JPH0447045B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ポリエステルからなる高配向フイラ
メントを直接巻取による高速紡糸法で製造する方
法に関する。 更に詳しく述べるならば、本発明に、延伸工程
を経ることなく、溶融紡糸工程のみで、バランス
のある十分な実用特性を有するポリエステルから
なる高配向フイラメントを、直接巻取により紡糸
速度6000m／分以上の高速紡糸で安定に且つ優れ
た巻きフオームで製造する方法に関する。 熱可塑性重合体を溶融紡糸し、高速度で巻取る
ことによつて、延伸工程を省略しても、実用上十
分な特性を有するフイラメントを得ることについ
ては、例えば、特公昭35−3104号公報、あるい
は、繊維学会誌、第33巻、No.５、T208ページな
どによつて既に知られている。上記文献によれ
ば、例えばポリエチレンテレフタレートの場合、
紡糸速度を約5000m／分以上にすると、得られる
フイラメントは完全配向フイラメント（従来の延
伸フイラメント）に近いものになるとされてい
る。 一般に、従来の溶融紡糸法においては、例えば
第１図に示されている紡糸装置を用い、溶融され
た重合体を紡糸ヘツド１から紡糸口金２を通して
押出し、これによつて形成されたフイラメント４
は、保温域５を通つた後冷却風３によつて冷却固
化され、床面９に設けられたカラム８を通つてオ
イリングロール６に至り、ここで集束されると同
時に給油され、最後に巻取機７によつて巻取られ
る。このような従来方法において、巻取速度を
5000m／分以上の高速にすると、一方では紡糸時
の単糸切れ、糸切れを増加させ、操業性の低下が
甚しいことが本発明者らの検討によつて明らかに
なつた。また、紡糸速度の上昇に伴なつて、紡糸
工程間にフイラメントにかかる張力が増大し、そ
れに伴なつてゴデツトロールを用いないで直接に
フイラメント束を巻取る方式では、巻取張力が高
くなり、正常な巻取り運転が不可能になつた。こ
れらの諸問題を解決するために、従来の紡糸方法
において、紡糸条件（例えば紡糸温度、紡糸ドラ
フト、冷却風条件等）について種々検討したが、
このような通常の操業条件の改変では、紡糸の安
定性の向上、および、コデツトロールを使用しな
い方式における巻取張力の軽減をはかることはで
きなかつた。 ゴデツトロールを用いない方式による高速紡糸
方法に関する提案が特開昭52−112327号公報に開
示されている。この方法では第２図に示されてい
るような紡糸装置を用い、溶融された重合体は紡
糸ヘツド１から紡糸口金を通して押出される。こ
のようにして形成されたフイラメント４は冷却風
３により冷却固化され、仮撚ノズル又はインター
レーサー１０に導かれ、ここで、旋回力を与えら
れる。従つてフイラメント４は、仮撚ノズル又は
インターレーサー１０の上方で旋回し集束する。
これが、この方法の第１の特徴である。次に集束
されたフイラメント４は、紡糸口金の紡出面の下
３〜６ｍの位置において巻取機７によつて巻き取
られる。これが、この方法の第２の特徴である。
しかしこの方法では、仮撚ノズルまたはインタレ
ーサによるフイラメントの旋回性の変動が大き
く、フイラメントの集束点の固定が難しく、フイ
ラメントにかかる張力の変動が大きく、そのため
に単糸切れおよび糸切れが多発する。またモノフ
イラメント同士の融着現象も完全に解消できな
い。 さらに、この方法では、６千ｍ／分以上の紡糸
速度では、安定に巻取を行うことが困難で高品質
の糸条を得ることが難しいと記載されている。 一方、紡糸口金と、引取りロールによる引取り
点との間でフイラメントを集束し、紡糸口金の紡
出面の下2.5ｍ以内の位置で、引取りロールによ
