JPS6328037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はサインペンの中芯等に用いるに適した
トウの製造法に関する。サインペン用中芯等に用
いられる繊維は、従来主にアセテート系再生繊維
が使用されてきたが、近年使用されるインキの多
様化に伴ない、ある種の溶剤によつては溶解した
りして使用できないこと、あるいは、インキ中の
顔料の経時的な選択吸収による色の変化の発生
等、多くの欠点を有することが認められた。その
ため、これに代わりうる耐薬品性に優れた繊維素
材の検討が進められてきたが、その中で、ポリエ
ステル系、ならびにポリオレフイン系等溶融紡糸
して得られる繊維束を用いることにより、かかる
欠点をおぎなうことができることが判明した。こ
の中で、特に、ポリエステル系合成繊維は、品
質、価格等が安定かつ、極めて優れているために
次第に量的拡大が計れるようになつてきた。しか
しながら、従来、市場に投入されてきたポリエス
テル系合成繊維としては、ステープルをカードに
かけて、スライバー状にしたものであつて、繊維
自身の物性は優れてはいるものの、スライバー製
造条件の若干の変動が直ちに品質の、例えば、イ
ンキの吸上性などの特性の斑として現われ、その
結果、均一な特性をきびしく求められるようにな
つてきた高級サインペン等への使用には困難さが
指摘されるようになつた。 本発明者らは、これらの点に鑑み、ポリエステ
ル繊維の特徴を生かしながら、かつ、従来の問題
点であつた均一性をさらに向上させるためには、
従来のスライバーをトウ状物に変えることが必要
であることを知つた。しかしながら、すでにアセ
テートトウが実用化されているにもかかわらず、
サインペン中芯を作るのに適したポリエステルの
トウを得ることはなかなか困難であつた。その理
由は、ポリエステルとアセテートの間に基本的に
剛性、表面物性、捲縮特性等に大きな差があるた
めと考えられた。そこで本発明者らは、これらの
差異を最終品質との比較において同程度以上にす
るために必要な要因について鋭意検討した結果、
本発明に到達した。すなわち本発明は、延伸后単
糸デニール５〜７デニール（以下drと略記する）
である繊維束を、厚み係数が１万〜５万dr／cmに
なるように押込み型捲縮機に供給し、次いで１次
捲縮数が18〜30ケ／in、２次捲縮数が３ケ／in以
下になるように捲縮をかけた後、実質的に表面処
理剤が付着されていない状態で引取ることを特徴
とする溶融紡糸してえられる有機合成樹脂系トウ
の製造法であり、また予め分割供給された繊維束
を同一捲縮機の中で捲縮をかけて、ただちに分割
してひき取ることおよび／または有機合成樹脂が
ポリエステル系樹脂であることを特徴であること
を特徴とするものである。 従来のアセテートのトウは、捲縮数が高々15〜
17ケ／in程度、単糸デニールも高々4dr程度まで
あり、これよりも捲縮数が多いものや、デニール
の太いものは実用上使用されなかつた。それにも
かかわらず、ポリエステルを用いた場合、従来の
アセテート並の品質では充分な品質を得ることが
できなかつた。この理由としては、前述のように
ポリエステルの方がはるかに剛性と捲縮が強いこ
と、表面が溶融紡糸のため平滑であること（アセ
テートは多孔状となつている）などから、中芯に
した場合の捲縮の均一性とインキ保持特性に差が
生じたものであろうと推定される。また通常のポ
リエステル繊維では、捲縮数が10ケ／in前後であ
り、アセテート並の捲縮数より大なるもの、単糸
デニールも4dr程度より大なるものは、サインペ
ン芯用トウにはそのままでの採用は無理であつた
としても、アセテートの常識を越えた、捲縮数が
18ケ／in以上、好ましくは20ケ／in以上のものが
良好なるインキ保性特性を有するサインペン用中
芯として適当であることは全く予想外のことであ
つた。 従来、単糸デニールが小さいものほどインキの
吸上性は、よくなるであろうことは、毛細管現象
理論からも推定できるところである。ところが予
想に反してアセテートよりも大きなデニールのも
