JPH0545683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

ａ 利用分野 本発明はポリエステルの製糸方法、更に詳しく
は9000ｍ／分以上の超高速下で力学的性質、耐熱
性にすぐれたポリエステル繊維を高高率で製糸す
る方法に関する。 ｂ 従来技術 ポリエステルテレフタレートをはじめとするポ
リエステルは、多くの優れた特性を有しているた
め、種々の用途、特に繊維に広く利用されてい
る。 従来、これらのポリエステル繊維は毎分1000ｍ
クラスの低い取引速度で溶融紡糸された後、延伸
そして熱処理する事によつて製糸されてきた。 これに対し近年、巻取装置の進展によつて紡糸
引取りの速度を大幅に高速化する事により、紡糸
−工程のみで充分な力学的性質を備えた繊維を得
ようとする、いわゆる超高速紡糸も試みられてい
る。 しかしながらポリエステル、ポリアミドを問わ
ず一般に6000ｍ／分以上の超高速紡糸において
は、繊維表面層の分子配向は高くなるにもかかわ
らず内層部の配向が逆に低下する。すなわちスキ
ンコアー断面二重構造が形成する事が報告されて
いる（例えば繊維学会誌37巻４号Ｔ−135ページ
1981年）。この結果これら超高速紡糸繊維の力学
的強度、伸度、結晶性等は引取速度の上昇にもか
かわらず逆に大幅に低下する事も良く知られてい
る通りである。このため、超高速紡糸方法によつ
て従来の紡糸延伸糸を越える特性を有する繊維を
得る事はほとんど不可能であつた。 かかる問題を解決するため、紡糸条件例えば紡
糸温度、冷却風量および冷却風温度等の適正化、
更には紡糸筒や紡糸口金ノズル等の改良を試みた
が、これらの方策では限度があり、大幅な改善は
期待できなかつた。 ｃ 発明の目的 本発明の目的は、上記の紡糸条件面の改良でな
く、ポリエステルのポリマー構造を設計する事に
よつて、高速紡糸−工程で産業資材用途にも使用
できる極めて高い強度、タフネス、耐熱特性を有
するポリエステル繊維の製糸方法を提供する事に
ある。 本発明の他の目的は9000〜15000ｍ／分という、
これ迄考えられなかつた超高速で効率よくポリエ
ステル繊維を製造する方法を提供する事にある。 ｄ 発明の構成 本発明によれば、 極限粘度が1.0以上のポリトリメチレンテレフ
タレート、ポリテトラメチレンテレフタレートま
たはポリヘキサメチレンテレフタレートを主体と
するポリエステルを、毎分9000ｍ以上15000ｍ以
下の超高速で引取り、実質的にスキンコアー構造
を有さず、残留伸度が10％以上25％以下、切断強
度が5.7ｇ／de以上であるような高強度未延伸繊
維とする事を特徴とするポリエステルの製糸方法
が提供される。 本発明でいうポリエステルは、テレフタル酸を
主たる酸成分とし、トリメチレングリコール、テ
トラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコ
ールから選ばれた少くとも１種のアルキレングリ
コールを主たるグリコール成分とするポリエステ
ルを言うが、その中でも特にポリテトラメチレン
テレフタレート（PBT）が好ましい。 またテレフタル酸成分の一部を他の二官能性カ
ルボン酸成分で置き換えたポリエステルあるいは
グリコール成分の一部を主成分以外の上記グリコ
ール若しくは他のジオール成分で置きかえたポリ
エステルであつてもよい。 これ以外のポリエステル、例えばポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リトリメチレンナフタレート等においては殆んど
の場合スキンコアー構造が形成され、力学的性質
が超高速紡糸においては逆に悪化するため本発明
の効果を得る事ができない。 また本発明の上記ポリエステルにおいてもポリ
