JPS6353285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は延伸工程を経ることなく、紡糸工程の
みで良好な物性を備えたポリエステル繊維を製造
する方法、さらに詳しくは、通常の延伸繊維と同
等の配向を有し、繊維として一般に要求される諸
特性、即ち強度、伸度、初期ヤング率、沸水収縮
率等が充分実用に供し得るポリエステル繊維の製
造方法に関する。 ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル
を高速紡糸することによつて延伸を経ることなく
実用に供し得る物性を有する繊維を得ようとする
試みは既に種々提案されている。 しかし、こうした高速紡糸のみで通常の延伸繊
維に近い物性を有する繊維を得るためには6000
ｍ／分以上の紡糸引取速度が必要であり、しかも
得られる繊維はかかる高速を以てしても通常の延
伸繊維に比して配向（複屈折△ｎによつて示され
る）が低く、強伸度、初期ヤング率等に諸物性も
必ずしも充分なものとは言えない。又さらに紡糸
引取速度を高めることによつてもこれらの欠点は
改善されず、逆に8000ｍ／分以上の紡糸引取速度
では複屈折を始め強度、初期ヤング率がむしろ低
下することが知られている。 以上を要するに、これまでのポリエチレンテレ
フタレート等のポリエステルの高速紡糸に関して
は、紡糸引取速度の上昇とともに、配向が進み、
それに伴い強伸度、初期ヤング率等の諸物性値も
延伸繊維のそれに近づくが、ある速度に達すると
諸物性値の変化は小さなものとなり、さらに高速
になると逆に諸物性の低下すら起こり始める。ま
た、上記諸物性の値も、最良値であつても通常の
延伸繊維のそれには及ばないというのが一般的な
評価となつている。 一方、特公昭46−42048にはポリエチレン−１，
２−ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボキシ
レートは、ポリエチレンテレフタレートより遥か
に低い速度で紡糸捲取を行うことにより、延伸繊
維に近い物性を示すことが開示されている。そし
て、紡糸引取速度は3500ｍ／分以下でなければな
らないとされている。しかし、この公報を含め、
ポリエチレン−１，２−ジフエノキシエタン−
ｐ，p′−ジカルボキシレートを3500ｍ／分を越え
る紡糸引取速度で紡糸することはこれまでのとこ
ろ全く考慮されていない。 本発明者らは上述したような従来法の欠点を解
消し、紡糸工程のみで延伸繊維と同様の高配向繊
維を得る方法について鋭意研究の結果、ポリエチ
レン−１，２−ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジ
カルボキシレートの高速紡糸に於いて、得られる
繊維の物性は紡糸引取速度の増大に伴い向上する
が3000ｍ／分付近で一旦ほぼ一定の値となつて、
ポリエチレンテレフタレート等と同様に飽和する
かの如く見えるが、さらに紡糸引取速度を上げる
と、意外にも諸物性値が上昇しはじめ、従来の結
果よりさらに秀れた物性を備えた繊維が得られる
という、これまでの常識からは予期しえない効果
を見い出し、本発明に到達した。 即ち、本発明はエチレン−１，２−ジフエノキ
シエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレートを主たる
繰返し単位とするポリエステルを3500ｍ／分を越
える紡糸引取速度で溶融紡糸することを特徴とす
るものである。 本発明において使用対象とするポリエステル
は、繰返し単位の少なくとも大部分がエチレン−
１，２−ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボ
キシレートからなるものである。かかる重合体の
代表例としては、例えば、エチレングリコールと
ビス−ｐ−カルボキシメチル−１，２ジフエノキ
シエタンを通常の方法で重合させて得られるポリ
エチレン−１，２−ジフエノキシエタン−ｐ，
p′−ジカルボキシレートが挙げられる。この重合
体の性質を本質的に変化させない範囲において、
少量（一般的には、15モル％以下、好ましくは10
モル％以下）の第三成分を共重合したものでもよ
い。かかる第三成分としては、例えば、テレフタ
ル酸、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソ
フタル酸、２，５−ジブロモテレフタル酸、ナフ
