JPS626913A - 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】 ［技術分野］ 本発明は無機微粒子含有ポリエステル繊維を５０００ｍ
／分以上の超高速で溶融紡糸して得る方法に関する。さ
らに詳しくは５０００ｍ／分以上の超高速紡糸を糸切れ
なく、長時間安定に紡糸し、かつ欠陥のない超高速紡糸
糸を得る方法に関する。

［従来技術及びその問題点］ ポリエステルは無機微粒子、主に酸化チタンを用途に応
じて添加して紡糸するのが一般的である。かかるポリエ
ステルを溶融紡糸する場合、１０００〜３５００ｍ／分
の紡糸速度で行なうのが一般的であり、この程度の速度
では紡糸性も安定しており、かつ均一な糸条が１ｑられ
る。

一方、近年紡糸速度はますます高速化されてきており、
これに伴って高速紡糸技術も長足の進歩を遂げているが
、紡糸速度が５０００ｍ／分以上になると、急激に紡糸
中の糸切れや単糸切れが発生し始め、安定した紡糸がで
きないのが現状である。このため、超高速紡糸の高中、
産性メリットがまったく生かされない。この問題を解決
するため、例えば米国特許第４−．１３４゜８８２＠明
細書等で、吐出する糸の半径方向の配向度分布を小さく
する紡糸法等が提案されている。

又、特開昭５６−９６９ｊ３号公報には糸切れ抑制のた
め超高速紡糸における分子配向時の結晶化を抑制する方
法が提案されているが、これらの結晶化を抑制する方法
を用いても工業生産プロセスの規模になると安定した紡
糸成績が得られないのが実情である。さらに得られた超
高速紡糸糸中にはボイドあるいはクラック状の欠陥が存
在し、糸物性に悪影響を及ぼしている問題があり、これ
らは解決されていない。

本発明者らは無機微粒子添加ポリエステルでの超高速紡
糸における前述の問題点の原因について鋭意検討を続り
た結果、ポリマ中に添加した無機微粒子の大きさや分散
状態が、糸切れ及び得られる超高速紡糸糸に生じるボイ
ドあるいはクラック状欠陥と大いに関係することを見い
出し本願発明に到達したのである。

［発明の目的コ 本発明は無機微粒子添加ポリエステルの５０００ｍ／分
以上の超高速紡糸を行なうに際し、糸切れなく、長時間
安定して紡糸でき、かつ欠陥のない超高速紡糸糸を得る
ことを目的とするものである。

［発明の構成］ 前記した本発明の目的はポリエステル繊維を製造するに
際し、平均一次粒子径が２μ以下の不活性無機微粒子（
Ａ）を溶媒中で無機微粒子（Ａ）の平均一次粒子径の１
０〜４．０００倍の径を有し、かつ平均粒子径が０．５
ｍｍ以下の粒子（Ｂ）とともに攪拌し、しかる後粒子（
Ｂ）を分離して得た無機微粒子（Ａ＞のスラリをポリエ
ステルの製造反応系に添加して１ｑたポリエステルを５
０００ｍ／分以上の紡糸速度で溶融紡糸することを特徴
とするポリエステル繊維の製造法によって達成される。

さらに、詳細に本発明について説明する。

本発明の最も重要な構成要件は超高速紡糸に供するポリ
マ中の無機微粒子の分散方法の規定にある。

すなわち、ポリマに無機微粒子を添加する際に、■平均
一次粒子径が２μ以下の不活性無機微粒子（Ａ）を ■無機微粒子（Ａ）の平均一次粒子径の１０〜４０００
倍の径を有し、かつ平均粒子径が０゜５ｍｍ以下の粒子
とともに攪拌し、 ■しかる俊、粒子（Ｂ）を分離して得た無機微粒子スラ
リを用いることが必須である。

さらに上記方法で得た無機微粒子スラリをポリエステル
の製造系に添加して得たポリエステルを５０００ｍ／分
以上で超高速紡糸することを特徴とするポリエステル繊
維の製造方法である。

本発明の不活性無機微粒子（Ａ＞の平均一次粒子径は２
μ以下とする必要があり、好ましくは１μ以下、更に好
ましくは０．７μ以下のものが使用されるが、調製前の
平均一次粒子径が２μ以下のものであれば、そのまま使
用することができる。一方、２μより大きい粒子径を有
する合成無機化合物や天然無機化合物の場合には、あら
かじめ平均一次粒子径が２μ以下となるように粉砕、分
級して使用する。

