JPH06294008A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリエステルを冷却固化した後、再加熱する
溶融紡糸において、該加熱筒が外筒および内筒から構成
され、該内筒の内側に糸条を導入することにより、加熱
筒内部に循環流を形成し、これにより加熱筒内の温度勾
配を次式（１）とすることを特徴とするポリエステル繊
維の製造方法。◎ Ｔｃ−Ｔｉ≧３．０（Ｔｏ−Ｔｃ）・・・（１） （ただし、Ｔｃは加熱筒中央の内筒内側の雰囲気温度
（℃）、Ｔｉは加熱筒入口の雰囲気温度（℃）、Ｔｏは
加熱筒出口の雰囲気温度（℃）） 【効果】 加熱筒の位置を希望する品種ごとに適宜調整
することにより、紡糸速度を変更することなく、異なる
品種が多数製造することができ、実用上十分な残留伸度
を有する糸が得られるため、自動切替えワインダー使用
時の切替え成功率を大幅に向上できる。

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、詳しくは紡糸工程のみで実用に供し得る特
性を満足するポリエステル繊維の製造方法に関し、さら
に詳しくは大きな残留伸度をもつポリエステル繊維の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、引取り速度を４０００ｍ／分以上
にすることにより延伸工程を経ることなくとも十分実用
特性を満足し得る繊維の得られる高速紡糸方法が生産性
向上を目的として、開発され実用化されてきた。この高
速紡糸方法には、紡糸口金から溶融吐出した糸条をその
まま５０００ｍ／分以上で引き取る超高速紡糸法、一旦
冷却固化した後、ホットチューブのような加熱筒で、再
加熱しながら延伸熱処理し４０００ｍ／分以上で引き取
るホットチューブ延伸紡糸法、第１引取りロールで引き
取った後、第２引取りロールとの間で延伸し４０００ｍ
／分以上で引き取る直接紡糸延伸法などがある。

【０００３】このうち超高速紡糸法によって得られる糸
は染色性が良く、ヤング率が小さいため柔らかいなどの
特徴を持つが、その物性や繊維構造が従来の延伸糸と本
質的に異なるので、従来の紡糸延伸二工程法で作られ
る、いわゆる延伸糸の代替品として使用できる用途は限
定される。これに対し、ホットチューブ延伸紡糸法によ
って得られる糸は従来の延伸糸に類似した物性の糸とな
るので、広範囲の用途への展開が可能である。また、直
接紡糸延伸方法に対して工程が簡略であり、コストメリ
ットが大きい。

【０００４】従来、ホットチューブ延伸紡糸法では、加
熱筒は糸道調整などの目的でその位置を微調整する以外
は、紡糸線に沿って移動できるようになっておらず、実
質的に固定されている。そのため、例えば、単糸繊度が
１．５〜３デニールの通常品種を製造する装置で加熱筒
位置を変更せずに、そのまま単糸繊度が１．５デニール
以下の極細繊維を製造しようとすると、実用上伸度の低
い糸しか得られない。低伸度の糸は製糸工程の上で生産
性の高い自動切替えワインダーで巻き取るときの切替え
成功率が悪く、また巻締りによりパッケージがワインダ
ーから取り出せないなどの問題を引き起こす。また、製
品とした時には織編工程での毛羽・糸切れが増加するな
どの問題があった。この問題に対して、特開昭６２−１
６２０１５号公報は、品種ごとに加熱筒の位置および紡
糸引取り速度を調節することにより、加熱筒中の糸張力
を制御して、得られる糸の力学的性質を実用可能なもの
としている。

【０００５】しかし、通常の製糸装置では加熱筒位置は
実質的に固定されているため、加熱筒の位置を変更する
ためには位置変更のための装置の新設が必要となる。ま
た、繊維品種の多様化に対応するためには頻繁に加熱筒
を動かす必要があり、位置の変更作業や位置変更後の糸
道の調整作業を伴なうために、生産効率が低下するなど
の問題があった。一方、加熱筒の位置を固定すると、低
伸度化を防ぐために細デニールを生産しようとするほど
引取り速度を低下せざるを得ず、生産性が低下する。

