JPS62206018A - 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】 本発明はポリエステルの製造方法、更に詳しくはポリエ
ステル繊維を５０００ｍ／分以上の超高速度で溶融紡糸
する方法に関する。

［従来の技術］ ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート繊維は
高強度、高ヤング率、耐熱寸法安定性等多くの優れた特
性を有するため、衣料用あるいは産業用など巾広い分野
にしかも大量に利用されている。かかるポリエステル繊
維は一般的にテレフタル酸あるいはテレフタル酸ジメチ
ルとエチレングリコールとを出発原料としてエステル化
おるいはエステル交換反応後、重縮合反応して得られた
ポリエステルを溶融状態で紡糸後、巻取り、次いで延伸
することによって得られる。

一方、近年ポリエステル製糸工程の合理化プロセスとし
て特公昭３５−３１０４号公報に開示されているように
、紡糸速度が約５０００ｍ／分以上の超高速紡糸によっ
て紡糸工程のみで実用上十分な繊維物性を有するポリエ
ステル繊維を得る方法が提案されてい□る。

しかしながら、この方法によって得られた繊維は一応実
用上十分な物性を備えた繊維ではあるが、延伸工程を経
た従来の延伸糸に比較して、例えば衣料用として一般的
な極限粘度［η］が０．６２のポリエステルでの紡糸速
度６０００ｍ／分付近で巻き取られたポリエステル繊維
の繊維物性をみると強度、ヤング率が低く伸度が高いと
いう特異性を有している。このため、超高速紡糸で得ら
れたポリエステル繊維は高次加工工程で糸が切れたり、
延伸されたりしないように特別の配慮をする必要があっ
た。そごで、紡糸速度６０００ｍ／分付近で得られた繊
維でも延伸糸並の繊維物性を有する繊維の出現が強く望
まれていた。

かかる強度、ヤング率の物性改善を紡糸速度の高速化の
みで達成できるならば一方で原糸製造上、大幅なコスト
ダウンも可能となる。

しかしながら、単に紡糸速度を６０００ｍ／分、更に１
ｏｏＴｒＬ／分以上へと高速化を進めたたけでは、得ら
れた繊維の繊維物性は不十分でおり、例えば清水二部ら
、繊維学会誌。

３７．４．Ｔ−１３５（’１９８１）の報文に記載され
ているように紡糸速度６０００ＴｒＬ／分付近を極大値
にそれ以上の高速ではむしろ低下してしまうのである。

すなわち、繊維物性面から見ると、７０００ｍ／分以上
の超高速紡糸条件下では、かかる問題点は解決できなか
った。すなわち、紡糸速度に対する強度の向上はある一
定の紡糸速度で極大値をとり、それ以上の超高速度では
、強度が低下することが知られている。一方、かかる超
高速紡糸での大きな問題点として紡糸速度を高速化する
に従い紡糸工程での糸切れが増加することもよく知られ
ている。

このように高速紡糸した糸の強度向上、ヤング率向上と
、より革新的なコストダウンプロセスのための超高速紡
糸法は得られる物性面及び紡糸工程での糸切れ面から、
実現でき得ていないのが実情である。

前記超高速紡糸の強度低下の問題点は、ポリエステルの
固有粘度や巻取糸の単糸デニールにより、強度の極大値
をとる速度は変化するものの本質的に同様の問題を含ん
でいる。

かかる問題を解決するため、紡糸条件、例えば紡糸温度
、冷却風量、冷却風温度などの適性化、更には紡糸筒や
紡糸口金ノズル等の構造の改善など種々の検討を行なっ
たが、これらの方法では限度があり、得られる繊維物性
を向上せしめることはできなかった。また、この問題を
ポリエステル改善により解決しようとする提案が見られ
る。例えば差動走査熱量計で測定した冷却結晶化ピーク
において生成する球晶の径が小さいポリエステルを用い
ることによる高速紡糸における繊維形成時の分子配向下
での結晶化を抑制する方法、例えば、特開昭５６−９６
９１３＠公報、特開昭５７−４２９２０８公報、特開昭
５７−４２９２１＠公報、特開昭５７−５１８１４号公
報、特開昭５７−５１８１５号公報あるいは特開昭５６
−１０７０１８号公報で示されるような結晶化促進剤等
を添加練込む方法も挙げられるが、これらの方法によっ
て得られた繊維物性の向上および紡糸時の糸切れ減少は
なお不十分でおった。

