JPH0466928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はポリエステルの製造方法、更に詳しく
はポリエステル繊維を5000m／分以上の超高速度
で溶融紡糸する方法に関する。 ［従来の技術］ ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレー
ト繊維は高強度、高ヤング率、耐熱寸法安定性等
多くの優れた特性を有するため、衣料用あるいは
産業用など巾広い分野にしかも大量に利用されて
いる。かかるポリエステル繊維は一般的にテレフ
タル酸あるいはテレフタル酸ジメチルとエチレン
グリコールとを出発原料としてエステル化あるい
はエステル交換反応後、重縮合反応して得られた
ポリエステルを溶融状態で紡糸後、巻取り、次い
で延伸することによつて得られる。 一方、近年ポリエステル製糸工程の合理化プロ
セスとして特公昭35−3104号公報に開示されてい
るように、紡糸速度が約5000m／分以上の超高速
紡糸によつて紡糸工程のみで実用上十分な繊維物
性を有するポリエステル繊維を得る方法が提案さ
れている。 しかしながら、この方法によつて得られた繊維
は一応実用上十分な物性を備えた繊維ではある
が、延伸工程を経た従来の延伸糸に比較して、例
えば衣料用として一般的な極限粘度［η］が0.62
のポリエステルでの紡糸速度6000m／分付近で巻
き取られたポリエステル繊維の繊維物性をみると
強度、ヤング率が低く伸度が高いという特異性を
有している。このため、超高速紡糸で得られたポ
リエステル繊維は高次加工工程で糸が切れたり、
延伸されたりしないように特別の配慮をする必要
があつた。そこで、紡糸速度6000m／分付近で得
られた繊維でも延伸糸並の繊維物性を有する繊維
の出現が強く望まれていた。 かかる速度、ヤング率の物性改善を紡糸速度の
高速化のみで達成できるならば一方で原糸製造
上、大幅なコストダウンも可能となる。しかしな
がら、単に紡糸速度を6000m／分、更に7000m／
分以上へと高速化を進めただけでは、得られた繊
維の繊維物性は不十分であり、例えば清水二郎
ら、繊維学会誌、37，４，Ｔ―135（1981）の報文
に記載されているように紡糸速度6000m／分付近
を極大値にそれ以上の高速ではむしろ低下してし
まうのである。すなわち、繊維物性面から見る
と、7000m／分以上の超高速紡糸条件下では、か
かる問題点は解決できなかつた。すなわち、紡糸
速度に対する強度の向上はある一定の紡糸速度で
極大値をとり、それ以上の超高速度では、強度が
低下することが知られている。一方、かかる超高
速紡糸での大きな問題点として紡糸速度を高速化
するに従い紡糸工程での糸切れが増加することも
よく知られている。 このように高速紡糸した糸の強度向上、ヤング
率向上と、より革新的なコストダウンプロセスの
ための超高速紡糸法は得られる物性面及び紡糸工
程での糸切れ面から、実現でき得ていないのが実
情である。 前記超高速紡糸の強度低下の問題点は、ポリエ
ステルの固有粘度や巻取糸の単糸デニールによ
り、強度の極大値をとる速度は変化するものの本
質的に同様の問題を含んでいる。 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、冷却風温度などの適性化、
更には紡糸筒や紡糸口金ノズル等の構造の改善な
ど種々の検討を行なつたが、これらの方法では限
度があり、得られる繊維物性を向上せしめること
はできなかつた。また、この問題をポリエステル
改善により解決しようとする提案が見られる。例
えば差動走査熱量計で測定した冷却結晶化ピーク
において生成する球晶の径が小さいポリエステル
を用いることによる高速紡糸における繊維形成時
の分子配向下での結晶化を抑制する方法、例え
ば、特開昭56−96913号公報、特開昭57−42920号
