JPH02221409A - ポリエステルの溶融紡糸方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はポリエステルの溶融紡糸方法に関する。

更に詳しくは、紡糸口金部の吐出孔周囲に堆積する汚染
物の発生抑制及び該口金吐出孔の流動安定性に優れた紡
糸方法を提供するものである。

（従来の技術） ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレート繊
維は優れた化学的・機械的特性を有する為、衣類用・イ
ンテリア用・産業資材用など種々の用途に広く利用され
ている。

ポリエステル繊維は、通常溶融紡糸、延伸、熱セットす
ることにより使用に供せられている。近年、紡糸技術の
進歩により巻取速度の高速化は著しく、従来の１５００
ｍ／分前後から４０００ｍ／分前後の巻取速度にするこ
とにより中間配向未延伸糸、更には、５００抛／分以上
で、ゴデツトロール等を介し直接紡糸延伸する方法や直
接巻き取る方法により延伸糸が得られる様になった。

しかしながら、紡糸速度が高速化されるに従って紡糸口
金細孔周辺のポリマー流動安定性の問題が、より顕在化
される様になった。即ち、紡糸中に紡糸口金が長時間高
温下でさらされると、溶融ポリマーの一部や低重合物或
いは熱変成物等が紡糸口金柑孔部吐出孔周辺に付着堆積
してゆく（以下口全汚染物と称す）為、吐出ポリマーの
ピクッキが発生する様になり、そのため、糸切れが起こ
り、高速になればなる程糸切れ回数は著しく多くなる。

この紡糸口金汚染物の付着を防止する為に、例えばジメ
チルシリコーン、メチルフェニルシリコーンの如き離型
剤を紡糸口金の吐出面に塗布したり、水蒸気で口金表面
をシールしたりしているが、最終的には口金汚染物をへ
ら様の道具で時々かき取る所謂ワイピングを行っている
。

又、紡糸口金の表面粗度を粗くした所謂梨地加工の紡糸
口金やクロム等の金属を表面にコーティングした紡糸口
金を使用する方法等が知られている。しかし、これらの
方法では、紡糸口金細孔内の流動状態とは無関係である
ために口金汚染物の発生を抑制するのは難しく、大きな
効果は期待できない、更には、紡糸口金吐出孔をテーパ
ー状に拡げる方法（特開昭６３−１２０１０９号公報）
も知られている。該方法では確かに細孔内の流動状態は
改善されるのではあるが、それでもまだ不充分であるば
かりか、テーパ一部に沿って吐出ポリマーが広がりテー
パ一部の途中からポリマーが離れたりする為、吐出不安
定になり易く、大きな効果が期待できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、紡糸口金細孔部の吐出孔周囲に堆積す
る口金汚染物の抑制及び該口金細孔部吐出孔の流動安定
性に優れた紡糸方法を提供するにある。

本発明者らは、吐出ポリマーの紡糸口金線孔部吐出孔周
辺の流動不安定現象の原因について調査検討した結果、
紡糸口金細孔内における流動状態と細孔から吐出された
際のバラス効果と呼ばれる流体の膨張する性質が、細孔
直下における長時間流動安定性とが密接な関係にあるこ
とを見出し、更に検討を重ねた結果、本発明に至った。

（課題を解決する為の手段） 即ち、本発明は、ポリエステルを溶融し、紡糸口金から
紡出しポリエステル繊維を得る紡糸方法において、紡糸
口金細孔部における剪断応力τｅとポリマー温度Ｔの比
τｅ／Ｔが４．　ＯＸＩＯ’（ｄｙｎｅ／ｃｉｆｉ’Ｋ
）以上、１．４　Ｘ　１０’　（ｄｙｎｅ／ｃｊ’Ｋ　
）未満で紡糸することを特徴とするポリエステルの紡糸
方法である。

本発明は、前記の様に口金汚染物の抑制及び該口金吐出
孔の長時間に及ぶ流動安定を実施可能にしたものである
。

即ち、紡糸口金細孔にポリマーが導入されると、花形状
の変化により末端効果と呼ばれる縮流が生じ、剪断応力
の層、激な増加が起こり、流体に歪が生じる。該歪は、
細孔内を流動するにつれ、細孔の大きさに応じた剪断応
力（τｅ）に緩和され、緩和状態とτｅに応じてバラス
効果が発生する。バラス効果を細孔から吐出されたポリ
マーの最大直径Ｄ＋ｗａｘと細孔の直径りの比Ｄｓａｘ
／Ｄ　（以下バラス比と呼ぶ）とし、第１図に示す如＜
　（Ｄｍａｘ／Ｄ）’（Ｄ／Ｄｍａｘ）”と変形しτｅ
／Ｔに対して点描すると横軸の値が１．４　Ｘ　１０　
’　（ｄｙｎｅ　／　ａｉ　”Ｋ　）以上では急激に縦
軸の値の変化が起こることを知り、細孔流動安定性の関
係について、実験を繰り返し鋭意検討した結果、τｅ／
Ｔを適性範囲になる様に設定することで、長時間に及ぶ
流動安定性が得られることが判明したのである。

