JPH07157915A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ポリエステルを口金から吐出し冷却固化した
後、引取り装置までの間で、加熱筒で再加熱する溶融紡
糸において、該加熱筒上方で下向き気流により糸条を積
極的に該加熱筒に導くとともに該加熱筒入口または出口
の（断面積）／（周長）を１．０（ｍｍ）以下とするこ
とを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。 【効果】本発明方法を採用することにより、次の効果を
奏する。◎ （１）加熱筒の位置を移動させることなく、また紡糸速
度を低下させることなく、異なる品種が多数製造するこ
とができる。◎ （２）実用上十分な残留伸度を有する糸が得られるた
め、自動切替えワインダー使用時の切替え成功率を大幅
に向上できる。

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、詳しくは紡糸工程のみで実用に供し得る特
性を満足するポリエステル繊維の製造方法に関し、さら
に詳しくは大きな残留伸度をもつポリエステル繊維の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、引取り速度を４０００ｍ／分以上
にすることにより延伸工程を通さなくとも十分実用特性
を満足し得る繊維の得られる高速紡糸方法が生産性向上
を目的として、開発され実用化されてきた。

【０００３】この高速紡糸方法には、紡糸口金から溶融
吐出した糸条をそのまま５０００ｍ／分以上で引き取る
超高速紡糸法、一旦冷却固化した後ホットチューブのよ
うな加熱雰囲気で、再加熱しながら延伸熱処理し４００
０ｍ／分以上で引き取るホットチューブ延伸紡糸法、第
１引取りロールで引き取った後、第２引取りロールとの
間で延伸し４０００ｍ／分以上で引き取る直接紡糸延伸
法などがある。

【０００４】このうち、ホットチューブ延伸紡糸法によ
って得られる糸は従来の延伸糸に類似した物性の糸を有
するので、広範囲の用途への展開が可能である。また、
直接紡糸延伸方法に対して工程が簡略であり、コストメ
リットが大きい。

【０００５】しかし、ホットチューブ延伸紡糸法では、
単糸繊度が１．５〜３デニールの通常品種を製造する装
置で加熱筒位置を変更せずに、そのまま、単糸繊度が
１．５デニール以下の極細繊維を製造しようとすると、
実用上問題のある伸度の低い糸しか得られない。低伸度
の糸は製造工程の上では生産性の高い自動切替えワイン
ダーで巻き取るときの切替え成功率が悪化したり、巻締
りによりパッケージがワインダーから取り出せないなど
の問題を引き起こす。また、製品とした時には織編工程
での毛羽・糸切れが増加するなどの問題があった。この
問題に対して、特開昭６２−１６２０１５号公報は、品
種ごとに加熱筒の位置および紡糸引取り速度を調節する
ことにより、加熱筒中の糸張力を制御して、得られる糸
の力学的性質を実用可能なものにすることを提案してい
る。

【０００６】しかし、通常の製造装置では加熱筒位置は
実質的に固定されているため、加熱筒の位置を変更する
ためには位置変更のための装置の新設が必要となる。ま
た、繊維品種の多様化に対応するためには頻繁に加熱筒
を動かす必要があり、位置の変更作業や位置変更後の糸
道の調整作業を伴なうために、生産効率が低下するなど
の問題があった。

【０００７】逆に加熱筒の位置を固定すると、低伸度化
を防ぐためには細デニールほど引取り速度を低下させざ
るを得ず、生産性の低下につながっていた。

【０００８】本発明の類似技術としては特開昭６０−９
４６２０号公報が挙げられる。該公報は、一旦Ｔｇ以下
に冷却した糸条に２５０〜５００℃の過熱水蒸気を糸の
走行方向に対して６０°以内の角度で吹き付け、４５０
０ｍ／分以上の速度で巻き取るものである。該公報にお
ける過熱水蒸気の目的は、延伸点を固定し、糸の均一性
を高めるためおよび、糸に延伸張力を与えるためと規定
されている。しかしながら、瞬間加熱のため昇温が不均
一となること、この吹き付け装置は延伸熱処理時の張力
を低下させることができないこと、また、張力と温度を
同時に付与するなど、均一性に対しては不利な手段であ
る。また、該公報では、加熱処理前に給油処理を行って
いるが、このような気流を吹き付ける場合は付与した油
剤が霧状になって飛散し、作業環境上問題となってしま
う。

