JPH07173720A

JPH07173720A - ポリエステルフィラメントの製造方法

Info

Publication number: JPH07173720A
Application number: JP32228293A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iohara; 耕一庵原
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】６０００ｍ／分以上の高引取速度でも、強度
等の力学特性が低下せず、しかも断糸による工程調子の
悪化も起こらず、生産性に優れた加熱ゾーン走行紡糸技
術を提供する。【構成】下記式（１）で示される繰り返し単位を有す
るポリマーを０．１〜５重量％含むポリエステルを溶融
吐出し、一旦冷却後、雰囲気温度を１００℃以上に加熱
した加熱ゾーンを走行させ、６０００ｍ／分以上の速度
で引き取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステルフィラメ
ントの製造方法に関し、更に詳しくは、超高速度で効率
よく、且つ強伸度の低下をもたらすことなく、通常の紡
糸、延伸工程を経て製造されるポリエステルフィラメン
ト並の物性、繊維構造を有するポリエステルフィラメン
トを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルを６０００ｍ／分以上の超
高速度で溶融紡糸することにより、延伸工程を経ること
なく、紡糸工程のみで効率よくフィラメントを製糸す
る、所謂超高速紡糸プロセスについては、従来から良く
知られてきたところである。

【０００３】しかしながら、一般に、このような超高速
紡糸により得られたポリエステルフィラメントは、通常
の紡糸、延伸工程によって製造されたフィラメント（以
下、別延糸という）とは繊維構造の形成過程が完全に異
なるため、物性も異なり、通常のフィラメントと同様に
使用することは困難であった。例えば、超高速紡出糸は
緩和された非晶領域を持つため、高い染色性を有するも
のの、アルカリ減量速度が速いという問題、あるいは沸
水中や乾熱中での収縮率、収縮応力が低いため、織物の
風合が出し難く、強撚糸に使用した場合には、織物のシ
ボ発現力が弱いというような問題があった。

【０００４】また、特に７０００ｍ／分以上の超高速紡
糸をした場合、繊維断面内に分子配向の異なる所謂スキ
ン・コア構造が形成され、更には、繊維中に多数のミク
ロボイドが生成するため、強伸度等の力学特性が著しく
悪化するという欠点もあった。

【０００５】一方、高速で、紡糸と延伸を一工程で行う
方法として、高速直延および加熱ゾーン走行紡糸が周知
である。

【０００６】高速直延は、紡出糸条を、巻き取ることな
く、直接、周速の異なる回転ローラ間に通して、延伸熱
処理する方法であるが、６０００ｍ／分を越える速度で
加熱ローラを回転させることになると、そのエネルギー
ロスが著しく大きくなるという問題がある。また、ポリ
エステルフィラメントを超高速で加熱ローラとセパレー
トローラ等に捲回するため、単糸切れが起こり易く、更
には、多コップ紡糸が困難であるという欠点もある。

【０００７】これに対して、加熱ゾーン走行紡糸の場合
は、加熱ローラを使用する必要がなく、また、加熱ロー
ラにポリエステルフィラメントを捲回させる必要もない
ため、前記の高速直延の欠点は解消される。

【０００８】この方法は、紡出糸条を高速で加熱ゾーン
内に通し、加熱ゾーンで走行糸条に作用する空気抵抗に
より延伸を施す方法であり、一般に、引取速度が高くな
るにつれて、延伸は進み、得られたフィラメントの分子
配向は高くなる。

【０００９】しかしながら、引取速度が５５００ｍ／分
以上になると、高速紡糸による配向結晶化〜繊維構造の
安定化が急激に進行するため、逆に空気抵抗による延伸
が起こり難くなる。このため、得られたフィラメントの
力学特性、例えば強度は、５０００〜５５００ｍ／分の
引取速度で最大となり、引取速度をそれ以上高くして
も、強度は逆に低下するという現象が見られる。また、
引取速度が高くなるにつれて、断糸が発生し易くなり、
工程調子が悪化する。

