JPH08325853A - ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紡出糸条を一旦ガラス転移温度以下に冷却
し、その後再加熱して延伸するポリエステル繊維の製造
法において、機械物性、油剤付着率及び油剤利用率に優
れ、しかも、油剤の飛散が少ない製造方法を提供する。 【構成】 紡出したポリエステル繊維を、一旦ガラス転
移温度以下まで冷却し、冷却された糸条を加熱帯域中へ
通過させることにより、非接触状態で糸条を加熱延伸
し、その後、糸条を集束するようになしたポリエステル
繊維の製造方法であって、直径が４ｍｍ以上、１０ｍｍ
以下である糸条出口を有する前記の加熱帯域の糸条出口
から１０ｃｍ以上、４０ｃｍ以下離れた下流側で、糸条
に油剤付与時の粘度が５センチＳｔ以上、１０センチＳ
ｔ以下の油剤を付与しながら集束し、３０００ｍ／分以
上、６０００ｍ／分以下の速度で引取ることを特徴とす
るポリエステル繊維の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエステル繊維を製
造するに当たり、その紡糸工程において紡糸油剤の飛散
が少なく、しかも糸条への油剤付着性も良好な製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリエステル繊維を製造する
ためのコストを削減したり、省エネルギーを目的とし
て、各種の製造方法が提案されている。例えば、特公昭
４５−１９３２号公報において、紡糸口金から紡出され
た糸条を、一旦、ガラス転移温度以下まで冷却した後、
再加熱して熱延伸する方法が提案されている。そして、
このような工程に使用される糸条の加熱装置としては、
加熱した筒壁で囲繞して非接触で走行する糸条を加熱す
るものが一般に使用されている。

【０００３】ところで、紡出された糸条を非集束状態で
加熱筒内へ導くと、走行糸条に随伴する空気流が加熱筒
内へ流入し、これによって、糸条の加熱効率を著しく低
下させるという問題を有している。このため、特開昭５
４−１３８６１３号公報において、加熱筒に入る直前で
糸条を集束し、更に、糸条の随伴気流を除去するための
装置を設け、これによって、随伴気流によって生じる悪
影響を除去する方法が提案されている。しかしながら、
このような方法では、糸条を集束しているため、加熱効
率が低下し、しかも、糸条を集束するために用いられる
ガイドによって、走行糸条がスティックスリップし、単
繊維切れや延伸斑を惹起するという問題を有していた。

【０００４】このため、特開昭６０−２０９０１２号公
報において、加熱筒の上部から適当な量の加熱気体を非
集束状態の糸条と共に導入することで、随伴気流の影響
を低減する糸条の加熱方法が提案されている。しかしな
がら、このような方法では、導入する加熱気体の整流が
難しく、却って、糸条の揺れを惹起し、これによって糸
条のデニール斑等を惹起する原因となっていた。

【０００５】以上に述べたような問題を解決するための
加熱方法（装置）としては、特開昭６２−２０５２９４
号公報において、糸揺れが生じる原因となる加熱気体を
導入することなく、しかも、非集束状態の糸条に随伴す
る気流を防ぎ、これによって加熱装置の糸条加熱効率を
低下させることもなく、走行糸条を加熱する方法が提案
されている。しかしながら、特開昭６２−６９８１６号
公報に提案されている方法では、加熱装置から走行糸条
と共に流出する熱風が糸条への油剤付与に及す影響に対
しては、何らの関心も払われていない。わずかに、前掲
の特開昭５４−１３８６１３号公報において、加熱帯域
に糸条が入る前に、油剤を付与すると共に、糸条を集束
して糸条への随伴気流を除去する方法が提案されている
程度であって、この方法は、各種の問題を内包している
ことは前述の通りである。