【０００９】また、特開昭６０−１３４０１７号公報
は、加熱帯域中で７０℃以上の加熱気体を糸の走行方向
に対して、２０°〜７０°の角度で吹き付けているが、
８０Ｎｌ／分程度の流量では延伸張力に影響を及ぼすこ
とは不可能であり、これ以上の流量とすると、糸揺れが
激しくなってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ホッ
トチューブ延伸紡糸法において、加熱筒を移動させるこ
となく、また紡糸速度を低下させることなく、単糸デニ
ール１．５デニール以下の極細品種を含む、多品種の製
造を可能とすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的は
ポリエステルを口金から吐出し冷却固化した後、引取り
装置までの間で加熱筒で再加熱する溶融紡糸において、
該加熱筒の上方で下向き気流により糸条を積極的に該加
熱筒に導くとともに該加熱筒の入口または出口の（断面
積）／（周長）を１．０（ｍｍ）以下とすることを特徴
とするポリエステル繊維の製造方法により達成させる。

【００１２】ここで、加熱域の入口断面積とは糸条が加
熱筒内に導入される部分で最も狭い部分の断面積を、出
口断面積とは糸条が加熱装置から出る部分で最も狭い部
分の断面積をいう。

【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明のポリエステル繊維の製造方法の一例を図１にした
がって具体的に説明する。ポリエステルを約２９０℃で
口金１から吐出する。吐出糸条Ｙを口金１下の保温ゾー
ン２を通過させた後、糸条に対して垂直にチムニー３に
より空気を吹き当てることにより一旦室温付近まで冷却
し、加熱筒５の上方に設置された、下向き気流により糸
条を積極的に該加熱筒に導くエアーガイド４内を通過さ
せた後、加熱筒内に導入し、延伸熱処理後、スリットガ
イド６を通過後、給油装置７、交絡付与装置８により給
油、交絡を施し、一対のゴディロール９で引き取り、ワ
インダー１０で巻き取る。

【００１４】本発明におけるポリエステルはポリエステ
ルを構成する主たるジカルボン酸成分がテレフタル酸成
分であることが好ましいが、それ以外のジカルボン酸成
分を本発明の目的を逸脱しない範囲で使用しても良い。
本発明のポリエステルを構成する主たるジオール成分は
エチレングリコールが好ましいが、それ以外の成分、た
とえば、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジ
オール、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、１，４−シクロヘキサンジメタノールなど
のジオール成分などを、本発明の目的を逸脱しない範囲
で使用しても良い。また、本発明のポリエステルには、
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
剤などを必要に応じて共重合または混合していても良
い。

【００１５】本発明では紡糸口金から溶融吐出したポリ
エステルを冷却風などにより、一旦冷却する。冷却はそ
の後の延伸熱処理が安定して行えるように、ポリエステ
ル糸条が固化する温度、すなわちガラス転移温度以下に
なるまで冷却する。

【００１６】エアーガイドはこのガラス転移点以下にな
るまで冷却した以降、加熱筒までの間の任意の位置に設
置することができる。エアーガイドとは、下向きの気流
を糸条に吹き当て、糸条を下向きに加熱筒の方向に送り
出すことを目的とした装置のことである。図２にエアー
ガイドの一例を示す。エアーの吹出し方向は糸の走行方
向に対して６０°以内の角度で吹き付けることが好まし
く、４５°以内の角度がさらに好ましい。エアー圧力は
弱すぎると空気抵抗軽減効果が薄く、高すぎると、交絡
がかかったり、糸切れの原因となるので、０．５〜１０
ｋｇ／ｃｍ² が好ましく、１〜５ｋｇ／ｃｍ² がさらに
好ましい。また、この際の流量は１００Ｎｌ／分以上が
好ましく、下向きの流速は５００ｍ／分以上が好まし
く、糸速度以上がより好ましい。エアーガイドは下流側
にパイプを設置することにより、本発明の効果が顕著な
ものとなる。パイプの長さは５ｃｍ以上１００ｃｍ以下
が好ましい。エアーガイドを通過した糸条を加熱筒に導
き、再加熱し延伸熱処理する。

【００１７】極細繊維にみられるような過度の応力下で
延伸され、低伸度化していた糸では、本発明のように糸
の走行方向に対し順方向にエアーを吹き付けることによ
り、糸にかかる空気抵抗力を軽減したり、糸張力そのも
のを低下することができるため、このあとの加熱筒内で
延伸熱処理する際の延伸張力を適正な値、すなわち、エ
アーガイドのない場合より低張力で行うことができるよ
うになり、適正な伸度をもつ繊維を製造することが可能
となる。特に細デニール糸の場合、通常の１．５〜３．
０デニールの糸のために設定された加熱筒では低伸度化
してしまうことをエアーガイドを用いることにより防止
できるようになる。エアーガイドのエアー吹き出し口の
形状は特に規定しないが、糸条全体に均一に吹き付けら
れるよう環状またはスリット状が好ましい。また、エア
ーガイドの糸通過部の面積は糸条が集束されて加熱筒内
部で熱処理斑が発生しないように１０ｍｍ² 以上にする
ことが好ましい。

