JPH06101110A - 多錘溶融混合高速紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】押出機を出た後の熱可塑性ポリマー流と少量の
改質剤成分流を合流させた後に流路を分岐させていく多
錘溶融混合紡糸において、全紡糸錘にわたって改質剤の
混合斑がなく、従って染色斑も生じない高品質の繊維を
紡糸工程のみで、高速度で安定して製造する。 【構成】押出機から供給される主成分ポリマー流と、溶
融槽から第２の計量ポンプを介して供給される改質剤成
分流とを合流させて一つの複合流とした直後に第１の静
止型混合攪拌素子を通過させ、更に該複合流路を２流路
以上に分岐してゆき、最終的な流路末端数が第１の計量
ポンプ数と同数になるよう流路を分岐させた後、第１の
計量ポンプの直前に設置された第２の静止型混合攪拌素
子を通過させてから各複合流を計量し、それぞれの紡糸
パックを経て改質剤が混合された糸条を紡出し、該紡出
糸条を主成分ポリマーのガラス転移点以下の温度に一旦
冷却してから、同糸条をガラス転移温度以上で且つ融解
温度未満の加熱帯域中に非接触で走行させて延伸し、
３，０００ｍ／分以上の速度で巻取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリマーと改質剤とを
溶融して混合紡糸する際の、多錘溶融混合高速紡糸方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱可塑性ポリマーに各種の改
質剤を添加することにより、繊維性能の改良、繊維への
特殊機能の付与、繊維製品の風合、染色性の改良などの
多様な試みがなされてきた。

【０００３】この場合の改質剤の添加方法としては、次
の３通りに大別できる。 熱可塑性ポリマーの重合時又はチップ化前に添加す
る方法。 改質剤を高濃度に含むマスターバッチを予め作成し
ておき、紡糸時にベースポリマーとブレンドする方法。 溶融紡糸時に、押出機を出た後のポリマー流中に改
質剤成分流を注入する方法。

【０００４】これらのうち、多品種生産体制に適した最
も効率のよい方法としてはを挙げることができる。ま
た、このの方法は、改質剤が受ける熱履歴も最も少な
いために、改質剤の熱劣化を防ぐ意味でも好ましい方法
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、の方法によれ
ば、２種類のポリマーを溶融混合する場合とは異なり、
一般的に改質剤成分流の方がポリマー流に較べて溶融粘
度がかなり低く、しかも改質剤自身のポリマーへの添加
量は一般的に少ないために、両者を均一に混合して、斑
のない繊維を安定して紡糸することが難しいという問題
がある。

【０００６】特に、熱可塑性ポリマーが押出機を出た後
のポリマー配管中に改質剤成分流を注入し、その後ポリ
マー流路を分岐させていくような多錘溶融混合紡糸方法
においては、最終的な流路末端数、即ち紡糸パック数が
多いために、全紡糸錘にわたって均一で混合斑のない繊
維を安定して製造するということは困難な状態であっ
た。殊に、通常のマルチフィランメントを紡糸する場合
には、形成された繊維に紡糸錘毎の染色斑が生じるとい
う致命的な問題点があった。

【０００７】また、例えばポリエステル繊維の場合、通
常、比較的低い紡糸速度（１，０００乃至２，０００ｍ
／分）で巻取った未延伸糸を、延伸工程を経て、必要に
応じて熱処理を施して延伸糸を得る方法が一般的である
が、この場合に、例えばポリアルキレングリコール等の
ように比較的ガラス転移温度の低い成分を含む改質剤を
用いると、未延伸糸は延伸熱処理工程に供する以前に構
造変化を生じ、得られた延伸糸には染色斑等が発生しや
すい等の問題点を有していた。

