JPS60134015A - ポリアミドの溶融紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融紡糸法により、球晶の発生が少なく、強伸
度物性のすぐれたポリアミド綴紐を製造する方法に関す
るものである。

ポリアミド、とくにポリヘキサメチレンアジパミドやポ
リテトラメチレンアジパミドのような結晶化速度の大ぎ
いポリアミドを溶融紡糸する際には、紡出後通常の方法
で冷却、固化して巻取った繊維中に球晶が生成しやすく
、球晶が生成したポリアミド繊紐は満足すべき物性が得
られず、とくに強伸度物性の低下が著るしいという問題
がある。

このようなポリアミド！４１雑の球晶生成を抑制するた
めに、溶融ポリアミドが冷却、固化される間に通過する
結晶化温度域７１ｉ留時間を最小にするよう急冷する方
法が従来から行なわれてｄ３す、たとえば冷１．ＩＩ風
の風速、風聞を高めたり、冷却時の糸状間隔を大きくど
って熱交換をスムーズに行なうような配慮がなされてき
た。しかしながら急冷により均一冷却し、生産性を保持
しようとすると、そのとり得る条件範囲が自から制約さ
れることになり、十分な効果が期待できず、むしろ球晶
抑制にとって最も効果的な条件は口金孔１孔当りの吐出
量を下げ、単糸繊度を細くすることにあるど考えられて
きた。したがってポリヘキサメチレンアジパミドやポリ
テトラメチレンアジパミドのようなポリアミドの溶融紡
糸においては゛口金孔１孔当りの吐出量を円形断面系を
製造する場合で３．０ｇ／分未満、通常は２．Ｏｏ／分
程度で行なっているのが実状であり、比較的太い単糸繊
度たとえば１０デニール以上のポリアミド繊維を製造す
るためには、紡糸速度を１０００ｍ　／分収下の低速に
落として紡糸せざるを得なかった。

しかるに近年、衣Ｆ：用ポリアミド繊維の分野では主と
して生産性を向上させる目的で、また産業用ポリアミド
繊維の分野では寸法安定性や耐疲労性の改善された高い
品質のｍ維を得る目的で、高速紡糸法が急速に採用され
葛ようになったが、紡糸速度をアップさ１！るには口金
孔１孔当りの吐出量を増大させないと、最終製品の単糸
繊度を同一にできない。しかしながら前記したごとく、
単孔吐出ｍの増大は球晶の生成およびそれに伴なう物性
低下を引き起こすため、高速紡糸法採用の障害となって
おり、とくに産業用ポリアミドｍ維を高速紡糸法で製造
する場合には、やむを得、ず従来の繊維より細い単糸Ｉ
ｌ疫にしなければならなかった。

しかしその結果として単糸数が増し、口金孔密度が高（
なって、紡糸時の単糸衝突が起りゃすく、紡糸、延伸が
安定に行ないにくいという新らたな問題が生じてきた。

また前記ポリアミド以外の比較的結晶化速度の遅いポリ
アミド、たとえばポリカブラミド、ポリへキサメチレン
セバヵミドおよび前記ポリアミドとの共重合ポリマやブ
レンドポリマなどの溶融紡糸においても単孔吐出量がさ
らに高く、たとえば４．０！ｌｌ／分以上、単糸線ｌ斐
が２０デニ一ル以上のものを得ようとすれば、球晶生成
とそれによる物性低下が起こるという共通の問題が発生
している。

そこで本発明者らは、ポリアミドの溶融紡糸にあたり、
球晶生成を抑制できる紡糸方法を開発することによって
、ポリアミド＃ｌｉ　Ｉｆｔの物性を改善し、且つポリ
アミドの溶融紡糸の再訪範囲を拡大することを目的とし
て鋭意検討した結果、溶融ポリアミドを高圧雰囲気中に
紡出し、その雰囲気中で冷却、固化せしめることにより
、上記目的が効果的に達成できることを見出し、本発明
に到達した。

