JPS61266613A - ポリエステル繊維の製造方法 - 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】 く技術分野〉 本発明はポリエステル繊維の製造方法に関し、更に詳し
くはポリエステルを２０００ｍ／分以上の引取速度で溶
融紡糸するポリエステル繊維の製造方法に関するもので
ある。

〈技術的背景〉 ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは多く
の優れた特性を有しているため。

種々の用途に広く利用されており、特に繊維用途には大
量に用いられている。

かかる繊維用途のポリエステルは、通常テレフタル酸と
エチレングリコールとをエステル化反応せしめるか、テ
レフタル酸ジアルキルとエチレングリコールとをエステ
ル交換反応せしめるか、又はテレフタル酸とエチレンオ
キサイドとを反応せしめるかして、テ）し゛ラタル酸の
グリコールエステル及び／又はその低重合体を生成せし
め、次いでこの生成物を減圧下加熱して所定の重合度に
なるまで重縮合反応せしめ、且つ艶消剤として二酸化チ
タンな配合せしめることによって製造されている。

このようＫして得られたポリエステルは。

溶融状態で紡糸ノズルから繊維状に押出し、次いで延伸
して実用化される。また、ポリエステルｆｋ　２，００
０　ｍ　／分取上の高速度で溶融紡糸して得た中間配向
糸（ｐｏｙ）を延伸仮撚加工に供する方法も広く用いら
れるよ５になってきている。

更に最近はポリエステルを５０００ｍ／分以上の高速度
で溶融紡糸するととＫよって、紡糸工程のみで実用上充
分な特性を有するポリエステル繊維を得る方法が提案さ
れている。

しかしながら、紡糸速度の高速化、特に５０００ｍ／分
以上の速度にすることは、一方で紡糸時の単繊維切れ、
断糸が増加するために、得られるポリエステル繊維は毛
羽等の欠陥が多く高次加工工程の工程通過性が著しく悪
化する。このような傾向は紡糸速度の高速化につれて、
また単繊維デニールが小さくなるほど、更にフィラメン
ト数が多くなるほど顕著になり事実上ｓｏｏｏｍ／分以
上の速度での紡糸は極めて困難である。

この様な高速紡糸において紡糸安定性を紡糸条件の変更
のみＫよって得ることはできず、原料であるポリエステ
ルの改良も併せて行なうことが要求されている。

そこで、本発明者の１人は紡糸速度の高速化に伴なう単
繊維切れ及び断糸等の糸質欠陥について検討した結果、
ポリエステルの紡糸速度の高速化に伴なう分子配向下で
の結晶化がこのような断糸、単繊維切れ等の発生の原因
の１つであることを知り、かかる分子配向下での結晶化
を抑制する方法を、先に特願昭５５−１１６９７８号明
細書及び特願昭５７−１２８９７０号明細書にて提案し
た。

前者の方法はポリエステルの重縮合反応が完結する以前
の段階で脂肪族モノカルボン酸金属塩を添加する方法で
あり、後者の方法はポリエステルの製造が完結するま２
での任意の段階で、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸又はそのエ
ステル形成性鳩導体を添加し高速紡糸時の断糸。

単繊維切れを防止する方法である。

これらの方法によれば確かに高速紡糸時の断糸等を防止
することができるが５０００ｎ／分以上の高紡速下では
依然として期待する効果は得られなかった。

この点について、更に本発明者の２人は検討したところ
、ポリエステルの分子配向下における結晶化以上に、ポ
リエステル中に艶消剤として最も大量に配合されている
二酸化チタンの粒径及びその粒度分布が紡糸、或いは延
伸時の断糸及び繊維切れに大きな影譬な及ぼすことを知
り、先に特願昭５８−２１９６２５号明細書にて、平均
粒径が小さく且つ粒度分布がシャープである二酸化チタ
ンが配合されているポリエステルを高速紡糸に供するこ
とが効果的であることを提案した。

