JPS63526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、熱可塑性重合体超極細繊維に関す
る。更に詳しくは、通常の溶融紡糸法（後に定義
するような溶融紡糸方法であつて、以下、「直接
溶融紡糸法」と呼ぶ）によつて紡糸され、さらに
配向延伸によつて単繊維繊度が0.05デニール以上
0.15デニール未満となつた熱可塑性重合体超極細
繊維に関する。 この超極細繊維は、従来の編織工程で編織可能
で且つ得られる編織物の品位が高いと言う特徴を
もつている。 近年、柔らかくて、スウエード調の風合をもつ
が故に、単繊維繊度が１デニール前後の極細繊維
の編織物およびその表面起毛製品（合成皮革）が
盛んに製造販売されている。単繊維繊度が更に小
さい0.30デニール以下の超極細繊維になると極め
て柔らかい、好ましい風合を持つ編織物およびそ
れの表面起毛製品が得られることが知られてい
る。しかし、従来から知られている0.3デニール
以下の超極細繊維は、編織が不可能あるいは、編
織物の染色工程が複雑、あるいは編織物の品位が
悪いなどの欠点があると共に、その製造工程が複
雑で工業的有利に製造できないと言う難点があつ
た。従つて、かかる欠点がなく、しかも、簡便な
方法で工業的有利に製造できる超極細繊維の出現
が望まれていた。 従来、単繊維繊度0.30デニール以下の熱可塑性
重合体超極細繊維の製造方法として以下の四つが
知られている。 ａ 海島繊維（多芯型複合繊維）法（例えば、特
公昭48−25362参照）： 海島状断面をもつ未延伸繊維を紡出し、この未
延伸繊維をその島成分の自然延伸領域内の延伸比
で延伸する。その後、海部を溶剤で溶解除去して
島成分を超極細繊維として得る。これを更に延伸
してより細い強度大なる繊維とすることも可能で
ある。 ｂ ポリマーブレンド繊維法： 溶解性が異なり、相溶性の乏しい二種の熱可塑
性重合体の混合物を溶融紡糸して、一方の重合体
が他方の中へ微分散した海島繊維を得る。これを
延伸後、上記ａと同様に海部を溶剤で溶解除去
し、島部を超極細短繊維として得る。 ｃ スーパードロー法（例えば、特開昭51−
554420参照）： ２〜３デニールの単繊維からなるポリエステル
未延伸繊維を分子の配向を伴なわないフロー延伸
をし、続いて分子の配向を伴なう配向延伸（ネツ
ク延伸）することによつて、高延伸比の延伸を行
なつてポリエステル超極細繊維を得る。 ｄ 易分割性繊維法（例えば、特開昭51−130317
参照）： 相溶性の乏しい複数の熱可塑性重合体からなる
複合繊維を紡糸し、続いて延伸して得られる繊維
を編織物とした後、機械的あるいは化学的に分割
して超極細繊維とする。 上記ａ，ｂ共に溶剤処理を必要とする工程的不
利を有し、しかも通常の溶剤処理では、海成分が
わずかながら繊維表面に残存し、且つ繊維表面が
侵されるという欠点を有している。またｂからは
長繊維は得られない。ｃは特殊な延伸方法であつ
てやはり工程的不利は免れず、得られる繊維の均
一性は極めて悪く、衣料用としての使用は不可能
である。ｄは得られる繊維が複数の重合体からな
るので、染色工程が複雑で且つ染め汚れが生じる
ことがある。このように既存の方法は通常の溶融
紡糸技術（直接溶融紡糸法）に比べて工程的に不
利であり、且つ得られる繊維は品質に劣る。かか
る不利益にもかかわらずこのような複雑な方法が
考案されたのは、未だ単独の重合体から、直接溶
融紡糸法によつて超極細繊維が得られていないか
らである。 本発明における「直接溶融紡糸法」とは、溶
融重合体の調製、溶融重合体の計量、紡出、
紡糸口金下の冷却・繊維形成および繊維の引取
りまたは巻取りの工程を経て、未延伸繊維を得る
方法を指す。第１図はこれを実現する装置の一具
