JPS6040522B2 - ３葉断面ポリアミド繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３葵断面ポリアミド繊維の製造方法に関するも
のであり、特にカーペット用原糸として有用な潜在巻縦
性を有する３葉（特にＹ字型）断面ポリアミド繊維の新
規な製造方法に関するものである。

従来より３葉断面フィラメントは、特公昭３６−２０７
７び号公報、特公昭３７−５２６８号公報、特公昭４７
一３５９３４号公報、特開昭５２一５９７２３号公報等
によって公知であり、特異なギラギラした光沢を有する
ことと汚れがあまり目立たないこと等の性質を利用して
、衣料およびインテリャ分野への用途展開が行なわれて
いる。

３葉断面繊維をカーペットのようなィンテリャ用途に供
する場合には、耐摩耗性、高ヤング率、嵩高性、巻縮性
等の諸特性を付与することが必要とされ、耐摩耗性およ
び高ヤング率の面から素材としてはもっぱらポリアミド
繊維が一般に使用されている。

又嵩高性および巻縮’性を付与する目的でサイド・バィ
・サイド型の複合繊維にしたり、非対称冷却法あるいは
片面擦過法等によって繊維横断面構造に異万性を与えて
潜在巻縮繊維にしたり、あるいは単に公知の機械巻縮乃
至テクスチア一如工により嵩鳶性を付与する手段が採用
されている。巻綱性はカーペットのような繰返し圧縮に
対する回復性が要求される用途分野では特に重要な特性
であり、サイド。バィ・サイド型の複合繊維にすること
によって高い巻縞性を付与することができる。しかしこ
の方法の場合、紡糸設備が複雑になるため原糸製造コス
トが高くなる欠点がある。また単なる機械巻縮や高速流
体等を用いた公知のテクスチアー加工のみでは十分満足
し得る巻縮を有する繊維が得られない。本発明者等はか
かる現状に鑑み、耐摩耗性、高ヤング率、嵩高性および
巻縮性が良好なカーペット用原糸を安価に製造する方法
について鋭意研究を重ねた結果、ついに所期の目的を達
成する本発明をなすに至ったのである。

即ち、本発明は、３葉断面ポリアミド繊維を溶融紡糸す
る方法において、紡糸口金から溶融紋出した未固化状態
の３葉断面ポリアミドフィラメントを、該フィラメント
の突起の１つが該フィラメントの中心から冷却気流の吹
出側に向って突出する位置関係を満足するように冷却気
流を吹き当てて冷却固化し、必要に応じて油剤処理を行
なった後、一旦巻き取ることなく０．１〜０．６夕／ｄ
の延伸力で熱延伸し、しかる後巻き取ることを特徴とす
る３葉断面ポリアミド繊維の製造方法である。本発明は
上記の如く、‘ィ｝３葉断面ポリアミドフィラメントを
、‘。｝紙糸口金直下において特定方向から冷却気流を
吹き当てて非対称冷却すること、およびし一一旦巻き取
ることなく０．１〜０．６夕／ｄの延伸張力で熱延伸し
、しかる後巻き取るという３要結の一体不可分の結合に
よってはじめて所期の目的を達成することができるもの
である。溶融紙糸された三葉断面フィラメントを紡糸口
金直下で特定方向から冷却気流を吹き当てて非対称冷却
し、潜在巻縦繊維を得る方法に関しては、繊維学会誌ｖ
ｏｌ．２４，Ｎｏ．１１（１９職）、特公昭４７一３５
９３４号公報、第７回繊維連合研究発表会研究発表要旨
（昭和５位王１０月２３日、２４日）、特開昭５２−５
９７２３号公報等に記載されている。

この公知文献によれば、三葉断面フィラメントの突起部
が冷却気流の風上側に位置する場合と風下側に位置する
場合とでは、非対称冷却による繊維断面における微細構
造の異方性の大きさ（従って潜在巻綾性能）に差異が生
じ、（前者が異方性大）かつ潜在巻縞を顕在化（巻綾発
現）したときに、フィラメントの突起部が前者ではコイ
ル状巻縞の内側に、後者では外側に位置する事実が明ら
かにされている。本発明は、耐摩耗性および高ヤング率
を得るために素材としてポリアミド繊維を選定し、高巻
縦性および圧縮耐久性を得るために三葉断面フィラメン
トの突起部が冷却気流の風上側に位置するような冷却方
式を採用する。