平均一次粒子径が２μより大きい場合には紡糸時に糸切
れや系中にボイドあるいはクラック状の欠陥が発生し、
また紡糸パック内圧上昇の原因となり好ましくない。本
発明では不活性無機微粒子（Ａ＞を、該不活性無機微粒
子の平均一次粒子径の１０〜４０００倍の粒子径を有し
、かつ０．５ｍｍ以下の粒子（Ｂ）とともに溶媒中で攪
拌してスラリを調製する。本発明の粒子（Ｂ）の粒子径
は不活性無機微粒子（Ａ＞の平均粒子径の１０〜４００
０倍であり、かつ０゜５ｍｍ以下であることが必要であ
る。好ましくは１５〜３０００倍、更に好ましくは２０
〜２０００倍の粒子径の粒子が使用され、粒子（Ｂ）の
粒子径は０．３ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０
．１ｍｍ以下のものが使用される。

粒子（Ｂ）の粒子径が不活性無機微粒子（Ａ＞の平均一
次粒子径の１０倍より小さい場合にはスラリとの分離が
困難となり、一方、４０００倍より大きい場合や、４０
００倍よりも小さくても０．５ｍｍを越える場合には、
分散効果が不十分となり凝集を解くことができない。

本発明の平均一次粒子径が２μ以下の不活性無機微粒子
（Ａ＞とは、二酸化チタン、シリカ、アルミナ、ジルコ
ニア等の金属酸化物、カオリナイト、タルク、ゼオライ
ト等の酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、リン酸リチ
ウム、リン酸カルシウム等のリン酸塩、硫酸カルシウム
、硫酸バリウム等の硫酸塩などの無機化合物で平均一次
粒子径が２μ以下のものをいう。前記無機化合物のうち
でも特に二酸化チタン、カオリナイト、タルク、炭酸カ
ルシウムおよび硫酸バリウムが好ましい。

粒子（Ｂ）としては、アルミナ、ジルコニア等のセラミ
ックス、ガラス、スチ・−ルなどの粒子が使用される。

中でもセラミックス、ガラスの小球体が好ましい。

本発明で使用するスラリ溶媒としては、水、メタノール
、エタノール、エチレングリコール等のアルコール、ト
ルエン、キシレン、ペンタン等の炭化水素等を挙げるこ
とができる。特に好ましくはポリエステル製造原料とし
て使用するグリコールと同一のグリコールを使用するの
がポリマの品質の低下が少なく、また工程の汚染、紡糸
や操作の容易性から好ましい。

攪拌処理は、用いる不活性無機微粒子（Δ）の種類、平
均一次粒子径および共存して使用する粒子（Ｂ）の種類
および径により変化するが通常の攪拌装置を用いて行な
うことができる。

すなわち、プロペラ翼、かい型入、タービン翼、十字翼
ディスク等の攪拌翼を１枚又は複数枚装着した攪拌装置
で、好ましくは１００〜１０゜ｏｏｏｒｐｍの速度で、
５分〜１０時間攪拌するのが好ましく、３０分〜８時間
攪拌するのが更に好ましい。分散方法は連続式処理でも
、回分式処理でもかまわないが、回分式処理がより好ま
しい。

不活性無機微粒子（Ａ＞を粒子（Ｂ）とともに攪拌処理
を行なったスラリはシ濾過、デカンチ一ジョン、その伯
の方法で粒子（Ｂ）を分離し、そのまま、あるいはスラ
リを再度シ濾過又はスーパーデカンタ等で、スラリ中に
残存する粗大粒子を除去した後、ポリエステルの製造反
応系に添加される。

本発明の無機微粒子グリコールスラリはポリエステル製
造工程の任意の時点で添加することができる。好適には
エステル化又はエステル交換反応開始以前から重縮合開
始まで、すなわち、重合反応中ポリマの固有粘度が０．
２を越えない間に添加される。本発明の不活性無機微粒
子（Ａ）は本発明の効果を十分に発揮させるためには重
合反応後、得られるポリマに対して５゜０重量％以下添
加することが好ましい。