タレンジカルボン酸、ジフエニルジカルボン酸、
ジフエニルエーテルジカルボン酸、アジピン酸、
セバシン酸、アゼライン酸、グリコール酸、ｐ−
ヒドロキシ安息香酸、ｐ−ヒドロキシエトキシ安
息香酸等の酸成分、ならびに、トリメチレングリ
コール、プロピレングリコール、テトラメチレン
グリコール、ペンタメチレングリコール、ネオペ
ンチレングリコール、ジエチレングリコール、シ
クロヘキサンジメタノール、ビスフエノールＡ、
ビス（ヒドロキシエトキシ）ビスフエノールＡ等
のジオール成分、及びポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレン
グリコール等及びこれらの機能的誘導体があげら
れる。 また、これらのポリエステルには少量の改質
剤、例えば艶消剤、安定剤、難燃剤、制電剤、充
填剤、結晶核剤等が含まれていてもさしつかえな
い。 本発明の重合体は上述の化合物をポリエステル
に適用される通常の重合方法で重合することによ
つて得られる。生成重合体の極限粘度（35℃のフ
エノール／テトラクロロエタン2/1混合液中で測
定される）は0.4〜1.3であることが好ましい。極
限粘度0.4以下では紡糸性が悪く、得られる繊維
の物性も低い。また、1.3以上では溶融粘度が高
くなりすぎ、紡糸性不良となる。 こうして得られた重合体は溶融紡糸に供する。
溶融紡糸において、3500ｍ／分を超える速度での
紡糸を有利に達成するには、供給重合体の水分率
を厳密に管理することが重要である。すなわち、
通常、紡糸工程に供給される重合体中の含有水分
率を重合体重量に対し50ppm以下、好ましくは
30ppm以下にする。ポリエチレン−１，２−ジフ
エノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレートの
溶融紡糸に際し、紡糸引取速度の低い領域、すな
わち紡糸引取速度3500ｍ／分までの領域では重合
体に対し約200ppm、好ましくは約100ppm以下の
含有水分率であれば特に問題なく紡糸でき、特に
糸切れ等の発生は見られない。しかし、3500ｍ／
分を超える領域では後述の物性の顕著な変化等に
示唆されるように紡糸機構の上で何らかの変化が
生じ、重合体中水分率の影響が格別大きくなつて
いるものと考えられる。 本発明に於ける溶融紡糸は通常の溶融紡糸装置
を用いて実施できるが、紡糸温度は重合体の粘
度、他の紡糸条件等から260℃〜330℃、好ましく
は270℃〜320℃の範囲から適宜選択される。260
℃以下では溶融粘度が高すぎで紡糸できなかつた
り、紡糸口金の孔詰りを発生したりする。又330
℃以上では重合体の熱分解が発生しはじめ、紡糸
性および得られる繊維の物性が低下する。 紡糸口金としては、通常の円形紡糸孔を有する
ものに限らず、三角形、四角形、Ｙ字形、十字形
等の非円形紡糸孔を有するもの、或いは中空繊維
用紡糸孔を有するものも使用できる、紡糸孔の断
面積は、紡糸温度、１紡糸孔当たりの吐出量、紡
糸引取速度等を勘案して適宜選択されるが、例え
ば、円形紡糸孔の場合は0.05ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍの
直径を有するものが好ましい。 紡糸口金から吐出された糸条は、適当な冷却媒
体、例えば空気、窒素、水蒸気等の気体によつて
冷却される。これらの冷却媒体は糸条の走行方向
に対して、垂直又は平行に吹きつけられる。冷却
媒体の温度は−20℃〜150℃、速度は走行糸条に
過度の乱れを生じさせない範囲で適宜選択すれば
よい。場合によつては加熱筒等を用いて冷却雰囲
気温度を部分的に調整することも可能である。 紡糸口金より紡出固化された繊維には必要に応
じて油剤付与、交絡付与等の常用される処理が施
される。 本発明に於いては、3500ｍ／分を越える紡糸引
取速度、好ましくは4000ｍ／分以上の紡糸引取速
度繊維を引き取る。ここで「紡糸引取速度」とは
溶融紡出された繊維が冷却され、固化した後、も
はや変形しなくなつた点、いいかえれば走行糸条
の速度が一定になつた点での速度を言う。 図１〜３に紡糸引取速度と得られた繊維の物性
の関係の一例を示す。図１は複屈折△ｎ、図２は
強度、図３は初期ヤング率のそれぞれ紡糸引取速
度による変化を示したものである。各図に於い
て、実線（曲線）が本発明の方法による繊維、破
線（曲線）がポリエチレンテレフタレート繊維の
場合である。また、各図において、水平実線およ