すなわち本発明は溶融ポリアミドを紡糸口金から紡出し
、紡出糸条を直ちに冷却固化せしめて引き取る方法にお
いて、紡糸口金直下に設けてなる１、０Ｋｔ／ｃｎｆＧ
以上の高圧条件下に保持した加圧室に溶融ポリアミドを
直接紡出し、加圧室内で紡出糸条を冷却、固化した後、
加圧室下部の実質的に十分に流体的にシールされた糸条
出口から加圧室外の引取手段によって冷却糸条を常圧部
に導出し、引き取ることを特徴とするポリアミドの溶融
紡糸方法を提供するものである。

上記本発明の方法は溶融されたポリアミドを口金から紡
出させた後、これを１．０に９１０（Ｇ以上の高圧雰囲
気中に紡出せしめ、次いで加圧室外の引取手段によって
引き取る点で著るしく相違している。

なおポリアミド紡出糸条を高圧雰囲気中に導く方法に関
する先行技術としては、たとえば溶融ポリマを高い紡糸
速度で口金直下の加圧室内に紡出して冷却固化し、次い
で加圧室下部のノズルから高速加圧気体と共に糸条を噴
出せしめることにより、実質的に一挙に延伸糸条を得る
方法（特公昭４７−３２１・３Ｏ＠公報および特公昭４
７−３３７３６号公報〉および口金から吐出した糸条を
常圧状態で冷１Ｊ１シて、実質的に同化または同化直前
の状態となし、これを０．１Ｋｇ／ｃｌＧ以上の加圧室
内を通過させた後巻取る方法　（特開昭５０−７１９２
２号公報）が挙げられる。しかしながら前者の方法は不
織布やウェブなどの素材としての延伸糸を一挙に得よう
とするものであり、そこで得られる延伸糸はノズルから
の噴出により交絡を受けたもので、直線形状を有するも
のではない。

また後者の方法は一旦常圧中で冷却した糸条を巻き崩れ
のない安定な糸条パッケージとなすために、加圧室内を
通過させるもので、加圧室への導入口のシールが実質的
になし得ないため、加圧室内の圧力は高々０．７に８１
０（Ｇ程度にしかならない。

したがってこれら従来法により球晶の生成を抑制したポ
リアミド１Ｊ維を紡糸することは不可能であった。

本発明で使用するポリアミドとしては、ポリーε−カプ
ラミド（ナイロン−６）、ポリヘキサメチレンアジパミ
ド（ナイロン−６６）、ポリへキサメチレンセバカミド
（ナイロン−６１０＞、ポリテトラメチレンアジパミド
（ナイロン−４６）、ポリヘキ″す゛メチレンテレフタ
ラミド（ナイロン−６丁）、ポリ−１１−アミノウンデ
カン酸くナイロン−１１）、ポリメタキシリレンアジパ
ミド（ナイロン−ＭＸＤ６）、ポリバラキシリレンアジ
パミド（ナイロン−ＰＸＤ６）およびこれらの相互共重
合体などの溶融紡糸可能な結晶性重合体が挙げられるが
、なかでも高い結晶性を有するナイロン−６６おにびナ
イロン−４６が本発明の方法に好ましく適用できる。

