JPS6143444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は延伸によつてシルクフアクターの大き
い繊維となし得る新規な綿混用高配向未延伸ポリ
エステル繊維トウ及びその製造法に関するもので
ある。 最近、ポリエステル繊維の溶融紡糸において高
速紡糸が採用されつつあり、ステープルフアイバ
ー製造用のポリエステル繊維トウ又はサブトウ
（以下「トウ」と総称する）の製造工程において
も紡糸引取速度2500m/min以上の高速紡糸が試
みられている。例えば特公昭51−24002号公報に
は紡糸引取速度3200m/minで紡糸しワインダー
にて巻取つた複屈折率0.042のポリエチレンテレ
フタレート糸条をトウ状に集束して延伸−捲縮−
熱処理−オイリング−切断を行ない、強度4.7ｇ/
ｄｅ、伸度24.5％のステープルフアイバーを製造す
る例が記載されている。 かかる高速紡糸によれば、従来の低速紡糸に比
べて紡糸の生産性の向上が期待でき、且つ未延伸
繊維の経時変化が小さい等の利点を有するが、高
速紡糸によつて得られた高配向未延伸ポリエステ
ル繊維のトウを延伸すると延伸条件を如何に選定
してもシルクフアクターの低い繊維しか得られ
ず、特に綿混用ステープルフアイバーとして有用
な伸度が20％台でシルクフアクター32以上のもの
を製造することが極めて難しいという問題が存す
る。 本発明者らは、高速紡糸によつて得た高配向未
延伸ポリエステル繊維トウに特有の上述の如き問
題について検討した結果、特に綿混用途に使用さ
れるステープルフアイバー用ポリエステル繊維は
単糸デニールが小さく（一般に製品デニール1.0
〜1.5de程度）、高速紡糸した高配向未延伸ポリエ
ステル繊維トウ（複屈折率0.03以上）の単糸デニ
ールも2.5de以下にする必要があるが、高速紡糸
によつてこのような細デニールの繊維を得ようと
すると、繊維中に結晶核及び／又は微結晶が生成
するため、これを延伸すると如何に適切な条件を
選んでも延伸により充分な分子配向が与えられ
ず、その結果シルクフアクターの低い繊維しか得
られないことが判明した。 本発明者らは、かかる知見に基づき、延伸後の
シルクフアクターが充分高くなるような綿混用高
配向未延伸ポリエステル繊維のトウを提供すべく
研究を重ねた結果、(1)複屈折率が高い細デニール
の高配向未延伸ポリエステル繊維にあつては、特
定範囲の結晶化度と沸水収縮率とを併用する新規
な繊維に限り、延伸によつてシルクフアクターが
大きく且つ適度の伸度をもつ綿混用として好適な
ポリエステル繊維となし得ること、及び(2)かかる
高配向未延伸ポリエステル繊維のトウは、ポリエ
ステルを極めて限定された条件で高速紡糸するこ
とによつてのみ製造し得ることを見出し、本発明
に至つたものである。 即ち、本発明の第１は、複屈折率が0.03以上
（好ましくは0.04〜0.10）で且つ単糸デニールが
2.5de以下（好ましくは1.0〜2.2de）のポリエス
テル繊維からなるトウであつて、前記ポリエステ
ル繊維が15％以下の結晶化度と55％以上の（好ま
しくは60％より高く80％より低い）沸水収縮率と
を有する綿混用高配向未延伸ポリエステル繊維ト
ウであり、本発明の第２は、ポリエステルを紡糸
口金より溶融吐出し紡糸筒内にて冷却風により冷
却固化せしめて2500m/min以上の速度で引取り
複屈折率0.03以上単糸デニール2.5de以下のポリ
エステル繊維からなる高配向未延伸ポリエステル
繊維トウを製造するに際し、紡糸口金から溶融吐
出するポリマー温度を285℃以上となし、且つ紡
糸筒として密閉型紡糸筒を使用するとともに、該
紡糸筒における冷却風の風量を該紡糸筒内での熱
交換終了後の冷却風の風量を紡糸筒内での熱交換
終了後の冷却風紡糸口金（理論値）が、Tg−15
（℃）〜Tg（℃）〔但し、Tg：ポリエステルのガ
ラス転移温度〕となるように調整することを特徴
とする綿混用高配向未延伸ポリエステル繊維トウ
の製造法である。 本発明において言う「ポリエステル」とは、ポ
リエチレンテレフタレートを主たる対象とする
が、少量（例えば５モル％以下）の第３成分を共
重合したものでもよく、また、少量の艷消剤、着
色剤、改質剤等を含むものでもよい。ポリエステ
ルの重合度は繊維の用途や要求特性によつて異る
が、綿混用の場合繊維の極限粘度〔η〕（35
℃、Ｏ−クロロフエノール中）にして0.5〜0.7の
