JPH03206115A - ナイロン・ステープル繊維に関する改良 - Google Patents
ナイロン・ステープル繊維に関する改良Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
し、そして更に詳細には、特にフィラメント状のトウの
延伸及びアニーリングにおける調製と、アニーリングさ
れた連続フィラメント・トウから切断された非捲縮ステ
ープル繊維を含む、アニーリングされた製品に関する。
earing)のナイロン・ステープル繊維(及びトウ
の形態の前駆体の連続フィラメント)が、最初に、複数
の送りロールと延伸ロールとの間でトウを延伸し、続い
て制御された張力下で延伸7イラメントをアニーリング
するために延伸フィラメントを加熱及び冷却する改良プ
ロセスによって調製される。
れてきた。最初のナイロン繊維は、ナイロン66、ポリ
(ヘキサメチレン・アジパアミド)であり、そしてナイ
ロン66繊維は米国において主要ナイロン繊維として今
なお作られそして使用されている。非常に大量の他のナ
イロン繊維、特にカブ口ラクタムからのナイロン6繊維
が、特に他の幾つかの国において作られそして使用され
ている。ナイロン繊維は編織布及び他の目的のために使
用されている。織布に対して、本質的に2つの主要繊維
の範瞬、即ち連続フィラメント糸及びステープル繊維、
即ちカット繊維がある。大量のナイロン・フィラメント
が、例えば、連続フィラメント糸に基づいたメリヤス、
ランジェリー及び多数の絹状織物において、連続フィラ
メント糸として切断することなしにフィラメントの小さ
な束で使用されている。本発明は、これらの連続フィラ
メント糸ではなく、ナイロン・ステープル繊維及びその
前駆体のトウに関するが、これは、極めて多様な装置に
よって調製され、そして取り扱われる非常に多数のフィ
ラメントのために完全に異なる取り扱い上の考慮を必要
とする。ナイロン・ステープル繊維は、ナイロン・ポリ
マーをフイラメントに溶融紡糸し、通常何千ものフィラ
メントを含み旦つ一般に全デニールが数十万のオーダー
のトウへと極めて多数のこれらのフィラメントを集め、
それから一組の送りロールと(より高速で動作する)一
組の延伸ロールとの間での延伸工程に連続したトウをか
け、フィラメントの配向を増大させ、特に伸縮ナイロン
が望まれないならば、しばしばアニーリング工程により
結晶性を増大させ、そして時々統いてフィラメントを捲
縮加工し、その後、例えば、ステープル・カッターでト
ウをステープル繊維に変換する。ステープル繊維の利点
の1つは、それらが、特に(しばしば短ステープルと呼
ばれる)綿のような天然繊維及び/又は他の合戊繊維と
容易に混合され、混合から導出される利点を達成するこ
とであり、この混合は、プロセスに依存するが、ステー
プル・カッターの前又は別の段階で行われる。
混合のために永午の間使用されてきたが、ここに参照の
ために編入するへベラ−(Hebeler)の米国特許
第3,044,250号、第3,1 8 8,790号
、第3,321,448号及び第3,459,845号
に開示されたように、ナイロン・ステープル繊維は高耐
力の強力を有するために、ナイロンと綿の混合から作ら
れた織物の耐久性及び経済性を特に改良した。ヘベラー
によって説明されたように、耐力は、都合の良いことに
、7%伸び(Tア)における強力として測定され、モし
てT7ま標準的な測定値として長く受容されてきており
、インストロン装置で容易に読み取ることができる。
クランプに適切に注意し、そして少なくとも10本の繊
維の測定値の平均を取ることにより、単一ステープル繊
維にて行われる。実施例の多くにおいて、(各10本の
繊維に対して)少なくとも3組の測定値を、記録すべき
データを与えるtこめに平均化する。)へベラーのプロ
セスは、ナイロン繊維を最大実施可能延伸比に延伸し、
そして最大実施可能温度において少なくとも1秒間延伸
張力の下でそれらを熱処理にさらすことを含んでいる。
ロール速度の比である。)4つのへベラーの特許の中で
、最後の特許である米国特許第3.459,845号の
特許請求の範囲には、1,000〜6,000度秒の露
呈を与える時間長さにおいて、165℃乃至200゜C
で延伸張力下フィラメントを延伸しモして熱処理し、フ
ィラメントは、過度のフィラメント破損なしに使用され
得る約3乃至5の範囲内の実質的に最大実施可能延伸比
に乾燥条件下で延伸されそして熱処理され、延伸された
フィラメントを捲縮なしにステープル・カッターに送り
、そして非捲縮フィラメントをステープル繊維に切断す
ることによるプロセスが記載されている。便宜上、この
熱処理を従来の用語「アニーリング」と呼ぶことにする
。ヘベラーは、使用された種々の操作条件を表1に示し
、そしてヘベラーによって示されたように測定された、
多様な条件下で作られたフィラメントの特性(ヘベラー
は「糸」に言及しているが、紡績糸には言及しておらず
トウからの連続糸に言及していることは明らかである)
を表2に示し、そして綿又は他の繊維のナイロンとの紡
績糸のり一積値(Lea Product va.lu
e)を表3に示している。それ以来、層の精練と改良が
行われ、その結果、商業的に利用可能な非捲縮ナイロン
・ステープル繊維は次の一般特性を有する。即ち、6.
