JP5219156B2

JP5219156B2 - 複合紡糸混繊フィラメントミシン糸

Info

Publication number: JP5219156B2
Application number: JP2009147541A
Authority: JP
Inventors: 勝志菊池
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-06-22
Also published as: JP2011001664A

Description

本発明は、フィラメントの光沢を残しつつ均一な縫目を形成することが可能で、且つ高強力、高モジュラスであり、染色性に優れ、高速縫製性の良好な複合紡糸混繊フィラメントミシン糸に関する。

フィラメントミシン糸は紡績糸からなるミシン糸に比べて光沢があり、縫目が均一で且つ、ミシン糸強度が高いことから、各種縫製に使用されているが、解撚が起こり易いバック縫い及び千鳥縫いにおける可縫性は紡績糸ミシン糸に比べて劣るという欠点を有している。その対策として伸度差の異なる2種のフィラメントが芯鞘構造（２層構造）を形成し、鞘側の高伸度糸によりループまたはゆるみを形成させて可縫性を改善した混繊フィラメントミシン糸の開発が進められており、中でも混繊性に優れ且つコスト的にも安くすることができる紡糸混繊フィラメントミシン糸が注目をあつめている。

特許文献１では芯側フィラメントにポリエチレンナフタレートフィラメントを使用し高強力、高モジュラスを保ち、鞘側フィラメントにポリエチレンテレフタレートを使用する紡糸混繊フィラメントミシン糸が提示されているが、かかる技術では芯側のポリエチレンナフタレートフィラメントと鞘側のポリエチレンテレフタレートの飽和染色温度が異なるため、ミシン糸として満足する染色性が出せないという問題や、またポリエチレンナフタレートは高強度、高モジュラスであるが紡糸及び延伸工程で生じる粗大な結晶成長を抑制することが困難であり剛直性が高く、特にミシン目の屈曲の激しい縫製ではミシン針による糸切れが問題となり、著しく縫製での工程通過性が低下する問題があった。

特開２００７−１４６３０７号公報

本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、本発明の目的は、フィラメントの光沢を残しつつ均一な縫目を形成することが可能で、且つ高強力、高モジュラスであり、染色性に優れ、高速縫製性の良好な複合紡糸混繊フィラメントミシン糸を提供する。

本発明の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸は、芯成分が主たる繰り返し単位がエチレンナフタレートであるポリエステルで、鞘成分が主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートであるポリエステルからなる芯鞘型複合フィラメントＡと、フィラメントＡの鞘成分と同じポリエステルからなるフィラメントＢとが紡糸工程で混繊されてなる混繊糸であって、下記要件を満足することを特徴とする複合紡糸混繊フィラメントミシン糸であり、
ａ）フィラメントＡとフィラメントＢとの混繊比率（重量比率）が７０：３０〜９０：１０であること。
ｂ）フィラメントＡの芯成分であるポリエステルが、フェニルホスフィン酸又はその誘導体、及び／又はフェニルホスホン酸又はその誘導体であるリン化合物を、ポリマーを構成するジカルボン酸のモル数に対して０．１〜３００ミリモル％含むこと。

フィラメントＢの伸度がフィラメントＡより１０％以上高いことが好ましく、更に、複合紡糸混繊ミシン糸の１０％ＬＡＳＥが４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１５％以上、熱水収縮率が４．０％以下であることが好ましい。

本発明の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸は、芯成分が特定のリン化合物を含むエチレンナフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルで、鞘成分がエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルである芯鞘型複合フィラメントＡと、鞘成分と同一のポリエチレンテレフタレートからなるフィラメントＢとの紡糸混繊糸とすることにより、染色性、美観性を有し、且つ（特に剛直性が改善されたことにより）高速縫製性に優れた高強力、高モジュラスフィラメントミシン糸とすることができる。

