JPH04281005A - マルチフィラメントの紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性重合体の紡糸
方法に関する。さらに詳しくは、ポリエステルなどのマ
ルチフィラメントを紡糸時に加熱処理するに際し、加熱
帯域上流側で該マルチフィラメントを非接触で集束させ
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性重合体から合成繊維を得
るためには溶融紡糸し、次いで引き伸ばすいわゆる２工
程法が一般的である。これは、重合体を溶融紡糸しただ
けではその繊維内部構造が発達しておらず、力学特性や
寸法安定性に劣るため、別工程で引き伸ばし、構造の形
成と固定をする必要があるためである。

【０００３】また、最近では引き取り速度を３０００ｍ
／分以上とすることにより引き伸ばしが不要で実用特性
を満足する繊維の得られる高速紡糸法が採用され始めて
きており、従来の２工程法に対して１工程法と呼ばれる
。１工程法は２工程法に比べて、工程省略による設備、
エネルギ−、労働力、面積の節減が可能となるため、低
コスト化を図ることができる。

【０００４】この１工程法の中には、一旦冷却固化した
後、ホットチュ−ブのような加熱帯域で繊維を加熱する
ことにより延伸熱処理し３０００ｍ／分以上で引き取る
ホットチュ−ブ紡糸法、第１ゴデ−ロ−ルで引き取った
後、ロ−ル間で延伸し３０００ｍ／分以上で巻き取る直
接紡糸延伸法、あるいは吐出後、延伸や熱処理のために
加熱手段を全く使用せずに５０００ｍ／分以上で紡糸す
る超高速紡糸法などがある。このうち、ホットチュ−ブ
紡糸法は、直接紡糸延伸法に比較して、ロ−ルの本数を
少なくすることが可能であり、さらには加熱ロ−ルを使
用する必要がないなど低コストの設備で製造できるメリ
ットがある。一方、ホットチュ−ブ紡糸法を超高速紡糸
法と比較すると、ホットチュ−ブ紡糸法はホットチュ−
ブ内に延伸過程があるため、ホットチュ−ブ上流側の速
度は１０００〜３０００ｍ／分程度と比較的低速であり
、変形速度が小さくなるため、糸切れが少なく、また２
工程法で得られる繊維に近い糸特性が得られるなどのメ
リットがある。このようにホットチュ−ブ紡糸法は、製
造コストおよび糸質の点から他の工程法に比較して優れ
た高速紡糸法であるといえる。

【０００５】しかしながらホットチュ−ブ紡糸法では、
マルチフィラメントをホットチュ−ブのような加熱帯域
に導入するため、その直前でセラミック製の糸道ガイド
などでマルチフィラメントの束を所定の直径にまで集束
させる必要がある。この際、集束直径には、加熱帯域の
温度を過度に低下させないためにある上限値が存在し、
かつ、マルチフィラメントを構成するフィラメントがそ
れぞれ同レベルの昇温と空気抵抗を受けて均一に加熱延
伸されるように各フィラメント間に適度な間隔を保つよ
うな下限が存在する。このように、加熱帯域入口でマル
チフィラメントを適切な直径に集束させるために、接触
式のガイドを用いると、一部のフィラメントが擦過抵抗
を受け、フィラメント間で強伸度、配向度などに物性差
が生じ、巻取パッケ−ジにタルミや毛羽を生じ、場合に
よっては糸切れを引き起こす。また、高次工程で染斑や
熱処理時のヒケ斑を起こす問題が発生する。さらに、糸
道ガイドの表面にマルチフィラメントからの脱落物が付
着し、同一の糸道ガイドを長期間使用すると前記の問題
が一層顕著となり、製糸性の低下や、糸質の均一性に欠
けるなどの問題を生じる。

【０００６】これを防ぐために、加熱帯域上流で油剤を
付与し、擦過抵抗を軽減しようとすると、油剤が熱容量
をもつために均一加熱ができなかったり、油剤の表面張
力によってマルチフィラメントが完全集束してしまい、
各フィラメントを均一に加熱することが極めて困難とな
ったり、あるいは加熱帯域内が油剤で汚染されるなど、
新たな問題が生じてしまう。

【０００７】特開昭６１−１９４２１８号公報では、重
合体にカオリンやメタカオリンを添加させることによっ
て糸道ガイドでの摩擦を軽減する方法が提案されている
。しかしながら、これらの粒子には粗粒が多く重合添加
前に粗粒分離処理の必要があったり、紡糸時の濾過で目
詰まりを起こしやすいという問題がある。また、従来の
ポリエステルに添加すると光沢、色調が微妙に変化し、
従来と同一用途への適用が困難になる可能性がある。

