JPH07310228A - ポリエステル繊維の直接紡糸延伸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】（１）溶融したポリエステルを紡糸口金から吐
出し冷却固化した後、巻き取ることなくそれぞれ非加熱
の第１ローラと第２ローラとの間に設置した常圧スチー
ム雰囲気を有する第１熱処理装置で延伸し、第２熱処理
装置で熱処理し、４０００ｍ／分以上の速度で巻き取る
に際し、第１熱処理装置の糸条通過口がスリット形状で
あり、その幅Ｄ(mm)が下式を満足することを特徴とする
ポリエステル繊維の直接紡糸延伸方法。 Ｄ≦Ｑ／２Ｖ² （ただし、Ｖは第１ローラ速度（km／分），Ｑはスチー
ム流量（g/分）） 【効果】本発明により、ポリエステル繊維を１工程法で
製造するに際し、延伸倍率を制御し、低コスト化を図
り、かつ均一延伸糸を得ることが可能となる。

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直接
紡糸延伸方法に関するものであり、さらに詳しくは実用
に供し得る良好な特性を有するポリエステル繊維を低コ
ストで製造する直接紡糸延伸方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、引き取り速度を３０００ｍ／分以
上とすることにより引き伸ばしが不要で実用特性を満足
する繊維の得られる高速紡糸法が採用されてきており、
従来の２工程法に対して１工程法と呼ばれる。この１工
程法の中には、一旦冷却固化した後、直接巻き取る超高
速紡糸方法やホットチューブのような加熱帯域で繊維を
加熱することにより延伸熱処理し引き取るホットチュー
ブ紡糸法があるが、これらの紡糸法は、紡糸引取りの際
の延伸に際し延伸倍率を制御できないため、多品種少量
生産においてすべての品種の機械的性質などの糸特性を
満足なものとすることは困難である。また、紡糸工程と
延伸工程を連続化した直接紡糸延伸法では延伸倍率を制
御することはできるが複数のホットローラを使用するた
め装置コスト、エネルギー消費量の面から、製造コスト
の高い１工程法となっている。

【０００３】延伸倍率が制御可能でコストが低い製造方
法として、スチームを用いる方法が挙げられる。スチー
ムを延伸工程に用いた例として、特開昭６２−１４１１
１８号公報が挙げられる。しかしながら、該公報では熱
処理室内を走行する繊維の一点に集中するようにスチー
ムを噴射するため、繊維が急速に加熱され、スチームと
の接触時期の早遅で、各単繊維間で昇温速度に差を生
じ、結果的に巻き取った糸にカールと呼ばれる、らせん
状のねじれが発生したり、延伸が不均一で、得られる繊
維に未延伸糸が存在し染色布帛に濃染状のダイフレック
と呼ばれる欠陥を含むものになってしまう。

【０００４】また、特開昭６２−２２３３１４号公報で
は糸条を冷却固化後、直ちに両端に狭搾部を有する加圧
蒸気の充満した加圧容器中に導入し加熱延伸する方法が
提案されているが、この方法では張力の規制がないた
め、張力を均一にかけることが難しく、また加圧蒸気で
は蒸気圧変動で温度変動が大きく、上述のカール、ダイ
フレックの原因となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来法
では１工程法で延伸倍率を制御し、低コスト化を図り、
かつ均一延伸糸を得ることは困難であり、本発明はこれ
らの問題点を解決するため検討を重ねた結果、得られた
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、紡糸口金から吐出し冷却固化した複数のポリエステ
ル繊維を非加熱の第１ローラと第２ローラとの間に設置
した常圧スチーム雰囲気を有する第１熱処理装置で延伸
し、次いで第２熱処理装置で熱処理し、４０００ｍ／分
以上の速度で巻き取るに際し、第１熱処理装置の糸条入
口および／または出口がスリット形状で、その幅Ｄ(mm)
が下式を満足することを特徴とするポリエステル繊維の
直接紡糸延伸方法などによって達成される。 Ｄ≦Ｑ／２Ｖ² （ただし、Ｖは第１ローラ速度（km／分），Ｑはスチー
ム流量（g/分）