体例である。第１図に示す装置において、ホツパ
ー１中の重合体チツプは溶融押出機中で混練溶解
され、計量ポンプ４を経て紡糸口金５から吐出す
る。紡出繊維７は糸道ダクト１１、油剤付与装置
１２、引取ロール１３を順次経由して未延伸繊維
１４として巻取られる。本発明においては、未延
伸繊維は、冷風整流部９を具えた冷風吹付装置に
よつて、特に紡糸口金５直下の雰囲気６を比較的
低温に保持するように冷風１０を吹付け、さら
に、紡糸口金５から比較的短かい所定距離に配置
されたスネルガイドのような集束ガイドで集束す
ることによつて製造される。溶融紡糸して得られ
た未延伸繊維は通常第２図に例示するような延伸
装置を用いて配向延伸して、延伸繊維となし実用
に供するのが普通である。すなわち、未延伸繊維
１４は、押えロール１５、供給ロール１６を経て
熱板１７表面に接触し加熱されて延伸され、延伸
ロール１８を経て延伸繊維１９として捲取られ
る。前述のａ，ｂ，ｃ，ｄ四つの極細繊維製造方
法はいずれも直接溶融紡糸の範ちゆう外である。 本発明者らは、単糸デニール0.30d以下の超極
細繊維の製造に当つて、前述のａ，ｂ，ｃ，ｄに
みられるような工程的不利および品質的欠点をも
たず、従来の直接溶融紡糸法を改良することによ
つて、実用的に価値の高い超極細繊維を安定に得
るべく検討した。 直接溶融紡糸法によつて未延伸繊維を得てそれ
を配向延伸するだけでは単繊維繊度0.7デニール
未満の超極細繊維は得られないとされている。
（例えば、化繊月報1977年７月号57ページ）。従来
の直接溶融紡糸法によつて、このような超極細繊
維が得られない最大の理由は、以下のとおりであ
ることが判明した。すなわち、直接溶融紡糸法に
よつて、良い繊維を得るためには紡糸口金の１吐
出オリフイス当りの重合体吐出量を極力小さくし
て未延伸繊維を紡糸し、できるだけ高い延伸比で
配向延伸すれば良いことが予想されるが、紡糸口
金の１吐出オリフイス当りの吐出量を次第に下げ
て行き、吐出量が約0.15ｇ／分になると通常の紡
糸条件では紡糸口金直下で糸切れが発生し始め、
延伸後の単繊維繊度が0.30デニール未満となるべ
き未延伸連続繊維は得られない。 そこで、本発明者らは紡糸口金１吐出オリフイ
ス当りの吐出量を極力下げても紡糸可能で、且つ
得られる未延伸連続繊維の最大延伸倍率が大とな
るような繊維を生成せしめる紡糸方法が必要と考
え、それについて鋭意研究した。その結果、オリ
フイスから紡出された直後の繊維を急冷し、且
つ、紡糸口金から比較的短い距離において集束す
ることが有効であることを見出し、本発明を完成
した。 すなわち、本発明は、吐出オリフイス当りの吐
出断面積が1.5×10^-4cm²以下である紡糸口金を使
用し、紡糸口金下１〜３cmにおける雰囲気温度を
200℃以下に保ち、且つ紡糸口金下10〜150cmにお
いて全単繊維を集束する直接溶融紡糸法によつて
得られる、式 0.05≦100D／（Ｘ＋100）＜0.15および60≦Ｘ≦
350 を満足する熱可塑性重合体未延伸連続繊維を配
向延伸して得られる単繊維繊度0.05デニール以
上、0.15デニール未満の熱可塑性重合体連続繊維
を提供する。ただし、上式においてＤおよびＸは
それぞれ未延伸連続繊維の単繊維繊度（デニー
ル）および最大延伸倍率（％）である。 本発明における上記「未延伸連続繊維」は以下
のような製造方法によつて製造できる。すなわ
ち、吐出オリフイス当りの吐出断面積が1.5×
10^-4cm²以下である紡糸口金を使用し、紡糸口金下
１〜３cmにおける雰囲気温度を200℃以下に保ち、
且つ紡糸口金下10〜150cmにおいて全単繊維を集
束する。 また、本発明における「配向延伸」とは配向を