ものが適当である。 本発明のトウは、複屈折率0.03以上、好ましく
は0.04〜0.10の未延伸ポリエステル繊維によつて
構成される。かかるトウは通常の場合その複屈折
率に応じて1.5〜2.0倍の範囲内で延伸されたの
ち、捲縮−熱処理−切断等の処理を受けてステー
プルフアイバーとされるものであるから、製品デ
ニールに鑑み該未延伸繊維の単糸デニールは
2.5de以下であることが要求され、特に1.0〜
2.2deが好適である。 従来の高速紡糸によつても、複屈折率0.03以上
単糸デニール2.5de以下の高配向未延伸ポリエス
テル繊維を得ることは勿論可能であるが、かかる
高配向未延伸ポリエステル繊維にあつては、上述
の如く繊維中に結晶核及び／又は微結晶が内在し
ているため、結晶化度が15％より大きくなり、ま
た沸水収縮率が55％未満となる。そしてかかる繊
維からなるトウを延伸すると最適条件を選んでも
伸度が20％台の場合、延伸繊維のシルクフアクタ
ーは高々30程度であり、綿混用として要求される
シルクフアクター（32以上）に及ばない。 かかる従来の高配向未延伸ポリエステル繊維ト
ウに比較して、本発明のトウは繊維の結晶化度が
15％以下と低く且つ沸水収縮率が55％以上（好ま
しくは60％を越え80％迄）と非常に大きいという
特徴を有する。 第１図は高速紡糸による高配向未延伸ポリエス
テル繊維の物性とこれを延伸した繊維の物性とを
対比して示すグラフであり、図の左側が未延伸繊
維に関するデータ、右側が延伸繊維に関するデー
タである（なお、何れの場合も延伸繊維の単糸デ
ニールが1.1〜1.2de、伸度が24〜26％となるよう
紡糸吐出量、延伸倍率等の条件を選定した）。ま
た図中の実線は常法により高速紡糸した従来公知
のトウを構成する高配向未延伸繊維（又はこれを
延伸した繊維）を示し破線は後述する特殊な方法
で高速紡糸した本発明のトウを構成する高配向未
延伸繊維（又はこれを延伸した繊維）を示す。 第１図より明らかな如く、従来公知のトウ（実
線）の場合、紡糸引取速度が2500m/minを超え
ると未延伸繊維の複屈折率は0.03以上となるが結
晶化度が急激に増加し始め、一方沸水収縮率が急
激に減少する。そしてこのトウを延伸する延伸張
力が異常に高くなるにも拘らず延伸繊維のシルク
フアクターも低目となる。特に結晶化度が15％よ
り大又は沸水収縮率が55％未満になると延伸繊維
のシルクフアクターが32以下となり、綿混用ステ
ープルフアイバーとしての有用性が損われる。 しかるに、本発明のトウは、紡糸速度と繊維の
複屈折率との関係は従来のトウとほぼ同じである
が、未延伸繊維の複屈折率が高いも拘らず結晶化
度が15％以下の範囲にあり且つ沸水収縮率は55％
以上特に60％より高い範囲で複屈折率に比例して
漸増する。そしてこのトウを延伸すると延伸張力
が低くても高倍率に延伸可能であり、最適条件で
延伸した繊維は綿混用として有用なシルクフアク
ターをもつものとなる。該未延伸繊維はまた従来
の高配向未延伸繊維に比し密度が小さく殆んどの
場合1.34〜1.35ｇ/cm³の範囲内にあり且つ伸度が
250％以下、特に100〜220％の範囲内にある。紡
糸工程での引取トウデニールは紡糸装置の能力に
よつて相違するが、一般に一万〜20万deの範囲
が工業的に有利であり、かかるトウは延伸工程で
数本〜数十本集束して1.5〜2.5倍の範囲内の適当
な倍率で１段又は多段で延伸することができる。
延伸時の加熱温度は80〜200℃が適当で、加熱方
式は乾熱（加熱ローラ又はプレート）でも湿熱
（温水又はスチーム）でもよい。何れの場合も従
来の高配向未延伸ポリエステル繊維トウに比べて
同一延伸倍率で延伸張力は低目（0.2〜0.8ｇ/d
ｅ）となり、円滑に延伸することができる。延伸
後の繊維は必要に応じて捲縮−熱固定−切断等の
処理を施しステープルフアイバーとなる。 得られたステープルフアイバーは最適条件で延
伸熱固定等を行なつた場合、単糸デニール1.0〜
1.5de、強度6.0〜7.5ｇ/de、伸度18〜30％、シル
クフアクター32〜36程度であり、綿混用としてき
わめてすぐれた特性を示す。 以上の如き諸利点を有する本発明の綿混用高配
向未延伸ポリエステル繊維トウは、ポリエステル
特にポリエチレンテレフタレートを紡糸口金によ
り溶融吐出し紡糸筒内にて吐出繊条に冷却風を吹
付けて冷却固化せしめ、必要に応じてオイリング