確かＫ、この様な微細な二酸化チタンが配合されている
ポリエステルを用いた高速紡糸では、従来の粗大粒子含
有二酸化チタン、即ち平均粒径が小さくても粒度分布が
ブーードである二酸化チタンが配合されているポリエス
テルに比較して、紡糸、或いは延伸時の断糸及び単繊維
切れが発生し、しかも得られるポリエステル繊維のヤン
グ率尋の機械的特性も低いものであるため、更に改善が
望まれている。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記欠点を解消し、引取速度ｚｏｏｏ
ｍ／分以上の紡糸で得られる未蔦伸糸の延伸、或いは引
取速度５０００ｍ／分以上の高速紡糸において、断糸及
び単繊維切れなどの発生が極めて少なく、しかも機械的
特性にも優れた繊維が得られるポリエステル繊維の製造
方法を提供することにある。

く構成〉 本発明者等は、前記目的を達成すべく検討した結果、微
細な二酸化チタンが配合され、且つ２，６−ナフタレン
ジカルボン酸が添加共重合されているポリエステルを高
速紡糸に供することによって、紡糸中の断糸及び単繊維
切れが減少し、得られる繊維のヤング率等の機械的特性
も向上することを見い出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、主たる酸成分がテレフタル酸成分であ
るポリエステルを２０００ｆｆｉ／分以上の引取速度で
溶融紡糸して繊維を維持するに際し、該ポリエステルと
して、前記酸成分に対して、下記一般式［１）で表され
る化合物が０．１〜２０モルチ添加共重合されており、
且つ下記（１）〜（３）の特性を同時に満足する二酸化
チタンがポリエステルに対し０．０１〜３重量％配合さ
れているものを用いることな特徴とするポリエステル繊
維の製造方法である。

一般式 二酸化チタン ■　平均粒径が０．５０μｍ以下 ■　遠心沈降法による沈降粒子の累積重量で表わされた
粒度分布において、下記式で示される粒度分布比［７−
）が２．３以下Ｃｒ〕＝　Ｄ２１／Ｄ□ ■　粒径１．５μｍ以上の粗大粒子が全粒子重量の０．
５重量％以下 本発明でいうポリエステルとは、主たる酸成分がテレフ
タル酸成分であるポリエチレンテレフタレートを主たる
対象とするが、テレフタル酸成分の一部（通常２０モル
チ以下）を他の二官能性カルボン酸成分で置換えたポリ
エステルでｈっても、またエチレングリコール成分の一
部（通常２０モルチ以下）を他のジオール成分でＩＩ換
えたポリエステルであってもよい。更に、各種添加剤、
例えば易染剤、難燃剤、制電剤、親水・剤９着色剤等を
必要に応じて共重合又は混合したポリエステルであって
もよい。

かかるポリエステルは、通常テレフタル酸とエチレング
リコールとをエステル化反応せしめるか、テレフタル酸
ジメチルの如きテレフタル酸の低級アルキルエステルと
エチレングリコールとをエステル交換反応せしめるか又
はテレフタル酸とエチレンオキサイドとを反応せしめる
かしてテレフタル酸のグリコールエステル及び／又はそ
の低重合体を生成せしめ、次いでこの生成物を減圧下加
熱して所定の重合度になるまで重縮合反応せしめること
によって製造される。

本発明において、引取速度２０００ｍ／分以上の高速紡
糸に供するポリエステルとして、下記一般式（１３で表
される化合物が添加共重合され、且つ微細な二酸化チタ
ンが配合されているものを用いることが肝要である。

一般式 ここで、一般式ＣＤで表される化合物としては、１，２
−ナフタレンジカルボン酸、ｌ、３−ナフタレンジカル
ボン酸、ｌ、４−ナフタレンジカルボン酸、ｘ、ｓ−す
７タレンジカルボン酸、１，６−ナフタレンジカルボン
酸、１，７−す７タレンジカルボン酸、　ｉ、ｓ−ナフ
タレンジカルボン酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸
、２，６−カッタレンジカルボンｆｉ　、　２．７−ナ
フタレンジカルボン酸、及び／又はこれら化合物のジメ
チルエステル、ジエチルエステルなどが挙げられるう これら化合物の中でも下記一般式〔■〕で表される化合
物である２、６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナ
フタレンジカルボン酸ジメチル、２，６−ナフタレンジ
カルボン酸ジエチルが好ましｔ、・。