本発明におけるポリアミド繊維は、特に限定しないが、
ナイロン６および６６が最も代表的なものである。

次に本発明における紡糸口金直下の冷却方法の詳細を第
１〜３図によって説明する。

第１〜３図は紙糸口金から溶融紡出された未固化状態の
３葉断面ポリアミドフィラメント日こ対し冷却気流を吹
き当てる本発明の実施態様を例示した横断面図であり、
フィラメントの中心をＣ、３つの突起（葉）をそれぞれ
Ａ，，Ａ２およびん、突起Ａ，の先端をＢ、冷却気流の
吹出方向を３本の矢印Ｑ、フィラメントの中心Ｃを通る
冷却気流の流線をＥ、フィラメントの中心Ｃと突起い．
の先端Ｂとを結ぶ直線をＤ、冷却気流の吹出方向と前記
直線Ｄとのなす角を８で示した。本発明ではフィラメン
トの突起の１つ（第１〜３図では突起め，）が該フィラ
メントの中」ＤＣから冷却気流の吹出側（矢印Ｑ側）に
向って突出する位置関係を満足するように冷却気流を吹
き当てて冷却固化するものであるが、具体的にはこの位
置関係は、第１図および第３図に示すように、直線○と
直線Ｅとのなす角０が１０度より小さい角となるような
位置関係にすることが好ましい。しかして最も好ましい
冷却態様は、第２図に示す如く、０が０度、即ち、突起
の真正面から冷却気流を吹き当てる場合である。か）る
本発明の冷却態様にすると、突起Ａ，は全体が強冷され
、他の突起んおよびＡ３は冷却気流の風下側に渦流が生
じ、加熱された気流のよどみが形成されてデッドスペー
スとなるため徐冷となる。従ってフィラメントの断面異
方性は著しく大きくなり、高度の潜在巻縮性能を有する
フィラメントが得られる。第１〜３図では突起Ａ，につ
いて代表的に説明したが、他の突起公２あるし、はんが
冷却気流の吹出側に位置する場合も同様である。要は３
つの突起の中のいずれか１つが冷却気流の吹出側に向っ
て突出する位置関係が保持されておればよい。冷却気流
の速度は、非対称冷却効果を得る必要上、通常の衣料用
糸の製造の場合より高速とするのがよく、少なくとも０
．３ｈ／ｓｅｃ、好ましくは０．７〜１．靴／ｓｅｃと
するのがよい、又冷却気流の吹き当て位置も非対称冷却
効果に影響を与え、特に鮫糸口金面にできるだけ近い位
置から冷却を開始することが好ましい。しかしあまりに
も紡糸口金面に近過ぎると紡糸口金が冷却されて紡糸安
定性を悪化させるので、冷却気流はその最上面が紡糸口
金面から４〜１０仇吻、好ましくは４．５〜６物吻下方
に位置するように設定するのがよい。三葉断面フィラメ
ントの級糸オリフィスの形状は本発明では特に限定しな
いが、Ｙ型、Ｔ型等のスリット状のものが一般的である
。

かかるスリット状オリフィスにおいては、各スリットの
スリット長／スリット幅の比が３〜１５のものが好適で
ある。これは非対称冷却効果を効果的ならしめる目的の
ほかにカーペットにしたときの繰り返し圧縮に耐え得る
巻縮フィラメント構造を得るためである。複数本の単糸
からなるマルチフィラメントを紡糸する場合には複数個
の紡糸オリフィスが穿設された紡糸口金が使用される。

