JPS6119811A - ポリエステル立体捲縮繊維およびその製造方法 - 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】 本発明は捲縮堅牢度の優れたポリエステル立体捲縮繊維
およびその製造方法に関し、更に詳しくは、カード開繊
時に捲縮のへたりが少ないポリエステル立体捲縮繊維お
よびその製造方法忙関する。

従来ポリエステル立体捲縮繊維は非対称冷却法や複合紡
糸法により製造されることが公知である。

しかして複合紡糸法は一般に紡糸装置が複雑であシコス
ト高となる欠点があった。これに対して非対称冷却法は
コストは低いが、一般に捲縮糸の捲縮堅牢度が複合紡糸
法にくらべて劣る欠点があシ。

これを改善するため延伸時高温で延伸すると捲縮堅牢度
のメジャーとなるモジュラスは向上するが、潜在捲縮能
が低下し、高度な立体捲縮が得られなくなるという問題
があった。このため比較的低温で延伸し、弛緩熱処理す
ることによって潜在捲縮能を充分発現せしめる方法が取
られているが、このことにより弛緩熱処理時モジュラス
が低下し機械的変形に対して捲縮が容易に変形し、捲縮
堅牢性は著しく低いものであった。

本発明者らは上記欠点を解決し安価で捲縮堅牢度の高い
立体捲縮糸を得るため鋭意研究の結果、後記する測定法
によシ求められる示差走査熱量計（ＤＳＣ）Ｋよる結晶
化にともなう発熱のピーク温度ＴＣ，が１７５℃以上の
ポリエステルを溶融紡糸し該紡糸工程または紡糸工程と
延伸工程間で非対称冷却法または非対称加熱法により断
面異方性に基づく潜在捲縮能を付与したポリエステル繊
維を延伸した後、１６５℃以上２４０℃以下の温度で定
長又は緊張下熱処理し、しかる後弛緩熱処理して捲縮発
現させることにより、所期の目的を達成する新規なポリ
エステル立体捲縮繊維を得ることができることを見出し
１本発明に到達した。

本発面のポリエステル立体捲縮繊維は、前記の如き製造
方法によシ製造することができるものであるが、その特
長的物性は後記する測定法によって求められる示差走査
熱量計（ＤＳＣ）による結晶化にともなう発熱のピーク
温度ＴＣｔが１９０℃以上で、かつ、本文中に特定する
前処理後の繊維の乾熱収縮応力曲線において、７０〜１
６０℃に熱応力の極大値をもたない点であり、かかる物
性は、従来のポリエステル立体捲縮繊維では全くみられ
なかったものである。

本発明のポリエステル繊維を製造するのに使用するポリ
エステルは、エチレンテレフタレートの繰返し単位を８
０モルチ以上、好ましくは９５モルチ以上含有するエチ
レンテレフタレート系ポリエステルであって、特にＴＣ
，値が１７５℃以上。

好ましくは１９０℃以上、特に２１０℃以上を示すもの
で々くてはならない。エチレンテレフタレートの繰返し
単位が８０モル多未満の場合には捲縮堅牢度が低くなる
ので好ましくない。ＴＣｔ値が１７５℃以上、好ましく
は１９０℃以上、特忙２１０℃以上であることは本発明
では特に重要であり、ＴＣ，値が高いほど潜在捲縮能の
大きいポリエステル繊維を得ることができ、かつ、ＴＣ
，値が１７５℃以上、好ましくは１９０℃以上、特に２
１０℃以上のポリエステルを使用して得られた潜在捲縮
性ポリエステル繊維は、高モジユラス化のために延伸温
度を高くして、も潜在捲縮能の低下が少なく、従って高
捲縮発現性を保持しており、しかも捲縮堅牢度の大なる
ポリエステル立体捲縮繊維を得ることができる。さらに
、本発明のポリエステル繊維を製造するのに使用するポ
リエステルは、後述する方法によって求められる発熱量
を１５　ｃａｌｌ／ｇ以上とすることによって、潜在捲
縮能をよシ向上せしめられることも、本発明者らによっ
て判明して、いる。

