JPH01201519A - エチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エチレンテレフタレート系ポリエステル繊維
の製造法に関するものであり、更に詳しくは高配向低比
重ポリエステル繊維の延伸方法に関するものである。

本発明の製造方法は、特に高強力高弾性率ポリエステル
繊維を得る方法として好適であり、本発明の方法で得ら
れた繊維は産業資材用に主として用いられる。

（従来の技術） エチレンテレフタレート系ポリエステル繊維は、通常工
業的には、極限粘度■が１．２未満のポリマーを融点以
上の温度で溶融紡糸し、熱延伸、熱処理することにより
得られる。

このような従来技術で得られる延伸糸の物性値は産業資
材用高強力フィラメントで、破断強度６〜１０ｇ／ｄ、
初期弾性率８０〜１６０ｇ／ｄであり、実質的には、破
断強度９．５ｇ／ｄ、初期弾性率１２０ｇ／ｄのものが
、工業的に得られ得る最高のレベルの物性値である。

一方、高物性化を目的とする方法として、高度に配向し
、且つ低比重で低結晶性のポリエステル繊維をまず形成
した後、延伸熱処理する方法が古くから考えられており
、たとえば特開昭５８−２１０５９０号公報によれば、
レーザー光を用いた延伸により、高配向低比重のポリエ
ステル系繊維が得られること及び、高配向低比重のポリ
エステル繊維を熱処理することにより高物性化すること
が知られている。

また、高度に配向し、且つ低比重のポリエステル繊維は
、ガラス転移温度以下の温度で延伸を行うことによって
得ることが、高分子論文集（ｖｏ１４２、　ＰＰ１５９
〜１６６．１９８５）で知られている。

さらに、特開昭５８−１６９５１３号公報によれば、テ
クスチャー加工用の高速紡糸された無定形ポリエチレン
テレフタレート糸の製造に関し、紡出糸条を紡糸口金下
方位置に置かれた液体浴中で急冷することが知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ポリエステル繊維の高物性化に際し、高配向で且つ低比
重、低結晶性のポリエステル繊維の延伸熱処理を行う際
、わずかな熱を付与するだけで結晶化が急速に進行して
しまい延伸性が低く、十分な高物性化が困難であるとい
う問題があり、本発明はこの問題点を前記従来方法での
問題点を含めて解決することを主要な課題とし、高配向
低比重ポリエステル繊維の高強度高弾性率化を目的とし
た優れた延伸方法を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、エチレンテレフタレート単位を主構成
単位とするポリエステルであり、複屈折率△ｎならびに
比重ＳＧが下式（イ）および（ロ）で示される範囲にあ
る高配向低結晶性ポリエステル繊維を７．５〜１５．０
の溶解度パラメータを示す有機溶剤を含有する液浴中で
浸漬処理した後、引き続きあるいは一旦前記有機溶剤を
実質的に含まない状態に処理した後、延伸することを特
徴とするエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の
製造法である。

△ｎ≧５５Ｇ　−６，６４−−−−−−（イ）Δｎ≧０
．１００　　　・・・・・・・−・・・・・・・・・・
・（ロ）本発明に用いるポリエステル繊維を形成するポ
リエステル成分は、エチレンテレフタレート単位を主構
成単位とするものであって、通常エチレンテレフタレー
ト単位を８５モル％以上含むポリエステルもしくはホモ
ポリエステルまたはそれらのポリエステル混合物である
。テレフタール酸、エチレングリコール以外の共重合成
分としては、イソフタール酸、２．６−ナフタリンジカ
ルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、シェラ酸、ジエチ
レングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサ
ンジメタツール、Ｐ−オキシ安息香酸、３．５−ジ（カ
ルボメトキシ）ベンゼンスホン酸金属塩、あるいはこれ
らの誘導体などが挙げられるが以上の具体例に限定され
るものではない。

本発明に用いられる繊維は複屈折率Δｎ（配高度のパラ
メータ）と比重ＳＧ　（結晶化度のパラメータ）の関係
が（イ）式を満たすと同時に複屈折率（八〇）が（ロ）
式を満たすものである。

（イ）式を満足しない場合、該繊維は配向度、即ちΔｎ
の上昇に伴う分子鎖バッキング性向上による密度の向上
以上に密度が向上することになり、この場合、配向結晶
化が起きてしまう。

このような構造を有する本発明に用いられる繊維は、更
に延伸熱処理し高物性化をはかる際に結晶化された部分
が少ないため、通常の配向結晶化した繊維よりもはるか
に容易に高物性化できるという特徴があると考えられる
が、通常の延伸熱処理法では、延伸が起こる前に結晶化
が起ってしまい、本発明の意図する効果が達成できない
。