その場合、各紡糸オリフィスのすべてが第１〜３図に示
したようなひく１０度の関係になるように配置すること
が望ましいが、フィラメント数が多い場合には、若干数
のものがこの関係を満足していなくてもマルチフィラメ
ント全体の巻線特性を著しく悪化させることはないので
、そのようなオリフィス配置も許容される。特公昭４７
−３５９３４号公報記載のように冷却気流の吹出方向と
フィラメントの突起との位置関係を本発明と正反対の関
係にする場合には、風下側の突起も十分冷却気流と接触
するため非対称冷却効が小さく、高度の潜在巻縮能を有
するフィラメントを得ることができない。

本発明は前記した如く冷却気流によって冷却団ヒしたフ
ィラメントを、次いで必要に応じて油剤理し、一旦巻き
取ることなく引き続き０．１〜０．６夕／ｄの延伸張力
で熱延伸し、しかる後巻き取るものである。

溶融紙糸と延伸を連続的に行なうことはポリアミド繊維
の非対称冷却による高度な潜在巻縮能を得る上で特に重
要な要件であり、本発明者等によって初めて見出された
新規な事実である。従来ポリアミド繊維はポリエステル
繊維やポリプロピレン繊維に〈らべて非対称冷却による
潜在巻縦発現性能が著しく劣り、ポリエステル繊維の約
１／１批茎度の巻縮数のものしか得られないと一般に認
められていた。そのためポリエステル繊維やポリプロピ
レン繊維については非対称冷却法による巻縮繊維の製造
が工業的に実施されたにも拘らず、ポリアミド繊維につ
いては工業的実施がなされなかった。本発明者等はポリ
アミド繊維の非対称冷却による潜在巻縮能の向上に関し
て鋭意研究を重ねた結果、級糸してから延伸するまでの
経時々間が巻縮発現力に大きな影響を与える事実を知見
した。

即ち、ポリアミド繊維の場合、抜糸してから延伸するま
での時間が長くなるに従って潜在巻縮発現力が著しく低
下することが判明した。本発明はかかる知見に基づくも
のであり、前記の如く、紙糸と延伸を連続的に行なうこ
とによって、紡糸工程で付与した非対称冷却による潜在
巻縦能を全く低下させることなく１００％巻縮発現力に
転換させるものである。かかる方式を採用する場合には
、紡糸後未延伸糸として一旦巻取り、しかる後鋼湿（シ
ーズニング）工程を経てから延伸する従釆方法にくらべ
、巻縮発現力が著しく向上する。繊維の潜在巻縮性能の
評価メジャーとして、単糸を無拘束状態（フリー）で１
６０００乾熱で１９段、間熱処理したときに発現するコ
イル状巻縮の曲率半径ｐ（単位柵）の逆数１／ｐを用い
ると、前記従来法による場合には１／ｐ±０．５である
ものが、本発明によれば１／ｐ羊１．５〜３．０となり
、本発明は従釆法よりも約３〜６倍も潜在巻綱性能が大
きなポＩＪアミド繊維を得ることができるものである。
本発明にかかる顕著な効果が如何なる理由によってもた
らされるかという理由は禾だ十分解明されていないが、
非対称冷却による断面異方性構造がポリアミド未延伸糸
特有の後伸び現象によって緩和され、次第に消失するの
ではないかと推測される。即ち、従釆からポリアミド未
延伸糸は、放置しておくと次第に空気中の水分を吸湿し
て伸びる質があることが知られており、紡糸巻取時間が
〈なると巻取パッケージの巻崩れを生じることもあるが
、この吸湿後伸びにより繊維内部構造が化し、それと同
時に断面異万性構造も変化するのではないかと思われる
。本発明は禾延伸糸状態での後伸びが生じる前に延伸を
完了し、断面異方構造が緩和消失する時間を与えないよ
うにするものであり、級糸工程で連続的に熱延伸し、し
かる後巻き取る方式を採用する。この熱延伸は、加熱ロ
ーラ、加熱板、加熱ピン、電気炉式非接触ヒ−ター等の
任意の加熱手段により、被処理ポリアミド繊維の二次転
移点以上の温度、好ましくは５０午０以上１２０００未
満の温度で、０．１〜０．６夕／ｄの比較的低張力下で
行なうのがよい。０．６夕／ｄを超える高張力延伸では
断面異方性構造が機械的な力によって破壊され、潜在巻
縞性能が低下する傾向がある。

