JPH07310230A - ポリエステル繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 加熱筒内を走行させることによる延伸のみ
で、強伸度に優れ、糸斑の少ない産業資材用途に適した
多フィラメントのポリエステル繊維を、低コストで得る
ことができるポリエステル繊維の製造法を提供する。 【構成】 フィラメント数が200 以上の糸条Ｙを溶融紡
糸し、糸条Ｙを一旦ガラス転移温度以下に冷却した後、
糸条Ｙを集束径が式（イ）の範囲となるように集束し、
内壁温度が式（ロ）、（ハ）を同時に満たす加熱筒４内
を走行させた後、3500ｍ／分以上の速度で引取るポリエ
ステル繊維の製造法。 （イ） 0.05×ｆ≦Ｄ≦0.07×ｆ （ロ） 150≦Ｔ
≦250 （ハ） 70＋８√（ｆ／Ｌ）≦Ｔ≦70＋14√（ｆ／Ｌ） ｆ：フィラメント数 Ｄ：集束径（ｍｍ） Ｔ：加熱筒の内壁温度（℃） Ｌ：加熱筒の長さ
（ｍ）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業資材用途に適した
多フィラメントのポリエステル繊維を紡糸延伸法により
製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート繊維で代表
されるポリエステル繊維は、衣料用、産業資材用等広く
使用されており、ポリエステル繊維を製造する方法とし
ては、一般的には、溶融紡糸された糸条を一旦冷却後、
数個の加熱ローラを用いて延伸を施し、巻き取る方法が
採用されている。

【０００３】近年、延伸工程を簡略化するために、加熱
ローラを用いて延伸する方法に代えて、紡出糸条を一旦
冷却固化した後、加熱筒内を走行させ、空気抗力を利用
して延伸を施す方法が採用されている。この加熱筒を用
いる延伸方法は、ローラによる延伸方法と異なり、多数
の加熱ローラを必要としないため、製造工程を簡易化
し、生産コストを削減することができる。

【０００４】また、この方法では、加熱筒内での延伸を
行う前の糸条の配向が延伸挙動に大きく影響するため、
斑のない糸条を得るためには、冷却の際、均一な冷却を
行って冷却斑のない糸条とすることが重要である。しか
し、フィラメント数が多い糸条の場合、糸条を均一に冷
却することが難しく、加熱筒内を走行させて得た糸条は
糸斑が大きくなるという問題があった。

【０００５】また、フィラメント数の増加に伴い、糸条
に随伴されて加熱筒内に流入する随伴気流の量が増加
し、加熱筒内の雰囲気温度が低下し、十分に延伸できな
かったり、気流に乱れが生じるため、得られる糸条は性
能が低下したり、糸斑が発生する等の問題があった。

【０００６】特開平4-245918号公報には、産業資材用途
に適した多フィラメントの繊維を製造する工程に、この
加熱筒を用いる方法が提案されている。しかし、この方
法は、一旦加熱筒内を走行させて高配向糸条とし、さら
にこの糸条をローラを用いて延伸するものであり、加熱
筒内を走行させることは、糸条に予備延伸的な効果を付
与するに過ぎず、その後のローラによる延伸がなければ
実用的な物性を有する糸条は得られなかった。

【０００７】このように、加熱筒を用いた延伸方法のみ
では、数十フィラメント程度の主に衣料用に用いられる
糸条を得ることはできるが、多フィラメントで糸斑がな
く、強伸度特性に優れる糸条を得ることはできず、この
ような産業資材用途に好適な糸条を操業性よく製造する
方法は未だ確立されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑み、
加熱筒内を走行させることによる延伸のみで、強伸度に
優れ、糸斑の少ない産業資材用途に適した多フィラメン
トのポリエステル繊維を、低コストで得ることができる
ポリエステル繊維の製造法を提供することを技術的な課
題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するために鋭意検討の結果、まず、溶融紡糸後
の糸条をガラス転移点以下に冷却する際、均一に冷却を
行って冷却斑のない糸条とし、次に、随伴気流の流入を
制御して加熱筒に導き、加熱筒内を走行させることによ
って、強伸度に優れ、糸斑の少ない産業資材用途に適し
た多フィラメントのポリエステル繊維を得ることができ
ることを見出し、本発明に到達した。