又、特開昭５９−１００７１４号公報ではポリエステル
に銀化合物を添加し高強力、高ヤング率のポリエステル
繊維を得る方法が開示されているが、得られたポリエス
テル繊維が黒く着色しているため、白炭を要求される分
野への適用には開国がおった。一方紡糸工程での糸切れ
を減少させるためにはパック内での高度な濾過が必′要
でありポリマからの強度向上を狙うには高度な濾過に耐
えるポリマを作ることも必要であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは５０００ｍ／分以上での超高速紡糸によっ
て得られたポリエステル繊維の前記問題点を解決するた
め、超高速紡糸に用いるポリエステルと得られる繊維の
繊維物性及び超高速紡糸域での紡糸工程での糸切れにつ
いて鋭意検討を続けた結果、リン化合物を添加したポリ
エステルを用いる場合に限り、超高速紡糸領域での超高
速紡糸によって得られるポリエステル繊維の繊維物性の
うち、強度、ヤング率が向上し、しかも耐熱寸法安定性
も優れ、ざらに超高速紡糸領域での紡糸工程での糸切れ
の発生が少なく、特に６０００Ｒ／分以上、更には７０
００ｍ／分以上の超高速紡糸化での問題が解決されるこ
とを見い出し本発明に到達したものである。

本発明の目的は紡糸速度５０００ｍ／分以上の超高速紡
糸力に′よって得られるポリエステル繊維の繊維物性向
上にあり、特に強度、ヤング率の向上したポリエステル
繊維を紡糸工程での糸切れもなく安定して得る紡糸方法
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本願発明の前記目的はポリエステルを５００
０ｍ／分以上の紡糸速度で溶融紡糸するに当たり、エチ
レンテレフタレートを主たる構成単位とするポリエステ
ルでおって、該ポリエステルを製造するに必たり、ホス
ホン酸化合物をポリエステルを構成する酸成分に対して
０．０１〜１．０重句％添加して得られポリエステルを
用いることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法に
よって達成できる。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明で用いるポリエステルの製造にあたり、最も重要
なことはポリエステルの重縮合反応終了までの任意のホ
スホン酸化合物をポリエステルを構成する酸成分に対し
て０．０１〜１．０重量％添加することにある。かかる
ホスホン酸化合物は次の一般式［Ｉ］および［■コ式で
示される。

（以下余白） ｏ　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ ０Ｒｓ　　　　　　　　　　　　ＯＲ４〔Ｉ〕　　　　
　　　　　〔■〕 式中のＲ１はフェニル基または炭素数１〜４のアルキル
基、Ｒ２、Ｒ３は水素基、炭素数１〜１５のアルキル基
、フェニル基またはヒドロキシアルキル基であり、Ｒ２
、Ｒ３は同一でも異なっていてもよい。はＲ４はｎ−２
〜４の（ＣＨ２）　ｎである。

そして、前記一般式［Ｉ］で表わされるホスホン酸化合
物の具体例としては、フェニルホスホン酸、メチルホス
ホン酸、フェニルホスホン酸モノメチルエステル、フェ
ニルホスホン酸ジメチルエステル、フェニルホスホン酸
ジエチルエステル、メチルホスホン酸ジメチルエステル
、エチルホスホン酸ジメチルエステル、フェニルホスホ
ン酸ジフェニルエステル、フェニルホスホン酸ジ・エチ
レングリコールエステル、フェニルホスホン駿ジ・プロ
ピレングリコールエステル、フェニルホスホン酸ジ・ブ
チレングリコールエステル、メチルホスホン酸ジ・エチ
レングリコールエステル、メチルホスホン酸ジ・プロピ
レングリコールエステル等が挙げられる。

