JPH0639730B2

JPH0639730B2 - ポリエステル繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH0639730B2
Application number: JP60197437A
Authority: JP
Inventors: 正司浅野; 昭次秋山
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1985-09-05
Filing date: 1985-09-05
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS6257914A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明はポリブチレンテレフタレート（以下PBTと略
記）からなるポリエステル繊維及びその製造方法に関す
るものである。

PBTは従来からポリエステル系のエンジニアリングプラ
スチツクとして成形品分野での使用が一般化している。
最近はそれらに加えて各種繊維分野への利用も積極化し
ている。すなわちひとつは、PBT繊維の伸縮性機能や柔
軟性、易染色性を巧みに利用した衣料用途、とりわけ水
着、トレーニングウエア等スポーツウエアの分野であ
り、これは着実に伸びている。他には、PBT繊維の耐湿
熱安定性と柔軟性とを利用した産業資材用途、とりわけ
ブラシ、フアスナー、キヤンバス、漁具等の剛毛分野で
の展開も期待されている。

（従来の技術）しかしながら従来PBT繊維は、その強伸度曲線（タテ軸
強度、ヨコ軸伸度）からみた特徴として、１次降伏点を
越えたあたりで１度“ねた”形をとり、再び立上り、そ
の後再び“ねた”形をとる。最初の低強度域で“ねた”
形をとるため、繊維は柔軟性に富むわけであるが、再び
“ねた”形をとるため、同じポリエステル繊維であるポ
リエチレンテレフタレート（以下PETと略記）に比べる
と低強度高伸度タイプの繊維になる。従つて上記用途分
野とりわけ産業資材用途において、適度の柔軟性と伸度
範囲を保つた上で、より高強度化しているが、実用にお
ける種々の耐久性改良の要求に応えきれず、この分野で
の展開が遅れているように思われる。

一方PBT繊維の製造方法については、紡糸−延伸あるい
は、紡糸−延伸仮撚によつて、さらには高速紡糸工程だ
けで実用物性をもつものを得る提案が各種なされている
が、これらで得られる繊維の物性はいずれも低強度、高
伸度タイプで、上記用途には不適当なものである。例え
ば紡糸工程のみで実用性能を満足するものを得る提案が
特開昭５３−143729でなされている。しかしこの方法
は、紡糸速度の上限が7200ｍ／分程度までであつて、こ
れで得られる繊維も、物性的には低強度高伸度タイプで
ある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らは、従来のPBT繊維の適度の柔軟性と伸度範
囲を保つた上で、より高い強度と優れた湿熱形態安定性
を実現するため、繊維製造面並びに繊維構造、物性面の
両方から鋭意検討を加えた結果、本発明に到達したもの
である。

（問題点を解決するための手段）本発明は、極限粘度［η］＝0.8 〜1.5 のブチレンテレ
フタレートを主たる繰返し単位とするポリエステルを、
紡糸温度250 〜290 ℃、紡糸速度7300m/分以上で紡糸す
るに際し、紡糸ドラフトを900 以下とし、かかる紡出糸
状を紡糸口金から0.5 〜２ｍ下方の位置で集束すること
を特徴とするポリエステル繊維の製造方法に関する。

次に本発明について詳細に説明する。

本発明においてブチレンテレフタレートを主たる繰返し
単位とするポリエステル（以下PBTと略記）とは、1,4ブ
タンジオールをグリコール成分と、テレフタル酸を酸成
分としてこれらを重縮合して得られる線状ポリエステル
を意味する。しかし、グリコール成分及び酸成分の一部
が各々１５モル％の範囲で他の共重合可能な成分で置換
された共重合ポリエステルや上記ブチレンテレフタレー
トを主たる繰返し単位とするポリエステルに他の熱可塑
性ポリマーを１５重量％以下の範囲で混合したものであ
つてもよい。又これらポリエステルは、適当な艶消剤、
難燃剤、帯電防止剤、顔料など、その他の添加剤が添加
されていてもよい。

本発明で得られるＰＢＴ繊維は、強度4.5g/d以上、伸度
が30〜50％、伸度10％における強度が1.2g/d以下、ヤン
グ率が20〜50g/d、沸騰水収縮率３％以下である。すな
わち強度が4.5g/d以上でありかつ、伸度が３０〜５０％
である事によつて主に産業資材用途で望まれる適度な伸
度を持つた上で高い強度を満たすことになる。すなわち
強度4.5g/d未満のPBT繊維では強度不足となり、同一強
力を得るためには必要繊維量が多くなり不経済である。
伸度が３０％未満ではヤーン状での強力利用率が低下し
て、ヤーンとしてのタフネスが産業資材用途用としては
不足したものとなり好しくない。一方逆に、伸度が５０
％を越えると伸度が過剰となつてヤーン状での取扱い性
が悪くなると同時に、得られた布帛の形態安定性も不良
となる。したがつて好適な強度は4.5g/d以上好しくは５
g/d以上、又伸度は３０％〜５０％でなければならな
い。