又０．１夕／ｄ未満の低張力延伸では後伸びを完全にな
くすことができず、潜在巻縞性能の低下をきたす。熱延
伸は１．０〜１．６夕／ｄの延伸張力を得るのに合目的
的であり、かかる延伸条件下では一般にネッキング延伸
となり、カーペット用として好ましい強伸度を有する延
伸糸が得られる。尚、熱延伸に先立って１．０１〜１．
５の苦の予備延伸（冷延伸）を行うと延伸安定性が一段
と向上し、熱延伸時のたわみによる糸切れを減少させる
ことができる。熱延伸を２段以上に分けて行なう場合に
は、最初の熱延伸を前記条件で行ない、２段目以降は１
段目より高温を採用するのがよい。熱延伸と巻取りとの
間で公知のテクスチアー加工を行なって嵩高性を付与す
ることは、カーペット用に供する場合には特に推奨され
る。延伸糸の織度は最終用途に応じて適宜決定されるが
、力−ペット用の場合には６〜３Ｍが一般的である。

本発明は以上のように潜在巻綱性能が極めて優れた三葉
断面ポＩＪアミド繊維を製造することができるものであ
り、最終製品となすまでの任意の工程で巻縦発現処理を
することにより、特定方向からの非対称冷却に起因して
３つの突起の中の１つがコイル状巻縮の内側に位置する
ため、圧縮力に対しスプリングの働きをする巻瀬繊総が
得られ、ポリアミド繊維特有の高耐摩耗性および高ヤン
グ率と相挨つて、繰返し圧縮のかかるカーペット用源糸
として特に好適な繊維が得られるものである。

次に実施例を示して本発明を一段と明確にする。

実施例 １ 常法によって製造したポリカプロラクタム（９８％濃硫
酸中、濃度ｌｗｔ％、温度２５ｑ○で測定）を、Ｙ型ス
リット孔（各スリットのスリット幅０．１肋、スリット
長０．９奴、隣接スリットのなす角度１２０度で且スリ
ット交叉点に関し対称なスリット孔）６８個を千鳥形で
且各スリット孔の対応する各スリットがいずれも同一方
向に向くように穿設した紙糸口金を用い、各孔当りのポ
リマー吐出量５．６多／ｍｉｎ、紙糸温度２６０℃で熔
融紙糸し、紙糸口金面から４仇舷下方に冷却気流の最上
流面がくるように紡出糸条に直交する１．５ｍの冷却帯
城（室温の冷却空気使用）を設けて冷却固化し、１００
皿／ｍｉｎの引取温度で引き取りつつ水性油剤処理を行
ない、次いで一旦巻き取ることなく１００℃の加熱供給
ローラとセパレートローラに６回巻き付けた後、２５０
瓜ｈ／ｍｉｎの周速で回転する延伸ローラとセパレート
ローラに巻き付けて２．９音延申し、２５０伍ｈ／ｍｉ
ｎの速度で連続的に巻き取った。

紡糸口金直下の未固化状態の三葉断面ポリアミド繊維に
対する冷却空気の吹当方向（第１〜３図ト示す角度８で
表わす）および冷却空気の吹当速を種々変更した場合の
級出糸条のたわみ、糸揺、紡出糸条（単糸）同士の融着
、断糸、およびられた潜在巻縮繊維の潜在巻縮性能〔前
記１／ｐ（単位側‐１）で表わす、以下同じ。

〕を第１表に・した。第１表 第１表に示すように、８が１００より小さい場合には、
冷却空気の吹当速度が０．３〜１．５ｍ／ｓｅｃの範囲
で紡糸状態は安定しており、かつ潜在巻縮性能の優れた
三葉断面ポリアミド繊維が得られることがわかる。