次に本発明の方法について図面を参照しながら詳細に説
明する。

図面は本発明の方法を実施するに際し用いる代表的な装
置の概略図である。

図面の装置においては、紡糸口金１の直下に筒状の加圧
室５が形成されており、該加圧室５の上方には加熱筒２
および環状チムニ−３が設けられている。加熱筒２には
熱源が具備されており、これにより加圧室５の上部は所
定の雰囲気温度に制御される。環状チムニ−３の内周に
は円筒型ポーラス状フィルターに代表されるフィルター
４が設けられてａ３す、この環状ヂｌ＼ニー３へ送り込
まれる加圧気体６は、上記フィルター４を経て加圧室５
内へと長手方向および円周方向を均一に保って流入する
。加圧室５内部は流入弁７と加圧室下部の流出弁９で、
加圧室５内への流入気体吊と加圧室５外常圧部への放出
気体吊を調整することにより、所定の圧力に制御され、
その圧力は圧力甜８で検知できる。また加圧室５の下端
の糸条出口には、たとえば糸条の通過のみを許す微少な
空き間（スリッ１−）を有し、この空き間のラビリンス
効果でシールｊｒ！ｌを確保することができるシールガ
イド１０が装着されており、糸条が加圧室５内の加圧気
体を随伴することなく、加圧室５外の引取ローラ１２．
１３によって外気常圧部にへと引き取られるように構成
されている。したがって加圧室５の内部は紡糸口金１の
直下から下端にかけてほぼ均一な加圧条件下におかれる
ことになる。

しか【ノて図示されていない押出機で溶融されたポリア
ミドは紡糸口金１から糸条Ｙとして加圧室５内へ直接紡
出され、形成された糸条Ｙは加圧室５内を走行する問に
冷却固化される・。冷却糸条は加圧室５下部のシールガ
イド１−０から、加圧された噴出気流を実質的に伴なう
ことなく、正常な状態で外気常圧部の引取ローラ１２．
１３で加圧室外へ引き取られ、その間に給油装置１１で
油剤を付与され、巻取１１４に巻き取られる。

ポリアミドの溶融および紡出手段は通常の方法、！こと
えば１クストルーダ−またはプレッシャーメルター型押
出紡糸機を用いることができ、紡糸温度は通常ポリアミ
ドの（融点＋２０℃）〜（融点−１−１００℃）の範囲
が好適である。なお紡糸時の単孔１１出ｈ１にはとくに
制限がなく、従来球晶生成のため不可能どされていた３
、Ｏｇ１分以上の条件も実施可能である。

加圧室５へ導入する加圧気体としては空気、窒素ガスお
よび水蒸気などが挙げられるが、通常は空気が用いられ
る。ここで加圧気体を圧入することにより、加圧室内を
外気常圧部に比し１．Ｏ，Ｋａ／ｆｆ１Ｇ以上、とくに
１．５Ｋｇ／ｃｉＧ以上の高圧状態に保つことが本発明
の目的達成のために重要である。加圧室内の圧力が１．
０Ｋｇ／ｃｄＧ未満では、冷却時の球晶発生を望ましく
抑制することができず、強伸度物性のすぐれたポリアミ
ドｌＪｉ　紐を得ることができない。このように加圧室
内を高圧に保つには、糸条の出口部分が実質的に十分に
流体的にシールされるよう加圧室下端にシールガイド１
Ｏを設ける必要があり、シールガイドを設けない場合は
、加圧室内の加圧気体が糸条と共に糸条導出部から噴出
°するため、糸条は加圧室の出口部分で随伴する噴出流
により部分的な配向および交絡を受け、本発明の目的と
覆るｉ１ｖ線状を有さず、しかも物性の不均一な機紐に
しがなり得ないのである。したがって加圧室内で冷７糺
同化された糸条は、加圧室外の引取０−ラに依存する張
力のみによって、加圧室外の常圧部に５９出され、引き
取られる。なお第１引取ローラの表面速度は２００Ｏｍ
／分以上が好適であり、以降１〜２基以上の引取ローラ
にＪ：り所定の糸条速度に調整した後、巻取機に巻き取
るのが望ましい。

なお図面においては糸条Ｙを一旦引取ローラ（コブ−ロ
ーラ）１２．１３を通し、紡糸張力を緩和した後、巻取
機１／Ｉに巻き取る態様を示したが、どくにこの方式に
こだわるものではなく、場合によっては引取ローラを経
ることなく、直接巻取番幾に巻き取ることもできる。

さらには糸条を加圧室から引取ローラを介して引き取っ
た後、−５Ｂ５−き取ることなく、これを連続して一段
ないし二段以上の延伸工程に供し、延伸後巻き取ること
からなる直接紡糸延伸法を採用することもできる。