公報、特開昭57−42921号公報、特開昭57−51814
号公報、特開昭57−51815号公報あるいは特開昭
56−107018号公報で示されるような結晶化促進剤
等を添加練込む方法も挙げられるが、これらの方
法によつて得られた繊維物性の向上および紡糸時
の糸切れ減少はなお不十分であつた。 又、特開昭59−100714号公報ではポリエステル
に銀化合物を添加し高強力、高ヤング率のポリエ
ステル繊維を得る方法が開示されているが、得ら
れたポリエステル繊維が黒く着色しているため、
白度を要求される分野への適用には問題があつ
た。一方紡糸工程での糸切れを減少させるために
はパツク内での高度な過が必要でありポリマか
らの強度向上を狙うには高度な過に耐えるポリ
マを作ることも必要であつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らは5000m／分以上での超高速紡糸に
よつて得られたポリエステル繊維の前記問題点を
解決するため、超高速紡糸に用いるポリエステル
と得られる繊維の繊維物性及び超高速紡糸域での
紡糸工程での糸切れについて鋭意検討を続けた結
果、特定のリン化合物を添加したポリエステルを
用いる場合に限り、超高速紡糸領域での超高速紡
糸によつて得られるポリエステル繊維の繊維物性
のうち、強度、ヤング率が向上し、しかも耐熱寸
法安定性も優れ、さらに超高速紡糸領域での紡糸
工程での糸切れの発生が少なく、特に6000m／分
以上、更には7000m／分以上の超高速紡糸化での
問題が解決されることを見い出し本発明に到達し
たものである。 本発明の目的は紡糸速度5000m／分以上の超高
速紡糸法によつて得られるポリエステル繊維の繊
維物性向上にあり、特に強度、ヤング率の向上し
たポリエステル繊維を紡糸工程での糸切れもなく
安定して得る紡糸方法を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ すなわち、本願発明の前記目的はポリエステル
を5000m／分以上の紡糸速度で溶融紡糸するに当
たり、エチレンテレフタレートを主たる構成単位
とするポリエステルであつて、該ポリエステルを
製造するにあたり、ホスホン酸化合物をポリエス
テルを構成する酸成分に対して0.01〜1.0重量％
添加して得られたポリエステルを用いることを特
徴とするポリエステル繊維の製造方法によつて達
成できる。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明で用いるポリエステルの製造にあたり、
最も重要なことはポリエステルの重縮合反応終了
までの任意の段階でホスホン酸化合物をポリエス
テルを構成する酸成分に対して0.01〜1.0重量％
添加することにある。かかるホスホン酸化合物は
次の一般式［］および［］式で示される。 式中のR₁はフエニル基または炭素数１〜４の
アルキル基、R₂，R₃は水素基、炭素数１〜15の
アルキル基、フエニル基またはヒドロキシアルキ
ル基でり、R₂，R₃は同一でも異なつていてもよ
い。はR₄はｎ＝２〜４の（CH₂）ｎである。 そして、前記一般式［］で表わされるホスホ
ン酸化合物の具体例としては、フエニルホスホン
酸、メチルホスホン酸、フエニルホスホン酸モノ
メチルエステル、フエニルホスホン酸ジメチルエ
ステル、フエニルホスホン酸ジエチルエステル、
メチルホスホン酸ジメチルエステル、エチルホス
ホン酸ジメチルエステル、フエニルホスホン酸ジ
フエニルエステル、フエニルホスホン酸ジ・エチ
レングリコールエステル、フエニルホスホン酸
ジ・プロピレングリコールエステル、フエニルホ
スホン酸ジ・ブチレングリコールエステル、メチ
ルホスホン酸ジ・エチレングリコールエステル、
メチルホスホン酸ジ・プロピレングリコールエス
テル等が挙げられる。 また、一般式［］で表わされるホスホン酸化
合物の具体例としてはフエニルホスホン酸とエチ