【００１８】口金面から加熱筒入口までの距離は、通常
の単糸デニール１．５〜３．０デニールの適正条件であ
り、口金面下での充分な糸条冷却、作業性、および空気
抵抗力により生ずる張力を考慮すると、１．０〜４．０
ｍが好ましい。

【００１９】本発明の特徴として、加熱筒の入口または
出口の（断面積）／（周長）を１．０（ｍｍ）以下とす
る。出入口断面の形状は、円形、スリット形、多角形、
湾曲形など任意の形状を採用することができるが、出入
口の（断面積）／（周長）が１．０（ｍｍ）を越える
と、糸条の随伴気流が加熱域に流入したり、加熱域の高
温の気流が糸条に伴って加熱域から多量に流出してしま
い、加熱エネルギーの効率を低下させてしまう。ここで
出入口断面の面積、周長の単位はそれぞれ（ｍｍ² ）、
（ｍｍ）である。出入口断面の（面積）／（周長）を
１．０（ｍｍ）以下とすることは、断面形状が円形の場
合には直径４ｍｍ以下に相当し、スリット形の場合には
幅２ｍｍ以下での任意の長さのスリットや例えば幅３ｍ
ｍの場合であれば長さ６ｍｍ以下のスリットとすること
に相当する。出口部で糸条が集束され過ぎると、糸条中
央部の熱交換性が低下し、延伸斑を生じたり、熱セット
性不足となり、単糸間の物性差を生じる。効果的に加熱
域の高温気流の流出を抑制しつつ、十分な熱処理を行う
には糸条を整列させて熱処理できるように、断面形状は
スリット状とすることが好ましく、スリットの幅は２ｍ
ｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。

【００２０】加熱筒入口の（断面積）／（周長）を１．
０（ｍｍ）以下とすると、未延伸糸条がガイドと接触す
るため、糸条が傷ついたり、糸条の集束のため熱処理性
が悪化し延伸むらが発生する場合があるため、加熱筒出
口の（断面積）／（周長）を１．０（ｍｍ）以下とする
方が好ましい。

【００２１】図３にスリットガイドの一例を示す。図３
は該ガイドを糸道の上方ないしは下方から見た模式図で
あり、前述したスリット１２のスリット幅は図３のＤで
示される。スリットはガイド取り付け部材１３、１３´
に取り付けられた前後ガイド１４、１４´により形成さ
れる。また、スリット長Ｌは不必要に長くする必要はな
く、左右ガイド１５、１５´により加熱筒の内径より小
さい範囲に設定される。 スリットガイドによりシール
しない場合、加熱筒上方からのエアガイドによる下向き
気流により、加熱筒内の雰囲気温度が上昇せず、加熱筒
での延伸熱処理が不充分なものとなり、糸の機械的性
質、特に強度及び降伏点応力が低いものとなったり、収
縮率等のばらつきの大きいものになってしまう。

【００２２】断面形状をスリット状とした際には、単糸
間で物性差を生じさせないようにするために、スリット
の一端に糸条が偏在しないように走行させることが好ま
しい。そのためには、その下流に設置した最初の糸道規
制部材によりスリット出口で糸条がその中心を通過する
ように糸道規制することが好ましい。

【００２３】加熱筒としては筒状あるいは横断面が矩形
状のものなどを用いることができるが、糸条が走行する
空間を加熱することができれば、どのような形状でも良
い。加熱筒の加熱方法としては周囲から熱媒や電熱によ
り加熱する方法、加熱導入された乾熱空気、飽和蒸気あ
るいは加熱蒸気を満たす方法が採用されるが、加熱筒を
均等に加熱するためには、熱媒加熱方式や加熱媒体を加
熱筒内に導入する方法や、これらを組み合わせた方法が
好ましい。加熱筒の長さは、安定した延伸熱処理、省エ
ネルギーの面から、０．５〜３．０ｍが好ましい。

【００２４】加熱筒の中央部の雰囲気温度Ｔｃは、繊維
が実用的強度を保持し、かつ処理斑を起こさない程度の
温度が好ましく、該ポリエステルのガラス転移点温度以
上が、また充分な熱処理のためには１１０℃以上が好ま
しく、１３０℃以上が一層好ましい。またＴｃは、繊維
長手方向の単糸間の均一性や均質な糸条を得るために、
融点以下が好ましく、エネルギーコストの見地からは２
００℃以下がより好ましい。

【００２５】引取り速度は得られる繊維の繊度、力学的
性質、紡糸糸切れ、生産性向上等を考慮して決められ
る。紡糸工程のみで従来の延伸糸を得るためには４００
０ｍ／分以上が好ましく、４５００ｍ／分以上がより好
ましい。

