JPH07310229A - 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）紡糸口金から吐出し冷却固化させた複数
のポリエステル糸条を、非加熱の第１ローラと第２ロー
ラとの間に設けた１００℃を越える常圧スチーム処理室
を通過させて延伸し、４０００ｍ／分以上の速度で巻き
取るに際し、該複数糸条の全幅よりも長く、該糸条走行
方向に垂直に伸び、かつ該複数糸条を介して対向する一
対のスリットよりスチームを該常圧スチーム処理室に導
入するとともに、スチームの導入速度を第１ローラの周
速度の１／４以下と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。 【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延伸
方法、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、さらに詳しくはポリエステルの直接紡糸延伸
工程で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】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来法
では延伸倍率の制御可能な１工程法で、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。

【０００５】

【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させた複数のポリエス
テル糸条を、非加熱の第１ローラと第２ローラとの間に
設けた１００℃を越える常圧スチーム処理室を通過させ
て延伸し、４０００ｍ／分以上の速度で巻き取るに際
し、該複数糸条の全幅よりも長く、該糸条走行方向に垂
直に伸び、かつ該複数糸条を介して対向する一対のスリ
ットよりスチームを該常圧スチーム処理室に導入すると
ともに、スチームの導入速度を第１ローラの周速度の１
／４以下とすることを特徴とするポリエステル繊維の直
接紡糸延伸方法によって達成される。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。

【０００６】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。

【０００７】本発明の直接紡糸延伸方法においては、複
数のポリエステル糸条を第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。

【０００８】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
スチーム処理装置、非加熱の第２ローラである。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、該スチーム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。

【０００９】糸条通過口の面積の上限は、処理室に糸条
やローラの随伴流などの外部気体が流入し、糸条加熱が
困難となることを防ぐように設定すればよい。たとえ
ば、幅が１０ｍｍ以下のスリット状の通過口とする。

【００１０】本発明の常圧スチーム処理室は１００℃を
越える温度にすることが必要である。１００℃以下の場
合、ドレンの発生が多くなり、糸条への熱の供給に斑が
生じ、ダイフレックの発生や強伸度の劣ったものとな
る。１００℃を越える温度とすることにより、ドレンの
発生の少なくかつ大気圧による変動を防止することがで
きる。１００℃を越える常圧スチーム雰囲気は常圧スチ
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。異常
延伸を起こさないためには常圧スチーム雰囲気温度は１
３０℃以下にすることが好ましい。

【００１１】該スチーム処理装置において、熱処理室へ
のスチーム導入部は対向するスリット形状であることが
必要である。対向するとは複数のスチーム導入部が繊維
の走行方向に対して垂直な同一断面上にあり、かつ繊維
をはさんで向かい合う状態にあることをいう。スリット
形状でない場合、例えば、噴射孔のような小孔の場合、
噴射孔近傍の繊維糸条が先にスチームにより昇温され、
繊維の昇温速度にばらつきが生じ、カール発生の原因と
なる。また、対向しない場合、熱処理室内にスチームを
導入する際に繊維の走行方向に対して垂直な断面での熱
処理室内の温度ばらつきを生じ、カールと呼ばれるらせ
ん状のねじれが発生する。

【００１２】また、スリットは、該糸条の走行方向に対
して垂直に伸び、かつ該複数の糸条を常圧スチーム雰囲
気に導入する際の糸条の全幅より長くする必要がある。
これにより、複数の糸条間の熱処理差に起因する延伸斑
を防止し、糸条間の複屈折率ばらつきを抑制する。これ
により機械的性質、あるいは熱寸法安定性のばらつきを
抑制することが可能となる。また、スリットは熱処理室
の温度ばらつきをより少なくするために、熱処理室の中
央部より、糸条の入口側に設置することが好ましい。

【００１３】導入部からのスチームの供給速度は第１ロ
ーラの周速度の１／４以下であることがカールの発生防
止のため必要である。１／４を越える供給速度とする
と、繊維の昇温速度にばらつきが生じ、カール発生の原
因となる。

【００１４】また、スチーム導入部での熱処理室内への
スチーム速度の分布を小さくするため、該導入部には整
流装置を取り付けることが好ましい。整流装置とは該導
入部上流側でスチーム速度の分布を小さくするために、
障害物を取り付けた装置をいう。具体的には多数のフィ
ン、ポーラスメタルや金網や不織布のフィルター等があ
げられる。整流装置を取り付けることにより、カールの
発生を効果的に抑制することができる。

【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、熱セット工程を連続して設け
ることが好ましい。

【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。

【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、引き続いてスチーム処理装置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を通過した糸条を加圧スチーム処理装置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１
０、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】本発明におけるスチーム処理装置６の断面
図の１例を図２に示す。スチーム処理装置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。

【００１９】

【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。

【００２０】(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 ×

【００２１】(C) 複屈折率ばらつき 複屈折率はコンペンセータ法により、ナトリウムＤ線を
用いて測定する。各糸条についてＮ＝５の平均値を求
め、全糸条の平均値のばらつきを最大値と最小値の差で
評価した。

【００２２】(D) スチーム導入速度 スチーム処理室の温度および圧力から換算した流量(m³
／分）をスチーム導入部の面積(m² ）で除してスチーム
導入速度(m／分）を求めた。

【００２３】実施例１〜２、比較例１〜５ 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９６（２４孔×４群）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３０ｍ／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、４糸条に分割し、口金下
２．５ｍに設置した給油装置４により給油し、同様に紡
糸した他の８糸条とともに周速度３０００ｍ／分の非加
熱の第１ローラ５で引取り、周速度５０００ｍ／分の非
加熱の第２ローラ７との間でスチーム処理装置６を用い
て熱延伸した。さらに第２ローラ７を通過した糸条を加
圧スチーム処理装置８により２．０ｋｇ／ｃｍ² のスチ
ーム圧で熱セットし、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糸条の５０デニール／２４
フィラメントのポリエステル繊維を得た。スチーム処理
装置６は、幅６ｍｍのスリット状の糸条通過口１３、１
６、幅１０ｍｍ、奥行き１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの
処理室１４、スチーム導入部１５よりなる図２で示した
ものを用いた。また、処理室１４は周囲の約１．０ｋｇ
／ｃｍ² に保たれた加圧スチーム室１７により加熱し
た。表１に雰囲気温度、スチーム導入速度、スチーム導
入部の寸法、得られた糸条のカール発生状況、染色斑、
複屈折率ばらつきを示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明はポリエステル繊維を１工程で製
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糸質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】本発明のスチーム処理装置の概略図

【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 スチーム処理装置 ７ 第２ローラ ８ 加圧スチーム処理装置 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させた複数の
   ポリエステル糸条を、非加熱の第１ローラと第２ローラ
   との間に設けた１００℃を越える常圧スチーム処理室を
   通過させて延伸し、４０００ｍ／分以上の速度で巻き取
   るに際し、該複数糸条の全幅よりも長く、該糸条走行方
   向に垂直に伸び、かつ該複数糸条を介して対向する一対
   のスリットよりスチームを該常圧スチーム処理室に導入
   するとともに、スチームの導入速度を第１ローラの周速
   度の１／４以下と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。