レングリコール、プロピレングリコールまたはブ
チレングリコールとの環状エステル、メチルホス
ホン酸とエチレングリコール、プロピレングリコ
ールまたはブチレングリコールとの環状エステル
等が挙げられる。しかしながら、本願発明のホス
ホン酸化合物は、一般式［』および［］で表
わされる化合物であればどんなものでもよく、上
記の具体例に限定されるものではない。これらホ
スホン酸化合物は単独でも、また２種以上組み合
わせて使用してもよい。さらに、ポリエステルの
着色防止剤として通常使用されている。前記ホス
ホン酸化合物以外のリン化合物を、本発明の目的
を逸脱しない範囲で併用添加しても何らさしつか
えない。また添加に際しては、そのまま添加して
も、グリコールのごとき適当な溶剤に分散または
溶解しても、あるいはグリコール中で加熱処理し
たものでもよい。このようなホスホン酸化合物の
ポリエステルへの添加量はポリエステルを構成す
る酸成分に対して0.01〜1.0重量％、好ましくは
0.02〜0.5重量％、さらに好ましくは0.03〜0.20重
量％の範囲を適宜選択すればよい。ホスホン酸化
合物の添加量が0.01重量％未満の場合には、超高
速紡糸法で得た繊維の強度、ヤング率は低く本発
明の効果は得られない。また、1.0重量％を越え
る場合には、重縮合反応が阻害されるばかりでな
く、ポリエステル中に不溶性の異物が生成し、溶
融紡糸工程でのパツク内圧上昇が激しく、長時間
の安定紡糸ができない。なお、ホスホン酸化合物
の添加はポリエステルの重縮合反応終了までの任
意の段階で行なうことができるが、エステル化あ
るいはエステル交換反応が実質的に終了した後か
ら重縮合反応を開始するまでの間に添加するのが
より好ましい。 本発明のポリエステル繊維の製造方法を採用す
ることによつて、得られる繊維の物性が向上する
ため紡糸工程の糸切れ減少は改善される。さらに
紡糸工程での糸切れ減少の効果をより一層発現さ
せるためには、ポリマ中の粗大異物あるいは、極
めて少ない確率で存在する20μを越える粗大内部
粒子を除去するため、パツク内に設けた絶対過
径20μ以下のフイルターで前記ポリエステルを
過し、しかる後5000m／分以上の紡速で溶融紡糸
することが好ましい。本発明でいうポリエステル
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（通常20
モル％以下）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であつても、またエチレン
グリコール成分の一部（通常20モル％以下）を他
のジオール成分で置き換えたポリエステルであつ
てもよい。更に、各種添加剤、例えば艶消剤、易
滑剤、難燃剤、制電剤、親水剤、着色剤等を必要
に応じて共重合又は混合したポリエステルであつ
てもよい。 本発明の方法によつて何故紡糸速度5000m／分
以上で得られるポリエステル繊維の物性を向上で
きるかについては、まだ明らかではないが本発明
で用いる特定のリン化合物であるホスホン酸化合
物を特定量添加することによつて、ポリエステル
中に触媒等で添加した他の添加剤との反応等によ
つて微細な内部粒子が生成して、この粒子が紡糸
速度5000m／分以上の高速紡糸における繊維形成
時の非晶部の分子配向および結晶化を促進させて
いるものと推測される。 本発明のポリエステルの25℃のオルソクロロフ
エノール溶液で測定した極限粘度［η］は0.45以
上、好ましくは0.55〜0.85の範囲が本発明のポリ
エステル繊維の機械的及び熱的性質が優れ好まし
い。極限粘度［η］が0.45未満では得られる繊維
の強度が低くなる。 次に本発明で言う5000m／分以上の紡速で溶融
紡糸する具体的な実施形態の一例を第１図をもつ
て説明する。 溶融されたポリエステルはパツクハウジング２
内のパツク１から吐出されて糸条となる。ここで
