JPS6160168B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な表面形状を有するポリエステル
繊維の製造法に関する。 殊に本発明は、表面に有する隆起線によつて、
独特な摩擦挙動を示すとともに、特有の手ざわ
り、風合、抗ピル性孔スナギング性を有する繊維
の製造法に関する。 ポリエステル、ナイロンなど溶融紡糸できる合
成繊維は、溶融紡糸過程の簡便性、低廉性と種々
のすぐれた繊維物性により、合成繊維の主流を占
めるに至つた。たしかにポリエステル、ナイロン
などの繊維物性は天然繊維には求め難いユニーク
なものであり、高く評価すべきものではあるが、
繊維表面があまりにも平滑であり、表情に乏しい
ことは否定できない。 繊維表面の平滑さは、とくにその手ざわりに対
して大きな効果を持つている。ポリエステルに
は、特有の、ぬめりを含んだワクシー感があり、
ナイロンにはすべりの大きいワクシー感があつ
て、肌へのなじみ難さを感じるのである。 このような肌に対する違和感は天然繊維になれ
親しんで来たことによる習慣的なものであると説
明されることが多い。しかし他の人造繊維で、溶
融紡糸でない紡糸法によるもの、たとえばレーヨ
ン、アクリル、ビニロンではこのような肌ざわり
を感じられないことから推定すると、ワクシー感
は表面の過度の平滑さに一つの要因があるとして
良いようである。 すべての有機天然繊維は生物の体内で、水溶液
から形成される。繊維形成の過程で脱水が起り、
表面積は縮少してひだを生じようとする傾向が現
われる。一方では表面張力により、ひだは消滅し
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ようとする傾向がある。両方の作用と繊維を形成
しつつある空洞の形状とによつて、微細かつ複雑
な凹凸を表面に有する繊維が形成される。 湿式紡糸、あるいは乾式紡糸によつて製造され
る人造繊維も同様である。内部構造は天然繊維よ
り単純であるが、紡糸のごく初期に生成した繊維
表層部は脱溶媒による縮少と紡糸ドラフトによる
拡大という両方の作用により複雑なひだと形成
し、それが複雑な表面形態に転化する。 ところが溶融紡糸される繊維は凝固過程での体
積減少は顕著ではない。一方紡糸ドラフトによつ
て繊維はひき伸ばされるので表面は常に拡大され
る方向に加工される。そのために繊維表面は極め
て平滑なものになつてしまう。 溶融紡糸された繊維の過度に平滑な表面に由来
する欠点を解決するために、従来から多くの試み
がなされて来た。酸化チタンのようなつや消し剤
は表面に若干の凹凸を与えることが知られてい
る。つや消し剤はかなり強力な淡色化効果を示す
ので、繊維の屈折率に近い屈折率を持つた粉体、
たとえばカオリナイト、シリカ、硫酸バリウム、
炭酸カルシウムなどを混入する方法が提案され
た。これらの粉体は単一粒子あるいは会合粒子と
して0.5μないし５μ程度の大きさのものであ
り、効果はたしかに存在するが、多重に混入する
ことが困難である点に難点があり、顕著な効果は
得られていない。また微粉よりも大量に混合でき
る異物として種々の熱可塑性樹脂、たとえばポリ
スチレン、ポリエチレンを３〜15％程度混入する
方法が提案されたが、アイロンにより硬化するた
め実用化されなかつた。 混入した異物よりも若干大きな凹凸を得る方法
として、自然延伸比よりもかなり高い延伸倍率で
延伸し自由収縮させると、繊維軸にほゞ直交する
方向に多数のひだを生じるという方法が提案され
たが、収縮力が残るような条件で安定に高倍率の
延伸を行なうことが難かしく、実用化されていな
い。 繊維軸に直交する方向に多数のひだを生じる方
法として、特公昭36−21817号および特公昭39−
22035号に開示されている方法がある。この方法
は未延伸フイラメントにひび割れ形成剤を付着さ
せつつ緊張処理して、繊維軸に直交するひび割れ
を形成させた後、ひび割れ形成剤を除去し、延伸
する方法である。この方法により第２図Ｂに示す
ような側面形状を有する繊維が得られる。この方
法の欠点は緊張処理の時間が非常に長くかかるこ
とである。そのためひび割れ形成剤の除去および
延伸の工程にくらべて緊張処理工程の装置が巨大
になるためコスト的および操作的に実用化できな
かつた。 これと類似の方法として特公昭42−8731号に開
示された方法がある。この方法は未延伸フイラメ
