JPH055211A

JPH055211A - ポリエステル繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH055211A
Application number: JP15176291A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tatsumi; 弘明巽; Hiroaki Yoshizawa; 浩明吉沢; Takehiko Mitsuyoshi; 威彦三吉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【構成】ポリエステルを構成する全ジカルボン酸成分
に対し、炭素数が６以上のアルキレングリコール成分を
０．１〜２０モル％共重合したポリエステルを、下記式
を満足する引取速度で紡糸する。Ｖ≧（ｌｏｇｄ＋６．５）×１０００Ｖ：引取速度（ｍ／分）ｄ：引取糸の単糸繊度（デニール）【効果】強度特性だけでなく伸度特性も同時に優れ、
かつ、耐熱性や製糸性に優れたポリエステル繊維が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリエステル繊維の製造
方法に関し、さらに詳しくは超高速紡糸方法によって優
れた物性を有するポリエステル繊維を製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル繊維、特にポリエチレンテ
レフタレート繊維は、耐熱性、耐薬品性および機械的特
性などに優れているので、衣料用途や産業用途に広く利
用されている。

【０００３】単糸繊度が２〜３デニール程度の通常の衣
料用ポリエステル繊維は、溶融したポリエステルを紡糸
ノズルから繊維状に押し出し、１０００〜３５００ｍ／
分の引取速度で巻き取り、次いで延伸、熱セットなどを
行なうことによって製造されている。近年、製糸技術の
進歩などにより、引取速度を６０００ｍ／分付近とした
高速紡糸方法によって、紡糸工程のみで実用上十分な繊
維物性を有するポリエステル繊維を得る方法が採用され
つつある。この高速紡糸方法では、従来の延伸工程が不
要になるだけでなく、生産性が著しく向上するという利
点がある。

【０００４】しかしながら、前記単糸繊度が２〜３デニ
ール程度の場合、さらに生産性を向上させるために引取
速度の水準を上げると、得られる繊維の機械的物性、特
に強度が引取速度６０００ｍ／分付近の水準を最大とし
て低下し、伸度も低下する（清水二郎ら、繊維学会誌、
３７、Ｔ−１３５（１９８１）参照）。また、単糸繊度
が小さくなると、得られる繊維の機械的物性が最大とな
る引取速度の水準が低下する。例えば、単糸繊度が０．
３デニールの極細繊維を得ようとすると、得られる繊維
の機械的物性が最大となる引取速度は５０００ｍ／分程
度の水準まで低下する。

【０００５】したがって、高速紡糸方法で採用されてい
る５０００〜６０００ｍ／分程度の水準の引取速度をは
るかに越えた引取速度の水準である超高速紡糸方法を採
用すると、得られる繊維の機械的物性が低下してしまう
という問題があった。この問題を解決するために、ポリ
エステルにパラオキシ安息香酸を共重合する方法（特開
昭５９−４７４２３号公報）、銀化合物を添加する方法
（特開昭５９−１００７１４号公報）、ポリメチルメタ
クリレートなどの重合体を添加する方法（特開昭６２−
２１８１７号公報）、ビス（４−カルボキシフェノキ
シ）エタンを共重合する方法（特開昭６３−１９００１
５号公報）が提案されている。しかしながら、これらの
改善効果は十分でなく、満足できるレベルではなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した超高速紡糸方法で機械的物性、すなわち、強度およ
び伸度特性が同時に優れたポリエステル繊維を製造する
方法を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、超高速紡糸方法で紡糸しても、断糸、単糸切れ等の
トラブルの発生が少ないポリエステル繊維の製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、主たる繰り返し単位をエチレンテレフタレートとし
たポリエステルであって、該ポリエステルを構成する全
ジカルボン酸成分に対し、炭素数が６以上のアルキレン
グリコール成分を２〜２０モル％共重合したポリエステ
ルを、下記式を満足する引取速度で紡糸することを特徴
とするポリエステル繊維の製造方法によって達成でき
る。Ｖ≧（ｌｏｇｄ＋６．５）×１０００Ｖ：引取速度（ｍ／分）ｄ：引取糸の単糸繊度（デニール）以下、本発明を詳細に説明する。本発明のポリエステル
は、主たる繰り返し単位をエチレンテレフタレートとす
る。ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分以外に、
たとえば、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの
脂肪族ジカルボン酸成分、イソフタル酸、２，６−ナフ
タレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸成分、
１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカ
ルボン酸成分などを本発明の目的を逸脱しない範囲で併
用しても良い。また、ポリエステル主鎖用のジオール成
分として、エチレングリコール成分以外に、たとえば
１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメ
タノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレ
ングリコールなどのジオール成分などを、本発明の目的
を逸脱しない範囲で併用しても良い。