り引取つた後、巻取機で巻取る方法が特開昭54−
125721号公報に提案されている。この提案は、モ
ノフイラメントの繊度が0.5デニール以下の極細
フイラメントを、4500ｍ／分以下の紡糸速度で製
造する方法である。しかし、上記公報には、5000
ｍ／分以上の紡糸速度においては、この方法は有
効でない例が記載されており、しかも引取りロー
ル（ゴデツトロール）を用いない方式での有効性
については、何の記載も示唆もない。 本発明の目的は、ポリエステルをゴデツトロー
ルなどの張力調整装置を用いることなく、直接巻
取により6000ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸する際
に、特定域の遅延冷却と細化完了点近傍で低張力
下で集束することにより、単糸切れや糸切れが極
めて少少なく、優れた紡糸安定性を示し、且つ優
れた巻きフオームを与える高配向ポリエステルフ
イラメントの製造方法を提供するにある。 本発明者らは記の目的を達成するために鋭意検
討した結果、紡出された複数個のポリエステルモ
ノフイラメントを紡糸口金下に設けた特定温度の
加熱域を通過せしめた後、該加熱域内ないしは、
該加熱域の下方に存在するモノフイラメント群の
細化完了点より５cm以上下方位置で、集束用ガイ
ドにて該モノフイラメント群を集束することによ
つて高速域における紡糸安定性が飛躍的に向上
し、適当な巻取張力となることを見出し本発明に
到達した。 すなわち、本発明に係る高配向ポリエステルフ
イラメントの製造方法は、ポリエステルを溶融紡
糸し、ゴデツトロールなどの張力調整装置を用い
ることなく、直接に巻取機で6000ｍ／分以上の速
度で溶融紡糸するに際し、紡糸口金より紡出され
たモノフイラメント群を、この紡糸口金の下面よ
り少なくとも５cm以上の長さにわたり、150℃以
上で、且つ300℃以下の温度に維持された加熱域
を通過せしめ、次いで、次のａ、ｂ両条件を満足
する位置に配設した集束用ガイドにて該モノフイ
ラメント群を集束し、フイラメント束を形成する
ことを特徴とする。 ａ 上記加熱域内ないしは該加熱域の下方に存在
するモノフイラメント群の細化完了点より５cm
以上下方に位置する。 ｂ 集束ガイドより５cm下方の位置におけるフイ
ラメント束にかかる張力が0.4ｇ／デニール以
下。 本発明の製造方法に使用される集束用ガイド
は、給油用ノズルガイドであることが好ましい。
該給油用ノズルガイドを用いてモノフイラメント
群に給油しながら集束して、フイラメント束を形
成することによつて、本製造方法はより効果的に
達成される。第３図に示された装置は、集束用ガ
イドとして給油用ノズルガイドを用いて、本発明
を達成するための装置の一例である。 本発明方法において、ポリエステルの溶融体が
溶融紡糸され、これによつて形成されたフイラメ
ントはゴデツトロールなどの張力調整装置を用い
ることなく、6000ｍ／分以上の巻取速度で直接巻
取られる。ゴデツトロールなどの張力調整装置を
用いない、直接巻取による紡糸方法とは、例えば
第３図に示すように、紡糸ヘツド１の下部に装着
した紡糸口金２から紡出したフイラメント４を紡
糸ヘツド１の下方位置に配置した巻取機７で直接
巻取る方法を指す。この方法では、従来から行な
われているゴデツトロールを用い張力調整をした
後に巻取る紡糸方法と異なつて、フイラメントに
かかる張力がそのまま巻取張力となり、巻取速度
が高くなるほど巻取張力は高くなる。 また、上記のような6000ｍ／分以上の高速紡
糸・直接巻取では、高速による空気抵抗が紡糸の
進行に従い大きくなり、且つ紡糸中の糸揺れが過
大となり、通常の製造工程の調整では糸切れや糸