【０００８】以上のように、従来のホットチュ−ブ紡糸
法では、加熱帯域入口の糸道ガイドとマルチフィラメン
トの間の擦過抵抗により、フィラメント間に物性差が生
じたり、糸切れが発生するなどの問題があり、この問題
を解決する手段はこれまで見い出されていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
フィラメント間の均一性を高め、糸切れを引き起こすこ
となく、未集束のマルチフィラメントを所定の直径まで
集束させる紡糸方法について鋭意検討した結果、本発明
に到達した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的は
、熱可塑性重合体を溶融紡糸してマルチフィラメントを
製造するに際し、該溶融紡糸糸条を環状の印加電極に通
過させて３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の直径までマルチフィ
ラメントを集束した後、該マルチフィラメントを加熱帯
域に導入し、しかる後に巻取ることを特徴とするマルチ
フィラメントの紡糸方法によって達成できる。

【００１１】本発明の特徴は、マルチフィラメントを環
状の印加されている電極を通過させることにより、帯電
しているマルチフィラメントと電極との間の電気的斥力
によって、所定の直径までマルチフィラメントを非接触
で集束させることにある。これにより、マルチフィラメ
ントのガイドへの接触を回避し、糸切れを引き起こすこ
となく、均一に熱延伸、熱セットなどの熱処理を行うこ
とを可能とすることができたのである。本発明は、ポリ
エステル、ナイロン、ポリオレフィンなどの熱可塑性重
合体に適用することができる。

【００１２】本発明を実施するための紡糸装置を図面に
より説明する。図１は紡糸装置の概略を示すもので、１
は紡糸口金、２は冷却装置、３は電極、４は加熱帯域を
つくるホットチュ−ブ、５は給油装置、６、７は引取ロ
−ル、８は巻取機である。また、環状の電極３は直流高
電圧発生装置９により印加されている。

【００１３】本発明に用いる電極３は環状であり、これ
によりマルチフィラメントＹを確実に集束させることが
できる。環状とは、その形状がド−ナツ型のもの以外に
も閉ル−プを形成しているもの、あるいはらせん型のも
の、Ｃ字形のものなどマルチフィラメントを確実に集束
させることができる形状であればよい。糸掛けの作業性
の面から開閉型のものや、らせん型のものが好ましく使
用される。

【００１４】本発明に用いる電極３には電圧が印加され
ていることが必要である。これによりマルチフィラメン
トが帯電していることを利用して、電極との間の電気的
斥力によって、所定の直径までマルチフィラメントを非
接触で集束させることが可能となる。印加電圧は、重合
体の種類や電極位置での糸条張力、集束させる直径など
により適切に選択する必要がある。通常、斥力を発生さ
せるために０．１ｋＶ以上、好ましくは０．３ｋＶ以上
、放電を防ぐために５０ｋＶ以下、好ましくは１０ｋＶ
以下が採用される。この場合、電極電圧は正負いずれで
もよい。

【００１５】マルチフィラメントは口金孔などにおける
流動摩擦によって帯電する。帯電圧は口金の絶縁性、ポ
リマ種、冷却雰囲気の露点などさまざまな要因によって
変化する。例えば、共重合していないポリエチレンテレ
フタレ−トを通常に紡糸した場合は、約−０．１ｋＶに
帯電する。ポリブチレンテレフタレ−トやナイロンでは
この数倍に帯電する。また制電剤を添加すると帯電圧は
ゼロに近づく。あるいは、口金に電圧を印加すると、そ
の印加電圧にしたがって帯電圧は変化する。したがって
、本発明では電極に印加する電圧は、糸条の帯電圧によ
って適宜調節することが望ましい。

【００１６】本発明では、該電極によってマルチフィラ
メントを３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の直径に集束させる。 この場合の直径とは、電極出口での走行しているマルチ
フィラメントの平均的なひろがりの直径であり、ひろが
りの形状の面積と同じ面積となる円の直径で表わす。こ
の直径が５０ｍｍを越えると、加熱帯域の温度を過度に
低下し十分な熱セットができなくなるため、熱寸法安定
性の劣った繊維となってしまう。また、３ｍｍより小さ
いと、マルチフィラメントを構成するフィラメントがそ
れぞれ同レベルの昇温と空気抵抗を受けて均ーに加熱延
伸されるように各フィラメント間に適度な間隔を保つこ
とができなくなる。フィラメント数や熱処理温度によっ
て多少の違いはあるが、この直径は５ｍｍ以上１５ｍｍ
以下が好ましい。

【００１７】該マルチフィラメントを集束した後に、該
マルチフィラメントを加熱帯域４に導入する。本発明で
は加熱帯域とは、マルチフィラメントを延伸および／ま
たは熱処理させる帯域であれば乾熱空気以外に、加熱あ
るいは加圧水蒸気や赤外線、プラズマなど任意の媒体を
用いることができるが、完全集束させない方法を採る必
要がある。乾熱空気が安価な方法であり好ましく採用さ
れる。この際、延伸熱処理するためには１２０〜２５０
℃の雰囲気を０．５〜３ｍの長さで設けることが好まし
い。またこの目的のためには引取速度は３０００ｍ／分
以上とすることが好ましく、４０００〜６０００ｍ／分
であることがより好ましい。

