JPS6359412A - ポリエステルの製糸方法 - 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】 ａ、利用分野 本発明はポリエステルの製糸方法、更に詳しくは９，０
００ｍ／分以上の超高速下で力学的性質、耐熱性にすぐ
れたポリエステル繊維を高効率で製糸する方法に関する
。

ｂ、従来技術 ポリエステルテレフタレートをはじめとするポリエステ
ルは、多くの優れた特性を有しているため、種々の用途
、特に繊維に広く利用されている。

従来、これらのポリエステル１１紺は毎分１０００ｍク
ラスの低い引取速度で溶融紡糸された後、延伸そして熱
処理する事によって製糸されてきた。

これに対し近年、巻取装置の進展によって紡糸引取りの
速度を大幅に高速化する事により、紡糸−工程のみで充
分な力学的性質を備えた繊維を得ようとする、いわゆる
超高速紡糸も試みられてい、る。

しかしながらポリエステル、ポリアミドを問わず一般に
６０００ＴＩＬ　／分収上の超高速紡糸においては、繊
維表面層の分子配向は高くなるにもかかわらず内層部の
配向が逆に低下する。すなわちスキンコアー断面二重構
造が形成する事が報告されている（例えば繊維学会誌　
３７巻４号　Ｔ−１３５ペ一ジ１９８１年）。この結果
これら超高速紡糸繊維の力学的強度、伸度、結晶性等は
引取速度の上昇にもかかわらず逆に大幅に低下する事も
良く知られている通りである。このため、超高速紡糸方
法によって従来の紡糸延伸糸を越える特性を有する繊維
を１する事はほとんど不可能であった。

かかる問題を解決するため、紡糸条件例えば紡糸温度、
冷却風量および冷却風温度等の適正化、更には紡糸筒や
紡糸口金ノズル等の改良を試みたが、これらの方策では
限度があり、大幅な改善は期待できなかった。

Ｃ３発明の目的 本発明の目的は、上記の紡糸条件面の改良でなく、ポリ
エステルのポリマー構造を設計する事によって、高速紡
糸−工程で産業資材用途にも使用できる極めて高い強度
、タフネス、耐熱特性を有するポリエステル繊維の製糸
方法を提供する事にある。

本発明の他の目的は９０００〜１５０００ｙｒｔ　／分
という、これ迄考えられなかった超高速で効率よくポリ
エステル繊維を製造する方法を提供する事にある。

ｄ０発明の構成 本発明によれば、 極限粘度が１．０以下のポリトリメチレンテレフタレー
ト、ポリテトラメチレンテレフタレートまたはポリヘキ
サメチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを
、毎分９０００ｍ以上１５０００ｍ以下の超高速で引取
り、残留伸度が１０％以上２５％以下、切断強度が５．
７９／ｄｅ以上であるような高強度未延伸繊維とする事
を特徴とするポリエステルの製糸方法が提供される。

本発明でいうポリエステルは、テレフタル酸を主たる酸
成分とし、トリメチレングリコール、テトラメチレング
リコール、ヘキサメチレングリコールから選ばれた少く
とも１種のアルキレングリコールを主たるグリコール成
分とするポリエステルを言うが、その中でも特にポリテ
トラメチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が好ましい。

またテレフタル酸成分の一部を他の二官能性カルボン酸
成分で置き換えたポリエステルあるいはグリコール成分
の一部を主成分以外の上記グリコール若しくは他のジオ
ール成分で置きかえたポリエステルであってもよい。

これ以外のポリエステル、例えばポリエチレンテレフタ
レー［・、ポリエヂレンナフタレート、ポリトリメチレ
ンナフタレート等においては殆んどの場合スキンコアー
構造が形成され、力学的性質が超高速紡糸においては逆
に悪化するため本発明の効果を得る事ができない。

また本発明の上記ポリエステルにおいてもポリマーの極
限粘度が１．０以下である事が必要である。

極限粘度が１，０を越えるような場合、これらの限定さ
れたポリエステルであってもスキンコアー構造が形成さ
れ力学的性質は超高速紡糸で悪化する。

ここで本発明に述べるポリエステルの極限粘度は、テト
ラクロロエタン／フェノール＝１／１の温合溶媒中で３
５℃で測定した値である。

また、本発明において、ポリエステル繊維が実質的にス
キンコアー構造を形成しない事は以下のようにして評価
される。すなわち、透過型定量干渉顕微鏡（カールツア
イス社製インターフアコ。