【００１０】すなわち、本発明は、紡糸孔が４群以上の
孔群に分割され、多重円に配列された紡糸口金より、フ
ィラメント数が200 以上の糸条を溶融紡糸し、糸条の外
周から中心方向に向かって冷却風を吹き付けて、糸条を
一旦ガラス転移温度以下に冷却した後、糸条を集束径が
式（イ）の範囲となるように集束し、次いで集束点より
20ｃｍ以上下方に設けた、入口の口径が10〜15ｍｍ、長
さが1.2 ｍ以上、内壁温度が式（ロ）、（ハ）を同時に
満たす加熱筒内を走行させた後、3500ｍ／分以上の速度
で引取ることを特徴とするポリエステル繊維の製造法を
要旨とするものである。 （イ） 0.05×ｆ≦Ｄ≦0.07×ｆ （ロ） 150≦Ｔ≦250 （ハ） 70＋８√（ｆ／Ｌ）≦Ｔ≦70＋14√（ｆ／Ｌ） ｆ：フィラメント数 Ｄ：集束径（ｍｍ） Ｔ：加熱筒の内壁温度（℃） Ｌ：加熱筒の長さ（ｍ）

【００１１】以下、本発明について詳細に説明する。図
１は、本発明のポリエステル繊維の製造法の一実施態様
を示す概略工程図であり、図２は、本発明に用いる紡糸
口金の紡糸孔の配列の一実施態様を示す模式図である。

【００１２】まず、200 以上の紡糸孔が４群以上の孔群
に分割され、多重円に配列された紡糸口金１からフィラ
メント数が200 以上のポリエステル糸条Ｙを溶融紡糸
し、糸条の外周から中心方向に向かって冷却風を吹き付
ける環状冷却装置２によって、一旦ガラス転移温度以下
に冷却し、ガイド３で前記（イ）式を満足する集束径に
集束する。次に、糸条Ｙを、集束点であるガイド３より
20ｃｍ以上下方に設けた、入口の口径が10〜15ｍｍ、長
さが1.2 ｍ以上、内壁温度が前記（ロ）、（ハ）式を同
時に満足する温度に設定した加熱筒４内を走行させた
後、3500ｍ／分以上の速度の引取りローラ５で引取る。

【００１３】本発明においては、紡糸された糸条をフィ
ラメント間での冷却速度の差を小さくし、均一に冷却す
るため、紡糸孔が４群以上の孔群に分割され、多重円に
配列された紡糸口金より溶融紡糸し、糸条の外周から中
心方向に向かって冷却風を吹き付けてガラス転移温度以
下に冷却する必要がある。

【００１４】本発明ではフィラメント数が200 以上の糸
条を紡糸するため、紡糸孔を４群以上に分割することに
よって、糸条に吹き付けられた冷却風が孔群間から吹き
抜けるようになり、フィラメント間の冷却速度の差が小
さくて均一な冷却が施される。フィラメント数の上限は
特に限定されるものではないが、均一な冷却を施し、操
業性よく製造するためには、200 〜500 のフィラメント
数が好ましい。また、孔群の数が４より少ないと、孔群
間から冷却風が吹き抜けにくくなるため、均一な冷却が
できなくなる。紡糸孔群の数の上限は特に限定されるも
のではないが、紡糸孔群の数を多くするほど、孔間のピ
ッチを小さくする必要があり、孔間のピッチが小さすぎ
ると糸条が密着し、冷却効率が悪くなるので、孔群の数
は、４〜８が好ましい。