伴う延伸のことで、ポリエステル繊維の従来の製
造方法に見られる配向を伴なわないフロー延伸と
は異なる。 本発明における「熱可塑性重合体」とは、ポリ
エステル、ポリアミド，ポリオレフインなどの溶
融紡糸可能な繊維形成性重合体をいう。勿論、こ
れらの重合体には少量の添加剤、例えばつや消
剤、着色剤、熱安定剤、難燃剤、制電剤などが含
まれていてもさしつかえない。 本発明における前記式において、（Ｘ＋100）／
100は破断するまで配向延伸した場合の延伸比に
相当するので、一般に、100D／（Ｘ＋100）は破
断するまで配向延伸した場合に到達する繊度（極
限繊度）に相当する。したがつて、式0.05≦
100D／（Ｘ＋100）＜0.15は配向延伸によつて、
単繊維繊度が0.05デニール以上、0.15デニール未
満の延伸繊維となり得ることを意味している。こ
の不等式の理解を助けるために、第３図によつて
説明する。同図において、横軸は最大延伸倍率Ｘ
（％）を表わし、縦軸は未延伸繊維の単繊維繊度
Ｄ（デニール）を表わす。不等式0.05≦100D／
（Ｘ＋100）＜0.15を変形すると、 ５×10^-4X＋0.05＜Ｄ＜1.5×10^-3X＋0.15 となる。この関係を満足する範囲は、第３図の直
線（Ｄ＝5.0×10^-4X＋0.05）と直線（Ｄ＝1.5
×10^-3X＋0.15）にはさまれる範囲である。した
がつて、本発明の未延伸連続繊維の特徴を示す範
囲は、第３図において四つの直線，，（Ｘ
＝350）および（Ｘ＝60）で囲まれる範囲であ
る。前述の文献の如く、単繊維繊度が0.7デニー
ル以下の繊維が得られないということを同様に表
現すると、直線Ｄ＝７×10^-3X＋0.70の下部の範
囲は得られていなかつたということになる。すな
わち、従来は直線（Ｄ＝7.0×10^-3X＋0.70）の
上部（たて軸と平行なハツチング線を施した部
分）の範囲の未延伸連続繊維しか存在しなかつた
ことを意味する。延伸後の単繊維繊度は小さいほ
ど好ましいが、上述のような特殊な冷却・集束方
法によつても、0.05＞100D／（Ｘ＋100）を満足
する未延伸連続繊維を得ることができない。 「未延伸連続繊維」とは、オリフイスから吐出
して固化した後一度も延伸操作を受けていない連
続して巻取可能な実質的に無限に長い繊維をい
う。かかる繊維にはフイラメントおよびトウのい
ずれも含まれる。Ｘは、21℃、RH65％におい
て、テンシロンによつて糸長10cm、引張り速度50
cm／分の条件で測定した最大延伸倍率である。そ
の単位は原長に対するパーセントで表わす。Ｘは
主として、紡糸速度に依存して大きく変わるが、
直接溶融紡糸方法において、10≦Ｘ≦700を外れ
るようなＸを与える紡糸速度を以つて紡糸するこ
とは困難であろう。通常、工業的に採用される紡
糸速度である500〜3500ｍ／分においては、60≦
Ｘ≦500が好適な数値となる。しかして、本発明
においては、60≦Ｘ≦350にすることが必要であ
る。 本発明の未延伸連続繊維は、直接溶融紡糸法に
て製造するに際して、紡糸口金直下１〜３cmにお
ける雰囲気温度を200℃以下の低温に保ち、吐出
オリフイス当りの吐出断面積を1.5×10^-4cm²の紡
糸口金を使用することと、紡出直後の繊維を紡糸
口金下10〜150cmにおいて集束するという条件を
組合わせる点を主眼とする方法により製造され
る。かかる組合せによつて、紡糸口金下吐出オリ
フイス当りの重合体吐出量が0.05ｇ／分以下の紡
糸が可能となり、延伸後の単繊維繊度0.15デニー
ル以下の超極細連続繊維が安定して得られるよう
になつた。殊に、紡糸口金１吐出オリフイス当り
の吐出量0.02ｇ／分以下の紡糸も可能で単繊維繊
度0.1デニール以下の繊維も得られるようになつ