これに対し、８が１００以上になると、潜在巻縮‘性能
の優れた三葉断面ポリアミド繊維を級糸安定性良く製造
することが困難になることがわかる。比較例 １ 紙糸と延伸を連続的に行なわないで、１００帆／ｍｉｎ
の引取速度で実施例１の実験Ｎｏ．２と同一条件で溶融
紡糸並びに油剤処理を行なった後、一旦禾延伸糸として
巻き取り、次いで該未延伸糸を２０００５０％ＲＨの室
内で５分間、２４時間および７独特間それぞれ放置後１
００００の延伸ピンを用いて２．９割こ延伸して得た三
葉断面ポリアミド繊維の潜在巻縞性能（１／ｐ）を調べ
たところ第２表に示す結果を得た。

尚第２表には比較のために本発明にかかる実験Ｎｏ．２
のデータも併記した。第２表 第２表より明らかな如く、一旦未延伸として巻取った後
放置し、しかる後延伸する場合には、放鷹時間が僅か５
分間であっても潜在巻綱性能１／ｐが１．４のものしか
得られず、潜在巻縮性能は紡糸と延伸とを連続的に行な
う本発明の場合の１／２に低下することがわかる。

又放置時間が２独時間あるいは７幼時間と長くなると巻
綱性能は更に一段と低下し、本発明の１／４〜１／６に
低下することが明らかである。実施例 ２ 紙糸口金面と冷却気流の最上流面との距離（以下ノズル
下距離という）を４柳、１０仇舷および１５０柳と変更
した以外はすべて実施例１の実験Ｎｏ．２と同一条件で
紙溶紡糸および延伸して得た三葉断面ポリアミド繊維の
潜在者綾性能１／ｐを調べたところ、第３表に示す結果
を得た。

第３表 第３表に示すように、ノズル下距離が４〜１００柳では
潜在巻縮性能が良好な繊維が得られるが、この距離が１
０仇肋を越えると非対称冷却効果が減少し、潜在巻縞性
能が著しく低下することがわかる。

実施例 ３ 延伸温度を２０〜１２０℃、予備延伸倍率を１．００〜
１．２針音（冷延伸）の範囲で種々変更し、かつ延伸倍
率を２．１０〜２．７の音の範囲で変更した以外はすべ
て実施例１の実験Ｎｏ．２と同一の条件で溶融級糸し、
一旦巻き取ることなく延伸して三葉断面ポリアミド繊維
を製造した。

本例における延伸時の加熱供給ローラ上での糸ハネ状況
および得られた繊維の潜在巻縦性能（１／ｐ）を第４表
に示す。

第４表 第４表に示すように熱延伸をしない場合（実験Ｎｏ．３
２および３３）には潜在巻縮性能の優れた繊維を得るこ
とができない。

これは延伸張力が大きくなり過ぎるために断面異万性構
造が機械的な力によって破壊されることに起因している
ものと思われる。熱延伸時の延伸温度が１００ｏ０以上
となり且つ延伸倍率が小さくなると加熱供給ローラ上で
の糸ハネ現象が起こるが、この糸ハネは予備延伸を行な
うことによって減少させることができることがわかる（
実験Ｎｏ．３６〜３壕参照）。

実施例 ４ 冷却固化後の引取速度を６００〜５００血／ｍｉｎの範
囲で種々変更し、それに応じて熱延伸倍率を変更した以
外は実施例１の実験Ｎｏ．２と同一条件で熔融紡糸し、
一旦巻き取ることなく延伸して三葉断面ポリアミド繊維
を製造した。

かくして得た繊維の潜在者綱性能（１／ｐ）を第５表に
示す。第５表第５表に示すように冷却固化後の引取速度
を、くするほど潜在巻縞性能の優れたものが得られる傾
向があることがわかる。

実施例 ５ 紡糸、延伸条件を実施例１および２の実験Ｎｏ．２，７
，１８，２３，２９および３１と同一条件とし、延伸後
直ちに巻き取ることなく、更に引き緩いて２２０００の
高速加熱空気を使用して該延伸糸を嵩高加工用語箱内に
連続的に押込んでテクスチアーリングを行ない、しかる
後得られた嵩高加工糸（ＢｕｌｋｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏ
雌ＦｉｌａｍｅｎＰ）を２００仇ｈ／ｍｉｎの巻取速度
で連続的に巻き取った。

