JPH0262605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はポリエステル繊維に係り、更に詳しく
は実質的に延伸することなく、溶融紡糸する工程
のみで得られるにもかかわらず、延伸糸並みの強
伸度を有し、かつ熱安定性および染着性に優れた
ポリエステル繊維に関するものである。 （従来の技術） 近年、衣料用合成繊維の生産性を上げ、生産コ
ストを下げるため、高速度で紡糸して延伸工程を
なくすための研究が数多くなされている。特にポ
リエチレンテレフタレートに代表されるポリエス
テル系繊維の場合、ポリアミド系繊維と比較して
膨潤等の問題がないため、高速紡糸の報告も数多
い。しかも、単に紡糸速度を上げるだけでは満足
する糸質性能を備えた糸条が得られず、多くの問
題点を有している。例えば、通常POYと称され
る4000ｍ／min近傍までの紡糸速度で得られる糸
条は、伸度が高く、強度が低いため、延伸工程が
必要であり、したがつて、延伸仮撚用の糸条とし
て使用されているにすぎない。また、5000ｍ／
min程度の紡糸速度で得られる糸条も依然として
強度が低く、伸度が高いという欠点がある。 さらに、6000ｍ／min以上の速度で紡糸した場
合、強度は、6000ｍ／min近傍の紡糸速度で最大
値を示すが、その後紡糸速度が上がるにしたが
い、徐々に低下し、一方伸度は、紡糸速度が上が
るにつれて低下するものの、いまだ、不満足な数
値しか示さない。（例えば 繊学誌 33，Ｔ−208
（1977），Chemiefaserm／Textil industrie 612
（1982）などを参照） これらの問題点を解決し、通常、紡糸・延伸二
工程で製造された衣料用ポリエステル繊維並みの
強度、伸度等の糸質物性を有する繊維を一工程で
製造するため、種々の提案がなされている。 例えば特公昭35−3104号公報には、強度3.2〜
4.6ｇ／ｄ、伸度38〜72％のポリエステル繊維を
製造する方法が記載されているが、この方法では
製造時に加熱処理がなされていないため、後加工
における熱処理時に温度変化による熱収縮応力の
変動が大きく、このため糸条の張力斑が生じて捲
縮斑、大細斑、染着斑などの糸斑が発生しやす
い。 また、特公昭45−1932号公報には伸度が50％以
下の繊維を得るため、紡出糸を4000ｍ／min以上
で引取る前に80℃以上の温度で熱処理し、引取つ
た後、緊張熱処理する方法が記載されているが、
最初の熱処理は、一度走行糸条の温度を80℃以下
に冷却固化した後であり、かつ高速のため随伴気
流の影響が大きく、マルチフイラメントを均一に
加熱しにくいという問題と、２段階熱処理をしな
ければならないというコスト的に不利な条件があ
る。特公昭55−11767号公報には紡糸口金下、あ
る距離から引取ローラまでの間で加熱し、強度の
大きな糸条を得る方法が開示されているが、冷却
装置のすぐに加熱筒を設置するため、冷却風の持
ち込み等により、加熱筒の温度を一定に保つこと
が困難であり、糸斑の原因になる。さらに上記２
つの方法で得られるポリエステル繊維は、前述の
ように引取りローラにいたる過程で熱処理されて
いるため、複屈折率が低く、結晶化度の高い糸条
となつており、このため染着性が低いという欠点
がある。 一方、特開昭57−161120号公報には紡速4000
ｍ／min以上で紡糸したポリエチレンテレフタレ
ート繊維を熱処理して易染性繊維を製造する方法
が開示されている。この方法では実施例から明ら
かなように、0.1秒以上の熱処理を施せば強度4.0
ｇ／ｄ以上、伸度45％以下の糸条が得られるが、
熱処理時間が長すぎるため熱収縮応力が極端に小
さくなり、このため熱固定性が低下し、捲縮加工
が困難になるという欠点がある。一方、0.1秒未
満の熱処理では上記欠点は無いものの強度4.0
ｇ／ｄ未満、伸度50％以上の糸条しか得ることが
できない。 また、特開昭53−52723号公報には、密度1.358
ｇ／cm³以上、複屈折率75×10^-3以上の物性値を有
するポリエステル繊維が記載されているが、この