【０００６】本発明の類似技術としては加熱筒内に内筒
を設けた特開昭５４−１３８６１３号公報が挙げられ
る。該公報は加熱筒内での十分な熱処理を行うために随
伴気流分離装置と発熱体輻射熱を利用するものである
が、該公報の内筒は随伴気流分離装置の下流側に起こる
渦流の発生を抑制し、渦流による糸条の延伸斑の発生を
防止する目的で取り付けられている。

【０００７】また、該公報では、加熱筒上部に随伴気流
分離装置が設置されているが、細デニール糸を通過させ
ると随伴気流分離装置入口部分で擦過され、毛羽・たる
みが発生し、製品としたときに問題となる。また、細デ
ニール糸に限らず、熱処理前の糸条が集束されてしま
い、加熱筒内部で十分な熱交換ができず、熱処理斑の原
因ともなる。

【０００８】

【課題を解決するための課題】本発明の目的は、ホット
チューブ延伸紡糸法において、従来技術の欠点であった
紡糸速度を低下させることなく、単糸繊度１．５デニー
ル以下の極細品種を含む、多品種の製造を効率的に行う
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的は
ポリエステルを口金から吐出し冷却固化した後、引取り
装置までの間で、加熱筒で再加熱する溶融紡糸におい
て、該加熱筒は外筒および内筒から構成され、該内筒の
内側に糸条を導入することにより、加熱筒内部に循環流
を形成し、これにより加熱筒内の温度勾配を次式（１）
とすることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法に
よって達成できる。 Ｔｃ−Ｔｉ≧３．０（Ｔｏ−Ｔｃ）・・・（１） （ただし、Ｔｃは加熱筒中央の内筒内側の雰囲気温度
（℃）、Ｔｉは加熱筒入口の雰囲気温度（℃）、Ｔｏは
加熱筒出口の雰囲気温度（℃））

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明のポリエステル繊維の製造方法の一例を図１にした
がって具体的に説明する。ポリエステルを約２９０℃で
口金１から吐出する。吐出糸条Ｙを口金下の保温ゾーン
２を通過させた後、糸条の走行方向に対して垂直にチム
ニー３により空気を吹き当てることにより一旦室温付近
まで冷却し、口金下方に設置された加熱筒４に導入し、
延伸熱処理後、給油装置５、交絡付与装置６により給
油、交絡を施し、一対のゴディロール７で引き取り、ワ
インダー８に巻き取る。

【００１１】本発明におけるポリエステルを構成する主
たるジカルボン酸成分がテレフタル酸成分が好ましい
が、それ以外のジカルボン酸成分を本発明の目的を逸脱
しない範囲で使用、併用しても良い。また、主たるジオ
ール成分はエチレングリコールが好ましいが、それ以外
の成分、たとえば、１，４−ブタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテト
ラメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタ
ノールなどのジオール成分などを、本発明の目的を逸脱
しない範囲で使用、併用しても良い。

【００１２】各種の添加剤、たとえば、艶消剤、難燃
剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、結晶核
剤、螢光増白剤などを必要に応じて共重合または混合し
ていても良い。

【００１３】本発明では紡糸口金から溶融吐出したポリ
エステルを冷却風などにより、一旦冷却する。冷却はそ
の後の延伸熱処理が安定して行えるように、ポリエステ
ル糸条が固化する温度、すなわちガラス転移温度以下に
なるまで冷却するのが好ましい。十分な冷却が行なわれ
る以前に糸条を加熱筒に導くと、延伸が不安定となり、
得られた糸の均質性が悪化してしまう。

【００１４】口金面から加熱筒入口までの距離は、口金
面下での充分な糸条冷却、作業性、および空気抵抗力に
より生ずる張力を考慮し、１．０〜２．５ｍが好まし
く、１．５〜２．０ｍがより好ましい。