【００１８】

【実施例】以下の実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。なお、実施例中の物性は次の方法で測定し
た。

【００１９】Ａ．物性バラツキ 東洋ボ−ルドウィン社製テンシロン引張り試験機を用い
，試料長２ｃｍ、引張り速度２ｃｍ／分で単繊維の強伸
度曲線を描く。図２にモデルチャ−トを示したが、この
図２より５％伸長時の強力Ｘを求める。物性バラツキは
ＸのＣＶ％で表わし、計算は次の手順に基づく。■マル
チフィラメントを構成するすべての単繊維で前記方法に
よる強伸度曲線を描く。■５％伸長時の強力を各単繊維
ですべて読み取る。■ＣＶ％を次の計算式で計算する。 ＣＶ％＝Ｄ／Ｘｍ×１００ ただしＸｍはＸの平均値、Ｄは標準偏差を表わす。

【００２０】Ｂ．収縮率 周長約１ｍ、１０回巻きのサンプルを用意し、０．１ｇ
／ｄの荷重を掛けて原長Ｌ０　を測定する。無荷重の状
態で１５分沸騰水処理を行う。風乾の後、０．１ｇ／ｄ
の荷重下で試料長Ｌ１　を測定する。収縮率Ｓｗは次式
Ｓｗ＝（Ｌ０　−Ｌ１　）／Ｌ０　×１００により求め
る。

【００２１】実施例１ オルソクロロフェノ−ル２５℃の極限粘度０．６１で酸
化チタンを０．０３ｗｔ％含有するポリエチレンテレフ
タレ−トを、紡糸温度２９３℃、吐出量３５ｇ／分で孔
径０．１６ｍｍ、孔深度０．３２ｍｍの吐出孔を１８ホ
−ル有する紡糸口金１から吐出し、口金下３０ｃｍから
７０ｃｍの長さにわたって設置した冷却装置２により、
温度２０℃、露点１２℃、風速２０ｍ／分で冷却し、口
金下１８０ｃｍに設置した、開閉型の内径２０ｍｍの負
に印加した環状の電極３を通し、その直下にある内径６
ｃｍ、長さ２００ｃｍ、温度１８０℃の加熱帯域４を通
過させ、給油装置５により給油して周速５５００ｍ／分
の引取ロ−ル６、７により引き取った。なお、加熱帯域
入口の直径は糸条の随伴気流の流入を防ぐために、集束
直径より６ｍｍ大きいものを使用した。直流高電圧発生
装置９による印加電圧と集束直径、および巻取パッケ−
ジのタルミ、毛羽の観察結果と得られた繊維の物性バラ
ツキを表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から明らかなように、印加されている
と、糸条は接触せずに電極を通過し、巻取パッケ−ジに
タルミ、毛羽は見られなくなる。さらに電圧を上げると
集束直径は次第に小さくなり、集束直径が３ｍｍを下回
ると、得られた繊維の物性バラツキが大きくなってしま
う。本発明の範囲内にあるＮＯ．２，３はタルミ、毛羽
がなく物性バラツキが小さい。

【００２４】実施例２ 電極の内径を変更した以外は実施例１と同様にして、紡
糸を行った。結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２から明らかなように、集束直径が大き
いと加熱帯域に過剰の随伴気流が流入し、十分な熱セッ
トができなくなってしまう。本発明の範囲内にあるＮＯ
．２，３はタルミ、毛羽はなく、また十分に熱セットが
なされている。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、非接触でマルチフィラメント
を熱処理する紡糸において、該マルチフィラメントを環
状の印加されている電極を通過させることにより、帯電
しているマルチフィラメントと電極との間の電気的斥力
によって、所定の直径までマルチフィラメントを非接触
で集束させることができるため、加熱帯域でのフィラメ
ント間の均一な熱処理が達成され、糸切れを引き起こす
ことなく紡糸することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明方法を説明するための紡糸装置と紡
糸状態の概略図である。

【図２】　　単繊維の強伸度曲線から物性バラツキの求
め方を説明するためのモデルチャ−トである。

【符号の説明】

１：紡糸口金 ３：電極 ４：加熱帯域 ９：直流高電圧発生装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑性重合体を溶融紡糸してマルチ
   フィラメントを製造するに際し、該溶融紡糸糸条を環状
   の印加電極に通過させて３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の直径
   までマルチフィラメントを集束した後、該マルチフィラ
   メントを加熱帯域に導入し、しかる後に巻取ることを特
   徴とするマルチフィラメントの紡糸方法。