JPS587728B2 - 太さ斑のある繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太さ斑のあるポリエステル繊維に関する。

更に詳しくは、太い部分、細い部分および中間的太さの
部分が繊維軸方向に不規則に配列したポリエステル繊維
ｌこ関するものである。

天然繊維は太さ斑を有するが、一般には繊維断面積が繊
維軸方向に単調に変化するものである。

人造繊維は一般に紡糸と延伸によって作られ、通常は実
質的に太さ斑のない繊維となるが、紡糸工程において吐
出量、引取速度、紡糸長あるいは紡糸雰囲気等を変動さ
せたり、延伸工程において延伸比、延伸長あるいは延伸
雰囲気等を変動させたりすると繊維に太さ斑が形成され
ることは良く知られている。

上記の如くして形成された繊維の太さ斑は繊維軸方向に
規則的にかつ数メートルあるいは数十メートルといった
長い周期になる。

工業的実施は困難であるが、上記変動を不規則に行なう
ことによって繊維の太さ斑を不規則に形成し、また上記
変動を短い周期で行なうことによって繊維の太さ斑を短
い周期で形成することは原理的に可能である。

しかし上記方法によって繊維の太さ斑を短い周期で形成
しようとすると繊維の太さ斑が繊維軸方向前後で相殺し
合い繊維の太さ斑が軽減され均一化してしまう。

強伸度特性ｌこ定応力伸張域のある未延伸人造繊維を該
繊維の自然延伸比以下に延伸すると延伸された繊維の繊
維軸方向の不規則な位置に未延伸部分が残留し太さ斑の
ある繊維が形成されることもまた良く知られている。

しかし単に自然延伸比以下に延伸すると定まった太さの
細い部分と定まった太さの太い部分とが交互に形成され
る。

本発明は、大きな太さ斑を有し、太い部分、細い部分お
よび中間的太さの部分が繊維軸方向に不規則にかつ短い
間隔で配列しているポリエステル繊維であり、該繊維か
ら構成される糸条あるいは布帛において繊維の太さ斑を
均一に分散させようとするものである。

本発明は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果
得られたもので、次の如き構成を採るものである。

即ち、長さ１メートル以下の連続した繊維又は繊維部分
の繊維軸方向に、太い部分、細い部分および中間的太さ
の部分が不規則に配列し、繊維軸方向ｌこ垂直な方向の
断面積値の分布が、細い方に偏って分布し、７％から３
０％の間の変動率を有し、かつＹ均値から太い方に標準
偏差の２分の１の幅に分割していき度数分布をとった場
合ある１分割域に分布する度数が．該分割域の細い側に
隣接する分割域（こ分布する度数の３倍以下であること
を特徴とする太さ斑のあるポリエステル繊維である。

本発明の太さ斑のあるポリエステル繊維を更に詳しく説
明する。

本発明の繊維はポリエステル繊維でなければならない。

ポリエステルは汎用性があり、本発明を応用することに
より更に優れた特性値を付与できるからである。

本発明繊維は繊維軸方向に繊維の断面積（繊維軸方向に
垂面な方向の断面槓）が変化しているものであり、本発
明繊維から長さ１メートル以下の連続した繊維又は繊維
部分を採取し、繊維軸方向の数多くの個所で繊維断面積
を測定したとき、下記する如き４つの事項を満足する繊
維又は繊維部分が存在するものである。

第１図は、採増した長さＬ（Ｌ≦１）メートルの連続し
た繊維Ｆで、等間隔又は無作為に選んだｎ個所の繊維断
回積９値がそれぞれＳ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）・・
・・・・Ｓ（ｎ−１），Ｓ（ｎ）である状態を示す。

第１図において、 第１の事項：繊維Ｆに太い部分、細い部分および中間的
太さの部分が繊維軸方向に不規則に配列している状態が
観察されること。

１メートル以下の繊維に太さ斑が不規則に観察されると
いうことは、太さ斑の間隔が極めて短いことを示す。

第２の事項：繊維断面積値分布が細い方に偏つて分布し
ていること。

即ち、小さい順あるいは大きい順に並べたｎ個の断面槓
値の中央値（ｎが偶数の場合にはｎ個の断面積値のうち
大きい方および小さい方からｎ／２番目の断面積値をそ
れぞれとり該２つの値の平均値であり、ｎが奇数の場合
にはｎ個の断面積値のうち大きい方又は小さい方から（
ｎ＋１）／２番目の断面積値）と平均値Ｓ、すなわち との間に次式の関係があることである。