び水平破線は、それぞれポリエチレン−１，２−
ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレー
トおよびポリエチレンテレフタレートを常法に従
つて紡糸および延伸を行つて得られる繊維の諸物
性の水準を示す。 図から明らかなように、ポリエチレンテレフタ
レート繊維と、本発明の方法による繊維とは全く
異なる挙動を示す。すなわち、ポリエチレンテレ
フタレートの場合、図のように約2000〜3000ｍ／
分の引取速度を境として諸物性の急激な変化が始
まり、約6000ｍ／分まで上昇が続くが、引取速度
がより増大すると諸物性の変化が僅かとなり、
7000ｍ／分を超えると、複屈折、強度等は逆に低
下し始める。また、それぞれの到達最高値も、常
法に従つて、紡速1500ｍ／分、延伸温度140℃、
延伸比3.2倍で熱延伸した紡糸延伸繊維（水平破
線で示す）と比較して低い値となつている。 一方、ポリエチレン−１，２−ジフエノキシエ
タン−ｐ，p′−ジカルボキシレートでは、約1000
ｍ／分もしくはそれを越える紡糸引取速度で諸物
性の急上昇がおこり始め、3000ｍ／分で変化が少
なくなり、一見ポリエチレンテレフタレートに見
られた現象が単により低速度側で生じているだけ
であるかのように見える。しかしさらに紡糸引取
速度を上げると、物性は再び急に上昇し始める。 また、得られた繊維の強伸度、初期ヤング率、
沸水収縮、複屈折等の値を、常法に従つて1500
ｍ／分で紡糸した後延伸比3.2、延伸温度140℃で
熱延伸した繊維のそれらの値（図中水平実線で示
す）と比較すると、本発明の方法による繊維が通
常の延伸繊維同様高配向、高物性のものであるこ
とが判る。この点ポリエチレンテレフタレートの
高速紡糸繊維が通常の紡糸延伸繊維に比し、低配
向のものしか得られないことと大きく異なる。 こうした予想外の結果を生じる理由は明らかで
はないが、各紡糸速度で得られた繊維のＸ線回折
パターンを見ると、1000ｍ／分まではほとんど非
晶ハローしか示さず、約3500ｍ／分〜4000ｍ／分
で明瞭な結晶化の進行が見られ、この領域でβ型
結晶を主体とする結晶形態への微細構造変化が起
こつているものと考えられる。 上記より明らかなように、本発明の目的達成の
ためにはエチレン−１，２−ジフエノキシエタン
−ｐ，p′−ジカルボキシレートを主たる繰返し単
位とする重合体を用いること、及び該重合体を
3500ｍ／分を超える紡糸引取速度、好ましくは
4000ｍ／分以上の紡糸引取速度で溶融紡糸するこ
とが重要な要件である。 なお、本発明方法の実施に際し、紡糸引取速度
の上限は格別ないが、通常の工業的規模での紡糸
に用いられる紡糸引取手段では約10000ｍ／分を
超える紡糸引取速度で操業するのは困難である。 紡糸口金より紡糸された繊維を3500ｍ／分を越
える速度で引取る方法としては、当該速度で回転
するゴデツトロールに周回させる方法、流体ジエ
ツトを用いて流体の索引力で引き取る方法等が用
いられ、また、引取られた繊維は高速巻取機で巻
き取つたり、トウとして収缶したり、或いは所謂
ダイレクトフアブリケーシヨン方式によつて不織
布を形成したりできる。場合によつてはゴデツト
ロール、流体ジエツト等を介さず直接巻取機に巻
き取ることも可能である。 本発明の方法によつて得られるポリエステル繊
維は、通常の紡糸延伸繊維と同等の高配向を有
し、本発明方法による繊維は通常160×10^-3以上
の複屈折を有する。）強度、伸度、初期モジユラ
ス、沸水収縮率等の諸物性も延伸繊維と変わらず
充分実用に供し得るものであり、衣料用、インテ
リア用、産業資材用として非常に有用である。さ
らに、本発明の方法によれば上述の如き繊維が、
高生産性でかつ延伸、熱処理等の後工程を必要と
せずに製造できる点で工業的に極めて有利であ
る。 以下に本発明の実施例を示す。実施例中の諸物
性の測定方法は次の通りである。 強伸度 テンシロン引張試験機を用い、試料長20mm、引
張速度50mm／分で試料を伸長し、破断時の荷重及
び伸長率を読み取る。 初期ヤング率 テンシロン引張試験機を用い、同上の条件で試
料を伸長して得た荷重−伸長曲線の初期部分の勾
配より計算する。 沸水収縮率 100℃の沸水中へ、試料長10cmの試料を投入し、
３分間自由収縮させ、１日放置後の長さを測定す
る。収縮後の長さをｌcmとすれば収縮率Ｓは次式
から求められる。 Ｓ＝100×10−ｌ／10（％） 複屈折 偏光顕微鏡によりNa−θ線（波長589ｍμ）の