の物性の不安定などを生じ、不能となる。 しかも、このような高速紡糸による原糸は、結
晶化が極めて高くなつて物性的には良好でも、実
用特性上大事な要件の一つである染色性の面では
染料が容易に拡散し易い非晶領域の形成及び微細
な結晶の生成が伴わず、色性が不十分になるのが
実体である。 ところが、本発明の方法によると、６千ｍ／分
以上の高速紡糸・直接巻取によつても、糸切れが
極めて少なく優れた紡糸安定性並びに優れた巻フ
オームを与えると共に、実用特性のバランスの良
い高配向ポリエステルフイラメント原糸が、以下
に説明する新たな製造工程上の工夫により得られ
る点に特徴がある。 ここで紡糸安定性とは、主として紡糸中の切糸
や単糸切れにより断糸が発生し、所定量のパツケ
ージとして巻取ることが出来なくなることを指
す。 また、ここで優れた巻きフオームとは、製品パ
ツケージを仮撚加工、編加工、繊加工等に供する
に際し、その加工性や品質を左右するもので、一
般に加工張力の斑などの原因となるパツケージ
端面の糸落、染色等の品質異常や糸の解除が不
能の原因となるフオーム崩れ（パツケージ耳部の
隆起、耳高やパツケージ端面の膨らみ）のないこ
とを指す。 本発明方法において使用されるポリエステルと
は、公知の重合方法で得られるポリエチレンテレ
フタレートまたはエチレンテレフタレート繰返し
単位を主構成部分とする共重合ポリエステルであ
り、これらの重合体は必要に応じて熱安定剤、艶
消剤、帯電防止剤などの常用される添加剤を含有
していても構わない。 本発明においては、公知の溶融紡糸口金より紡
出されたポリエステルフイラメントを紡糸口金面
より少なくとも５cmの長さにたわり、150℃以上
で、且つ300℃以下の温度に維持された加熱域中
を通過せしめることが第一の要件である。かかる
加熱域は、紡糸口金下に例えばフイラメント数お
よび紡糸口金吐出孔配置に応じた適当な内径を有
する筒状加熱体を設置したり、紡糸口金下５cm以
上にわたつて、加熱流体を供給したりすることに
より形成できる。加熱域が５cmより小さい場合は
高巻取速度での安定紡糸はできない。加熱域の長
さの上限については特に制限はないが、設備の経
済性、操作性の点からは100cm以下が好ましい。
最適な長さは、重合体の種類、重合体の固有粘
度、紡出温度あるいはモノフイラメントのデニー
ル等によつて異なるが、20〜50cmの範囲である。
加熱域中の雰囲気は空気、窒素あるいは水蒸気に
よつて形成され得るが、経済的な理由で空気が良
い。その温度は150℃以上で、且つ300℃以下でな
ければならない。加熱域温度が150℃未満の場合
は加熱効果が不十分で、5400ｍ／分以上の高速度
での紡糸が不可能である。一方加熱域温度が、
300℃を越えると単糸間の融着が起こつたり、糸
切れが激しくなつたりして、安定紡糸が不可能で
ある。なお、ここで加熱域の温度とは、加熱域内
のフイラメント近傍の雰囲気温度のことをいう。 すなわち、6000ｍ／分以上で高速紡糸され、紡
糸口から紡出された多数のフイラメントは、上記
の一定範囲内で150〜300℃に維持された加熱域を
通過することにより、紡出口からの距離に加熱域
で遅延徐冷却されて、徐々に細化した後に、細化
完了点で所定の繊度にまで急激に細化する、いわ
ゆるネツキングする。 そして、この細化完了点において急激に配向と
結晶化が進行する。 上記6000ｍ／分以上で高速紡糸されても、特定
域の遅延冷却が行われない、通常の冷却固化させ
る方法によると、十分な細化が行われず、結晶化
がかなり進行してしまい、糸切れなどのトラブル
が発生し易くなると共に、実用特性のバランスの