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。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。

【０００８】本発明の直接紡糸延伸方法においては、複
数のポリエステル繊維を第１ローラ、第２ローラ、常圧
スチーム雰囲気を用いて延伸する。複数とは、２糸条以
上をいい、これにより製造コストを低減させることが可
能となる。従来の直接紡糸延伸方法では延伸予熱のため
に糸条を６〜８回ホットローラに巻き回すために同時８
糸条処理がホットローラの長さの制約上、限界であっ
た。これに対して、同時に９糸条以上の処理、例えば、
同時１２糸条処理、同時１６糸条処理が可能であり、極
めてコスト的に有利な延伸方法となる。

【０００９】本発明では非加熱の第１ローラと非加熱の
第２ローラを用いることにより、加熱ローラを用いる従
来の方法に対してコストメリットを有する。ポリエステ
ル繊維は非加熱、すなわちガラス転移温度以下である室
温付近の温度で延伸すると糸の長手方向の太さ斑などの
変動を生じ、また強伸度の劣ったものとなる。この現象
はポリエステル繊維をガラス転移温度以上に加熱した後
に延伸することにより防止することができるが、本発明
ではこの加熱手段として電気設備、電力に対してコスト
的に有利な常圧スチームを用いる。第１、第２ローラ間
で加熱延伸を行うので、延伸倍率を制御することがで
き、多品種少量生産においても任意の品種の機械的性質
を満足なものとすることができる。したがって、本発明
の基本的な延伸装置の構成は非加熱の第１ローラ、常圧
スチーム雰囲気の第１熱処理装置、非加熱の第２ローラ
である。本発明の第１熱処理装置は常圧スチームを用い
ることが必要である。第１熱処理装置での熱処理が加圧
または減圧処理の場合には圧力を遮断するために糸条が
シール部を通過することになり、シール部でのスチーム
または処理室外部の気体の激しい抵抗力のために、延伸
張力を変動させ、延伸糸の未延伸部分が残存する、ダイ
フレックという延伸欠陥の原因となる。常圧とは、該第
１熱処理装置の処理室の圧力が処理室の外部の圧力にほ
ぼ等しいことを意味する。これは、処理室内の任意の位
置で糸条を通さない状態での総圧、すなわち静圧と動圧
の和が外部圧力に対して１０ｃｍＨ₂ Ｏ以内であること
をいう。処理室の圧力のうち静圧は、処理室と外部の境
界である糸条通過口のシール性、スチームの導入量、処
理室の寸法などにより決まる。また、処理室の動圧はス
チームの導入速度などにより決まる。静圧および動圧は
ピトー静圧管より求める。

【００１０】第１熱処理装置の糸条入口および／または
出口はスリット形状とする必要がある。スリット形状と
することにより、糸条に随伴してくる常温の空気を有効
に分離することが可能となる。また、熱処理装置への糸
通しが簡単であるメリットを有する。

【００１１】スリットの幅Ｄ(mm)は、下式を満足するこ
とが必要である。 Ｄ≦Ｑ／２Ｖ² （ただし、Ｖは第１ローラ速度（km／分），Ｑはスチー
ム流量（g/分） ＤがＱ／２Ｖ² を越えると、処理室内に常温の気流が大
量に流入し、処理室入口部分の雰囲気温度が低下すると
共に大きく変動し、各単繊維間で昇温速度に違いが生
じ、カール発生の原因となる。Ｄは糸通し性および接触
による糸との擦過を考慮して、０．１mm以上が好まし
い。

【００１２】本発明における第１熱処理装置の断面図の
一例を図２に示す。スチーム熱処理装置６は、糸条通過
口（入口）１３、処理室１４、スチーム導入部１５、糸
条通過口（出口）１６よりなる。また、処理室１４は周
囲の加圧スチーム室１７により、加熱する。この例では
スリットの幅Ｄは糸条通過口（入口）１３のスリット幅
Ｄｉおよび糸条通過口（出口）１６のスリットの幅Ｄｏ
のうち狭い方の値とする。

