JPH06146111A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紡出糸条を加熱、再加熱を行うことで染斑等
のない品質の優れた、織編物に直接使用できるポリエス
テル繊維を安定して得る。 【構成】 溶融紡糸口金２から吐出、冷却したポリエス
テル繊維糸条ｙを非集束状態で雰囲気温度が１２０℃〜
２５０℃の加熱帯域４を形成した加熱装置６の中を走行
させて加熱し、さらに加熱帯域４の出口に設けた再加熱
装置７の雰囲気温度をＴ１＋５０℃〜１００℃として再
加熱した後、３５００ｍ／分以上の高速で引取り巻き取
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリエステル繊維の製造
方法に関し、更に詳細にはポリエステルを溶融紡糸口金
から溶融紡糸し冷却せしめた糸条を非集束状態で加熱帯
域中を走行させ、さらに加熱帯域出口を再加熱して糸条
を高速で引き取り巻取ることを特徴とするポリエステル
繊維の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】紡糸工程のみで実用に供し得る力学的特
性を有するポリエステル繊維を製造する方法として、紡
糸引取速度７０００ｍ／分以上の高速度で引き取る超高
速紡糸方法が知られている（例えば、特公昭６０―４７
９２８号公報）。

【０００３】しかし、このような高速紡糸方法では糸掛
け性等の作業性や紡糸断糸時の操業性が不安定である。
また、このような超高速紡糸方法では実用に供し得る力
学的特性を有してはいるが、実際の市場での織物として
は張り、腰が不足して低速で紡糸して一旦巻取り、この
後別工程で延伸を施す別延方式や、紡糸引取を行い引続
き延伸を施す直延方式に比べて十分な特性を引出すまで
には至ってない。

【０００４】また、超高速紡糸方法では高速ワインダー
等の設備コストが高くなる欠点を有している。このた
め、６０００ｍ／分以下の引取速度で実用に供し得るポ
リエステル繊維を得ることのできる紡糸方法としては別
延方式や直延方式以外では加熱紡糸方法があるが、この
方法は紡糸口金から紡糸引取ローラとの間に加熱帯域を
設け、紡糸口金から溶融吐出したポリエステル糸条を一
旦冷却し、引続き加熱帯域中を走行させつつ加熱せし
め、しかる後に引取る紡糸方法が検討されている。

【０００５】かかる加熱紡糸方法においては加熱帯域中
で加熱された糸条は紡糸張力による延伸作用を受けるた
め、比較的低速の引取速度でも実用に供し得る力学的特
性を有するポリエステル繊維を得ることができる。

【０００６】しかし、加熱帯域中の紡糸張力が低すぎる
と得られるポリエステル繊維はその力学的特性が不十分
であるため、実用に供するには更に延伸などの操作を要
し、一方かかる紡糸張力が高すぎると単繊維切れ及び／
又は紡糸断糸等が多発する。

【０００７】このように、加熱帯域中の紡糸張力を制御
することは極めて重要なことであり、かかる紡糸張力の
制御方法として特公昭５９―５１６０３号公報がある
が、この方法では加熱帯域の糸条入口直前ガイドを設け
るためスティック・スリップによる張力斑を発生させ、
品質的には繊度斑や未延伸状態の染斑が起こり易く、し
かも単繊維の断糸が起こり工程的にも不安定である。

【０００８】この方法を更に改善し紡糸張力を制御し、
工程的に安定に生産を行え、品質的にも安定なポリエス
テル繊維を供し得る方法として加熱帯域の出口より１ｍ
以上下流位置で集束せしめる方法があるが（特開昭６２
―１６２０１５号公報）、この方法では紡糸口金より溶
融吐出されたポリエステル繊維が一旦冷却された後に１
〜２ｍの加熱帯域を糸条が通過し、その加熱帯域の下流
１ｍ以上で集束され、引取ローラがさらに０．５ｍ以上
下流にあるため長紡糸走行長での加熱紡糸方法であり、
紡糸張力は十分であるが、糸掛け作業が高所であり操作
性に問題があり、しかも設備的にもコストがかかり易く
なる。