実施例１で使用した紡糸混繊用芯鞘複合紡糸口金の模式図

本発明の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸は、芯成分が主たる繰り返し単位がエチレンナフタレートであるポリエステルで鞘成分が主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートであるポリエステルからなる芯鞘型複合フィラメントＡ（単にフィラメントＡと呼ぶことがある）と、フィラメントＡより１０％以上高い伸度を有しフィラメントＡの鞘成分ポリマーと同じポリエステルであるフィラメントＢとが紡糸工程で混繊され、ＡとＢとの混繊比率（重量比率）が７０：３０〜９０：１０であり、芯鞘型複合フィラメントＡの芯成分ポリエステルがフェニルホスフィン酸又はその誘導体、及び／又はフェニルホスホン酸又はその誘導体であるリン化合物を、ポリマーを構成するジカルボン酸のモル数に対して０．１〜３００ミリモル％含むポリマー組成物であることを特徴とする。

ここで芯鞘型複合フィラメントＡの芯成分ポリエステルとしては、好ましくはエチレン−２，６−ナフタレート単位を８０％以上、特には９０％以上含むポリエチレンナフタレートであることが好ましい。

上記の芯成分ポリエステルは、樹脂チップの極限粘度として、公知の溶融重合や固相重合を行うことにより０．６０〜１．２０の範囲にすることが好ましい。樹脂チップの極限粘度が低すぎる場合には溶融紡糸後の繊維を高強度化させることが困難となる。また極限粘度が高すぎると固相重合時間が大幅に増加し、生産効率が低下するため工業的観点から好ましくない。さらには０．６５〜１．０の範囲であることが好ましい。

芯鞘型複合フィラメントＡの芯成分ポリエステルが、下記一般式（１）で表されるリン化合物を含有することにより、ポリマー組成物の結晶性が向上し、溶融し、紡糸口金から吐出する段階で、微小結晶を多数形成する。そしてこの微小結晶が、紡糸及び延伸工程で生じるポリエステル繊維の粗大な結晶成長を抑制し結晶を微分散化させ、繊維の剛直性を下げることによって、縫製時の糸切れを少なくすることができる。

また、微小結晶を多数形成させるためには、下記一般式（１）で表されるリン化合物のＲ^１がベンジル基であることが、さらにはフェニル基であることが好ましく、本発明に使用するリン化合物がフェニルホスフィン酸又はその誘導体、及び／又はフェニルホスホン酸又はその誘導体であることが好ましい。特にはフェニルホスホン酸およびその誘導体であることが最適である。

［上の式中、Ｒ^１は炭素数１〜１２個の炭化水素基であるアルキル基、アリール基又はベンジル基であり、Ｒ^２は水素原子又は炭素数の１〜１２個の炭化水素基であるアルキル基、アリール基又はベンジル基、Ｘは、水素原子または−ＯＲ^３基であり、Ｘが−ＯＲ^３基である場合、Ｒ^３は水素原子又は炭素数の１〜１２個の炭化水素基であるアルキル基、アリール基又はベンジル基、であり、Ｒ^２とＲ^３は同一であっても異なっていても良い。］

また上記芯成分ポリエステルのリン化合物含有量としては、ポリエステルを構成するジカルボン酸成分のモル数に対して０．１〜３００ミリモル％であることが好適である。リン化合物の量が不十分であると微小結晶の結晶性向上効果が不十分になる傾向にあり、多すぎる場合には紡糸時の異物欠点が発生するために製糸性が低下する傾向にある。リン化合物の含有量はポリエステルを構成するジカルボン酸成分のモル数に対して１〜１００ミリモル％の範囲がより好ましく、１０〜８０ミリモル％の範囲がさらに好ましい。

また、前記芯鞘型複合フィラメントＡの芯成分及び鞘成分のポリマー中には、各種の添加剤、たとえば二酸化チタンなどの艶消剤、熱安定剤、消泡剤、整色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、可塑剤、耐衝撃剤の添加剤、または補強剤としてモンモリナイト、ベントナイト、ヘクトライト、板状酸化鉄、板状炭酸カルシウム、板状ベーマイト、あるいはカーボンナノチューブなどの添加剤が含まれていてもよいことはいうまでもない。