優れた高配向原糸を得ることができない。 また、5000ｍ／分以下の低速紡糸では、本発明
と同様の調整を行つても十分に細化が行われず、
実用特性のバランスの優れた高配向原糸を得るこ
とができない。 上記の加熱域を通過したフイラメントが該加熱
域内ないしは該加熱域の下方にてフイラメント内
各モノフイラメントが細化完了した後、該細化完
了点より少くとも５cm下方位置で、集束用ガイド
にて該モノフイラメント群を集束させることが本
発明の第二の要件である。紡糸口金よりポリエス
テルの溶融体が紡出され、これによつて形成され
たモノフイラメント群が6000ｍ／分以上の糸速度
で紡糸されるに際し、該紡糸過程中に紡糸フイラ
メントが急激に細化し完成されたフイラメントの
半径にまで細化完了する点が存在することについ
ては、例えば、“G.Perez，C.Lecluse，
International Man−Made Fibers Conference，
Dornbirn，Austria、1979”などによつて既に知
られており、本発明においてもその現象は再現さ
れている。第４図は、上述の論文中に記載され
た、紡糸速度が6000ｍ／分であり細化完了フイラ
メント半径約30μｍの実施例における細化完了点
近傍の写真にみられるフイラメント形状を図示し
たもものである。第４図から、紡糸過程中にフイ
ラメントが急激に細化し、完成されたフイラメン
トの半径にまで細化完了することがわかる。本発
明において該細化完了点から５cm以上下方の位置
で集束用ガイドにて該モノフイラメント群を集束
することによつて、空気抗力を大幅に軽減するこ
とが可能であり、そのために単糸切れが激減し、
極めて安定な紡糸が可能となる。該細化完了点か
ら５cm未満の下方に集束用ガイドを設置すると該
細化完了点より上方の位置でモノフイラメント同
志が接触し紡糸状況が不安定となり、単糸切れが
多発し、紡糸困難となる。 また、該細化完了点から集束用ガイド迄の距離
に比例して、集束用ガイドから５cm下方の位置に
おける紡糸フイラメント束にかかる空気抗力は増
加する。すなわち、集束ガイド下の５cmの位置に
おけるフイラメント束にかかる張力は集束用ガイ
ドの位置により変化する。集束ガイドから５cm下
方の位置におけるフイラメント束にかかる張力は
0.4ｇ／デニール以下であることが必要である。
0.4ｇ／デニールを越えるとモノフイラメントの
切断の頻度が増大し、且つ集束ガイド下の近傍位
置に巻取機を配置しても巻取張力が高いために正
常な巻姿のパツケージは得られない。 すなわち、特定域で遅延徐冷却されたフイラメ
ント群は、非集束の状態で集束点まで進行し、そ
の間フイラメントの比表面積が大きくなつた分だ
け大きくなつた空気抵抗により紡糸張力は次第に
大きくなり、結晶の発生・成長が持続される。 さらに、集束点で集束されると、繊維全体の空
気抵抗は比表面積が小さくなつた分だけ小さくな
り、集束点と巻取位置の間で紡糸応力は殆ど0.4
ｇ／ｄ以下のまま増加しなくなつて、延伸張力と
しての作用がなくなり、結晶の成長は停止すると
考えられる。 同時に、細化完了点近傍での集束により糸条の
動きが拘束されるので、細化完了点の位置が安定
すると同時に、揺れが少なくなり、糸切れもなく
なり、同時に巻取時の巻フオームも良好になり、
繊維度糸が安定に紡糸出来るようになる。 細化完了点以降では、糸条の速度は紡糸速度そ
のものになつてしまい、この時点では糸条の動き
は拘束されるので、さらに横吹きなどで均一に大
量の冷風を吹かすことが可能となり、集束点での
急冷が達成され、結晶の成長が完全に停止し、本
発明でいう実用特性の１つの常圧可染性を左右す
る微細結晶並びに非晶領域の生成の要因となる。 もし本発明のような細化完了点近傍での集束が
