JPH02269807A - ポリエステルマルチフィラメント及びその製造方法 - 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、新規なポリエステルマルチフィラメント及び
その製造方法に関する。更に詳しくは、加工工程性が良
好で、熱処理によって微細な捲縮が発現可能なポリエス
テルマルチフィラメント及びそれを高速紡糸法によって
得る製造方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ポリエ
ステル捲縮加工糸は、混繊混紡用途や嵩高布帛などとし
て広範に利用されている。

一方、ポリエステルを高速紡糸すると、紡糸速度の増加
とともに分子配向と結晶化が増大し、紡糸速度が約５０
００ｍ／分を越えて得られる繊維は、従来の低速紡糸−
延伸糸に比肩し得る十分な機械的性質を示し、延伸する
ことなく編織物や起毛布帛などへ用いることが可能であ
ることが知られている。

近年、かかる高速紡糸法によって安価に捲縮糸を得る試
みが行なわれている。

特開昭５５−１０７５１１号公報、繊維学会誌Ｖｏ１．
３７゜Ｎａ４　（１９８１）　Ｔ−１３５〜Ｔ−１４２
には紡速８０００ｍ／分以上の高速紡糸時に急冷空気に
よって偏冷却を行なった結果、フィラメント断面内で複
屈折率が外層と内層で差を有し、かつフィラメント中心
から偏芯した分布を有する構造となり、紡糸したままの
繊維が弱い顕在捲縮を発現することが示されている。し
かし、該公報によって得られる顕在捲縮繊維は、広角Ｘ
線回折法で求められる結晶化度Ｘ’ｃが約６０％以上と
高結晶性であるために、その後の熱処理によっても繊維
の収縮がほとんどないので捲縮の程度が増加しない。従
って、該公報によって得られた繊維を編織して得られる
布帛は、全く嵩高性を示さないものであった。むしろ、
ラセン状の弱い捲縮が顕在化していることで編織などの
加工時にフィラメントの集束性が不良となり、加工不良
などのトラブルを発生する欠点があった。

特開昭６２−２３８１６号公報には、紡速６，０００ｍ
／分以上の高速紡糸において、吐出フィラメントの細化
終了点近傍を液体により冷却することにより顕在捲縮繊
維が得られることが示されている。

しかし、該公報によっても、顕在捲縮はその後の熱処理
によって増加せず、嵩高な布帛を得ることが出来ないば
かりか、ラセン状の捲縮が顕在化しているので加工工程
性の低下が問題であった。

従って、高速で、安価に製造され、加工工程を経るまで
は実質的に非捲縮性のフィラメントであり、布帛とした
後の熱処理によって微細な捲縮が発現し嵩高性が発現可
能なポリエステルマルチフィラメント及びその製造方法
の出現が強く望まれていた。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、編織などの加工工
程を経るまでは実質的に非捲縮性であり、その後の熱処
理によって捲縮が発現し、嵩高性が得られるポリエステ
ルマルチフィラメント、及びそのマルチフィラメントを
簡便、かつ安価に製造する方法、を捉供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、広角Ｘ線回折法によって求められる結
晶化度が５０％以下であり、かつ、フィラメント断面の
複屈折率が、外層と内層で２０Ｘ１０−’〜ｔｏｏ　ｘ
　ｔｏ−’の差を有し、且つフィラメント中心から偏芯
した分布を有する非顕在捲縮フィラメントであり、その
後の熱処理によって捲縮が発現可能なポリエステルマル
チフィラメントで達成される。前記本発明のポリエステ
ルマルチフィラメントを製造する好ましい方法はポリエ
ステルを溶融紡糸するに際し、紡口より押出されたフィ
ラメントを空冷し、フィラメントの温度が２５０℃〜１
５０°Ｃに冷却される区域で水性液を付与して非対称冷
却し、しかる後、紡糸速度５，０００ｍ／分以上で引取
ることを特徴とするポリエステルマルチフィラメントの
製造方法である。

本発明に使用するポリエステルは、エチレンテレフタレ
ートの繰返し単位を９０モル％以上、好ましくは９５モ
ル％以上含有する実質的にエチレンテレフタレートから
なるポリエステルであるが、熱および機械的安定性を損
なわない範囲で少量の第３成分を含有していても良い。