【０００９】さらには単繊維が細くなればなるほど、特
に１デニール以下の単繊維では長紡糸走行長は染斑が悪
くなるばかりか工程調子として紡糸断糸が増える。その
ため、この方法では加熱帯域の位置等を変えて紡糸を行
っており、実際の生産を考えると設備は固定で、しかも
作業性が良いように短い紡糸走行長が望ましい。また、
設備が固定状態で生産として得られる単繊維としては１
デニール以下の製品も望まれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来技術が抱える問題点を解消し、加熱紡糸方法でポリ
エステル繊維を生産させ、設備的にも短紡糸走行長であ
り生産上の作業効率を良く行え、しかも単繊維デニール
が細い製品をも供し得ることが可能な製造方法を提供す
るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はポリ
エステルを溶融紡糸後一旦冷却し固化せしめた非集束状
態の糸条を雰囲気温度Ｔ１が１２０〜２５０℃に保たれ
た円筒状加熱装置の加熱帯域中を走行させつつ加熱する
際に、加熱装置出口を絞り込むとともに該加熱装置出口
の雰囲気温度Ｔ２をＴ１＋５０〜１００℃に保持した再
加熱装置を設けて紡糸速度３５００ｍ／分以上の速度で
引取り、延伸することなく巻取とることを特徴とするポ
リエステル繊維の製造方法である。

【００１２】本発明においてポリエステル繊維とはポリ
エチレンテレフタレートを主たる対象とするが、繰返し
単位の８５モル％以上好ましくは９５％以上がエチレン
テレフタレートであるコポリエステルやあるいはこれら
のポリエステルに他のポリマー、例えばポリエキサメチ
レンテレフタレート，ナイロン６，ナイロン６６，ポリ
エチレン―２，６ナフタレート，ポリカーボネート，ポ
リメタクリレートメチル等を少量混合したブレンド物で
もよい。

【００１３】これらのポリエステルには公知の添加剤、
例えば顔料，染料，艶消剤，防汚剤，蛍光増白剤，難燃
剤，安定剤，紫外線吸収剤等を含んでも構わない。本発
明で使用するポリエステル繊維の固有粘度ＩＶ（３５℃
のＯ―クロロフェノール溶液を使用して算出）は０．３
〜１．０、特に０．５〜０．８の範囲が適性である。

【００１４】前述のポリエステルをその融点（Ｔｍ）〜
（Ｔｍ＋５０℃）の温度で紡糸口金から紡出し、引続き
紡出糸条をガラス転移温度（Ｔｇ）以下の温度まで冷却
する。この時のポリエステルのＴｇはおおよそ７０〜８
０℃位であり、この温度以上ではポリエステルの分子運
動が激しいため収縮率や繊維形成性として好ましくな
い。そのため、溶融吐出後はＴｇ以下で冷却することが
望まれる。

【００１５】紡糸孔が円周状に１周もしくは２〜３周に
配列されたり、格子状に配列された紡糸口金から溶融紡
糸された紡出糸条を前述の温度に冷却させるためには紡
糸口金面より約０．５〜１．２ｍの冷却（通常０．８〜
１．０ｍ）ゾーンにおいて非集束状態の紡出糸条の横方
向または周囲円周状におおよそ２５℃の冷却気体を吹き
付けて強制的に冷却するのが好ましく、このようにする
と特に均整性の良好な糸条を得ることができる。

【００１６】紡出糸条の冷却が不十分であると加熱帯域
での加熱が均一に行われ難く、得られるポリエステル繊
維の均質性が劣るので加熱帯域の糸条入口直前の糸条は
ガラス転移温度以下に冷却されていなければならない。