糸条を原糸の段階で熱処理がなされていないた
め、後加工における熱処理時に熱収縮応力変動り
起因した糸斑が発生しやすいという欠点がある。 （発明が解決しようとする問題点） 上述のように、高速紡糸のみの一工程で延伸糸
並みの糸質を有する糸条を得る試みは種々提案さ
れているが、いずれも糸条も強伸度が不十分であ
つたり、染着性が低下したり、熱収縮応力に起因
した糸斑が発生しやすい等の欠点があつた。 本発明は上記の欠点を解消し、延伸並みの強伸
度を有するのは勿論のこと染着性が良く、熱収縮
応力の温度変動が少なくて捲縮加工等の後加工に
おける熱処理時に熱収縮応力変動に起因した糸斑
が発生しにくいポリエステル繊維を提供すること
を技術的な課題とするものである。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、溶融紡出糸条を紡糸口金
から5.5〜7.5ｍの距離の点で集束し、集束点以降
の紡糸張力を空気抵抗によつて0.8〜1.2ｇ／ｄと
し、実質的に延伸することなく、4700〜5700ｍ／
minの速度で引取り、ポリエステルの融点より30
〜80℃低い温度で0.10秒未満の熱処理をして巻取
つたポリエステル繊維であつて、強度4.0ｇ／ｄ
以上、伸度45％以下、複屈折率110×10^-3以上、
密度1.375〜1.400ｇ/cm³、かつ熱収縮応力が下記
式（），（）を満足することを特徴とするポリ
エステル繊維である。 1.1≦ST₂₀₀／ST₁₀₀≦2.0 （） 50≦STmax≦180 （） ただし、ST₁₀₀は100℃での、ST₂₀₀は200℃で
の収縮応力（mg／ｄ）、STmaxは熱収縮応力曲線
のピークの応力（mg／ｄ）を表わす。 本発明において使するポリエステルは実質的に
ポリエチレンテレフタレートからなり、必要に応
じて少量の他成分と共重合したもので、公知の重
合法で得られるものである。また艶消剤、着色
剤、安定剤、制電剤等を含んでいてもよく、重合
度も繊維形成性の損なわない範囲であれば制限さ
れない。 本発明のポリエステル繊維の第１の特徴は強度
が4.0ｇ／ｄ以上、好ましくは4.2ｇ／ｄ以上、伸
度が45％以下、好ましくは35％以下と延伸糸並み
の強伸度を有することである。第１図は強伸度曲
線の一例を示すグラフであり、図中Ａは本発明の
繊維、Ｂは通常の延伸糸、Ｃは高速紡糸による繊
維、Ｄは直接紡糸延伸による繊維を示す。第１図
は明らかなように本発明のポリエステル繊維は延
伸糸並みの強伸度を有するので、そのままで実用
に供することができ、延伸工程を省略できるとい
う利点がある。一方、強度が4.0ｇ／ｄ未満であ
ると、強度が不足して単糸切れや糸切れが生じや
すく、伸度が45％超えると、寸法安定性が低下す
るので好ましくない。 また、第２の特徴は複屈折率110×10^-3以上、
好ましくは120×10^-3以上、密度が1.375〜1.400
ｇ／cm³、好ましくは1.380〜1.395ｇ/cm³と高配向、
高密度な点である。密度が1.375ｇ/cm³未満の場合
には、結晶化度が低すぎるため熱に対する寸法安
定性に欠けるという欠点があり、一方、1400ｇ/
cm³を超えると結晶化度が高すぎ、熱に対する安定
性は高いものの、染着性が低下するので好ましく
ない。また複屈折率が110×10^-3未満になると、
強度が4.0ｇ／ｄ未満の繊維となるので不適当で
ある。 本発明のポリエステル繊維の第３の特徴は、熱
収縮応力が前記式（），（）を満足し、密度が
延伸糸と変わらないにもかかわらず熱収縮応力の
温度変化が延伸糸と比較して極めて小さく、ま
た、熱収縮応力自体も比較的小さな一定範囲の値
を有することである。第２図は熱収縮応力と温度
との関係の一例を示したグラフであり、本発明の
繊維Ａは200℃における熱収縮応力ST₂₀₀の100℃
における熱収縮応力ST₁₀₀に対する比ST₂₀₀／
ST₁₀₀が1.1〜2.0、好ましくは1.3〜1.9を満足し、
かつ熱収縮応力曲線のピークの応力STmaxが50
〜180mg／ｄ、好ましくは70〜140mg／ｄ範囲にあ