浸漬液α−クロロナフタリン流動パラフィン混合液）に
よる繊維軸に平行方向の電場ベクトルを持つ偏光に対す
る干渉縞が繊維中央部でくぼみを示さない事がその条件
である。

第１図は上記屈折率干渉縞の典型的パターンを例示する
ものであり、（ω、　＋ｂ）は１１雑中央部で干渉縞に
くぼみが観察される例である。このような場合はスキン
コアー構造が形成されている。これに対し、（Ｃ）は干
渉縞は特別のくぼみを示さず、この様な場合にはスキン
コアー構造が形成されていないか、または形成されてい
ても分子配向。あるいは結晶性の差は＋ａ＋、ｔｂ＋に
比べて格段に小さいと考えられる。

本発明のポリエステル繊維は５．７ｇ／ｄｅ以上の切断
強度を有する。強度が５．７ｇ／ｄｅに達しない場合、
衣料用途には使用できても本発明の目的とする高強度繊
維と言えず、充分な強力を必要とする産業資材分野には
使用できない。

また、本発明のポリエステル繊維は１０％以上２５％以
下の残留伸度とする事が必要である。残留伸度が１０％
に満たない場合、糸のタフネスが低くなりポリエステル
繊維は強いけれども曲げ等に対しもろいものとなる。ま
た残留伸度が２５％を越えるような場合ポリエステルＩ
ＪＡＨの寸法安定性が低くなり産業資材用途には適さな
い。

更に、本発明のポリエステル繊維は２３７℃以上の融点
を示す事が好ましい。融点が２３７℃に達しない場合耐
熱特性が低く、産業資材用途としては問題がある。なｄ
′３、ここで述べる融点は理学電機社製のＴＧ−ＤＴＡ
ヒョウジュン形を使用し、窒素気流中で昇温速度１０℃
／分で測定した時の融解吸熱ピークのピーク温度を指す
。

本発明のポリエステル繊維は基本的には毎分９０００ｍ
以上１５０００ｍ以下の高速紡糸によって製糸する事が
できる。引取り速度が９０００７７１／分に達しないよ
うな場合切断強度が不足する他、融点も低くなる。逆に
１５０００ｍ　／分を越える場合、残留伸度がなくなる
他紡糸性が極端に悪化するので採用できない。

本発明の場合、前記のようにスキンコアー構造が実質的
に発生しないため紡糸応力の集中が起らず紡糸性は相当
改善される。しかしながら更に紡糸調子を向上させるた
め次のような紡糸技術を採用する事が好ましい。

（イ）　紡糸口金の下面より５　ｃｔｕ以上の艮ざにわ
たり、１５０℃以上２５０℃以下の温度に保たれた加熱
ゾーンを通過させ、しかる後室温あるいは加熱した気流
により冷却する。

（０）　　紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に空気
ノズルを設はフィラメント束を集束する。最初の引取り
装置はゴデツトローラであってもよいしあるいは直接巻
取機であっても構わない。空気ノズルとしてはインター
レースノズルあるいは仮撚りノズル等があり、これらを
複数個用いてもよい。

（ハ）　紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に給油用
ノズルガイドを用いて、フィラメント群に給油しながら
集束する。給油用ノズルガイドはフィラメントのネッキ
ング細化の下流であれば出来るだけ紡糸線の上流に設置
する事が好ましい。

特に好ましいのはネッキング細化終了後から１０ｃｍ下
流迄の間に設置する事である。また、給油用ノズルガイ
ドは１個に限定する必要はなく複数個用いてもよい。

（に）　紡糸口金より最初の引取り装置迄のフィラメン
ト走行長を３ＴｒＬ以内とする。

以上の技術のうち、（イ）は分子配向の緩和を促す事に
より、また（口）（ハ）（ニ）はいずれも走行フィラメ
ントにかかる空気抗力を軽減する事によってフィラメン
ト中の分子の過度の配向を抑制するものである。また（
／９についてはネック直下数ｃｒｙの間で急激に進行す
る構造形成過程を急冷する事によってスキンコアー構造
の発生を更に抑止する効果もある。