マーの極限粘度が1.0以下である事が必要である。
極限粘度が1.0を越えるような場合、これらの限
定されたポリエステルであつてもスキンコアー構
造が形成され力学的性質は超高速紡糸で悪化す
る。 ここで本発明に述べるポリエステルの極限粘度
は、テトラクロロエタン／フエノール＝１／１の
混合溶媒中で35℃で測定した値である。 また、本発明において、ポリエステル繊維が実
質的にスキンコアー構造を形成しない事は以下の
ようにして評価される。すなわち、透過型定量干
渉顕微鏡（カールツアイス社製インターフアコ、
浸漬液α−クロロナフタリン流動パラフイン混合
液）による繊維軸に平行方向の電場ベクトルを持
つ偏光に対する干渉縞が繊維中央部でくぼみを示
さない事がその条件である。 第１図は上記屈折率干渉縞の典型的パターンを
例示するものてあり、ａ，ｂは繊維中央部で干渉
縞にくぼみが観察される例である。このような場
合はスキンコアー構造が形成されている。これに
対し、ｃは干渉縞は特別のくぼみを示さず、この
様な場合にはスキンコアー構造が形成されていな
いか、または形成されていても分子配向。あるい
は結晶性の差はａ，ｂに比べて格段に小さいと考
えられる。 本発明のポリエステル繊維は5.7ｇ／de以上の
切断強度を有する。強度が5.7ｇ／deに達しない
場合、衣料用途には使用できても本発明の目的と
する高強度繊維と言えず、充分な強力を必要とす
る産業資材分野には使用できない。 また、本発明のポリエステル繊維は10％以上25
％以下の残留伸度とする事が必要である。残留伸
度が10％に満たない場合、糸のタフネスが低くな
りポリエステル繊維は強いけれども曲げ等に対し
もろいものとなる。また残留伸度が25％を越える
ような場合ポリエステル繊維の寸法安定性が低く
なり産業資材用途には適さない。 更に、本発明のポリエステル繊維は237℃以上
の融点を示す事が好ましい。融点が237℃に達し
ない場合耐熱特性が低く、産業資材用途としては
問題がある。なお、ここで述べる融点は理学電機
社製のTG−DTAヒヨウジユン形を使用し、窒素
気流中で昇温速度10℃／分で測定した時の融解吸
熱ピークのピーク温度を指す。 本発明のポリエステル繊維は基本的には毎分
9000ｍ以上15000ｍ以下の高速紡糸によつて製糸
する事ができる。取引き速度が9000ｍ／分に達し
ないような場合切断強度が不足する他、融点も低
くなる。逆に15000ｍ／分を越える場合、残留伸
度がなくなる他紡糸性の極端に悪化するので採用
できない。 本発明の場合、前記のようにスキンコアー構造
が実質的に発生しないため防糸応力の集中が起ら
ず紡糸性は相当改善される。しかしながら更に紡
糸調子を向上させるため次のような紡糸技術を採
用する事が好ましい。 (イ) 紡糸口金の下面より５cm以上の長さにわた
り、150℃以上250℃以下の温度に保たれた加熱
ゾーンを通過させ、しかる後室温あるいは加熱
した気流により冷却する。 (ロ) 紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に空気
ノズルを設けフイラメント束を集束する。最初
の引取り装置はゴデツトローラであつてもよい
しあるいは直接巻取機であつても構わない。空
気ノズルとしてはインターレースノズルあるい
は仮撚りノズル等があり、これらを複数個用い
てもよい。 (ハ) 紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に給油
用ノズルガイドを用いて、フイラメント群に給
油しながら集束する。給油用ノズルガイドはフ
イラメントのネツキング細化の下流であれば出
来るだけ紡糸線の上流に設置する事が好まし
い。特に好ましいのはネツキング細化終了後か