平均値＞中央値 ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（２）このことは、
多くの細い部分と少ない太い部分とが混在していること
を示すものである。

このこととは反対に少ない細い部分と多い太い部分とが
混在すると混在している効果が少なく、太い部分の特徴
が主体的になってしまい好ましくない。

第３の事項：ｎ個の断面積値の変動率が７％から３０％
の間であること。

即ち標準偏差■とするとき変動率Ｖ／Ｓが次の関係にあ
ることである。

０．０７＜Ｖ／Ｓ＜０．３０・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（４）該変動率が７％以下であると
太さ斑の効果が少なく、また変動率が３０％以上である
と太い部分が全体になじまない。

更に好ましい変動率範囲は１０％から２０％の間である
。

第４の事項：第２図は、ｎ個の断面積値の分布を示すも
ので、平均値Ｓを境に標準偏差■の２分の１幅の階級に
分割した場合の度数分布を示すものであり、イ均値から
太い方の階級に分布する度数がそれぞれｎ（１），ｎ（
２），ｎ（３），・・・・・・ｎ（ｍ−１），ｎ（ｍ）
で、（ｍ＋．ｌ．）番目以上の階級に分布する度数が雰
である状態を示す。

第２図に示す如き度数分布において、 ｎ（ｉ＋１）／ｎ（ｉ≦３（ｉ＝１，２．３・−・−・
−ｍ）−・−・・・（５）であること。

すなわち、断面積値の分布が、Ｙ均値から太い方に標準
偏差の２分の１の幅で分割していき度数分布をとつた場
合あるｌ分割域に分布する度数が、当該分割域の細い側
に隣接する分割域に分布する度数の３倍以下であること
である。

このことは、中間的太さの部分が明瞭に存在することを
示すものであり、また該度数分布において隣接する分割
域間の関係において、細い側の度数に比較して著しく大
きな度数を採る太い側の分割域が介在しないことを意味
する。

また、更に好ましくは、該度数分布が前記（５）式を満
足する上に、更に、 ｎ（ｊ）／ｎ（ｉ）≦３，（ただし、ｊ≧ｉ＋２） ・
・・・・・・・・（６）を満足するのがよい。

すなわち、ｎ（ｉ）の度数を採るある分割域よりも大き
な断面積値の分割域の全てにおいて、それらの度数が度
数ｎ（ｉ）の３倍以下となっているのが最も好ましいの
である。

上記第４の事項に関して、中間的太さの部分がなく太い
部分と細い部分とが混在すると太い部分が異物的硬化を
呈し全く好ましくない。

繊維が上記４つの事項を満足することにより太い部分、
細い部分および中間的太さの部分がほど良く混合され、
各種優れた効果を発揮するようになる。

該効果を以下に列挙する。

第１に、優れたデニールミツクスの効果がある。

通常のデニールミツクスマルチフィラメント糸は−太さ
の異なるフィラメント繊維を適宜束にしたものであり、
該束断面方向での混合が不充分である。

欠陥を有しているが、本発明繊維の構成を採るフィラメ
ント繊維の束は束断面方向でのデニール混合が良くなる
。

また通常の異繊度混紡糸は太さの異なるステープル繊維
を適宜混紡したものであるが、繊度差による紡績特性、
特にドラフトしたときの繊維の挙動が異なり各種好まし
くない現象が起こる。

本発明繊維の構成を採るステーブル繊維は上記好ましく
ない現象を解消する。

第２に、本発明繊維の太さ斑に強伸度差がある場合、ト
ウ紡績に応用すれば極めて簡便な工程でステープル化し
得、マルチフィラメント糸に毛羽を付与する場合にも極
めて簡便な工程で行なえ、繊維の切断頻度も中間的太さ
の部分つまり中間的強さの部分が存在するため極めて制
御しやすい。

