糸の交絡度が50ケ/mとなるように空気交絡を施し、延伸倍率1.60、第1段ヒーター(非接触タイプ)温度250℃の条件に設定し、3軸フリクションディスクタイプの仮撚具で、走行角43度で、仮撚数×Y1/2 =約26000[ただし、Y=仮撚加工糸総繊度(dtex)]となるような条件で延伸仮撚加工を行い、速度800m/分でチーズ形状に巻き取り、84dtex/36フィラメント(平均単糸繊度2.1dtex)のポリエステル仮撚加工糸を得た。得られたポリエステル仮撚加工糸の物性を表1に示す。
この際使用した仮撚具は、図2に示す3軸フリクションディスクタイプであって、解撚部に位置する最下段のディスクがセラミック製であり、該ディスクと走行糸条との接触長が1.5mmであり、かつ、そのディスク径が57mmであって直上のディスク径に対し95%のものであり、解撚部に位置する最下段のセラミック製ディスク以外は、直径60mm、厚み9mmのポリウレタン製の仮撚ディスクを備えるものを使用した。
次に、得られた仮撚加工糸を用いてメリヤス編地を製造し、制電性を測定した。編地の制電性能の結果を表1に示す。
また、以上のようにして得られた本発明の仮撚加工糸を用い、無撚、無糊でウォータージェットルームにて製織し目付135g/mの平織物とした。この際、製織性は良好で製織時の断糸は皆無でスムーズであった。製織後、該平織物を、液流染色機を用いて沸騰水で20分間リラックス処理し、引き続きプリセット処理を行った後、3.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液中、沸騰温度でアルカリ減量処理(減量率20%)を行った。さらに、染色、ファイナルセット処理を行い、ポリエステル仮撚加工糸からなる布帛とした。
得られた布帛の官能評価を実施したところ、非常に深みのある、かつ高級感を有し、ソフトでかつ良好なふくらみを呈したスパンライク風合のものであった(実施例1〜3)。
また、比較のため、本発明の条件外で製造したポリエステル仮撚加工糸を同様の布帛として評価した(比較例1〜5)。
実施例1〜3及び比較例1〜5の実験結果をまとめて以下の表1に示す。なお、表1中の制電剤(a)(b)の具体的組成は次の通りである。
制電剤(a):水不溶性ポリオキシエチレン系ポリエーテル
制電剤(b):ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、(それぞれ表1中の数値は、芳香族ポリエステル100重量部に対する重量部を表わす。)
Figure 0004818004
[実施例4〜6、比較例6〜7]
実施例2で得られたポリエステル未延伸糸を、表2に示す条件で延伸仮撚加工を実施し、表2に示す物性のポリエステル仮撚加工糸を得た。この時の延伸仮撚断糸及び毛羽発生状況を表2に示す。そして、これらのポリエステル仮撚加工糸を前述の方法でその品位を評価し、表2に示す結果を得た。
Figure 0004818004
[実施例7〜9、比較例8〜10]
実施例2で得られたポリエステル未延伸糸を、仮撚加工における最下流ディスク接触長さ、当該ディスク直径のすぐ上流側ディスクの直径(Standard)に対する比(St対比%)を変更して、表3に示す条件で延伸仮撚加工を実施し、表3に示す物性のポリエステル仮撚加工糸を得た。この時の延伸仮撚断糸及び毛羽発生状況を表3に示す。これらのポリエステル仮撚加工糸を前述の方法でその品位を評価し、表3に示す結果を得た。
Figure 0004818004
[実施例10〜13、比較例11〜14]
実施例2で得られたポリエステル未延伸糸を、仮撚数×Y1/2{ただし、Yは仮撚加工糸繊度(dtex)}及び仮撚加工温度を表4に示す条件とする以外は、実施例2と同じ条件で延伸仮撚加工を実施し、表4に示すポリエステル仮撚加工糸を得た。この時の延伸仮撚断糸及び毛羽発生状況を表4に示す。また、これらのポリエステル仮撚加工糸を前述の方法で、その品位を評価し、表4に示す結果を得た。
Figure 0004818004
本発明によれば、特に、学生服、ユニフォーム、防塵衣、等の静電気を抑える用途向けとして、非常に良好な嵩高性、スパン感等を有するとともに、後工程での取り扱い性にも優れた制電性ポリエステル仮撚加工糸が提供されるので、合成繊維製造及びその加工において有効な発明である。
実施例1で使用した仮撚加工糸を製造する延伸同時仮撚加工機の概略図 本発明で使用する仮撚ディスクユニットの一実施態様を示す正面図
符号の説明
1 :ポリエステル未延伸糸
2 :糸ガイド
3、3’:フィ−ドローラー
4 :インターレースノズル
5 :第1段ヒーター
6 :冷却プレート
7 :仮撚具(3軸フリクションディスクユニット)
8 :第1デリベリーローラー
9 :第2段ヒーター
10 :第2デリベリーローラー
11 :巻取ローラー
12 :ポリエステル仮撚加工糸チ−ズ
13 :仮撚ディスク
14 :ガイドディスク
15 :回転軸
16 :タイミングベルト
17 :駆動ベルト

Claims (4)

  1. 繰り返し単位の75モル%以上がエチレンテレフタレート単位からなる芳香族ポリエステル100重量部当り(a)ポリオキシアルキレン系ポリエーテル0.2〜30重量部、及び(b)該芳香族ポリエステルと実質的に非反応性の有機イオン性化合物0.05〜10重量部を含有する芳香族ポリエステル組成物からなる制電性ポリエステルマルチフィラメントの仮撚加工糸であって、該仮撚加工糸の帯電圧半減期が60秒以下であり、かつ、捲縮率が10〜20%であることを特徴とする制電性ポリエステル仮撚加工糸。
  2. 総繊度が50〜200dtexであることを特徴とする請求項1記載の制電性ポリエステル仮撚加工糸。
  3. 繰り返し単位の75モル%以上がエチレンテレフタレート単位からなる芳香族ポリエステル100重量部当り(a)ポリオキシアルキレン系ポリエーテル0.2〜30重量部、及び(b)該芳香族ポリエステルと実質的に非反応性の有機イオン性化合物0.05〜10重量部を含有する芳香族ポリエステル組成物を溶融紡糸して得た、複屈折率が0.02〜0.05の未延伸糸条を、下記(イ)〜(ニ)を同時に満足する条件で延伸同時仮撚加工することを特徴とする制電性ポリエステル仮撚加工糸の製造方法。
    (イ)仮撚具として、3軸フリクションディスクタイプで、解撚部に位置する最下段のディスクの材質がセラミックであり、該ディスクと走行糸条との接触長が2.5〜0.5mmであり、かつ、該ディスクの径が直上のディスク径の90〜98%であるものを使用する。
    (ロ)仮撚加工温度を、糸条を形成する上記芳香族ポリエステル組成物のガラス転移点(TG)よりも170℃〜200℃高い温度とする。
    (ハ)仮撚加工時の延伸倍率を、1.4〜2.4とする。
    (ニ)仮撚数T(回/m)を、仮撚加工糸の繊度(Y dtex)に対し、
    15000/Y1/2≦T≦35000/Y1/2
    とする。
  4. 延伸同時仮撚加工される未延伸糸条に、圧空による交絡処理を施すことを特徴とする請求項3記載の制電性ポリエステル仮撚加工糸の製造方法。
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