8グラム/デニル(gpd)の強力(以後「T」と呼ぶ
)、47%の破断点伸び(以後「EB」と呼ぶ)、2.
4乃至2.5gpdのT7である。これらの製品は、1
10ypm(ヤード/分)の速度で、本質的にヘベラー
によって記載されそしてヘベラーの第1図に図示された
(モして又、以下に更に詳細に記載されるように第l図
に模式的に示す)ブaセスによって作られる。1.lO
ypmの速度は、ヘベラーのプロセスにおいて延伸され
たトウを搬送する延伸ロールの最適な実際の速度である
。(織物プロセスにおける速度は、一般に、特に指定し
ないならば、最終製品が生産される速度を参照した。
で与えられる。)所望の特性をあまり害することなしに
、この速度を増大させることが長く望まれてきたが、こ
れは、現存のプロセスにおいて一賞して可能でなかった
。事実、フィラメントは、高速度では破断し始め、そし
て速度が約130ypmをかなり超過するならば、プロ
セスが全体として操業できなくなる程度に、破断の数は
過度になる。
て特性の大きな損失なしに、プロセスの速度を増大させ
ることである。これは、長く望まれてきた。
であるが、T7は、例えば、混合において大きな柔軟性
を与え、例えば、ナイロンの量を減少させる一方(混合
物に対する)同等の強度で糸を調製可能にする。この点
において、へベラーの原開示の時以来、例えば、綿に対
して2.5gpdまで又は更に注意深い選択によりそれ
以上のT7を獲得するために、綿繊維の特性を改良しそ
して選択することが可能であることが立証された。
ロン・ステープル繊維を調製するための方法が与えられ
、この方法は、 ナイロン・ポリマーをフィラメントに溶融紡糸する段階
と、 多重の生威されたフィラメントからトウを形或する段階
と、 1・ウを延伸及びアニーリングにさらす段階と、所望な
らば、他のステープル繊維と混合した紡績糸lこ形或ず
るために適するステープル繊維にトウを変換する段階と
を含み、 ここで、トウの延伸及びアニーリングは、連続作業で実
施され、そして本質的に、 最初に、低速度で駆動される一組の送りロールと高速度
で駆動される一組の延伸ロールとの間でトウを延伸し、 統いて約145゜C乃至約200℃の温度にトウを加熱
しそして約80゜Cよりも低い温度に冷却することによ
って生じた延伸されたトウをアニーリングする一方、ト
ウがこのア二一リング段階を通じて更に別の一組のテン
ション・ロールによって前進させられるとき、該加熱及
び該冷却段階に互って制御された張力下に延伸されたト
ウを維持することがら或る。
がアニーリング段階中張力を制御するために、しばしば
ここではアニーリング・ロールと呼ばれる。これらのテ
ンション(アニーリング)ロールは、延伸ロールの速度
と少なくとも同じ速度で、そして特に、延伸ロールより
も僅かに高速で駆動されることが好ましい。延伸ロール
の速度に対するアニーリング・ロールの速度の比は、ア
ニーリング比と呼ばれ、そしてパーセント、即ちAR%
で表現される。
損失なしに、速度を実質的に増大させることが可能にな
った。また、以前に実施可能でなかったような所望の特
性の改良された組み合わせを有するナイロン・ステープ
ル繊維を得ることが可能であることが立証された。こう
して、本発明の別の見地により、約6.8gpd以上の
Tと、少なくとも約2.75、好ましくは約2.75乃
至約3.2、そして長期間にわたって一貫して測定した
とき、一般に約3gpdのオーダーのTアのナイロン・
ステープル繊維が与えられる。これらは、以前に実施可
能であったよりも、かなり高い。
するが、これらの図から、延伸ロールの位置か、へベラ
ーによって示された第1図における加熱器の後ではなく
、本発明による第2図においては加熱器の前であるとい
う重大な相違が、即座に注目されよう。こうして、ヘベ
ラーは、2組のみの被動ロールを使用しそして延伸ロー
ルをアニーリング装置、即ち加熱器の後に位置付けるこ
とによって、アニーリング加熱処理に互って延伸張力を
維持している。対照的に、本発明のプロセスは、延伸段
階と、必ずしも同一速度を使用して実施される必要はな
い引き続いてのアニーリング段階との間に明らかな区別
を与え、その結果延伸段階中の張力とは独立して、アニ