のであつても非常に多くの捲縮数を付与するこ
と、および後述するように特定の表面物性さえ付
与してやれば、極めて優れたインキ保性能力を有
するサインペン用中芯を得ることを見い出した。
これらのことは従来のアセテートのトウの知見か
らは得られないことであつた。 さらに我々はポリエステルのトウをサインペン
中芯用に加工したあとのインキ保持特性を検討し
た結果、ポリエステル繊維表面が実質的に表面処
理剤が付着していない状態（トウの表面の電気電
導度が１×10⁹Ω以上、好ましくは１×10¹⁰Ω以
上である状態をいう）が親水性表面処理剤が付着
しているものより、良好なるインキ保性特性を示
すことを見い出した。この場合のインキは水性イ
ンキである。 従来一般的には、親水性油剤をつけたほうが、
水性インキを用いたときのインキ保性特性がよい
と考えられていたことからすれば、極めて新しい
発見と言わねばならない。このように実質的に表
面に帯電防止剤などが付着されていないポリエス
テル系繊維において、単糸デニール５〜８のもの
を組み合わせた場合、非常に優れたインキ保性特
性を示すようなサインペン用中芯を得ることがで
きることは、従来知られず、また容易に考えうる
ところでもない。またこのようなインキ保性特性
は、水性、油性の両方共にあてはまるものであつ
た。 また、１次捲縮数を従来一般的に実施されてき
た10ケ／in前後のものに比べ、非常に多く、かつ
均一にかけるためには、捲縮前のトウの厚み係数
を１万〜５万dr／cm、好ましくは、1.5万〜2.8万
dr／cmにすることが望ましい。このような厚み係
数は、従来の経験的に知られている厚み係数が５
〜７万dr／cmであることから、それよりも低い値
である。すなわち、はるかに薄いトウが使用され
ることが必要である。トウ状物を主として伸長に
より開繊する際、トウの厚み係数の５万dr／cm程
度以上のもの、すなわちトウの厚みが従来通常に
実施されてきたものは、本発明のように伸長によ
り開繊する本法によつて開繊が充分に行なわれ
ず、開繊斑が発生し、ペン芯体にした場合、イン
キの最大含み量等のインキ保持特性に影響を及ぼ
すという問題が生じた。薄いトウでは開繊も均一
にでき、インキ保性特性に対し何ら問題は生じな
いことは云うまでもない。しかしながら、通常の
捲縮機では工夫をこらしても捲縮をかけるために
は捲縮前のトウの厚みが少なくとも１万dr／cmで
あることが必要である。 ポリエステルのトウを用いた場合、捲縮数を15
〜17ケ／inとアセテート並の品質にしても、サイ
ンペン用中芯としての充分な品質は得ることがで
きなかつたが、捲縮数を18〜30ケ／in、好ましく
は20〜25ケ／inにすることにより、良好なるサイ
ンペン用中芯を得ることができた。捲縮数を従来
のの10ケ／in程度あるいは15〜17ケ／in程度まで
に多くしてもサインペン中芯成形時の開繊の際、
トウに伸縮、弾力性がなく、後述するような開繊
法では、うまく開繊ができず、開繊斑を起こした
り、あるいは全く開繊できない状態が生じる。ま
たサインペン芯としての性能もこれらの捲縮数の
ものでは、インキの最大含み量が小さく、ボタ落
ちが多くなる等の欠点も見られるのである。しか
るに、従来のアセテートの常識をも越えた捲縮数
が18〜30ケ／inのものでは、開繊性も良好であ
り、またインキ保持性能も良好であるということ
がわかつた。特に、捲縮数が20〜25ケ／inの範囲
のものは優れたインキ保持特性を示すものであ
る。捲縮数が30ケ／in程度以上になると、トウが
硬着現象を示し、開繊がし難くなること、また30
ケ／in以上の捲縮数であると捲縮数自体の山と谷
が小さく、そのことによりインキの保持性が悪く
なる等の欠点が認められた。 開繊は、サインペンの中芯とする場合トウをそ
のまま横方向に引張り伸ばしただけではうまく開
繊ができない。すなわち、トウを開繊するために
は、トウが見掛上、1.5倍以上の長さになるよう
に張力をかけ、好ましくは、1.7〜2.0倍の張力を
かけ、次いで張力を除去する操作（0.8〜0.9倍の
張力）を行なうことにより、捲縮の相をずらせ、
