JPS62289609A - ポリエステル繊維の製造法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、ポリエステル繊維の製造法に係り。

さらに詳しくは、延伸糸並みの強伸度特性を有するポリ
エステル繊維を高速紡糸法で製造する方法に関するもの
である。

（従来の技術） 近年９合成繊維の生産性を上げ、生産コストを下げるた
め、高速度で紡糸して延伸工程をな（するための研究が
数多くなされている。特に、ポリエチレンテレフタレー
トに代表されるポリエステル系繊維の場合、ポリアミド
系繊維と比較して膨潤等の問題がないため、高速紡糸の
幸浸告も数多い。

しかし、単に紡糸速度を上げるだけでは、満足する糸質
性能を備えた糸条が得られず、多くの問題点を有してい
る。例えば９通常ＰＯＹと称される４、　０００　ｍ／
ｍｉｎ近傍までの紡糸速度で得られる糸条は、伸度が高
く１強度が低いため、延伸工程が必要であり、したがっ
て、延伸仮撚用の糸条として使用されているにすぎない
。また、５．０００ｍ／ｍｉｎ程度の紡糸速度で得られ
る糸条も、依然として強度が低く、伸度が高いという欠
点がある。

さらに、　６．０００　ｍ／ｍｉｎ以上の速度で紡糸し
た場合１強度は６．０００　ｍ／ｍｉｎ近傍の紡糸速度
で最大値を示すが、その後紡糸速度が上がるにしたがい
、徐々に低下し、一方、伸度は紡糸速度が上がるにつれ
て低下するものの、未だ不満足な数値した示さない。（
例えば、繊維学会誌　３３Ｔ−２０８（１９７７）　、
　Ｃｈｅｍｉｅｆａｓｅｒｎ／Ｔｅｘｔｉｌ　１ｎｄｕ
ｓｔｒｉｅ６１２　（１９８２）等を参照） これらの問題点を解決し１通常、紡糸・延伸二工程で製
造された衣料用ポリエステル繊維構みの強度、伸度等の
糸質物性を有する繊維を一工程で製造するため１種々の
提案がなされている。

例えば、特公昭３５−３１０４号公報には２強度３．２
〜４．６ｇ／ｄ、伸度３８〜７２％のポリエステル繊維
を製造する方法が記載されているが、−この方法では製
造時に加熱処理がなされていないため、後加工における
熱処理時に温度変化による熱収縮応力の変動が大きく、
このため糸条の張力斑が生じて、捲縮斑、太細斑、染着
斑などの糸斑が発生しやすい。

また、特公昭４５−１９３２号公報には、伸度が５０％
以下の繊維を得るため、紡出糸を４，０００ｍ／ｍｉ１
以上で引取る前に８０℃以上の温度で熱処理し、引取っ
た後、緊張熱処理する方法が記載されているが、最初の
熱処理は、一度走行糸条の温度を８０℃以下に冷却固化
した後であり、かつ。

高速のため随伴流の影響が太き（、マルチフィラメント
を均一に加熱しにくいという問題と、２段階熱処理をし
なければならないというコスト的に不利な条件がある。

特公昭５５−１１７６７号公報には、紡出糸を冷却後引
取ローラまでの間で加熱し９強度の太きな糸条を得る方
法が開示されているが、冷却装置のすぐ下に加熱筒を設
置するため、冷却風の持ち込み等により加熱筒の温度を
一定に保つことが困難であり、糸斑の原因になる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、高速紡糸のみの一工程で延伸糸並みの糸
質を有する糸条を得る試みは種々提案されているが、い
ずれの糸条も強伸度が不十分であったり、染着性が低下
したり、熱収縮応力に起因した糸斑が発生しやすい等の
欠点があった。