【０００６】そこで、本発明者は、前掲の特開昭６２−
２０５２９４号公報に提案されている方法で油剤を加熱
装置の直近で付与しようと試みた。しかしながら、加熱
装置の糸条出口から流出する糸条随伴流により、油剤の
流れが偏流し、これによって油剤を糸条に十分に付着さ
せることが難しく、しかも、油剤の飛散によって周囲の
作業環境を悪化させるという問題に直面した。更に問題
となったのは、加熱装置の糸条出口に近接した位置で油
剤を付与しようとすれば、加熱帯域から出て、未だ充分
に冷却されていない高温の糸条に対して、これまでに使
用されていた油剤を使用すると、油剤の付着斑が生じる
という新たな問題に直面したことである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた新たな問
題点に対して、本発明者が解決しようとする課題は以下
の通りである。

【０００８】即ち、ポリエステル繊維の紡糸工程におい
て、紡出した糸条をガイド等で集束することなく、一
旦、ガラス転移温度以下に冷却した後、糸条を再加熱す
る方法において、先ず、油剤の飛散を極力少なくするこ
とである。そして、次に、加熱装置の糸条出口から流出
する熱風に影響されず、非集束状態の糸条を初めてガイ
ドによって集束しても、油剤の付着率が低下せず、しか
も、付着斑が生じないように均一な油剤付与を行える、
強伸度等の機械物性に優れたポリエステル繊維の製造方
法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明によれ
ば、紡糸口金から紡出した熱可塑性ポリエステル繊維
を、一旦ガラス転移温度以下まで冷却し、紡出時の非集
束状態を維持させながら、冷却された糸条を糸条の出入
口を除いて実質的に密閉系の加熱帯域中へ通過させるこ
とにより、非接触状態で糸条を加熱延伸し、その後、糸
条を集束するようになしたポリエステル繊維の製造方法
であって、その際、直径が４ｍｍ以上、１０ｍｍ以下で
ある糸条出口を有する前記の加熱帯域の糸条出口から１
０ｃｍ以上、４０ｃｍ以下離れた下流側で、糸条に粘度
が油剤付与時の５センチＳｔ以上、１０センチＳｔ以下
の油剤を付与しながら集束し、３０００ｍ／分以上、６
０００ｍ／分以下の速度で引取ることを特徴とするポリ
エステル繊維の製造方法が提供される。

【００１０】

【作用】以下、本発明について更に詳細に説明する。

【００１１】先ず、本発明の熱可塑性ポリエステルであ
るが、これはエチレンテレフタレートを主たる繰り返し
単位とするポリエステルを主対象とするが、ブチレンテ
レフタレートを繰り返し単位とするポリエステルであっ
てもよい。また、他の成分を１５モル％以下の量で一種
以上共重合したポリエステル及び少量の艶消剤、着色
剤、酸化防止剤等の添加剤を含有したポリエステルであ
っても良い。

【００１２】次に、本発明においては、紡出された繊維
（糸条）をガラス転移温度以下に一旦冷却することが、
基本的な繊維の内部構造を形成させる上で重要であっ
て、その後、加熱帯域中に冷却された糸条を未集束状態
で導入し、加熱延伸することが重要である。

【００１３】しかしながら、単に、加熱帯域中へ糸条を
通過させるだけでは、前述のように、未集束状態である
が故に、集束状態と比較して多くの加熱された気流をそ
の糸条の周りに、随伴することになる。このため、随伴
気流の影響で糸条への油剤付与が、うまく行かず、糸条
への油剤の付着率低下と不均一付着という問題が生じ、
これによって単繊維切れが起こったり、油剤の飛散が生
じて作業環境を悪化させたりすることは、既に述べた通
りである。

【００１４】この問題を解消するために、本発明では、
加熱帯域の糸条出口の直径を４ｍｍ以上、１０ｍｍ以下
としている。このように、加熱帯域の糸条出口径を絞る
ことによって、糸条に随伴する加熱気流を極力少なくす
ることができ、油剤の付着斑、油剤付着量の低下、及
び、油剤の飛散といった問題を解消することができる。