【００１５】次に、本発明では、冷却固化後の糸条を随
伴気流の流入を制御して加熱筒に導くために、糸条を加
熱筒の入口より20ｃｍ以上上方で集束させる。集束点か
ら加熱筒入口までの距離が20ｃｍ未満であると、集束前
の糸条の随伴気流の多くが加熱筒内に流入し、随伴気流
の流量を制御することができない。集束点から加熱筒入
口までの距離の上限は、特に限定されるものではない
が、集束点から加熱筒入口までの距離をあまり長くして
も、随伴気流の流入を制御する効果は上がらず、紡糸口
金から引取り位置までの距離が長くなるだけなので、40
ｃｍ以下とすることが好ましい。

【００１６】また、糸条の集束径を小さくするほど随伴
気流の量を減少させることができ、糸条全体の空気の抵
抗は小さくなるが、空気の抵抗が小さすぎると、加熱筒
内で十分に延伸を行うだけの空気抗力が不足する。した
がって、糸条の集束径は、フィラメント数に応じて規定
した（イ）式の範囲とする必要がある。

【００１７】集束径が（イ）式の下限より小さいと、加
熱筒内での空気抗力が小さくなりすぎ、十分に延伸でき
ない。集束径が（イ）式の上限より大きいと、随伴気流
の流入が多くなり、加熱筒内の雰囲気温度が低下し、十
分に延伸できなかったり、気流の乱れが大きくなり、得
られる糸条の性能が低下したり、糸斑が発生する。

【００１８】また、糸条を集束する方法は、特に限定さ
れるものではないが、接触部での抵抗の小さい形状及び
表面粗度の小さい材質の集束ガイドにより行うことが好
ましく、例えばセラミック製で円形のリング状の集束ガ
イドが好適に用いられる。

【００１９】さらに、加熱筒の入口の口径は、随伴気流
の流入を制御するために、10〜15ｍｍの範囲とする必要
がある。口径が10ｍｍより小さいと糸通しが困難になっ
て作業性が低下し、15ｍｍより大きいと気流の流入が大
きくなり、得られる糸条の性能が低下したり、糸斑が発
生する。

【００２０】加熱筒の長さは、糸条を十分に延伸するた
めに1.2 ｍ以上とする必要があり、加熱筒が長くなるほ
ど延伸の効果は大きくなるが、引取ローラまでの距離が
長くなりすぎると紡糸張力が増加し、糸切れが発生しや
すくなるので、1.2 〜2.5 ｍとすることが好ましい。

【００２１】また、加熱筒は、糸条を円周方向から加熱
するものであれば特に限定されるものではないが、加熱
筒内の気流を乱すことを少なくするため、壁面をヒータ
により加熱するものが好ましく、加熱筒の内径は20〜40
ｍｍ程度のものとし、また、入口の口径を10〜15ｍｍの
範囲とするには、絞りガイド等を加熱筒の入口に設ける
とよい。

【００２２】加熱筒の内壁温度は、式（ロ）、（ハ）を
同時に満足させる必要がある。加熱筒内での延伸の効果
は、加熱筒内を走行する糸条付近の雰囲気温度に影響さ
れるが、フィラメント数が多くなると、随伴気流と糸条
自身の熱量も増加し、雰囲気温度を直接制御することが
非常に困難になるため、本発明では、加熱筒内の温度を
直接制御できる内壁温度を規定する。そして、内壁温度
と得られる糸条の物性との相関を検討した結果、糸条の
フィラメント数と加熱筒の長さによって規定された
（ハ）式と（ロ）式の範囲を同時に満足する内壁温度と
する必要があることが分かった。内壁温度が（ロ）、
（ハ）式を同時に満たす範囲より低いと、十分に延伸さ
れず、この範囲より高いと、糸条の密着や切断が発生す
る。