その他、本発明繊維の太さ斑が、染着差、熱収縮差、融
点差等各種物性差を同時に有している場合においても、
該物性差を有する繊維を混繊あるいは混紡する場合より
も好ましい混合効果を得ることが可能である。

本発明繊維は、長さ１メートル以下の連続した繊維又は
繊維部分を採増したとき、上記４つの事項を満足する採
取繊維が存在するものである。

通常、本発明繊維は繊維集合体として存在するものであ
り、該集合体としては、トウ、ステープル塊、紡績糸、
マルチフィラメント糸、加工糸、織物、編物、その他い
かなる形態でも良いが、該繊維集合体が集合体として本
発明繊維の特徴を有するには、該集合体から長さ１メー
トルの連続した繊維又は繊維部分を多数（３０、好まし
くは向の等間隔又は無作為に選んだ多数（２００、好ま
しくは５００以上）の個所で繊維断面積を測定し、上記
４つの事項を満足する採増繊維数が全採取繊維数の７０
％以上あると良い。

繊維相互が接融着していたりステープル状態であったり
して、長さ１メートルの繊維又は繊維部分が門できない
場合には、可能なかぎり長く採取するものとする。

採取繊維長かＬ（Ｌ≦ｌ）メートルの場谷、上記４つの
事項を満足する採取繊維割合が 以上あると良い。

採取繊維長が一定しない場合、１本の採取繊維の長さを
それぞれＬ（ｉ）メートル、 Ｉ（ｉ）≦ｌ，ｉ＝ｌ，２，３，・・・・・・，（１−
１），１としたとき上記４つめ事項を満足する採取繊維
割合が 本発明の太さ斑のある繊維は、自然延伸比が概して１．
３〜２．２の範囲にある未延伸繊維を、該自然延伸比よ
りも小さい延伸比でかつ結晶化開始温度よりも高い温度
条件下で加熱延伸することを基本的プロセスとし、これ
ら未延伸糸自体の自然延伸比、実際の延伸工程の延伸比
・温度条件さらには加熱体形状、加熱体タッチ時間等の
詳細条件を適宜供給原糸・所望の太細程度等に応じて組
合わせて設定することにより製造することができる。

延伸温度が結晶化開始温度よりも低い例えば冷延伸の場
合には太細は形盛されるが中間的太さの部分は実質的に
、形成されず本発明の繊維を得ることは全くできない。

また、自然延伸比が上記の範囲を外れる場合には、主と
して前記第３の事項が満足され難く本発明の繊維を得る
ことは概してむすかしい。

種々の被加工原糸条件に応じた厳密な本発明繊維の製造
条件について一義的に述べることは到底不可能に近いが
、自然延伸比は紡糸速度でコントロールできるので、本
発明者らの知見によれば、例えばポリエチレンテレフタ
レートの場合、紡糸速度が２０００〜３５００ｍ／分で
紡糸された高配向未延伸繊維を自然延伸比よりも小さい
延伸比でかつ１１０乃至１３０℃以上の加熱延伸をし、
さらに他の条件を適宜設定するつとにより杢発明の繊維
を製造することができる。

この場合（ポリエチレンテレフタレートの場合）でも、
通常の紡糸速度である１０００ｍ／分前後で紡糸したも
のとか紡糸速度３８００ｍ／分前後の高配向．未延伸繊
維等を供給する場合には他の条件を各種組み合わせたと
しても、主として前記第３の事項（変動率）を満足させ
ることがむずかしく本発明の繊維は得難いのである。

上記において本発明繊維を得ることができる厳密な範囲
および原理については未だ明確でない点もあるが、延伸
前の繊維に結晶の萌さえもないもの（これには一般に、
通常の未延伸糸が該当する）を高温（結晶化開始温度以
上）で延伸すると流動延伸を起こし、延伸比率（（延伸
比／自然延伸比）×１００％）が、たとえ１００％以下
でも均一に延伸される場合が多い。