パツク１内でポリエステルはフイルタによる過
される。吐出された糸条は冷却固化されて給油装
置４にて給油され、5000ｍ／分以上の紡糸速度で
回転する第１ゴデイロール（以下第1GDという）
５と第２ゴデイロール（以下第2GDという）
５′を経て捲取機で巻き取られる。このように紡
糸速度とは口金から吐出された糸条が最初に接す
る駆動ロール（第1GD）の表面速度を意味し、
巻取速度ではない。ただ、第1GD、第2GDを用
いない場合は巻取速度が紡糸速度となる。 また、本発明においては第1GDと第2GDで連
続的に延伸を行なういわゆる直接紡糸延伸法等も
適用される。5000m／分以上の紡糸速度で得られ
る繊維物性を向上させると紡糸工程中の糸切れは
減少するもののさらに糸切れ減少の効果をより一
層発現させるためには、前記したポリエステルを
パツク内で絶対過径20μ以下のフイルターで
過し、しかる後5000m／分以上の紡速で溶融紡糸
することが好ましい。 ここで、絶対過径とは、JIS―B8356の方法
により、フイルタメデイアを通過したガラスビー
ズの最大径を指す。本発明における好ましい絶対
過径は20μ以下、更に好ましくは15μ以下であ
る。ただし、あまり細かい過径、例えば絶対
過径2μというようなフイルターを用いるとパツ
ク内圧の上昇が激しくなり好ましくない。絶対
過径20μ以下のフイルターとしては、特にステン
レススチールからなる繊維が好ましく、繊維は特
に不織布であることが一層効果的である。紡糸パ
ツク内のフイルターの少なくとも一層は20μであ
ることが好ましい。また、パツク内圧のフイルタ
ーの絶対過径を上層より下層に順次細かくして
構成することが紡糸内圧をより有効に抑制できる
点で好ましい。また、絶対過径20μ以下のフイ
ルターとワイアーメツシユ材あるいは粉末焼結
金属ろ材、あるいは従来一般に用いられてきたサ
ンド等の層との併用が可能である。しかし、い
かなる材との組合わせにおいても、絶対過径
20μ以下のフイルターを用いることが好ましい。 ［実施例］ 以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。 なお、実施例中の物性は次のようにして測定し
た。 Ａ 強度、伸度 東洋ボールドウイン社製テンシロン引張試験機
を用いて荷重伸長曲線から求めた。 B.ヤング率 東洋ボードウイン社製テンシロン引張試験機を
用いて試料長200mm、引張速度200m／分、チヤー
ト速度1000m／分で測定して得た荷重伸長曲線よ
り、第２図に示した荷重Ｋ（ｇ）および伸長Ｓ
（mm）を求め、次式で計算した。 Ｍ＝Ｋ÷（Ｓ÷200）÷Ｄ Ｍ：ヤング率（ｇ／ｄ） Ｄ：フイラメントデニール(d) Ｃ 沸騰水収縮率 周長1mのカセ取り機で10回巻き取つた試料に
0.1ｇ／ｄの荷重をかけながら、原長L₀（mm）を測
定したのち沸騰水中で15分間処理した。さらに、
処理した試料を風乾後、0.1ｇ／ｄの荷重をかけ
たまま試料長L₁（mm）を測定し、次式で計算し
た。 ΔSw＝（L₀−L₁）÷L₀×100 ΔSw：沸騰水収縮率（％） 実施例 １ テレフタル酸100部、エチレングリコール50部
を仕込み通常のエステル化反応を行ないビス―
（β―ヒドロキシエチル）テレフタレート低重合
体を得、次いで、三酸化アンチモン0.04部、フエ
ニルホスホン酸ジメチルエステル0.15部を添加し
て、重縮合反応を行ない、極限粘度0.63、軟化点
260.3℃、のポリエチレンテレフタレートを得た。
得られたポリエチレンテレフタレートを第１図に
示す装置を用いて、紡糸温度298℃で、孔径0.33
mmφ、孔数24の紡糸口金より紡出し、糸条の走行
方向に対して直交に供給される25℃の空気の流れ
によつて冷却固化させた後、油剤を付与して
5000m／分〜8000m／分の紡糸速度で巻き取つて
50d／24fのポリエチレンテレフタレート繊維を得
た。これらの繊維物性を表１にまとめて示す。