【００１０】この問題を改善するため、例えば特公昭５
８―３０４９公報においては、紡糸口金直下に加熱ゾー
ンとは別の加熱筒を置くことによって配向結晶化を抑制
し、より高速での加熱ゾーン走行紡糸を可能にしようと
する試みが提案されている。

【００１１】しかしながら、口金直下の加熱筒の温度を
高めたり、その長さを長くしたりすることによって口金
下の加熱を強化すると、得られたフィラメントの染斑が
増したり、繊度斑（Ｕ％）が大きくなる等、フィラメン
トの均斉性が悪化するという問題が避けられなかった。

【００１２】また、ポリエステルにポリメタクリレー
ト、ポリアクリレート、ポリスチレン等を添加すると、
紡糸引取速度を高めても分子配向が上がらず、残留伸度
の大きいポリエステル未延伸が得られ、高倍率での延伸
が可能となり、生産性が向上することが知られている
（特公昭６３―３２８８５号公報）。

【００１３】しかしながら、該方法は、高速紡糸下での
分子配向を抑制し、残留伸度の大きい未延伸糸を得るこ
とを目的とするものであり、紡糸速度を高めるにつれて
強度等の力学的特性が低下するという問題があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の加熱ゾーン走行紡糸の問題点を解消し、６００
０ｍ／分以上といった高引取速度でも強度の力学特性が
低下せず、しかも断糸による工程調子の悪化もない、生
産性に優れた加熱ゾーン走行紡糸技術を提供することを
課題とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、種々検討を重ねていく過程で、高速で
の加熱ゾーン走行紡糸において、分子配向を抑制する効
果があるとされているポリメタクリレート、ポリスチレ
ン等のポリマーを添加してみたところ、驚くべきこと
に、加熱ゾーン走行紡糸では、６０００ｍ／分以上、更
には８０００ｍ／分以上の超高速においても、力学特性
の低下が起こらず、通常の別延糸と同等の力学特性を有
するポリエステルフィラメントが得られることを見出
し、本発明を完成した。

【００１６】即ち、本発明は、下記式（１）で示される
繰り返し単位を有するポリマーを０．１〜５重量％含む
ポリエステルを溶融吐出し、一旦冷却後、雰囲気温度を
１００℃以上に加熱した加熱ゾーンを走行させ、次いで
６０００ｍ／分以上の速度で引き取り、捲き取ることを
特徴とするポリエステルフィラメントの製造方法であ
る。

【００１７】

【化２】

【００１８】本発明において用いられているポリエステ
ルは芳香族ジカルボン酸を主たる酸成分とする繊維形成
能を有するポリエステルであり、例えば、ポリエチレン
テレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、
ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエ
チレン―２、６―ナフタレンジカルボキシレート等を挙
げることができる。

【００１９】また、これらポリエステルは第３成分とし
て、他のアルコール又はイソフタル酸、５―ナトリウム
スルホイソフタル酸等の他のカルボン酸を共重合させた
共重合体でもよく、更にこれら各種ポリエステルの混合
体でもよい。就中、ポリエチレンテレフタレートが最適
である。

【００２０】これらポリエステルには、必要に応じて艶
消剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、末端停止
剤、蛍光増白剤等が含まれていてもよい。

【００２１】また、これらのポリエステルは、紡糸性及
び糸条物性の観点から固有粘度が０．５〜１．１である
事が望ましい。

【００２２】上記ポリエステルに添加混合するポリマー
は、実質的に前記式（１）で示される繰り返し単位を有
していることが必要であり、更に、側鎖を形成する
Ｒ₁、Ｒ ₂がバルキーであることが必要である。

【００２３】即ちＲ₁とＲ₂の分子量の和が４０以上で
あれば、本発明の目的とする高速下での力学特性維持効
果が十分に達成されるが、４０に満たぬ場合には、該効
果はほとんど認められなくなる。