【０００８】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであり、特に、押出機を出た後の熱可塑性ポ
リマー流中に少量の改質剤成分流を注入し、その後に流
路を分岐させていく多錘溶融混合紡糸において、全紡糸
錘にわたって改質剤の混合斑がなく、従って染色斑も生
じない高品質のマルチフィラメントを紡糸工程のみで安
定して高速に製造することを目的としてなされたもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上述
した課題を解決するために次のような構成を採用してい
る。即ち、本発明は押出機から供給される主成分ポリマ
ー流と、溶融槽から第２の計量ポンプを介して供給され
る改質剤成分流とを合流させて一つの複合流となした直
後に、第１の静止型混合攪拌素子を通過させ、その後に
該複合流路を２流路以上に分岐してゆき、最終的な流路
末端数が第１の計量ポンプ数と同数になるよう流路を分
岐させた後、第１の計量ポンプの直前に設置された第２
の静止型混合攪拌素子を通過させ、第１の計量ポンプに
よって複合流を計量し、紡糸口金を装備した各紡糸パッ
クを経て、改質剤が混合された繊維を紡糸し、紡出され
た糸条を主成分ポリマーのガラス転移点以下の温度に一
旦冷却させ、引き続き該糸条をガラス転移温度以上、融
解温度未満の加熱帯域中に非接触で走行させて延伸し、
３，０００ｍ／分以上の速度で巻取ることを特徴とする
多錘溶融混合高速紡糸方法である。

【００１０】以下、本発明を作用と共に更に詳細に説明
する。図１及び図２は、本発明の多錘溶融混合高速紡糸
装置の一例を示す概略図である。図１は前記装置の紡糸
部までの概略構成図であり、図２は同装置の紡糸以降に
おける延伸巻取部の概略構成図である。

【００１１】図１において、押出機１より供給される主
成分ポリマー流に対して、溶融槽２において溶融された
改質剤は第２の計量ポンプ３を介して合流点４において
混合される。この直後に、該複合流は第１の静止型混合
攪拌素子５を通過し、第１の計量ポンプ８の数と同数と
なるまで流路が分岐される。そして、該複合流は第１の
計量ポンプ８を通過する直前に、本発明の特徴部をなす
第２の静止型混合攪拌素子７を通過して、更に各紡糸パ
ック９に供給され、改質剤が混合された繊維が紡出され
る。

【００１２】この場合、２種類のポリマーを溶融混合す
る場合とは異なり、一般的に改質剤成分流の方がポリマ
ー流に較べて溶融粘度はかなり低く、また改質剤成分流
の流量も少ないために、両者を均一に混合するために
は、主成分ポリマー流及び改質剤成分流の合流点４と第
１の静止型混合攪拌素子５の流入口との間の距離は出来
るだけ短くなければならない。実際には５０ｃｍ以内で
あることが好ましく、３０ｃｍ以内とすることがより好
ましい。

【００１３】また改質剤は、一般的には熱可塑性ポリマ
ーと非相溶性であることが多く、しかも溶融粘度も低い
ために、一旦静止型混合攪拌素子５を通過させて両者を
混練してからポリマー中に均一に分散させても、配管中
を流れる間に改質剤が再凝集する傾向にあり、その不均
一分散の結果、紡出された糸条が紡糸錘毎に染色性等の
異なる場合がある。従って、多錘紡糸の場合には、最終
的な流路末端に第２の静止型混合攪拌素子７が必要とな
る。この場合の、第２の静止型混合攪拌素子７の位置
も、前述したような理由から同静止型混合攪拌素子７の
流出口から第１の計量ポンプ８の流入口までの距離を５
０ｃｍ以内とすることが好ましく、３０cm以内とするこ
とが更に好ましい。

【００１４】ポリエステル繊維を製造する場合は、図２
において紡糸口金１１から溶融紡出されたポリエステル
糸条は、冷却域１２で一旦ガラス転移温度以下まで冷却
された後、直ちに加熱筒１３に導かれ加熱延伸される。
加熱筒１３を出た糸条は、油剤付与装置１４で油剤を付
与された後、第１引取ローラー１５及び第２引取ローラ
ー１８の間で交絡処理装置１６及び緩和熱処理装置１７
を通過し巻取られてパッケージ１９となる。

