JPS5947726B2 - ポリエステル繊維の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、良好な染着性及び均染性を有し、しかも充分
実用に供し得る熱的・機械的性質を有するポリエステル
繊維−を、すぐれた生産性にて製造する方法に関するも
のである。

ポリエステルを高速紡糸することにより、紡糸工程のみ
で実用に供し得る程度の熱的・機械的性質を有する繊維
を製造することは、従来より数多く試みられており１例
えば、 ａ）ポリエステルを溶融紡糸して約４７５０〜６ｏｏｏ
ｍ１０の速度で引取る方法（特公昭３５−３１０４号、
特開昭４９−８５３１６号。

特開昭５０−９５５１８号） ｂ）ポリエステルを溶融紡糸して−たん冷却後。

加熱筒内を通して４０００ｍ／ｆ＋以丘の速度で引取る
方法（％公昭４５−１９３２号、特開昭５０−５９５２
６号） Ｃ）ポリエステルを溶融紡糸して４５００ｍ／分以上の
速度で引取り、引続き１８０℃以上の温度で１．０５〜
１．２０に延伸する方法（％開昭５１−８８７２３号） などが知られている。

しかしながら、前記ａ、ｂの方法によれば、得られる繊
維が５０％以との残留伸度を有し、しかも該繊維の一次
降伏点強度が１ｇ／ｄｅ程度と低いため、製繊製編時に
種々のトラブルを発生しやすく、更に前記すの方法では
、高速で走行する繊維を加熱筒で熱処理する際、熱処理
が均−Ｅコ行われるよう特別の配慮が必要である。

一方、前記Ｃの方法によれば、一応満足できる熱的・機
械的性質を有する繊維が得られるが、１８０℃以上の熱
延伸において高速で走行する糸条を均一に所定温度まで
加熱することが困難なため、延伸斑や熱セット斑を招き
易く、このため製品繊維の条斑がさけられない。

また、熱延伸ｌこよって、紡糸段階で形成された易染性
の微細構造（内部構造）が破壊され、該繊維の染着性が
通常の延伸糸並みｉコ低下してしまうという問題がある
。

本発明者らは、前記の諸問題を解決すべく研究の結果、
ポリエステルを特定の条件で高速紡糸することによって
得た特殊な微細構造を有する未延伸繊維を非加熱状態で
特定倍率ｉコ延伸することにより、良好な染着性及び均
染性を有し且つ充分満足すべき熱的・機械的性質を備え
るポリエステル繊維を生産性良く製造し得ることを見出
し１本発明に到達したものである。

即ち１本発明は、繊維全体の複屈折△ｎが０，０７〜０
．１４非晶領域の複屈折△１１ ａが０，０６以下。

結晶化度Ｘｃが３０％以上のポリエステル未延伸繊維を
、非加熱状態で１，０５〜１．３５倍ｌこ延伸すること
と特徴とする方法である。

本発明が適用される「ポリエステル」とは、ポリエチレ
ンテレフタレート単独重合体を主たる対象とするが、エ
チレンテレツクレートを８５モル％以上含むポリエステ
ル共重合体であってもよい。

後者の共重合体においてテレフタル酸成分及びエチレン
グリコール成分ｔこ共重合し得る第３成分としては１例
えばイソフタル酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、
アジピン酸、レユウ酸、トリメリット酸、ピロメリット
酸、ジエチレングリコール。

プロピレングリコール、ポリエチレンクリコール。

シクロヘキサンジメタツール、ペンタエリスリトール、
ｐ−オキシ安息香酸あるいはこれらの機能的誘導体など
があげられる。

また、これらのポリエステルｔこ（マ、艶消剤、安定剤
、難燃剤、静電防止剤、Ｎ色剤、結晶化促進剤２等の改
質剤や充填剤を含んでもさしつかえなＧ）。

ポリエステルの重合度は、紡糸前の極限粘度（３５℃の
０−クロロフェノール溶液で測定した値から算出）にし
て０，５以ム特に０．５５〜０．９５が好適である。

本発明においては、ポリエステル未延伸繊維として、前
述の如きポリエステルからなり、且つ。

繊維全体としてはｆ’）なり高度の配向性と結晶性とを
有するｔこもか力）わらず非晶領域はきわめて低度の配
向性しか有しないという特殊な微細構造をもつ繊維を使
用する。