本発明は、上記の欠点を解消し、延伸糸並みの強伸度を
有するのは勿論のこと、染着性がよく。

熱収縮応力の温度変動が少なくて、捲縮加工等の後加工
における熱処理時に熱収縮応力変動に起因した糸斑が発
生しに＜＜、さらに、シボ立ちが良好なポリエステル繊
維を製造する方法を提供することを技術的な課題とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 高速紡糸においては２通常紡糸速度が速くなるにつれて
結晶化が進行することがよ（知られている。特に、　４
．０００　ｍ／ｍｉｎ近傍から急激に結晶化することが
報告されている。（例えば、繊維機械学会誌　旦、　　
Ｐ２６８　（１９８５）　）一方、結晶化の進行と空気
抗力の影響については、第１０回繊維連合研究発表会要
旨集（１９８４゜１０．１１〜１２．）のＰ８４〜８５
に、紡糸張力と走行距離（本発明でいう紡糸口金から集
束点までの距離）との関係および物性値の一部が報告さ
れ。

その中で、走行距離が長くなるにつれ非晶化することが
述べられているが、引続いて熱処理することについては
全（述べられておらず、熱処理することにより、繊維構
造や強伸度がどのように変化するかについては知られて
いない。また、紡糸速度に関しても、後述するように、
　６．　ＯＯＯｍ／ｍｉｎでは操業性が悪（なるし、　
４．　ＯＯＯｍ／ｍｉｎでは引取った繊維の強伸度が悪
いため、熱処理しても何ら効果はみられない。

本発明者らは、高速紡糸のみの一工程で延伸糸並みの強
伸度を有する糸条を得る方法を種々検討した結果、結晶
化を抑えながらｓ、ｏｏｏ〜５，７００ｍ／ｍｉｎで高
速紡糸を行い２次いで熱処理して急激に結晶化させるこ
とにより、一工程で延伸糸並みの強伸度を有するポリエ
ステル繊維を製造することが可能であることを知見して
本発明に到達した。

すなわち本発明は、ポリエステル繊維を製造するに際し
、溶融紡糸した繊維を下記式［１］〜［４］を満足する
条件下で引取った後、定長または緊張状態で０．０１〜
０．０６秒間熱処理し、引続いて実質的に延伸すること
な（捲取ることを特徴とするポリエステル繊維の製造法
を要旨とするものである。

０．０４≦Ｌ／Ｓ　Ｓ　−Ｄ≦０．０８　・−・−・・
・■５、０００≦ＳＳ≦５．７００　　　・・・・・・
・−■１．０≦　Ｄ　≦３．０　　　−−−−−−−−
■１．０≦Ｔｏ≦１．５　　　　・・・・・・・・・［
４］ただし、Ｌは紡糸口金から集束点までの距離（ｃｍ
）、ＳＳは引取ローラ速度＜ｍ／ｍｉｎ）、　　Ｄは単
糸繊度（デニール）、Ｔｏは集束点以降の糸条張力（ｇ
／ｄ）を表す。

以下９本発明の詳細な説明する。

本発明においては、ポリエステル繊維をン容融紡糸して
冷却後、引取ローラで引取るに際し１紡糸口金から集束
点までの距離、糸条張力、引取ローラ速度、さらには単
糸繊度を規制することにより。

紡出された繊維が引取ローラに至るまでの過程で結晶化
するのを抑えると同時に、高度に配向させることが極め
て重要である。すなわち、紡糸工程中でポリエステル繊
維の結晶化を抑えるには、糸条張力（紡糸張力）を高く
する必要があり、また。

高度に配向させるためには、糸条張力を高くすると同時
に、紡糸口金から繊維が集束される点までの距離りが前
記０式を満足するようにする必要がある。

例えば、単糸繊度（Ｄ）が２デニールの繊維を引取ロー
ラ速度（Ｓ　Ｓ）　５．　ＯＯＯｍ／ｍｉｎで引取る場
合、紡糸口金から集束点までの距離（Ｌ）を４〜８　ｍ
、また、ＳＳが５．５００　ｍ　／ｍｉｎの場合。

Ｌを４．４〜８．８ｍに設定して紡糸すれば、引取ロー
ラに至るまでの段階で結晶化が抑えられると同時に、高
度に配向した繊維となる。Ｌがこの距離より短い場合に
は、結晶化が促進されると同時に配向も不十分となり、
引続く熱処理においても急激な結晶化が起こらず９強伸
度的に劣ったものとなる。一方、Ｌが上記距離より長い
場合には、空気抵抗が大きくなりすぎ、引取ローラに至
るまでの過程で単糸切れが発生し、操業的に問題となっ
てくる。