【００１７】紡糸口金の紡糸孔の配列は前述したように
円周状に１列が理想的であるが、通常の紡糸口金の外周
径は約５０〜１００mmであり、多糸条においては１列配
置では多糸条化が難しいため円周状に２〜３列に等配列
に配列させたり、格子状として冷却風が均一に糸条を吹
き抜けるように配列することがある。本発明では単繊維
本数として２４〜７２本が適当であり、それ以上では９
６本位となる。また、トータルデニールとしては３０〜
１００デニール程度であるが、好ましくは５０〜７５デ
ニールである。

【００１８】本発明においてはこのように冷却、固化さ
れたポリエステル糸条を非集束状態で直ちに雰囲気温度
Ｔ１が１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃
に保持された円筒状加熱装置の加熱帯域中を走行させつ
つ加熱させ、さらに加熱装置出口を絞り込み、その出口
の雰囲気温度Ｔ２をＴ１＋５０℃〜１００℃に保持した
再加熱装置を設けて紡糸引取速度３５００ｍ／分以上の
速度で引取、引取ローラ等で延伸することなく巻取るこ
とが必要である。

【００１９】ここで、加熱帯域の雰囲気温度Ｔ１が１２
０℃未満では加熱帯域中での延伸作用が不十分となるた
め、得られるポリエステル繊維の力学的特性が不十分な
ものとなり、２５０℃を越える場合には紡糸断糸の多発
及び／又は単繊維間の融着が発生するため好ましくな
い。２５０℃を越える場合に紡糸断糸した際に加熱装置
内に単繊維が糸切れ状態で付着するため再度糸掛けする
際に、この付着した糸によりなかなか糸がかからなくな
る。

【００２０】かかる加熱帯域とは通常、円筒状をなした
筒で形成され、筒の内部は直接伝熱式ヒータや鋳込み式
のヒータであってもよく、これらヒータにより加熱した
り空気や酸素等の気体あるいは蒸気を使用し吹き込んで
加熱し所定の温度に維持する加熱装置を意味する。

【００２１】しかしながら、上記した加熱装置ではある
部分（スポット）は非常に高温で延伸作用が高められる
が、加熱帯域全体を加熱するには難しく、しかも加熱帯
域下方では温度低下が著しくなるため物性向上としては
好ましくなかった。また、同一ポジション内で錘数が多
くなると錘間差が大きくなり温度斑により染着差が大き
くなる。

【００２２】そこで、上記加熱装置もさることながら熱
媒式の加熱装置で行うと、熱媒により錘数が多くなって
も均一に加熱筒が加熱されるために品質維持としては好
ましく、しかも加熱帯域下方でもある程度温度低下を抑
制することができる。

【００２３】しかしながら、冷却装置から近い位置に加
熱装置を取付けると、前述したように紡糸張力が低くな
るため、物性向上、特に荷伸で伸度１０％時点での応力
（以後１０％応力と呼ぶ）が従来の直延方式よりも低い
ため品質上問題が残る。

【００２４】このため、本発明では加熱装置出口に再加
熱装置を設け、物性向上と単繊維デニールの生産を可能
とした。この加熱装置出口に設ける再加熱装置は小型の
伝熱式ヒータにより形成され、その出口は糸条が通過す
る際に糸条が持ち込む随伴流の排出量を極力少なくする
ために絞ることが重要であり、この絞り込みにより加熱
装置の加熱帯域中の雰囲気温度Ｔ１の減少を抑制し、適
正な温度制御を可能にする。

【００２５】更に、加熱装置出口を絞り込むことにより
円筒状の加熱装置出口部分に随伴流が衝突し乱流が発生
することにより、加熱装置出口部分で随伴流の吹き上げ
と糸条の走行による空気抵抗が増し、さらに延伸作用を
強めるため繊維の分子配向が向上し物性向上となる。