【０００８】本発明のポリエステルは共重合成分とし
て、ポリエステルを構成する全ジカルボン酸成分に対
し、炭素数が６以上のアルキレングリコール成分を２〜
２０モル％共重合することが必要である。ポリエチレン
テレフタレートにこの特定のアルキレングリコール成分
を共重合することにより、超高速紡糸方法において、配
向結晶化が抑制されるため、強度および伸度特性が同時
に優れるポリエステル繊維を得ることが可能であり、ま
た、超高速紡糸において断糸、単糸切れ等のトラブルの
発生が少なくすることができる。

【０００９】本発明における炭素数が６以上のアルキレ
ングリコール成分の共重合率は、ポリエステルを構成す
る全ジカルボン酸成分に対し、０．１〜２０モル％とす
る必要があるが、２〜１７モル％とすることが好まし
く、３〜１３モル％とすることがさらに好ましい。前記
アルキレングリコール成分の共重合率が０．１モル％未
満では、得られる繊維の機械的物性および紡糸性に対す
る改善効果が小さくなり、２０モル％を越えると、得ら
れる繊維の融点が低下し耐熱性が低くなる。また、共重
合するアルキレングリコール成分の炭素数は６以上必要
であるが、８〜２５であることが好ましい。共重合する
アルキレングリコール成分の炭素数が６未満では得られ
る繊維の機械的物性に対する改善効果が小さく、炭素数
が多くなり過ぎると、アルキレングリコールの重合反応
性が低下するために、共重合ポリエステルが得られない
傾向にある。炭素数が６以上のアルキレングリコール成
分として、具体的には、１，６−ヘキサンジオール、
１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオー
ル、１，２０−エイコサンジオールなどを挙げることが
できる。

【００１０】また、本発明のポリエステルは、パラオキ
シ安息香酸、ε−カプロラクトンなどのオキシカルボン
酸成分を本発明の目的を逸脱しない範囲で共重合しても
良く、ペンタエリスリトール、トリメリット酸などの多
官能性成分をポリエステルが実質的に線状である範囲で
共重合しても良い。さらに、各種の添加剤、たとえば、
艶消剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸
収剤、結晶核剤、螢光増白剤、末端基封鎖剤などを必要
に応じて共重合または混合していても良い。

【００１１】本発明のポリエステルは、通常、テレフタ
ル酸とエチレングリコールとのエステル化反応、テレフ
タル酸ジメチルとエチレングリコールとのエステル交換
反応、あるいはテレフタル酸とエチレンオキサイドとの
付加反応によって、ビス（２−ヒドロキシエチルテレフ
タレート）および／またはその低重合体を合成し、続い
て、これを所定の重合度になるまで加熱・減圧下で重縮
合することによって製造されている、通常のポリエチレ
ンテレフタレートの製造工程において、たとえば、重縮
合反応が完結する以前の任意の段階で、炭素数が６以上
のアルキレングリコールを、上記の反応系に添加し共重
合することによって製造できる。その際、該アルキレン
グリコールは、固体状態、溶融状態、あるいはエチレン
グリコールなどの適当な溶剤に分散または溶解してから
添加してもよい。