本発明のポリエステルマルチフィラメントは、後述する
方法で測定される広角Ｘ線回折法によって求められる結
晶化度が５０％以下であることが必要である。

結晶化度が５０％を越えると、熱的安定性は良好となる
が、清水収縮率が約５％以下と小さくなる。かかる低収
縮性のフィラメントでは、後述するフィラメント断面内
の複屈折率分布がいかに拡理した際に十分な嵩高性を与
え、かつ、過度な収縮を生じない好ましい結晶化度は、
約２５％〜４０％である。従って、清水収縮率としては
５〜４０％、好ましくは１０％〜３０％である。

本発明のマルチフィラメントは、前記結晶化度と同時に
、複屈折率が各フィラメント断面の外層と内層で２０Ｘ
１０−’〜ｔｏｏ　Ｘ　１０−　’の差を有し、且つフ
ィラメント中心から偏芯した分布を有することが必要で
ある。フィラメント断面内の複屈折率分布は、微分干渉
顕微鏡を用いて後述する方法により測定される。ここで
、フィラメント断面の外層とは、フィラメントの半径を
Ｒとした場合に、中心から０．９　Ｈの位置を指す。ま
た、内層とはフィラメント断面で複屈折率の最も低い位
置を指す。

この複屈折率が最も低い内層は、フィラメント断面の幾
何学的中心からＸだけ偏芯している。従って、偏芯の比
率はｘ　／　Ｒとして定″量的に測定が可能である。

本発明のマルチフィラメントは、布帛にした後、熱処理
によって十分な嵩高性を得るには、内外層の複屈折率差
δ（Δｎ）が２０Ｘ１０−”　〜１００ＸＩＯ−’好ま
しくは、３０Ｘ１０−’〜１００　Ｘ　１０−３である
。また、ｘ　／　Ｒが０．０５より大、好ましくは０．
１以上を有していることにより達成される。

δ（Δｎ）が２０ＸｌＯ−″未満または、複屈折率の分
布の偏芯比率ｘ　／　Ｒが０．０５未満では、布帛の嵩
高性が不足する。

本発明のマルチフィラメントを構成するフィラメントの
単糸デニールは特に限定されないが、衣料用として用い
る場合には、単糸１〜５デニールが好ましい。

本発明のマルチフィラメントは、かかる特殊な微細構造
に基づいて、熱処理によって微細な捲縮が発現する。捲
縮の形態は非ラセン捲縮である。

第１図には本発明のマルチフィラメントを９５°Ｃの清
水処理によって捲縮を発現させた後の顕微鏡写真を示す
。第１図からも明らかなように、１　＋ｎｍ単位長さ当
り数回〜十数口の屈曲を有する微細な捲縮である。かか
る微細な捲縮発現によって、編織物に嵩高性と柔軟な風
合の布帛となる。

更に、本発明のポリエステルマルチフィラメントは、公
知の高速紡糸で得られるフィラメントに対し、比較的に
低いモジュラスを示すことと、清水収縮率が大であるこ
とから、熱処理後の布帛は、極めて柔かな風合を与える
ことも大きな特徴である。

以下、本発明のポリエステルマルチフィラメントの製造
方法について説明する。

本発明の製造方法は、ポリエステルを溶融紡糸するに際
し、紡口より押出されたフィラメントを空冷し、フィラ
メントの温度が１５０’ｃ以下に達する以前に水性液を
付与して非対称冷却し、しかる後、紡糸速度５０００ｍ
／分以上で引取ることを特徴とするポリエステルマルチ
フィラメントの製造方法である。更に好ましくは、紡口
より押出されたフィラメントを空冷し、フィラメントの
温度が２５０℃〜１５０°Ｃに冷却される区域で複数本
のフィラメントを集束し、集束師で２０〜５００重量パ
ーセント　（フィラメント重量あたり）の水性液を付与
して非対称冷却し、紡糸速度５０００〜７５００ｍ／分
で引取ることを特徴とするポリエステルマルチフィラメ
ントの製造方法である。

第２図に本発明の製造方法を実施する紡糸設備の略図を
示す。

第２図に於て、ポリエステルはスビンヘッｌ’１に装着
した紡口２よりフィラメントとして押出される。紡口下
に設けられた加熱筒３を出たフィラメント４は、冷却風
チャンバー７からの冷却風で冷却され、水性液付与ノズ
ル５により非対称冷却される。次いで、給油ノズル６に
より油剤付与後、巻取機によってパッケージ８として巻
取られる。

本発明の製造方法に於ては、紡糸速度が５０００　ｍ７
分以上であることが必要である。５０００　ｍ　／分未
満では、本発明の目的とする大きな複屈折率差δ（Δｎ
）を有するフィラメントが得られない。