行われないと、細化完了点以下でフイラメントは
非集束状態で走行するので、比表面積が大きいま
まであり、そのために空気抵抗が大きく、紡糸張
力は下部に行くほど過大になるので、糸切れの発
生など紡糸安定性が悪くなると共に、結晶の成長
も大きなつて可染性の機能も低下する。 上述のような集束用ガイドを用いたとき、該集
束用ガイドの材質によつては、フイラメントと該
集束用ガイド表面との摩擦抵抗によつてフイラメ
ントの破断を生じるときがある。従つて、集束用
ガイドとして給油用ガイドを用い、モノフイラメ
ント群に給油しながら集束し、フイラメント束を
形成することが好ましい。給油用ノズルガイドで
モノフイラメント群を集束すると同時に仕上げ用
油剤を給油することによつて、モノフイラメント
群と給油用ノズルガイド表面の摩擦抵抗を軽減す
ることが出来るばかりでなく、モノフイラメント
群の集束と同時に冷却をも達成することになり、
ひいてはモノフイラメント間の融着または密着な
どの障害は生じない。もちろん、フイラメントの
製造に必要な油剤仕上わ操作も同時に達成され
る。 給油用ノズルガイド１２は、例えば、第５図Ａ
およびＢに示す如く、先端にＶ字型、あるいは、
Ｕ字型の切れ込み１７を有し、ＶあるいはＵ字型
切れ込み１７の底部にノズル１３を有している。
ノズル１３は、供給管路１４、およびホース１６
を経て油剤供給用の計量ギヤポンプ１５に連通し
ている。このガイド１２は、フイラメントを案内
し、且つ集束すると同時に、ギヤポンプ１５によ
つて計量されノズル１３に送られて来た仕上げ用
油剤をフイラメントに給油する機能を有してい
る。 本発明方法において、必要に応じて集束用ノズ
ルガイドと巻取位置との間において、空気撹乱法
による交絡処理をフイラメント束に施してもよ
い。本発明方法に用いられる給油用ノズルガイ
ド、巻取機、および、その他の溶融紡糸に必要な
装置は、いずれも既知のものであつてもよい。ま
た、本発明方法に用いる仕上げ用油剤は、エマル
ジヨンタイプ、および、スレートタイプのいずれ
でも良く、その成分は、既知のものであつてもよ
い。 なお、本発明においては、前述のように、上記
した加熱域と集束用ガイドの両方が存在し、且つ
該集束用ガイドの位置が溶融紡糸されたモノフイ
ラメント群の細化完点よりも５cm以上下部域であ
り、ガイドから５cm下方の位置におけるフイラメ
ント束にかかる張力が0.4ｇ／デニール以下であ
ることが重要な要件であり、いずれか一つの要件
が欠けても本発明の効果は得られない。 本発明方法によれば、ポリエステルを6000ｍ／
分以上の高速度で安定して紡糸することができ、
且つ良好な巻フオームのフイラメントパツケージ
が得られる。また、得られたフイラメントは、初
期モジユラスが適度で柔らかな風合を持ち、沸水
収縮率が低くて染色後の縮みがなく、さらに常圧
染色性が可能となり、特に加工糸にした場合に優
れた常圧可染性を示すと言うバランスの良い十分
な実用特性を有し、実用性が高い。 以下、実施例について、本発明をより具体的に
説明する。 実施例 １ 〔η〕＝0.61のポリエチレンテレフタレート
（融点255℃）を第３図の溶融紡糸装置を用い、加
熱筒の長さおよび内温と集束用ガイドの位置を第
１表の如く変化させ、8000ｍ／分の速度で紡糸
し、75d／36fのフイラメントした。実験No.１〜12
では第６図ＡおよびＢに示すような集束用ガイド
を用い、実験No.13〜15では第５図ＡおよびＢに示
すような給油用ノズルガイドを用い、それぞれ紡
出されたモノフイラメント群を集束した。そのと
き用いた紡糸口金は孔径0.23mm、孔数36であり、
紡糸実験中の紡糸口金温度は290℃であつた。ま
