JP5003643B2

JP5003643B2 - 異形断面ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP5003643B2
Application number: JP2008254334A
Authority: JP
Inventors: 彰宏鹿渡; 靖希小林; 純花岡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010084270A

Description

本発明は、高吸水・速乾性、軽量感を有する異形断面ポリエステル繊維に関する。さらに詳しくは、延伸糸使いのみならず、仮撚または延伸仮撚加工糸においても加工時のつぶれが少ないため、布帛にした際、高い吸水・速乾性、且つ卓越した軽量感を発現させることが可能なＸ型断面ポリエステル繊維に関する。

合成繊維は、機械的特性をはじめ、様々な優れた特性から一般衣料用分野をはじめ各種分野に広く利用されている。特にポリエステル繊維については、従来主に綿が用いられてきたジーンズ生地等の分野においても、異形断面化により吸水・速乾性や軽量感を付与することで近年使用されている。

ポリエステル繊維の吸水・速乾性を向上させるには旧来よりウォッシュバーンの法則から繊維間に多くの空隙を設け、繊維間の毛細管現象を利用することが有効であることが知られている。かかる原則を応用する提案として特許文献１がある。しかしながら、その単糸断面形状の特異性から、布帛にした際にレンガ積構造をとるため吸水・速乾性は得られるものの、軽量感を得ることはできなかった。吸水・速乾性と軽量感を同時に向上させることを目的として、単糸断面に凹凸を付与して繊維間に空隙を設ける方法が提案されている。（特許文献２〜４）しかしながら、いずれもその単糸断面形状形成の困難さから凹凸付与に限界があり、十分な吸水・速乾性、軽量感は得られなかった。
特開平１１−２２２７２１号公報特開２０００−２８２３２３号公報特開２００５−３６３３２号公報特開平８−２１８２４７号公報

本発明の目的は、前記した従来技術の問題を解決し、高い吸水・速乾性、且つ卓越した軽量感を得ることが可能な、単糸繊度が０．２〜５．０ｄｔｅｘの異形断面ポリエステル繊維を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）単糸繊度が０．２〜５．０ｄｔｅｘの単糸の横断面形状が４葉の突起部を有したＸ断面形状であって、その横断面形状が下の（イ）〜（ホ）の要件を同時に満足することを特徴とする異形断面ポリエステル繊維。
（イ）凹部異形度（ｂ／ａ×１００）が１０以上８０以下（但し、隣接する２葉の突起部に接線をひいた接線の距離をａ、前記接線から凹部までの最長距離をｂとする）
（ロ）異形度（Ｘ断面形状の外接円直径／Ｘ断面の重心を中心点とした凹部の最深点の２点を通る内接円直径）が２．６以上６．０以下。
（ハ）突起部異形度（ｄ／ｃ）が１．６以上５．０以下。（但し、隣接する凹部の最深点間距離をｃ、突起部頂点から直線ｃにひいた垂線の距離をｄとする）
（ニ）空隙率（（ｅ−ｆ）／ｅ×１００）が３６％以上６０％以下。（但し、隣接する突起部を接線で結んでできる矩形型面積をｅ、単糸の横断面積をｆとする）
（ホ）交差角（θ）が９５〜１３０度。（但し、交差角（θ）とは対向する突起部の頂点を結んだ２本の直線のなす交差角の大きい方とする）
（２）無機粒子を０．０６〜５．００重量％含む前記（１）に記載の異形断面ポリエステル繊維。

（３）糸強度が１．５〜５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０〜２００％である前記（１）または（２）に記載の異形断面ポリエステル繊維。

本発明によれば、以下に説明するとおり、高吸水・速乾性、軽量感を得ることが可能な凹凸を有する単糸断面形状であって、単糸繊度が０．２〜５．０ｄｔｅｘの異形断面ポリエステル繊維を提供することにある。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の異形断面ポリエステル繊維は、単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以上５．０ｄｔｅｘ以下で単一ポリマーの繊維が適用される。単一ポリマーの繊維とは、サイドバイサイド方式や芯鞘方式など２種類以上のポリマーを同時に紡糸口金から溶融させるのではなく、１種類のポリマーのみを溶融紡糸して製糸するものである。但し、１種類のポリマーであれば共重合されていても艶消し剤などの添加物を含有していてもよい。