【００１５】しかしながら、糸条出口径を絞ったことに
伴う副次作用として、糸条の集束位置が加熱帯域に極め
て近接することとなり、この集束位置で油剤を付与しよ
うとすると、加熱された糸条がそのまま油剤と接触する
こととなる。このため、従来の油剤をそのまま使用した
だけであれば、糸条の油剤付着率低下や油剤の不均一付
与、そして、油剤の飛散と言う新たな問題を惹起するだ
けであることは、既に述べた。

【００１６】この新たな問題について、本発明者は加熱
帯域からの糸条出口径を絞ることによって、糸条の集束
位置を糸条出口に近接させても、なおかつ、糸条への油
剤付与を均一に行える方法を鋭意検討した。その結果、
油剤の粘度を特定の範囲にすることで、この問題が解消
されることを見い出し、本発明にようやく到達したもの
である。すなわち、単に、一般に用いられる油剤の粘度
（１〜４センチＳｔ）よりも大きな粘度、つまり５〜１
０センチＳｔとするだけで上記の問題が巧妙に解決でき
ることを見出したのである。

【００１７】即ち、加熱帯域の糸条出口径を絞ることで
糸条への随伴気流を減少させ、これによって随伴流が原
因である油剤の付着斑と飛散とを見事に解消すると共
に、糸条出口を絞ることによって生じた副次的に生じた
問題である加熱された糸条への不均一な油剤付与という
問題を解消することができたのである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００１９】図１は、本発明のポリエステル繊維を製造
するための紡糸工程を例示した正面略線図（一部に断面
を含む）である。

【００２０】該図において、１はスピンブロック、２は
紡糸口金、３は紡出糸条の冷却装置、４は非接触式の加
熱筒、５はヒーター、６は糸条出口、７は油剤付与装
置、８及び９は引き取りローラ、１０は交絡処理装置、
そして、１１は巻取機をそれぞれ表す。

【００２１】該図において、ポリエステル重合体は、ス
ピンブロック（１）に取り付けられた紡糸口金（２）か
ら紡出されて繊維化され、冷却装置（３）によって、一
旦、ガラス転移温度以下に冷却された後、糸条の出入口
を除いて実質的に密閉系の加熱筒（４）で囲繞された加
熱帯域中を、未集束状態で通過する。このとき、紡出さ
れた糸条（Ｙ）は、加熱帯域中で加熱延伸される。な
お、加熱帯域の温度は、ポリエステル重合体のガラス転
移温度以上にするのが良く、これを実現するために、加
熱筒（４）の壁面はヒーター（５）によって１５０〜３
００℃に加熱される。ここで、ヒーター（５）として
は、電熱式、熱媒加熱式、高周波加熱式等の公知の方式
を使用することができる。

【００２２】このようにして、加熱延伸された糸条は、
ヒーター（５）によって加熱された前記の加熱筒（４）
で囲繞された加熱帯域を通過して、直径が４〜１０ｍｍ
に絞られた糸条出口（６）から加熱された糸条随伴流と
共に出てくる。そして、該加熱帯域から１０ｃｍ以上、
４０ｃｍ以下の位置で油剤付与装置（７）によって、給
油されながら集束される。このとき、加熱帯域を出た糸
条は、急速に冷却されるが、未だ高温であるため、粘度
が１〜４センチＳｔである通常の油剤をそのまま用いれ
ば、油剤の付着斑を惹起するため、油剤の粘度は、５〜
１０センチＳｔに調製されている。なお、糸条への油剤
付与方法としては、オイリングローラ式、噴霧式、給油
ガイド式等を使用することができるが、給油ガイド式の
オイリングが糸条の走行抵抗が小さく、しかも、油剤を
定量しながら供給できるという利点を有するため好まし
い。

【００２３】ここで、加熱帯域の糸条出口径（直径）に
関しては、４ｍｍ未満であれば、糸条出口に糸条が接触
し易くなり、擦過損傷を受けるため好ましくない。逆
に、１０ｍｍ以上であれば、糸条出口から出てくる加熱
された糸条随伴気流が多くなり、この影響を受けて油剤
の付着斑を惹起するため、好ましくない。