た、巻取機は集束用ガイドから２mmの距離に設置
した。第１表に示された細化完了点は、西独
Zimmer社製DIAMETER−MONITOR460A／
２を用いて紡糸のモノフイラメントの直径を測定
することによつて確認した。このときの紡糸の安
定性と巻取フオームを第１表に示す。第１表中の
実験No.２、３、４、６、７、８、９、10、11、
13、14、15が本発明例であり、これらの例では紡
糸安定性および巻取フオーム共に良好であつた。

【表】 実施例 ２ 〔η〕＝0.61のポリエチレンテレフタレート
（融点255℃）を第３図に示すような溶融紡糸装置
を用い、6000ｍ／分〜8000ｍ／分の速度で紡糸
し、75d／36fのフイラメントとした。実験は、全
て第６図ＡおよびＢに示すような集束用ガイドを
用い、紡出されたモノフイラメント群を集束し
た。本実施例で用いた紡糸口金、紡糸実験中の紡
糸口金温度、巻取機の位置等は、実施例１と同一
条件である。本実施例の結果を第２表に示す。第
２表に示される如く、実験No.16〜18はいずれも本
発明例であり、紡糸安定性、巻取フオーム共に良
好であつた。また、本実施例中の実験No.17〜18よ
り得られたフイラメント原糸は、細繊度で、初期
モジユラス70〜100ｇ／デニール、沸水収縮率３
％以下、結晶配向度90％以上で高配向、常圧染色
性は良好であり、特にフイラメント原糸を仮撚加
工した加工フイラメントは常圧染色性が優れてい
ると言う。各種実用特性のバランスが優れた高配
向の原糸である。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図はゴデツトロールを用いない溶融紡糸方
法を実施するための従来の溶融紡糸装置の説明図
であり、第２図は、他の従来の溶融紡糸装置の説
明図であり、第３図は、本発明方法を実施するた
めの溶融紡糸装置の１例の説明図であり、第４図
は、本発明方法を実施するにあたり観察されるモ
ノフイラメントの細化完了点を示す模式図であ
り、第５図Ａは、本発明方法に用いられる給油用
ノズルガイド装置の側面説明図であり、第５図Ｂ
は、第４図Ａに示された給油用ノズルの平面説明
図であり、第６図Ａは、本発明方法に用いられる
集束用ガイドの側面図であり、第６図Ｂは第６図
Ａに示された集束用ガイドの上面図である。 １…紡糸ヘツド、２…紡糸口金、３…冷却風、
４…フイラメント、５…保温域、６…オイリング
ロール、７…巻取機、７ａ…巻取ボビン、７ｂ…
巻取ボビンの中心、８…カラム、９…床面、１０
…仮撚ノズル又はインターレース、１１…加熱
筒、１２…給油用ノズルガイド、１３…ノズル、
１４…給油管路、１５…計量ギヤポンプ、１６…
ホース、１７…ガイドの切れ込み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエステルを複数の紡糸孔を有する紡糸口
   金を通して、6000m／分以上の巻取速度で溶融紡
   糸し、ポリエステルフイラメントを製造するに際
   し、 紡出されたモノフイラメント群を紡糸口金の下
   面より５cm以上の長さにたわり、150℃以上で且
   つ300℃以下の温度に維持された加熱域を通過せ
   しめ、次いで、次のａ、ｂの両条件を満足する位
   置に配置した集束用ガイドでモノフイラメント群
   を集束し、フイラメント束を形成し、該フイラメ
   ント束を直接巻取ることを特徴とする高配向ポリ
   エステルフイラメントの製造方法。 ａ モノフイラメント群の細化完了点より５cm以
   上下部域。 ｂ ガイドより５cm下方の位置におけるフイラメ
   ント束にかかる張力が0.4ｇ／デニール以下。