本発明の異形断面ポリエステル繊維の単糸の横断面形状は、４葉の突起部を有したＸ型断面形状であって、その凹部異形度は１０〜８０である必要があり、３０〜７５であることが好ましい。ここでいう凹部異形度とは図１に示したように隣接する２葉の突起部に接線をひいた接線の距離ａおよび前記接線から接線に対向する凹部までの最長距離ｂとの関係、ｂ／ａ×１００によって計算する。凹部異形度が１０未満では、異形断面の凹凸がほぼ平らであるため、繊維集合体とした際に繊維密度が高くなることから、毛細管現象を利用した吸水・速乾性、空隙率を利用した軽量感を十分に発現することができなくなる。一方、凹部異形度が８０を超えるような高異形糸では、仮撚加工時につぶれやすく、毛細管現象を利用した吸水・速乾性、空隙率を利用した軽量感を十分に得られなくなる。また、繊維が工程で損傷を受けやすく、フィブリル化や糸切れといった問題が生ずる。

さらに、本発明の異形断面ポリエステル繊維は単糸の横断面形状の異形度が２．６〜６．０である必要があり、好ましくは３．０〜５．８、より好ましくは３．５〜５．５である。ここでいう異形度とは、図３に示したようにＸ断面形状の外接円の直径ｈおよびＸ断面の重心を中心点とした凹部の最深点の２点を通る内接円直径ｉとの関係、ｈ／ｉによって計算する。異形度が２．６未満では異形断面の凹凸が小さくなり、繊維集合体とした際の空隙率を利用した軽量感を十分に発現することができなくなる。一方、異形度が６．０を超えるような高異形糸では、繊維が工程で損傷を受けやすく、フィブリル化や糸切れといった問題が生ずる。

さらに、本発明の異形断面ポリエステル繊維の単糸の横断面形状の突起部異形度は１．６〜５．０である必要があり、好ましくは１．６〜４．０、より好ましくは１．６〜３．０である。ここでいう突起部異形度とは、図１に示したように隣接する凹部の最深点間距離ｃ、および突起部頂点から直線ｃにひいた垂線の距離ｄとの関係、ｄ／ｃによって計算する。凹部最深点は凹部異形度を求めた点に相当する。突起部異形度が１．６未満では、繊維集合体とした際の繊維間の空隙率が低くなり、十分な軽量感を得ることができなくなる。一方、突起部異形度が５．０を超えるような異形糸では、Ｘ断面の突起部が長くなるため、繊維が工程で損傷を受けやすく、フィブリル化や断面変形といった問題が生じ、高い吸水・速乾性能が得られない。

さらに、本発明の異形断面ポリエステル繊維の単糸の横断面形状の空隙率は３６〜６０％である必要があり、好ましくは３８〜５０％である。ここでいう空隙率とは、図２に示すように単糸の横断面積をｆ、隣接する突起部を接線で結んでできる矩形型面積をｅとした場合、（ｅ−ｆ）／ｅ×１００で表す。空隙率が３６％未満では、吸水・速乾性、軽量感に劣り、６０％を超えるような高異形糸では繊維が工程で損傷を受けやすく、フィブリル化や断面変形といった問題が生じ、高い吸水・速乾性能が得られない。

さらに、本発明の異形断面ポリエステル繊維の単糸の横断面形状の交差角（θ）が９５〜１３０度である必要があり、１００〜１２５度であることが好ましい。ここでいう交差角（θ）とは、図２に示すように対向する突起部の頂点を結んだ２本の直線のなす交差角の大きい方の角度（θ）とする。交差角（θ）が９０度以上９５度未満のほぼ十字型断面形状では、布帛にした際、最密充填状態に陥り空隙が少なくなり軽量性や毛細管現象による吸水・速乾性が劣る。一方、１３０度を超え１８０度以下では仮撚加工時につぶれやすく、毛細管現象を利用した吸水・速乾性、空隙率を利用した軽量感を十分に発現することができなくなる。

本発明の異形断面ポリエステル繊維の単糸繊度は０．２〜５．０ｄｔｅｘである必要があり、好ましくは０．４〜３．５ｄｔｅｘである。単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ未満では、単糸の強力が低く、単糸切れが生じ、毛羽が発生する。一方、単糸繊度が５．０ｄｔｅｘを超えるような異形糸では、単糸繊維間の空隙が小さくなるため軽量性が低くなり、毛細管現象による吸水・速乾性能も十分に発現できなくなる。