【００１５】一旦冷却した糸条を本発明においては次式
（１）で規定した温度勾配を有する加熱筒に導き、再加
熱し延伸熱処理する。 Ｔｃ−Ｔｉ≧３．０（Ｔｏ−Ｔｃ）・・・（１） （ただし、Ｔｃは加熱筒中央の内筒内側の雰囲気温度
（℃）、Ｔｉは加熱筒入口の雰囲気温度（℃）、Ｔｏは
加熱筒出口の雰囲気温度（℃）） Ｔｉ（℃）あるいはＴｏ（℃）は、加熱筒入口あるいは
出口で糸条中央に熱電対を挿入して計測する。また、Ｔ
ｃ（℃）は熱電対を内筒内側に挿入し、内筒壁から約３
ｍｍ離れた位置で計測する。ここで、加熱筒入口とは図
２のＡで示すように糸条が加熱筒内に入り加熱され始め
る点をいう。また、加熱筒出口とは糸条が加熱筒から出
る点Ｂをいう。

【００１６】加熱筒の温度勾配が式（１）の範囲外であ
ると、単糸１．５デニール以下の繊維を製造する場合、
得られる繊維の残留伸度が低下し、切り替え成功率が低
下し、高次通過性が不良となる。それを防ぐには紡糸速
度を下げる必要があり、製造工程での生産性が低下して
しまう。

【００１７】図３は加熱筒における温度分布を示したも
のである。Ｎｏ．１、Ｎｏ．２のいずれも５０００ｍ／
分の条件で、沸騰水収縮率が同一となる温度分布を示し
ている。図３中Ｎｏ．１は本発明の温度分布であり、
（１）式を満たす。Ｎｏ．２は本発明外の温度分布であ
る。Ｎｏ．１のように（１）式で規定した温度分布とす
ると、本発明の目的である紡糸速度を低下させずに単糸
１．５デニール以下の極細品種を高伸度で巻き取ること
ができる。その理由は定かではないが、図３のＮｏ．２
のように後半部の温度が高い場合、糸条が空気抵抗によ
る高い応力と高温雰囲気にさらされ、過剰の延伸が起こ
ってしまい、低伸度化するのではないかと推定される。
本発明のＮｏ．１の温度分布では後半部の温度が適度に
低いため、このような過剰の延伸を起こさず、低伸度化
を抑制できると考えられる。

【００１８】本発明の式（１）で規定した加熱筒内の温
度勾配は該加熱筒の内部に内筒を挿入し、該内筒の内側
に糸条を導入して、加熱筒内部に循環流を形成すること
により達成できる。加熱筒の上部および下部には、加熱
筒内部で循環流が形成できるような循環流の通路を設け
る。そして、加熱筒内部では内筒の内側を走行する糸条
に伴って、糸条方向に気流が生じ、内筒の上部ではこの
気流に吸い込まれるように、外筒と内筒の間に糸条走行
方向と逆に流れてきた気流が内筒内側に流入し、逆に内
筒の下部では、糸条に伴う気流の一部が、外筒と内筒の
間へと流れ込むようにして循環流が形成される。

【００１９】循環流が形成されるためには例えば図２の
ように、内筒が外筒よりも短くなっており、内筒の上方
および下方に二重管構造になっていない部分が存在する
ような構造か、または内筒の上端下端にそれぞれ気流の
出入りのための貫通孔部があるような構造が好ましい。
図２は本発明に好適に用いることができる加熱筒の一例
であるが、内筒を設置することによって、本発明の式
（１）で規定した加熱筒内の温度勾配が達成できるのな
らば、その方法は特にこの例に限定されない。内筒１１
は外筒１２内にほぼ同心円状に設置されており、内筒は
外筒内壁面との間に取り付けられた支持板１３による
か、または加熱筒出入口から延びた支持棒によって支持
される。気流の出入りができる空間を除いた、内筒の長
さは少なくとも外筒の長さの１／２以上あることが好ま
しく、２／３以上あることがより好ましい。内筒と外筒
の直径の比率、内筒上下の貫通孔部の長さは他の紡糸条
件を勘案して決定される。内筒の内径は外筒入口の糸条
幅よりも大きいことが操作性の面から好ましい。