従来ポリエステル立体捲縮繊維の製造に際し。

得られる繊維の捲縮堅牢度の向上手段としてポリエステ
ルのＴＣｔ値を本発明の如く選択して使用され九個は本
発明者等の知る限り皆無である。

ＴＣ，値の高いポリエステルを製造する方法としては、
ポリエステルの重合触媒として適当なものを選定する方
法−や結晶核剤をポリエステル中に添加混合する方法が
あシ１例えばポリエステルの重合触媒として亜鉛−アン
チモンー゛リン系のものを使用すると１重合条件にもよ
るが、ＴＯ，が２１０℃程度のポリニスデルを得ること
ができる。またＴＣｌが１５５℃のポリエステル中にカ
オリナイトの微粉末を２０００ｐｐ添加配合した場合に
はＴＣ７が１９１℃１３０００ｐｐｍ添加配合した場合
にはＴＣ，が２０５℃のポリエステルが得られる。

上述するＴＣｔ値の高いポリエステルを用いて製造され
る本発明のポリエステル立体捲縮繊維は、ＴＣｌが１９
０℃以上、特に２１０℃以上であることが好ましく、こ
こでＴＣｌが１９０℃未満の場合にあっては、加熱雰囲
気下において、捲縮の耐熱性が低下するので好ましくな
い。

本発明に言うＴＣｔとは、Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅ１ｍｅｒ社
製示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い一試料を２０℃／分
の速度で約３００℃迄昇温し、ついで８０’（！／分の
速度で２７５℃迄降温し、この温度で５分間保持した後
、１０℃／分の速度で降温せしめて吸発熱熱量を測定し
、降温時試料の結晶化に伴なって発熱量が極大値を示す
点に対応する温度を示すものである。

第１図はＤＳＣを用いて得られた本発明の繊維の降温時
の発熱量特性曲線を示すもので（イ）は発熱のピーク、
（ロ）はＴＣ，を示す。

さらに本発明のポリエステル立体捲縮繊維の特徴は、次
に説明する前処理を与えた後の繊維の乾熱収縮応力曲線
において７０〜１６０℃に熱応力の極大値をもたないこ
とである。又、本発明に言う前処理とは、温度２０℃、
相対湿度６５チの雰囲気下において、試料単ｔＩｔ帷に
０．５　ｇ／ａの荷重を１０分間与えることである。

このように前処理を与えた後の繊維の乾熱収縮応力曲線
において、７０〜１６０℃に熱収縮応力の極大値をもた
ない本発明のポリエステル立体捲縮繊維は、特に機械的
な外力を受けた場合の変形に対する捲縮堅牢度及び寸法
安定性に優れる。

ここで７０〜１６０℃に熱収縮応力の極大値を有するも
のは、機械的な外力を受けた場合の変形に対する捲縮堅
牢度が低く捲縮の耐熱性も低いので好ましくない。

本発明にいう熱収縮応力とは、繊維を０．０５Ｖデニー
ルの張力下一定長で把持し、これを加熱昇温しでいくと
、繊維は熱収縮しようとするが、その両端が固定されて
いるため実際の収縮は起こらず、そのかわり繊維に収縮
せんとする内部応力が生じる。この応力を熱収縮応力と
いう。熱収縮応力の測定は、市販の非接着型金属抵抗線
歪計を周込、これを増幅させ連動した自動Ｘ−Ｙ記録計
で時間に対する応力の変化を記録測定する。試料は一定
長のループとし、一端を歪計に直結したフックに、他端
もフックに掛け、２０’Ｃにおいて初期張力０．０５Ｎ
／デニールになるように試料−フツク間長さを調整固定
する。（このときクルミのないように注意して張力を与
える。）こうして固定された試料を内径Ｘ　８　ｍｍの
円筒形石英ガラス管で外側にニクロム線を巻いたヒータ
ーで更にヒーター線外側を内径ＪＩ１２５１ｒＬｒｒＬ
の石英管で囲った二重管式ヒーター（長さ２００Ｉ）の
中心に試料が位置するようにヒーター中に試料を設置し
て、試料と３１ｒａｒＬ離れた中心に設置した検出端と
ヒーターをプログラム付き積分回路を有する温調器と直
結させ、２０℃／分の昇温速度でヒーターを加熱して雰
囲気を連続して昇温せしめ溶断するまで加熱して測定し
た熱収縮による収縮力を繊維のデニールで除した値を熱
収縮応力とする。

