JP5882435B2 - 耐摩耗性ポリエステル繊維及びその製造方法 - Google Patents
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例えば、資材の1つであるシートベルト用途において、破断時や降伏点における伸度や応力等を特定の範囲に規定することにより、繊維自体に衝撃エネルギーを吸収する技術が提案されている(特許文献1)。
しかしながらこれらの先行技術は、特定の資材用途における衝撃エネルギーの吸収や繊維軸方向の強度やタフネスの向上は果たすことができるものの、本発明が解決しようとしている、衣料用布帛における耐摩耗性の向上は十分果たすことができない。さらに、これら先行技術には、布帛の耐摩耗性に関して記載も示唆も為されていない。
本発明の耐摩耗性ポリエステル繊維は、衣料用、特に細繊度の繊維を用いた織編物に最適な繊維であり、更に詳しくは、繊度、単糸繊度、強度、伸度、応力―歪曲線における特定伸度範囲のヤング率が特定範囲に規定されたものである。
1.全繰り返し単位の内95モル%以上がエチレンテレフタレートであるポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記(1)〜(7)の要件:
(1)繊度が8dtex以上100dtex以下、
(2)単糸繊度が1dtex以上4dtex以下、
(3)破断強度が4.5cN/dtex以上、
(4)破断伸度が25%以上45%以下、
(5)繊維の応力−歪曲線における、伸度2%以上5%以下の領域の極小微分ヤング率が10cN/dtex以下、
(6)前記ポリエステルの極限粘度が0.86以上1.10以下である、
(7)繊維の応力−歪曲線における、伸度10%以上15%以下の領域の極大微分ヤング率が23cN/dtex以上、
を全て満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
3.以下の工程:
全繰り返し単位の内95モル%以上がエチレンテレフタレートであり、かつ、極限粘度が0.86以上1.10以下であるポリエステルを溶融紡糸し、
延伸倍率として限界延伸倍率の65%以上85%以下で、延伸処理し、次いで
熱処理温度120℃以上180℃以下、リラックス率5%以上15%以下で弛緩熱処理して、ポリエステル分子の配向を緩和する、
を含む、上記1又は2に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
6.延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理する、上記3又は4に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
本発明において、耐摩耗性とは、繊維表面が、他の面で擦られた際の摩擦力(剪断力)に抗する性能を意味する。一般に、繊維は擦られることによって、単糸のフィブリル化が引き起こされる。一般的に、フィブリル化が起こると、布帛表面の、例えば意匠性、耐久性などが低下するため、フィブリル化は好ましくない現象である。よって、耐摩耗性を向上させるには、如何にしてフィブリル化を防ぐかがポイントとなる。
特に、延伸後、弛緩熱処理を行う事が本発明では重要である。これにより、繊維中のポリエステル分子は収縮し、配向緩和が起こる。
本発明のポリエステル繊維に用いられるポリエステルは、95モル%以上がエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、5モル%以下がその他のエステルの繰り返し単位からなることが必要である。
共重合成分の代表例としては、以下のものが挙げられる。
酸性分としては、イソフタル酸や5−ナトリウムスルホイソフタル酸に代表される芳香族ジカルボン酸、アジピン酸やイタコン酸に代表される脂肪族ジカルボン酸などである。
また、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸もその例である。これらの複数が共重合されていてもよい。
本発明のポリエステル繊維を織編物に用いる際は、無撚のままでもよく、または収束性を高める目的で、交絡もしくは撚りを付与しても良い。
本発明に用いるポリエステルの極限粘度は0.65以上1.30以下の範囲であり、好ましくは0.70以上1.10以下の範囲である。極限粘度が0.65未満であると、耐摩耗性が良好でない。また、極限粘度が1.30を越えると、耐摩耗性は良好となるものの、風合いが硬く、衣料用織編物としては好ましくない。
また、使用する仕上剤の種類は、ポリエステル繊維の用途によって適宜選択することができる。
なお、測定方法及び評価方法は以下の通りである。
JIS−L−1013(化学繊維フィラメント糸試験方法)に基づいて測定した。単糸繊度は、糸の繊度をフィラメント数で除して算出した。
JIS−L−1013に基づいて測定を行った。得られた応力−歪曲線の各点での応力を伸度で微分して求め、得られた微分ヤング率曲線より、伸度2%以上5%以下の領域の微分ヤング率の極小値を極小微分ヤング率とした。
極大微分ヤング率についても同様に、伸度10%以上15%以下の領域の微分ヤング率の極大値として求めた。
オルソクロロフェノール(以下、OCPと略記する)に試料ポリマーを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて複数点の相対粘度ηrを求め、それを無限希釈度に外挿して求めた。
図7もしくは図9中の第1ロール(10)直前において未延伸糸を採取し、JIS−L−1013(化学繊維フィラメント糸試験方法)に基づいて限界延伸倍率を算出した。未延伸糸の限界延伸倍率(MD)は、未延伸糸の破断伸度を(E)とした場合に、MD=(E+100)/100で表される。
紡糸性の評価は、3日間紡糸を行った際、糸切れ率が5%以下を「○」、5%以上、もしくは紡糸不能の場合を「×」と判定した。
マーチンデール摩耗試験機を用いて、JIS−L−1096に基づいて耐摩耗性を評価した。摩擦回数を20000回として、摩擦後の重量減少率を基準に5等級に区分して判定した。重量減少率(%)={(原布重量−摩擦後重量)/(原布重量)}×100で表し、重量減少率が4%以上ならば3等級以下、2%以上4%未満ならば4等級、2%未満ならば5等級として評価した。
風合いにおいては、熟練した検査人10人のうち、9人以上が良好と判断した場合を「○」、それ以外を「×」として評価した。10人全員が、特に柔らかく優れた風合いであると判断したものに関しては「◎」で評価した。
紡糸性、耐摩耗性、風合いの3つの観点において、全て○の場合を「○」、一つでも×がある場合は「×」と判定した。特に優れたものに関しては「◎」で評価した。
本例では、単糸繊度が紡糸性、耐摩耗性、風合い性能に及ぼす効果について説明する。
以下、実施例2の製造条件を示す。
図7のような紡糸機を用いて、第1ロールと第2ロール間で延伸、一旦巻き取った後に、図8に示す装置を用いて、供給ロールと延伸ロール間で弛緩熱処理することで、本発明の56dtex/24フィラメントの繊維を製造した。条件は下記に示すとおりである。
ペレット乾燥温度及び到達水分率:155℃、10ppm
押出機温度:295℃
スピンヘッド温度:300℃
紡糸口金:孔径0.25mmΦの孔が口金当たり24個を有する口金
冷却風条件:温度;22℃、相対湿度;90%、速度;0.4m/sec
仕上げ剤:ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン(濃度15wt%)