トウ巾を最初の巾の５〜15倍、好ましくは12〜15
倍程度まで拡げる操作をいう。ここでトウの長さ
が1.5倍にしかならないような張力であるとトウ
がうまく開繊できない上に、必要に応じて実施さ
れる樹脂加工の際、樹脂の付与が困難になる。こ
の樹脂加工はインキの均一な保持性等を目的とし
て実施される。また逆に、張力をかけ過ぎた場合
には、トウが伸びきつてしまつたり、また毛羽の
発生が見られるので注意すべきである。 トウに伸張性を付与するために、さらに２次捲
縮が所定の値にあることが望ましい。その数は３
ケ／in以下、特１〜1.5ケ／in程度の場合が良好
な結果を得ることができる。このような捲縮はあ
まり強いものであると、開繊後の形状が不良とな
るので、開繊工程の処理により捲縮が若干残る程
度にしておくことが望ましい。従つて捲縮堅牢度
が高すぎることのないよう捲縮をかけるべきであ
る。適当な捲縮率は12％以下、好ましくは、９〜
５％程度である。 本発明において今まで述べてきたように、単糸
デニールは５〜7drの範囲にある。これより細い
デニールのものではトウとして充分な開繊状態が
得られ難いため逆にインキ保性特性の斑となり、
また必要に応じて実施される樹脂加工等がやり難
いのである。また太すぎる場合には、開繊状態は
よいがインキ特性が不足し、例えばインキの保持
能力の低下からボタ落ちなどの好ましくない現象
を生ずる。 また、近年サインペンの多様化に伴ないインキ
を含ませる中芯の規格も多様となり、同時に用い
るトウデニールも2.5万dr〜８万drの範囲で
5000drごとのデニールのものが特に好んで使用さ
れている。従来のトウは、紡糸後、集束し、温水
浴等で延伸し、続いて定長熱処理、処理剤付与等
を行ない厚み係数が５〜８万dr／cmのトウ捲縮を
かけ、分割のできないものであつた。しかし、ト
ウデニールが１〜８万drの範囲内で大きく変わる
場合、生産条件あるいはまた、厚み係数が大きく
異なつてくるので一台の押し込み型捲縮機だけで
は、捲縮を均一に付与できなく捲縮斑が起こるこ
と、また厚み係数の大きいもの、特に５万dr／cm
以上のものは、トウ開繊時、開繊斑が発生し満足
できるサインペン中芯を作成できないという問題
がある。そのため、トウデニールを大巾に変える
ためには、押し込み型捲縮機も変える必要があつ
た。特に細いトウの場合には小さな捲縮機を使用
せざるを得なかつた。しかしこれでは、生産性が
上がらず、かつまた1.5〜2.5万drの細いトウデニ
ールのものの生産は、難しかつた。我々は、これ
らの点を考え、鋭意検討した結果、予め分割供給
した繊維束を（厚み係数が１万〜５万dr／cmにな
るように）同一捲縮機に供給し捲縮をかけて、た
だちに分割して引き取り、1.5万〜2.5万drの細い
トウデニールのトウでも製造可能なる方法を見い
出した。すなわち、本発明は、また紡糸原糸を収
束し延伸する際、原糸を予めクリール部より延伸
ラインに分割供給し、延伸中も、分割装置（ガイ
ド類でよい）を設け、分割した繊維束が絡み合わ
ないよう捲縮機前部まで完全に分割しておくこ
と、そしてそれらの分割された繊維束を同一捲縮
機に供給し、捲縮をかけただちに分割して引き取
ることを特徴とするトウ製造法である。この場
合、捲縮機には、厚み係数が１万〜５万dr／cmに
なるように繊維束を供給することが好ましい。 このような方法により、細デニールのトウも容
易にかつ、生産性を下げることなく生産可能とな
つた。なお、ここで用いる分割ガイドとは表面が
クロムメツキしたもの、あるいはステンレスの棒
状物、金属を溶射した耐摩耗性のガイド等であ
り、繊維束と接触時、毛羽、単糸切れ等の発生を
最小にするものが必要である。 本発明でいう「引取り」とは、力をかけて、ト
ウを引張るということだけでなく、自重で箱やケ
ンスなどの容器に入れるような作業をも含むもの
である。本発明で得られたトウは別工程で、ある
いは連続して開繊し、次いで集束してサインペン
用中芯に成形される。開繊は少くとも50％以上に
伸長させ次いで張力を除去する操作を一度以上繰
返すことで行なわれる。この開繊の際、表面処理