第２図は前記する前処理を与えた後の本発明及び比較例
の繊維の昇温過程における熱収縮応力の変化を示すもの
で、（ハ）は本発明の繊維が示す熱収縮応力の変化を示
すもので７０〜１６０℃に熱収縮応力の極大値をもたず
、に）は比較例の繊維が示す熱収縮応力の変化を示すも
ので７０−１６０℃に熱収縮応力の極太値を有すること
がわかる。

次に上記のような特性−を有する本発明の繊維の製造方
法につめて説明する。

本発明の繊維を得るためにく、まず前記したポリエステ
ルを用いて、溶融紡糸を行なう。該溶融紡糸に際し、紡
糸工程または紡糸工程と延伸工程間で非対称冷却法また
は非対称加熱法により断面異方性に基づく潜在捲縮能を
付与する。用いる紡糸口金としては、特に限定されるも
のではないが、捲縮率、捲縮発現力に優れた繊維を製造
するためには、異形断面ノズル、特に中空繊維を得るた
めのノズルやマ型断面を有するノズル等を用いることが
好ましい。

前記２つの潜在捲縮能付与方法のうち、非対称冷却法を
用いるときは、ノズル直下で紡出糸条の片側から冷却気
流を吹き当てて非対称冷却し、繊維の断面方向に断面異
方性を付与しつつ引取るが、この場合吹き当てる冷却気
流の速度は少なくとも０．５ｍ／秒、好ましくは１？Ｆ
Ｌ／秒以上とするのが好適であるが、３ｒｒｔ／秒以上
とすると紡糸糸切れが発生し操業性の低下をまねくので
好ましくない。

又、この場合の紡糸速度は少なくとも１０００ｍ／分。

好ましくは１３００ｍ／分以上、特に３０００　ｍ／分
以上とするのが好適である。

一方、紡糸段階で非対称冷却法によって潜在捲縮能が付
与されない場合は、延伸前の糸に片面加熱処理を施して
潜在捲縮能を付与する。この場合加熱の手段としては熱
板、加熱ローラー、光エネルギー（例えばレーザー光）
照射等公知の方法で良い。

このようにして潜在捲縮能を付与された未延伸糸は次い
で延伸を行なう。延伸倍率は最大延伸倍率（破断延伸倍
率）の０．７倍〜０．９倍が好ましい。

ここで延伸倍率が最大延伸倍率の０．７倍未満の場合は
モジュラスが低くなシ、捲縮堅牢度も低下するので好ま
しくない。又、ここで延伸倍率が最大延伸倍率の０．９
倍を超える場合にあっては、構造破壊を惹起し、潜在捲
縮能が低下するので好ましくない。

次に、ひきつづいて延伸後の糸条に、１６５℃以上２４
０℃以下、好ましくは１８０℃以上２２０℃以下の温度
で定長又は緊゛張下で熱処理し、しかる後、弛緩熱処理
により潜在捲縮能を顕在化する。

ここに言う延伸後の熱処理であって１６５℃以上２４０
℃以下、好ましくは１８０℃以上２２０℃以下の温度で
の定長又は緊張下熱処理は、捲縮発現力及び捲縮の耐熱
性が極めて優れる繊維を得るための手段であって、ここ
で弛緩状態とした場合にあっては捲縮の耐熱性はある程
度向上するが、捲縮発現力が低下するので好ましくない
。又、ここでの緊張条件ＦｉｌＯ％以下とすることが好
ましく、１０チを超える場合は構造破壊を惹起し、潜在
捲縮能が低下するので好ましくない。又、熱処理温度が
１６５℃未満にあってはモジュラス低下によシ捲縮発現
力が低下し、２４０℃を超える場合にあっては繊維が融
着を起こし始めるので好ましくない。

次に行なう潜在捲縮能を顕在化せしめるための弛緩熱処
理温度は延伸糸の熱応力ピーク温度付近で行なうのが好
ましい。

もし望むならば弛緩熱処理前に機械捲縮をかけたり、ス
テープルとして切断してもよい。また、延伸後の糸条を
適当な集束状態にととのえた後、切断して熱処理すると
を、そはまま熱処理する等の方法をとってもよい。