また３本発明では糸条張力も大きな要因であり。

糸条張力（Ｔｏ）は０式を満足する必要がある。

すなわち、距離りが■弐を満足していても、糸条張力（
Ｔｏ）が１．０ｇ／ｄより低い場合には、結晶の生成１
発達がみられ、一方、１．５ｇ／ｄより高い場合には、
単糸切れが発生しやすくなり、操業性に問題がある。ま
た、距離（Ｌ）や糸条張力（Ｔｏ）が本発明を満足して
いても、弐〇および■を同時に満足していなければ１例
えば、引取られた繊維が結晶化しているとか、あるいは
配向度が不足しているとかいう問題が生じ、希望する物
性を有するポリエステル繊維を製造することができない
。

すなわち、紡糸した繊維を集束した後引取る引取ローラ
速度（ＳＳ）を、０式のように５．０００〜５．７００
　ｍ　／ｍｉｎの範囲にすることが必須である。引取ロ
ーラ速度（ＳＳ）が５．０００　ｍ　／ｍｉｎより遅い
場合には９例え本発明の他の条件を満足していても、繊
維の配向度は紡糸速度にも依存するため、十分な配向が
得られず２強伸度が問題となる。また、ＳＳが５．７０
０　ｍ／ｍｉｎより速い場合には、糸条張力が高くなり
すぎ、単糸切れが多発して操業性が問題となる。

さらに、単糸繊度（Ｄ）は、■弐のように１．０〜３．
０デニール、好ましくは１．５〜２．５デニールにする
必要がある。単糸繊度（Ｄ）が１．０デニールより細い
場合には、糸条張力が高くなりすぎて単糸切れが発生し
、一方、Ｄが３．０デニールより太い場合には、原因は
不明であるが１本発明の他の条件を満足しても結晶の破
壊がみられない。

本発明では、紡出した糸条を上記条件下で引取った後、
定長または緊張状態で０．０１〜０．０６秒間熱処理す
ることが必要である。この熱処理は。

紡出糸条を引取った後、捲取機までの間で結晶化させる
ためのものである。本発明では、一層破壊された結晶を
再度結晶化させるため、苛酷な熱処理は必要ないが、走
行糸条の温度を結晶化温度以上にする必要がある。その
ためには、走行糸条の速度、加熱手段等にもよるが、熱
処理温度はポリエステル繊維の融点より１００〜３０℃
低い範囲。

特に融点より７０〜４０℃低い範囲が好ましい。

熱処理温度が上記温度より低くなると、結晶化が不足し
て強度、伸度が不満足なものになる傾向があり、一方、
上記温度より高くなると、糸条が融着したり、糸切れし
やすくなる傾向を示す。

また、熱処理時間は、Ｗｉ維を結晶化させると同時に染
色斑の発生原因をなくすためには０．０１秒以上、繊維
の熱固定性を低下させないためには。

０．０６秒以下にする必要があり、特に、０．０２〜０
．０５秒の熱処理時間が好ましい。

糸条の加熱手段としては、加熱ローラ、加熱板。

加熱筒等を使用できるが、熱の伝導性をよ＜シ。

高速走行による摩擦を軽減するため、さらには。

紡糸設備面からみて、加熱ローラによる熱処理が好まし
い。

なお、上記熱処理を弛緩状態で行うと、糸揺れが大きく
て安定した操業が困難であり、定長あるいは緊張状態で
熱処理する必要がある。

本発明により製造されるポリエステル繊維は。

強度４．０ｇ／ｄ以上、伸度４５％以下の強伸度特性を
有し、延伸糸並みの糸質特性を備えている。

また、２００℃の熱収縮応力ＳＴ２゜。と１００℃の熱
収縮応力５Ｔ１００の比Ｓ　Ｔ　ｚｏｏ／　Ｓ　Ｔ　Ｉ
ｏｏが１．１〜２．０であり、熱収縮応力の温度による
変化が少なく、かつ、熱収縮応力曲線のピーク値ＳＴ餉
参×が７０〜１８０■／ｄである。