芯鞘型複合フィラメントＡの鞘成分ポリエステル及びフィラメントＢのポリエステルにおいては、樹脂チップの極限粘度として、公知の溶融重合を行うことにより０．４０〜０．７０の範囲にすることが好ましい。樹脂チップの極限粘度が０．４０未満の場合には溶融紡糸後の繊維を高強度化させることが困難となる。また極限粘度が０．７０を超える場合はフィラメントＡとフィラメントＢとの伸度差が少なくなり、混繊糸の鞘側の高伸度糸（フィラメントＢ）のループまたはゆるみを形成させるのが困難になる。極限粘度としては、さらには０．５５〜０．６５の範囲であることが好ましい。

本発明の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸は芯鞘型複合フィラメントＡと、該フィラメントＡより１０％以上高い伸度を有しフィラメントＡの鞘側ポリマーと同じポリエステルであるフィラメントＢとが紡糸工程で混繊され、フィラメントＡとフィラメントＢとの混繊比率（重量比率）が７０：３０〜９０：１０であることが必要である。
上記の構成とすることにより、芯鞘２層構造を有し、鞘側の高伸度糸によりループまたはゆるみを形成させて可縫性を改善した混繊フィラメントミシン糸とすることができる。

本発明の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸の１０％ＬＡＳＥは４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１５％以上、熱水収縮率が４．０％以下であることが好ましい。１０％ＬＡＳＥは高い方が好ましく、４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは５．０〜７．０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、強度は５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは５．５〜７．５ｃＮ／ｄｔｅｘである。伸度は１５％以上が必要であり、１５％未満では縫製時での糸切れやが発生するなどして工程通過性が著しく悪くなる。これらの物性を同時に達成することにより、可縫性に優れ、且つ、高い耐久性を持つミシン糸が可能となる。

熱水収縮率は４．０％以下であることが好ましく、これによりミシン糸の高い寸法安定性を得ることができる。
かかる特性のミシン糸を得るための具体的な製造法について説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。

前記した２種類のポリエステルを図１で示すような紡糸混繊用芯鞘複合紡糸口金を用いて、溶融紡糸混繊して複合紡糸混繊フィラメントミシン糸とし、続いて延伸を施すことにより上記物性を有する原糸が得られる。

紡糸工程で一旦未延伸糸として巻き取り改めて延伸する工程としては、紡糸速度が６００〜１２００ｍ／分、より好ましくは８００〜１０００ｍ／分である。紡糸後に延伸倍率として３．０〜１０倍、より好ましくは３〜７倍に延伸することが好ましい。

このように低速にて紡糸し、高倍率に延伸することによってより高強度の延伸繊維を得ることが可能である。従来は例え低速で紡糸したとしても高倍率延伸時に結晶の欠点に起因する強度の弱い部分が存在するため、高倍率延伸時に断糸が起こることが多かった。しかし本発明ではリン化合物の配合により延伸時の結晶化において微細結晶が均一に形成されるため、延伸欠点が発生しにくく、高倍率に延伸でき、繊維を高強度化することが可能となったものである。延伸工程で、芯側のフィラメントＡと鞘側のフィラメントＢ（高伸度糸）との伸度差により鞘側のフィラメントＢがループまたはゆるみを形成し、可縫性の改善された混繊フィラメントミシン糸とすることができる。

本発明の混繊フィラメントミシン糸の延伸方法としては、引取りローラーから一旦巻き取って、いわゆる別延伸法で延伸してもよく、あるいは引取りローラーから連続的に延伸工程に未延伸糸を供給する、いわゆる直接延伸法で延伸しても構わない。また延伸条件としては１段ないし多段延伸であり、延伸負荷率としては６０〜９５％であることが好ましい。延伸負荷率とは繊維が実際に断糸する張力に対する、延伸を行う際の張力の比である。