るので、仮撚捲縮加工等の熱処理時に温度変化に
よる糸条の張力変動が少なく、このため張力変動
に起因した捲縮斑や太細斑、染着斑等の糸斑の発
生を防止でき、しかも熱固定性の低下もないので
良好な捲縮を付与することができる。 このように熱収縮応力が前記式（），（）を
満足すると、後加工の熱処理時に糸斑の発生がな
く、かつ良好な捲縮を付与できる理由については
次のように考えられている。例えば、後加工で仮
撚捲縮加工する場合、通常160〜220℃で熱固定さ
れるが、仮撚加撚域を走行する糸条はすぐに設定
温度に達することはなく、室温から設定温度まで
順次変化する。したがつて、ST₁₀₀がST₂₀₀より
大きければ、糸条が設定温度に達するまでに収縮
が生じてしまい、捲縮の固定が不十分となる。ま
た、仮撚加工では通常0.2ｇ／ｄ程度の張力が掛
けられるため、ガラス転移温度近傍のST₁₀₀と熱
固定温度近傍のST₂₀₀に大きな違いがあると、糸
条温度上昇時の張力変動が大きく、このため各種
糸斑発生の原因となるが、ST₂₀₀／ST₁₀₀が1.1〜
2.0であれば熱収縮応力の温度変化が小さく、糸
条張力の変動も小さく抑えられるので糸斑の発生
が防止される。また熱収縮応力曲線のピークの応
力STmaxが180mg／ｄを超えると、たとえ、
ST₂₀₀／ST₁₀₀が（）式を満足しても熱収縮応
力自体が大きいために、後加工時の張力変動で糸
斑が発生するのを避けられず、一方50mg／ｄ未満
になると熱収縮応力が小さすぎるため熱固定性が
低下し、捲縮加工を施しても良好な捲縮性が得ら
れないが、STmaxが50〜180mg／ｄであると後加
工における熱処理時に糸斑の発生を防止でき、し
かも熱固定性の低下もない。さらに本発明のポリ
エステル繊維は実質的に延伸することなく4700〜
5700ｍ／minの高速で溶融紡糸した繊維であるた
め、高速紡糸して得られた繊維の特徴である染着
性が延伸糸より優れているという特徴を当然有す
る。紡糸引取り速度が4700ｍ／minより遅い場
合、引取りローラに至るまでの紡糸張力が不足し
て糸揺れが大きく、操業的に困難であるばかりで
なく、配向が進まず、強度の強い繊維とはならな
いので好ましくない。また、5700ｍ／minより速
い場合、後述するように、本発明では高い紡糸張
力で引取るため操業性に問題が生じる。 本発明のポリエステル繊維は、衣料用に適した
繊維であり、繊度等も特に制限されるものでない
が、単糸繊度は0.1〜10、好ましくは１〜７デニ
ールであり、トータル繊度は20〜200デニール、
特に30〜180デニールが好ましい。 次に本発明のポリエステル繊維の製法列につい
て説明する。本発明のポリエステル繊維は、溶融
紡糸して4700〜5700ｍ／minの速度で引き取るに
際し、引取りローラに至るまでの段階で走行糸条
に掛かる紡糸張力を通常より高くして一気に配向
させ、次いで実質的に延伸することなく熱処理し
て結晶化させることにより得ることができる。す
なわち、ポリエステル繊維の紡糸張力は、例えば
繊学誌34、Ｔ−93（1978）にあるように、紡糸速
度が6000ｍ／minであつてもせいぜい0.35ｇ／ｄ
しかないが、本発明の繊維を得るためには紡糸張
力を0.8〜1.2ｇ／ｄ、好ましくは1.0〜1.2ｇ／ｄ
と通常より高めにして引取つた後熱処理すること
が必要である。 紡糸張力を高める手段としては、紡出糸条を集
束する点までの距離を紡糸口金から5.5〜7.5ｍと
して、空気抵抗を大きくする方法が採用される。
5.5ｍより短い距離では、紡糸張力が0.8ｇ／ｄを
超えず、7.5ｍより長い距離では、紡糸張力が高
くなると同時に糸切れが発生し、操業上の問題と
なる。 通常の紡糸方法では、紡糸口金から集束点まで
の間でネツキング現象や配向結晶化が生じ、糸条
の急激な細化が観察される。このため紡糸応力が
糸条の細化点に集中し、糸切れが発生し、操業上
のトラブルとなると同時にネツキングを経た糸条
は既に結晶化しているため、熱処理してもその効
果が現れない。しかし、本発明においては、高い
紡糸張力とすることによりネツキング現象が防止