【００１３】本発明の常圧スチーム雰囲気の温度は通常
のポリエステル繊維のガラス転移点温度より十分高温で
ある９０℃以上が均一な熱延伸のために好ましく、より
好ましくは外部気流をほぼ完全に遮断できた状態に相当
する常圧飽和水蒸気温度である１００℃付近、さらに好
ましくはドレンの発生の少なくかつ大気圧による変動要
素のない１０５℃以上である。９０℃以上の常圧スチー
ム領域の温度は外部気流をほぼ遮断することにより達成
でき、１００℃付近は外部気流をほぼ完全に遮断するこ
とにより達成でき、１０５℃以上は常圧スチーム領域を
外部から加圧スチームなどにより加熱することや供給す
るスチームをあらかじめ加熱するいわゆるスーパーヒー
トの状態とすることにより達成できる。

【００１４】本発明は、直接紡糸延伸の工程に適用する
が、この場合、４０００ｍ／分以上の速度で巻取ること
が、１工程化による労務費、設備費や屑の減少などのコ
ストメリットが活かせ、さらには紡糸した直後の物性の
経時変化のない繊維を延伸できるため、均一延伸に対し
て有利となる。

【００１５】本発明では延伸倍率は第１ローラと第２ロ
ーラの周速度の比により設定する。本発明では糸条の結
晶化を促進させるために、第２熱処理装置で熱処理す
る。処理温度は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、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２０
０℃以下がより好ましい。

【００１６】熱セットの方法としては、ホットローラ、
加熱板などが採用できるが、延伸工程と同様にスチーム
を用いることがコスト面で有利である。この場合には、
糸条を高温で処理する必要があるため、加圧スチーム内
を糸条が走行できる装置とすることが好ましく採用され
る。熱処理を行わない場合、得られる繊維の収縮率が大
きく実用に供し得ないものとなる。

【００１７】本発明では第１ローラでの繊維の引取り速
度は繊維の力学的特性を良好にするためには４５００ｍ
／分未満が好ましく、３５００ｍ／分未満がより好まし
い。本発明のポリエステル繊維の直接紡糸延伸方法の一
例を、図１にしたがって具体的に説明する。溶融された
ポリエステルを口金１から吐出し、口金下保温ゾーン２
を通過させた後、チムニー３により冷却風を吹き当てる
ことにより、糸条をガラス転移温度以下まで冷却し、給
油装置４で給油し、非加熱の第１ローラ５で引き取る。
図には示さないが、第１ローラ５により複数のポリエス
テル糸条を引取り、引き続いて第１熱処理装置６、非加
熱の第２ローラ７を通過し、この際第１ローラ５と第２
ローラの周速度の比に従って延伸する。さらに、第２ロ
ーラ７を通過した糸条を第２熱処理装置８により熱セッ
トし、非加熱の第３ローラ９、交絡付与装置１０、非加
熱の第４ローラ１１を経て、ワインダー１２で巻き取
る。

【００１８】

【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。 (A) 染色斑 試料をヨコ糸として製織し、染料としてダイヤセリトン
ファーストルビー３Ｂを９５℃、１０■の沸騰水中に２
ｇ加え、試料織物を１５分間浸漬し、撹拌しつつ染色し
た。水洗、乾燥後、染色斑を以下の基準により判定し
た。なお、濃染部は肉眼観察後、拡大鏡により濃染単糸
の存在を確認したものとした。 (B) カール 巻き取った糸を解舒したときの糸の状態を目視観察し、
以下の基準により判定した。 らせん状のねじれがなかった場合 ○ らせん状のねじれがあった場合 ×