【００２４】また、糸条に給油しながら集束させる位置
としては、加熱帯域の糸条出口から１０〜４０ｃｍ下流
が適当であって、１０ｃｍ未満であれば、糸条出口から
糸条と共に出てくる随伴気流の影響が無視できず、油剤
の付着斑を惹起する。また、４０ｃｍを越えると、糸条
出口径を充分に小さく絞ることができず、糸条が糸条出
口に接触したりすることが起こるため、好ましくない。

【００２５】更に、油剤の粘度に関しては、５〜１０セ
ンチＳｔに調製することが好ましく、５センチＳｔ未満
であれば、油剤粘度が糸条が持ち込む熱によって低下
し、油剤の飛散を抑制する効果が低下するため好ましく
ない。逆に、１０センチＳｔを越えると、糸条が通過す
るときの抵抗が大きくなり、好ましくない。

【００２６】なお、これらの条件は、糸条の製造条件、
即ち、フィラメント数、単繊維デニール等によって、あ
る程度左右されるため、前記の範囲内において、適宜好
ましい条件に設定すればよい。

【００２７】このようにして最終的に、糸条は一定速度
で引取りローラ（８及び９）によって、引取り速度が３
０００ｍ／分以上、６０００ｍ／分以下で引取られ、糸
条の交絡処理装置（１０）によって交絡処理を施され、
巻取機（１１）で巻取られる。ここで、引取り速度が３
０００ｍ／分未満であれば、糸条の製造コストの低減が
十分ではなく、６０００ｍ／分を越えると、安定に製糸
することが難しい。

【００２８】ここで、前記の引取りローラ（８及び９）
に関して付言すると、本発明では２個のローラを組合わ
せて使用しているが、これに限定されることはなく、３
個以上使用しても良い。また、製造条件を適当に選定す
ることにより、引取りローラを使用せずに直接巻取って
も良い。しかしながら、安定した製造条件を維持するた
めには、これらの引取りローラを使用することが好まし
い。また、一群の引取りローラを設置し、これらローラ
間で糸条を更に延伸した後、巻取るようにしても良い。
さらに、交絡処理は、引取りローラの下流側で行うので
はなく、引取りローラ（８）と（９）との間で糸条の張
力を調整しながら施しても良い。

【００２９】以上は、実施例一般について当てはまる条
件であるが、以下に具体的な数値を挙げて本発明のポリ
エステル繊維の製造方法に関する実施例について説明す
るが、この時の記述において用いる物性値の測定方法に
ついて先ず説明する。

【００３０】［強伸度］東洋ボールドウィン社製テンシ
ロン引っ張り試験機を用いて、試料長が２００ｍｍとな
るように糸条サンプルを採取し、引っ張り試験速度１０
０ｍｍ／分で引っ張り試験を行い、強伸度を求めた。

【００３１】［油剤付着率］糸条サンプルを約５ｇ綛と
して採取し、乾燥した後、秤量して、その重量（Ｗｇ）
を求めた。その後、該綛を合成洗剤が１リットル中に
０．５ｇ含まれた室温の洗浄液中で３分間に渡って超音
波洗浄を行い、水洗して、綛に付着した油剤を充分に落
とした後、乾燥した。そして、乾燥後の綛の重量（Ｗ´
ｇ）を秤量し、洗浄前後の重量差（Ｗ−Ｗ´）を求め、
この値をＷ´で除して、百分率で表示した。

【００３２】［油剤利用率］油剤付与ガイドに油剤を定
量供給し、糸条が走行していない状態で一定時間内に吐
出される油剤量を実測し、これを水分を除いた有効油剤
成分量に換算した。そして、引取り速度から算出した糸
条の単位長さ当りの該有効油剤成分供給量を計算し、上
記の油剤付着率から算出される糸条の単位長さ当りの油
剤付着量で除して、これを百分率表示した。