を施した後、2500ｍ／分以上、好ましくは3000〜
4000ｍ／分の速度で引取るに際し、 (a) 紡糸口金から吐出するポリマー温度を常法よ
りも高く285℃以上、好ましくは288〜300℃と
なし、且つ (b) 紡糸筒として密閉型（繊条の固化完了迄は繊
条が外気と接触しない紡糸筒構造）のものを使
用するとともに、 (c) 紡糸筒において繊条の吹付ける冷却風の風量
を、該紡糸筒内で熱交換を終了した冷却風温度
（理論値）Ta（℃）がTg−15（℃）〜Tg
（℃）、好ましくはTg−10（℃）〜Tg−２
（℃）となるように調整する。 ことによつて工業的に有利に製造することができ
る。 以下、第２図を参照しながら本発明のトウ製造
方法について詳述する。第２図は、本発明のトウ
製造方法を実施するための紡糸装置を示す簡路断
面図であり、図中の１は紡糸口金、Ｙ，Y′は繊
条、２はその内周面から矢印方向に繊条Ｙに向け
て冷却風を吹付けるようにした紡糸筒で、２ａは
冷却風吹出部、２ｂは冷却風排出部、２ｃは繊条
排出孔である。本発明ではこのような繊条Ｙの冷
却固化が完了する迄は外気と接触しないような構
造の密閉型紡糸筒を使用する。３はオイリングロ
ーラ、４はガイドローラである。 一般に、高速紡糸によつてステープルフアイバ
ー製造用ポリエステル繊維トウを製造する場合、
溶融ポリマーは紡糸口金１より280℃又はこれよ
り僅かに高度で吐出されて繊条Ｙを形成し、紡糸
筒２内で繊条Ｙの周囲から吹付けられる冷却風と
熱交換して冷却固化した後、紡糸筒２底部の繊条
排出口２ｃから筒外へ導出され、オイリングロー
ラ３により油剤処理を施されたのちガイドローラ
４を経て隣接の紡糸錘で紡糸された繊条Y′と合
糸され、引取装置（図示せず）にて2500ｍ／分以
上の一定速度で引取られケンスに収缶される。 本発明の方によれば、紡糸口金１から吐出され
る溶融ポリマー温度を常法より高く285℃以上
（好ましくは288〜300℃）に調整するとともに、
紡糸筒２としては図示の如き密閉型を使用し、且
つ紡糸筒２の内周面から繊条Ｙへ向けて吹出す冷
却風の風量Ａ（Nm³/min）を常法より少くして紡
糸筒２内における熱交換終了後の冷却風温度の理
論値Ta（℃）が、ポリエステルのガラス転移温
度Tg（℃）に応じてTg−15（℃）〜Tg（℃）、
好ましくはTg−10（℃）〜Tg−２（℃）となる
ように調整する。 前記冷却風温度の理論値Ta（℃）は次式によ
つて定義され、工業的に冷却風量Ａ（Nm³/min）
によつて調整し得るものである。 ここで、 θｐ：ポリマー吐出温度（℃） θａ：吹付冷却風温度（℃） Cp：ポリマーの比熱（cal/ｇ・deg） Ca：冷却風の比熱（cal/ｇ・deg） Gp：ポリマー吐出量（ｇ/min） Ga：冷却風量（ｇ/min） そして、冷却風量（ｇ/min）はＡ（Nm³/mi
ｎ）より次式によつて求められる。 Ga＝ρaA ここで、ρａ：冷却風の比重（＝1.2×10³ｇ/
m³） 前記条件を満足する風量Ａは、前式からも明ら
かな如くポリマーの吐出温度、吐出量、冷却風温
度等によつて異るが、ポリマー吐出量が約500ｇ/
ｍｉｎの場合３〜５Nm³/minが好ましい。 また、紡糸口金１は孔径0.20〜0.30mmφ、孔数
500以上が好適であり、紡糸口金１の下面から冷
却風吹出部２ａの上端までの距離Ｈを５〜15cmと
なし且つ冷却風吹出部2aの長さＬを20〜40cmとす
るのが好ましい。紡糸ドラフトは従来より低くし
て150〜300にすると効果が大きい。また、紡糸引
取速度は少くとも2500m/minとする必要があ
り、とくに3000〜4000m/minにすると本発明の
効果が顕著である。紡糸引取デニールは生産性、
収缶性の両面から１万〜20万デニールが適当であ
る。トウの引取には従来公知の高速引取装置が使
用し得るが、延伸前の段階でトウが加熱されるこ
とは好ましくないので、トウの引取に当つてもト
ウが高温に曝されることのないよう留意すべきで
ある。 以上の如き特殊な紡糸方法を採用することによ
り前述した特殊な物質を有する高配向未延伸ポリ
エステル繊維を工業的に生産性良く製造すること
ができる。 次に、本発明で言う各物性の定義及び測定法に
ついて説明する。 結晶化度：米国特許第3249597号明細書に記載
のＸ線回折を利用する方法により測定する。 沸水収縮率：JIS Ｌ 1073のフイラメントの沸