ントにひび割れ形成剤を付着させた後若干の時間
老成した後緊張処理して、繊維軸に直交するひび
割れを形成させた後ひび割れ形成剤を除去し延伸
する方法である。この方法によれば緊張処理に要
する時間は著しく短縮されるが、生成するひだの
形状が第２図Ａに示すような形になり、光学顕微
鏡ではほとんど見えないようにあまりにも微細化
されてしまうことと、ひだの密度が小さいため
に、ひだの効果が顕著でない欠点がある。またひ
だがほとんど繊維軸に直交しているため表面の不
規則性がめだたない欠点がある。このような欠点
から、現在までのところ実用化に至つていない。 本発明は新規な繊維表面を有するポリエステル
繊維のコストおよび操作上において実用化しうる
製造技述につき研究し、繊維表面に特有な隆起線
を密度高く有するポリエステル繊維の実用化に達
したものである。 本発明で得られるポリエステル繊維は、特有な
手ざわり、風合、抗ピル性、抗スナギング性を有
する。 本発明のポリエステル繊維は、直径500ｍμ以
下１ｍμ以上の平均粒径をもつた無機粒子を0.5
％ないし10重量％混合したポリエステルを溶融紡
糸し、該紡糸後の繊維を二次転移点以下の温度で
少なくとも３時間放置し、その後第一降伏点応力
の50％ないし95％の張力で、二次転移点以下の温
度で微少クラツクが生成するに十分な時間緊張処
理し、しかる後延伸して作られる。（なおここで
第１降伏点応力とは、緊張処理する温度で引張り
試験を行なつた時、荷重伸長曲線に最初に現われ
る小ピークの高さ（応力）である。） 上記の方法で、ポリエステル繊維として、直径
が１ｍμないし500ｍμの平的粒径をもつた無機
粒子が少なくとも繊維表層部に分散して存在する
ようにつくられ、その繊維表面には高さが繊維直
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径の５％以下で、長さが繊維軸に直角に切つた繊
維断面の周長以下である隆起線が繊維長１mm当り
130本より大なる密度で存在する繊維がつくられ
る。 本発明の繊維が有する隆起線はその方向が製造
条件により種々の分布を持つように出来るが、そ
の一例は繊維軸に対して45゜ないし90゜の間の傾
きを持つた面内に走つている。またその長さは繊
維を一周することはなく繊維を1/4周ないし半周
するものが一番多い。 若干の隆起線は他の隆起線と交叉しており、ま
たかなり曲つて走つているものもある。 隆起線の高さは繊維直径の５％以下であり、ま
た２μ以下である。巾は0.1μないし５μであ
る。巾は0.5μないし２μのものが最も好まし
い。 隆起線の密度は繊維長１mm当り130本より大き
く、1300本程度のものまであるが、効果上は250
本ないし750本が好ましい。隆起線の密度が少な
い場合には本発明のポリエステル繊維の持つ手ざ
わり、風合いが得られない。好適な密度では本発
明のポリエステル繊維の手ざわりは乾いた感じ
で、絹の感じに似ている。ドレープ性が良好で羊
毛や絹のようなシルエツトを容易に出すことがで
きる。隆起線密度が過大になると手ざわりは粗硬
になり、麻に似て来る。ドレープ性も悪くなる。
隆起線密度がさらに大きくなると紙に似た硬い風
合の領域を経て再びごく普通のポリエステル繊維
の風合の領域へもどつて行く。 本発明のポリエステルに混合する無機粒子の直
径が500ｍμ以上の場合には微少なひび割れを生
成する数が少なすぎて、10重量％混入しても本発
明の繊維が得られない。該粒子のうちで直径が１
ｍμ以下のものでは微少なひび割れを生成しない
ので好ましくない。粒子の直径は５ｍμないし
200ｍμが好ましく、とくに10ｍμないし100ｍμ
のものが好ましい。なお該無機粒子の形状は球形
とは限らないので、表面積基準の相当直径を直径
と呼ぶことにし、特に断わらない限り、表面積基
準の平均値を示すものとする。 本発明のポリエステルに混合する無機粒子とし
てはシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネ
シウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、けい酸カルシウ
ム、炭酸カルシウム、カーボンブラツク、酸化鉄
（ベンガラ）などが使用できるが、とくにコロイ
ダルシリカの水性ゾルがすぐれた性能を示す。粒
子は単分散が望ましいが、会合していても会合粒
子が小さければ使用できる。会合粒子が網状構造