上記延伸糸をミシン糸として用いることができるが、通常延伸後に例えば１０００Ｔ／ＭのＳ撚りを施した後、数本あわせて、７００Ｔ／Ｍ等のＺ撚りを施し、チーズに巻き取り、公知の方法で染色処理をおこない、乾燥後シリコーン系油剤を塗布してミシン糸とすることが好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例、比較例における各特性値は以下の方法で測定した。
（１）極限粘度ＩＶｆ
樹脂あるいは繊維をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒（容量比６：４）に溶解し、３５℃でオストワルド型粘度計を用いて測定して求めた。
（２）原糸の強度、伸度
原糸の強度および伸度はＪＩＳ−Ｌ１０１７に準拠し、オリエンテック社製のテンシロンを用いてサンプル長２５ｃｍ、伸長速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定し、サンプル破断した時の強度と伸度である。１０％ＬＡＳＥは上記の測定時のサンプルが１０％伸長した時の応力を測定した。
（３）熱水収縮率（ＢＷＳ）
枠周１．１２５ｍの検尺機で捲数２０回のカセを作り、０．０２２ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重を掛けて、スケール板に吊るして初期のカセ長Ｌ０を測定する。その後、このカセを１００℃の熱水浴中で３０分間処理後、放冷し再びスケール板に吊るし収縮後の長さＬを測定し次式で沸水収縮率を計算する。
沸水収縮率＝（Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０×１００（％）
（４）本縫高速直線可縫性
本縫い１本針ミシンを用いて、４０００ｒｐｍの速度、ミシン針＃１４でＴ／Ｒサージ４枚を１分間縫製し、ミシン糸の切断の有りもしくは単糸切れ多発で外観不合格の場合を（×）、単糸切れが発生するも極僅かで実用上問題ない場合を（○）、単糸切れが全く発生しない場合を（◎）として評価した。

［実施例１］
［フィラメントＡ芯成分ポリエステルの作製］：
２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル１００重量部とエチレングリコール５０重量部との混合物に酢酸マンガン四水和物０．０３０重量部、酢酸ナトリウム三水和物０．００５６重量部を攪拌機、蒸留搭及びメタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、１５０℃から２４５℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながら、エステル交換反応を行い、引き続いてエステル交換反応が終わる前にリン化合物としてフェニルホスホン酸（ＰＰＡ）を０．０３重量部（５０ミリモル％）を添加した。その後、反応生成物に三酸化二アンチモン０．０２４重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口及び蒸留装置を備えた反応容器に移し、３０５℃まで昇温させ、３０Ｐａ以下の高真空下で縮合重合反応を行い、常法に従ってチップ化して極限粘度０．６５のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。このチップを６５Ｐａの真空度下、１２０℃で２時間予備乾燥した後、同真空下２４０℃で１０〜１３時間固相重合を行い、表１に記載した固有粘度のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。

［フィラメントＡ鞘成分ポリエステルの作製］：
テレフタル酸ジメチル１００部、エチレングリコール６６部、酢酸、マンガン４水塩０．０３部（テレフタル酸ジメチルに対して０．０２４モル％）をエステル交換缶に仕込み、窒素ガス雰囲気下４時間かけて１４０℃から２３０℃まで昇温して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。続いて得られた生成物に正リン酸の５６％水溶液、０．０３部（テレフタル酸ジメチルに対して０．０３３モル％）及び三酸化アンチモン０．０４部（０．０２７モル％）を添加して重合缶に移した。次いで１時間かけて７６０ｍｍＨｇから１ｍｍＨｇまで減圧し、同時に１時間３０分かけて２３０℃から２８０℃まで昇温した。１ｍｍＨｇ以下の減圧下、重合温度２８０℃で固有粘度０．６０の樹脂チップを得た。