一般式 かかる二官能性ナフタレンジカルボン酸化合物（以下、
ナフタレン化合物と称することがある）は、ポリエステ
ルの製造工程において、ポリエステルの数平均重合度が
３０に到達する迄の任意の段階（好ましくは、実質的に
エステル交換反応或いはエステル化反応が終了後であっ
て重縮合反応のために減圧を開始する以前）で添加し、
引続き減圧下加熱しつつ所定の重合度まで重縮合反応を
続行することＫよって共重合せしめる。

この際のナフタレン化合物の添加共重合量は、テレフタ
ル酸成分に対して０．１〜２０モルチである。

ここで、ナフタレン化合物の添加共重合量が０．１モル
チ未満であると、紡糸、或いは蔦伸時（以下、製糸時と
称することがある）の断糸、単繊維切れの減少、及び得
られるポリエステル繊維のヤング率等の機械的特性の向
上を達成できず、一方、２０モルチを超えると、得られ
るポリエステル繊維の機械的特性は向上するものの、製
糸時の断糸、単繊維切れを減少することができない。

尚、ナフタレン化合物の共重合量は、ナフタレン化合物
を添加することな（得られたポリエステルとの融点差か
ら求めることができる。

本発明において用いるポリエステルは、この様にナフタ
レン化合物が添加共重合されていると共に、微細な二酸
化チタンが配合されていることが大切である。

かかる微細な二酸化チタンとしては１粒径が小さく且つ
粒度分布がシャープであって粗大粒子が極めて少ないも
のである。

即ち、かかる二酸化チタンは、その平均粒径が０．５０
μｍ以下、好ましくは０．１０〜０．５０μｍ　であっ
て１粒度分布比〔ｒ〕が２．３以下、好ましくは１．４
〜２，２９％に好ましくは１．４〜２．１に制御されて
いる粒度分布を有していると共Ｋ、粒径１．５μｍ以上
の粗大粒子が全粒子重量に対し０．５重量％以下のもの
である。

ただし、前記平均粒径９粒度分布比〔ｒ〕。

及び粗大粒子量は下記の方法によって測定されたもので
ある。

１１１　　二酸化チタンの平均粒径 遠心粒径測定器（高滓製作所Ｉｔ　ＣＰ−５０型）を用
い得られた遠心沈降曲線を基にして算出した。

即ち、かかる遠心沈降曲線を基にして粒径と全粒子重量
に対する沈降粒子型ｉｉｔ表わした累積重量粒度分布曲
線から、沈降粒子重量が全粒子重量に対して５０重量％
に相当する粒径な読み取りこの値を平均粒径とした。

（２）二酸化チタンの粒度分布比〔ｒ〕二酸化チタンの
平均粒径測定において得られた沈降粒子の累積重量粒度
分布曲線から沈降粒子の積算重量が全粒子重量に対し２
５重量’１６ＴＫ相当する粒径（Ｄｏｓ　）と、沈降粒
子の積算重量が全粒子重量に対し７５重量％に相当する
粒径（Ｄ？Ｉ　）を読み取り、下記式で算出する。

［：ｒ：ｌ　＝へＳ／痔謬 かかる〔ｒ〕の値が小さい程、二酸化チタン粒子の粒度
分布はシャープになる。

（３）　　粗大粒子量 二酸化チタンの粒度分布比（ｒ）測定の際粒径１．５μ
以上の粒子の全粒子に対する割合を算出した。

ここで、平均粒径９粒度分布比〔ｒ〕、或いは粗大粒子
量の値が本発明で規定した範囲を１つでも外れる二酸化
チタンな艶消剤として含有するポリエステルでは、紡糸
。

或いは延伸において断糸や単ｆａｍ切れが多発し本発明
の目的を達成することができな（１゜ かかる平均粒径及び粒度分布比〔ｒ〕の下限は特に規定
する必要はないが、平均粒径及び粒度分布比〔ｒ〕の小
さい二酸化チタンはど製造コストが高くなるので、平均
粒径及び粒度分布比１：ｒ）　ｋ夫々０．１０μｍ及び
１．４程度にとどめておくことが好ましい。