即ち、該繊維は、繊維全体の複屈折△ｎ、非晶領域の複
屈折△ｎａ及び結晶化ｔ）ｆＥＸｃが下記条件のすべて
を満足するものである。

△ｎ・・・・・・０，０７〜０．１４（好ましくはＯ，
ＯＳ〜０．１３） Ｘｃ・・・・・・３０％以Ｌ（好ましくは４０％以ト）
△ｎａ・・・・・・０．０６以下（好ましくは０，０１
〜０．０４） このような未延伸繊維は、後述の非加熱状態での延伸が
容易であり、しかも、かかる延伸によって染着性、均染
性及び熱的・機械的性質のすぐれた繊維とすることがで
きる。

しカ）るに、繊維全体の複屈折△ｎが０，０７より低い
場合、延伸時の分子鎖の変形量が大きく、各分子鎖に働
く応力の分布にも大きな広がりができるため、非ｉＪＤ
熱状態での延伸性が劣り、予熱ローラ等を用いて延伸温
度をあげても延伸斑が起りやすい。

一方、△ｎが０，１４を超えるものは、通常。７０００
７１１１．１５８より高速で紡糸する必要がある１こめ
％特別高性能の巻取装置を要し設備コストが大となるば
′ｌＪ）りでなく、品質的にも空気抵抗ｌこよるデニー
ルの均一性の低下が著しく１％ｔこ細デニール糸の場合
ｌこは糸切れを伴い安定な操業は望み得ない。

また、△ｎが０．１４より太きいと非加熱状態での延伸
Ｉこおいて延伸張力が高くなり延伸繊維の機械的’Ｆ４
が低下する。

一方、未延伸繊維の結晶化度Ｘｃが３０％に満たない場
合、これっ）ら得られる延伸繊維は高配向非結晶ともい
うべき微細構造となり、熱ｔこ対する安定性を全く欠い
ているため、改めて１３０〜１６０℃程ｔの熱セットを
要し、設備コスト、エネルギーコストの増加をも１こら
ず他、熱セット斑を避けることが難しく繊維の均染性を
悪化させてしまう。

本発明では、前記未延伸繊維Ｅこおいて、繊維全体の複
屈折△ｎ及び結晶化度Ｘ ｃ Ｉコ加え、非晶領域、特
に結晶と結晶を結びつけている分子（ｔ ｉ ｅｍｏｌ
ｅｃｕ−１ｅ）の配向性が重要であって、非晶領域の
複屈折△ｎａが０，０６以下であることが必要である。

即ち、結晶間に分布する非晶分子鎖の配向凝集性が高い
と、延伸ｔこよる分子鎖の引き伸しは円滑に進まず前記
結晶の破壊をもたらすことｆこなり延伸斑が起りやすく
なるばカ）りでなく、改めて熱セットの必要性が生じて
くる。

つまり、ある程度板とに配向し１発達した結晶が拘束性
の低い非晶ｔこよって結びつけられている場合ｆこのみ
、非加熱下での低倍率の延伸ｌこより結晶の破壊を伴わ
ない再配置が可能であり、熱セットの必要もなく染着性
、均染性にすぐれ１通常の延伸熱処理系と同様の熱的・
機械的性質を持つポリエステル繊維ヲ得ることが可能で
ある。

なお、ここで言う△ｎ、△ｎａ及びＸｃは、それぞれ次
の方法ｆこより測定される値である。

１）△ｎ（複屈折）：繊維軸ｌこ対して直角Ｅこ偏光し
ている光に対する複屈折率（ｎ土）と繊維軸ｆこ対して
平行に偏光している光に対する屈折率（ｎＩＩ）との差
、即ちΔｎ ＝ ｎ ［−ｎ土で表さレル。

ベレツクコンペンセーターを装着した偏光顕微鏡を用い
、常法Ｉこより測定される。

（１こだし、浸液としてトリクレジルフォスフェートを
使用、） １１）△ｎａ（非晶領域の複屈折）：非晶領域の分子鎖
の配向性を示すパラメータであり比重ρより求めるＸρ
、複屈折率△ｎ、結晶配向函数ｆｃを用いて次式により
算出する。