また、一般式ＣＩ［］で表わされるホスホン酸化合物の
具体例としてはフェニルホスホン酸とエチレングリコー
ル、プロピレングリコールまたはブチレングリコールと
の環状エステル、メチルホスホン酸と、メチルホスホン
酸とエチレングリコール、プロピレングリコールまたは
ブチレングリコールとの環状エステル等が挙げられる。

しかしながら、本願発明のホスホン酸化合物は、一般式
［Ｉ］、ｌ−ｊよび［Ｉ［］で表わされる化合物であれ
ばどんなものでもよく、上記の具体例に限定されるもの
ではない。これらホスホン酸化合物は単独でも、また２
種以上組み合わせて使用してもよく、ポリエステルの着
色防止剤として通常使用されている他のリン化合物につ
いても、本発明の目的に沿う限り、併用添加しても何ら
さしつかえない。また添加に際しては、そのまま添加し
ても、グリコールのごとき適当な溶剤に分散または溶解
しても、おるいはグリコール中で加熱処理したものでも
よい。このようなホスホン酸化合物のポリエステルへの
添加量はポリエステルを構成する酸成分に対して０．０
１〜１．０重量％、好ましくは０．０２〜０．５重ｆｆ
１％、ざらに好ましくは０．０３〜０．２０重量％の範
囲を適宜選択すればよい。ホスホン酸化合物の添加口が
０゜０１重量％未満の場合には、超高速紡糸法で得た繊
維の強度、ヤング率は低く本発明の効果は得られない。

また、１．０重口％を越える場合には、重縮合反応が阻
害されるばかりでなく、ポリエステル中に不溶性の異物
が生成し、溶融紡糸工程でのパック内圧上昇が激しく、
長時間の安定紡糸ができない。なあ、ホスホン酸化合物
の添加はポリエステルの重縮合反応終了までの任意の段
階で行なうことができるが、エステル化おるいはエステ
ル交換反応が実質的に終了した後から＠縮合反応時間ま
での間に添加するのがより好ましい。

本発明のポリエステル繊維の製造方法を採用することに
よって、得られる繊維の物性が向上するため紡糸工程の
糸切れ減少は改善される。さらに紡糸工程での糸切れ減
少の効果をより一層発現させるためには、ポリマ中の粗
大異物あるいは、極めて少ない確率で存在する２０μを
越える粗大内部粒子をカットする目的でパック内で、絶
対濾過径２０μ以下のフィルターでろ過し、しかる後５
０００ｍ。

７分以上の紡速で溶融紡糸することが好ましい。　本発
明でいうポリエステルとは、テレフタル酸成分とエチレ
ングリコール成分からな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％以下）を他の二官能性カルボン酸成分で置き
換えたポリエステルでおっても、またエチレングリコー
ル成分の一部（通常２０モル％以下）を他のジオール成
分で置き換えたポリエステルであってもよい。更に、各
種添加剤、例えば艶消剤、易滑剤、難燃剤、制電剤、親
水剤、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。

本発明の方法によって何故引取速度５０００ｍ／分以上
で得られるポリエステル繊維の物性を向上できるかにつ
いては、まだ明らかではないが本発明で用いる特定のリ
ン化合物であるホスホン酸化合物を特定量添加すること
によって、ポリエステル中に触媒等で添加した他の添加
剤との反応等によって微細な内部粒子が生成して、この
粒子が引取速度５０００Ｔｎ、７分以上の高速紡糸にお
ける繊維形成時の非晶部の分子配向および結晶化を促進
させているものと推測される。

本発明のポリエステルの２５°Ｃのオルソクロロフェノ
ール溶液で測定した極限粘度［η］は０．４５以上、好
ましくは０．５５〜０゜８５の範囲が本発明のポリエス
テル繊維の機械的及び熱的性質が倒れ好ましい。極限粘
度〔ηコが０．４５未満では得られる繊維の強度が低く
なる。