【００１９】実施例１〜６、比較例１〜３ オルソクロロフェノール２５℃で測定した極限粘度
［η］＝０．６２５で酸化チタンを０．３５重量％添加
したポリエステルを２９０℃で溶融し、図１に示した直
接紡糸延伸装置を用いて、孔数２４の口金１から吐出し
た。吐出糸条を口金下の０．２ｍの保温ゾーン２を通過
させた後、０．７ｍにわたって糸条に対して垂直に３０
ｍ／分、２０℃の空気をチムニー３により吹き当てて糸
条を冷却し、口金下２．５ｍに設置した給油装置４によ
り給油し、非加熱の第１ローラ５で引取った。同様にし
て計１２糸条のポリエステル繊維を第１ローラで引取
り、周速度５０００ｍ／分の非加熱の第２ローラ７との
間で第１熱処理装置６を用いて熱延伸した。さらに第２
ローラ７を通過した糸条を、３．０ｋｇ／ｃｍ² の加圧
スチーム処理装置を有する第２熱処理装置８により熱セ
ットし、周速度５０００ｍ／分の非加熱の第３ローラ
９、交絡付与装置１０、周速度５０００ｍ／分の非加熱
の第４ローラ１１を経て、ワインダー１２で巻き取るこ
とによって、１２本の５０デニール／２４フィラメント
のポリエステル繊維を得た。

【００２０】第１熱処理装置６は、幅１０ｍｍ、奥行き
１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの処理室１４、奥行き１０
０ｍｍ、長さ１０ｍｍのスチーム導入部１５よりなる図
２で示したものを用い、糸条は６ｍｍ間隔で通過させ
た。また、処理室１４は周囲の１．０ｋｇ／ｃｍ² の加
圧スチーム室１７により約１２０℃に加熱した。出口に
は幅５．０ｍｍのスリットを設けた。

【００２１】表１に第１ローラの周速度、スチーム流
量、入口のスリット幅、第１熱処理装置の処理室１４の
総圧の最大値、得られた糸条のカール発生状況、染色斑
を示す。カール発生状況、染色斑は得られた１２本の糸
条のうち最もレベルの低いものを記載した。

【００２２】

【表１】 実施例７〜９、比較例４ 第１熱処理装置の出口にスリットを設け、入口、出口の
スリット幅を変更した以外は実施例１と同様にして１２
本の５０デニール／２４フィラメントのポリエステル繊
維を得た。表２に入口、出口のスリット幅、第１熱処理
装置の処理室１４の総圧の最大値、得られた糸条のカー
ル発生状況、染色斑を示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】本発明はポリエステル繊維を１工程法で
製造するに際し、延伸倍率を制御し、低コスト化を図
り、かつ均一延伸糸を糸条間のむらなく得ることを可能
としたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のポリエステル繊維の延伸方法の概略
図

【図２】 本発明の第１熱処理装置の概略図

【符号の説明】

１ 口金 ２ 口金下保温ゾーン ３ チムニー ４ 給油装置 ５ 第１ローラ ６ 第１熱処理装置 ７ 第２ローラ ８ 第２熱処理装置 ９ 第３ローラ １０ 交絡付与装置 １１ 第４ローラ １２ ワインダー １３、１６ 糸条通過口 １４ 処理室 １５ スチーム導入部 １７ 加圧スチーム室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紡糸口金から吐出し冷却固化した複数のポ
   リエステル繊維を非加熱の第１ローラと第２ローラとの
   間に設置した常圧スチーム雰囲気を有する第１熱処理装
   置で延伸し、次いで第２熱処理装置で熱処理し、４００
   ０ｍ／分以上の速度で巻き取るに際し、第１熱処理装置
   の糸条入口および／または出口がスリット形状で、その
   幅Ｄ(mm)が下式を満足することを特徴とするポリエステ
   ル繊維の直接紡糸延伸方法。 Ｄ≦Ｑ／２Ｖ² （ただし、Ｖは第１ローラ速度（km／分），Ｑはスチー
   ム流量（g/分））