【００１２】こうして得られたポリエステルを溶融紡糸
に供するが、本発明における溶融紡糸は、引取速度
（Ｖ：ｍ／分）が、引取糸の単糸繊度（ｄ：デニール）
に対して、Ｖ≧（ｌｏｇｄ＋６．５）×１０００を満足する引取速度で行なう。本発明のポリエステル
は、上式を満足する引取速度で紡糸すると、紡糸張力が
適度となり、強度および伸度特性が同時に優れるポリエ
ステル繊維を得ることができる。この引取速度より低い
速度で紡糸した繊維は降伏点応力が低いため、高次工程
で高張力がかかった際に塑性変形してしまう問題があ
り、通常の織編物用途に使用できない。なお、１５００
０ｍ／分を越えた引取速度を採用すると、糸切れが多く
なる傾向にあるので、引取速度の上限は１５０００ｍ／
分とすることが好ましい。

【００１３】本発明の方法によって得られる繊維の物性
が優れている理由は明らかではないが、本発明のポリエ
ステルは、炭素数が６以上であるメチレン基含量の高い
アルキレングリコール成分を比較的多量共重合している
ので、紡糸工程において配向結晶化が抑制されるため、
高張力のかかる超高速紡糸方法を採用することによりは
じめて優れた物性を有する繊維が得られると考えられ
る。

【００１４】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。実施例中の各特性値は次の方法にしたがって求め
た。 (A) 極限粘度：オルトクロロフェノール溶液とし、２５
℃で測定した。 (B) 共重合成分の共重合率：ポリマをナトリウムメチラ
ート／メタノール溶液で分解し、液体クロマトグラフィ
ーを用いて測定した。 (C) 融点：パーキン・エルマー社製ＤＳＣ−４型を用い
て、試料量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分で測定した。 (D) 繊維の強度、伸度：東洋ボールドウィン社製テンシ
ロン引張試験機を用いて、試料長２０ｃｍ、引張速度２
０ｃｍ／分で得た荷重伸長曲線から求めた。 (E) 繊維の強度および伸度の増加率：共重合したポリエ
ステルを紡糸して得た繊維の強度（Ｋ）および伸度
（Ｓ）と、それと同一単糸繊度の、同じ引取速度で得た
共重合していない通常のポリエチレンテレフタレート繊
維の強度（Ｋ₀）および伸度（Ｓ₀）より、次式により
求めた。強度増加率（％）＝（Ｋ−Ｋ₀）／Ｋ₀×１００伸度増加率（％）＝（Ｓ−Ｓ₀）／Ｓ₀×１００参考例１テレフタル酸１６６重量部とエチレングリコール７５重
量部からの通常のエステル化反応によって得た低重合体
に、着色防止剤として正リン酸８５％水溶液を０．０３
重量部、重縮合触媒として三酸化アンチモンを０．０６
重量部、調色剤として酢酸コバルト４水塩を０．０６重
量部添加して重縮合反応を行ない、極限粘度０．６２、
融点２５６℃の通常用いられるポリエチレンテレフタレ
ートを得た。このポリマを用いて、３００℃で引取速度
を変更して溶融紡糸し、５０デニール／２４フィラメン
ト（単糸繊度２．０８デニール）のポリエステル繊維を
得た。得られた繊維の強度および伸度を表１に示した。
強度は、引取速度６０００ｍ／分での値を最大とし、そ
れを越えた引取速度での低下が大きい。また、伸度は引
取速度の上昇と共に低下し、しかもその低下幅が大き
い。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例１テレフタル酸１６６重量部、エチレングリコール７５重
量部からの通常のエステル化反応によって得た低重合体
に、着色防止剤として正リン酸８５％水溶液を０．０３
重量部、重縮合触媒として三酸化アンチモンを０．０６
重量部、調色剤として酢酸コバルト４水塩を０．０６重
量部および１，１０−デカンジオールを１７．４重量部
添加して重縮合反応を行ない、１，１０−デカンジオー
ルを１０モル％共重合した極限粘度０．７０、融点２３
５℃の共重合ポリエステルを得た。このポリマを３００
℃で引取速度を変更して溶融紡糸し、５０デニール／２
４フィラメント（単糸繊度２．０８デニール）のポリエ
ステル繊維を得た。得られた繊維の強度、伸度、および
それらの値を参考例１で得た表１と比較することによっ
て求めた強度増加率と伸度増加率を表２に示した。表２
から明らかなように、本発明の引取速度の範囲、すなわ
ち、（ｌｏｇ２．０８＋６．５）×１０００＝６８２０
ｍ／分以上で得たポリエステル繊維は、強度や伸度の増
加率が大きく、実用上十分な繊維物性を有していること
がわかる。これらに対して、本発明の引取速度の範囲が
外れると、同じ引取速度で得た共重合していないポリエ
ステル繊維よりも強度の低い繊維しか得られなかった。