水収縮率の測定方法に準じて試料長500mm、荷重
100ｇ／1500de、浸漬時間30分の条件にて測定す
る。 強伸度及びシルクフアクター：JIS Ｌ 1069の
方法により引張試験を行なつて破断時の強度（S
ｇ／ｄｅ）及び伸度（Ｅ％）を測定し、次式により
シルクフアクターを算出する。 シルクフアクター＝Ｓ×√ ガラス転移温度（Tg）：米国特許第2556295号
明細書に記載の方法により測定する。ポリエチレ
ンテレフタレートの場合のTgは約70℃である。 実施例 極限粘度（Ｏ−クロロフエノール35℃中）0.64
のポリエチレンテレフタレートを紡糸口金孔数
720ホール、吐出量500ｇ/min、冷却風温度25℃
の条件は固定し他を第１表上段に示す条件にして
溶融紡糸を行ない、各種の高配向未延伸ポリエス
テル繊維のトウを製造した。得られたトウの未延
伸繊維物性は第１表下段に示す通りであつた。 次にそれぞれのトウを集束して供給ローラ温度
60℃、ホツトプレート温度140℃、延伸速度150
m/minの条件で第２表上段に示す延伸倍率に延
伸した。得られたトウの延伸繊維物性は第２表下
段に示す通りであつた。 第１表および第２表より、本発明による実験
No.2、３、４、５のものは延伸後のシルクフア
クターが良好であり、綿混用として好適なものと
なるが、従来法による実験No.1や比較例である
実験No.6、７、８のものは何れも延伸張力がが
高いにも拘らず延伸繊維のシルクフアクターが不
十分であり綿混用として不適当であることが明ら
かである。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は高速紡糸により得られた各種の高配向
未延伸ポリエステル繊維の物性及びこれを延伸し
た繊維の物性を示すグラフであり、図中の実線は
従来法によるもの、破線は本発明によるものを示
す。第２図は本発明の方法を実施する紡糸装置の
一例を示す簡略断面図であり、１は紡糸口金、２
は紡糸筒を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複屈折率が0.03以上で且つ単糸デニール
   2.5de以下のポリエステル繊維からなるトウであ
   つて、前記ポリエステル繊維が15％以下の結晶化
   度と55％より高い沸水収縮率とを有する綿混用高
   配向未延伸ポリエステル繊維トウ。 ２ ポリエステル繊維の複屈折率が0.04〜0.010
   である特許請求の範囲第１項記載の綿混用高配向
   未延伸ポリエステル繊維トウ。 ３ ポリエステル繊維の沸水収縮率が60％より高
   く80％より低い特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の綿混用高配向未延伸ポリエステル繊維ト
   ウ。 ４ 全デニールが１万〜20万deである特許請求
   の範囲第１項記載の綿混用高配向未延伸ポリエス
   テル繊維トウ。 ５ ポリエステル繊維がポリエチレンテレフタレ
   ート繊維である特許請求の範囲第１項記載の綿混
   用高配向未延伸ポリエステル繊維トウ。 ６ ポリエステルを紡糸口金より溶融吐出し、紡
   糸筒内にて冷却風により冷却固化せしめて2500
   m/min以上の速度で引取り、複屈折率0.03以上
   単糸デニール2.5de以下の高配向未延伸ポリエス
   テル繊維トウを製造するに際し、紡糸口金より溶
   融吐出するポリマー温度を285℃以上となし、且
   つ紡糸筒として密閉型紡糸筒を使用するととも
   に、該筒における冷却風の風量を該筒内での熱交
   換後の冷却風温度（理論値）がTg−15（℃）〜
   Tg（℃）〔但し、Tg：ポリエステルのガラス転
   移温度〕となるように調整することを特徴とする
   綿混用高配向未延伸ポリエステル繊維トウの製造
   法。 ７ 紡糸口金から冷却風吹出開始点までの距離Ｈ
   （cm）を５〜15cmとする特許請求の範囲第６項記
   載の綿混用高配向未延伸ポリエステル繊維トウの
   製造法。 ８ 紡糸口金より吐出するポリマー温度を288〜
   300℃となし、且つ冷却風の風量を紡糸筒内での
   熱交換後の冷却風温度（理論値）がTg−10
   （℃）〜Tg−２（℃）となるように調整する特許
   請求の範囲第６項又は第７項記載の綿混用高配向
   未延伸ポリエステル繊維トウの製造法。