JP7476619B2 - ポリエステル複合繊維 - Google Patents
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Description
2種類のポリマーからなり、一方が固有粘度(IV)0.7~2.0のポリブチレンテレフタレートを主体としたポリエステルであり、もう一方が固有粘度(IV)0.4以上のポリエチレンテレフタレートを主体としたポリエステルであり、前記2種類のポリエステルの固有粘度差が0.3以上1.5以下、かつ、次の(1)~(5)の構成要件を全て満足することを特徴とするサイドバイサイド型または偏心芯鞘型のポリエステル複合繊維。
(1)単糸繊度が0.3~1.5dtex
(2)フィラメント数が40~150
(3)伸縮伸長率が20~40%
(4)繊維長手方向に捲縮発現部分と捲縮非発現部分が混在し、捲縮発現率が20~80%
(5)5≧(交絡度CF)/(1mあたりの捲縮部の個数N)≧1
まず、本発明のポリエステル複合繊維について説明する。
本発明のポリエステル複合繊維は、良好な捲縮特性を得るために、高粘度ポリエステル成分と低粘度ポリエステル成分がサイドバイサイド型に貼り合わされた形態、または偏心芯鞘型の形態をとるものである。粘度の異なるポリエスエルをサイドバイサイド型または偏心芯鞘型の断面とすることで、紡糸と延伸時に高粘度側に応力が集中するため、各成分間で内部歪みが異なる。そのため、延伸後の弾性回復率差および布帛の熱処理工程での熱収縮差により高粘度側が大きく収縮し、単繊維内で歪みが生じて3次元コイルの形態をとる。特に偏心芯鞘型の断面が好ましい。本発明で言う偏心とは、複合繊維断面において芯成分ポリエステルの重心点位置が複合繊維断面中心と異なっていることを指す。また、高粘度ポリエステル成分が低粘度ポリエステル成分に覆われているほうが好ましい。高粘度成分が低粘度成分に完全に覆われることにより、繊維や布帛に摩擦や衝撃が加わっても白化現象や毛羽立ちなどが生じることがないので布帛品位を保つことができる。
本発明のポリエステル複合繊維のPBT成分とPET成分の複合比は、製糸性、捲縮性能の発現性および繊維長さ方向のコイルの寸法均質性の点で、PBT成分:PET成分=80:20~20:80(重量%)の範囲が好ましく、より好ましい複合比は、70:30~30:70の範囲である。本発明で定義する複合比とは、単繊維の横断面写真において、単繊維を構成する2種のポリエステル成分の(横断面積×ポリマー密度)比率である。
本発明のポリエステル複合繊維は、破断強度が2.5~5.0cN/dtexの範囲であることが好ましい。破断強度を2.5cN/dtex以上にすることにより布帛において良好な引き裂き強度を得ることができる。また破断強度が高くなると、布帛において摩擦などにより白化現象や毛羽立ちが起こりやすくなるため、5.0cN/dtex以下とすることが好ましい。より好ましい破断強度は、2.8~4.0cN/dtexの範囲である。本発明のポリエステル複合繊維は、破断伸度が20~50%の範囲であることが好ましい。破断伸度を20%以上にすることにより延伸切れの発生を抑えることができ、工業的に安定した製造が可能となり、また高次加工性の観点より50%以下とすることが好ましい。より好ましい破断伸度は、25~45%の範囲である。
本発明のポリエステル複合繊維は、図1の捲縮部1のような繊維の長手方向に捲縮が発現している部分と非捲縮部2のような捲縮が発現していない部分が混在していることに大きな特徴がある。本発明のポリエステル複合繊維は、捲縮が発現している長さの割合である捲縮発現率が20~80%の範囲である。捲縮発現率を20%より小さくしようとした場合、伸縮伸長率が低くストレッチ性能が不十分になったり、繊維が硬く布帛の風合いが悪くなったり、優れたストレッチ性およびソフト性を得ることができない。一方、捲縮発現率が80%より大きくしようとした場合、伸縮伸長率が高くストレッチが強くなり、寸法安定性が悪化する。好ましい捲縮発現率は、30~70%の範囲である。
本発明のポリエステル複合繊維の製造方法としては、紡糸口金から吐出された繊維糸条を一旦ドラムに巻き取った後に延伸する方法や、紡糸段階で連続的に繊維糸条を延伸する方法などが挙げられる。これらの製造方法について、具体的に説明する。
紡糸ドラフト=Vs/V0
Vs:紡糸速度(m/分)、V0:吐出線速度(m/分)
紡糸ドラフトを50倍以上とすることで、口金孔から吐出されたポリマー流が長時間口金直下に留まることを防止し、口金面汚れを抑制することができることから、製糸性が安定する。また、紡糸ドラフトを300倍以下とすることで過度な紡糸張力による糸切れを抑制することが可能となり、ポリエステル複合繊維を安定した製糸性で得ることができるので好ましい。より好ましくは80~250倍である。