また、熱板との接触抵抗が大きく、繊維の昇温に伴ない
延伸張力が取加する場合（これには所謂熱ピンを使用す
る場合が該当する）も均一に延伸される。

延伸前の繊維が結晶化している場合、例えば、１０００
ｍ／ｍｉｎで紡糸した延伸前の繊維を予め１４０℃で熱
処理したものは、高温下で延伸しても熱処理してない繊
維を低温で延伸したものと同様中間的太さの部分が．ほ
とんど形成されず、本発明繊維とならないようである。

以下、実施例に基づいて本発明の繊維の具体的製造方法
等につき説明する。

実施例 ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸して、２５００
ｍ／ｍｉｎで引き取り、３０．０デニール、フィラメン
ト数４８本のマルチフィラメント糸を得た。

該糸を６０ｃｍの延伸域にてｌ５０／ｍｉｎの延伸速度
、延伸比率８３％で延伸しつつ、曲率半径３ｍ、長さ，
３０ｃｍ、温度１３０℃の熱板の中央１５ｃｍに接触さ
せ、次いで巻き取った。

上記マルチフィラメント糸は自然延伸比が１．８５のも
のであり、延伸比は１．５４としたものである。

得られた糸条から採取繊維を３０本とし、各々無作為に
２００箇所断面積を測定し評価を行なった。

ただし採取繊維長は１本９８ｃｍとした。

糸条は次のような特徴を有していた。

■太さ変化 採取繊維の太さを繊維軸方向に光学顕微鏡で観察した。

太い部分、細い部分およびその中間的部分が不規則に配
列していた。

相対的に太い部分は１７−３０ｍのものが主体であう先
がそれ品外の長きのも９もあった。

相対的に細い部分は最大５０ｍｍ程度のものまで認めら
れた。

中間的太さの部分も１〜５０ｍｍ程度の長さのものが主
体であった。

■断面積値 採取繊維を約２４ｍｍに折りたたみ４１本の束とし、パ
ラフィンで包埋し、略中央およびその両側約４ｍｍおよ
び約８ｍｍの位置の計５箇所で繊維断面切片を作り、光
学顕微鏡写真を採り、サンプル数２００の断面積を測定
した。

断面積のＹ均値（Ｓ）は３２７（μｍ）２、断面積の中
央値は３１２（μｍ）２であり、本発明で規定する断面
積値（中央値）は平均値Ｓ）よりも細い力に偏って分希
していた。

■断面積変動率 断面積の標準偏差（Ｖ）は５６．７５（μｍ）２であり
、従って断面積変動率（Ｖ／Ｓ）は ｌＺ３５％であった。

■度数分布の状態 平均値を境に標準偏差の２分の１幅の度数分布は第１表
１こ示すとおりとなった。

（ただし表１において下限値は以上、上限値は未満を示
す。

）この結果Ｙ均値（８７３２７（μｍ）２より太い方の
、あるｌ分割域の度数はいずれも、細い側に隣接する分
割域の度数の３倍以下の値であった。

このままの繊維は、太い部分が細い部分に対して染着性
が良い、収縮率が高い、伸度が太きいなどの差を治して
いた。

この延伸糸を通常の仮ヨリ加工を施しても本発明繊維の
特徴を保持していた。

かかる仮ヨリ加工条件を適宜設定することにより、上記
の延伸糸（本発明繊維）の特性を利用して各種効果を有
する加工糸に加工することができた。

たとえば、仮ヨリ数２４００Ｔ／ｍ、仮ヨリ混度２２０
℃で仮ヨリ加工を施したところ、太い部分が細い部分に
比較して染着性の良いという特徴を有する特殊ケン縮加
工糸を得ることができた。

また、仮ヨリ数１７００Ｔ／ｍ、仮ヨリ温度２３０℃で
仮ヨリ加工を施したところ、太い部分を細い部分に比較
して極めて脆いものとすることができ、これを利用して
該仮ヨリ加工後流体交絡処理を施し多数の毛羽を有する
毛羽加工糸にすることができた。