【００２０】内筒を設置することにより、循環流が形成
され本発明の式（１）で規定した温度勾配が達成される
が、加えて、加熱筒内の空気の流れが整流され、上昇気
流が糸条に直接当たらないようになり、気流の乱れによ
る延伸斑を防ぐことなどが挙げられる。

【００２１】式（１）の効果をより顕著に発現させるた
めには加熱筒は下式（２）で規定された温度勾配を有す
ることが好ましい。 Ｔic−Ｔｉ≧１．５（Ｔｃ−Ｔic）・・・（２） （ただし、Ｔicは加熱筒入口と中央の中間点の内筒内側
の雰囲気温度（℃）） ここで、Ｔicの測定方法はＴｃのそれに準じる。

【００２２】式（２）で規定された温度勾配は例えば、
加熱筒出口部に直径あるいはスリット幅５ｍｍ以下のガ
イドを設置する方法などにより達成される。この場合、
より好ましくはスリット幅３ｍｍ以下、さらに好ましく
は１ｍｍ以下のスリットガイドを用いることにより、十
分な循環流を形成させることができ、外筒と内筒の間を
通過することで加熱された循環流を糸条の走行する内筒
内側に導入でき、加熱筒前半の温度を急速に昇温できる
ようになる。式（２）を満たすことにより伸度を高くす
る。糸を加熱筒前半で急速に昇温させることにより、延
伸位置を口金に近付け、延伸位置で糸に加わる張力を低
下させることができ、このため延伸倍率を低く、すなわ
ち延伸糸の伸度を高くすることができる効果を発現させ
るものと考えられる。

【００２３】加熱筒出口部形状をスリット状とした際に
は、単糸間で物性差を生じさせないようにするために、
スリットの端に糸条が偏在しないように走行させること
が好ましい。

【００２４】加熱筒としては筒状あるいは横断面が矩形
状のものなどを用いることができるが、糸条が走行する
空間を加熱することができれば、どのような形状でも良
い。加熱筒の加熱方法としては周囲から熱媒や電熱線に
より加熱する方法、加熱導入された乾熱空気、飽和蒸気
あるいは加熱蒸気を満たす方法が採用されるが、加熱筒
を均等に加熱するためには、熱媒加熱方式や加熱媒体を
加熱筒内に導入する方法や、これらを組み合わせた方法
が好ましい。加熱筒の長さは、安定した延伸熱処理、省
エネルギーの面から、０．５〜３．０ｍが好ましく、
１．０〜２．０ｍがより好ましい。

【００２５】加熱筒の中央部の雰囲気温度Ｔｃは式
（１）の範囲内で、繊維が実用的強度を保持し、かつ処
理斑をおこさない程度の温度が好ましく、該ポリエステ
ルのガラス転移点温度以上が、また充分な熱処理のため
には１１０℃以上が好ましく、１３０℃以上が一層好ま
しい。またＴｃは、繊維長手方向の単糸間の均一性や均
質な糸条を得るために、融点以下が好ましく、エネルギ
ーコストの見地からは２００℃以下がより好ましい。

【００２６】加熱筒入口部の面積は糸条が集束されて加
熱筒内部での熱処理斑が起きないように、１０ｍｍ² 以
上にすることが好ましく、２０ｍｍ² 以上がより好まし
い。引取り速度は得られる繊維の繊度、力学的性質、紡
糸糸切れ、生産性向上等を考慮して決められる。紡糸工
程のみで従来の延伸糸を得るためには４０００ｍ／分以
上が好ましく、４５００ｍ／分以上がより好ましい。