ｙに、紡糸速度が５０００ｍ／分未満では、フィラメン
トの伸度が約８０％以上と大であり、たとえば編織など
の後加工工程で受ける引張り応力により容易に伸長が生
じ斑などの欠点となるため、そのまま実用に供すること
が困難である。

本発明の紡糸速度は、５０００　ｍ　／分〜８０００ｍ
／分に於て、効果的に本発明の目的が達成される。紡糸
速度が約８０００ｍ／分以上であっても、極めて多量の
水性液を付与するなどによって本発明のマルチフィラメ
ントを得ることは可能であるが、フィラメントの結晶化
度の調整に多量の水性液の付与が必要となり、水性液の
飛散などの支障が生じる。

フィラメントの力学的性質と構造形成から、最も好まし
い紡糸速度は５５００〜７５００ｍ／分である。

繊維学会誌Ｖｏ１．３７．Ｎａ　４　（１９８１）　Ｔ
−１３５〜Ｔ−１４２に報告される断面不均一構造の発
現が、紡糸速度約８，０００ｍ／分以上のみで生じるの
に対比すると大きく異なっている。

本発明の速度範囲であれば、顕著な紡糸張力の増大や紡
糸中の糸切れなどの問題なく、安定かつ工業的に実施可
能である。

本発明では紡口から押出されたフィラメントを空冷し、
フィラメントの温度が１５０°Ｃ以下に達する以前に、
より詳しくは２５０℃〜１５０°Ｃに冷却される区域で
水性液を付与して非対称冷却することに大きな特徴を有
する。

フィラメントの温度がかかる高温に於て水性液によって
非対称冷却することにより、本発明のフィラメントの特
徴である結晶化度と偏芯した複屈折率分布が発現する。

水性液を付与する際のフィラメント温度が１５０°Ｃ未
満では、付与水量などの条件をいかに選択しても本発明
の目的が達成されない。

水性液を付与する際のフィラメント温度が１５０°Ｃよ
り高温である程、複屈折率差δ（Δｎ）が拡大するが、
約２５０°Ｃを越えると水性液の付与時に糸切れが発生
するなどの支障が生じる。従って、好ましいフィラメン
ト温度は１５０〜２５０°Ｃである。

一般に、ポリエステルの溶融紡糸では、ポリエステルは
紡口から２８０〜３２０°Ｃで押出される。

本発明の方法が、水性液を付与するまでのフィラメント
の冷却は、溶融紡糸で一般に採用される冷却風による冷
却によって達成される。フィラメント温度が、本発明を
実施するのに好ましい１５０℃以上となる紡口面からの
位置は、紡糸速度やフィラメントのデニールによって異
なるが、紡糸速度が５ＱＯＯｍ／分以上で、衣料用とし
て通常使用される１〜５デニールであれば、紡口下約８
０ｃｍ以内である。従って、本発明の水性液の付与はこ
の間で実施される。紡糸速度が約６０００　ｍ　／分を
越す場合には、紡糸過程で糸径の象、激な細化変形が観
察されることが知られている（繊維学会誌Ｖｏｌ、３８
、　Ｎ１１１１（１９８２）Ｐ、４９９−Ｐ、５０７）
。本発明の水性液の付与位置は、この細化変形位置（ネ
ック点）を基準とした場合には、変形位置より上方に約
５ｃｍ以上、より好ましくは約１０ｃｍ以上上方で実施
される。例えば、フィラメントデニールが３デニールを
紡糸速度６０００ｍ／分で紡糸し、細化変形位置が紡口
面下７０ｃＩ１１である場合に於ては、水性液の付与は
紡口面下６５ｃ＋＋＋以内、好ましくは６０ｃａ＋以内
で付与する。

本発明でフィラメントの冷却に用いる水性液は、水、通
常の紡糸用油剤エマルジョンなどが適用可能である。簡
便には、水が用いられる。また、水性液の温度は、低温
程好ましいが、特に常温以下に冷却せずとも本発明は達
成される。

水性液を付与する方法としては、通常の紡糸油剤の付与
に使用されるロール方式、ノズル方式、ぬれ壁方式など
から選択されるが、本発明の目的が損なわれない範囲で
、他の方式の採用も可能である。水性液付与の定量性か
らは、第３図に示すようなノズル方式が望ましい。

フィラメントに付与する水性液の量は、フィラメントに
対する重量バーセンＩ・で示される。本発明では、付与
水量が大である程、同一フィラメント温度にあっても結
晶化度をより低下させることが可能である。付与水量が
約２０重量パーセント以上であれば本発明の目的が達成
される。水量が５００重量重量バーセントに、なると、
余剰の水性液の飛散防止が必要である。