【００２４】かかるポリマーの代表的な例としては、ポ
リメタクリレート及びその誘導体、ポリアクリレート及
びその誘導体、ポリスチレン及びその誘導体、ポリ（４
―メチル―１―ペンテン）、ポリオクタジセン―１、ポ
リビニルベンジル及びその誘導体等が挙げられる。特に
ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンは好ましい例
である。

【００２５】更に、このようなポリマーは、前記式
（１）で示される繰り返し単位を有するポリマーの混合
体あるいは共重合体であってもよいが、平均の分子量が
１０００以上であることが好ましい。分子量が１０００
未満のプレポリマー又はオリゴマーの場合には、本発明
の目的とする高速下での力学特性維持効果は少ない。

【００２６】本発明における該ポリマーのポリエステル
への添加量は、ポリエステルの重量基準で０．１〜５重
量％であることが必要である。０．１％未満では本発明
の効果が認められず、一方５重量％を越える場合には、
製糸工程において単糸切れ、引取ローラ巻付きが多発
し、工程調子が悪くなるほか、得られる糸の強伸度等の
力学特性も低下する。

【００２７】特に、引取速度が比較的低い場合は、該ポ
リマーの添加量は少なくても十分に効果があるが、引取
速度が高い場合は、添加量を多くするのが望ましい。例
えば、引取速度が６０００ｍ／分の場合は、０．１〜
１．０重量％添加するだけで十分であるが、引取速度が
１００００ｍ／分の場合は１．０〜３．０重量％添加す
るのが好ましい。

【００２８】前記式（１）の繰り返し単位を有するポリ
マーをポリエステルへ添加するに際しては、任意の方法
を採用することができ、例えばポリエステルの重合工程
で行ってもよく、また、ポリエステルと前記ポリマーと
を溶融混合して、押出し冷却後、切断してチップ化して
もよい。

【００２９】更には、両者をチップ状で混合した後、そ
のまま溶融紡糸してもよい。この場合には、混練度を高
めるため、スクリュー型溶融押出機を用いるのが好まし
い。いずれの方式を採用するにしても、混合を十分に行
い、添加ポリマーがポリエステル中に細かく均一に分散
混合するように配慮することが重要である。

【００３０】混練が不十分で、ポリエステル中に添加ポ
リマーが海島状に混在しているような場合には、力学特
性維持効果が認められず、フィブリル化といった好まし
くない現象が現れてくる。

【００３１】本発明方法においては、前記ポリマーを添
加したポリエステルを常法に従って溶融吐出すが、一旦
冷却後、雰囲気温度を１００℃以上に加熱した加熱ゾー
ンを走行させることが必要である。

【００３２】冷却は、片面横吹き、両面横吹きあるいは
筒吹き（円周方向からの冷却）等の任意の冷却紡糸筒に
より行うことができるが、紡出糸条を８０〜９０℃以下
にまで冷却することが望ましい。

【００３３】加熱ゾーンは、非接触のパイプヒーター、
スリットヒーターあるいは接触式のプレートヒーター
等、任意の加熱手段を用いることができるが、雰囲気温
度が１００℃以上に加熱されていることが必要である。
雰囲気温度が１００℃に満たない場合は、ポリエステル
に前記ポリマーを添加すると、むしろ分子配向が低下
し、特公昭６３―３２８８５号公報に記載されているよ
うに強度が低くなり、伸度が高くなって、通常の別延糸
と同等の力学特性を有するフィラメントは得られない。

【００３４】加熱ゾーンの長さは、５０ｃｍ以上である
ことが好ましく、より好ましくは１００ｃｍ以上であ
る。

【００３５】加熱ゾーンの設置位置は、紡糸口金からで
きるだけ下流にある方が空気抵抗を増強するうえで好ま
しく、紡糸口金から加熱ゾーンの入口までの距離は、８
０ｃｍ以上あることが望ましい。

【００３６】また、本発明においては、加熱ゾーンを通
過した紡出糸条を６０００ｍ／分以上の速度で引き取
る。引取速度が６０００ｍ／分未満では、生産性があま
り大きくならず、しかも、前記ポリマーを添加しなくて
も、通常の別延糸並の強伸度を有するフィラメントが得
られるので、本発明を適用する必要がない。