【００１５】本発明において、紡糸口金１１から溶融吐
出されたポリエステル糸条を一旦冷却域１２でガラス転
移温度以下に冷却固化させることは、次の加熱筒１３中
において延伸を十分に行い、繊維物性を実用上充分なも
のとするために不可欠な条件である。引き続いて行う加
熱帯域中での加熱延伸は繊維のガラス転移温度以上の温
度で実施されるが、繊維物性を実用上充分なものとする
ためには１００℃以上の温度を用いることが好ましい。
加熱帯域の上限温度は、実質上加熱筒１３中での単繊維
間の融着や糸切れ等をもたらさない温度であれば、繊維
の融点以上のいかに高温であっても差し支えない。巻取
速度は、繊維物性、糸斑、染色性等の点から３，０００
ｍ／分以上であることが好ましい。

【００１６】本発明において用いられる静止型混合攪拌
素子５，７は、駆動部分を全く持たない混合装置であ
り、流路内に静置された流路変換素子により、流体の流
れを分割、反転変換させる作用を繰り返して、流体同士
の混合を行うものである。

【００１７】流れの分割、反転、転換を何段も繰り返す
ことによって、流れの分割数は指数関数的に増加してゆ
き、混練度を高めて行く。静止型混合攪拌素子の１段あ
たりの分割数をＤ、総段数をｎとすると、この時の流れ
の総分割数Ｓ＝Ｄⁿ で表すことができる。このような作
用をする静止型混合攪拌素子であれば、公知のものがい
ずれも本発明に適用可能である。

【００１８】改質剤は一般的に熱可塑性ポリマーとは異
なり曳糸性に乏しいので、ポリマー中に多量に混合する
と、紡糸安定性を損なうおそれがある。主成分ポリマー
に対する改質剤の混合割合は０．５乃至１０重量％が好
ましい。

【００１９】本発明方法における好ましい具体例として
は、以下の例が挙げられる。即ち、実質的にエチレンテ
レフタレート単位で構成されるポリエステル（Ａ）を主
押出機から供給し、一方、下記の一般式（Ｉ） Ｒ₂ −ＳＯ₃ Ｍ …………（Ｉ） （式中、Ｒは炭素数３乃至３０のアルキル基、又は炭素
数７乃至４０のアリール基もしくはアルキルアリール
基、Ｍはアルカリ金属を示す。）で示される有機スルホ
ン酸金属塩を０乃至６０重量％含有する平均分子量５，
０００以上のポリアルキレングリコール（Ｂ）を溶融槽
において溶融した後、上記ポリエステル（Ａ）中に含有
される前記ポリアルキレングリコール（Ｂ）の量が０．
５乃至１０重量％となるように、同ポリアルキレングリ
コール（Ｂ）を第２の計量ポンプを介して供給して、各
々を合流させて一つの複合流となした直後に、第１の静
止型混合攪拌素子を通過させ、その後に該複合流路を２
流路以上に分岐してゆき、最終的な流路末端数が第１の
計量ポンプ数と同数になるよう流路を分岐させた後、第
１の計量ポンプの直前に設置された第２の静止型混合攪
拌素子を通過させ、第１の計量ポンプによって複合流を
計量し、紡糸口金を装備した各紡糸パックを経て、前記
ポリアルキレングリコール（Ｂ）が混合されたポリエス
テル繊維を紡出し、紡出された糸条を前記ポリエステル
（Ａ）のガラス転移点以下の温度に一旦冷却させ、引き
続き該糸条を同ポリエステル（Ａ）のガラス転移温度以
上、融解温度未満の加熱体域中に非接触で走行させて延
伸し、３，０００ｍ／分以上の速度で巻取ることを特徴
とする制電性能に優れたポリエステル繊維の製造方法で
ある。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例中の各特性は下記の方法により測定し
て評価したものである。