本発明で、水性液を付与する際のフィラメンＩ・数は、
フィラメント１本ごとに付与する方式と、複数本を集束
して同時に付与する方式のいずれでも良い。複数本のフ
ィラメントを集束して付与する場合には、フィラメント
温度が１５０°Ｃ以上と高温であるため、相互に融着し
糸切れなどのトラブルが生じ易い。本発明では、付与水
量を約５０重量パーセント以上とすることにより、上記
の融着現象が完全に解決され、極めて安定な紡糸が達成
されることは、驚くべき発見である。

好ましい付与水量は２０〜３００重量パーセントである
。

具体的には、第３図に示すようなノズル方式で水性液を
付与する際に、第４図のごとく複数本のフィラメンｌ−
を集束し、同時に集束部で水性液を付与することで達成
される。フィラメント数を３〜２０本としても単糸密着
がなく、しかも、紡糸安定性も良好に実施可能である。

〔実施例〕

以下、実施例をもって本発明の詳細な説明する。

尚、実施例に於て用いられる各特性の測定は以下の方法
で行なった。

０　結晶化度 Ｘ線回折装置を用い、試料の厚みを約０．５１１ＩＩｎ
として以下の条件で試料の繊維軸に対して赤道方向に回
折角２θが７°から３５°までの回折強度曲線をＪｉｆ
ｆいた。

３０ＫＶ、ｓｏｍＥ、スキャンニング速度ピ／分、チャ
ート速度１０ｍｍ／分、タイムコンスタンＩ−１秒、レ
シービングスリット０．３　ｍｍとした。

２θ−１７°〜２６°の範囲に描かれた３つの主要な反
射を低角度側から（１００）　、　（０１０）　、　（
１１０）　　とする。

２θ−７°と３５°の間にある回折強度曲線を直線で結
び、ベースラインとする。

第５図のように２θ＝２０°付近の谷を頂点とし、低角
側及び高角側のすそに沿って直線で結び、結晶部と非晶
部に分離し、次式に従って面積法で求める。

Ｏ複屈折率分布 東独カールツアイスイエナ社製透過定量干渉顕微鏡を使
用し、緑色光線（波長５４９ｍμ）を用い繊維軸に平行
に振動している光に対する屈折率ｎ　／／と繊維軸に垂
直に振動している光に対する屈折率ｎ上の値から、複屈
折率Δｎは Δｎ−ｎ１ｌ　ｎ上で表わされる。

単糸断面が円形の場合には、７字形又はＵ字形の干渉縞
が観察され、この干渉縞から、単糸断面の径方向の複屈
折率分布を求めた。平均複屈折率（Δ−ｎ）は体積平均
値により求めた。

○　清水収縮率 繊維にＯ，１ｇ／ｄの荷重をかけ長さし、を測定した。

次に無荷重で９８°ＣＸ５分間沸水処理を行なった後、
４０°Ｃ以下で１昼夜乾燥後、繊維に再び０．１ｇ／ｄ
の荷重をかけ、長さり、を測定した。

清水収縮率は次式で表わされる。

Ｌ＋ ０　強度・伸度 東洋ボールドウィン社製ＴＨＮＳＩＬＯＮ　ＵＴＭ−Ｉ
Ｉ　−２０型引張試験機により、初長２０ｃｍ（但し、
捲縮を、引伸した後の長さ）、引張速度２０ｃｍ／分で
測定した。

０　嵩高性 得られたマルチフィラメントを筒編地に製織し、編地の
厚みを測定した。次いで、この編地を９８゛Ｃ１沸水中
で５分間清水処理を行なった後、厚みを測定した。嵩高
性は次式によって編地の厚み増加率（％）で示した。

増加率が５％以上であれば、嵩高性良好と１える。

０風合 上記、嵩高性測定の導水処理後の筒編地を感化検査によ
って３段階に分は評価した。

３：非常に柔らかい（合格）２：柔ら力中（合格）ｌ：
硬い（不合格） ０　フィラメント温度 走査赤外温度計を用いて紡糸線−Ｆに沿ってフィラメン
ト温度を非接触で測定した。

尖息岩上 固有粘度〔η）　＝０．６２のポリエチレンテレフタレ
ートを孔径０．３５ｎｕａφ、孔数２４を有する紡糸口
金を用いて第２図に示す紡糸機で紡糸した。紡糸温度３
００°Ｃとし、紡口下には内径１２ｃｍ、長さ２５Ｃ１
のアルミ鋳込ヒーター加熱方式の加熱筒を紡口面と筒と
の間に間隙がない状態で設置し、ヒーター温度を２５０
℃に調整した。