また、ｆｃは広角Ｘ線回折で決められる平均配向角θか
ら次の如く求められる。

〔但し、θは（，０１０）および（１００）回折ア１り
の半価幅から求める。

〕■）Ｘｃ（結晶化度） Ｘ線回折で赤道方向Ｅこ現れるポリエステルフィラメン
トの（０１０）而の回折強度を第１図の如く空気散乱の
補正後■ｃとＩａに分離し、次式により求める。

（Ｉ Ｃ／（Ｉ ｃ＋Ｉ ａ ） ）Ｘ １００＝ＸＣ
（％）（Ｘ線回折１″ｉ理学電機（株）Ｄ−９Ｃ型装置
を用い、測定条件は３５ＫＶＸ ２０ ｍＡ、 Ｎ ｉ
−フィルター使用、 タイバージエンススリット２ｍ
ｍφ、スキャンクリングスリット１°、レシービングス
リツトＱ、 ３ ｒＩＬ７ＩＬとする。

）このような微細構造を有するポリエステル未延伸繊維
を製造するＥこは、ポリエステルを紡糸口金より溶融吐
出し、吐出糸条を冷却固化後４ｏｏ。

〜７０００ ｍｌ’Ｆｆ、好ましくは４５００〜６００
０ｍ／分、で引取る方法が、生産性及び得られる未延伸
繊維の均一性がすぐれているため好ましい。

しかし、これ以外ｌこも、紡糸口金の孔径を大きくして
、紡糸ドラフトを１０００以とにあげ丘記引取速度を３
５００ｍ／分以上とする方法や、紡糸口金から吐出され
た糸条がいったん該ポリエステルのガラス転移温度以下
まで冷却したのち、加熱筒、スリットヒーター、加熱ロ
ーラー等ｌこより均−ｌこ１２０〜１８０℃ｌこ再加熱
し、し力）る後３５００ｍ１分以ｔで引取板方法などを
採用することもできる。

本発明Ｅこよれば、かかる未延伸繊維は、非加熱状態で
１．０５〜１，３５倍、好ましくは１．１０〜１．３０
倍ｌこ延伸する。

この延伸は溶融紡糸後いったんパッケージＩこ巻取った
陵、別工程で行ってもよいが、紡糸した繊維を巻取るこ
となく連続して行う、いわゆる紡糸直接延伸を行って設
備スペースの減少、省力化等をはかることもできる。

第２図はそのような紡糸直接延伸の一実施態様を示す概
略図であり、紡糸口金より吐出された糸条Ｙは冷却固化
後、オイリング装置２により油剤処理され非加熱の第１
０−ラ３及びセパレートローラ４により所定の内部構造
となるようｔこ引取られ、引続きこれらのローラと非加
熱の第２０−ラ５及びセパレートローラ６とより非加熱
状態で所定の延伸倍＄）と延伸された後、ワインダ−（
図示せず）にて巻取られる。

延伸は第２図の如く周速の異なる２組のローラ間で行う
こともできるが。

延伸倍率が１．０５〜１．３５倍と極めて低いこと及び
非〃口熱で行うことを勘案して紡糸引取ローラの少なく
とも１個ｌこその直径が糸条入側から糸条出側（こ向っ
て連続的又は段階的ｌこ増大している逆テーパローラ又
は段付ローラを用い核糸条を延伸する方法が設備のコン
パクト化動力費の削減の点で極めて望ましい。

第３図ａ、ｂはそれぞれ同速度で回転する２個の逆テー
パ−ローラ７．７′及び段付ローラ８，８′により延伸
する例を示したものである。

通常、ポリエステル未延伸繊維は、ポリエステルのガラ
ス転移温度より高温で延伸され更Ｅこ約１３０〜２００
℃の温度で熱セットされるが本発明で使用する未延伸繊
維は、前述の如き特殊な微細構造を有するため、良好な
延伸調子で冷延伸が可能であり、しかも冷延伸によって
染着本臥均染性にすぐれ寸法安定性の良好な繊維が得ら
れる。