【００２１】極限粘度：試料をフェノール／テトラクロ
ルエタン（５０／５０重量比）混合溶媒に溶解し、ウベ
ローデ粘度計により２５℃にて測定した値である。

【００２２】ノズル面ニーリング状態：ひとつの紡糸口
金より紡出されている２４本の単繊維中でニーリングし
ている単繊維に本数を算出し、以下のように評価した。 錘平均ニーリング単繊維本数が ０本……………◎ 〃 １〜２本……………○ 〃 ３〜７本……………△ 〃 ８本以上……………× 繊度斑：紡出された２４フィラメントの糸条の各単繊維
のデニールをサーチ（株）製繊度測定器「デニールコン
ピューター、ＤＣ−11Ａ型」により測定し、繊度の変動
率（％）を、 変動率（％）＝（繊度の分散／繊度の平均値）×１００ として算出し、紡糸錘毎の平均の繊度変動率を求め、以
下のように評価した。なお、繊度測定は試料長２ｃｍ、
試料張力０．４ｇで行った。 錘平均繊度変動率が ３％以下 …………◎ 〃 ３〜６％ …………〇 〃 ６〜１０％ …………△ 〃 １０％以上 …………× 錘間染色差：得られた繊維を、各錘毎に順番に３ｃｍ間
隔で経糸として用い製織し、通常のポリエステルの高圧
染色工程を通過させて分散染料により染色した後、錘間
における染色差の有無を目視判定し、以下のように評価
した。 錘間での染色差が なし……………〇 〃 若干有……………△ 〃 大 ……………× 繊維の制電性能：得られた原糸を、次の条件 経糸：ポリエチレンテレフタレート糸条（５０デニール
／１８フィラメント） 緯糸：本実施例により得られた糸条（５０デニール／２
４フィラメント） 経糸密度：４０本／ｃｍ 緯糸密度：３６本／ｃｍ で製織した後、JIS L １０９４（１９８８年）参考法で
ある摩擦帯電放電曲線測定法に従って制電性能の評価を
実施した。用いた装置はカネボウエンジニアリング株式
会社製、摩擦帯電圧測定装置 EST−３であり、測定は、
温度２０±１℃、相対温度３０±２％の状態の試験室中
で実施した。試料の洗濯処理、摩擦布の湯洗い、試料及
び摩擦布の調整等はJIS L １０９４（１９８８年）に従
った。摩擦布には毛を用いた。

【００２３】各々の試料につき、各５回ずつ測定して得
られた摩擦帯電放電曲線から、３０秒後の帯電圧を各々
５回の平均値として求め、この操作を更に各試料につき
５回ずつ実施し、最終的な３０秒後の帯電圧の平均値を
求めた。得られた帯電圧の平均値から更に錘毎の平均値
を求め、以下のように評価した。 錘平均帯電圧が ３０００ボルト以下…………◎ 〃 ３０００〜６０００ボルト…………〇 〃 ６０００〜１００００ボルト…………△ （実施例１〜４）図１及び図２に示した８錘の溶融混合
紡糸装置を用いて、押出機１からは極限粘度０．７２の
ポリエチレンテレフタレートチップ（艶消し剤としてポ
リエチレンテレフタレートに対し二酸化チタン０．５重
量％含有）を２９０℃で溶融押出して供給し、他方、溶
融槽２においてはアルキルスルホン酸ナトリウム（アル
キル基の平均鎖長Ｃ₁₄〜Ｃ₁₅）１４重量％、及びヒンダ
ードフェノール系酸化防止剤としてテトラキス〔メチレ
ン（3,5 −ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイドロシ
ンナメート）〕メタン８重量％、チオエーテル系酸化防
止剤としてテトラキス〔メチレン−３−（ドデシルチ
オ）プロピオネート〕メタン８重量％を配合した平均分
子量20,000のポリエチレングリコールを１５０℃におい
て溶融させて、第２計量ポンプ３を介してポリエチレン
テレフタレート共重合体に対する添加量が４重量％とな
るように、合流点４において混合させた。