【００２６】

【実施例】実施例中の各特性値は次の方法にしたがって
求めた。

【００２７】(A) 雰囲気温度測定 ＣＡ熱電対を用いて、糸走行状態で温度が安定した後に
実測した。

【００２８】加熱筒の入口および出口から加熱筒長さの
１／４の位置および中央位置の雰囲気温度をＣＡ熱電対
を用いて、筒壁から３ｍｍ離して測定した。

【００２９】(B) 繊維の強度、降伏点応力、伸度 オリエンテック社製テンシロン引張試験機を用いて荷重
伸長曲線から求めた。試料長は２０ｃｍ、引張速度は２
０ｃｍ／分、チャ−ト速度は３０ｃｍ／分であった。

【００３０】(C) ウースターむら（Ｕ％） ZELLWEGER 社製ウースターむら測定機（UTS-MO-C）を用
いて糸速２００ｍ／分、１分間測定し、ノルマル測定の
値を用いた。

【００３１】実施例１ オルトクロロフェノール２５℃で測定した極限粘度
［η］＝０．６４のポリエステルを２９０℃で溶融し、
図１に示した紡糸装置を採用して、孔数４８の口金から
吐出した。吐出糸条を口金下の保温ゾーン（２０ｃｍ）
を通過させた後、１ｍにわたって糸条に対して垂直に２
５ｍ／分、２５℃の空気を吹き当てて、糸条を一旦室温
まで冷却し、加熱筒の上方２０ｃｍに設置した口径１０
ｍｍのエアーガイドに導いた後、口金下２ｍに設置され
た長さ１．５ｍ、内径２８ｍｍ、ヒーター温度１５５℃
の加熱筒に糸条を導入し、該加熱筒内で、延伸熱処理
後、給油、交絡を施し、５０００ｍ／分の一対のゴディ
ロールで引取り、ワインダーで巻取ることによって、５
０デニール／４８フィラメントのポリエステル繊維を得
た。このとき、エアーガイドでは環状のスリットノズル
から糸条の走行方向に対して４０°の角度で順方向に
２．０ｋｇ／ｃｍ² の空気を吹き出した。エアーガイド
には内径１０ｍｍ、長さ２５ｃｍのパイプを取り付け
た。出口での風速は３８００ｍ／分であった。また、加
熱筒出口にはスリット幅１ｍｍ、長さ２５ｍｍのスリッ
トガイドを用いた。

【００３２】実施例２ 口金を孔数１８のものに変更した以外は実施例１と同−
な方法で、５０デニール／１８フィラメントのポリエス
テル繊維を得た。

【００３３】比較例１ 実施例１に示した方法のうち、エアーガイドを使用せ
ず、５０デニール／４８フィラメントのポリエステル繊
維を得た。

【００３４】比較例２ 実施例１に示した方法のうち、スリットガイドを使用せ
ず、５０デニール／４８フィラメントのポリエステル繊
維を得た。

【００３５】表１に実施例１〜２および比較例１〜２で
得られた糸の糸質を示す。

【００３６】この表から明らかなように、エアーガイド
とスリットガイドを使用することにより、実用上十分な
残留伸度を有する糸が得られる。ここで、実用上十分な
残留伸度とは３０％以上であり、より好ましくは３３％
以上である。また、Ｕ％むらについても問題なかった。

【００３７】エアーガイドを使用しないと、実用上の残
留伸度が不足し、また、スリットガイドを使用しない
と、加熱筒内部の温度が上昇しきれず、熱処理が不十分
で機械的性質の劣るものとなり、それぞれ実用上問題と
なる。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】本発明を採用することにより、次の効果
を奏する。 （１）加熱筒位置での品種対応性を向上させることによ
り、加熱筒を移動させることなく、また紡糸速度を低下
させることなく、多くの異なる品種が多数製造すること
ができる。 （２）実用上十分な残留伸度を有する糸が得られるた
め、自動切替えワインダー使用時の切替え成功率を大幅
に向上できる。 （３）特別の糸通し装置が不要で、気流流出入抑制装置
を開放しエアーガイドから糸を送り出すだけで加熱筒を
糸が走り抜け下流で糸を吸引すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のポリエステル繊維の製造方法の概略
図

【図２】 エアーガイドの断面図

【図３】 スリットガイドの一例である概略図

【符号の説明】

１ 口金 ２ 保温ゾーン ３ チムニー ４ エアーガイド ５ 加熱筒 ６ スリットガイド ７ 給油装置 ８ 交絡装置 ９ ゴディロール １０ ワインダー １１ パイプ １２ スリット １３、１３´ガイド取り付け部材 １４、１４´前後ガイド １５、１５´左右ガイド １６ シール面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエステルを口金から吐出し冷却固化し
   た後、引取り装置までの間で加熱筒で再加熱する溶融紡
   糸において、該加熱筒の上方で下向き気流により糸条を
   積極的に該加熱筒に導くとともに該加熱筒の入口または
   出口の（断面積）／（周長）を１．０（ｍｍ）以下とす
   ることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。