ーリング段階中張力を制御することができる。更に、本
発明のプロセスにおいて、アニーリングされたフィラメ
ントは、アニーリングの張力を維持しながら、完全に冷
却される。
ロック図を参照して、更に詳細に記載する。ヘベラーの
特許、例えば米国特許第第3,044,250号の第1
図との類似性に注目すべきである。本ケースの第1図に
示されたように、全体として1lで示された供給部から
の非延伸ナイロン・フィラメントの重いデニールのトウ
10は、フィラメントが平坦な帯のフィラメントとして
延伸機に入るように配置される。延伸機は、最初に、複
合した一組の送りロール12(へベラーノトウ延伸機の
第1図に示されたへベラーの一連の送りロール3に一般
的に対応する)を具備し、供給部1lかもトウ10を引
き出す。フィラメントは、複合した一組の送りロールl
2と複合した一組の延伸ロール13(へベラーのトウ延
伸機の第l図において7として示されたへベラーの複合
したー組の延伸ロールに一般的に対応する)との間で延
伸される。延伸ロールは送りロールよりも高速で駆動さ
れ、それらの速度の比は延伸比を反映する。
な帯として出現し、そして全体として17で示された送
り出し部を通過するが、延伸されたトウは、所望ならば
、例えばへベラーを含む種々の技術において記載された
ような従来の方式で更に処理されることが理解されよう
。送りロールの組12と延伸ロールの組l3との間で、
フィラメントは、(ヘベラ一〇第1図において、それぞ
れ、熱板6と3つの固定されたステンレス鋼の延伸用ビ
ン5として又示された)延伸用ビン15を通過後、加熱
器l4を通過する。この技術において開示されt二よう
1こ、しばしばスナツビング・ピン(Snubbinh
pin)と呼ばれる延伸用ピンを使用する主な意図は
、延伸点を局限化することである。(80〜90%の延
伸が、実際、延伸用ピンにおいて発生するであろうが、
幾らかの延伸(即ち配向の増大)は、多分、ナイロン・
フィラメントが速度の増大にさらされる毎に発生すると
考えられる。)商用作業において、加熱器14は、事実
、へベラーによって好ましいとして示された、炉に続く
熱板である。商用作業において、延伸ロールl3は、加
熱器l4を去った後、フィラメントの冷却を制御するた
めに従来の方式で冷水で冷やされる。
に、先行技術による延伸プロセスの操作は、第2図の好
ましい実施態様を参照して記載されそして示されるよう
な本発明による連続延伸及びアニーリング・プロセスと
対照される。
は、例えば第1図に示されたように多かれ少なかれ複合
した一組の送りロールl2によって供給部l1から引き
出される。しかし、送りロールの組l2を離れた後、ト
ウは、より高速で駆動される複合した一組の延伸ロール
13に直接に送られる。延伸ロール13の組から、(延
伸されていない)トウは、全体として14で示された加
熱器に送られる。加熱器14から現れる加熱され延伸さ
れたトウは、最初に、一組の冷却ロール21 (第3図
にも又示される)と、次に一組のテンンヨン・ロールに
送られ、冷却され延伸されたトウとなり、送り出し部1
7に送られる。第3図に示すように、熱い延伸されたト
ウは、7イラメントが各個々の冷却ロールと最大周囲接
触を達戒するように配置され、31,32.33,34
.35及び36として個々に示された一組の冷却ロール
を連続して通過し、そして案内ロール37を通過した後
、冷却され延伸されたトウとして冷却ロール21の組を
離れる。冷却され延伸されたトウは、冷却ロールの組2
1からテンション・ロールの組22を通過するとき、依
然として制御された張力の下にあることに注目すへきで
ある。
力下の熱処理(アニーリング)へフィラメントをさらす
代わりに、最初に冷たい延伸段階、そして次に明確に制
御されたアニーリング段階を含むことにある。こうして
、延伸ロール13は、第2図に示すように、本発明のプ
ロセスにおいて加熱器14より前にある。これに対して
、ヘベラーの延伸ロール7は、加熱器6を通過したトウ
を引っ張る。また、第2図に、被動ロール12、13及
び22の3組が示され(冷却ロール2lは所望ならば糸
で駆動され得る)、その結果2つのゾーン(延伸及びア