【００１７】

【表２】

【００１８】実施例２共重合量あるいは共重合成分を変更する以外は、実施例
１と同様にして共重合ポリエステルを得た。得られた共
重合ポリエステルの極限粘度および融点を表３に示し
た。これらのポリマを３００℃で引取速度を変更して溶
融紡糸し、５０デニール／２４フィラメント（単糸繊度
２．０８デニール）のポリエステル繊維を得た。得られ
た繊維の強度、伸度、およびそれらの値を参考例１で得
た表１と比較することによって求めた強度増加率と伸度
増加率を表４に示した。表４から明らかなように、本発
明の共重合ポリエステルであるポリマＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅか
ら得られた超高速紡糸繊維は、強度および伸度の増加率
が１０％以上と大きく、実用上十分な繊維物性を有して
いることがわかる。これらに対して、共重合成分が０．
１モル％未満であるポリマＡ、本発明と共重合成分が異
なるポリマＦ、Ｇは、強度あるいは伸度の増加率が１０
％に満たず、機械的物性の向上効果がないものであっ
た。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】参考例２参考例１で得たポリエチレンテレフタレートを用いて、
３００℃で引取速度を変更して溶融紡糸し、３６デニー
ル／１２０フィラメント（単糸繊度０．３０デニール）
のポリエステル繊維を得た。得られた繊維の強度および
伸度を表５に示した。強度は引取速度５０００ｍ／分で
の値を最大とし、それを越えた引取速度での低下が大き
い。また伸度は引取速度の上昇と共に低下し、しかもそ
の低下幅が大きい。

【００２２】

【表５】

【００２３】実施例３実施例１で得た共重合ポリエステルを３００℃で引取速
度を変更して溶融紡糸し、３６デニール／１２０フィラ
メント（単糸繊度０．３０デニール）のポリエステル繊
維を得た。得られた繊維の強度、伸度およびそれらの
値、および参考例２で得た表５と比較することによって
求めた強度増加率と伸度増加率を表６に示した。表６か
ら明らかなように、本発明の引取速度の範囲、すなわ
ち、（ｌｏｇ０．３０＋６．５）×１０００＝５９８０
ｍ／分以上で得たポリエステル繊維は、強度や伸度の増
加率が大きく、実用上十分な繊維物性を有していること
がわかる。これらに対して、本発明の引取速度の範囲が
外れると、同じ引取速度で得た共重合していないポリエ
ステル繊維よりも強度の低い繊維しか得られなかった。

【００２４】

【表６】

【００２５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の高速紡糸
方法で採用されている引取速度の水準を越えた超高速紡
糸方法を採用することにより、強度特性だけでなく伸度
特性も同時に優れ、かつ耐熱性や製糸性に優れたポリエ
ステル繊維を提供できるので、超高速紡糸方法を採用す
ることによりポリエステル繊維の生産性を著しく向上で
きる。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】主たる繰り返し単位をエチレンテレフタ
レートとしたポリエステルであって、該ポリエステルを
構成する全ジカルボン酸成分に対し、炭素数が６以上の
アルキレングリコール成分を２〜２０モル％共重合した
ポリエステルを、下記式を満足する引取速度で紡糸する
ことを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。Ｖ≧（ｌｏｇｄ＋６．５）×１０００Ｖ：引取速度（ｍ／分）ｄ：引取糸の単糸繊度（デニール）