【００３３】［実施例１］図１に示した構成を有する装
置を使用して、ポリエチレンテレフタレートを２９０℃
で溶融し、３６個の吐出孔（孔の直径が０．２ｍｍ）を
穿設した紡糸口金（２）から、一孔当り、１．１ｇ／分
の吐出量で定法に従って、紡出した。そして、糸条冷却
装置（３）によって、紡出された糸条に、風速２５ｍ／
分、温度２０℃の横吹き冷却風を１ｍに渡って吹付ける
ことで、一旦、ガラス転移温度以下（室温）に冷却し
た。そして、このようにして冷却した糸条を、非集束状
態で加熱帯域中へ通過させた。このとき、使用した加熱
筒（４）は、、長さ１．５ｍ、内径（直径）１５ｍｍで
あって、紡糸口金直下からの距離にして２ｍ下流に糸条
の入口がくるように配置した。そして、加熱筒壁面を２
３０℃に加熱することにより、加熱壁に糸条が非接触状
態となるように維持し、糸条を加熱した。なお、加熱筒
の糸条出口（６）は、表１に示すように種々の直径を有
するシャッターを用意して実験を行った。

【００３４】前記の加熱筒（６）の糸条出口から出た糸
条に、該糸条出口から下流側に所定の距離（３０ｃｍ）
だけ隔てて設置されたガイド式油剤付与装置によって、
２０℃での粘度が９．３センチＳｔ、４０℃での粘度が
６．２センチＳｔ、６０℃での粘度が５．２センチＳｔ
である粘度特性を有する２２％エマルジョン油剤を付与
しながら、集束した。そして、引取りローラ（８）と
（９）との間で交絡処理を施しながら、５０００ｍ／分
で引取り、トータルデニールが７０デニールであって、
フィラメント数が３６本のマルチフィラメントを巻取機
（１１）にて巻取った。

【００３５】この時得られた糸条の強伸度、油剤付着
率、及び油剤利用率を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表から明らかなように、糸条出口（表１で
は、「糸条通過口」と記載）の直径が、４〜１０ｍｍと
した実験例（No. ２〜４）では、比較例（No. １）のよ
うに糸条が糸条出口（糸条通過口）に接触して損傷を受
けないため、機械物性（強度及び伸度）において優れて
いた。しかしながら、比較例（No. ４）では、実施例
（No. ２及び３）と比較すると、糸条出口（糸条通過
口）の直径が１５ｍｍと大きいため、加熱筒（４）から
出た糸条と共に出てきた熱風の影響を受けて、油剤付着
率と油剤利用率は、低いものであった。このとき、油剤
付与装置（７）の油剤付与ガイドの表面温度を測定した
ところ、実験例（No.1〜３）は、４２〜４４℃であった
が、比較例（No. ４）は、７３℃と高く、明らかに油剤
の粘度は、通常条件での使用時粘度よりも低下している
ものと推定された。そして、このことが影響している考
えられる油剤の噴霧状の飛散が目視でも観察された。

【００３８】加熱筒（４）の糸条出口（６）の直径を５
ｍｍと一定にし、該糸条出口（６）から油剤付与装置
（７）までの距離を表２に示したようした他は、実施例
と同一の条件で、７０デニール、３６フィラメントの糸
条を得た。このとき得られた糸条の強伸度、油剤付着
率、及び油剤利用率を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】該表より明らかなように、加熱筒（４）の
糸条出口（６）から油剤付与装置までの距離が１０〜４
０ｃｍである条件（No. ７〜９）で得られた試料は、強
伸度、油剤付着率、及び油剤利用率ともに良好であっ
た。しかしながら、該距離が１０ｃｍに満たないNo. ５
及び６では、強伸度は良好ながら、油剤付着率と油剤利
用率は、低いものしか得られなかった。この時、油剤付
与ガイドの表面温度は、No. ７〜１１では４０〜４５℃
であったのに対し、No. ５の表面温度は、８９℃であ
り、No. ６では６５℃であり、目視でも噴霧状になった
油剤の飛散が認められた。また、前記の距離が４０ｃｍ
を越えるNo. １０及び１１では、油剤付着率と油剤利用
率は、良好であったが、糸条出口（６）に糸条が接触
し、これによって糸条に擦過損傷を惹起したため、強伸
度は低いものしか得られなかった。さらに、時間の経過
と共に油剤付与装置にポリマーの削れ屑の堆積が認めら
れ、高温となった油剤付与装置に接することによって引
き起されたと見られる油剤のゲル化スカムも認められ
た。