【００２６】また、この加熱装置出口部分雰囲気温度Ｔ
１を１５０℃以上にしても糸条の持ち込み随伴流により
温度が低下するため、加熱装置出口は再加熱装置を取付
け、この雰囲気温度Ｔ２をＴ１より高くする必要があ
る。Ｔ２がＴ１と同じ場合ではあまり分子配向は強くな
く、しかも物性強度もあまり高くならない。Ｔ２はＴ１
よりも５０〜１００℃高いことが物性向上につながる。
１００℃を越える場合は単繊維が断糸するため好ましく
ない。

【００２７】再加熱装置がない場合は加熱装置位置を特
開昭６２―１６２０１５号公報のように冷却装置より１
ｍ以上下方に設置する必要が生じるため、１デニール以
下の紡糸では紡糸張力が極端に増加するため生産が難し
くなる。

【００２８】次に、本発明においては加熱帯域を出た糸
条を加熱帯域の糸条出口から紡糸引取速度が３５００ｍ
／分以上で引き取る必要がある。紡糸引取速度が３５０
０ｍ／分未満の場合は加熱帯域中の紡糸張力が不十分の
ため、得られるポリエステル繊維は低強度で高伸度の物
性の糸であった。

【００２９】本発明で好ましい紡糸引取速度は４５００
〜５０００ｍ／分の領域であり、この範囲なら別延方式
や直延方式で得られる物性に近似した値が得られた。５
０００ｍ／分以上になると、単繊維の断糸が発生し易く
なる。さらに、１デニール付近の細いデニール紡糸では
紡糸張力が低速領域で発生しやすくなるため、３７５０
〜４５００ｍ／分領域が好ましい。また、加熱帯域の糸
条出口から通過した非集束の糸条を集束する位置として
は紡糸張力をある程度高める必要があるが、円筒状の加
熱装置の糸条出口からほぼ０．１〜１．０ｍである。

【００３０】０．１未満では集束し油剤を付与する空間
がなく、１ｍを越える場合は紡糸張力が高くなり過ぎる
ため単繊維の断糸要因につながることと、糸条を集束し
た後の引取ローラ位置やワインダー位置が問題となり、
設備作業位置が高所となって好ましくない。本発明の方
法では加熱装置の糸条出口から０．１〜１．０ｍの範囲
内なら物性的にも作業性の面からも特に問題となるとこ
ろはなかった。

【００３１】本発明に係る円筒状の加熱装置は溶融紡糸
口金より下方に１．５ｍ以下で、好ましくは０．８〜
１．０ｍ以内にあることが望ましい。１．５ｍを越える
場合には加熱装置により加熱走行された糸条の紡糸張力
が高くなるため前述したように単繊維の断糸が増加する
傾向となって好ましくない。また設備的にも長紡糸走行
長となるため生産での作業性がよくなく、高所作業や糸
落とし等が悪くなる。

【００３２】また、加熱装置の径が溶融紡糸口金の外周
径に対して２／５〜１／１であり、１／２〜３／５とす
るのが好ましい。円筒の径が２／５未満の場合は糸落と
しが難しくなるばかりか、加熱帯域を走行する糸条が加
熱装置の円筒に接触するため品質的には斑状の染斑が発
生するばかりか、単繊維が断糸し易くなる。一方、１／
１を越え、更に円筒に径が大きくなると加熱不足となる
ため物性的に強度や荷伸曲線の１０％応力が極端に低
く、加熱装置の温度を大幅に高くする必要があるが、物
性向上にはつながらなかった。

【００３３】一般的に、所望する物性は強度４．３〜
４．８ｇ／ｄ、伸度３０〜３８％、１０％応力２．８〜
３．３ｇ／ｄ以上あれば、市場での織物品位を満足する
ことが可能となる。

【００３４】加熱装置の長さは短すぎても加熱走行によ
る糸条への延伸作用を高められず、長すぎても加熱帯域
での加熱が長くなるため糸条が加熱装置筒内に接触した
り糸揺れが増し、Ｕ％が悪くなるばかりか染斑も悪くな
る。また、糸落としが困難なため作業性が著しく悪くな
る。この点から加熱装置の長さは０．５〜１．０ｍの範
囲内にするのが好ましい。特に０．５ｍ未満では糸物性
が十分に出なく、１．５ｍを越えるとＵ％が悪化につな
がると共に装置に糸条が接触し単繊維の断糸が増加する
傾向がある。