光源下でベレツクのコンペンセーターにより測定
する。 実施例 １ 極限粘度〔η〕が0.70のポリエチレン−１，２
−ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレ
ートチツプ（水分率0.002重量％）を285℃の紡糸
温度で直径0.5mm、紡糸孔数４孔の紡糸口金より
21.6ｇ／分の吐出量で紡糸し、−２℃、風速0.4
ｍ／秒の冷風で冷却し、固化した後、表１に示す
各紡糸引取速度で巻き取つた。 得られた繊維の物性を表１及び図１〜３に示
す。 比較として、上記と同一のチツプを同一の紡糸
条件で紡糸し、紡糸引取速度1500ｍ／分で巻き取
つた後、140℃、延伸比3.2で延伸して得られた繊
維の物性のレベルを同じく表１、及び図１〜３
（水平実線）に示す。 表及び図より明らかなように、紡糸引取速度
3000ｍ／分附近からほぼ一定の値を取り始めてい
た複屈折、強度および初期ヤング率は4000ｍ／分
附近を境界として再度上昇し始めるのが判る。ま
た、得られた繊維の物性は延伸糸のそれに近い。

【表】 比較例 極限粘度〔η〕が0.68のポリエチレンテレフタ
レートを実施例１と同じ装置を用いて、紡糸温度
を290℃にした以外は同様の条件で紡糸し、表２
に示す引取速度で巻取つた。得られた繊維の物性
を表２及び図１〜３に示す。

【表】 又、比較のために、同じチツプを1320ｍ／分で
紡糸したものを140℃で3.2倍延伸して得られた繊
維の物性を同じく表２に示す。 表及び図１〜３から、ポリエチレンテレフタレ
ートでは約6000ｍ／分で物性が延伸糸に近づく
が、それ以上の上昇はなく、かつ物性レベルも延
伸糸よりはかなり低いことが判る。 実施例 ２ 極限粘度〔η〕0.63のポリエチレン−１，２−
ジフエノキシエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレー
トチツプの水分率を0.002％、0.005％、0.008％、
0.01％（対重合体重量）としたものを下記の条件
で紡糸した。 紡糸温度 285℃ 紡口孔径 0.35ｍ／ｍ 紡口孔数 16 吐出量 26.7ｇ／分 冷風温度 20℃ 冷風速度 0.4ｍ／分 紡糸引取速度 3000ｍ／分 5000ｍ／分 それぞれの紡糸条件下での紡糸状態及び得られ
た糸の物性を表３に示す。

【表】 表より明らかなように、水分率0.008％、及び
0.01％のものは、引取速度5000ｍ／分での紡糸は
不可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は紡糸引取速度と複屈折との関係を示す
グラフ、第２図は紡糸引取速度と強度との関係を
示すグラフ、第３図は紡糸引取速度と初期ヤング
率との関係を示すグラフである。各図に於いて実
線（曲線）はポリエチレン−１，２−ジフエノキ
シエタン−ｐ，p′−ジカルボキシレートの場合、
破線（曲線）はポリエチレンテレフタレートの場
合を示す。また各図中の水平直線（実線および破
線）はそれぞれの重合体を常法に従つて紡糸し、
さらに延伸して得た繊維の物性値を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエステル重合体を溶融紡糸し、延伸工程
   を経ることなく高配向繊維を製造する方法に於い
   て、エチレン−１，２−ジフエノキシエタン−
   ｐ，p′−ジカルボキシレートを主たる繰返し単位
   とするポリエステルを3500ｍ／分を越える紡糸引
   取速度で溶融紡糸することを特徴とするポリエス
   テル繊維の製造方法。 ２ 160×10^-3以上の複屈折を有する高配向繊維
   を製造する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 紡糸工程に供給される重合体の含有水分率が
   50ppm以下（対重合体重量）である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４ 紡糸工程に供給される重合体の含有水分率が
   30ppm以下（対重合体重量）である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ５ 紡糸引取速度が4000ｍ／分以上である特許請
   求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
   方法。