【００４１】［比較例１］油剤付与装置（７）から糸条
に付与する油剤として、２０℃での粘度が２．２センチ
Ｓｔ、４０℃での粘度が１．４センチＳｔ、６０℃での
粘度が１．０センチＳｔとなる粘度特性を有する１２％
エマルジョン油剤を用いた他は、実験例（No. ２及び
３）と同一の条件で７０デニール３６フィラメントの糸
条を得た。これらの各種の物性値は、表３に示すよう
に、何れの実験例（No. １２及び１３）においても、油
剤の飛散が大きく、油剤付着率と油剤利用率は、極めて
低くなった。

【００４２】

【表３】

【００４３】［実施例２］加熱筒（４）の糸条出口
（６）の直径を５ｍｍ、該糸条出口（６）から油剤付与
装置（７）までの距離を２５ｃｍと一定にし、引取り速
度、吐出量を下記の表４に示すように変更した他は、
「実施例１」と同一の条件で７０デニール、３６フィラ
メントの糸条を得た。この時、得られた糸条の強伸度、
油剤付着率、油剤利用率を表４に示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】該表から明らかなように、引取り速度が３
０００ｍ／分より低い実験例（No. １４）では、加熱帯
域を通過させて得た糸条の強度が３．１ｇ／ｄと低く、
実用に供しうるものではなかった。しかし、実験例（N
o. １５〜１７）では、強度が３．８〜４．７と十分に
実用に供しうるレベルであった。

【００４６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、加熱帯域の糸条出口を絞り、該糸条出口を出た下流
側の適当な位置で油剤を供給しながら糸条を集束し、引
取り速度３０００〜６０００ｍ／分で引取るように工夫
してある。このため、強伸度、油剤付着率、油剤利用率
に優れ、しかも、油剤が周囲に飛散し作業環境が悪化す
るという問題も解消することができる。

【００４７】さらには、本発明で得られるポリエステル
繊維は、本発明と異なる方法で得られる従来の延伸糸と
比較しても、ほぼ同等の性質を有しており、このため、
該延伸糸が利用されている全ての分野で使用できるとい
う顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造法を説明するための正面略線図
（一部に断面を含む）である。

【符号の説明】

１ スピンブロック ２ 紡糸口金 ３ 冷却装置 ４ 加熱筒 ５ ヒーター ７ 糸条出口 ８、９ 引取りローラ １０ 交絡処理装置 １１ 巻取機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紡糸口金から紡出した熱可塑性ポリエス
   テル繊維を、一旦ガラス転移温度以下まで冷却し、紡出
   時の非集束状態を維持させながら、冷却された糸条を糸
   条の出入口を除いて実質的に密閉系の加熱帯域中へ通過
   させることにより、非接触状態で糸条を加熱延伸し、そ
   の後、糸条を集束するようになしたポリエステル繊維の
   製造方法であって、その際、 直径が４ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である糸条出口を有す
   る前記の加熱帯域の糸条出口から１０ｃｍ以上、４０ｃ
   ｍ以下離れた下流側で、糸条に油剤付与時の粘度が５セ
   ンチＳｔ以上、１０センチＳｔ以下の油剤を付与しなが
   ら集束し、３０００ｍ／分以上、６０００ｍ／分以下の
   速度で引取ることを特徴とするポリエステル繊維の製造
   方法。