次に、PBT繊維において、ヤング率が５０g/dを越えると
PBT繊維の特徴である柔軟性が失なわれてしまうし、逆
にヤング率が２０g/d未満では柔軟過ぎ、これから得た
布帛類は形態安定性に乏しいものになつてしまう。これ
からみて本発明PBT繊維のヤング率は２０g/d〜５０g/d
でなければならない。

さらに伸度１０％における強度が1.2g/dを越えた従来の
PBT繊維の強伸度曲線は極めて特徴的で１次降伏点を越
えたあたりでの“ね”方はあまり大きくないが、そこか
ら立上つた後再び“ねる”形をとるが、この“ね”方が
極端に大きくなる形をとる。その結果として低強度とな
つてしまう。それに対して伸度１０％における強度が1.
2g/dを越えない本発明のPBT繊維においては、正確な理
由は分らないが、その強伸度曲線は１次降伏点を越えた
あたりでの“ね”方が大きいが、その後立上ると再び
“ねる”形が極めて緩やかな形をとる。そのため充分に
高い繊維強度が得られ本発明の目的が達せられる。した
がつて本発明のPBT繊維は、伸度１０％における強度が
1.2g/d以下でなければならない。

次に本発明のPBT繊維は沸騰水収縮率が３％以下でなけ
ればならない。すなわち、沸騰水収縮率が３％を越えて
大きくなると、柔軟性に富んだPBT繊維は湿熱中で形態
変化が大きくなる。これを避け湿熱形態安定性を満足す
るためには、沸騰水収縮率は３％以下好しくは、2.5 ％
以下である必要がある。

さらに、本発明で云うPBT繊維で重要な点として密度が
1.323(g/cm³)以上、融点が230℃以上である事がある。P
BT繊維において密度が1.323(g/cm³)以上であると、その
結晶化度が非常に大きくなつた事を意味し又融点が230
℃以上であるとその結晶の完全さが極めて良好になつた
事を示唆し適度の伸度を保つた上で高い強度を柔軟性を
持ちかつ勝れた湿熱形態安定性を発現させる原因のひと
つと考えられる。それに対して、従来のPBT繊維のよう
に密度が1.323(g/cm³)に満たないとか、融点が230℃未
満の場合には、上記の繊維性能はえられず本発明の目的
は達せられない。

次に本発明のポリエステル繊維の製造方法について説明
する。

本発明の製造方法上、先づ重要な点は、極限粘度〔η〕
＝0.8 〜1.5 のPBTの紡糸温度250 〜290℃で紡糸する事
である。つまり極限粘度〔η〕が0.8 より低いPBTで
は、他の条件が本発明を満足しても得られる繊維の密度
は1.31程度と充分な結晶化度に達せず本発明の目的とす
る繊維物性はとても発現しない。一方極限粘度〔η〕が
1.5 を越えると可紡性とりわけ高速紡糸性が低下してし
まい、これからは、本発明の繊維は得られない。従つて
PBTの極限粘度〔η〕は0.8 〜1.5 、好ましくは1.0 〜
1.2 の範囲にしなければならない。

次に紡糸温度が250℃に満ない場合にはPBTの紡出ポリマ
ー流がメルトフラクチヤーを起しやすく、可紡性が著し
く低下してしまう。逆に紡糸温度が290℃を越えるとPBT
ポリマーの熱分解が激しく、それに伴ない極限粘度
〔η〕の低下による繊維物性低下、溶融粘度の異常低下
による紡糸性不良を生じる。したがつて紡糸温度は250
〜290℃、好しくは、260℃〜280℃にする必要がある。

さらに本発明の方法で重要な点として、紡糸速度を7300
ｍ/分以上にする事がある。すなわち紡糸速度が7300ｍ/
分に満たない場合、得られるPBT繊維は強度4.5g/d以
上、伸度３０〜５０％、密度1.323(g/cm³)以上、融点23
0℃を同時に満足させる事は出来ず、本発明の目的を達
せられない。従来の知見として最も代表的なポリエステ
ルであるPBTでは、紡糸速度7000ｍ/分以上で得られる繊
維は、強度も伸度も紡糸速度の上昇とともに著しく低下
を示す事が認められている。そのため実用上ほとんど価
値のないものとなつてしまう。それに対して本発明の方
法で得られるPBT繊維はPBT繊維に非常によく類似したポ
リマーからなるにもかかわらず紡糸速度7300ｍ/分以上
の領域でも、強度が低下する事なくむしろ若干上昇する
事を見出した。しかも伸度１０％における強度はほとん
ど上昇する事なく1.2g/d以下で本発明PBT繊維の特徴で
ある柔軟性が維持されたままである。