され、スムースな細化を示すとともに、引取られ
た糸条は結晶化が進行しておらず、続いて行われ
る熱処理により結晶化する。この熱処理は、ポリ
エステルの融点より30〜80℃低い温度で0.01秒未
満行われる。この温度より低いときには、結晶化
が充分に進行せず、したがつて収縮が大きすぎて
紙管が捲取機から抜けなかつたり、強度や伸度が
不充分な繊維しか得られない。一方、温度が高す
ぎるときには、糸条が融着したり、糸揺れが大き
くなつたりして操業性に問題が生じる。熱処理時
間も0.1秒以上になると熱収縮応力が小さくなり
すぎて熱固定性が低下する。 次に、本発明のポリエステル繊維の製造法を第
３図により説明する。ポリエステルの融点
（Tm）より20〜50℃高温に保つた紡糸口金より
吐出された糸条Ｙは、紡糸口金１直下でTm以上
の温度に保たれた加熱筒２を通過した後、引取り
ローラ４に至る間で集束具３であるスリツト型給
油装置の位置調節等の方法で、紡糸張力が例えば
75d／36fの場合、0.8〜1.2ｇ／ｄ、好ましくは1.0
〜1.2ｇ／ｄと通常により高めに設定されて配向
が進められ、次いで4700〜5700ｍ／minの速度の
引取りローラ４に導かれる。引取りローラ４に導
かれた糸条Ｙは捲取機に至る間で、例えば加熱ロ
ーラ５、あるいは加熱筒、加熱板等の加熱装置で
熱処理されて結晶化を進められ、ローラ間で強制
的に延伸することなくボビン６に捲取ることによ
つて得られる。なお、前記工程中、集束性を向上
させるために交絡処理を行うことは、本発明のポ
リエステル繊維を得るにあたつて何ら障害になる
ものではない。 次に本発明における各物性値の測定方法を述べ
る。 原糸はいずれも20℃、65％RHにて24時間湿後
測定した。まず、強伸度の測定には島津制作所製
オートグラフDSS−500を用い、試料長30cm、引
張速度30cm／minの条件下で測定した。 次に複屈折率の測定にはベレツク補償子を備え
た偏光顕微鏡を用い、浸液としてトリクレジルホ
スフエートを使用した。 また、密度は20℃のｎ−ヘプタンと四塩化エタ
ンを用い、密度勾配管を作成して測定した。 さらに熱収縮応力の測定にはカネボウエンジニ
アリング製熱収縮応力測定器KE−２を用い、試
料長16cmをループにして８cmとし、昇温速度100
℃／min、初荷重1/30ｇ／ｄの条件で測定した。 （実施例） 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説
明する。なお、実施例中のポリマーの相対粘度ηr
は25℃のフエノール／四塩化エタン1/1混合溶媒
中、濃度0.5ｇ／100c.c.で測定した。 実施例 第３図のような溶融紡糸機を用い、相対粘度
ηr1.38、融点260℃のポリエチレンテレフタレー
トセミダブルチツプを第１表に示す各種の条件で
紡糸して75d／36fのポリエステル繊維を得た。そ
の際、溶融温度は一定とし、290℃に設定した。 なお、表中に記す紡糸張力Toは集束具として
のスリツト型給油装置３で集束した点より５cm下
の走行糸条の張力をいい、紡糸張力はスリツト型
給油装置を上下させることにより変更した。また
加熱ローラ熱処理欄の「−」は該ローラが室温で
あることを示しており、さらに、加熱ローラで熱
処理する際、ラツプ数をかえて熱処理時間を変更
した。紡糸口金直下には、350℃に設定した長さ
10cmの熱処筒を設置し、その７cm下より円周方向
から吹出す20℃の冷却風にて繊維を冷却した。得
られた繊維の物性値を第２表に示す。 なお、No.２とNo.６は１Kg以上捲くと紙管が捲取
機から抜けないというトラブルが発生した。ま
た、

【表】

【表】 No.３は加熱ローラ上で熱処理する際に糸揺れが
大きく、また、No.16とNo.19は単糸切れが発生し、
操業上問題であつた。 なお、第２表中No.０は1400ｍ／minの速度で一
旦未延伸糸を捲取り、その後85℃の熱ローラで
3.1倍に延伸し、同時に延伸ゾーンで150℃の熱板
処理した75d／36fの繊維（延伸糸）である。 また第１，２図のＡはNo.９（本発明例）、ＢはNo.