ら10cm下流迄の間に設置する事である。また、
給油用ノズルガイドは１個に限定する必要はな
く複数個用いてもよい。 (ニ) 紡糸口金より最初の引取り装置迄のフイラメ
ント走行長を３ｍ以内とする。 以上の技術のうち、(イ)は分子配向の緩和を促す
事により、また(ロ)(ハ)(ニ)はいずれも走行フイラメン
トにかかる空気抗力を軽減する事によつてフイラ
メント中の分子の過度の配向を抑制するものであ
る。また(ハ)についてはネツク直下数cmの間で急激
に進行する構造形成過程を急冷する事によつてス
キンコアー構造の発生を更に抑止する効果もあ
る。これらの結果得られる高速引取り繊維の残留
伸度を確保できるとともに高速下での紡糸性も著
しく向上する。 ｅ 発明の作用効果 本発明における製糸方法を実施した場合、紡糸
−工程のみで産業資材用途にも使用できるような
極めて強い強度、適度の伸度とタフネスおよび耐
熱特性を有するポリエステル繊維を、毎分9000ｍ
を越える超高速下で効率よく製造する事ができ
る。 通常このような超高速紡糸においては、繊維表
面層の分子配向は高くなるにもかかわらず、繊維
中央部の配向は逆に低下する。すなわちスキンコ
アー断面二重構造が形成され、紡糸引取速度の増
加とともにスキンコアー間の構造差は著しく拡大
する。この結果、紡糸調子は急激に悪化し、事実
上9000ｍ／分以上での製糸は不可能である。また
無理にサンプリングを行つても、得られる繊維の
物性は強度、伸度ともに著しく低くなつており、
産業資材用途はもちろんそれ程の力学特性を要求
しない衣料用途にも供する事が不可能である。本
発明がこれらを可能ならしめる理由はポリエステ
ルの分子構造を適切に設計する事によつて、この
著しいスキンコアー構造の形成を抑える事に成功
したためである。 それでは何故、本発明の場合スキンコアーの形
成が抑制できるかについては未だ充分明らかでは
ないが、まずポリエステル分子のモビリテイーを
高くした事が挙げられる。すなわち本発明におけ
るポリエステル分子は芳香族環をむすぶアルキレ
ングリコール部の長さがポリエチレンテフタレー
ト（PET）に比較すると若干長めになつている。
他方、高速紡糸中に繊維中に進行する配向結晶化
は結晶表面の分子鎖の折れたたみを伴うと思われ
るので、アルキレン鎖が長くなりモビリテイーを
増す事は結晶の成長に極めて有利であると考えら
れる。この結果ネツキング細化直下での配向結晶
化〜繊維構造の形成が繊維の内層、外層とも極め
て短い時間のうちに進行し、終了する事になるの
で、一部の配向結晶化部分に過度の応力が集中す
る事なくスキンコアー構造が発生しないものと推
察される。 同じ意味でポリエステルの芳香族環がナフタレ
ン環、ジフエニル環のように多重化する事は分子
鎖のモビリテイーを下げる事になるので避ける必
要がある。 また本発明のポリエステルの極限粘度を小さな
範囲に限定した事が、スキンコアー形成の抑止の
ための第２の理由と考えられる。ポリエステルの
分子量が大きく極限粘度が高い時には、先に冷却
が進む繊維表面が固化した時、紡糸応力が集中し
スキンコアー構造が発生する原因となる。 更に紡糸過程においてネツキング細化の終了点
からその下流10cm迄を給油によつて急冷する事
は、配向結晶化〜繊維構造の形成しつつある過程
で、表面と内層部との温度差をなくす上で有効で
ある。この事は前記のようにスキンコアー二重構
造発生の抑止のため効果的であり、本発明にとつ
て好ましい方法といえる。 ｆ 実施例 実施例 １ 極限粘度が0.80であり、艶消剤として酸化チタ
ン0.3重量％含むポリブチレンテレフタレート
（PBT）チツプを160℃で４時間乾燥した後、直
径0.40mmの円形孔を12個有し、285℃に保温され
た紡糸口金から吐出し引取速度毎分9000ｍ〜