かくして本発明の方法にＪ：り得られるポリアミド繊維
は球晶の生成が著しく抑制され、しかも高配向化されて
強仲１ａ物性が極めて寸ぐれたものである。本発明のか
かる効果の発現理由については明らかではないが、加圧
された冷却気体の密度が増大して糸条表面における熱伝
達率が高くなり、また紡出糸条が加圧室内を通過する際
の気体抵抗力が増大して随伴気流が減少し、冷却気体と
の熱交換が効率的に行なわれるため、急冷効果が促進し
て球晶の生成が抑制され、ざらに上記気体抵抗力の増大
ににつて糸条の配向度が上界Ｊ−ることに起因するもの
と考えられる。

以上説明したように、本発明の方法は従来の溶融紡糸法
に比較して、球晶の発生が著しく抑制されたポリアミド
繊維を効率的に製造することができ、紡糸速度、引取速
度および単糸繊度などの条件変更に十分対応して初期の
効果を得ることができる。

なお本発明で得られるポリアミド繊維は球晶が少なく、
複屈折が高く、高強度、低伸度の特性を有しており、さ
らに延伸により寸法安定性や耐疲労性などの改善も計れ
るため、衣料用、産業用、とくにタイヤコードなどの種
々の分野に適用が期待できる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。

なお実施例中の繊維の特性は次の方法に準じて測定した
値である。

（イ）引張強ＩσおＪ：び伸度・・・、Ｊ　Ｉ　Ｓ　−
Ｌ　１０１７（１９７９）の定義による。

ずなわち試料をカレ状にとり、２０℃、６５％Ｒ１−（
に温１ｆｉｉ１度調整された部屋で２４時間放置した後
、゛′ケテンロン”ＵＴＩＶＩ／ＩＬ型引張試験機（東
洋ボールドウィン（株製）を用いて測定した。なお未延
伸糸の場合は試技５ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／分、延伸
糸の場合は試艮２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分とした
。

（ロ）複屈折（△１１）・・・日木工学麻）製Ｐ○Ｈ型
偏光顕微鏡を用い通常のムレツクコンペンセーター法で
測定した。

実施例１ 図面に示したＮｈ糸引取装買を用い、硫酸相対粘度３．
２のポリへキザメチレンアジパミドを溶融紡糸した。

なお上記ポリアミドは艶消剤を含まず、酸化防止剤とし
て酢酸銅を１０１００ｐｐ銅として）およびヨウ化ノノ
リウムをＯ３１！口ｍ％含んだものである。

紡糸機としては３０ｍｍφのエクストルーダーを用い、
紡糸渇ｍは口金パック内のポリマ潟１身で２９５℃とし
た。紡糸口金１は外径１００ｍｍφ、孔径０．３ｍｍφ
、孔数２４ホールで環状２列に配列されたものを用い、
０］出■は１孔当り３．００／分で紡糸」ノた。

紡糸口金１の直下には、長さ１５０１＋１１１１、　内
径１５０ｍｍφの加熱筒２をとりつけ、加熱筒内温度を
上部から７５ＩＩ１ｍ、外周糸条から１０ｍｎ１＋ｌｆ
れた位置で測定して２４０℃となるように制御した。加
熱筒２の下部には厚さ２０＋ｎｍの断熱板を介して長さ
２００ｍｍ、内径１５０ｎ＋ｎ＋φの環状チムニ−３を
とりつけ、糸条の外周から２５℃の加圧冷風を吹き込み
、紡糸口金直下にとりつけた長さ５Ｉ１１、内径１５０
ｎ＋ｍφの筒状の加圧室５内を所定の圧力に調整した。

紡糸口金１から紡出された糸条Ｙは加圧室内で冷却固化
された後、加圧室下部のシールガイド１Ｏを通って外気
常圧部に導かれ、給油装置１１で油剤をｆ４与され、次
いで所定の表面速度で回転する引取［１−ル１２．１３
で引取速度を制御した後巻き取った。