【００２３】糸条の引取速度は、加熱筒内で十分な延伸
を行うのに必要な空気抗力とし、かつ操業性よく行うた
めに、3500ｍ／分以上とする必要がある。糸条の引取速
度の上限は特に限定されるものではないが、引取速度が
高過ぎると、加熱筒内を走行する前の糸条の分子の配向
度が高くなり、加熱筒内での延伸の効果が小さくなりや
すいので、6000ｍ／分以下とすることが好ましい。

【００２４】本発明におけるポリエステルは、ポリエチ
レンテレフタレートを主たる構成成分とするが、その性
質を本質的に変化させない範囲内であれば、第３成分を
混合あるいは共重合したものでもよく、あるいは艶消し
剤、着色剤、安定剤、制電剤等を少量含有しているもの
でもよい。

【００２５】また、本発明は、特に産業資材用のポリエ
ステル繊維の製造を目的とするもので、強伸度や耐熱性
に優れた糸条とするため、ポリマーとしては、固有粘度
（フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
して、温度20℃で測定した）が、比較的高い0.7 〜1.1
程度のものが好ましい。

【００２６】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、本発明における特性値の測定法は次のとおり
である。 (a) 強伸度 島津製作所社製オートグラフＳ−100 を用い、試料長25
ｃｍ、引っ張り速度30ｃｍ／分の条件で測定した。 (b) ヤング率 強伸度測定時に得られた荷重−伸張曲線の初期の傾きか
ら求めた。 (c) 糸斑（Ｕ％） スイス・ツェルベーガ社製のウースタ糸斑測定装置を用
いて、ハーフイナートテストによって繊度斑を測定し
た。

【００２７】実施例１〜２、比較例１〜８ 固有粘度が0.9 のポリエチレンテレフタレートチップを
エクストルーダー型溶融紡糸装置に供給し、孔径0.5 ｍ
ｍ、224 個の紡糸孔が４群に分割され、４重円に配列さ
れた紡糸口金（１孔群あたり56個）より、紡糸温度305
℃で紡糸し、口金より10ｃｍ下部に設けた長さ30ｃｍの
環状冷却装置より温度20℃、風速72ｍ／分の冷却風を糸
条に吹き付けて糸条を一旦ガラス転移温度以下に冷却し
た後、続いて集束ガイド（粗度が0.8 ｓのセラミック製
で、円形のリング状）により集束し、内壁にポリ四フッ
化エチレンで加工したアルミヒータを配した長さ1.5 ｍ
の加熱筒内を走行させて延伸し、油剤を付与した後、第
１引取ローラで引取り、第２引取ローラを介してワイン
ダーで巻き取り、500 ｄ／224 ｆの糸条を得た。このと
きの、糸条の集束径（集束ガイドの径）、集束点から加
熱筒の入口までの距離、加熱筒の入口の口径、加熱筒の
内壁温度及び引取速度を表１のように種々変更して行っ
た。（比較例４は集束ガイドを設けなかった。）得られ
た糸条の強度、伸度、ヤング率、糸斑を測定した値を表
１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から明らかなように、実施例１〜２で
は、加熱筒内で良好に延伸され、得られた糸条は糸斑も
小さく、糸質性能も優れていた。一方、比較例１では、
集束径が小さすぎたため、加熱筒内での空気抗力が小さ
く、十分に延伸を行うことができず、強伸度及びヤング
率の劣る糸条しか得られなかった。比較例２では、集束
径が大きすぎたため、比較例３では、集束点から加熱筒
の入口までの距離が小さすぎたため、比較例４では、集
束しなかったため、比較例５では、加熱筒の入口の口径
が大きかったため、いずれも加熱筒内に流入する随伴気
流が多くなり、加熱筒内の温度が低下し、十分に延伸す
ることができず、得られた糸条は糸斑が大きく、強伸度
及びヤング率の劣るものであった。比較例６では、加熱
筒の内壁温度が低すぎたため、糸条を十分に延伸するこ
とができず、得られた糸条は糸斑が大きく、強伸度及び
ヤング率の劣るものであった。比較例７では、加熱筒の
内壁温度が高すぎたため、糸条の切断が多発し、糸条を
得ることができなかった。比較例８では、引取速度が遅
すぎたため、加熱筒内での空気抗力が小さく、十分に延
伸を行うことができず、強伸度及びヤング率の劣る糸条
しか得られなかった。