また、得られる繊維は高速紡糸で製造され、かつ、熱処
理されているため、熱水収縮率は７％以下となる。

本発明で得られるポリエステル繊維はこれらの特性を有
しているため、以下の特徴を有する。すなわち、得られ
た繊維に強撚を施して強撚シボ織物を製造する際、シボ
立てを行うが、シボ立て時の熱処理は、繊維の分子鎖の
歪の解放を容易にして潜在トルクの発現がしやすいよう
に弛緩状態で行われるため、この熱処理条件と繊維の熱
水収縮率やＳＴ、□が小さいことが相まって、潜在トル
の発現が十分に行われ、深くて細かい均一性のある良好
なシボ形成が行われる。また、仮撚等の捲縮加工におい
ても、熱収縮応力の変動に起因する糸斑が発生しに（い
利点がある。

さらに３本発明で得られるポリエステル繊維は。

−皮形成された結晶が破壊された後再度結晶化されると
考えられるため、繊維の結晶がルーズであり、しかも、
非晶部は高速紡糸特有の緩和した構造をとっているため
、染着性が延伸糸より優れている。このような繊維の構
造は、ＤＳＣ測定の結果からも裏付けられ９本発明で製
造されるポリエステル繊維では、結晶構造を反映する融
点（Ｔ　ｍ　）は延伸糸とほぼ同じであり、非晶領域を
反映するガラス転移温度（Ｔｇ）は通常溝られる高速紡
糸の繊維と同程度である。

本発明において使用するポリエステルは、実質的にポリ
エチレンテレフタレートからなり、必要に応じて少量の
他成分と共重合したもので、公知の重合法で得られるも
のである。また、艶消剤。

着色剤、安定剤、制電剤等を含んでいてもよく。

重合度も繊維形成性の損なわれない範囲であれば制服さ
れない。

また１本発明で得られるポリエステル繊維の単糸繊度は
、０式のように１〜３デニール、好ましくは１．５〜２
．５デニールであり、総繊度は２０〜２００デニール、
特に３０〜１８０デニールが好ましい。

次に１本発明の一実施態様を第１図により説明する。

ポリエステルの融点（Ｔｍ）より２０〜５０℃高温に保
った紡糸口金より吐出された糸条Ｙは。

紡糸口金１直下でＴｍ以上の温度に保たれた加熱筒２を
通過した後、冷却装置７で冷却固化される。

冷却固化された糸条Ｙは、紡糸口金１から通常より離れ
た位置に配置された集束具３であるスリソト型給油装置
で集束され、ｓ、ｏｏｏ〜５，７００ｍ／ｍｉｎの速度
の引取ローラ４に導かれる。引取ローラ４に導かれた糸
条Ｙは、捲取機に至る間で加熱ローラ５で熱処理されて
結晶化を進められ、ローラ間で強制的に延伸することな
くボビン６に捲取られる。

なお、前記工程中、集束性を向上させるために交絡処理
を行うことは、何ら障害になるものではない。

以下９本発明における測定方法を説明する。

集束点以降の糸条張力（紡糸張力）は、紡出糸条を集束
させた点から５ｃｍ下の張力をロフシールド社製張力測
定器タイプＲ−１０９２で測定した値である。

また、繊維はいずれも２０℃、６５％ＲＨにて２４時間
調湿後冬物性値を測定した。まず２強伸度の測定には、
島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料
長３０ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎの条件下で測定
した。

次に、複屈折率の測定には、ベレノク補償子を備えた偏
光顕微鏡を用い、浸液としてトリクレジルホスフェート
を使用した。

結晶化度（Ｘρ）は、２０℃のｎ−へブタン。

四塩化エタンを用い、勾配管を作成して求めた密度から
下記の式を用いて算出した。

ρ（−ρ１　　　　　　ρ ただし、　　ρ、＝１．３３５　ｇ／ｃｒＡρ、＝１．
４５５　ｇ／ｃＩＩ！ さらに、熱収縮応力の測定には、カネボウエンジニアリ
ング製熱収縮応力測定器ＫＥ−２を用い。