ここで、τｅ／Ｔは４．　ＯＸＩＯ’（ｄｙｎｅ／ｃｄ
’Ｋ）以上、１．４　Ｘ　１０’　（ｄｙｎｅ／　ｄ’
Ｋ　）未満、より好ましくは、丸孔の場合５　Ｘ　１０
’（ｄｙｎｅ／ｃｎ’Ｋ　）以上、１．２ＸＩＧ’（ｄ
ｙｎｅ／ｃ＋ｊ°Ｋ）未満、第３図で代表される異型孔
の場合７．　ＯＸＩＯ″（ｄｙｎｅ／ｃｄ″Ｋ）以上、
１．２×１０’　（ｄｙｎｅ／　ｃｄ’Ｋ　）未満にな
る様に設定することが必要である。τｅ／Ｔが、１．４
　Ｘ　１０’　（ｄｙｎｅ／ｃ１ｉＩ’Ｋ）以上では、
バラス比の変動や吐出ポリマーのピクッキが発生し易く
、４．０Ｘ１０ツ（ｄｙｎｅ／ｅｊ’Ｋ）未満ではポリ
マーが細孔エツジから離れ難く吐出不安定となり易く、
更に第３図で代表される異型孔の場合は異型度を操作で
きなくなるので好ましくない。

本発明のτｅ／Ｔにおいて、ポリマー温度Ｔは紡糸口金
と濾過部からなる所謂紡糸ポット流入直前のポリマー温
度で代表させることができる。

又、τｅ／Ｔにおいて、紡糸口金細孔部の剪断応力τｅ
は吐出時の背面圧より算出することができるが、この場
合、重要なことは、紡糸口金細孔導入部における縮流に
よる影響、即ち末端効果を補正して求めることである。

末端効果を補正しないで求めた剪断応力は、細孔内にお
ける剪断速度、ポリマー温度、ポリマーが同一でも、細
孔導入角度、細孔長により見掛は上界なってくるので本
発明のτｅとは本質的に異なる０本発明のτｅは、細孔
の長さのみを変えて第２図に示す如く細孔長さしと背面
圧△Ｐの関係を求め、ΔＰ軸の切片ΔＰｅを末端効果に
相当した圧損として、丸孔口金の場合は（１）式で、第
２図で代表される様な異型孔口金の場合は（２）式によ
りτｅを求めることができる。

但しΔＰ＝口金背面圧（ｋｇ／ｄ） ΔＰｅ＝末端効果による圧損（ｋｇ／ｃｄ）Ｄ＝＝孔直
径（ｃｌ） Ｈ−興型孔スリット高さ（ｃｍ） Ｌ−細孔長さ（ｃｉｌ） τｅ＝細孔部剪断応力（ｄｙｎｅ／ｃ艷）又、上記のτ
ｅは、ノズル内の剪断速度、ポリマー、及びポリマー温
度を実際の紡糸条件と同一にし、通常の溶融粘度測定機
でもとめたものであってもかまわない、この場合、剪断
速度は、丸孔口金の場合は（３）式、異型孔口金の場合
は（４）式で求めることができる。

但し、　Ｑ＝吐出量　（ｄ／ｓｅｃ孔）Ｄ＝＝孔直径（
ＣＩ） Ｓ＝＝型孔断面積（ｃｄ） Ｈ−興型孔スリット高さ（ロ） γ＝細細孔部所断速度ｓｅｃ−’） 紡糸口金細孔に導入にする際の導入角度は、丸孔であれ
、異型孔であれ、いずれも６０°未満であることが好ま
しい。６０’以上では、導入にデッドスペースができや
すいばかりか、細孔導入の際の末端効果が大きくなり、
細孔から吐出後のバラス比が大きくなりやすいので好ま
しくない。

細孔導入の際のテーパー形状は第４図に示す様なものを
一例として挙げることができる。又、丸孔以外の異型孔
で、孔形状上完全に６０°未満で導入することができな
い場合は第５図に示す様な導入角度にしてもよい。

細孔の長さしは、丸孔の場合その直径りとの比Ｌ／Ｄで
２以上にすることが、異型孔の場合はスリット高さＨと
の比Ｌ／Ｈで３以上にすることが好ましい。該値未満で
は、吐出状態の変化に対し、細孔吐出ポリマーのバラス
比が変化し易く長時間流動安定は得られにくい。