15000ｍで超高速紡糸する事によつて37.5デニー
ル／12フイラメントのマルチフイラメントを得
た。なおこの時口金下15cmの間は走行糸条をとり
まく雰囲気の温度が200℃となるように加温し、
引続き室温の冷却風（風速約15cm／秒）を用いて
口金下20cm〜90cmの部分を冷却するようにした。
また巻取機は紡糸口金直下２ｍの位置に設置し、
ゴデツトローラを介することなく直接巻取機に巻
取つた。 またZimmer社製の赤外外径測定器を使用して
走行フイメントの太さを非接触状態で測定しネツ
キング細化が終了し、巻取り繊維と同じ繊維径に
達する点を決定しその下流２cmの所に計量給油ノ
ズルガイドを設置してフイラメントを集束、急冷
すると同時に給油を行つた。 以上のようにして得られたポリエステル繊維の
力学特性、融点、紡糸性を第１表に示す。

【表】 本実施例においてはいずれも良好な強伸度特
性、高い融点が得られ、産業資材用途にも供する
事ができると判断される。 比較例 １ 紡糸の巻取り速度を8000ｍ／分、16000ｍ／分
とする以外は実施例１と同じようにして製糸し
た。紡糸性と諸物性を第２表に示す。

【表】 No.８の場合紡糸性は良好であつたが強度、融点
がやや低く、産業資材用途とするには物足りな
い。No.９の場合強度、融点は満足できるものの紡
糸性が極めて悪化した。 比較例 ２ 実施例１と同じポリマーを用い通常の紡糸機に
より紡速1800ｍ／分で巻取つた後、予熱温度80℃
延伸倍率2.3スリツトヒーター180℃で延伸し実施
例１と同じく37.5デニール／12フイラメントのポ
リエステル糸を得た。この繊維の諸物性を第３表
に示す。

【表】 この場合強度および融点が実施例に比較して相
当に劣つており、衣料用途にはともかく産資分野
には適していない。 比較例 ３ 極限粘度が1.2である他は実施例１全く同様に
して超高速紡糸を行つた所第４表の結果を得た。

【表】 この場合、紡糸速度の増加に伴う強度の低下傾
向が認められる他、紡糸性が著しく悪化した。 比較例 ４ 極限粘度が0.64のポリエチレンテレフタレート
を実施例１と同様にして紡糸した。但し紡糸口金
の温度は305℃、口金下15cmの雰囲気は230℃とし
た。この時の紡糸性と繊維物性（強伸度）を第５
表に示す。

【表】 ポリエチレンテレフタレートの場合、紡速の増
加に伴う強度の低下傾向が認められる。強度の値
も産資用途として不足する。更に1000ｍ／分以上
の紡糸性は著しく悪化する。 実施例 ２ 実施例１のNo.１〜７、比較例３のNo.11〜13、比
較例４のNo.18、19について干渉顕微鏡下で屈折率
干渉縞を比較した所、比較例においては繊維中央
部で第１図ａ，ｂの如きくぼみを有する複雑な図
形が観察されたが、実施例についてはいずれも第
１図ｃのようにくぼみは観察されなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、屈折率干渉縞パターンの例示図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極限粘度が1.0以上のポリトリメチレンテレ
   フタレート、ポリテトラメチレンテレフタレー
   ト、またはポリヘキサメチレンテレフタレートを
   主体とするポリエステルを、毎分9000ｍ以上
   15000ｍ以下の超高速で引取り、実質的にスキン
   コアー構造を有さず、残留伸度が10％以上25％以
   下、切断強度が5.7ｇ／de以上であるような高強
   度未延伸繊維とする事を特徴とするポリエステル
   の製糸方法。 ２ 紡糸中ネツキング細化終了からその10cm下流
   迄の間で給油し、フイラメント群を急冷する特許
   請求の範囲第１項記載のポリエステルの製糸方
   法。