この様な平均粒径゛１粒度分布比〔ｒ〕、及び粗大粒子
量を満足する二酸化チタンの配合量はポリエステルに対
し０．０１〜３重量％である。

ここで、二酸化チタンの配合量が０．０１重量−未満で
あれば、艶消効果が不充分であり、一方３重量％を越え
る場合には紡糸時に紡糸バック内の圧力が著しく高くな
り、しかも製糸時の断糸、単繊維切れが多発する。

本発明において用いられる二酸化チタンの結晶形態はア
ナターゼ型が好ましい。一方、ルチル聾の結晶形態であ
る二慣化チタンを用いれば紡糸、或いは蔦伸時に断糸。

単繊維切れの発生が多い傾向がある。

また、一般に紡糸速度が３０００ｍ／分以上、特に５０
００ｙｎ／分以上の高速紡糸ではｔ０００ｍ／分程度の
紡糸速度の場合よりも紡糸口金、ガイド等の損傷が目立
つ様になる。これは二酸化チタンの摩耗によるものであ
り、かかる摩耗を低下せしめるＫは従来使用されている
二酸化チタンに含まれているよりも多量のリン元素及び
カリウム元素を含有する二酸化チタンを用いることが好
ましい。

かかる二酸化チタンとしては、Ｐ、０．換算で０．２５
１ｉ％以上、好ましくは、０．２５重量％から１．０重
量％の範囲、更に好ましくは０．２８ｔｔチから１．０
重ｔＳの範囲のリン元素を含み、かつに！Ｏ換算で０．
１重量−以上。

好ましくはｏ、ｉ重量％からｏ、３ｏｊｉｔ％の範囲、
更に好ましくは０．１重量％から０．２８重量−の範囲
のカリウム元素を含んでいることが好ましい。

ここで、Ｐ２Ｏ５換算によるリン元素の含有量が０．２
５重量−未満である場合、又はにＫ２Ｏ換算によるカリ
ウム元素の含有量が０．１重量％未満である場合には該
二酸化チタンの色調が悪くなる傾向にあり、更に該二酸
化チタンのエチレングリコール中での安定性が悪くなる
傾向がある。

この様な微細な二酸化チタンは、市販品をそのまま用い
ることはできず、先ず二酸化チタン粉末をエチレングリ
コールの如き溶媒中で凝集粒子等の粉砕処理を行ない１
次いで沈降処理によって粗大粒子を分離し更に濾過処理
を組合わせて処理したものが初めて用いることができる
。

かかる処理を具体的に説明すると、二酸化チタン粉末と
エチレングリコールとのスラリーをホモゲナイザー及び
サンドグラインダー粉砕機に通し、更に高速回転するデ
カンタ−分級機及びフィルター（目開き１μ）を通過せ
しめることによって１本発明で規定する二酸化チタンが
得られる。

かかる二酸化チタンのポリエステルへの配合は、ポリエ
ステルの重縮合反応完結前の任意の段階でグリコールス
ラリーにして添加することによって行なうことができる
。

本発明においては、この様にす７タレン化合物が添加共
重合され、且つ微細な二酸化チタンが配合されているポ
リエステルを引取速度２０００ｍ／分以上の溶融紡糸に
供する。

この際の溶融紡糸条件としては同等特別な条件を採用す
る必要はなく、通常の溶融紡糸条件を採用できる。

また、引取速度２０００ｍ／分未満においても、本発明
で用いるポリエステルを用いてもよいが、その効果は引
取速度２ｏｏｏｍ／分以上の溶融紡糸に供する場合に比
較して著しいものではない。

尚、本発明で用いるポリエステルには、前述の脂肪族モ
ノカル、！′；ン酸金属塩及び／又はｐ−ヒト−キシ安
息香酸又はそのエステル形成性誘導体とな併用して用い
てもよく、このことはポリエステルの分子配向下での結
晶化を抑制することができ好ましいことでもある。