０（通常の延伸糸）、ＣはNo.５（高速紡糸による繊
維）、ＤはNo.14（直接紡糸延伸繊維）の測定結果を
示す。 第１図から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.９の繊維は延伸糸に近い強度−伸度曲線を
示し、第２図からは、熱収縮応力が低く、かつ温
度変化に対して安定であることがわかる。 またNo.５及びNo.６において、紡糸口金からの距
離と繊径との関係を求めた結果を第４図に示す。
（繊径はチンマー社460A−５型製繊径測定装置を
用いて測定した。） 第４図から明らかなように、集束距離が短く、
紡糸張力の低いNo.５ではネツキング現象が起こり
急激に細化しているが、集束距離が長く、紡糸張
力の高いNo.６ではネツキング現象が起こらず、ス
ムースに細化していることがわかる。 次に得られた繊維の染料吸尽率を下記の条件で
測定した。結果を第３表に示す。 分散染料として、テラシルネイビーブルー
（Terasil Navy Blue）SGLを用い、２％owf、
浴比1/50で分散剤Disper TLを１ｇ/加え、助
剤として硫酸アンモニウム２ｇ/とギ酸0.1c.c./
を用いて繊維１ｇを１時間100℃で染色した。
次いで残液の染料濃度を分光光度計で測定し、原
液と残液との染料濃度差からどれだけの染料を吸
尽したかを求めた。

【表】 第３表から明らかなように本発明のNo.８は染料
吸尽率が延伸糸（No.０）や直接紡糸延伸糸（No.
14）より著しく大きく、染着性が良好であつた。 さらに得られた繊磯のうちNo.５，９，10，11を
三菱重工業(株)製のLS−６型仮撚機で加工し、JIS
−L1090で伸縮長率を測定した。加工条件は下記
のとおりである。 スピンドル回転数 400000rpm 仮 撚 数 3350T／Ｍ（Ｚ） 熱固定温度 210℃ オーバーフイード率 ０％ 伸縮伸長率は本発明のNo.９が124％、No.10が103
％あるのに対して比較例のNo.５は88％、No.11は82
％と低いものであつた。この結果からも明らかな
ように、熱収縮応力のSTmaxが50mg／ｄより小
さいNo.11やST₂₀₀／ST₁₀₀＜１のNo.５は熱固定性
が悪いために仮撚加工後の伸縮伸長率が低いこと
がわかる。 （発明の効果） 本発明のポリエステル繊維は実質的に延伸する
ことなく、紡糸延伸の２工程で製造される延伸糸
と同程度の強伸度を有するので、延伸工程を省略
できるという利点があり、また密度及び複屈折率
が大きいので熱安定性がよい。さらに熱収縮応力
の温度変化が小さく、また熱収縮応力自体も比較
的小さな一定範囲の値を有するので、後加工の熱
処理時に温度変化による糸条の張力変動が少な
く、このため張力変動に起因した糸斑の発生がな
く、しかも熱固定性の低下もないので良好な捲縮
を付与することができ、さらに染着性も延伸糸よ
り優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は強伸度曲線の一例を示すグラフ、第２
図は熱収縮応力と温度との関係を示すグラフ、第
３図は本発明のポリエステル繊維を製造するため
の製造装置の一例を示す概略図、第４図は紡糸口
金からの距離と繊径との関係の具体例を示すグラ
フである。 Ａは本発明の繊維、Ｂは通常の延伸糸、Ｃは高
速紡糸による繊維、Ｄは直接紡糸延伸による繊維
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融紡出糸条を紡糸口金から5.5〜7.5ｍの距
   離の点で集束し、集束点以降の紡糸張力を空気抵
   抗によつて0.8〜1.2ｇ／ｄとし、実質的に延伸す
   ることなく、4700〜5700ｍ／minの速度で引取
   り、ポリエステルの融点より30〜80℃低い温度で
   0.10秒未満の熱処理をして巻取つたポリエステル
   繊維であつて、強度4.0ｇ／ｄ以上、伸度45％以
   下、複屈折率110×10^-3以上、密度1.375〜1.400
   ｇ／cm³、かつ熱収縮応力が下記式（），（）を
   満足することを特徴とするポリエステル繊維。 1.1≦ST₂₀₀／ST₁₀₀≦2.0 （） 50≦STmax≦180 （） ただし、ST₁₀₀は100℃での、ST₂₀₀は200℃で
   の収縮応力（mg／ｄ）、STmaxは熱収縮応力曲線
   のピークの応力（mg／ｄ）を表わす。 ２ 複屈折率が120×10^-3以上である特許請求の
   範囲第１項記載のポリエステル繊維。 ３ 密度が1.380〜1.395ｇ/cm³である特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のポリエステル繊維。