また、仮ヨリ数１９００Ｔ／ｍ、仮ヨリ温度２４０℃で
仮ヨリ加工を施したところ，太い部分が主として融着し
特徴のある融着仮ヨリ加工糸とすることができた。

上記の通り、本発明の太さ斑のある繊維はその特徴ある
構造を利用して、各種用途に展開可能な工業上極めて有
用なものである。

なお、上記において通常の紡糸速度である１０００ｍ／
ｍｉｎで紡糸したものおよび実験的に紡糸した紡糸速度
３８００ｍ／ｍｉｎのもの、延伸における熱板の曲率半
径が２０ｗＩｌのもの、熱板温度をｌＯＯ℃にしたもの
、延伸比率を１００％にしたものなどは本発明の繊維と
ならなかった。

またさらに、紡糸速度と延伸熱板の温度の両者の値を各
種変更して、他は上記実殉例と同一の条件として太さ斑
のある繊維の製造実験をした。

紡糸速度については１０００〜４０ ００ｍ／分の範囲
、延伸熱板の温度については２０〜２３０℃の範囲とし
た。

かかる実験により、紡糸速度、延伸熱板温度の双方の値
の組合せにより、得られる太さ斑の有る繊維を各種のグ
ループに区分でき得ることが確認された。

この結果を第３図に示す。同図において縦軸が紡糸速度
、横軸が延伸熱板温度である。

同図において、第１の領域では中間的な太さの部分が実
質的に全く形成されず所謂冷延伸の領域である。

この領域のものは、前記第１の事項及び第４の事項を満
足しない。

第２の事項と第３の事項は、延伸比率を適当に選択する
ことによって満足させることが可能である。

第■の領域では中間的な太さの部分がわずかに形成され
るが大部分は上記第１の領域と同様である。

この領域は繊維の昇温か不允分であるため冷延伸の領域
と推察きれるものである。

第■の領域は、均一延伸域であって任意の延伸比率にお
いて繊維は均一に延伸される。

実験において多少の太さの変化が確認はされたが、到底
前記第３の事項を満足するレベルのものではなかった。

第■の領域は、不安定延伸域であって、同一延伸条件の
もとて２つの延伸状態又はそれを交互に長い周期でくり
返す延伸状態が起こる。

一方は配向を伴なう延伸で二他方は配向を伴なわない延
伸である。

配向を伴なう延伸が起こる場合は領域■と同様であり、
配向を伴なわない延伸又は両者が交互に起こる場合は、
太さ変化が長周期となり、まず第１に前記第１の事項を
満足するレベルのものではない。

第Ｖの領域は本発明繊維の得ることができる領域である
。

本発明の前記４つの事項を満足する太さ斑のある繊維は
、例えばこの実験条件下では、かかる領域Ｖの巣件範囲
内において延伸比率を適宜設定することによって得るこ
とができるのである。

第■の領域は、，大細の断面積の差が最大限に形琢され
てもその一が示さく、到底前記第３の事項盛満足するこ
と中できないレベルのものである。

なお、ここに示しな第３図はｌ実験結果であって、細部
条件が変わればむろんパターンも若干変わったものとな
ることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明繊維から採取した繊維を示す模式図で
ある。 第２図は採取繊維の断面積の分布状態を示す度数分布グ
ラフである。 （なお、第１図および第２図は本発明繊維の構成を説明
するため、模式的に例示した概略図である。 ）第３図は、本発明繊維の製造方法を説明するために、
１実験結果（紡糸速度条件と延伸熱板温度条件を種々変
央し、他は実施例に記載された条件下で太さ斑の有る繊
維を得んとした実験結果）を示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 長さ１メートル以下の範囲の繊維軸方向に、太い部
   分、細い部分および中間的太さの部分が不規則ｌこ配列
   し、繊維軸方向に垂直な方向の断面積値の分布が、細い
   方に偏って分布し、７％から３０％の間の変動率を有し
   、かつ平均値から太い方に標準偏差の２分の１の幅に分
   割していき度数分布をとった場合、ある１分割域に外布
   する度数が該分割域の細い側に隣接する分割域に分布す
   る度数の３倍以下であることを特徴とする太さ斑のある
   ポリエステル繊維。