以上の方法によって得られる本発明のポリエステル立体
捲縮繊維は、機械的変形に対しての寸法安定性が著しく
優れておシ捲縮堅牢度が良好であると共に高温で熱処理
されているため熱的にも安定である。しかも優れた捲縮
特性を有するためにステープルとして用いる場合には、
カード開繊等によシ捲縮のへたちが少なく、かつ、圧縮
高保持性の優れたポリエステル立体捲縮繊維となる。

本発明の評価に用いた物性の測定方法は以下による。

く圧縮高保持性の評価方法〉 試料ポリエステル捲縮繊維ステープルを開繊してウェブ
となし、該ウェブを２０ｃＩＮ×１５ｔ１１の長方形罠
切断してサンプルウェブを作成し、該サンプルウェブに
それぞれ０．６．９／ｍ、５１１／ｃｄの荷重をのせ、
５分後の当該各荷重下でのウェブＩＩ当りの容積（ｄ＃
）を測定し、０．６　ｉ　／−荷重下での容積をＶｌ（
ｃＩＩ／、９　）、５１１／ｅｔＡ荷重下での容積をＶ
＊　（ｃｒｌ／　１１　）としてそれぞれ示した。

くウェブの熱収縮特性の測定方法２ 試料ポリエステル捲縮繊維ステープルを開繊してウェブ
となし、該ウェブを２０１＋１Ｘ２０１１の正方形に切
断し、該サンプルウェブを熱風乾燥機で７０℃で３０分
間熱処理し、該熱処理後のウェブの収縮長を熱処理前の
ウェブ長よシ測定算出し、熱処理前のウェブ長さに対す
る収縮率として算出した。

く発熱量の測定方法〉 Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅ１ｍｅｒ社製示差走査熱量計（ＤＳＣ
）を用い、試料を２０℃／分の速度で約３００℃迄昇温
し、ついで８０℃／分の速度で２７５℃迄降温し、この
温度で５分間保持した後、１０℃／分の速度で降温せし
め、試料の結晶化に伴なう降温時発熱量１ｓ、ｌを求め
る。次に５発熱量が既知の標準物質としてインジウムを
用い、ＤＳＣによりｍ標準物質（インジウム）を２０℃
／分の速度で約３００℃迄昇温し、標準試料の融解に伴
なう昇温時の吸熱量Ｉ　Ｓ６１を求め１次式により発熱
量を算出する。

１Ｓ、１ 発熱量（ｃａｂ　／　９　）　＝　−ｘ　６．７９Ｓ０
１ 以下本発明を実施例により詳述するが、本発明は（とよ
り、これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 亜鉛−アンチモン−リン系触媒使用によるものでＴＣ，
が２１０℃５固有粘度０．６３のポリエチレンテレフタ
レートを、紡糸温度２８５℃にてＣ形スリット状紡糸孔
（最外径１．８　ｍｍ　、スリット幅０．２ｍｍ）を３
６個穿設した紡糸口金よシ吐出量１１５、！ｉ！／分で
紡出し、紡出された糸条を紡糸口金直下で室温の冷却気
流を該糸条＜ｚ、ｏｎ／秒の速度で片側から吹き当てて
非対称冷却し、次いで冷却された糸条を１５００　ｍ７
分の速度で引き取シ、６９０デニール／３６フイラメン
トの未延伸糸を得た。゛得られた未延伸糸を１５万デニ
ールのトウ状に引き揃え、常圧のスチームジェットを用
いて延伸倍率３，２倍で延伸し、ひ、き゛続き５％緊緊
張湿温１９０℃の加熱プレートで加熱処理した後、この
マルチフィラメント糸に機械捲縮を付与して、６４ｍｍ
の長さに切断してステープルとなし、該ステープルを乾
熱１９０℃で３分間弛緩熱処理して潜在捲縮を顕在化し
、ポリエステル立体柴縮ステ〜プルを製造した。