【００２４】この後、直ちに合流点から１０ｃｍの距離
に流入口が来るように設置された、１段当たり２分割の
素子を９段有する第１の静止型混合攪拌素子５を通過さ
せ、次いで第１の計量ポンプ８の数と同数に分岐された
複合流を、同第１の計量ポンプ８の流入口から手前５ｃ
ｍの距離に設置された第２の静止型混合攪拌素子７を通
過させ、各紡糸パック９に導いた。なお、実施例１〜４
において、第２の静止型混合攪拌素子７の段数を表１に
記載したように変更した。

【００２５】続いて、孔径０．２５ｍｍの円形紡糸孔を
２４個有した紡糸口金１１を通して２９０℃にて紡出
し、吐出糸条を冷却空気にて冷却固化した後、２００℃
に設定された円筒型間接加熱筒１３中を走行させ、引き
続いて油剤を付与し、更に第１引取ローラー１５と第２
引取ローラー１８との間に設けた流体交絡処理装置１６
を３００℃のオーバーフィード条件下で通過させ、４，
５００ｍ／分の巻取り速度で巻取り、５０デニール／２
４フィラメントの延伸糸を得た。紡糸時の安定性及び繊
維性能の評価結果を表１に示した。

【００２６】（比較例１）第１の静止型混合攪拌素子５
の段数を９とし、第２の静止型混合攪拌素子７を用いな
かった以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表１
に示した。

【００２７】（比較例２〜４）第１の静止型混合攪拌素
子の段数を１３段、１８段、２４段に変更した以外は、
比較例１と同様に実施した。結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、少量の改質剤成分流を、押出機を出た後の熱可
塑性ポリマー中に注入し、その後に流路を分岐させてい
く多錘溶融混合紡糸において、全紡糸錘にわたって均一
で、改質剤の混合斑が無く、また染色斑も生じない高品
質のマルチフィラメントを安定して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【第１図】本発明の多錘溶融混合高速紡糸装置の紡糸部
までの一構成例を示す概略図である。

【第２図】本発明の多錘溶融混合高速紡糸装置の紡糸部
から延伸、巻取部までの一構成例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 押出機 ２ 溶融槽 ３ 第２計量ポンプ ４ 合流点 ５ 第１静止型混合攪拌素子 ６ 複合流路 ７ 第２静止型混合攪拌素子 ８ 第１計量ポンプ ９ 紡糸パック 11 紡糸口金 12 冷却域 13 加熱筒 14 油剤付与装置 15 第１引取ローラー 16 交絡処理装置 17 緩和熱処理装置 18 第２引取ローラー 19 パッケージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出機から供給される主成分ポリマー流
   と、溶融槽から第２の計量ポンプを介して供給される改
   質剤成分流とを合流させて一つの複合流となした直後
   に、第１の静止型混合攪拌素子を通過させ、その後に該
   複合流路を２流路以上に分岐してゆき、最終的な流路末
   端数が第１の計量ポンプ数と同数になるよう流路を分岐
   させた後、第１の計量ポンプの直前に設置された第２の
   静止型混合攪拌素子を通過させ、第１の計量ポンプによ
   って複合流を計量し、紡糸口金を装備した各紡糸パック
   を経て、改質剤が混合された繊維を紡出し、紡出された
   糸条を主成分ポリマーのガラス転移点以下の温度に一旦
   冷却させ、引き続き該糸条をガラス転移温度以上で且つ
   融解温度未満の加熱帯域中を非接触で走行させて延伸
   し、３，０００ｍ／分以上の速度で巻取ることを特徴と
   する多錘溶融混合高速紡糸方法。