【００３５】さらに、再加熱装置の径は、糸条の持ち込
む随伴流と共に加熱された円筒内の雰囲気温度を低下さ
せないために、十分に絞ることを要するが、糸条がこの
絞りに接触しないだけの径が必要である。しかし、あま
り絞り過ぎると加熱帯域を走行して通過する糸条が接触
すると、部分的にスティック・スリップが発生し未延伸
状態の染斑が得られてしまうことを考慮すると、再加熱
装置の糸条通過径は紡糸口金の外周径に対して１／４〜
１／１５程度とするのがよい。１／１５未満では通過糸
条が接触し易く未延伸糸や単繊維の断糸につながり、１
／４を越える場合は糸条が通過すると同時に持ち込まれ
排出される随伴流が加熱装置の雰囲気温度ばかりか再加
熱装置により加熱され生じた雰囲気温度までも低下させ
るため物性向上から好ましいとはいえない。

【００３６】以下、本発明について図面に基いて説明す
る。図１は本発明の工程図を示す１例であり、溶融紡糸
パック１の口金２より吐出された非集束のポリエステル
糸条ｙは冷却装置３によりガラス転移温度Ｔｇ以下に冷
却距離Ｌ１（１．５ｍ好ましくは０．８〜１．０ｍ）の
間で一旦冷却された後、熱媒（ダイフェニル）を封入も
しくは循環したジャケット５で雰囲気温度Ｔ１を１２０
〜２５０℃（好ましくは１５０〜２００℃）に均一に加
熱された長さＬ２（０．５〜１．５ｍ）の加熱装置６の
外周径ｄ１が紡糸口金２の径に対して２／５〜１／１で
ある円筒状の加熱帯域４を走行通過した。

【００３７】次いで加熱装置６の糸条出口８に再加熱装
置７を設け、紡糸口金２の径に対して１／６〜１／１２
の径ｄ３である糸条出口８を通過する際に、再加熱装置
７の雰囲気温度Ｔ２をＴ１＋５０〜１００℃にし、糸条
ｙを再度加熱し油剤付与装置９で油剤を付与すると同時
に糸条ｙを糸条出口８から距離Ｌ３（０．１〜１ｍ）の
間で集束させ、その後に糸条交絡装置１０により糸条ｙ
にインターレースを付与し、引取ローラ１１，１２を介
して引取りワインダー１３で巻き取られる。

【００３８】このとき、実際の生産を考慮すると糸落し
や糸掛け作業性が問題となるため、加熱装置６の糸条出
口（再加熱装置の糸条出口）を最初から絞っていると糸
落しが困難となり、この再加熱装置７は開閉型になって
おり、糸落し時は図２に示すように加熱装置の円筒部４
よりも細い径ｄ２ａで開かれていて、糸落し後最終的な
径ｄ２ｂ（紡糸口金径に対して１／６〜１／２）になる
ようにするのが肝要である。

【００３９】また、この再加熱装置７の糸条出口部分下
に更にシャッター７ａを設け、所望する糸条出口の径ｄ
２ｂにしても構わない。いずれにしても、糸条が持ち込
む随伴流より加熱装置もしくは再加熱装置に雰囲気温度
の低下を抑制するために糸条出口を絞る必要があり、し
かも糸条が下方に持ち込む随伴流がなるべく排出する量
がすくなくなることで糸条出口での空気抵抗が増すこと
で延伸作用を高めることにもなる。

【００４０】さらに、再加熱装置下に絞り込んだシャッ
ターを設けても温度低下がないためほとんど再加熱装置
の雰囲気温度Ｔ２と同一であった。また、糸条出口は円
形状が好ましいが、四角で囲う形でもよく、材質はセラ
ミックが好ましく、梨地加工を施した金属でもよく、集
束した際に非集束された糸条ガイド等に接触しないよう
にすれば構わない。