得られた繊維の特性を第１表に示した。

比較例１ チタン触媒使用によるものでＴＣ２が１５５℃、固有粘
度０．６３のポリエチレンテレフタレートを用いた以外
は、実施例１と同一条件で製造して得た未延伸糸を１５
万デニールのトウ状に引き揃え、常圧のスチームジェッ
トを用いて延伸倍率３．２倍で延伸し、ひき続き５チ緊
張下温度１２０℃の加熱プレートで加熱処理した後、こ
のトウに機械捲縮を付与した後６４間の長さに切断して
ステープルとなし、該ステープルを乾熱１９０℃で３分
間弛緩熱処理して潜在捲縮を顕在化し、ポリエステル立
体捲縮ステープルを製造した。

得られた繊維の特性を第１表に示した。

比較例２ 比較例１で得られた未延伸糸を用いて、１５万デニール
のトウ状に引き揃え、実施例１と同一延伸条件で延伸し
、ひき続き実施例１と同一加熱処理条件で加熱処理した
後１機械捲縮を付与し、６４ｍｍの長さに切断してステ
ープルとなし、核ステープルを乾熱１９０℃で３分間弛
緩熱処理して潜在捲縮を顕在化し、ポリエステル立体捲
縮ステーブルを製造した。

得られた繊維の特性を第１表に示した。

第１表 第１表から明らかなように、実施例１で得られた繊維は
圧縮嵩保持性に著しく優れ、ウェブの熱収縮率が極めて
低く、従って熱寸法安定性に優れると共に７０〜１６０
℃に熱応力の極大値をもたず、ＴＣ，も２２３−”Ｃと
高い値を示すことを特徴としている。

一方、比較例１で得られた繊維は圧縮嵩保持性が本発明
の繊維九比べて小さく、さらにウェブの熱収縮率が極め
て大きい値を示すもので、７０〜１６０℃に熱応力の極
大値を有することを特徴としている。

また、比較例２で得られた繊維は、７０〜１６０’ＯＫ
熱応力の極大値をもたないが、ＴＣ，が１７８℃と低く
、潜在捲縮能が消失したためか、捲縮発現力が小さく、
圧縮嵩保持性が本発明の繊維に比べて劣る。

【図面の簡単な説明】

第ｉｅはＤＳＣを用いて得られた本発明の繊維の降温時
の発熱量特性曲線を示すグラフ、第２図は本文中に記載
の前処理を与えた後の本発明及び比較例それぞれの繊維
の昇温過程における熱収縮応力の変化を示すグラフであ
る。 （イ）・・・・・・発熱のピーク （ロ）・・・・・ＴＣ。 （ハ）・・・・・本発明の繊維 に）・・・・・・比較例の繊維 特許出願人　　東洋紡績株式会社 早　ＩＴ！１ →１厘（℃） →揚崖、（ｔ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）示差走査熱量計（ＤＳＣ）による結晶化にともな
   う発熱のピーク温度ＴＣ＿２が１９０℃以上で、かつ、
   本文中に特定する前処理後の繊維の乾熱収縮応力曲線に
   おいて、７０〜１６０℃に熱応力の極大値をもたないこ
   とを特徴とするポリエステル立体捲縮繊維。
2. （２）ＴＣ＿２が２１０℃以上である特許請求の範囲第
   １項記載のポリエステル立体捲縮繊維。
3. （３）示差走査熱量計（ＤＳＣ）による結晶化にともな
   う発熱のピーク温度ＴＣ＿２が１７５℃以上のポリエス
   テルを溶融紡糸し、該紡糸工程または紡糸工程と延伸工
   程間で非対称冷却法または非対称加熱法により断面異方
   性に基づく潜在捲縮能を付与したポリエステル繊維を延
   伸した後、１６５℃以上２４０℃以下の温度で定長又は
   緊張下熱処理し、しかる後弛緩熱処理して捲縮発現させ
   ることを特徴とするポリエステル立体捲縮繊維の製造方
   法。
4. （４）ＴＣ＿２が１９０℃以上、好ましくは２１０℃以
   上である特許請求の範囲第３項記載のポリエステル立体
   捲縮繊維の製造方法。
5. （５）溶融紡糸に用いるポリエステルの、後述する方法
   によって測定される発熱量が１５ｃａｌ／ｇ以上である
   特許請求の範囲第３項または第４項記載のポリエステル
   立体捲縮繊維の製造方法。