本発明で言うポリエステルとは、テレフタル酸成分とエ
チレングリコール成分とからなるポリエチレンテレフタ
レートを主たる対象とするが、テレフタル酸成分の一部
を他の二官能性カルボン酸で置き換えたポリエステルで
あっても、また、エチレングリコール成分の一部を他の
ジオール成分で置き換えたポリエステルであってもよい
。更に、紡糸加工性向上、風合性向上等の目的で、酸化
チタン、酸化珪素、炭酸カルシウム等粒子を添加したり
、マンガン、カルシウム、アンチモン等の金属化合物等
の触媒を利用して重合反応終了までの過程で粒子を形成
させたりしたポリエステルであっても構わない、この様
な粒子は、通常の含有量の範囲では、本発明が対象とす
る紡糸口金細孔内の流動の様な高剪断流動下では、ポリ
マーの流動特性を大きく変えるものではない。又、機能
性付加を目的として、各種添加剤、例えば易染剤、制電
剤、親水剤、難燃剤を必要に応じて共重合又は、混合し
たポリエステルであってもよい。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明をさらに説明する。

尚、各実施例中に記載された各種測定方法を下記に述べ
る。

極限粘度： オルソクロロフェノールを溶媒とし２５°Ｃにて求めた
ポリマーの極限粘度である。

τｅ： 溶融ポリマーの毛管式流動特性試験機である東洋精機製
作新製「キ＋ピログラフ」を用い、実際の紡糸口金細孔
と同一剪断速度、同一ポリマー、同一紡糸温度とし、細
孔長さのみを３種類以上変え、細孔背面圧とノズル長さ
の回帰直線を求め、前記（１）式により末端効果を補正
して求めた剪断応力である。

ワイピング周期： 第６図に示す装置を用い紡糸速度７０００ｍ／分で巻取
り、紡糸断糸が４時間に２回以上発生すると紡糸口金面
をワイピングすることとし、ワイピング周期を求めた。

実施例１−１０、比較例１〜４ テレフタル酸及びエチレングリコールを主原料とし、常
法の連続重合方法により極限粘度０．６４及び０．６６
のポリエチレンテレフタレートを重合した。

本ポリマーを第６図に示す装置を用い、第４図（Ｌ、は
２０ｍ、Ｄ＋は５ｍ５Ｄ、は２鵬）及び第１表に示す様
な導入部形状及び細孔形状の紡糸口金を用い、第１表に
示す条件で７０００ｍ／分で巻き取り７５デニール／３
６フイラメントの丸断面繊維を紡糸した。その時のτｅ
／Ｔ及びワイピング周期を第１表に示す。

実施例１１〜１８、比較例５〜１０ 極限粘度０６６６のポリエチレンテレフタレートを使用
し、第３図、第４図、及び第２表に示す様な導入部形状
及び細孔形状の紡糸口金を用い、第２表に示す様な条件
で紡糸した以外は、実施例１と同様の条件で、７５デニ
ール／３６フイラメントの異型断面糸を紡糸した。その
時のτｅ／Ｔ及びワイピング周期を第２表に示す。

（以下余白） （発明の効果） 以上、詳述した如く、本発明の溶融紡糸方法によれば、
紡糸口金細孔部の吐出孔周辺の口金汚染物を抑制し長時
間流動安定状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、τｅ／Ｔとバラス比の関係の一例を示す図で
ある。第２図は口金細孔長りと背面圧ΔＰの関係の一例
を示す図でΔＰｅは末端効果による圧損である。第３図
は異型断面糸用紡糸口金細孔断面の一例を示す図でＨは
スリット高さ、ｗｙはスリット幅である。第４図は丸孔
紡糸口金の細孔形状の一例を示す図でＤは細孔直径、Ｄ
、は導入孔直径、Ｄ２は導入孔直径、Ｌは細孔長さ、Ｌ
ｌは口金厚さ、θは細孔直径である。第５図は異型孔紡
糸口金の細孔形状の一例を示す図でＤｒ　、Ｄｔは導入
孔直径、Ｌ、は口金厚さである。第６図は本実施例及び
比較例で使用した紡糸機を示す図である。 １・−・押し出し機、２・−・−ベンド管、３−・スピ
ンヘッド、４・−紡糸ポット、５−冷風チャンバー、６
−加熱筒、７ 糸パッケイジ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエステルを溶融し、紡糸口金から紡出しポリ
   エステル繊維を得る紡糸方法において、紡糸口金細孔部
   における剪断応力τｅとポリマー温度Ｔの比τｅ／Ｔが
   ４．０×１０＾３（ｄｙｎｅ／ｃｍ＾２゜Ｋ）以上、１
   ．４×１０＾４（ｄｙｎｅ／ｃｍ＾２゜Ｋ）未満で紡糸
   することを特徴とするポリエステルの溶融紡糸方法
2. （２）紡糸口金細孔部が丸断面で、少なくとも該細孔の
   直径Ｄと細孔長さの比Ｌ／Ｄが２以上であり、細孔導入
   角度が６０゜未満である紡糸口金を使用することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のポリエステルの溶融
   紡糸方法