定義式のηrは、25℃の温度の純度98%以上のo-クロロフェノール(以下、OCPと略記する。)10mL中に試料ポリマーを0.8g溶かし、25℃の温度にてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηrを下式により求め、固有粘度(IV)を算出した。PTTについては160℃の温度の純度98%以上のOCP10mL中に試料ポリマーを0.8g溶かし、25℃の温度に冷却後、オストワルド粘度計を用いて相対粘度ηrを下式により求め、固有粘度(IV)を算出した。
ηr=η/η0=(t×d)/(t0×d0)
固有粘度(IV)=0.0242ηr+0.2634
ここで、η:ポリマー溶液の粘度、η0:OCPの粘度、t:溶液の落下時間(秒)、d:溶液の密度(g/cm3)、t0:OCPの落下時間(秒)、d0:OCPの密度(g/cm3)。
100mかせ取り、かせの質量(g)に100を乗じた値を繊度とした。
JIS L1013(2010)8.5項および8.10項に従い、オリエンテック製テンシロンUCT-100を用いて測定した。
JIS L1013(2010)8.11項C法(簡便法)に従い、測定した。なお湿熱処理は、90℃の温水で20分間浸漬し、5時間以上風乾した。
エンタングルメントテスター(Entanglement Tester Type R2072)を用い、以下のように交絡度を求めた。
交絡度CF=1000/平均開繊長 。
無荷重の状態で1mのポリエステル複合繊維を採取し、図1の捲縮部1のような捲縮が発現している部分の個数をカウントし、N=10の平均を1mあたりの捲縮部の個数Nとした。また捲縮発現している部分の長さを測定し、1m中での平均を算出し、さらにN=10の平均を1mあたりの捲縮部の平均長さとした。捲縮部の平均長さのバラツキは1m中での平均長さのN=10の標準偏差σとした。さらに、捲縮発現率は、上記で測定した1mあたりの捲縮部の個数と長さから下記式を用いて求めた。
捲縮発現率=(1mあたりの捲縮部の個数N)×(捲縮部の平均長さ) 。
本発明の各実施例および各比較例のポリエステル複合繊維を外径140mm、長さ125mmの紙管を用い、巻き幅110mmで8.0kg巻で巻き取り、チーズパッケージを得た。このパッケージの表面および端面部を目視で確認し、3mm以上の長さのタルミの個数をカウントした。パッケージ表面、端面部の面積を算出し、単位面積あたりのタルミ個数を求めた。
本発明の各実施例および各比較例のポリエステル複合繊維を下記の条件で仮撚加工を施した。
仮撚加工機:TMTマシナリー(株)社製 ATF-21
加工速度:350m/分
仮撚り数:150T/m
熱処理温度(非接触):230℃
糸切れした回数で以下の3段階で評価した。合格レベルは◎と〇である。
◎:0.05回未満/日・糸条で極めて良好。
〇:0.05回以上/日・糸条、0.10回未満/日・糸条で良好。
×:0.10回以上/日・糸条で不良。
経糸に56dtex-24フィラメントのPET繊維の無撚糊付け糸条を用い、緯糸に本発明の各実施例および各比較例のポリエステル複合繊維糸条に上記(8)の仮撚加工を施した仮撚糸を用いて、下記の平織物を作成した。
経密度:110本/2.54cm
緯密度:98本/2.54cm
織 機:津田駒工業社製 ウォータージェットルームZW-303
製織速度:450回転/分
得られた生機を、オープンソーパーを用いて95℃の温度で連続精錬後、120℃の温度でシリンダー乾燥した後、液流染色機を用いて120℃の温度で染色を行った。次いで、175℃の温度で仕上げと幅だし熱セットの一連の処理を行った。得られた織物を、熟練した検査技術者が検査し、ストレッチ性および表面風合いを、次の4段階で評価した。合格レベルは◎と○である。
◎:ソフトストレッチ性・ソフト風合いが極めて良好。
○:ソフトストレッチ性・ソフト風合いが良好。
△:ソフトストレッチ性は良好だが、ソフト風合いが不良、
またはソフトストレッチ性が不良だが、ソフト風合いが良好。
×:ソフトストレッチ性・ソフト風合いが不良。
高粘度ポリマー成分としてポリブチレンテレフタレート(固有粘度1.30)、低粘度ポリマー成分としてポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.51)とし、高粘度ポリマーと低粘度ポリマーをいずれもエクストルーダーを用いてそれぞれ260℃、280℃で溶融後、ポンプによる計量を行い、275℃を紡糸温度として、温度を保持したまま口金に流入させた。PBT成分とPET成分の重量複合比は50/50とし、吐出孔数72の偏心芯鞘型複合繊維用紡糸口金に流入させた。各ポリマーは、口金内部で合流し、低粘度ポリマー中に高粘度ポリマーが包含された偏心芯鞘型複合形態を形成し、口金から吐出した。