本発明の異形断面ポリエステル繊維は無機粒子を０．０６〜５．００重量％含有していることが好ましい。より好ましくは０．１〜４．０重量％である。無機粒子含有量が０．０６％未満では、布帛にした際の異形断面形状による光の反射が強く、ギラツキやすくなる。一方、無機粒子含有量が５．００重量％を超えるような場合には、繊維が工程で損傷を受けやすく、フィブリル化や糸切れといった問題が発生しやすくなる。無機粒子の種類は特に限定されるものではないが、異形断面形状による光の反射に伴うギラツキ抑制のため、屈折率が１．８以上の無機粒子であることが好ましい。屈折率が１．８以上の無機粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられ、中でも繊維の工程安定性から酸化チタンが特に好ましい。

本発明の異形断面ポリエステル繊維は、糸強度が１．５〜５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０〜２００％であることが好ましい。より好ましくは、糸強度が２．５〜５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０〜１８０％である。糸強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、布帛にした際に破れやすく実用的な安定性に乏しい。一方、糸強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える繊維は単成分における通常の溶融紡糸法で得ることは困難である。伸度が２０％未満では、布帛にした際に伸縮性の点から安定性に乏しい。一方、伸度が２００％を超える繊維は高次工程にて染めムラなどの異常を発生しやすく実用性に劣る。

本発明の異形断面ポリエステル繊維は、具体的には次の方法により製造することができる。

ポリエステル樹脂を２８５〜３１０℃で溶融後、図４に例示するような形状の吐出孔を複数有する紡糸口金より押出し、冷却後に油剤を付与する常法の溶融紡糸法を用いて紡糸して未延伸糸とし、一旦巻き取った後か、あるいは引き続き延伸または延伸仮撚することにより得られる。また、冷却方法は、単体の円筒型の冷却装置で外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて冷却するとともに、下の（ヘ）〜（チ）の要件を同時に有することにより得られる。
（へ）口金面から冷却開始位置までの距離（Ｌ）２０ｍｍ≦Ｌ≦４０ｍｍ
（ト）紡糸温度（Ｔ）２８５℃≦Ｔ≦３１０℃
（チ）紡糸速度（Ｖ）２０００ｍ／分≦Ｖ≦４０００ｍ／分

以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の測定、評価項目は以下に述べる方法で測定した。
（１）吸水性
ＪＩＳＬ１０９６「バイレック法」（１９９９）により測定した。この測定で得られる吸水高さが７０ｍｍを超えることが好ましい。８０ｍｍ以上であれば、優れた吸水性を示すといえる。
（２）軽量性
巻き取った糸の巻密度をｇ／ｃｍ^３で求め、延伸糸では０．８０ｇ／ｃｍ^３以下、延伸仮撚糸では０．４８ｇ／ｃｍ^３以下であれば軽量性を示すとした。
（３）糸強度
テンシロン引張試験機で試長２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／ｍｉｎ、初荷重１／１０ｃＮ／ｄｔｅｘで引張り、最大強力／繊度により求めた。
（４）伸度
上述した（２）糸強度の引張試験にて最大強力時の伸び率より求めた。
（５）毛羽数
東レエンジニアリング（株）製ＭＵＬＴＩＰＯＩＮＴＦＬＡＹＣＯＵＮＴＥＲを用い、巻き取った糸を４００ｍ／ｍｉｎで５分解舒し、毛羽数を測定した。１．５個／２０００ｍ以下を高次通過性が問題ないと判断した。
（６）溶融粘度
サンプル０．８ｇをオルソクロロフェノール１０ｃｃに溶解しオストワルド粘度計にて２５℃で測定した。
（７）無機粒子含有量測定方法
サンプル５ｇを磁性ルツボに入れ、電気炉を用いて１０００℃で灰化し、灼熱残分を酸化チタンとして重量％で表した。
（８）単糸の横断面写真の撮影方法
パラフィン、ステアリン酸、エチルセルロースからなる包理剤を溶解し、原糸を導入後室温放置により固化させ、包理剤中の原糸を糸軸に直角に切断した糸横断面をＣＣＤカメラにて撮影した。

実施例１〜９
酸化チタンを含む溶融粘度０．６４のポリエチレンテレフタレートを、紡糸温度２９５℃、図４に示す形状の吐出孔の紡糸口金を用い、冷却開始位置３０ｍｍで単体の円筒型の冷却装置で外周方向から糸に対し内吹きの冷却風にて冷却しながら紡速３０００ｍ／ｍｉｎにて紡糸し、通常の延伸条件で延伸、または延伸仮撚してＸ断面ポリエステル繊維を得た。延伸仮撚条件はフリクションタイプの仮撚装置を用い、延伸仮撚速度５００ｍ／ｍｉｎ、仮撚温度１５０℃、巻上張力を糸繊度に０．２倍した数値のグラム数とした。さらに得られたポリエステル繊維を平織物とし、それぞれ吸水評価を行った。該ポリエステル繊維の単糸繊度、断面形状、凹部異形度、異形度、突起部異形度、空隙率、交差角度、酸化チタン含有量、糸強度、伸度、毛羽数、軽量性、吸水性結果を表１に示す。毛羽数が少なく高次通過性は安定し、軽量性、吸水性に富んでいた。