剤が実質的に付着していないことにより、トウは
０±2kvの範囲外に帯電する。開繊後、トウは水
性インキの最大含み量が0.8以上になるように収
束成形される。 本発明において、今まで述べてきたように、単
糸デニールの好ましい範囲としては、５〜7drで
ある。これより細いデニールのものでは、トウと
して充分な開繊状態が得られ難いため、逆にイン
キ保持特性の斑となり、また必要に応じて実施さ
れる樹脂加工等がやり難いのである。また太すぎ
る場合には、開繊状態はよいが、インキ保持特性
が不足し、例えばインキの保持能力の低下からボ
タ落ちなどの好しくない現象を生ずる。 また本発明の方法で好ましく用いられるトウの
デニールとしては、２〜20万dr程度、特に３〜８
万drの比較的細いトウである。これはサインペン
中芯の規格に合わせて作成される。もちろん本発
明の方法により、20万drを越えるような太いトウ
も製造することは可能である。 本発明の溶融紡糸してえられる有機合成樹脂系
フイラメント繊維としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリアミドや芳香族ポリアミド、ポ
リ塩化ビニール、ポリエステル系繊維等種々ある
が、耐薬品性、耐インキ性、耐コスト等から考え
てポリプロピレン系あるいは、特にポリエステル
系合成繊維が最もよいと思われる。ポリエステル
系合成繊維とは、テレフタル酸と炭素２〜４の脂
肪族ジオール、１，４ヘキサメチレンジメタノー
ル、ナフタリンジカルボン酸などからなる芳香族
ポリエステル、及びこれらの複合繊維あるいはブ
レンド繊維をさす。さらにこの他に、これらに20
モル％以下の第３成分を共重合したものを含む。
共重合成分としてはイソフタル酸、ナフタリンジ
カルボン酸、スルホイソフタル酸等の芳香族ジカ
ルボン酸、Ｐ−オキシ安息香酸、Ｐ−β−オキシ
エトキシ安息香酸等のオキシカルボン酸、シクロ
ヘキサン−ジカルボン酸などの脂環式ジカルボン
酸、１・３プロパンジオール、１・６−ヘキサン
ジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族
ジオール、ペンタエリスリトール、ポリエチレン
グリコール、ポリブチレングリコール、メトキシ
ポリエチレングリコール等従来知られている化合
物がある。またこれらのポリエステル系合成繊維
には、チタン化合物シリカ化合物やリン化合物、
触媒等に使用される金属化合物、難燃剤、防電
剤、顔料、副反応防止剤など従来一般に使用され
ている添加剤が含まれていてもよい。 ポリエステル系繊維の中では、ポリエチレンテ
レフタレートが品質、価格の面からして、最も好
ましいものである。 ここで用いられる単繊維の断面としては丸型、
Ｔ型、Ｕ型、Ｙ型、中空、中空異型等いろいろな
ものが用いられるが、嵩高性からみて、中空ある
いはＵ型断面のものが有効である。 本文でいう捲縮数とは、試料の各部からランダ
ムに50本の繊維を採取し、１本づつにデニール当
り２mgの荷重をかけた場合の、１インチ間の山の
数の平均である。厚み係数とは、トウデニール
（万dr）を押し込み型捲縮機のローラー巾（cm）
で割つたものである。水性インキとは、一般に水
性サインペンに用いられている市販品である。各
社の品質間にはそれほど大きな差はない。最大含
み量とは、サインペン用中芯を成形したときの空
隙容積に占める飽和インキ量に相当するものであ
る。以下実施例で本発明を説明するが、本発明は
これらにより限定されるものではない。本発明の
トウはサインペン中芯を作成するのに最適である
が、その他、タバコフイルター等にも応用するこ
とができる。 実施例 １ 通常の方法でポリエチレンテレフタレートを合
成し、紡糸して〔η〕0.62（フエノール：テトラ
クロルエタン＝１：１、30℃測定）で断面形状が
中空の原糸を得た。これを収束後80−95℃の温水
浴で延伸速度60ｍ／分で２段延伸し、続いて処理
剤（ラウリルホスフエートＫ塩）を付与した後、
14〜24ケ／inの種々の捲縮数をもつた単糸デニー
ル6.2dr、全デニールが５万drのトウを得た。厚