かくして得た嵩高加工糸（１６５Ｍ／６８）をタフトミ
シンを用いて目付が１００になるような条件でタフトし
、得られたタフト布（生機）を沸水中で３０分間熱処理
し、次いで風乾して沸水処理布を製造した。

該濁水処理布のループ形状および素足で踏んだ際の弾力
性を調べた。

また該深水処理布をループを上側にし底面を平板上に接
着剤で貼り付け、該平板を水平に固化した後、灘水処理
布の上に２ｋｇ／地の荷重を５分間かけ、次いで５分間
除重し、再び５分間荷重をかけ、また５分間除重すると
いった要領で合計６時間圧縮、回復を繰り返し、最後の
除重をしてから１５分間後にこの荷重処理布についても
沸水処理布と同様にしてループ形状および素足で踏んだ
際の弾力性を調べた。

結果を第６表に示す。

第 ６表 第６表に示すように実験Ｎｏ．４７，４８および５１の
場合、沸水処理後および荷重処理後もループはへたらず
に立っており、また良好な弾力性を保持していた。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は縁糸口金から溶融縁出された未固化状態の
３葉断面ポリアミドフィラメントに対し冷却気流を吹き
当てる本発明の実施態様を例示した横断面図である。 Ｆ…・・・三葉断面フィラメント、Ａ，，〜，Ａ３・・
・・・・突起、Ｂ・・・・・・突起Ａ．の先端、Ｃ・・
・・・・フィラメントの中心、Ｄ・・・・・・フィラメ
ントの中心Ｃと突起Ａ，の先端Ｂとを結ぶ直線、Ｅ・・
・・・・フィラメントの中心Ｃを通る冷却気流の流線、
Ｑ・…・・冷却気流の吹出方向。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３葉断面ポリアミド繊維を溶融紡糸する方法におい
   て、紡糸口金から溶融紡出した未固化状態の３葉断面ポ
   リアミドフイラメントを、該フイラメントの突起の１つ
   が該フイラメントの中心から冷却空気の吹出側に向つて
   突出する位置関係を満足するように冷却気流を吹き当て
   て冷却固化し、必要に応じて油剤処理を行なつた後、一
   旦巻き取ることなく０．１〜０．６ｇ／ｄの延伸張力で
   熱延伸し、しかる後巻き取ることを特徴とする３葉断面
   ポリアミド繊維の製造方法。 ２ Ｙ型スリツト孔を有する紡糸口金を用いる特許請求
   の範囲第１項記載の３葉断面ポリアミド繊維の製造方法
   。 ３ Ｙ型スリツト孔の各スリツトのスリツト長／スリツ
   ト幅の比が３〜１５である紡糸口金を用いる特許請求の
   範囲第２項記載の３葉断面ポリアミド繊維の製造方法。 ４ 冷却気流の吹出方向と、３葉断面フイラメントの中
   心と冷却気流の吹出側に向つて突出する突起の先端とを
   結ぶ直線とのなす角が１０度より小さい特許請求の範囲
   第１項記載の３葉断面ポリアミド繊維の製造方法。５
   冷却気流を０．３〜１．５ｍ／ｓｅｃの速度でフイラメ
   ントに直交して吹き当てる特許請求の範囲第１項又は第
   ４項記載の３葉断面ポリアミド繊維の製造方法。 。６ 冷却気流をその最上流面と紡糸口金面との距離が
   ４〜１００ｍｍとなるように吹き当てる特許請求の範囲
   第１項、第４項又は第５項記載の３葉断面ポリアミド繊
   維の製造方法。７ 熱延伸に先立つて１．０１〜１．５
   ０倍の予備延伸を行なう特許請求の範囲第１項又は第７
   項記載の３葉断面ポリアミド繊維の製造方法。 ８ 熱延伸と巻取りとの間でテクスチアー加工を行なう
   特許請求の範囲第１項記載の３葉断面ポリアミド繊維の
   製造方法。