ニーリング)における速度と張力は、別々に制御され且
つ調整され得る。これに対して、ヘベラーにおいては、
フィラメントは延伸張力の下で熱処理にさらされる。別
の重大な相違は、本発明のアニーリングされたフィラメ
ントは、制御された張力下に依然としてある間に冷却さ
れるが、へベラーにおいては冷却中張力を制御すること
が教示されていない。
おいて本発明を更に示すが、物理的特性は、70°F(
乾球)及び65%の相対湿度で少なくとも2時間フィラ
メントをコンディショニングした後、パッケージから取
られ切断されたトウの単一フィラメントにおいてインス
トロン試験機で測定した(Ty値は、クランプにおける
滑りを補償するために、8.4%伸び率において読み取
られた)。詳細は、比較のための基礎として、商用製品
に対して与えられ、そして本発明によって達成された改
良を示した。
品に対して、(55RVの)66ナイロン・ポリマーが
、650ypmで紡糸され、そして仕上げが適用された
大きなデニールのトウを形戊するためlこ組み合わされ
、29.67pmで送りロールを通って供給された。そ
れは、送りロールから延伸用ビン上を越えて200℃の
熱板へと引っ張られ、それから165乃至175℃に維
持された炉を通過させられ、3.72Xの延伸比を表す
110ypmの(延伸ロールにおける)トウ速度の延伸
ロールによって炉から引き出された。延伸に続いて、ト
ウは梱包された。
発明のプロセスのために形戊し、そしてその後、(第2
図に示すように)、トウを、75.3ypmの速度で送
りロールl2から延伸ロールl3へと通過させ、この場
合トウ速度は275ypmであった。延伸されl;トウ
を、190℃に維持された熱板上、そして次に165℃
に維持された炉を通過させた。炉を離れた後、トウを、
冷!こい冷却ロール2l上を通過させることにより冷却
し、そしてテンション・ローノレ22に送リ、この場合
糸の速度は3.69Xの全延伸比のために278ypm
であった。それから延伸(及びアニーリング)されたト
ウを梱包した。
れたトウから取られたフィラメントにおいて測定した。
Em(ypm) (gpd) (gpd)
%商用 3.72 110 2.50 6
.8 2.4 47本発明 3.69 27
5 2.44 6.9 2.9 46こうして
、かなり高速の延伸速度を使用したにも拘わらず、比較
し得る全延伸比において、本発明のプロセスは、かなり
高いT7を有する繊維を生産することができる。対照的
に、商用プロセスにおいては、速度は、特性が劣化し始
めるために増加できず、そしてトウは、速度が130y
pmに近付くとき、過度に破断した。l10ypmは、
商用プロセスにおいて優れた連続性に対する実際の上限
であった。
度の変化の効果を示す。ヘベラーの特許に示されたよう
に、重大な考慮は、綿と混合されたナイロン糸のり一積
(Lea product)であった。
を含む糸にて測定された。比較のために、表には商用製
品に対するデータが含まれている。
(g/d) 本発明 215 3.65 2.5 2
928本発明 215 3.75 3.0
3073本発明 335 3.65 2
.4 2976商用 110 3.72
2.4 2724この実施例は、プロセスの
速度が215ypmから335ypmに増大したとき(
即ち、現存する商用プロセスの速度の約3倍)でも、商
用製品と同等のT7が、3.65Xの全延伸比を使用す
ることによって得られることを示す。代替的に、T7を
、延伸比を増大させることによって実質的に上昇させる
ことができる。これは、(約3.8×の延伸比における
過度の破損のt:めに)3.72×の延伸比を使用する
商用プロセスに対する実際の選択ではなかった。2.4
〜2.5のT,が、商用プロセスに対する実際の上限を
示した。
使用することにより得られるのに対して、本発明のプロ
セスによって作られたステープルを使用することにより
得られるり一積の実質的な改良を示す。糸の強度におけ
るこれらの改良は、T7の値が商用製品のT7とほぼ同
等のときでさえも、獲得された。
理及びそれに続く冷却の両方)中の張力を変化させるた
めに、テンション・ロール22(しばしばアニーリング