を作ることは紡糸性を阻害するので極めて好まし
くない。同じシリカでもホワイトカーボンのよう
な網状に会合するものは0.5％以上添加するとほ
とんど紡糸不能となる。 無機粒子の添加量は0.5重量％以上10重量％以
下である。無機粒子の直径が小さい程添加量を少
なくできるが、添加量0.5重量％ないし１重量％
で有効な無機粒子の直径は10ｍμ以下となり、極
めて取扱いが難かしくなる。添加量10重量％以上
では無機粒子の増粘作用によつて一般的に紡糸困
難になる。添加量は１重量％ないし７重量％が好
ましく最も好ましくは1.5重量％ないし4.5重量％
である。 無機粒子の混合を行なう工程は、紡糸以前の任
意の工程を選ぶことができるが、エステル化もし
くはエステル交換の開始から重縮合の完了までの
間が望ましく、水、エチレングリコール、低級ア
ルコールもしくはこれらの混合物に分散して添加
することが望ましい。これは無機粒子の会合を押
さえるのに電離性が弱く極性の強い溶剤中に分散
させることが有効であるためと思われる。重縮合
終了後の添加は溶剤を除去して混合する必要があ
るため、巨大な粒子になり易いため好ましくな
い。 無機粒子を混合したポリエステルは、本発明の
ポリエステル繊維の全体を構成している必要はな
い。複合紡糸法により表面層のみに無機粒子を混
合したポリエステルを、芯部には普通のポリエス
テルを複合した繊維でも良い。また無機粒子を混
合したポリエステルと普通のポリエステルをサイ
ドバイサイド型に複合した繊維でも良い。またこ
れ以外の種々の複合様式の複合繊維とすることが
できる。この場合、無機粒子を混合したポリエス
テルは繊維表面の30％以上をおおつている必要が
ある。表面をおおつている割合が30％以下では本
発明のポリエステル繊維の独特の摩擦特性、手ざ
わり、風合が得られない。 溶融紡糸は紡出された未延伸糸がネツキング延
伸を起す紡糸速度で行なわれなければならない。
これは通常のポリエチレンテレフタレート繊維の
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〔η〕＝0.60〜0.62の場合、約4500ｍ／分以下に相
当する。好ましくは紡糸速度は2500ｍ／分以下で
ある。 紡糸した繊維は３時間以上放置後緊張処理を行
なえばよいが、24時間以上放置した後緊張処理を
行なつた方が良い。さらに好ましくは４日間以上
放置した後緊張処理する。放置温度は２次転移温
度以下である必要がある。好ましくは10℃ないし
50℃である。温度は低い方が好ましい。 緊張処理は二次転移点以下の温度で行なう。好
ましくは10℃ないし50℃である。処理時間は１秒
ないし１分程度である。この時間は紡糸後の放置
時間が長いほど短かくなる。従来から知られてい
るひび割れ形成剤を用いる延伸では、数週間放置
した原糸を用いて、ひび割れ形成までに５分間以
上の緊張を要したのにくらべて顕著に短かいこと
も本発明の効果の一つである。 延伸は緊張処理にひき続いて行なうことが好ま
しい。従来技術では緊張処理とひび割れ形成剤の
除去の二工程が非常に時間の掛る工程であるた
め、延伸と連続して行なうよりは、二工程のみ切
り離して処理し、延伸は他と共通の延伸機で実施
する方が有利であるという意見が有力であつた。
本発明ではひび割れ形成剤の除去は不要であり、
緊張処理に要する時間が短かいので、延伸と切り
離す必要はない。延伸は常法のいずれの方法でも
可能であるが熱板上で延伸する場合に隆起線の方
向が最も広い分布を持ち、温水浴蒸気浴がこれに
次ぐ熱ビン延伸では隆起線が繊維軸に直交するも
のが多くなり、熱ローラー延伸ではほとんど全部
直交する。また繊維軸に直交する隆起線が多くな
るにつれて隆起線は少なくなり、高さも低くな
る。 緊張処理は20％以下の低率の延伸によつて与え
ることが最も好ましい。延伸率は同じでも紡糸速
度、放置時間、油剤、緊張処理速度、緊張処理時
間によつてひび割れの発生密度、方向が変つて来
るので、緊張処理時の張力が好適であるように延
伸率を決める。緊張処理時の張力は第一次降伏点
応力の50％ないし95％の大きさで一定に保たれる
ように定める。延伸率が過大な場合にはネツキン
グが発生し張力は大きく変動する。この条件では
ネツキング部に隣接する未延伸部にあまりひび割
れを生じない。延伸率が過小の場合にはひび割れ
を生ずるまでの時間が極度に長くなるので好まし