加熱筒を出たフィラメントは、横吹き型冷却風チャンバ
ーにより、冷風温度２０℃２風速０．３０ｍ／秒の冷却
風により冷却し、次いで第４図に示す方式で、２個のノ
ズルで、１個のノズル当り１２フィラメン１−を集束し
つつ、糸重量当り８０重量パーセントの室温の水を付与
して非対称冷却を行なった。水付与による非対称冷却の
位置は、切目下５０ｃｍとした。この位置での糸温度は
第１表に示すように、この紡糸速度範囲では約１８０’
Ｃ〜１９０°Ｃであった。

非対称冷却を行なったフィラメントは、油剤付与後、延
伸することなく　５０　ｄ　／２４　ｆとし、紡糸速度
を第１表に示すように異ならせて巻取った。

得られたマルチフィラメントの特性を第１表に示す。

尚、第１表に示す紡糸中のネック点の切目下の位置は、
水付与を行なわない場合に測定した値である。測定はＺ
ＩＭＭＨＲ社製線径測定器４（３ＯＡ／２型及び肉眼観
察により測定し、両者はよ（一致した。

第１表から明らかなように、本発明のポリエステルマル
チフィラメントから、優れた嵩高性と柔軟性を有する布
帛が得られた。

第１表中のＮｏ、１（比較例）は、嵩高性は優れている
ものの、清水収縮率が高いため、布帛の風合が軟いもの
となった。

１Ｊ罰殊茎 実施例１と同様にして、５０　ｄ　／２４　ｆを得るに
あたり、紡糸速度を６，０００ｍ／分一定として、水付
与による非対称冷却を行なう位置を第２表のよう異なら
せた。

得られたマルチフィラメントの特性を第２表に示す。

第２表から明らかなように、糸温度１５０°Ｃ以上に於
て非対称冷却して得られた尿発明のマルチフィラメント
は、優れた嵩高性と柔軟な風合を有する布帛が得られる
。

実ＩＪｆｌｄ舛ニー 実施例１と同様にして、水付与による非対称冷却の位置
を紡口下４８ｃｍ（糸温度１８０“Ｃ）一定とし、水付
与量を第３表に示すように異ならせて、紡糸速度６２０
０ｍ／分にて５０　ｄ　／２４　ｆのマルチフィラメン
トを得た。

得られたマルチフィラメントの特性を第３表に示す。

〔発明の効果〕

本発明のポリエステルマルチフィラメントを編繊物に用
いると、編織時のトラブルなく加工が行なえ、しかも、
その後の熱処理によって柔らかな風合と嵩高な布帛が得
られる。このような特徴は、婦人服、立毛布帛などの分
野に用いると、極めて高級感のある布帛となり、性能が
発揮される。

また、本発明の製造方法は、上記マルチフィラメントを
紡糸中のトラブルなく、高速かつ簡便に製造し得ること
から、高い生産性を有し、工業的に極めて高い価値を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明のフィラメントを導水処理した後の
繊維の形状を示す顕微鏡写真、第２図は、本発明を実施
する紡糸機の略示正面図、第３図は、本発明の非対称冷
却に使用するノズルの略示正面図、第４図は、複数本の
フィラメントを集束し、同時に水性液を付与する際の様
子を示す斜視図、第５図は、本発明繊維の結晶化度測定
におけるＸ線回折強度曲線の１例を示す図である。 ・・・スピンヘッド、 ・・・加熱筒、 ・・・水性液付与ノズル、 ・・・冷却風チャンバー ２・・・紡口、 ４・・・フィラメント、 ６・・・給油ノズル、 ８・・・パンケージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、広角Ｘ線回折法によって求められる結晶化度が５０
   ％以下であり、フィラメント断面の複屈折率が、外層と
   内層で２０×１０＾−＾３〜１００×１０＾−＾３の差
   を有し、且つフィラメント中心から偏芯した分布を有す
   る非顕在捲縮フィラメントであり、その後の熱処理によ
   って捲縮が発現可能なポリエステルマルチフィラメント
   。 ２、ポリエステルを溶融紡糸するに際し、紡口より押出
   されたフィラメントを空冷し、フィラメントの温度が２
   ５０℃〜１５０℃に冷却される区域で水性液を付与して
   非対称冷却し、紡糸速度５，０００ｍ／分以上で引取る
   ことを特徴とするポリエステルマルチフィラメントの製
   造方法。