み係数は2.1万dr／cmであつた。伸長一張力除去
操作をもたせたローラー開繊を行い外層をセロフ
アンで巻いて6.4φ×84mmのサインペン用中芯を作
つた。開繊時の開繊性、帯電性及びインキ保持特
性を表１に示す。この結果、対照に比べて本発明
の捲縮数18ケ／in以上のものは優れた開繊性、イ
ンキ保持特性を示した。

【表】 実施例 ２ 通常の方法でポリエチレンテレフタレートを合
成し、紡糸して〔η〕0.64（フエノール：テトラ
クロルエタン＝１：１、30℃測定）で断面形状が
中空あるいは中実丸断面の原糸を得た。これを収
束後、80−95℃の温水浴で延伸速度85ｍ／分で２
段延伸し、表面処理剤を付与しないで厚み係数
1.9万dr／cmで、19〜21ケ／inの捲縮数をかけ、
単糸デニール3dr、5dr、6dr、10dr、全デニール
が４万drであるトウを得た。これらのトウを伸長
−張力除去操作をもたせたローラー開繊を行ない
外層をセロフアンで巻いて5.6φ×80mmのサインペ
ン中芯を作成した。その結果、開繊斑のない開繊
性のよいものは10dr≧6dr≧5dr≫3drと太drにな
るほど良好な結果を示し、3drのものは未開繊部
分がかなり多く、サインペン中芯作成には、問題
があることが認められた。また10drのものはイン
キのボタ落ちがあるなどインキ特性が不可であつ
た。（表２参照）

【表】 実施例 ３ 通常の方法で合成されたポリエチレンテレフタ
レートを用いて紡糸して〔η〕0.62（フエノー
ル：テトラクロルエタン＝１：１、30℃測定）の
断面形状が中空の原糸を得た。これを収束後、82
−95℃の温水浴で延伸速度60ｍ／分で２段に延伸
後、各種処理剤を約0.15重量％になるように付与
したものと付与しないものとに厚み係数2.2万
dr／cmで捲縮をかけ、単糸デニール5.6dr、全デ
ニールが6.2万drのトウを得た。これらのトウを
伸長開繊し、外層をセロフアンで巻いて7.0φ×84
mmのサインペン中芯を作成した。開繊性、インキ
保持特性等について表３のような結果を得た。す
なわち、ポリエステル繊維の表面に何ら表面処理
剤を付与していないものは、優れた開繊性を示す
ばかりでなく、インキ保持特性も対照のものに比
べ非常に優れていることが認められた。

【表】 実施例 ４ 通常の方法でポリエチレンテレフタレートを合
成し、紡糸して〔η〕0.62（フエノール：テトラ
クロルエタン＝１：１、30℃測定）の原糸を得
た。これを収束後、延伸する際予めクリール部よ
り延伸ラインに分割供給し、85−95℃の温水浴で
２段延伸し、続いて処理剤を付与した後、熱風乾
燥後20ケ／in程度の捲縮数をもつた単糸デニール
5.7drのトウで分割してトウデニール5.0万drと3.0
万drなるものを得た。これらのトウをローラー開
繊し、セロフアン巻してサインペン中芯を作り、
インキ保持特性等を評価した結果、分割したトウ
5.0万drと3.0万drのトウは、予め分割してないト
ウデニール5.0万drのものと同等の結果を示した。
表４に結果を示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 延伸後単糸デニールが５〜７デニールである
   繊維束を厚み係数が１万〜５万デニール／cmにな
   るように押込み型捲縮機に供給し、次いで１次捲
   縮数が18〜30ケ／in、２次捲縮数が３ケ／in以下
   にるように捲縮をかけ、実質的に表面処理剤が付
   着されていない状態で引取ることを特徴とするサ
   インペン中芯用に適した溶融紡糸してえられる有
   機合成樹脂系トウの製造法。 ２ 予め分割供給された繊維束を同一捲縮機の中
   で捲縮をかけて、ただちに分割してひき取ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトウの
   製造法。 ３ 有機合成樹脂がポリエステル系樹脂であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項あるいは第
   ２項記載のトウの製造法。