本交絡装置9による空気圧を0.2、0.1、0MPaにした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表1の通りであった。実施例2は、パッケージ表面のタルミ個数が0.6個/cm2と少なく、非常に優れた仮撚加工性であり、得られた布帛は非常に優れたソフトストレッチ性とソフトな風合いが得られた。比較例1、2は、交絡度が低く、(交絡度CF)/(1mあたりの捲縮部の個数N)がそれぞれ0.5、0と小さいため、パッケージ表面にタルミが多く、仮撚加工での糸切れが多発した。
紡糸速度、つまり第1ホットローラ7の速度を1150m/分、1300m/分、1100m/分とし、延伸倍率を2.8倍、2.5倍、2.9倍とした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表1の通りであった。実施例3は、延伸倍率が少し高いために伸縮伸長率が36%と高めとなり、布帛も若干ストレッチ性が高くなったが、良好なソフトストレッチ性を有していた。実施例4は、延伸倍率が少し低いために伸縮伸長率が23%と低めとなり、布帛も若干ストレッチ性が低くなったが、良好なソフトストレッチ性を有していた。比較例3は、延伸倍率が高いために、初期引張抵抗度が63cN/dtex、伸縮伸長率が54%、捲縮発現率が83%と高くなった。得られた布帛はストレッチ性が強く、風合いも若干硬めとなった。
PBT成分とPET成分の重量複合比を40/60とした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表1の通りであった。得られた布帛は非常に優れたソフトストレッチ性とソフトな風合いが得られた。
偏心芯鞘型複合繊維用紡糸口金の吐出孔数を96、144、48、36、24とした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表2の通りであり、いずれもパッケージ表面のタルミ個数が少なく、優れた仮撚加工性であった。実施例6、7は単糸繊度が小さいため、得られた布帛は非常にソフトな風合いとなった。一方、比較例4、5は単糸繊度が大きいため、得られた布帛は風合いが硬くなった。
用いる口金の吐出孔形状をサイドバイサイド型にした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表2の通りであった。得られた布帛は優れたソフトストレッチ性とソフトな風合いが得られた。
高粘度ポリマー成分をポリトリメチレンテレフタレート(固有粘度1.44)、または共重合ポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.67、共重合量:イソフタル酸7.0mol%、2・2ビス{4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル}プロパン4mol%)とした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル複合繊維を得た。得られた複合繊維の特性評価結果は表2の通りであった。比較例6は、初期引張抵抗度が79cN/dtex、伸縮伸長率が73%と高くなった。また繊維長手方向の全てに捲縮が発現した。得られた布帛はストレッチ性が強く、風合いも若干硬めとなった。比較例6は、初期引張抵抗度が62cN/dtexと高くなった。伸縮伸長率は30%と実施例1と同等であったが、繊維長手方向に捲縮の発現はまったく認められなかった。得られた布帛はコシが強く風合いが硬くなった。
2:非捲縮部
3:紡糸口金
4:糸条冷却送風装置
5:油剤付与装置
6:前交絡装置
7:第1ホットローラ
8:第2ホットローラ
9:本交絡装置
10:ゴデットローラ
11:ゴデットローラ
12:コンタクトローラ
13:パッケージ
Claims (2)
- 2種類のポリマーからなり、一方が固有粘度(IV)0.7~2.0のポリブチレンテレフタレートを主体としたポリエステルであり、もう一方が固有粘度(IV)0.4以上のポリエチレンテレフタレートを主体としたポリエステルであり、前記2種類のポリエステルの固有粘度差が0.3以上1.5以下、かつ、次の(1)~(5)の構成要件を全て満足することを特徴とするサイドバイサイド型または偏心芯鞘型のポリエステル複合繊維。
(1)単糸繊度が0.3~1.5dtex
(2)フィラメント数が40~150
(3)伸縮伸長率が20~40%
(4)繊維長手方向に捲縮発現部分と捲縮非発現部分が混在し、捲縮発現率が20~80%
(5)5≧(交絡度CF)/(1mあたりの捲縮部の個数N)≧1 - 交絡度CFが10~40個/mであることを特徴とする請求項1記載のサイドバイサイド型または偏心芯鞘複合繊維。
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