これについての正確な理由はよく分らないが、比較的結
晶化速度の遅いポリマーであるPBTの場合は、7000ｍ/分
以上の高速で紡糸されるような場合必然的に急冷条件と
なるため配向結晶化が充分に進まなかつたり、繊維内で
不均一に起つたりするのに対して、PBTに比べるとはる
かに結晶化速度の速いPBTでは、高速紡糸のような急冷
条件下でも充分に均一な配向結晶化がなされるためと思
われる。それに対して紡糸速度7300ｍ／分未満では繊維
強度が4.5g/d以上となつても、伸度５０％を越えてしま
うとか、伸度は３０％〜５０％になつても強度が4.5g/d
に満ないとか繊維の密度が1.323g/cm³に達しないとか、
融点が230℃未満になる等々の問題によつて本発明の目
的は達せられない。

次に本発明の方法で肝要な点は紡糸する際に紡糸ドラフ
トを900以下にする事である。なぜなら紡糸ドラフトが9
00を越える条件では本発明の様な高速度域での紡糸性が
低下し高速紡糸が不可能になるからである。

さらに、紡出糸状を紡糸口金から0.5 〜２ｍ以上下方の
位置で集束する事も本発明の方法で重要な点である。つ
まり高速度域での紡糸では走行糸状へかかる空気の抵抗
力が極めて大きくなり、これが原因で糸切れを生じ安定
紡糸が出来なくなる。これを避けて紡糸を安定化させる
には、多ホールの口金から紡出する糸状を集束して空気
の抵抗力を下げる事が有効であるからである。集束位置
が口金下0.5 mに満たない範囲では紡出糸状が充分に高
速に達していないので集束の意味がない。又糸状温度が
高く集束糸に融着を起し紡糸が不可能である。従つて紡
出糸条の集束位置は口金から0.5 〜2.0 ｍ下方の位置で
あることが必要である。尚集束位置が口金下2.0 ｍを越
えてしまうと集束される以前にかなり高い空気抵抗を受
けてしまうため、糸切れが生じるなど集束の効果が少な
くなる。

（発明の効果・用途）本発明によれば、優れた柔軟性と適度な伸度を保つた上
で、より高い強度と優れた湿熱安定性をもつ、産業資材
用途に好適なPBT繊維が、紡糸工程だけで容易かつ安価
に得る事が出来る。これらによつて、従来のPBT繊維が
低強度、高伸度タイプのため産業資材用途で強力不足や
形態安定性不良といつた問題を生じていたものが、ほぼ
完全に解消される。さらに本発明PBT繊維は従来のPBT繊
維の特徴である伸縮性機能や、柔軟性、易染色性といつ
た性能は、従来PBT繊維並み以上に具えている。従つて
衣料用分野、とりわけ、水着、トレーニングウエア等ス
ポーツウエア用にも好適な素材となる。さらに織編物用
以外にも、不織布用としても利用でき、従来のPBT不織
布の問題点であつた風合の粗硬感がほとんどなくなり、
しかも湿熱形態安定が極めて優れているので、充分可能
となつた。

次に本発明において用いる用語及び物性値の定義及び測
定法を以下に記述する。

繊維の強度、伸度およびヤング率はインストロン引張試
験機を用いて、試料長５cm、引張速度２０cm/分、初荷
重1/20 g/dの条件下で引張試験を行なつて求める。

沸騰水収縮率は試料長４０cmとし、100℃の沸騰水中で
５分間フリーで処理し、処理前後に1/20g/dの荷重下で
試料長を測定して求める。

繊維の密度は密度勾配管を用い、溶媒をｎヘキサン／四
塩化炭素の混合溶媒とし、液温２５℃で測定する。

繊維の融点は示差走査熱量計（DSC）を用い、N₂ガス雰
囲気中で、試料量１０mg、昇温速度１０℃／分で測定を
行なつて求める。

ポリエステルの極限粘度〔η〕はウツベローデ溶液粘度
計でテトラクロルエタン／フエノール＝1/1の混合溶剤
を用い、液温３０℃で測定する。

又紡糸ドラフトとは糸状のノズルからの吐出速度（V₁）
と紡糸速度（V₂、捲取速度）の比、V₂／V₁の事である。

（実施例）次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
はこれら記載例に限定されるものではない。

実施例１〔η〕＝1.10のPBTを３０mmφスクリユー押出機（ノズ
ル孔径0.4mmφ、孔数８の口金）を用いて吐出量４０g/
分、紡糸温度275℃、紡糸速度8500ｍ/分、紡出糸状の集
束位置を口金下1.2 ｍとして紡糸を行なつた。この時の
紡糸ドラフトは246である。紡糸調子は良好であつた。