本発明に用いられる繊維の複屈折率（Δｎ）は（ロ）弐
を満足するもので、好ましくはΔｎが１００　Ｘ　１０
−ｈ〜２７０Ｘ１０弓テアル。

ここでΔｎが１００ＸＩＯ−’より低いと力学的特性が
劣るので好ましくない、一方、Δｎが０．２７を越える
と力学的特性が極端に低下してい（、この理由は明らか
でないが、分子鎖が伸長され過ぎて素抜けするのではな
いかと想像される。

本発明に用いられる繊維の好ましい比重（ＳＣ）の下限
は１．３３５である。　１．３３５より低くなるものは
、繊維中にボイドを生成しており、力学的特性が著しく
低下するので好ましくない、なお、（ＳＧ）が適正域の
ものでもボイドを生成しているものは好ましくない。

本発明に用いられる繊維は、このようなΔｎとＳＧから
見た高配向非品性を有している。

本発明者等は、かかる高配向非品性を有するポリエステ
ル繊維の最も有効な延伸方法を検討した結果、本発明に
至った。

本発明では、前記高配向非非品性ポリエステル繊維を延
伸するに際して、該繊維を７．５〜１５．０の溶解度パ
ラメーターを示す有機溶剤を含有する液浴中に浸漬する
。

かかる浸漬処理により、繊維を膨潤せしめて延伸性を高
めるところが最も重要な点である。

ここで浸漬処理に用いられる液浴は、エチレンテレフタ
レート系ポリエステルになじみやすい２容液であること
が必要である０本発明者等は、溶解度パラメーターが７
．５〜１５．０の有機溶剤からなる溶ン夜が、８亥ポリ
エステル繊維となじみやすいことを見い出したが、その
メカニズムはまだよくわかっていない。

ポリエチレンテレフタレートの溶解度パラメーターは、
１０．７でありポリエチレンテレフタレートを膨潤させ
る有機溶剤の溶解度パラメーターは、９．７及び１２．
０付近に膨潤効果の二極大を有している。したがって有
機溶剤の溶解度パラメーターが、９．５以上、１２．５
以下のものが好ましく、例えばクロルベンゼン（９，５
：溶解度パラメータ以下数値のみ記入）、ニトロベンゼ
ン（１０，０）　、ジクロロメタン（９，７）、ニトロ
メタン（１２，３０）、アセトン（１０，０）、ジオキ
サン（１０，０５）、ベンジルアルコール（１１，９７
）、ジメチルホルムアミド（１２，１）等が、代表的な
ものであるが、もちろんこれに限定されるものではない
。

ここで有機溶剤の溶解度パラメーターが７．５未満の場
合あるいは１５．０より高い値を示すものは、膨潤効果
が低下し、目的とする延伸性の向上が得られなくなるの
で好ましくない。

ここで言う溶解度パラメーターとは、液体間の混合性の
尺度となる液体の特性値で、Ｊ　、　１１　。

旧１ｄｅｂｒａｎｄにより提唱され、δで表される。液
体の分子凝集エネルギーをＥ、分子容をＶとするδ＝　
（Ｅ／Ｖ）” で与えられ、温度だけに依存する物質定数である。

さらに本発明に用いられる有機溶剤としては、エチレン
テレフタレート系ポリエステル未延伸糸が有するガラス
転移点温度より低い温度で未延伸糸を膨潤させ、その結
果、そのガラス転移点温度を低下させるものである。さ
らに該溶液の浸漬速度及び膨潤効果を向上させるには、
有機溶剤がアセトンであること、溶液が水溶液であるこ
と、溶液の温度が沸点以下であれば高ければ高い程、好
ましい。

又、エチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の中で
は、得られる破断強度、初期弾性重大々のレベルの高さ
から、ポリエチレンテレフタレート繊維が最も好ましい
。

当然、本発明の趣旨からも、浸漬処理された該繊維の中
心部まで、溶液を浸透させることが、最も好ましい。該
繊維の中心部にまで溶液を浸透させるためには該繊維の
複屈折率Δｎ及び比重ＳＧのレベルに従って、適正な浸
漬時間、浸漬温度及び溶液の化学組成が必要であること
は言うまでもない。

溶液が該繊維の中心部にまで浸透するに要する浸漬条件
は、処理された繊維を干渉顕微鏡で観察することにより
ｆｌｉ　ｔｖできる。

第２図に（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）未処理系と浸漬処理の程度
による干渉縞の変化挙動を示すが、処理時間を長くする
ことにより、溶液が浸透していく様子がよくわかる。