（従って従来の如き熱セットは不要である。

）ところが熱延伸を行うと、紡糸段階で形成された易染
性の微細構造が破壊されて染着性が低下するばかりでな
く％該繊維を全く均−ｌこ加熱することが難しく、また
該繊維は僅カ）の温度斑ｌこよっても条斑が発生するた
め、均染性の悪化がさけられない。

なお、延伸熱によってローラの温度がガラス転移温度板
Ｊ：ｌこ上昇する場合は、ローラ内部ｌこ冷却水を通水
してローラ表面を室温付近に維持するのが良い。

延伸倍率は１．０５〜１．３５倍（好ましくは１．１０
〜１，３０倍）とする必要がある。

延伸倍率が１．０５未満では延伸の効果が乏しく１機械
的性質（切断強度、切断伸度、一次降伏点強度等）が全
般的に劣ったものとなり、延伸倍率が１．３５倍を超え
ると延伸性が悪化するのみならず、得られる繊維の強度
が非常ｌこ低くなる。

以との如き本発明によれば、分散染料で染色したときの
染着性が良好で且つ条斑の少いポリエステル繊維が得ら
れるので、染色における染料濃度やキャリヤー使用量を
低減することが可能である。

しかも、該繊維は洲本収縮率が低く且つ光分な破断強度
、一次降伏強度を有し１通常の延伸糸並みの伸度を有す
るため製繊製編性がすぐれており、＊＊また最終製品の
耐久性も良好である。

更に該繊維は熱賦型性、化学加工性がすぐれているため
、最終製品に至るまでの任意の段階で熱成型を行ったり
、各種の化学加工を効果的ｌこ実施することが出来る。

また１本発明では、高速紡糸と延伸とを一工程で行うこ
とも出来るので、生産性が非常ｌこすぐれており、し力
）も、延伸時ｌこ加熱を行わず、また熱セットも不要と
なるので、そのための設備やエネルギー等が不要となり
、きわめて経済的である。

次ｌこ１本発明の実施例を詳述する。

実施例 １ 固有粘度〔η）０．６５ポリエチレンテレフタレートを
溶融し、干し径０．３ｍｍφ、孔数２４ホールの紡糸口
金から、紡糸温度２８５℃で吐出し１口金直下で風速０
．２５ ｍ７秒の冷却風Ｅコより冷却固化させ、そのト
定の速度で引取りボビンに巻き取つった。

このようにして得た未延伸糸の切断伸度。一次降伏強度
、結晶化度Ｘ ｃ 、複屈折△ｎ非晶領域の複屈折△ｎ
ａを第１表に示す。

以との如き未延伸糸を（経糸）撚数３００ Ｔ／Ｍ、密
度４０本／ｃＩｒＬ、（緯糸）撚数ＯＴ／Ｍ、密度４０
本／αで平織物に製織しようとしたが、引取速度４００
０ ｍ７分以下の糸（サンプル１〜５）ｌこついては伸
度が高く自然収縮も大きいため織製が不可能もしくは困
難であった。

引取速度４５００〜５５００ｍ／９の糸（サンプル６〜
８）については織製は一応可能であったが、伸度が６０
％以上あり伸張弾性回復も普通の延伸糸に比較して劣る
ため特殊用途にしか使えない事がわｆＪ）つた。

次に以上のサンプル１〜８の各未延伸糸について非加熱
下で種々の延伸倍率で延伸し普通の延伸糸並みの伸度（
約３０％）とするように試みた。

その時の延伸倍率、延伸糸伸度、洲本収縮率、延伸調子
を第２表に示す。

サンブリ１，２は非加熱下では延伸不可能であるが、こ
れは配向の低い分子鎖に働く延伸応力に分布がありすぎ
る事ｔこ起因する。

サンプル３，４の場合、延伸は一応可能であるが糸ｌこ
クリンプが生じやすく、潜水収縮率も高いものとなって
しまうため、混繊糸の高収縮成分等特殊糸としての使用
はありうる力ξ通常の用途には不適格である。