コ（ｒ）際、引取速度を１’ｏｏｏ、３０００．４５０
０ｍ／分、また加ＪＴ室内圧力を０．７．１．５．５、
Ｏ１７，５に８／ｃｎｒどそれぞれ条件変更して紡糸し
た。

また比較のため、図面の装置から環状チムニ−２下部の
筒状加圧室５を除去し、代りに環状チムニ−の下部１１
１１の間に開口率６ｏ％のパンチダクトを設け、さらに
その下に通常のダクト（長さ４ｍ）をとりつＩプ、前記
環状チムニ−およびパンチダクトから吹き込まれた空気
がスムーズに紡糸筒下部から抜りるようにして、通常の
溶融紡糸を行なった。なおこの場合環状チムニ−からは
２５℃の冷風を１．５ＮＴ１１”／分の流量で吹き込ん
だ。

このようにして得られたポリアミド！！維の物性測定結
果、透明性の肉眼判定結果および偏光顕微鏡で観察した
繊維断面の球晶生成状態評価結果を併Ｖて第１表に示し
た。

第１表から明らかなように、従来の常圧紡糸法および１
　Ｋ８／　ａｌ　０未満の加圧紡糸法により得られたｍ
組（Ｎｏ　１〜６）は球晶生成が多くて失透し易く、強
伸度特性も劣っている。これに対し本発明の１　Ｋｇ　
／　ａＫ　Ｇ　Ｊス−にでの加圧紡糸法により得られた
１Ｊ８（ＮＯ７〜１５）は球晶が少な（て透明性が保持
され、強伸度特性のすぐれたものであった。

また本発明の方法により得られた繊維は複屈折が高く、
高強度、低伸度の特徴を有している。

（以下本頁余白） 実施例２ 実施例１で得たポリアミド繊維（引取糸）のうち、試料
Ｎ０３．５．８．１１および１４を用いて、これを以下
に述べる２段延伸法で延伸した。

すなわち、まず８０℃の給糸ロールと１１０℃の第１延
伸ロールの間で１段延伸し、続いて第１延伸ロールと第
２延伸ロールおよび両ロール間に設けた５Ｑｃｍ良さの
熱板を通して２段目の延伸を行なった。第２延伸１−１
−ルは２３０℃、熱板は２３５℃とした。なａ３２段目
の延伸倍率を１．４倍とし、１段目の延伸イ８率を変更
し、総合延伸倍率（延伸倍率〉は第２表の如く変化させ
て、延伸糸の伸度が１５〜１７％となるように延伸した
。

次いで第２延伸ロールと常温の張力調整ロールとの間で
５％の弛緩を与えた後、巻き取った。延伸速度は／１０
０ｍ／分とした。

このようにして得られた延伸糸の物性を第１表に併Ｖて
示す。

第１表のように本発明の方法による繊維は延伸により極
めて高強度になる。

第２表

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実ｔＭするに際し用いる代表的な
装置の概略図である。 １・・・・・・紡糸口金 ２・・・・・・加熱筒 ３・・・・・・環状チムニ− ４・・・・・・フィルター ５・・・・・・加圧す ６・・・・・・加圧気体 ７・・・・・・流入弁 ８・・・・・・圧力計 ９・・・・・・流出弁 １０・・・・・・シールガイド １１・・・・・・給油装置 １２．１３・・・・・・引取ローラ １４・・・・・・巻取機 特許出願人　東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融ポリアミドを紡糸口金から紡出し、紡出糸条を直ち
   に冷却固化１！シめて引き取る方法において、紡糸口金
   直下に設（）てなる１、０Ｋｇ／ｃｎｒＧ以上の高圧条
   件下に保持した加圧室に溶融ポリアミドを直接紡出し、
   加圧室内で紡出糸条を冷却、固化した後、加圧室下部の
   実質的に十分に流体的にシールされｔｃ糸条出［］から
   加圧室外の引取手段によって冷却糸条を常圧部に導出し
   、引き取ることを特徴とするポリアミドの溶融紡糸方法
   。