次に本発明で言う５０００ｍ／分以上の紡速で溶融紡糸
する具体的な実施形態の一例を第１図をもって説明する
。

溶融されたポリエステルはパックハウジング２内のパッ
ク１から吐出されて糸条となる。

ここでパック１内でポリエステルはフィルタによる濾過
される。吐出された糸条は冷却同化されて給油装置４に
て給油され、５０００Ｔｎ、７分以上の紡糸速度で回転
する第１ゴデイロール（以下用１ＧＤという）５と第２
ゴデイロール（以下用２ＧＤという）５′を経て捲取機
で巻き取られる。このように紡糸速度とは口金から吐出
された糸条が最初に接する駆動ロール（第１ＧＤ）の表
面速度を意味し、巻取速度ではない。ただし、第１０Ｄ
、第２ＧＤを用いない場合は巻取速度が紡糸速度となる
。

また、本発明においては第１ＧＤと第２ＧＤで連続的に
延伸を行なういわゆる直接紡糸延伸法等も適用される。

５０００ｍ／分以上の紡糸速度で得られる繊維物性を向
上させると紡糸工程中の糸切れは減少するもののざらに
糸切れ減少の効果をより一層発現させるためには。本発
明のポリエステルをパック内で絶対濾過径２０μ以下の
フィルターでろ過し、しかる後５０００ｍ′／分以上の
紡速で溶融紡糸することが好ましい。

ここで、絶対濾過径とは、ＪＩＳ−８８３５６の方法に
より、フィルタメディアを透過したガラスピーズの最大
径を指す。本発明にあける好ましい絶対濾過径は２０μ
以下、更に好ましくは１５μ以下である。ただし、あま
り細かい濾過径、例えば絶対濾過径２μというようなフ
ィルターを用いるとパック内圧の上昇が激しくなり好ま
しくない。絶対濾過径２０μ以下のフィルターとしては
、特にステリレススチールからなる繊維が好ましく、繊
維は特に不織布であることが一層効果的でおる。紡糸パ
ック内のフィルターの少なくとも一層は２０μであるこ
とが好ましい。また、パック内圧のフィルターの絶対濾
過径を上層より下層に順次細かくして構成することが紡
糸内圧をより有効に抑制できる点で好ましい。

また、絶対濾過径２０μ以下のフィルターとワイアーメ
ツシュ炉材あるいは粉末焼結金属ろ材、あるいは従来一
般に用いられてきたサンド等の炉層との併用が可能であ
る。しかし、いかなる炉材との組合わせにおいても、絶
対濾過径２０μ以下のフィルターを用いることが好まし
い。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。

なお、実施例中の物性は次のようにして測定した。

Ａ０強度、伸度 東洋ボールドウィン社製テンシロン引張試験機を用いて
荷重伸長曲線から求めた。

Ｂ、ヤング率Ｍ 東洋ボールドウィン社製テンシロン引張試験機を用いて
試料長２００調、引張速度２００ｍｍ１分、チャート速
度１，０００調／分で荷重伸長曲線を求めて次式で計算
する。

薗＜ｙ／ｄ）＝Ａ／［（Ｂ／Ｌ）ｘＤ］Ａ、Ｂ：第２図
の荷重伸長曲線から読みとった値 し＝チャートスピード Ｄ＝フィラメントデニール Ｃ１沸騰水収縮率（ΔＳｗ） 周長１ｍのカセ取り機に１０回巻き０．１３／ｄの荷重
をかけつつ原長ｐＯを測定した後、沸騰水中で１５分間
処理する。風乾０．１ｇ／ｄの加重をかけて試料長、Ｉ
２１を測定し、下式によって算出する。

△Ｓｗ＝［（Ｊ！　ｏ　−ｆｌ　＋　）／ρ０］ｘｌＯ
Ｏ（％）実施例１ テレフタル１１１００部、エチレングリコール５０部を
仕込み通常のエステル化反応を行ないビス−（β−ヒド
ロキシエチル）テレフタレート低重合体を得、次いで、
三酸化アンチモン０．０４部、フェニルホスホン酸ジメ
チルエステル０．１５部を添加して、重縮合反応を行な
い、極限粘度０．６３、軟化点２６０．３°Ｃ１のポリ
エチレンテレフタレートを得た。得られたポリエチレン
テレフタレートを第１図に示す装置を用いて、紡糸温度
２９８°Ｃで、孔径０．３３Ｎｒ１φ、孔数２４の紡糸
口金より紡出し、糸条の走行方向に対して度で巻き取っ
て５０ｄ／２４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維を
得た。これらの繊維物性を表１にまとめて示す。