試料長１６ｃＩ１１をループにして３　ｃｍとし、昇温
速度１００℃／ｗｉｎ、初萄重１　／　３０　ｇ　／　
ｄの条件で測定した。

また、ガラス転移温度（Ｔｇ）、結晶化温度（Ｔｃ）。

融点（Ｔｍ）、融解エンタルピー（６８ｍ）の測定には
、パーキンエルマー社製示差走査熱量計ＤＳＣ−２Ｃ型
を用い、試料量３■で２０″Ｃ／ｍｉｎの昇温速度で測
定した。

熱水収縮率は、糸条を５０ｃ１ｍのループにし、初荷重
１／３０ｇ／ｄをかけた時の長さくＸ）と。

次いでフリーにし、沸騰水中で１５分間処理後。

自然乾燥し、再度１　／　３０　ｇ　／　ｄの荷重をか
けた時の長さくＹ）の差（Ｘ−Ｙ）をＸで除して求めた
。

（実施例） 以下８本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

なお、実施例中のポリマーの相対粘度ηｒは。

２５°Ｃのフェノール／四塩化エタン１／１混合溶媒中
、濃度０．５　ｇ／　ｌ　ＯＯｃｃで測定した。

実施例１ 第１図のような工程にしたがい、相対粘度ηｒ１．３８
のポリエチレンテレフタレートセミダルチップを第１表
に示す各種の条件で紡糸して、７５デニールの各種ポリ
エステル繊維を得た。その際。

溶融温度は一定とし、２９０℃に設定した。

なお、加熱ローラ熱処理欄の「−」は、該ローラが室温
であることを示しており、さらに、加熱コーラで熱処理
する際、ラップ数を変えて熱処理時間を変更した。紡糸
口金直下には、３００℃に設定した長さ１０ｃｍの加熱
筒を設置し、その１０国下より円周方向から吹出す２０
℃の冷却風にて繊維を冷却した。得られた繊維の物性値
を第２表に示す。

なお、置５は１　ｋｇ以上捲（と紙管が捲取機から抜け
ないというトラブルが発生した。また、隘１は、加熱ロ
ーラ上で熱処理する際に糸揺れが大きく、さらに、！１
ｋＡｌｌは、ドラフト切れが多発して操業上問題であっ
た。

なお、第２表中患１２は、　１．４００　ｍ／ｆｆ１ｉ
ｎの速度で一旦未延伸糸を捲取り、３．１倍に延伸し。

同時に延伸ゾーンで１５０℃の熱板処理した７５ｄ／３
６　ｆの繊維（延伸糸）である。

（以下、余白） また、第２．３図のＡは隘６　（本発明例）、Ｂは光５
　（本発明の製造工程で１Ｖｋ１６を熱処理する前の繊
維）、Ｃは寛３　（高速紡糸による繊維）、Ｄは覧１２
　（通常の延伸糸）の測定結果を示す。

第２図から明らかなように１本発明の実施例である隅６
の繊維は、延伸糸に近い強度−伸度曲線を示し１本発明
の方法で引取った未熱処理系隅５は、−次降伏点を有し
ている。