【００３７】

【作用】特公昭６３―３２８８５号公報にも記載されて
いるように、ポリエステルにポリメタクリレート、ポリ
スチレン等を添加すると、高速紡糸下でも分子配向が上
がらず、残留伸度の大きい未延伸糸、即ち、強度等の力
学特性の低い未延伸糸が得られることが知られている
が、これを加熱ゾーン走行紡糸に適用すると、逆に高引
取速度下でも強度等の力学特性低下が起こらず、通常の
別延糸と同等の力学特性を有するポリエステルフィラメ
ントが得られる。

【００３８】このことは、まったく予測できなかったこ
とであり、何故、力学特性低下が起こらないのかは不明
であるが、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の添加
により冷却過程における伸長流動性が変化し、それによ
って超高速紡糸においても配向結晶化が抑制され、加熱
ゾーンでの空気抗力による延伸が容易となって力学特性
が向上するのかもしれない。

【００３９】

【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。

【００４０】［実施例１］固有粘度が０．６４であり、
艶消剤として酸化チタン０．５％を含むポリエチレンテ
レフタレートチップを１６０℃で４時間乾燥した後、ポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（旭化成（株）
製、商品名：デルペット８０Ｎ、前記式（１）における
Ｒ₁とＲ₂の分子量の和：７４）をチップ状にて種々の
比率で混合し、次いで直径２５ｍｍのスクリュー型溶融
押出機にて３００℃で溶融混合し、ポリメチルメタクリ
レートをポリエチレンテレフタレート中へ均一に拡散さ
せた。

【００４１】次いで、直径０．３５ｍｍのノズルを４８
個有する紡糸口金から、溶融ポリマーを吐出し、紡糸口
金の下方１０ｃｍから９０ｃｍの間に設けた横吹紡糸筒
にて、室温の空気を１５ｍ／分の速度で吹きつけて冷却
した。

【００４２】冷却されたマルチフィラメントは、集束す
ることなく、紡糸口金の下方１．０ｍの所に入口が位置
するように設けたパイプヒーター（内径３０ｍｍ、ヒー
ター長９０ｃｍ、パイプ長１１０ｃｍ、パイプ内雰囲気
温度２５０℃）内を走行させた。

【００４３】次いで、該マルチフィラメントを、パイプ
ヒーター出口で計量給油ガイドにより集束かつ給油し、
更に、空気ノズルにより若干の交絡処理を施した後、５
０００〜１０００ｍ／分の各速度でゴデットローラによ
り引き取ってワインダーに巻き取った。なおポリマーの
吐出量は、巻き取ったフィラメントが全て７５デニール
／４８フィラメントとなるように調整した。以上のよう
にして得られたポリエステルフィラメントの力学特性
（強伸度）及び工程調子は、表１及び表２に示す通りで
あった。なお、通常の別延糸の強伸度も、比較のために
対照として示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】引取速度が６０００ｍ／分未満（５０００
ｍ／分）の場合（実験Ｎｏ．１、２）は、引取速度が低
いため、生産効率の点で不十分である。また、この速度
では、ＰＭＭＡを添加しなくても、ほぼ、通常の別延糸
並の強伸度（４．４ｇ／ｄ、３０％）が得られるので、
本発明を用いる必要はない。

【００４７】更に、実験Ｎｏ．３、８のように、ＰＭＭ
Ａを添加することなく引取速度を速くしても、フィラメ
ントの力学特性は、実験Ｎｏ．１よりかえって低下す
る。実験Ｎｏ．１１、１６、１８も同様であり、引取速
度が更に高くなるため、断糸が頻発するようになり、工
程調子も悪化した。

【００４８】これに対し、０．１〜５．０重量％のＰＭ
ＭＡを添加した実験Ｎｏ．５〜７、９、１０、１３〜１
５、１７、１９〜２２では、通常の別延糸に近い力学特
性のフィラメントが得られ、断糸も発生しなかった。