［本発明の紡糸混繊フィラメントミシン糸の作製］：
製糸化は以下の通り行った。上記の乾燥樹脂チップを紡糸設備にて常法で溶融し、ギヤポンプを経て紡糸ヘッドに供給した。溶融ポリマーは、ノズル孔径０．２ｍｍの円形紡糸孔を２４個有する図１で示すような紡糸混繊用芯鞘複合紡糸口金から吐出され、通常のクロスフロー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、８００ｍ／分の紡速にて巻き取りつつ、オイリングローラーにて油剤を付着させながら、未延伸糸を得た。その後、加熱されたホットローラーにて予熱後、スリットヒーター２２０℃で加熱しながら３．８倍で延伸し、０．０３倍のリラックス処理を施した後、巻き取り、８４ｄｔｅｘ−２４ｆｉｌの延伸糸を得た。得られた延伸糸は強度６．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２０％、１０％ＬＡＳＥ５．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、熱水収縮率３．２％であった。

［評価用ミシン糸の作製］：
上記延伸糸に１０００Ｔ／ＭのＳ撚りを施した後、３本あわせて、７００Ｔ／ＭのＺ撚りを施しミシン糸とした後、チーズに巻き取り、１５０℃、４０分の染色処理をおこない、乾燥後シリコーン系油剤を３％塗布してミシン糸とした。
得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。

［実施例２］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、固相重合を実施しなかったこと以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。

［実施例３］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、フェニルホスホン酸（ＰＰＡ）の代わりに、フェニルホスフィン酸（ＰＰＩ）８０ミリモル％を使用したこと以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。

［実施例４］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、フェニルホスホン酸（ＰＰＡ）の代わりに、フェニルホスフィン酸（ＰＰＩ）１００ミリモル％を使用したこと以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。

［比較例１］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、リン化合物を含有させないこと以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。剛直性が高く、本縫高速直線可縫性は不良であった。

［比較例２］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、リン化合物としてフェニルホスフィン酸の代わりに正リン酸を４０ｍｍｏｌ％添加したこと以外は、実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。本縫高速直線可縫性は不良であった。

［比較例３］
実施例１において、ポリエチレンナフタレートの作製の際、フェニルホスホン酸を３５０ミリモルとしたこと以外は実施例１と同様に実施した。得られたポリエチレンナフタレート、混繊フィラメントミシン糸、評価用ミシン糸の性能を表１に示す。強度が低下し本縫高速直線可縫性は不良であった。

フィラメントの光沢を残しつつ均一な縫目を形成することが可能で、且つ高強力、高モジュラスであり、染色性に優れ、高速縫製性の良好な衣料用複合紡糸混繊フィラメントミシン糸として有用である。

１：フィラメントＡ鞘側及びフィラメントＢ側ポリマー配管
２：フィラメントＡ芯側ポリマー配管
３：フィラメントＢ側ポリマー計量ギアポンプ
４：フィラメントＡ鞘側ポリマー計量ギアポンプ
５：フィラメントＡ芯側ポリマー計量ギアポンプ
６：フィラメントＢ側紡糸パック及び口金
７：フィラメントＡ側紡糸パック及び口金
８：紡糸パック

Claims

芯成分が主たる繰り返し単位がエチレンナフタレートであるポリエステルからなり、鞘成分が主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートであるポリエステルからなる芯鞘型複合フィラメントＡと、フィラメントＡの鞘成分と同じポリエステルからなるフィラメントＢとが紡糸工程で混繊されてなる混繊糸であって、下記要件を満足することを特徴とする複合紡糸混繊フィラメントミシン糸。
ａ）フィラメントＡとフィラメントＢとの混繊比率（重量比率）が７０：３０〜９０：１０であること。
ｂ）フィラメントＡの芯成分であるポリエステルが、フェニルホスホン酸又はその誘導体、及び／又はフェニルホスフィン酸又はその誘導体であるリン化合物を、ポリマーを構成するジカルボン酸のモル数に対して０．１〜３００ミリモル％含むこと。
フィラメントＢの伸度がフィラメントＡより１０％以上大きい請求項１記載の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸。
複合紡糸混繊ミシン糸の１０％ＬＡＳＥが４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１５％以上、熱水収縮率が４．０％以下である請求項１記載の複合紡糸混繊フィラメントミシン糸。