また、本発明で言うポリエステルとは、繊維に成形し得
るポリエステルを主体とするものであればどのようなも
のでもよく、たとえばポリエチレンテレフタレーｌ〜、
ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンチレフタレ
−１〜、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチ
レン２，６−ナフタリンジカルボキシレート、ポリエチ
レン−ｄ、β−ビス（２−クロルフェノキシ）エタン−
４，４−−ジカルボキシレート等が挙げられるが、ポリ
エステル製造工程で添加する無機微粒子の凝集を促進さ
せない程度に主成分以外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あっても、またエチレングリコ
ールおよびブタンジオールなどのグリコール成分以外に
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、たとえば易染剤、難燃剤、制
電剤、親水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。

このように、得られた不活性無機微粒子含有ポリエステ
ルを５０００ｍ／分以上の超高速紡糸することにより、
前述した超高速紡糸時の問題点が解決される。

また、本発明は５０００ｍ／分以上の超高速紡糸で得ら
れる単糸デニールが５ｄ以下、更に２ｄ以下の糸に関し
てその効果は著しい。

ここで、本発明の５０００ｍ／分以上の紡糸速度の意味
を明確にするため、溶融紡糸工程の具体的な実施形態の
一例を第１図をもって説明する。溶融されたポリマがパ
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。吐出された糸条は冷却筒３で冷却固化されて給油装
置にて給油され、５０００ｍ／分以上の紡糸速度で回転
する第１ゴデイロール（以下第１ＧＤとする）５と第２
ゴデイロール（以下第２ＧＤとする）５′を経て巻取ａ
６に巻き取られる。

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１６Ｄと第２ＧＤで連続的に
延伸を行なういわゆる直接紡糸延伸等も適用される。

［発明の効果］ 本発明の特許請求の範囲に記載した無機微粒子の分散方
法を採用した特定の無機微粒子含有スラリを用いると、
ポリマ中に存在する凝集粒子量が極めて少なく、かつ均
一に分散せしめたポリエステルを得ることができるため
、かかるポリニスエテルを５０００ｍ／分以上の紡糸速
度で溶融紡糸することによって、次のような効果が発揮
される。

すなわち、 （１）５０００ｍ／分以上の超高速紡糸において、糸切
れ、毛羽の発生もなく長時間にわたり安定して紡糸する
ことが可能となる。特に、細デニール糸の場合、その効
果が著しい。

（２＞５０００ｍ／分以上で安定して紡糸が可能となる
ことは超高速紡糸の高い生産性のメリットを生かし、ま
た、５０００ｍ／分以上の紡糸で得られる糸条は後で延
伸工程を経ずども実用繊維として十分使用できるため、
工程合理化メリットをも産み出す。従って、大幅なコス
トダウンができる。

（３）得られる系中にはボイド必るいはクラツク状の欠
陥がないため、均一性の高い繊維となり、繊維物性も向
上する。

以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。

なお。実施例中の物性は次のようにして測定した。

Ａ、平均一次粒子径 ＢＦＴ法で測定した。

Ｂ、スラリ中粒度分布 光透過式遠心沈降型粒度分析器（高滓製作所ＣＰ−２型
）で測定した。

Ｃ，ポリマ中の凝集粗大粒子 少量のポリマを２枚のカバーグラス間にはさみ２８０’
Ｃにて溶融プレスし、急冷した後、顕微鏡観察し、複数
個の一次粒子同志が凝集し、粒径の粗くなった部分を凝
集粗大粒子と判定した。

粒子の分散性については、１ｍｍ２に存在する平均一次
粒子径の４倍を越す大きざの凝集粗大粒子を観察して次
のように判定した。

１級：平均一次粒子径の４倍を越える大ぎさの凝集粗大
粒子が１０個／ｍｍ２未満である。

２級：平均一次粒子径の４倍を越える大きざの凝集粗大
粒子が１０個／ｍｍ２以上３０個／ｍｍ２未満存在する
。

３級：平均一次粒子径の４倍を越える大きさの凝集粗大
粒子が３０個／ｍｍ２以上５０個／ｍｍ２未満存在する
。

４級：平均一次粒子径の４倍を越える大きざの凝集粗大
粒子が５０個／ｍｍ２以上存在する。

Ｄ、固有粘度 Ｏ−クロロフェノールを溶媒として２５°Ｃにおいて測
定した。

実施例１ 平均一次粒子径０．４μの二酸化チタン１０部にエチレ
ングリコール１００部および平均粒子径１００μのガラ
スピーズ１５０部を、タービン翼を備えた攪拌装置に仕
込み、３０００ｒｐｍで４時間攪拌した。攪拌終了後、
４００メツシユの金網でガラスピーズを分離除去して二
酸化チタン含有のエチレングリコールスラリを得た。ス
ラリ中の二酸化チタンの平均径は０゜４μであった。次
いで、ジメチルテレフタレート１００部とエチレングリ
コール６５部および酢酸マンガン０．０４部を仕込み１
４０〜２４０′Ｃでエステル交換反応を行なった。更に
、三酸化アンチモン０．０３部および調製した二酸化チ
タンのエチレングリコールスラリ３部を添加し、２５０
〜２９０’Ｃで高真空下に重合反応を行ない固有粘度０
．６３、軟化点２６０’Ｃのポリマを得た。