【００４９】なお、ＰＭＭＡの添加量が０．１重量％未
満の実験Ｎｏ．４、１２では、効果が不十分であり、逆
に添加量が５．０重量％を越えると（実験Ｎｏ．２
３）、断糸が増大して、工程調子が悪化すると共に、力
学特性も低下した。

【００５０】［実施例２］実施例１の実験Ｎｏ．３、
６、１１、１４について、強伸度と共に沸水収縮率を測
定し、更に上記各実験において加熱ゾーンを走行させな
いで引き取ったフィラメントについて、強伸度、沸水収
縮率を測定して表３に示した。なお、通常の別延糸の強
伸度、沸水収縮率も、比較のために対照として示した。

【００５１】

【表３】

【００５２】本発明方法による実験Ｎｏ．６、１４は、
別延糸と同等の強伸度、沸水収縮率を示すが、ＰＭＭＡ
を添加しなかった実験Ｎｏ．３、１１、２４、２６は勿
論、ＰＭＭＡを添加しても加熱ゾーンを走行させなかっ
た実験Ｎｏ．２５、２７は、力学特性が劣り、高速紡糸
特有の低い沸水収縮率を示した。

【００５３】［実施例３］固有粘度が０．５６であり、
艶消剤として酸化チタン０．０５％を含むポリエチレン
テレフタレートチップを、１６０℃で４時間乾燥した
後、ポリスチレン（ＰＳ）（旭ダウ（株）製、商品名：
スタイロン６８３、前記式（１）におけるＲ ₁とＲ₂の
分子量の和：７８）をチップ状にて種々の比率で混合
し、以下実施例１と同様にして５０デニール／３６フィ
ラメントのポリエステルマルチフィラメントを得た。得
られたフィラメントの力学特性（強伸度）及び工程調子
は表４に示す通りであった。

【００５４】

【表４】

【００５５】本発明方法による実験Ｎｏ．２９、３０、
３２、３３で得られたフィラメントは、通常の別延糸に
近い強伸度を有し、工程調子も良好であったが、ポリス
チレンを添加しなかった場合（実験Ｎｏ．２８、３１）
は、力学特性が劣り、工程調子も不良であった。

【００５６】［実施例４］実施例１の実験Ｎｏ．１４に
おいて、ポリメチルメタクリレートに代えて、分子量約
４０００のポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテ
ン、ポリ（４―メチル―１―ペンテン）をそれぞれ使用
し、ポリエステルフィラメントを得た。

【００５７】結果は、表５に示す通りであり、前記式
（１）のＲ₁とＲ₂の分子量の和が４０以上のポリマー
を添加した場合（実験Ｎｏ．３６、３７）は、通常の別
延糸並の力学特性が得られ工程調子も良好であったが、
Ｒ₁とＲ₂の分子量の和が４０未満のポリマーを添加し
た場合（実験Ｎｏ．３４、３５）は、十分な効果が得ら
れなかった。

【００５８】

【表５】

【００５９】

【発明の効果】本発明方法によれば、６０００ｍ／分以
上、特に８０００〜１００００ｍ／分といった超高速紡
糸においても、断糸が発生せず、強伸度の力学特性が通
常の別延糸とほとんど変わらないフィラメントを製造す
ることができ、生産性の向上に資するところ大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記式（１）で示される繰り返し単位を
有するポリマーを０．１〜５重量％含むポリエステルを
溶融吐出し、一旦冷却後、雰囲気温度を１００℃以上に
加熱した加熱ゾーンを走行させ、次いで６０００ｍ／分
以上の速度で引取り、巻き取ることを特徴とするポリエ
ステルフィラメントの製造方法。【化１】
【請求項２】引取速度が８０００ｍ／分を超える請求
項１記載のポリエステルフィラメントの製造方法。
【請求項３】式（１）で示される繰り返し構造を有す
るポリマーが、ポリメチルメタクリルート又はポリスチ
レンである請求項１又は２記載のポリエステルフィラメ
ントの製造方法。