これらの結果前られる高速引取りＩｌＭの残留伸度を確
保できるとともに高速下での紡糸性も著しく向上する。

ｅ０発明の作用効果 本発明における製糸方法を実施した場合、紡糸−工程の
みで産業資材用途にも使用できるような極めて強い強度
、適度の伸度とタフネスおよび耐熱特性を有するポリエ
ステルｍ維を、毎分９０００ｍを越える超高速下で効率
よく製造する事ができる。

通常このような超高速紡糸においては、繊維表面層の分
子配向は高くなるにもかかわらず、繊維中央部の配向は
逆に低下する。すなわちスキンコアー断面二重構造が形
成され、紡糸引取速度の増加とともにスキンコアー間の
ｖ４造差は著しく拡大する。この結果、紡糸調子は急激
に悪化し、事実上００００ｒｙｔ　／分以上での製糸は
不可能である。また無理にサンプリングを行っても、得
られる！！雑の物性は強度、伸度ともに著しく低くなっ
ており、産業資材用途はもちろんそれ程の力学特性を要
求しない衣料用途にも供する事が不可能である。本発明
がこれらを可能ならしめる理由はポリエステルの分子構
造を適切に設計する事によって、この著しいスキンコア
ー構造の形成を抑える事に成功したためである。

それでは何故、本発明の場合スキンコアーの形成が抑止
できるかについては未だ充分明らかではないが、まずポ
リエステル分子のモビリティ−を高くした事が挙げられ
る。すなわち本発明におけるポリエステル分子は芳香族
環をむすぶアルキレングリコール部の長さがポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）に比較すると若干長めにな
っている。他方、高速紡糸中に繊維中に進行する配向結
晶化は結晶表面の分子鎖の折れたたみを伴うと思われる
ので、アルキレン鎖が長くなりモビリティ−を増す事は
結晶の成長に極めて有利であると考えられる。この結果
ネッキング細化直下での配向結晶化〜ｍｍＭ４造の形成
が繊維の内層、外啜とも極めて短い時間のうちに進行し
、終了する事になるので、一部の配向結晶化部分に過度
の応力が集中する事なくスキンコアー構造が発生しない
ものと推察される。

同じ意味でポリエステルの芳香族環がナフタレン環、ジ
フェニル環のように多重化する事は分子鎖のモビリティ
−を下げる事になるので避ける必要がある。

また本発明のポリエステルの極限粘度を小さな範囲に限
定した事が、スキンコアー形成の抑止のための第２の理
由と考えられる。ポリエステルの分子ｍが大きく極限粘
度が高い時には、先に冷却が進む繊維表面が固化した時
、紡糸応力が集中しスキンコアー構造が発生する原因と
なる。

更に紡糸過程においてネッキング細化の終了点からその
下流１０α迄を給油によって急冷する事は、配向結晶化
〜！ｌ維構造の形成しつつある過程で、表面と内層部と
の温度差をなくす上で有効である。

この事は前記のようにスキンコアー二重構造発生の抑止
のため効果的であり、本発明にとって好ましい方法とい
える。

ｆ、実施例 実施例１ 極限粘度が０．８０であり、艶消剤として酸化チタン０
．３［ａ％含むポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）
チップを１６０℃で４時間乾燥した後、直径０．４０　
Ｍの円形孔を１２個有し、２８５℃に保温された紡糸口
金から吐出し引取速度毎分９０００ｍ〜１５０００ｍで
超高速紡糸する事によって３７．５デニール／１２フイ
ラメントのマルチフィラメントを得た。

なおこの時口金下１５　ｃｍの間は走行糸条をとりまく
雰囲気の温度が２００℃となるように加温し、引続き室
温の冷却風（風速約１５ｃｍ／秒）を用いて口金下２０
　Ｃｍ〜９ｏｃｍの部分を冷却するようにした。また巻
取機は紡糸口金直下２ｍの位置に設置し、ゴデツトロー
ラを介することなく直接巻取機に巻取った。

またＺ　ｉｍｍｅｒ社製の赤外外径測定器を使用して走
行フィメントの太さを非接触状態で測定しネッキング細
化が終了し、巻取りｍ帷と同じ繊維径に達する点を決定
しその下流２αの所に計１給油ノズルガイドを設置して
フィラメントを集束、急冷すると同時に給油を行った。