表　　　１ 表１から明らかなように強度、ヤング率が高く、沸騰水
収縮率の低いは械的特性、熟的特性の優れたポリエステ
ル繊維が得られた。

特に紡糸速度７０００Ｔｒｔ／分、８０００ｍ／分にお
いても強度の向上したポリエステル繊維であった。

比較実施例１ テレフタル酸１００部、エチレングリコール５０部を仕
込み通常のエステル化反応を行ない、ビス−（β−とド
ロキシエチル）テレフタレート低重合体を得、次いで、
三酸化アンチモン０．０４部、リン酸トリメチルエステ
ル０．０３部添加して、重縮合反応を行ない、極限粘度
０．６３、軟化点２５９．７°Ｃ１行ない５０ｄ／２４
ｆのポリエチレンテレフタレート繊維を得た。これらの
繊維物性を表２にまとめて示す。

表　　２ 表２から明らかなように、得られたポリエステル繊維は
強度、ヤング率が低く満足すべきものではなかった。特
に紡糸速度７０００ＴｒＬ／分、８０００ｍ／分では強
度が低い繊維であり、実用上不十分であった。

実施例２ 実施例１において、リン化合物の種類と添加伍を変更し
て極限粘度［η］＝０．６３のポリニレチンテレフタレ
ートを得た。得られたポリエチレンテレフタレートを紡
糸速度７２００ｍ／分で巻き取って、７５ｄ／２４ｆの
ポリエチレンテレフタレート繊維を実施例１と同様の紡
糸方法′で得た。

超高速紡糸に供したポリエチレンテレフタレートが得ら
れた繊維の繊維物性を表３にまとめた。

水Ｑ１．２は本発明外であり、水Ｑ３．４が本発明の範
囲内である。水準３．４で示すように本発明ポリエチレ
ンテレフタレートを超高速紡糸することにより、高強度
、高ヤング率の繊維を得ることができた。

実施例３ 実施例１においてフェニルホスホン酸ジメチルエステル
０．０８部添加して極限粘度［η］−０．６１のポリエ
チレンテレフタレートを得た。得られたポリエチレンテ
レフタレートを絶対濾過径２０μのパック内フィルター
でろ過後７５００ｍ／分で巻き取って、７５ｄ／２４ｆ
のポリエチレンテレフタレート繊維を実施例１と同様の
紡糸方法で得た。

紡糸工程での糸切れ発生は１８回／ｌｏｎと少なく紡糸
性は良好であった。

［発明の効果コ 本発明のポリエステル繊維の製造方法によれば （１）　　超高速紡糸によって得た繊維にもかかりらず
、高強度、高ヤング率であり、しかも沸騰水収縮率は従
来の繊維並となり、機械的及び熱的特性に優れた繊維物
性を有する繊維が得られる。

（２）　　超高速化にともなって発生する繊維物性の低
下の問題が回避でき、ざらに紡糸工程での糸切れが減少
するため、超高速化が可能になり、大幅なコストダウン
が可能となる。

（３〉繊維物性が向上するため、高次工程での高速化に
対応可能な繊維となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融紡糸工程を示す概略図である。第
２図は本発明のヤング率の測定を説明する図である。 １：パック ２：パックハウジング ３：冷却筒 ４：給油袋２ ５：第１ＧＤ　　５′：第２ＧＤ ６、巻取機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエステルを５０００ｍ／分以上の紡糸速度で
   溶融紡糸するに当たり、エチレンテレフタレートを主た
   る構成単位とするポリエステルであって、該ポリエステ
   ルを製造するにあたり、ホスホン酸化合物をポリエステ
   ルを構成する酸成分に対して０．０１〜１．０重量％添
   加して得られポリエステル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。
2. （２）溶融紡糸をするに当たり、パック内で絶対ろ過径
   ２０μ以下のフィルターでろ過することを特徴とする特
   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。