サンプル５．〜８は本発明ｌこよるものであり非加熱下
での延伸性も良好であり、熱的２機械的性質も充分であ
り、汎用糸として満足しうるものであ＊つた。

また分散染料ｌコよる染着性、均染性も良好であった。

実施列 ２ 実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートを溶
融紡糸し巻取る事なく第２図の装置を用いて直接延伸し
ワインダーに巻取り７５デニールの糸条を得た。

ここで、第１０−ラ３の周速度は４８００ｍ／分であり
、第２０−ラ５及びワインダーの引取速度を４８００〜
６７２０ｍ／分とした。

この結果得られた糸の物性を第３表Ｉこ示す。次にサン
プル１３の延伸糸を実施例１と同様ｌこ製織し、下記条
件で染色した。

染着率を残液比色法（アセトン／水＝５０１５０．
λ−６１０ｍμ）により染着率を測定したところ、６．
６％であり条斑も全く認められなかった。

Ｅａｓｔｍａｎ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｂｌｕｅ ＧＬ
Ｆ ４％ｏｗｆ Ｄｉｓｐｅｒ ＶＧ Ｏ，５ｃｃ／
Ａ’ＣＨ３ＣＯ０Ｈ９０％ ０．２ｃｃ／＃ 浴比 ｉ：ｉｏ。

潜水×６０分 実施例 ３ 実施例２Ｉこおいて、第４０−ラ３及び第２０−ラ５を
種々の温度ｌこ加熱可能なローラとなし％第１０−ラの
周速度を４８００ｍ／分、第２０−ラの周速度及びワイ
ンダーの巻取速度を６０００ｍ／分、ｌこ設定しく延伸
倍率ｆｔ１．２５となる）第４表の如く各ローラの温度
を変更して実験を行ない。

得られた延伸糸を実施例１と同様ｌこし製織し実施列２
と同様に染Ｎ率を測定する一方、下記条件で染色して条
斑の有無を判定した。

その結果を第４表１こ示す。

実施例 ４ 実施例１と同様ｌこして溶融紡糸し１巻取ることなく第
３図ａの逆テーパローラ７．７′を用いて１．２０倍ｌ
こ延伸しワインダーに巻取った。

ここで該テーパーローラの糸条導入部における周速度は
＊５０００ｍ／分であり導出部Ｉこおける周、速度は６
０００ｍ／分であった。

得られた糸の物性は第５表の通りであり、織編後も充分
な機能性と染着性、均染性を有する事がわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、結晶化度Ｘｃを測定する方法を説明する１こ
めのＸ線回折強度曲線であり、Ｉｃは結晶による回折強
度、Ｉａは非晶による回折強度を示す。 第２図は１本発明の一実施態様を示す直接紡糸延伸装置
の概略図、第３図ａ、ｂはそれぞれ延伸に使用する逆テ
ーパ−ローラー及び段付ローラの一例を示す概略図であ
る。 １・・・・・・紡糸口金、計・・・・・第１０−ラ、５
・・・・・・第２０−ラ、 ７ 、７１・・・・・逆
テーパ−ローラ、 ８ 、８’・・・・・・段付ロー
ラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維全体の複屈折△ｎが０，０７〜０．１４ 、非
   晶領域の複屈折Δｎａが０．０６以下で且つ結晶化度Ｘ
   ｃが３０％以とのポリエステル未延伸繊維を、非加熱状
   態で１．０５〜１．３５倍に延伸することを特徴とする
   ポリエステル繊維の製造法。 ２ ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである
   特許請求の範囲第１項記載のポリエステル繊維の製造法
   。 ３ ポリエステル未延伸繊維が紡糸引取速度４０００〜
   ７０００ｍ／９で高速紡糸したものである特許請求の範
   囲第１項記載のポリエステル繊維の製造法。 ４ 延伸を紡糸に引続いて行う特許請求の範囲第１項記
   載のポリエステル繊維の製造法。 ５ 延伸を、糸条入側から出側に向って直径が連続的ｌ
   こ増大している逆テーパ−ローラｌこより行う特許請求
   の範囲第４項記載のポリエステル繊維の製造法。 ６ 延伸を、糸条入側から出側に向って直径が段階的に
   増大している段付ローラにより行う特許請求の範囲第４
   項記載のポリエステル繊維の製造法。