た。 熱可塑性重合体の直接溶融紡糸において、紡糸
口金直下は一定範囲にわたつて雰囲気を高温に保
ちつつ紡糸する方法が一般的に行なわれている。
その場合、紡糸口金直下１〜３cmにおける雰囲気
温度は少なくとも200℃、好ましくは250℃以上が
良い。このように、紡糸口金直下の雰囲気温度を
高くする理由は紡糸口金を保温し、スラブや単糸
切れの発生を防止し、繊維の配向緩和を促すこと
によつて延伸工程での延伸比を増大可能にするた
めである。 ところで、紡糸口金１吐出オリフイス当りの吐
出量を小さくして、単繊維繊度0.15デニール以下
の繊維を得るに当つて、紡糸口金直下を高温雰囲
気に保持すると糸切れし易くなり、逆効果が現れ
るので、紡糸口金直下１〜３cmにおける雰囲気温
度を200℃以下に保つ必要がある。200℃を越える
と単糸切れが頻発して安定した紡糸状態は得られ
ない。安定に紡糸ができて且つ、十分な配向緩和
を促し、未延伸繊維の残留伸度を大きくする目的
から、紡糸口金直下１〜３cmにおける雰囲気温度
の好ましい範囲は120〜190℃である。 未延伸連続繊維の製造における他の一つの特徴
は紡出後の繊維を紡糸口金下10〜150cmにおいて
全単繊維を集束することである。このような集束
を行うことの利点の第１は、若し、上述のように
ノズル近接位置で集束しない場合は空気抵抗のた
めに紡糸口金下での単糸切れが生じ、連続した未
延伸繊維が得られないが、ノズルから或る距離以
内の位置で集束すると、この単糸切れが解消し、
連続した未延伸連続繊維が安定して得られること
である。第２の利点は、上述のようにノズル近接
位置で集束しない場合に比べて未延伸繊維の最大
延伸倍率が大きくなり、従つて、より細い延伸繊
維が得られることである。全単繊維をノズルから
近い距離で集束することによつて、空気抵抗が減
少し、繊維にかかる張力が小さくなり、そのため
に配向が緩和されやすくなることがかかる効果の
原因と考えられる。 紡出直後の繊維を集束するには公知の方法のい
ずれでもよいが、スネルガイドのように繊維と接
触度の小さいガイドを用いる方法が望ましい。ま
た、集束する位置は紡糸口金に近いほど上記第１
の利点は大きいが、紡糸口金下10cm以内では紡出
繊維が固化していないので、単繊維同志の融着や
ガイド類との接触による糸切れを生じ易い。した
がつて、紡糸口金下10cm以上離れた位置でなけれ
ばならない。また、上記第２の利点は紡糸口金下
150cm以内の領域のみで認められる。したがつて、
集束の位置は紡糸口金下10〜150cmで、好ましい
範囲は20〜100cmである。 吐出オリフイス当りの吐出断面積が比較的小さ
い紡糸口金を必要とするのが本発明のもう一つの
特徴である。吐出ノズルの断面積が1.5×10^-4cm²
以下であれば、重合体吐出量、紡糸速度、延伸比
などの条件を選べば、単繊維繊度0.15デニール以
下の延伸繊維を得ることが可能であるが、1.5×
10^-4cm²を越えれば不可能である。特に0.1デニー
ル以下の繊維を得るには、１×10^-4cm²以下のもの
を用いる必要がある。吐出オリフイスの断面形状
は円型の他に、Ｙ型、五角形、偏平、Ｃ型などの
異型であつても良い。 本発明の未延伸繊維の配向延伸は、延撚機、ド
ローワインダー、延伸仮撚機、トウ延伸機などの
公知の延伸装置を用いるのが良い。熱可塑性重合
体の種類によつて、熱延伸あるいは冷延伸のいず
れかを選び、必要なら多段延伸も可能である。 未延伸連続繊維の配向延伸によつて得られる超
極細繊維は、毛羽やデニール斑が少なく、従来の
編機工程において、十分に編織可能で、得られる
編織物は染色斑がなく、品位が高い。また編織物
の表面起毛製品は柔らかく、すぐれた風合を有