このようにして、浸漬処理された高配向非品性のポリエ
ステル繊維は、常法に従い、延伸温度１００〜３５０℃
、延伸倍率１．０２〜２．００倍で、延伸熱処理される
が、延伸熱処理に際し、加熱ローラー延伸を行うよりは
、常温のフィードローラーと、ローラー間に設置したヒ
ーターと、ドローローラーの組み合せが好ましい。

高物性化するには、２段以上の多段延伸及び、それに引
き続くリラックス処理を行った後、巻き取ることが好ま
しい。

次に本発明で用いた物性値の測定法について説明する。

〈極限粘度■の測定法〉 本発明において、エチレンテレフタレート系ポリエステ
ルの極限粘度■は、Ｐ−クロルフェノール／テトラクロ
ルエタン−３／１混合溶媒を用い、３０°Ｃで測定した
極限粘度〔η〕を次式によりフェノール／テトラクロル
エタン＝６０／４０の極限粘度ＩＶに換算したものであ
る。

ｒＶ　＝　０．８３２５　Ｘ　（η）　＋０．ｏｏｓ〈
繊維の繊度の測定法〉 標準状態（温度２０±２°Ｃ１相対湿度６５±２％の状
態）の試験室で、サーチ■製のオートバイブロ式繊度測
定器ＤＥＮＩＥＲＣＯＭＰＵＴ［！Ｒ［１Ｃ−１１Ｂ型
を使用して、単繊維の繊度（デニール、ｄ）を測定した
。

但し、繊維の測定試料長は、５０ｍｍとした。

〈繊維の強度の測定法〉 繊維の引張強さ（強度）は、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３（１
９８１）の７．５．１に準じ、標準状態の試験室で、東
洋ボールドウィン■製の定速伸長形万能引張試験機ＴＥ
ＮＳＩＬＯＮ　ＵＴＭ−ＩＩＩを使用して単繊維の引張
強さを測した。

但し、測定条件は、５ｋｇｆの引張型ロードセルを用い
、つかみ間隔１０ｃ＋ａ引張速度１０ｃｍ／分（１分間
当たりつかみ間隔の１００％の伸長速度）、記録紙の送
り速度１００ｃｍ／分で試料を引張り、試料が切断した
時の荷重（ｇｆ）を測定し次の式により引張強さ（ｇｆ
／ｄ）を算出し強度（ｇ／ｄ）とした。

繊維の初期引張抵抗度（初期引張弾性率）は、ＪＩＳ−
Ｌ−１０１３（１９８１）の７．５．１に準じた上記の
繊維の強度の測定法と同じ方法で試験をおこない記録紙
上に荷重−伸長曲線を描きこの図より、ＪＩＳ−Ｌ−１
０１３（１９８１）の７．ｌＯに記載の初期引張抵抗度
算出式により、初期引張抵抗度（ｇｆ／ｄ）を算出し、
初期引張弾性率（ｇ／ｄ）とした。

く比重の測定法〉 ｎ−へブタンと四塩化炭素よりなる密度勾配管を作成し
、３０°Ｃ±０．１℃に調温された密度勾配中に十分に
脱泡した試料を入れ、５時間放置後の密度勾配管中の試
料位置を、密度勾配管の目盛りで読みとった値を、標準
ガラスフロートによる密度勾配管目盛〜比重キャリブレ
ーショングラフから比重値に換算し、ｎ＝４で測定、比
重値は原則として小数点以下４桁まで読む。

く複屈折率（Δｎ）の測定法〉 ニコン偏光顕微鏡Ｐｏ１ｌ型ライッ社ペレックコンペン
セーターを用い、光源としてはスペクトル光源用起動装
置（東芝５ＬＳ−３−Ｂ型）を用いた（Ｎａ光源）、５
〜６＋ｗｍ長の繊維軸に対し４５″の角度に切断した試
料を、切断面を上にして、スライドグラス上に載せる。

試料スライドグラスを回転載物台にのせ、試料が偏光子
に対して４５°になる様、回転載物台を回転させて調節
し、アナライザーを挿入し暗視界とした後、コンペンセ
ーターを３０にして縞数を数える（ｎ個）。コンペンセ
ーターを右ネジ方向にまわして試料が最初に暗くなる点
のコンペンセーターの目盛ａ１コンペンセーターを左ネ
ジ方向にまわして試料が最初に一番暗くなる点のコンペ
ンセーターの目盛すを測定した後（いずれも１／１０目
盛まで読む）、コンペンセーターを３０にもどしてアナ
ライザーをはずし、試料の直径ｄを測定し、下記の式に
もとづき複屈折率（八〇）を算出する（測定数２０個の
平均値）。

