JPS5844763B2 - 極細マルチフイラメントの溶融紡糸方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は極細マルチフィラメントの溶融紡糸方法に係り
、熱可塑性ポリエステルから単糸繊度が０゜１〜０．５
デニールで、フィラメント数が１００以上の極細マルチ
フィラメントを、すぐれた均斉度で、しかも操業性よく
製造しうる溶融紡糸方法を提供することを目的とするも
のである。

近時、ポリエステルを高速で紡糸することが試みられて
いるが、その多くはＤＴＹ技術の進展に伴うＰＯＹの製
造に関するもので、紡糸引取糸の単糸繊度も２デニ一ル
以上の比較的大物銘柄への展開が中心である。

一方、高速紡糸法を用いて極細糸を得る方法もいくつか
提案されているが、単糸繊度が０．１〜０．５デニール
といった極細マルチフィラメントを紡糸しようとする場
合、紡糸口金から吐出された糸条の破断現象が著しくな
り、工業的レベルで製造することは困難とされてきた。

そのため極細糸を製造しようとする場合、従来の方法で
は２成分以上の重合体を複合紡糸して一旦単糸繊度の比
較的太い糸条となし、しかるのち延伸以降の適当な工程
で物理的あるいは化学的処理を施すことにより各成分を
分割せしめて細繊化する方法が採用されていた。

このような方法を用いると単糸繊度が０．１デニール以
下の超極細繊維を得ることも可能であるが、特殊な紡糸
方法を採用せざるを得ないため、繊度のコントロールが
むずかしぐ、また紡糸から細繊化に至る工程での収率が
悪く、結果としてきわめてコスト高になるという欠点を
有する。

本発明者らは紡糸引取糸の単糸繊度が０．１〜０．５デ
ニールでフィラメント数が１００以上の極細マルチフィ
ラメントを前述のような特殊な紡糸方法を用いることな
く、安定に製造しうる紡糸技術について鋭意検討した。

その結果このような極細マルチフィラメントを安定して
紡糸するためには、マルチフィラメントを構成する単糸
間の冷却斑をできるだけ小さくすること、吐出直後にお
ける溶融ポリマー分子の易動性をできるだけ大きくする
こと、さらに走行するマルチフィラメントに作用する空
気抵抗力を極力抑制することが必須であることがわかっ
た。

そして前記目的を達成するためには以下の要件、すなわ
ち （１）ある限定された紡糸孔配列を有する紡糸口金を採
用すること、 （１１）通常の溶融紡糸にくらべ、相当高温度でポリマ
ーを吐出すること、 （ｉｉｉ） 吐出された糸条群を比較的紡糸口金面に
近い位置で急冷すること、 （ｉｉｉｌｌ 細化、冷却過程にある糸条群をある限
定された長さの領域にわたって冷却風により固定するこ
と、 ［Ｖ） ｉ動因化した糸条群を紡糸口金面に比較的近
い位置で集束すること、 （Ｖｌ） 紡糸速度を一定以上の高速とすること、が
同時に満足されてはじめて可能となる事実を見い出し本
発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は熱可塑性ポリエステルを溶融紡出し
円筒型冷却装置を用いて冷却後引取り、単糸繊度が０．
１〜０．５デニールで、フィラメント数が１００以上の
極細マルチフィラメントヲ製造する溶融紡糸方法におい
て、下記（１）〜（６）式の条件を同時に満足させるこ
とを特徴とするものである。

（１） ＤＩ ／ Ｄｏ≧０．４ （２）Ｔ≧Ｔｍ ＋ ３０ （３）３Ｑ≦Ｈ≦６０ （４）ｌ≧代°７ ０ （５） ａ ＋ ３００≦Ｌ≦１６００（６）■≧３
０００ ここで Ｄｏ：円筒型冷却装置における冷却風吹出面の内径（、
、） Ｄｌ：紡糸孔が穿孔されている最内周円周列の直径（−
） Ｔ ：吐出ポリマーの温度（℃） Ｔｍ：ポリマーの融点（℃） Ｈ：冷却風の吹出し開始位置（紡糸口金面から冷却風吹
出位置までの距離）（關） 二円筒型冷却装置における冷却風吹出面の長さく關） ：紡糸孔１孔当りの吐出量（［／勉７２）：紡糸速度（
ｍ ／７１１６７１ ） ：紡糸口金面から円筒型冷却装置の下端までの距離（關
） ：糸条の集束位置（紡糸口金面から糸条の集束位置まで
の距離）（ｍｏ 本発明方法が適用される重合体としてはポリエチレンテ
レフタレートが主たる対象であるが、ポリエステル本来
の特性が失われない程度において異成分が共重合された
ものでもさしつかえない。