仕上げ剤付与率:0.75%
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離:100cm
第1ロール:速度;1500m/分、温度;90℃
第2ロール:速度;3975m/分、温度;130℃
巻取機:SA−608機(旭エンジニアリング(株)社製)
綾角:5.8度
供給ロール:速度;555m/分、温度;85℃
ホットプレート温度:180℃
延伸ロール:速度;500m/分、温度;非加熱(室温)
延伸張力:0.25cN/dtex
リラックス率:2.5%
巻量:1kg/1パーン
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表1〜3に示す。
比較例1は、本発明で規定している範囲に対して単糸繊度が小さいので、風合いは良いものの、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例2は、本発明が規定している範囲に対して単糸繊度が大きいので、耐摩耗性は良いものの、風合いが硬く、本発明が期待した効果が得られなかった。
本例では、極限粘度の効果について説明する。
実施例2と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、使用するポリマーの極限粘度を変更して紡糸及び巻取を行い、参考例5及び6、比較例3及び4の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表1〜3に示す。
比較例3は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が低いため、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例4は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が高いため、風合いが悪化し、本発明が期待した効果が得られなかった。
本例では、延伸倍率の効果について説明する。
実施例2と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、延伸倍率の限界延伸倍率に対する割合及びリラックス率を異ならせることにより、参考例7及び実施例8、比較例5の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表1〜3に示す。
比較例5は、本発明が規定している範囲に対して限界延伸倍率が高いので、紡糸性が悪化し、繊維を得ることができなかった。
本例では、熱処理温度の効果について説明する。
実施例2と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、熱処理温度を異ならせることにより、実施例9及び10、比較例6及び7の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表1〜3に示す。
表1〜3から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例7は、本発明が規定している範囲に対して熱処理温度が高いので、工程張力が下がり、紡糸性が悪化したため、本発明の繊維を得ることができなかった。
本例では、弛緩熱処理の際の、リラックス率の影響について説明する。
実施例2と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、弛緩熱処理に関与するロールの速度を変更することにより、実施例11、参考例12、実施例13、比較例8〜10に示すリラックス率違いの繊維を得た。また、比較例9は、実施例2と同様の紡糸・延伸条件で巻取りを行った後、弛緩熱処理を行わなかった繊維である。
表1〜3から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
ペレット乾燥温度及び到達水分率:155℃、10ppm
押出機温度:295℃
スピンヘッド温度:300℃
紡糸口金:孔径0.25mmΦの孔が口金当たり24個を有する口金
冷却風条件:温度;22℃、相対湿度;90%、速度;0.4m/秒
仕上げ剤:ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン(濃度15wt%)
仕上げ剤付与率:0.75%
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離:100cm
2 押出機
3 ベンド
4 スピンヘッド
5 スピンパック
6 紡糸口金
7 非送風領域
8 冷却風
9 仕上げ剤付与ノズル
10 第1ロール
11 第2ロール
12 繊維チーズ
13 繊維チーズ
14 供給ロール
15 ホットプレート
16 延伸ロール
17 ガイド
18 トラベラーガイド
19 繊維パーン
20 第3ロール
Claims (6)
- 全繰り返し単位の内95モル%以上がエチレンテレフタレートであるポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記(1)〜(7)の要件:
(1)繊度が8dtex以上100dtex以下、
(2)単糸繊度が1dtex以上4dtex以下、
(3)破断強度が4.5cN/dtex以上、
(4)破断伸度が25%以上45%以下、
(5)繊維の応力−歪曲線における、伸度2%以上5%以下の領域の極小微分ヤング率が10cN/dtex以下、
(6)前記ポリエステルの極限粘度が0.86以上1.10以下である、
(7)繊維の応力−歪曲線における、伸度10%以上15%以下の領域の極大微分ヤング率が23cN/dtex以上、
を全て満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。 - 請求項1に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維からなる、目付け40g/m2以下の衣料用織編物。
- 以下の工程:
全繰り返し単位の内95モル%以上がエチレンテレフタレートであり、かつ、極限粘度が0.86以上1.10以下であるポリエステルを溶融紡糸し、
延伸倍率として限界延伸倍率の65%以上85%以下で、延伸処理し、次いで
熱処理温度120℃以上180℃以下、リラックス率5%以上15%以下で弛緩熱処理して、ポリエステル分子の配向を緩和する、
を含む、請求項1又は2に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。 - 前記延伸倍率が限界延伸倍率の70%以上80%以下であるか、又は、前記熱弛緩処理における温度が150℃以上180℃以下、リラックス率が7%以上12%以下のいずれかである、請求項3に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
- 延伸処理した後、一旦巻取り、その後弛緩熱処理する、請求項3又は4に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
- 延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理する、請求項3又は4に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
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