得られた繊維は強度5.5g/d、伸度41.2％、ヤング率31.4
g/d、伸度１０％における強度0.7g/d、沸騰水収縮率2.3
％、密度1.3330(g/cm³)、融点233.6℃と本発明の良好
な柔軟性と適度の伸度を保つた上でより高い強度と優れ
た湿熱形態安定性をもつたPBT繊維となつた。もちろんP
BT繊維、特有の伸縮性は全く損なわれていない。尚この
繊維の強度伸度曲線は第１図中に実線で示す。

比較例１実施例１と同一のポリマー、押出機に同一のノズルを設
置し、やはり同一の吐出量、紡糸温度で紡糸を行なつ
た。紡糸速度は2000ｍ/分とした。ついでこの紡糸原糸
を７５℃の加熱ローラーと150℃加熱プレートを使い3.3
倍の延伸を行ないPBT延伸糸を得た。この繊維の強度伸
度曲線は第１図中に破線で示す。

得られた繊維は強度4.0g/d、伸度34.5％、ヤング率25.4
g/d、伸度１０％における強度2.0g/d、沸騰水収縮率8.2
％、密度1.3092(g/cm³)、融点221℃となつて、紡糸工程
に延伸工程を加えているにもかかわらず実施例１の紡糸
工程だけからなる本発明のPBT繊維に比べると強度、沸
騰水収縮率等において明らかに劣つたものになつてい
る。

実施例２〜１２実施例１で用いたと同一のスクリユー押出機に各種仕様
の口金を設置し、種々の条件でPBTの高速紡糸を行なつ
た。この結果を第１表に示す。No.２、No.３、No.９及
びNo.１０は本発明の製造方法に合致した条件で紡糸さ
れた本発明のPBT繊維である。これらはいずれも良好な
紡糸性を示し安定な製造が可能である。又これらの繊維
は、PBT繊維特有の伸縮性能を失なう事なく、本発明の
良好な柔軟性と適度な伸度を持ちかつより高い強度、優
れた湿熱形態安定性を示すものとなつた。

これに対してNo.４、No.５、No.６、No.７、No.８、No.
１１及びNo.１２はいずれも本発明の製造方法の条件を
外れたものである。すなわち、No.４は紡糸速度が本発
明を満足していない。この場合、得られる繊維は強度が
本発明繊維に比べ劣つている。No.５、No.６はポリマー
の極限粘度〔η〕が本発明を外れているが、この場合に
は、本発明の紡糸速度の下限である7300ｍ/分の紡糸も
不可能である。No.７は紡糸温度が高過ぎる方向へ本発
明の製造条件を外れた例であるが、この場合紡糸調子は
低下するものの紡糸が不可能という事はない。しかし得
られる繊維は強度、伸度いずれも本発明繊維に比べ劣つ
たものとなつている。No.８は紡糸温度が低過ぎる方向
へ本発明の製造条件を外れた例であるが、この場合、吐
出ポリマーがメルトフラクチヤー気味で紡糸性が悪く、
本発明の7300ｍ/分以上の紡糸速度では紡糸出来ない。N
o.１１は紡糸ドラフトが本発明の範囲を外れている例で
あるがこの場合は糸切れが多発して安定な紡糸が出来な
い。No.１２は、集束位置が口金側へ接近し過ぎて本発
明の範囲を外れている場合であるが、この時には、集束
部でフイラメントの融着や集束ガイドでの糸条の走行不
良を生じ紡糸は不可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はPBT繊維の強度伸度曲線である。図中実線は本
発明実施例１のもので、破線は比較列１のものである。
(イ)は実施例１の、(ロ)は比較例１の、それぞれの伸度１
０％における強度伸度曲線上の点で、(ハ)、(ニ)はそれぞ
れの強度である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極限粘度［η］＝0.8 〜1.5 のブチレンテ
レフタレートを主たる繰返し単位とするポリエステル
を、紡糸温度250 〜290 ℃、紡糸速度7300m/分以上で紡
糸するに際し、紡糸ドラフトを900 以下とし、かつ紡出
糸状を紡糸口金から0.5 〜２ｍ下方の位置で集束するこ
とを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。