また、少量の添加剤、たとえば艶消剤などが含有されて
いてもかまわない。

以下に本発明の構成および効果を詳細に説明する。

（１）紡糸孔の配列 円筒型冷却装置を用いて紡糸する場合、紡糸口金に穿孔
される紡糸孔の配列は多重円周配列が一般に採用される
が、本発明の目的とする極細マルチフィラメントを紡糸
する場合、紡糸孔が穿孔されている最内周円周列の直径
（Ｄｌ）と円筒型冷却装置の冷却風吹出し面の内径（Ｄ
Ｏ）との関係が重要である。

すなわち、円筒型冷却装置を用いて吐出糸条を冷却する
場合、糸条群を貫通した冷却風が冷却装置の中央部で互
いに衝突するため一種の乱気流が発生する。

そのため、紡糸孔は前記乱気流が発生する部分より外側
に配列せしめることが肝要である。

すなわち、前記乱気流発生域の内側に紡糸孔が穿孔され
て（１）る場合、この部分から吐出された糸条は細化過
程で乱気流の影響を直接受けるために糸揺れが著しくな
り、その結果冷却斑が助長され、安定な紡糸は望めない
。

しかもこのような乱気流の影響は単糸繊度か細くなるほ
ど強くなる。

それゆえ、本発明の目的とする極細マルチフイラメント
を得る場合、紡糸孔は前記（１）式を満足するよう紡糸
口金の比較的外周部分に配列されねばならない。

（１１）吐出ポリマーの温度 ポリエステルのような重合体を溶融紡糸する場合の適正
なポリマ一温度Ｔは単糸繊度が小さくなるほど高く設定
する必要があることが本発明者らの研究であきらかにな
った。

その理由については十分解明されていないが、吐出ポリ
マーの温度をその融点よりも相当高くすることにより、
紡糸口金から吐出された直後の溶融ポリマーの分子鎖の
易動性が高められ、細化過程における糸条の内部歪が緩
和されてスムーズな細化が行なわれるものと推定される
。

本発明の目的とする極細マルチフィラメントを安定して
紡糸するためには前記（２）式を満足するような高温度
で紡糸する必要がある。

吐出ポリマ一温度Ｔが両式の範囲外、すなわち低過ぎる
場合は、すでに述べた細化過程で発生する内部歪が大き
くなりすぎるため安定な紡糸は困難である。

また紡出糸の長手方向に微細な太さ斑が生じ、強伸度特
性が急激に低下する。

なお、吐出ポリマ一温度の測定は直径が２關、ホール数
が４ホールの温度測定用紡糸口金を用いて、実際の紡糸
条件と同等の吐出量でポリマーを吐出し、検出部の直径
が１．５ｍｍ＋のＣＡ熱電対で測定した。

またポリマーの融点は差動熱量計を用い、１０℃／ｌ１
ｌｔｎの昇温速度で測定した。

前述のように吐出ポリマーの温度Ｔは高く設定するほど
好ましいが、極端に高くするとポリマーのゲル化や口金
面に塗布した離型剤の劣化が促進される懸念があり、自
から限界のあることはいうまでもない。

（１１Ｄ 冷却風の吹出し開始位置 極細マルチフィラメントを紡糸する場合、糸条の冷却条
件、とくに冷却風の吹き出し開始位置Ｈが重要であり、
Ｈは３０〜５９ｍｍ、好ましくは４０〜５０ｍｍの範囲
を選ぶ必要がある。

すなわち、極細マルチフィラメントの冷却斑を抑制する
には、比較的紡糸口金面に近い位置で糸条をある程度急
冷することが肝要である。

前記Ｈが６０朋よりも大きい場合、急冷効果が不十分で
あり、冷却斑が発生する一つの要因となる。

一方、Ｈが３０關よりも口金面に近い場合、急冷効果が
強すぎることまた口金面が冷却風の影響を受けて冷やさ
れ易くなるため、前述したような糸条の内部歪が増大し
好ましくない。

（ｊｉｌ 冷却風吹出し面の長さ 本発明において円筒型冷却装置の冷却風吹出し面の長さ
ｌは、前通した冷却風吹出し開始位置Ｈと同様極細マル
チフィラメントを安定して得るためにきわめて重要な冷
却条件の一つである。