比較例１
実施例１において、繊維断面形状を丸断面にする以外は同様にして紡糸・延伸を行い、丸断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。毛羽数は少なかったが、軽量性は得られず、また、糸表面積が小さくなるため吸水性は不十分であった。

比較例２
実施例１において、繊維断面形状を十字断面にする以外は同様にして紡糸・延伸を行い、十字断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。毛羽数は少なかったが、単糸が最密充填状態に陥り繊維間の空隙が小さくなるため軽量性、吸水性は不十分となった。

比較例３
実施例１において、交差角度を１３５度にする以外は同様にして紡糸・延伸仮撚を行い、Ｘ断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。仮撚時に異形断面形状がつぶれるため軽量性、吸水性は不十分となった。

比較例４、５
実施例１において、繊維の断面形状を変える以外は同様にして紡糸・延伸を行い、Ｘ断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。毛羽数は少なかったが、異形度が小さいため吸水性、軽量性は不十分であった。

比較例６
実施例１において、繊維の断面形状を変える以外は同様にして紡糸・延伸を行い、Ｘ断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。高い軽量性、吸水性が得られたが、高異形による擦過により毛羽数が多く高次通過性が不安定であった。

比較例７
実施例１において、単糸繊度が０．１ｄｔｅｘの繊維を用いることように変えた以外は同様に紡糸・延伸を行いＸ断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。高い軽量性、吸水性が得られたが、単糸の糸強度が低いため毛羽数が多くなり高次通過性が不安定であった。

比較例８
実施例１において、単糸繊度が６．０ｄｔｅｘの繊維を用いることように変えた以外は同様にして紡糸・延伸を行いＸ断面ポリエステル繊維を得た。結果を表２に示す。毛羽数は少なかったが、単糸繊維間の空隙が小さくなくなるため、軽量性、吸水性とも不十分であった。

本発明における異形断面繊維の一例である。本発明における異形断面繊維の一例である。本発明における異形断面繊維の一例である。本発明における単糸を製造するための紡糸口金吐出孔の一例である。

符号の説明

ａ：隣接する２葉の突起部に接線をひいた接線の距離
ｂ：上記接線ａから凹部までの最長距離
ｃ：隣接する凹部の最深点間距離
ｄ：突起部頂点から直線ｃにひいた垂線の距離
ｅ：隣接する突起部を接線で結んでできる矩形型面積の和
ｆ：単糸の横断面積
ｇ：Ｘ断面の重心
ｈ：Ｘ断面形状の外接円直径
ｉ：Ｘ断面の重心を中心点とした凹部の最深点の２点を通る内接円直径

Claims

単糸繊度が０．２〜５．０ｄｔｅｘの単糸の横断面形状が４葉の突起部を有したＸ断面形状であって、その横断面形状が（イ）〜（ホ）の要件を同時に満足することを特徴とする異形断面ポリエステル繊維。
（イ）凹部異形度（ｂ／ａ×１００）が１０以上８０以下。（但し、隣接する２葉の突起部に接線をひいた接線の距離をａ、前記接線から凹部までの最長距離をｂとする）
（ロ）異形度（Ｘ断面形状の外接円直径／Ｘ断面の重心を中心点とした凹部の最深点の２点を通る内接円直径）が２．６以上６．０以下。
（ハ）突起部異形度（ｄ／ｃ）が１．６以上５．０以下。（但し、隣接する凹部の最深点間距離をｃ、突起部頂点から直線ｃにひいた垂線の距離をｄとする）
（ニ）空隙率（（ｅ−ｆ）／ｅ×１００）が３６％以上６０％以下。（但し、隣接する突起部を接線で結んでできる矩形型面積をｅ、単糸の横断面積をｆとする）
（ホ）交差角（θ）が９５〜１３０度。（但し、交差角（θ）とは対向する突起部の頂点を結んだ２本の直線のなす交差角の大きい方とする）
無機粒子を０．０６〜５．００重量％含む請求項１記載の異形断面ポリエステル繊維。
糸強度が１．５〜５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０〜２００％である請求項１または２に記載の異形断面ポリエステル繊維。