ポリマ中の粒子の分散状態を観察したところ凝集粗大粒
子は４個／ｍｍ２であり良好な分散状態であった。得ら
れたポリマを用い、紡糸温度３００’Ｃ１口金単孔当り
の吐出量１．４ｇ／分、紡糸速度８１００ｍ／分で溶融
紡糸した。

紡糸時の糸切れ発生回数、整経時の毛羽発生回数や、得
られた系中のボイドあるいはクラック状の欠陥の有無に
ついての結果は表１に示す通りであった。表１から明ら
かな通り、本発明の方法によれば、紡糸時の糸切れ、成
形時の毛羽の発生が少なく、かつ本実施例で得られた糸
を透過光顕微鏡で観察した結果、系中にはボイドあるい
はクラック状の欠陥が認められなかった。

比較実施例１ ポリマを得るに際し、平均粒子径１００μのガラスピー
ズ１５０部を添加しない以外は実施例１と全く同様にし
てスラリを調製した。得られたスラリ中の二酸化チタン
の平均径は０．６μであった。

得られたスラリを用いて実施例１と全く同様にしてポリ
エチレンテレフタレートを製造し、固有粘度０，６３、
軟化点２５９．２°Ｃのポリマを得た。

ポリマ中の粒子の分散状態を観察したところ、凝集粗大
粒子は２５個／ｍｍ２で分散状態は不良であった。

得られたポリマを用い、紡糸温度３０’Ｏ℃、口金単孔
当りの吐出量１．４Ｃ］／分、紡糸速度８１００ｍ／分
で溶融紡糸した。

紡糸時の糸切れ発生回数、整経時の毛羽発生回数や、得
られた系中のボイドあるいはクランク状の欠陥の有無に
ついての結果は表１に示す通りであった。

表１から明らかな通り、紡糸時の糸切れは多く、整経時
の毛羽も多く、また、本比較実施例で得られた糸を透過
光顕微鏡で観察した結果、系中にボイド及びクラック状
の欠陥が多数見られた。

表１ 実施例２ 二酸化チタンの平均一次粒子径と使用するガラスピーズ
の平均粒子径を変更したこと以外は実施例１と同様にス
ラリを調製し、得られたポリエチレンテレフタレートを
紡糸温度２９５°Ｃ１０金単孔当り吐出量２．５０部分
、紡糸速度７６００ｍ／分で溶融紡糸した。ポリマ中の
；疑集粗大粒子及び紡糸時の糸切れ発生回数は表２に示
す通りであった。

（以下余白） Ｎｏ、　１は不活性無機微粒子（Ａ＞の平均一次粒子径
が大きいため、紡糸時の糸切れが多発した。

Ｎｏ、　８．９は粒子（Ｂ）の平均粒子径が大きいため
、ポリマ中の凝集粗大粒子が多く、また紡糸時の糸切れ
も多かった。

一方、本発明の範囲内であるＮＯ１２〜７は表２で示さ
れるようにポリマ中の分散状態も良く、良好な紡糸性を
示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融紡糸工程の一例を示す概略図であ
る。 １：パック ２：パックハウジング ３：冷却筒 ４：給油装置 ５：第’ｌＧＤ ３−：第２ＧＤ ６：捲取機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリエステル繊維を製造するに際し、平均一次粒子径が
   ２μ以下の不活性無機微粒子（Ａ）を溶媒中で無機微粒
   子（Ａ）の平均一次粒子径の１０〜４０００倍の径を有
   し、かつ平均 粒子径が０．５ｍｍ以下の粒子（Ｂ）とともに攪拌し、
   しかる後粒子（Ｂ）を分離して得た無機微粒子（Ａ）の
   スラリをポリエステルの製造反応系に添加して得たポリ
   エステルを５０００ｍ／分以上の紡糸速度で溶融紡糸す
   ることを特徴とするポリエステル繊維の製造法。