【００３０】実施例３〜４ 336 個の紡糸孔が６群に分割され、５重円に配列された
紡糸口金（１孔群あたり56個）を用い、糸条の集束径を
18ｍｍとし、ワインダーで巻き取り、750 ｄ／336 ｆの
糸条を得た（実施例４は1000ｄ／336 ｆ）以外は、実施
例２と同様に行った。得られた糸条の強度、伸度、ヤン
グ率、糸斑を測定した値を表２に示す。

【００３１】比較例９ 224 個の紡糸孔が孔群に分割されず、４重円に配列され
た紡糸口金を用いた以外は実施例１と同様に行った。得
られた糸条の強度、伸度、ヤング率、糸斑を測定した値
を表２に示す。

【００３２】比較例10 225 個の紡糸孔が孔群に分割されず、１列15孔で15列に
正方形に配列された紡糸口金を用い、片側吹き付け装置
を用いて糸条を冷却した以外は実施例１と同様に行っ
た。得られた糸条の強度、伸度、ヤング率、糸斑を測定
した値を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から明らかなように、実施例３〜４で
は、紡糸後の糸条は均一に冷却されて、加熱筒内で良好
に延伸されるため、得られた糸条は糸斑も小さく、糸質
性能も優れていた。一方、比較例９では、紡糸孔が孔群
に分割されていない紡糸口金を用いたため、紡糸後の糸
条は均一に冷却されず、冷却斑の発生した糸条となり、
延伸して得られた糸条は糸斑の大きいものであった。比
較例10では、紡糸孔が孔群に分割されておらず、かつ多
重円に配列されていない紡糸口金を用い、紡糸後の糸条
を片側吹き付けで冷却したため、糸条は均一に冷却され
ず、冷却斑の発生した糸条となり、延伸して得られた糸
条は糸斑が大きく、強伸度の劣るものであった。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、溶融紡糸後の糸条が均
一に冷却され、冷却斑のない糸条が、随伴気流を制御し
ながら加熱筒内に導入されるので、糸斑がなく強伸度の
優れた、特に産業資材用途に適する多フィラメントのポ
リエステル繊維を簡易な紡糸延伸方法により操業性よく
製造することが可能となる。

【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法の一実施態
様を示す概略工程図である。

【図２】本発明に用いられる紡糸口金の紡糸孔の配列の
一実施態様を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 紡糸口金 ２ 環状冷却装置 ３ ガイド ４ 加熱筒 ５ 引取りローラ Ｙ 糸条

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紡糸孔が４群以上の孔群に分割され、多
   重円に配列された紡糸口金より、フィラメント数が200
   以上の糸条を溶融紡糸し、糸条の外周から中心方向に向
   かって冷却風を吹き付けて、糸条を一旦ガラス転移温度
   以下に冷却した後、糸条を集束径が式（イ）の範囲とな
   るように集束し、次いで集束点より20ｃｍ以上下方に設
   けた、入口の口径が10〜15ｍｍ、長さが1.2 ｍ以上、内
   壁温度が式（ロ）、（ハ）を同時に満たす加熱筒内を走
   行させた後、3500ｍ／分以上の速度で引取ることを特徴
   とするポリエステル繊維の製造法。 （イ） 0.05×ｆ≦Ｄ≦0.07×ｆ （ロ） 150≦Ｔ≦250 （ハ） 70＋８√（ｆ／Ｌ）≦Ｔ≦70＋14√（ｆ／Ｌ） ｆ：フィラメント数 Ｄ：集束径（ｍｍ） Ｔ：加熱筒の内壁温度（℃） Ｌ：加熱筒の長さ（ｍ）