以上のようにして得られたポリエステル繊維の力学特性
、融点、紡糸性を第１表に示す。

第１表 紡糸性基準（以下の表でも同じ） ×　引取り開始後数秒で断糸 △　数」−秒で単糸切れ発生 ０１〜２分で生糸切れ発生 ◎　単糸切れなしく２分間） 本実施例においてはいずれも良好な強伸度特性。

高い融点が得られ、産業資材用途に６供する事ができる
と判断される。

比較例１ 紡糸の巻取り速度を８０００′ｒｒＬＺ分、　　１６０
００ｍ　／分とする以外は実施例１と同じようにして製
糸した。

紡糸性と諸物性を第２表に示す。

第２表 Ｎ０１８の場合紡糸性は良好であったが強度、融点がや
や低く、産業資材用途とするには物足りない。Ｎ００９
の場合強度、融点は満足できるものの紡糸性が極めて悪
化した。

比較例２ 実施例１と同じポリマーを用い通常の紡糸機により紡速
１８００ｍ、　／分で巻取った後、予熱温度８０℃延伸
倍率２．３スリットヒーター１８０℃で延伸し実施例１
と同じ＜　３７．５デニール／１２フイラメントのポリ
エステル糸を得た。このｉｌＭの諸物性を第３表に示す
。

第３表 この場合強度および融点が実施例に比較して相当に劣っ
ており、衣料用途にはともかく産資分野には適していな
い。

比較例３ 極限粘度が１．２である他は実施例１と全く同様にして
超高速紡糸を行った所第４表の結果を得た。

第４表 この場合、紡糸速度の増加に伴う強度の低下傾向が認め
られる他、紡糸性が著しく悪化した。

比較例４ 極限粘度が０．６４のポリエチレンテレフタレートを実
施例１と同様にして紡糸した。但し紡糸口金の温度は３
０５℃１口金下１５ＣｒＲの雰囲気は２３０℃とした。

この時の紡糸性と！ｌｌ動物性強伸度）を第５表に示す
。

第５表 ポリエチレンテレフタレートの場合、紡速の増加に伴う
強度の低下傾向が認められる。強度の値も産資用途とし
て不足する。兜に１００００ｍ　／分収上の紡糸性は著
しく悪化する。

実施例２ 実施例１のＮ００１〜７．比較例３のＮ　Ｏ，１１〜１
３゜比較例４のＮｏ、１８．１９について干渉顕ｙ！ｌ
鏡下で屈折率干渉縞を比較した所、比較例においてはｍ
相中央部で第１図＋ａ＋、＋ｂ）の如きくぼみを有する
複雑な図形が観察されたが、実施例についてはいずれも
第１図ｆｃ）のようにくぼみは観察されなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、屈折率干渉縞パターンの例示図である。 特許出願人　帝　人　株　式　会　社 高効率合繊技術研究組合 ゛・′起ノ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）極限粘度が１．０以下のポリトリメチレンテレフ
   タレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、または
   ポリヘキサメチレンテレフタレートを主体とするポリエ
   ステルを、毎分９，０００ｍ以上１５，０００ｍ以下の
   超高速で引取り、残留伸度が１０％以上２５％以下、切
   断強度が５．７ｇ／ｄｅ以上であるような高強度未延伸
   繊維とする事を特徴とするポリエステルの製糸方法。
2. （２）未延伸繊維が実質的にスキンコアー構造を有しな
   い特許請求の範囲の第（１）項記載のポリエステルの製
   糸方法。
3. （３）未延伸繊維が２３７℃以上の融点を示す特許請求
   の範囲第（１）または第２項記載のポリエステルの製糸
   方法。
4. （４）ポリエステルがポリテトラメチレンテレフタレー
   トを主体とする特許請求の範囲第（１）、第（２）また
   は第（３）項記載のポリエステルの製糸方法。
5. （５）紡糸中ネッキング細化終了からその１０ｃｍ下流
   迄の間で給油し、フィラメント群を急冷する特許請求の
   範囲第（１）項、第（２）項、第（３）項または第（４
   ）項記載のポリエステルの製糸方法。