第３図に示すＤＳＣ曲線および第２表から９本発明例で
ある嵐６で得られた繊維のＴｇは１通常の高速紡糸によ
る繊維寛３に近＜、Ｔｍは延伸糸に近いことがわかる。

また、患５の繊維は、高速度で引取ったにもかかわらず
、第３図から明らかなように、結晶化のピーク（Ｔｃ）
が認められ。

本発明の方法で引取っただけで熱処理を施さない繊維は
、結晶化していないことがわかる。

さらに、寛７は、加熱ローラ熱処理時間が長いため、熱
収縮応力のピーク値（ＳＴ□Ｘ）が低く。

熱固定性が低いことがわかる。

次に、得られた繊維の染料吸尽率を下記の条件で測定し
た。結果を第３表に示す。

分散染料Ｔｅｒａｃｉｌ　Ｎａｖｙ　Ｂｌｅｕ　Ｓ　Ｇ
　Ｌを用い、２％ｏ、ｗ、ｆ、、浴比１１５０で分散剤
Ｄｉｓｐｅｒ　Ｔ　Ｌを−１ｇ／ｚ加え、助剤として硫
酸アンモニウム２ｇ／ｌとギ酸Ｑ、ｌ　ｃｃ　／　ｌを
用いて、繊維１ｇを１時間１００℃で染色した。次いで
、残液の染料濃度を分光光度計で測定し、原液と残液と
の染料濃度差から、どれだけの染料を吸尽したかを求め
た。

第３表から明らかなように２本発明の荀６は。

染料吸尽率が延伸糸（Ｎ１１２）より著しく大きく。

染着性が良好であった。

さらに、患６と隅１２で得られた繊維を、そｎぞれ下記
の条件で織物にした。

この繊維に２．５００回／ｍの強撚（ＳおよびＺ撚り）
を加え、得られたＳ強撚糸および２強撚糸を８５℃の乾
熱で４５分間熱処理し、トルクを一時的に固定した。こ
の強撚糸を経糸および緯糸として用い、経密度１０８本
／吋、ｍ密度９０本／吋で、Ｓ、Ｚ２本交互の平織に′
！Ｊ！織し、続いてこの生機を１００℃の熱水中で３０
分間浸漬、攪拌してシボ立てを行い、仕上げた結果１本
発明例である魚６で得られた繊維を用いた織物は、隘１
２の繊維からのものに比べて非常にシボが細かくて品位
がよ＜、シかも、風合の柔らかい強撚糸織物であった。

（発明の効果） 上述したように３本発明によれば、高速で溶融紡糸する
に際し、紡糸口金から集束点までの距離。

糸条張力５引取速度および単糸繊度を特定の範囲にして
引取り１次いで、熱処理して捲取るという簡単な方法で
、紡糸・延伸の二工程法で得られる繊維と同等の強伸度
特性を有し、また、熱収縮応力曲線のピーク値が比較的
小さいため、後加工時にシボ立ちが良好であり、熱収縮
応力変動に起因した糸斑も発生しにくり、さらに、染色
性が延伸糸より向上したポリエステル繊維を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す工程概略図。 第２図は強伸度曲線の一例を示すグラフ、第３図はＤＳ
Ｃの測定結果を示すグラフである。 １：紡糸口金 ３：集束具 ４：引取ローラ ５：加熱ローラ Ａ：本発明で得られる繊維 Ｂ：本発明の製造工程でＡを熱処理する前の繊維 Ｃ：高速紡糸による繊維 り二通常の延伸糸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエステル繊維を製造するに際し、溶融紡糸し
   た繊維を下記式［１］〜［４］を満足する条件下で引取
   った後、定長または緊張状態で０．０１〜０．０６秒間
   熱処理し、引続いて実質的に延伸することなく捲取るこ
   とを特徴とするポリエステル繊維の製造法。 ０．０４≦Ｌ／ＳＳ・Ｄ≦０．０８・・・・・・・・・
   ［１］５，０００≦ＳＳ≦５，７００・・・・・・・・
   ・［２］１．０≦Ｄ≦３．０・・・・・・・・・［３］
   １．０≦Ｔｏ≦１．５・・・・・・・・・［４］ただし
   、Ｌは紡糸口金から集束点までの距 離（ｃｍ）、ＳＳは引取ローラ速度（ｍ／ｍｉｎ）、Ｄ
   は単糸繊度（デニール）、Ｔｏは集束点以降の糸条張力
   （ｇ／ｄ）を表す。
2. （２）熱処理温度がポリエステル繊維の融点より１００
   〜３０℃低い範囲内であ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法。
3. （３）熱処理が加熱ローラによる熱処理である特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のポリエステル繊維の製
   造法。