【００４１】

【実施例】以下、実施例をあげて、本発明を更に具体的
に説明する。実施例・比較例に記述されている染斑は目
視判定で行い、染めの評点が高いものほど製品価値が高
く、通常３．０以上は問題なく製品として出荷可能であ
る。未延伸状態の製品は当然出荷は不可能な製品であ
る。総合判断として、これらの染斑・糸物性・工程上の
調子を見て、◎，○，△，×と判断し、◎，○を生産可
能な範囲とした。

【００４２】

【実施例１〜６】固有粘度０．６４で酸化チタン含有量
０．３重量％のポリエチレンテレフタレートを図１に示
すような装置を用いて溶融温度２９５℃で溶融紡糸口金
から吐出し、ワインターで巻取られた製品トータルデニ
ールが７５デニールで単繊維デニールが１と３デニール
のポリエステル繊維を得たときの物性を表１に示す。

【００４３】この時の紡糸口金の径は６４mm、加熱装置
径は３５mmで長さ１ｍ、再加熱装置の糸条出口の径は５
mmで、加熱装置，再加熱装置の雰囲気温度や紡糸引取速
度を変更して製品を得た。実施例１〜６までの製品につ
いては糸物性や生産上の問題、特に工程における断糸等
も少なく問題にならなかった。

【００４４】

【比較例１〜６】実施例１〜６と同一溶融温度で同一ト
ータルデニール、単繊維デニールの製品を加熱装置、再
加熱装置の雰囲気温度を変更して得たが、加熱装置、再
加熱装置の雰囲気温度が低いと糸物性が低く、しかも染
斑等で未延伸状態の斑が発生して好ましくなかった。比
較例６は加熱装置、再加熱装置の雰囲気温度を各々Ｔ１
が２５０℃以上およびＴ２がＴ１＋５０℃以上に設定し
た場合の結果であるが、温度が高すぎるために加熱装置
内で糸揺れ現象が著しく増え、単繊維の断糸が急激に増
加し好ましくなかった。

【００４５】

【実施例７〜９】実施例５の紡糸条件と同一にし、加熱
装置の径、再加熱装置の糸条出口の径を変更して表２の
ような製品を得た。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】以上に説明の如く、本発明によれば紡糸
引取速度が７０００ｍ／分以上の直接製糸をすることな
く、しかもポリエステル繊維の生産紡糸技術である別
延、直延方式に比べて製織工程において品位上問題なく
生産コストが低い直接製糸の織編物に直接使用できるポ
リエステル繊維が得られるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するに適した製造工程図である。

【図２】図１の再加熱装置部の説明図である。

【符号の説明】

３ 冷却装置 ４ 加熱帯域 ５ ジャケット ６ 加熱装置 ７ 再加熱装置 ８ 糸条出口 ９ 油剤付与装置 １３ ワインダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステルを溶融紡糸後一旦冷却し固
   化せしめた非集束状態の糸条を雰囲気温度Ｔ１が１２０
   〜２５０℃に保たれた円筒状加熱装置の加熱帯域中を走
   行させつつ加熱する際に、加熱装置出口を絞り込むとと
   もに該加熱装置出口の雰囲気温度Ｔ２をＴ１＋５０〜１
   ００℃に保持した再加熱装置を設けて紡糸速度３５００
   ｍ／分以上の速度で引取り、延伸することなく巻取とる
   ことを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
2. 【請求項２】 円筒状加熱装置を溶融紡糸口金より下方
   １．５ｍ以内に設け、紡糸口金の外周径に対して円筒状
   加熱装置の内径が２／５〜１／１で長さが０．５〜１．
   ５ｍ、かつ加熱装置出口の再加熱装置の糸条通過径が紡
   糸口金の外周径に対して１／４〜１／１５である請求項
   １記載のポリエステル繊維の製造方法。