くない。 隆起線を高くし隆起線の方向の分布を広くする
には緊張処理を多段の延伸にすることが有効であ
る。各々の段の延伸率はいずれも20％以下とす
る。最後まで20％以下の低率延伸で延伸を終るこ
とも可能である。このようにして得られたポリエ
ステル繊維は極めて強い絹鳴りを示し、特異な風
合を呈する。 本発明の繊維に用いられるポリエステルはテレ
フタル酸と炭素数２、４または６のグリコールを
主要な成分とするものであるが、とくにエチレン
テレフタレート単位を85％以上含有するものであ
ることが望ましい。 次に本発明を実施例によつて説明する。 実施例 １ テレフタル酸とエチレングリコールをエステル
化反応率92％まで反応させた液に重縮合触媒およ
び直径40ｍμのコロイダルシリカの水性分散液を
添加して高真空下で重縮合しシリカ含有率2.8
％、フエノール・テトラクロルエタン等量混合物
で測定した〔η〕が0.64のポリエステルを得た。 このポリエステルを常法により溶融紡糸し1000
ｍ／分で巻取つて270デニール／36フイラメント
の未延伸糸を得た。 この未延伸糸を28℃で100時間放置した後105ｇ
の張力で30℃の室温中で４秒間緊張処理した後
140℃の熱板上で3.2倍に延伸した。 得られた繊維は4.6ｇ／d25.3％の強伸度を有し
静摩擦係数0.57、動摩擦係数0.35で絹鳴りを生じ
た。この糸から天竺を編成しその風合を調べた。
手ざわりは乾いた感じでポリエステル特有のワク
シー感は認められなかつた。布は通常のポリエス
テルよりやゝ硬かつたがドレープ性は良好であつ
た。抗スナギング性を調べたところ通常のポリエ
ステルよりかなりすぐれていた。またランの発生
する危険性は通常のポリエステルと同等と判定さ
れた。 この繊維をスタフイングボツクス式捲縮機にか
け切断し、2dr×51のステープルとした。同デニ
ールカツト長のレーヨンステープルと混紡して得
た紡績糸を30番双糸として天竺に編立てた。この
編地の抗ピル性は３〜４級で通常のポリエステル
を用いた場合の２〜３級に対し１級程度すぐれて
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いた。 この繊維の側面形状は第１図のような形であつ
た。隆起線の高さは0.2μ程度、密度は550本／mm
程度であつた。 実施例 ２ 実施例１の紡糸後の繊維を種々の放置条件、緊
張条件を加えた後延伸したところ、次の表のよう
な結果が得られた。◎印のものは実施例１と類似
の性能を示した。

【表】 比較例 １ 実施例１のポリエステルのかわりに、コロイダ
ルシリカを添加せずに作つたポリエステル繊維に
ついて種々の放置条件、緊張条件を加えた後延伸
したところ次の表のような結果が得られた。紡糸
速度、デニールは実施例１と同一である。 〓〓〓〓

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリエステル繊維の側面の拡
大図である。第２図Ａ，Ｂは従来技術による、表
面に凹凸のあるポリエステル繊維の側面の拡大図
である。 〓〓〓〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直径が１ｍμないし500ｍμの平均粒径をも
   つた無機粒子を0.5ないし10重量％混合したポリ
   エステルを紡糸後の繊維表面の少なくとも30％を
   占めるように溶融紡糸し、該紡糸後の繊維を二次
   転移点以下の温度で少なくとも３時間放置し、そ
   の後第一降伏点応力の50％ないし95％の張力で二
   次転移点以下の温度で微少なひび割れが生成する
   に十分な時間緊張処理し、しかる後延伸すること
   を特徴とする新規な表面形状を有するポリエステ
   ル繊維の製造法。 ２ 溶融紡糸後緊張処理を行なうまでの間の放置
   を、二次転移点以下の温度で24時間以上行なう特
   許請求の範囲第１項記載の新規な表面形状を有す
   るポリエステル繊維の製造法。 ３ 緊張処理が20％以下の延伸である特許請求の
   範囲第１項記載の新規な表面形状を有するポリエ
   ステル繊維の製造法。 ４ 緊張処理が20％以下の延伸を２回以上繰返す
   ものである特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれか記載の新規な表面形状を有するポリエス
   テル繊維の製造法。