【表】 表１から明らかなように強度、ヤンク率が高
く、沸騰水収縮率の低い機械的特性、熱的特性の
優れたポリエステル繊維が得られた。特に紡糸速
度7000m／分、8000m／分においても強度の向上
したポリエステル繊維であつた。 比較実施例 １ テレフタル酸100部、エチレングリコール50部
を仕込み通常のエステル化反応を行ない、ビス―
（β―ヒドロキシエチル）テレフタレート低重合
体を得、次いで、三酸化アンチモン0.04部、リン
酸トリメチルエステル0.03部添加して、重縮合反
応を行ない、極限粘度0.63、軟化点259.7℃、の
ポリエチレンテレフタレートを得た。得られたポ
リマを実施例１と同様にして溶融紡糸を行ない
50d／24fのポリエチレンテレフタレート繊維を得
た。これらの繊維物性を表２にまとめて示す。

【表】 表２から明らかなように、得られたポリエステ
ル繊維は強度、ヤング率が低く満足すべきもので
はなかつた。特に紡糸速度7000m／分、8000m／
分では強度が低い繊維であり、実用上不十分であ
つた。 実施例 ２ 実施例１において、リン化合物の種類と添加量
を変更して極限粘度［η］＝0.63のポリエチレン
テレフタレートを得た。得られたポリエチレンテ
レフタレートを紡糸速度7200m／分で巻き取つ
て、75d／24fのポリエチレンテレフタレート繊維
を実施例１と同様の紡糸方法で得た。 超高速紡糸に供したポリエチレンテレフタレー
トより得られた繊維の繊維物性を表３にまとめ
た。

【表】 水準１，２は本発明外であり、水準３，４が本
発明の範囲内である。水準３，４で示すように本
発明の方法により高強度、高ヤング率の繊維を得
ることができた。 実施例 ３ 実施例１と同様の方法によりフエニルホスホン
酸ジメチルエステル0.08部添加して極限粘度
［η］＝0.61のポリエチレンテレフタレートを得
た。得られたポリエチレンテレフタレートを絶対
過径20μのパツク内フイルターで過後
7500m／分で巻き取つて、75d／24fのポリエチレ
ンテレフタレート繊維を実施例１と同様の紡糸方
法で得た。紡糸工程での糸切れ発生は18回／ton
と少なく紡糸性は良好であつた。 ［発明の効果］ 本発明のポリエステル繊維の製造方法によれ
ば、 (1) 超高速紡糸によつて得た繊維にもかかわら
ず、高強度、高ヤング率であり、しかも沸騰水
収縮率は従来の繊維並となり、機械的及び熱的
特性に優れた繊維物性を有する繊維が得られ
る。 (2) 超高速化にともなつて発生する繊維物性の低
下の問題が回避でき、さらに紡糸工程での糸切
れが減少するため、超高速化が可能になり、大
幅なコストダウンが可能となる。 (3) 繊維物性が向上するため、高次工程での高速
化に対応可能な繊維となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融紡糸工程を示す概略図で
ある。第２図は本発明のヤング率の測定を説明す
る図である。 １：パツク、２：パツクハウジング、３：冷却
筒、４：給油装置、５：第1GD、５′：第2GD、
６：巻取機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエステルを5000m／分以上の紡糸速度で
   溶融紡糸するに当たり、エチレンテレフタレート
   を主たる構成単位とするポリエステルであつて、
   該ポリエステルを製造するにあたり、ホスホン酸
   化合物をポリエステルを構成する酸成分に対して
   0.01〜1.0重量％添加して得られたポリエステル
   を用いることを特徴とするポリエステル繊維の製
   造方法。 ２ 溶融紡糸をするに当たり、パツク内で絶対
   過径20μ以下のフイルターで過することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のポリエステル
   繊維の製造方法。