く作用〉 一般に、ドラフトが繊維に作用する紡糸。

或いは延伸において、繊維中に粗大粒子があれば、その
場所に応力が集中して遂には繊維の破断に至る。そして
、紡糸速度が高速になる程、又は延伸倍率が大になる程
、或いは単繊維デニールが小さくなる程ドラフトが大に
なり、応力集中があれば容易に繊維が破断される。

一方、ｔＩＩｍ用ポリエステルにおいて、最も多量に配
合されている艶消剤である二酸化チタンは、従来、平均
粒径が小さくても粒度分布がブｐ−ドで、しかも粗大粒
子量も多いも′のを用いていたため、粗大粒子による応
力集中が発生して紡糸、或いは延伸中の断糸及び、単繊
維切れが多発したのである。

この点５本発明で用いる繊細用ポリエステ゛二酸化チタ
ンを用いているので粗大粒子による応力集中が極めて少
ない。

更に１本発明では、ナフタレン化合物を添加共重合せし
めることによって、ポリエステな構成単位が導入される
ため、かかるポリエステルから成る繊維はヤング率等の
機械的特性が向上すると共に、高ドラフト下でも容易Ｋ
ｆｓ、維が破断しないものと考えられる。

七の結果１本発明では、２０００ｍ／分程度で紡糸し、
次いで通常の延伸工程を通した場合、或いは３０００ｍ
／分程度で紡糸した場合、更にはｓｏｏｏｍ／分以上の
紡分速上で紡糸した場合のいずれの場合も断糸、単繊維
切れが極めて少なく、且つヤング率等の機械的特性の向
上した高品質のポリエステル繊維を得ることができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば均一で高品質のポリエステル繊維を容易
に得ることができる。しかも、高速紡糸においても均一
で高品質のポリエステル繊維が得られるので、極めて効
率的な生産を可能にすることカーできる。

〈実施例〉 次に実施例をあげて本発明を更に詳述する。

実施例中の部は重量部であり、〔ｌ〕はオルソクロルフ
エ／−ル溶媒中３０℃で測定した値より求めた極限粘度
である。重合体の色調を表わすｂ値及びｂ値はハンター
製色差計な用いて測定した値であり、Ｌ値が大きい程白
度が向上していることを示し、Ｌ値が大きい程黄色味の
強いことを示す。

また、ポリエステルの融点（ｍ、ｐ、）は、示差走査熱
量測定計（Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製、タイプ９９０ｆＪｌ）
を用いて窒Ｓ雰囲気下、昇温速度２０℃／分、試料量１
０富９の条件で測定したものである。

実施例１〜５．比較例１〜３ テレフタル酸ジメチル９７０部、エチレングリコール６
Ｋ２Ｏ部及びエステル交換触媒として酢酸マンガン０．
３１部（２５ｔｏｏ１％対テレフタル酸ジメチル）を攪
拌機、精留塔及びメタノール笛体コンデンサーを設けた
反応器に仕込み、１Ｋ２Ｏ℃から２３０℃に加熱し、反
応の結果生成するメタノールを系外に留出させながら、
エステル交換反応させた。反応開始後３時間で内温は２
３０℃に達し、３．２０部のメタノールが留出した。こ
こで安定剤としてトリメチルフォスフニー）　０．２２
部（３０ｍ屑ｏ１チ対テレフタル酸ジメチル）を加え、
１０分間反応させた後重合触媒として三酸化７ンチモン
０．４４部（３０＋ａｍｏ　ｌ　　％対テレフタル酸ジ
メチル）及び第１表に示す量の２，６−ナフタレンジカ
ルボン酸を添加し、更に第１表に示す二酸化チタンを添
加した。

次いで得られた反応生成物を攪拌機及びグリコールコン
デンサーを設けた重縮合反応器に移し、２３０℃から２
８５℃に徐々に昇温すると共に、１■Ｈｇの高真空に圧
力を下げながら〔η〕０．６４リポリマーを得るべく重
縮合皮゛応せしめた。得られたポリマーの品質（〔η〕
９ｍ、ｐ、。