すなわち、本発明においては前記（４）式を満足する範
囲に設定すべきである。

溶融紡糸された糸条を円筒型冷却装置を用いて冷却固化
せしめる場合、糸条は円周方向から吹出される冷却風に
よって中心方向に弓状の張りが付与され、ある領域にわ
たってみかけ上一種の固定状態を保持したような形で下
方に走行するが、その領域は冷却風の吹出し長さＩとほ
ぼ同じ範囲にある。

本発明者らの研究によると単糸繊度が０．１〜０．５デ
ニールの極細マルチフィラメントを安定に紡糸するため
には前記領域をコントロールすることがきわめて重要で
あること、そしてその領域の長さは上式を満足する必要
があることがわかった。

すなわち、■が（４）式の範囲よりも短かい場合、糸条
が十分冷却固化されない状態で冷却装置の下方に走行し
てしまうため、すでに述べた弓状の張りが付与されず、
その結果外部雰囲気の影響を受は易く糸揺れが大きくな
り冷却斑や糸切れが発生するのである。

ｌの長さは前記関係式より長い場合は特に制約を受けな
いが不必要に長くすることは冷却風量をいたずらに増大
させるだけで特に効果はなく、かえって非効率である。

（Ｖ） 糸条の集束位置 一般に溶融紡糸された糸条は紡糸口金面から数メートル
下方に設けられた捲取装置によりパフケージとされるが
、この場合糸条は捲取装置の手前に設けられたオイリン
グ装置の前後で集束される。

ところが、本発明の目的とする極細マルチフィラメント
を３０００ ｍ １ｍ１ｎ以上の高速で紡糸する場合、
糸条に作用する空気抵抗力がきわめて大きくなる。

そのため、冷却固化した糸条に塑性変形が生じるが、こ
のような変形ゾーンの雰囲気温度は比較的低いために変
形斑が生じ易く、しかも該変形斑部に応力集中が発生す
ることにより糸切れし易くなる。

本発明者らは、冷却固化後の走行糸を前記（５）式で示
すように比較的紡糸口金に近い位置で集束することによ
り、糸条に作用する空気抵抗力を極力抑制し、前記変形
の発生を防止できることを見い出した。

すなわち、本発明においてはＬは円筒型冷却装置の下端
より３００朋以上下方で、かつ紡糸口金面より１６００
ｒｎｒＩＬ以内の範囲で糸条を集束すべきである。

集束位置が前記冷却装置にあまり近すぎると随伴気流が
乱されるために糸揺れが助長され好ましくない。

一方、Ｌが１６００甜を越えると糸条を集束することの
効果があまり期待できないのである。

糸条を集束する方法としては従来公知の方法を利用する
ことができる。

すなわち、オイリングと集束とを同時に行なう方法、あ
るいはオイリングしたのち集束する方法などを用いるこ
とができる。

いずれにしても走行糸に作用する空気抵抗力を極力抑制
することが望ましい。

そのためには、糸条の集束幅は小さい方が、また集束に
使用するガイドの摩擦抵抗は小さいほど有効である。

（Ｖｌｌ 紡糸速度 紡糸速度があまり小さいとＱを極端に小さくしなければ
ならず本発明の目的とする単糸繊度０．１〜０．５デニ
ールの極細フィラメントを得ることは困難であり、また
生産性も低下する。

本発明ではこれらの点を考慮して３０００ ｍ７７１１
７７１以上の紡糸速度を採用するものである。

第１図は本発明の方法で使用される紡糸装置の一実施態
様を示す概略図、第２図は第１図における紡糸口金、円
筒型冷却装置および糸条の集束位置の位置関係を示す説
明図である。

紡糸口金１から紡出された糸条３は円筒型冷却装置２か
らの冷却風４で冷却され、糸条の集束装置５で集束され
、紡糸筒６を経て、オイリング装置γでオイリングされ
、、コ゛プツトローラ８にて弓取られ、捲取装置９でパ
フケージに巻上げられる。

以下に本発明の効果を実施例を挙げて説明する。

なお以下の諸例で使用した円筒型冷却装置における冷却
風吹出し面の内径（Ｄ。

）は１１４ｍ７Ｘ、また紡糸口金は同径９０間、厚さ１
０關のものに、直径Ｑ、１５ｍｍの紡糸孔を所定数穿孔
したものを使用した。

また試験結果の良否は、糸切れせずに約１０時間の連続
紡糸が可能な最小単糸繊度（１命功大小で判定した。

ｄｍｉｎの値が小さい紡糸条件はど好ましいことは言う
までもない。

実施例 １ フェノールとテトラクロロエタンの等重量混合溶媒を用
いて２０℃で測定した固有粘度が０．６７であるポリエ
チレンテレフタレート（Ｔｍ＝２５６℃）を１６８ホー
ルの紡糸口金を用い、第１表に示す種々の紡糸条件で溶
融紡糸した。