【００２７】

【実施例】実施例中の各特性値は次の方法にしたがって
求めた。 (A) 雰囲気温度測定 ＣＡ熱電対を用いて、糸走行状態で温度が安定した後に
実測した。 (B) 繊維の強度、伸度 オリエンテック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。 (C) 製糸性 １０００ｋｇ製糸した際の糸切れ回数で評価した。 ◎：糸切れ回数 ０または１回の場合 ○：糸切れ回数 ２〜５回の場合 ×：糸切れ回数 ６回以上の場合

【００２８】実施例１〜３ 極限粘度［η］＝０．６４のポリエステルを２９０℃で
溶融し、図１に示した紡糸装置を採用して、孔数４８の
口金から吐出した。吐出糸条を口金下の保温ゾーン（２
０ｃｍ）を通過させた後、１ｍにわたって糸条の走行方
向に対して垂直に２５ｍ／分、２５℃の空気を吹き当て
て、糸条を一旦室温まで冷却し、口金下２ｍに設置され
た長さ１．５ｍの加熱筒に糸条を導入し、延伸熱処理
後、給油・交絡を施し、５３００ｍ／分の一対のゴディ
ロールで引取り、ワインダーで巻取ることによって、５
０デニール／４８フィラメントのポリエステル繊維を得
た。このとき、加熱筒の入口には内径１０ｍｍのガイド
を設置し、外筒の内径を３６ｍｍ、使用した内筒の長さ
を１．０ｍ、外径を３０ｍｍ、内筒の内径を２５ｍｍと
した。また、外筒入口から内筒入口までの距離は０．３
ｍとした。

【００２９】表１に加熱筒条件と得られた糸の糸特性を
示す。ここで、実用上十分な残留伸度とは３０％以上で
あり、より好ましくは３３％以上である。

【００３０】

【表１】 比較例１〜２ 加熱筒に内筒を使用せず、また雰囲気温度を表１に示す
ように変更したこと以外は実施例１と同様にポリエステ
ル繊維を得た。比較例１、２ともに残留伸度が３０％以
下であり、実用的に供し得ない。

【００３１】

【発明の効果】加熱筒位置での品種対応性を向上させる
ことにより、引取速度を変更することなく、異なる品種
が多数製造することができる。また、実用上十分な残留
伸度を有する糸が得られるため、自動切替えワインダー
使用時の切替え成功率を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のポリエステル繊維の製造方法の概略
図

【図２】 本発明の加熱筒の一具体例

【図３】 本発明の加熱筒の温度勾配（Ｎｏ．１）と本
発明外の温度勾配（Ｎｏ．２）を示す。

【符号の説明】

１ 口金 ２ 保温ゾーン ３ チムニー ４ 加熱筒 ５ 給油装置 ６ 交絡装置 ７ ゴディロール ８ ワインダー ９ 加熱体 １０ 保温体 １１ 内筒 １２ 外筒 １３ 指示板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエステルを口金から吐出し冷却固化し
   た後、引取り装置までの間で、加熱筒で再加熱する溶融
   紡糸において、該加熱筒は外筒および内筒から構成さ
   れ、該内筒の内側に糸条を導入することにより、加熱筒
   内部に循環流を形成し、これにより加熱筒内の温度勾配
   を次式（１）とすることを特徴とするポリエステル繊維
   の製造方法。 Ｔｃ−Ｔｉ≧３．０（Ｔｏ−Ｔｃ）・・・（１） （ただし、Ｔｃは加熱筒中央の内筒内側の雰囲気温度
   （℃）、Ｔｉは加熱筒入口の雰囲気温度（℃）、Ｔｏは
   加熱筒出口の雰囲気温度（℃））
2. 【請求項２】加熱筒における温度勾配を次式（２）とす
   ることを特徴とする請求項１記載のポリエステル繊維の
   製造方法。 Ｔic−Ｔｉ≧１．５（Ｔｃ−Ｔic）・・・（２） （ただし、Ｔicは加熱筒入口と中央の中間点の内筒内側
   の雰囲気温度（℃））