Ｃｏ１−Ｌ　、　Ｃｏｌ　−ｂ　）を第１表に併せズ示
す。

このポリマーを２８５℃で直径０．３１１Ｒの紡糸ノズ
ル３０個を有する紡糸口金から吐出量８０ｇ／分にて紡
出し紡糸速度２０００ｍ／分で溶融紡糸した。

得られた未延伸糸を延伸温度８５℃、ｆ、伸倍率３．５
倍、延伸速度１１００＋ａ／分で鳶伸して１５０デニー
ル／３０フイラメントの糸条を２．５９巻とした。この
際、単繊維切れが生じて延伸ローラー上に単＄１！維の
巻付きが生じた錘数なラップ率として罵伸錘数１００錘
当りの百分率で第１表に併せて示す。この延伸糸の強度
。

ヤング率も第１表に併せて示す。

次に、同じポリマーを２９０℃で直径０．３　ｆｉｌｌ
ｌの紡糸ノズルを２４個有する紡糸口金から吐出量３１
ｇ／分にて吐出し、紡糸速度５５００ｍ／分でポリエス
テル約２トンを溶融紡糸し紡糸中の断糸回数および得ら
れたポリエステル繊維の単繊維切れ（毛羽）数を調べた
。

紡糸中の断糸回数はポリニスデル吐出量１トン当りの断
糸回数として表わす。また、毛羽数は光電管方式でポリ
エステル繊維の毛羽数をカウントし、１００万ｍ当りの
毛羽数として表わす。

得られた結果を第１表に併せて示す。

実施例６−１２．比較例４−８ 添加する二酸化チタン、及び、２，６−す７タレンジカ
ルポン酸の添加量を第２表に示すように変化させた以外
は実施例１と同様にしてポリマーを合成したのち、この
ポリマーを２９０℃で直径０．３ガの紡糸ノズルを２４
個有する紡糸口金から吐出量３１１／分にて吐出し、第
２表に示す紡糸速度でポリエステル約２トンを溶融紡糸
し紡糸中の断糸口数および得られたポリエステル繊維の
毛羽数を調べた。

結果を第２表に併せて示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）主たる酸成分がテレフタル酸成分であるポリエス
   テルを２０００ｍ／分以上の引取速度で溶融紡糸して繊
   維を製造するに際し、該ポリエステルとして、（前記酸
   成分に対して、）下記一般式〔Ｉ〕で表わされる化合物
   が０．１〜２０モル％添加共重合されており、且つ下記
   （１）〜（３）の特性を同時に満足する二酸化チタンが
   ポリエステルに対し０．０１〜３重量％配合されている
   ものを用いることを特徴とするポリエステル繊維の製造
   方法。 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   ・・・〔Ｉ〕 〔式中、Ｒｈａ水素原子、或いは炭素数１又は２のアル
   キル基を示す。〕 二酸化チタン （１）平均粒径が０．５０μｍ以下 （２）遠心沈降法による沈降粒子の累積重量で表わされ
   た粒度分布において、下記式 で示される粒度分布比〔γ〕が２．３以下 〔γ〕＝Ｄ＿２＿５／Ｄ＿７＿５ 但し、Ｄ＿２＿５：沈降粒子の累積重量が全粒子重量の
   ２５％になつたときの粒径 Ｄ＿７＿５：沈降粒子の累積重量が全粒子重量の７５％
   になつたときの粒径 （３）粒径１．５μｍ以上の粗大粒子が全粒子重量の０
   ．５重量％以下 （２）一般式〔Ｉ〕式で表される化合物が、下記一般式
   〔II〕で表される特許請求の範囲第（１）項に記載のポ
   リエステル繊維の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   ・・・〔II〕 〔式中、Ｒは水素原子、或いは炭素数１又は２のアルキ
   ル基を示す。〕 （３）二酸化チタンがＰ＿２Ｏ＿５換算で０．２５重量
   ％以上のリン元素を含有し、且つＫ＿２Ｏ換算で０．１
   重量％以上のカリウム元素を含有す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方法。