紡糸結果を第１表に併せて示す。

第１表の試験−４は糸条を集束しなかった場合を、試験
−５は紡糸孔が穿孔されている最内周円周列の直径が比
較的小さく、Ｄ１／Ｄｏ〈０．４の場合の例を示してい
る。

また試験−６は吐出ポリマ一温度が２８０℃と低過ぎる
場合を、試験−７は冷却風の吹出し開始位置Ｈを１０ｒ
ＩＬ１ｎと紡糸口金面に極端に近づけた場合を示す。

試験−４〜７のいずれの場合も本発明の目的とする単糸
繊度０．１〜０．５デニールの極細糸を得ることはでき
なかった。

一方、試験−１〜３に示したように、すでに述べた本発
明の構成要件をすべて同時に満足せしめる侶［Ｆ］こと
により、目的とする極細糸を安定して得ることができた
。

実施例 ２ 固有粘度が０．５５であり、エチレンテレフタレートの
繰返し単位中に２６５モル係の５−ナトリウムスルホイ
ソフタレート成分を共重合した変性ポリエステル（Ｔｍ
＝２４９℃）をＤｘ＝４４ｉｍで２４０ホールの孔数を
有する紡糸口金を用いて、ポリマ一温度２９０℃、紡糸
速度３５００ ｍ／勉ｎで、第２表に示す紡糸条件で溶
融紡糸した。

紡糸結果も第２表に併せて示す。

第２表において、試験−９は冷却風吹出し開始位置Ｈが
紡糸口金面から離れすぎている場合を、試験−Ａ−１２
は、糸条の集束位置りが１８００間と大きすぎる場合の
例を示し、いずれも本発明の目的である単糸繊度が０．
１〜０．５デニールの極細糸は得ることはできなかった
。

以上の諸側から本発明方法が極細マルチフィラメントを
安定に紡糸するうえで非常にすぐれた方法であることは
あきらかである。

なお本発明方法によって得られる極細マルチフィラメン
トは紡糸段階ですでに十分な配向が付与されているため
、そのまま加工工程に供給することも可能であるが、強
伸度特性や収縮特性を調節する目的で、従来公知の延伸
操作をさらに施すこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で使用される紡糸装置の一実施態様
の概略図、第２図は第１図における紡糸口金、円筒型冷
却装置および糸条の集束位置の位置関係の説明図である
。 １・・・・・・紡糸口金、２・・・・・・円筒型冷却装
置、３・・・・・・糸条、４・・・・・・冷却風、５・
・・・・・糸条の集束装置、６・・・・・・紡糸筒、γ
・・・・・・オイリング装置、８・・・・・・ゴデツト
ローラ、９・・・・・・捲取装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性ポリエステルを溶融紡出し、円筒型冷却装
   置を用いて冷却後引取り、単糸繊度が０．１〜０．５デ
   ニールで、フィラメント数が１００以上の極細マルチフ
   ィラメントを製造する溶融紡糸方法において、下記（１
   ）〜（６）式の条件を同時に満足させることを特徴とす
   る極細マルチフィラメントの溶融紡糸方法。 （１） ＤＩ／ＤＯ≧０．４ （２）Ｔ≧Ｔｍ ＋ ３０ （３）３０≦Ｈ≦６０ （４）ｌおべ°ゝ ０ （５） ａ ＋ ３００≦Ｌ≦１６００（６）■≧３
   ０００ ここで、 Ｄｏ二内円筒型冷却装置おける冷却風吹出面の内径（關
   ） Ｄｌ：紡糸孔が穿孔されている最内周円周列の直径（關
   ） Ｔｍ：ポリマーの融点（℃） Ｔ：紡糸口金から吐出されるポリマーの温度（℃）Ｈ：
   冷却風の吹出し開始位置（紡糸口金面から冷却風吹出位
   置までの距離）（朋） Ｉ：円筒型冷却装置における冷却風吹出面の長さく關） Ｑ：紡糸孔１孔当りの吐出量（ｇ／ｇ７ｉ）■：紡糸速
   度（ｍ／勉ｎ） ａ：紡糸口金面から円筒型冷却装置の下端までの距離（
   朋） Ｌ：糸条の集束位置（紡糸口金面から糸条の集束位置ま
   での距離）（鼎）