し、天然スウエードに極めて近いものである。 以下、本発明を実施例についてさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例に限定されるもの
ではない。 実施例 １ 第１図、第２図の如き紡糸機および延撚機を用
いて、固有粘度〔η〕＝0.65であるポリエチレン
テレフタレートを紡糸、延伸した。その時、重合
体吐出量と紡糸口金下１〜３cmにおける雰囲気温
度とを表１の如く様々に組合わせ設定して、その
時の紡糸状態および得られた延伸繊維の単繊維デ
ニールを調べた。結果は表１のとおりであつた。
その他の製造条件は以下の如くである。 紡糸条件 紡糸口金 孔数 144 孔断面積（円形） 0.78×10⁴cm² 紡糸温度 300℃ 紡糸速度 1250ｍ／分 集束位置 紡糸口金下
30cm（スネルガイドによる） 延撚条件 供給ロール温度 75℃ 熱板温度 140℃ 延撚速度 500ｍ／分 延伸比 各紡糸条件毎に延伸繊維の破断伸度が
25％前後になるように設定 紡糸口金下１〜３cmにおける雰囲気温度を200
℃以下にすれば、重合体吐出量0.05ｇ／分・オリ
フイス以下で単繊維繊度0.15デニール以下の繊維
が得られる。また、得られた延伸繊維はいずれも
Ｕ％が2.0％以下の均一性が高いものであつた。

【表】 実施例 ２ 第１図の如き紡糸機を用いて、固有粘度〔η〕
＝0.65のポリエチレンテレフタレートを吐出量と
吐出ノズル断面積とを様々に組合わせ設定して紡
糸した。得られた未延伸繊維の最大延伸倍率を測
定し、100D／（Ｘ＋100）を求めた。紡糸状態お
よび100D／（Ｘ＋100）の値を表３に示した。そ
の結果よりノズル断面積が 3.5×10^-4cm²以下のとき0.3デニール以下、2.0×
10^-4cm²以下のとき、0.2デニール以下となり得る
ことがわかる。 紡糸条件 紡糸口金孔数 144（円形ノズル） 紡糸温度 295℃ 紡糸口金下１〜３cmにおける雰囲気温度 180℃ 紡糸速度 1250ｍ／分 集束方法および集束位置 スネルガイド、紡糸口金下 20cm 延撚条件 供給ロール速度 75℃ 熱板温度 140℃ 延撚速度 500ｍ／分

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は溶融紡糸装置の一具体例を示す概略図
であり、第２図は延伸装置の一具体例を示す概略
図であり、第３図は未延伸連続繊維の単繊維繊度
Ｄと最大延伸倍率Ｘとの関係を示す図である。第
１図および第２図における参照数字は次のとおり
である。 １……チツプホツパー、２……溶融押出機、３
……溶融ポリマー流、４……計量ポンプ、５……
紡糸口金、６……急冷雰囲気、７……紡出繊維、
８……集束ガイド、９……冷風整流部、１０……
冷却風、１１……糸道ダクト、１２……油剤付与
装置、１３……引取りロール、１４……未延伸繊
維、１５……押えロール、１６……供給ロール、
１７……熱板、１８……延伸ロール、１９……延
伸繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吐出オリフイス当りの吐出断面積が1.5×
   10^-4cm²以下である紡糸口金を使用し、紡糸口金下
   １〜３cmにおける雰囲気温度を200℃以下に保ち、
   且つ紡糸口金下10〜150cmにおいて全単繊維を集
   束する直接溶融紡糸法によつて得られる、式0.05
   ≦100D／（Ｘ＋100）＜0.15および60≦Ｘ≦350 〔ただし、Ｄ；単繊維繊度（デニール）、Ｘ；
   最大延伸倍率（％）〕 を満足する熱可塑性重合体未延伸連続繊維を配向
   延伸して得られる単繊維繊度0.05デニール以上、
   0.15デニール未満の熱可塑性重合体連続繊維。