・ロールとも呼ばれる)の速度と延伸ロール13の速度
との間の関係を変化させたときのT7の値に対する効果
を示す。これは、表3において、AR%、即ちアニーリ
ング(速度)比トしてバーセントで表される。延伸ロー
ル速度を275ypmに維持し、そして延伸比を、この 実施例では3.65Xに維持した。
を改良する上で非常に重要であることを示す。これらの
条件下において、約101〜103%のAR%が2.7
5gpdを超えるT7を与え、そして約102%のAR
%が3gpdを超えるT7を与えた。アニーリング・ゾ
ーンにおけるトウ速度は、好ましくは、延伸ゾーンI:
8けるトウ速度に少なくとも等しくあるべきであり、そ
してアニーリング・ゾーンにおける僅かな伸びが特に望
ましく、これは比較的驚くべきことである。
処理ゾーンの後に延伸ロールを置くことにより、続くア
ニーリング中延伸張力を維持した。)実施例 4 混合糸に対するり一積値の比較を表46こ示すが、この
表から、本発明による50%よりも少ないナイロン・ス
テープル繊維を使用することによって、(52.5%ナ
イロン含有率の)商用糸で獲得される強度に匹敵し更に
はより優れた強度を得ることが可能であることが見られ
る。これは、幾つかの最終使用と、綿含有率を増大(又
はナイロン含有率を減少)させることを好む使用者にと
って望ましく且つ重要である。
9.9%ナイロン)13本 2840
280014本 2880 29301
5.5本 2750 2780本発明の主な
る特徴及び態様は以下のとおりである。
調製する方法であって、 ナイロン・ポリマーをフィラメントに溶融紡糸し、多重
のフィラメントからトウを形或し、トウを延伸及びアニ
ーリングにさらし、所望ならば、他のステープル繊維と
混合された紡績糸を形成するために適するステープル繊
維にトウを変換する各段階を含み、 トウの延伸及びア二一リングは、 最初に、一組のロールと一組の延伸ロールとの間でトウ
を延伸し、 統いて約145゜C乃至約200゜Cの温度にトウを加
熱しそして約80℃よりも低い温度に冷却することによ
って形或され延伸されたトウをアニーリングする一方、
トウが更に別の一組のロールによって前進ざれるとき該
加熱及び該冷却段階に互って制御された張力の下に延伸
されたトウを維持することから本質的に成る、連続作業
にて実施される方法。
延伸ロールの速度である上記1に記載の方法。
速度の約101乃至103%である上記2に記載の方法
。
、即ち、本質的にヘベラーによって開示されたプロセス
作業の流れを示す模式的なブロック図。 第2図は、本発明の好ましい方法Iこよるプロセス段階
の流れの模式的なブロック図。 第3図は、第2図にて説明及び図示された方法において
使用される一組の冷却ロールの側面図。 図中、10・・・トウ、l1・・・供給部、l2・・・
送りロール、13・・・延伸ロール、14・・・加熱器
、l5・・・延伸用ビン、17・・・送り出し部、2l
・・・冷却ロール、22・・・テンション・ロール、3
1.32,33,34.35.36・・・冷却ロール、
37・・・案内ロール、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、高耐力の強力を有するナイロン・ステープル繊維を
調製する方法であつて、 ナイロン・ポリマーをフィラメントに溶融紡糸し、多重
のフィラメントからトウを形成し、トウを延伸及びアニ
ーリングにさらし、所望ならば、他のステープル繊維と
混合された紡績糸を形成するために適するステープル繊
維にトウを変換する各段階を含み、 トウの延伸及びアニーリングは、 最初に、一組のロールと一組の延伸ロールとの間でトウ
を延伸し、 続いて約145℃乃至約200℃の温度にトウを加熱し
そして約80℃よりも低い温度に冷却することによつて
形成され延伸されたトウをアニーリングする一方、トウ
が更に別の一組のロールによつて前進されるとき該加熱
及び該冷却段階に亙つて制御された張力の下に延伸され
たトウを維持することから本質的に成る、連続作業にて
実施される方法。
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