Δｎ＝ｒ’／ｄ（１”ニレタープ−ジョン、＝ｎλ。＋
ε） λ。−５８９，８ｍμ ８２５４２社のコンペンセーターの説明書のＣ／１００
００とｉより求める １＝（ａ−ｂ）（：コンペンセーターの読みの差） （実施例） 以下に実施例を示すが、云うまでもなく本発明は、この
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 極限粘度ＴＶ１．０のポリエチレンテレフタレートを紡
糸温度３１０″Ｃにて、紡糸口金孔直径０，４Ｍ、口金
孔数２４孔を有する紡糸口金より単孔当り１　、５ｇ／
分、吐出速度Ｖｏが１１．４ｍ／分で吐出させて引取速
度Ｖｗ４２００ｍ／分で引取った。

紡出糸条は急冷管に導入した。急冷管上端から５　ｃｒ
ａは、整流機構により極めて流れが緩やかな状態とし、
Ｈは２５ｃ鳳に設定し、上端から２５ｃｍ下流の急冷管
下端では、流下方向の流体流速は２００Ｏｎ＋／分にな
るように調節し、紡糸口金直下３６ｃｍの位置に急冷管
が位置するように設置した。このときの冷却流体は、常
温（２５°Ｃ）の水を用いた。

得られた糸のΔｎは１５０　Ｘ　１０−’、比重は１．
３５２８であった。この糸の糸断面内の複屈折率Δｎ分
布は、糸中心のΔｎに対して、糸表面のΔｎの方が１５
　Ｘ　１０−３大きくなっていた。

次に、かくして得られた糸を９５％のアセトン水溶液に
２２°Ｃで３０分間浸漬処理した後、後記する第１表に
示す延伸条件で延伸を行なった。得られた延伸糸の糸質
を第１表に示す。

実施例２ 実施例１で得られた高配向低比重糸（Δｎ：１５０Ｘ１
０−’、比重：　１．３５２８）を用いて、延伸の段階
で延伸回数、熱固定回数および延伸倍率を変化させた以
外は実施例１と同一延伸条件で延伸した。

得られた延伸糸の糸質を第１表に示す。

比較例１ 実施例１で得られた高配向低比重糸（△ｎ：１５０Ｘｌ
Ｏ−’、比重：　１．３５２８）を用いて、アセトン水
溶液浸漬処理を全く行なわないで、後記第１表に示す延
伸条件で延伸を行なった。得られた延伸糸の糸質を第１
表に示す。

比較例２ 実施例１で得られた高配向低比重糸（Δｎ：１５０Ｘ１
０−”、比重：　１．３５２８）を用いて、アセトン水
溶液浸漬処理を行なわないで、延伸の段階で延伸回数、
熱固定回数および延伸倍率を変化させた以外は比較例１
と同一延伸条件で延伸を行なった。

得られた延伸糸の糸質を第１表に示す。

以下余白 第　　１　　表 （発明の効果） 本発明は以上の如く構成されているので、前記具体例か
ら明らかなように従来法による延伸の場合よりも本発明
の方法の方が得られた糸の機械的物性（破断強度、初期
弾性率、タフネス特性）が優れており、従来に見ない、
高配向低比重ポリエステル繊維の高強度高弾性率化を可
能とした新規な延伸方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる高配向低結晶性ポリエステル繊
維の製造装置の概略を示す図である。 第２図のａ　ｗ　ｄは本発明における有ａ溶剤液浴中で
の浸漬処理の前後における繊維の干渉顕微鏡観察結果を
示す図である。 １：紡糸口金 ２：糸条 ３：取引ローラー ４：油剤付与装置 特許出願人　　東洋紡績株式会社 欅１　図 １　勅恭四金 ２°糸果 ３　引取ロー− ４ン台ミ８１　イ寸］ラー衷（痴− 欅２Ｉ！１ ａ　　　　　　　　　　　　　　　　ｂε ｌ　　：　　未処理系　　　　Ｃ：　　処理中相〕　：
　矧ｌ痢　　ｄ　：　処理終Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エチレンテレフタレート単位を主構成単位とする
   ポリエステルであり、複屈折率Δｎならびに比重ＳＧが
   下式（イ）および（ロ）で示される範囲にある高配向低
   結晶性ポリエステル繊維を７．５〜１５．０の溶解度パ
   ラメータを示す有機溶剤を含有する液浴中で浸漬処理し
   た後、引き続きあるいは一旦前記有機溶剤を実質的に含
   まない状態に処理した後、延伸することを特徴とするエ
   チレンテレフタレート系ポリエステル繊維の製造法。 Δｎ≧５ＳＧ−６．６４‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（イ
   ） Δｎ≧０．１００‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐（ロ）