JPH10158930A - ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 毛羽や繊度斑がなく、力学特性、染色性、風
合ともに優れた安価なポリエステル繊維を提供する。 【解決手段】 平均粒径0.01〜１μｍの微粒子を0.05〜
10重量％以下含有するポリエステルを溶融紡出した後、
ガラス転移温度以下に冷却し、引き続いて加熱帯域に導
入して延伸させた後、3500ｍ／分以上の速度で捲取るこ
とにより得られる、赤外吸収法による全トランス分率の
うち結晶領域トランス分率が50％以上、かつ熱収縮応力
のピーク応力が0.2g/d〜0.35g/d であるポリエステル繊
維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、毛羽や繊維斑がな
く強度や伸度などの力学特性のみならず染色性や風合に
も優れた高品質の織編物を得ることのできる安価なポリ
エステル繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル繊維は、強度や伸度などの
力学的特性の向上、寸法安定性、その他の点から延伸し
て用いることが一般に広く行われている。従来のポリエ
ステル繊維を製造法により区分してみると、紡糸と延伸
の２工程により得られる糸（ＦＯＹ）、紡糸直結延伸の
１工程で得られた糸（ＳＤＹ）、５０００ｍ／分以上の
高速で引取られる糸（ＤＳＹ）等に分けられる。しか
し、ＦＯＹは工程が２つに分けられ工程間の移動による
糸の品質低下や、それによる次工程での生産能率低下等
の問題を生じることが多く、結果として量産性の点で苦
労が多くコストが高くなる。また、ＳＤＹでは紡糸・延
伸を１step化することにより、工程性、量産性には優れ
ているがローラー上での熱処理において銘柄によっては
糸切れが問題となり、繊維物性においてもＦＯＹに比べ
ると一般的に収縮応力が低く、加工後の繊維も膨らみ感
に乏しいのが難点であった。更にＤＳＹは工程性及び量
産性ともに良好であるが、設備的にこの方法では低収縮
の糸しか得られず用途の点で限定されるという欠点があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、毛羽
や繊度斑がなく、力学特性、染色性、風合ともに優れた
安価なポリエステル繊維を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者らは繊維の製造方法と繊維構造について鋭
意検討した結果、特定の繊維構造と繊維物性を有する原
糸を採取することが高品質なポリエステル繊維を得るた
めに極めて重要であることが分かった。更に結果的にこ
の繊維構造と物性を有する繊維は工程性・量産性の点で
優れていることが分り本発明に到達した。

【０００５】すなわち本発明は、繊維中に平均粒径０．
０１μｍ以上１μｍ以下の微粒子を０．０５重量％以上
１０重量％以下の範囲で含有してなるポリエステル繊維
であって、赤外吸収法による全トランス分率のうち結晶
領域のトランス分率が５０％以上を占め、かつ熱収縮応
力のピーク応力（σ_max ）が０．２ｇ／ｄ以上０．３５
ｇ／ｄ以下であることを特徴とするポリエステル繊維で
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の繊維を構成するポリエステルは、溶融紡
糸可能なポリエステルであれば特に限定されないが、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、或いはエチレンテレフタレート単位および／または
ブチレンテレフタレート単位を主たる構成単位とし、こ
れに少量の他の共重合単位を含有させたコポリエステル
であるのが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート
であるのがより好ましい。

【０００７】ポリエステルとして、エチレンテレフタレ
ート単位および／またはブチレンテレフタレート単位を
主とするコポリエステルを用いる場合には、コポリエス
テル中における他の共重合単位の割合が１０モル％以下
であるのが好ましく、その際の共重合単位の例として
は、イソフタル酸、フタル酸、２，６ナフタリンジカル
ボン酸、５−アルカリ金属スルホイソフタル酸などの芳
香族ジカルボン酸、シュウ酸、アジピン酸、アゼライン
酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、トリメリッ
ト酸、ピロメリット酸などの多官能性カルボン酸または
それらのエステル形成性成分に由来するカルボン酸単
位、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブ
タンジオールまたはエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなどか
ら誘導される単位を挙げることができる。そして、コポ
リエステルは前記した共重合単位の１種又は２種以上を
含んでいることができる。

【０００８】本発明ではポリエステルの粘度や分子量に
ついては特に限定されず、溶融紡糸可能な粘度や分子量
であればよい。しかし、ウベローデ型粘度計においてフ
ェノールとテトラクロロエタン等量混合液中、３０℃で
測定したときにその極限粘度（η）が０．６２〜０．６
５のポリエステルを用いるのが紡糸性や得られるポリエ
ステル繊維の物性の点から好ましい。

【０００９】また本発明においては、ポリエステル繊維
中に平均粒径０．０１μｍ以上１μｍ以下の微粒子が含
有されていることが重要である。微粒子としては、ポリ
エステルに対して実質的に劣化作用をもたず、それ自体
で安定性に優れるものであればいずれも使用できる。か
かる微粒子の代表例としては、シリカ、アルミナ、酸化
チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機微粒
子を挙げることができ、これらは単独で使用しても２種
以上併用してもよい。

【００１０】平均粒径は０．０１μｍ以上１μｍ以下で
あることが必要であり、好ましくは０．０２μｍ以上
０．６μｍ以下である。平均粒径が０．０１μｍ未満で
あると延伸時の糸条にかかる張力などに僅かな変動を生
じても得られる繊維にループや毛羽、繊度斑などを発生
するようになる。

【００１１】一方、平均粒径が１μｍを越えると繊維の
紡糸性、延伸性の低下をもたらし紡糸断糸、延伸捲付な
どを発生し易くなる。尚、ここでいう平均粒径とは遠心
沈降法を用いて得られた値をいう。

【００１２】微粒子の含有量はポリエステルの重量を基
にして０．０５重量％以上１０重量％以下、更に好まし
くは０．１重量％以上５重量％以下であることが望まし
い。粒子含有量が０．０５重量％未満であると、延伸時
のネッキング変形においてネッキング点が安定せず、結
果的に得られた繊維にループ、毛羽、繊度斑などが生じ
易くなる。一方、１０重量％を超えると繊維の紡糸、延
伸いずれの工程においても工程通過性が悪く断糸の原因
となる。仮に断糸をしない場合でも繊維の表面状態は悪
く、毛羽等外観的に見劣りするものとなる。

【００１３】微粒子の添加方法については特に制限され
ず、ポリエステルの重合から溶融紡出直前までの任意の
段階でポリエステル中に微粒子が均一に混合されている
ように添加、混合すれば良い。また、ポリエステルは上
記粒子の他に必要に応じて蛍光増白剤、安定剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、帯電防止剤、難
燃剤、着色剤およびその他の添加剤の１種または２種以
上を含有していてもよい。

【００１４】次に、本発明のポリエステル繊維の繊維構
造は、赤外吸収法による全トランス分率（Ａ）のうち結
晶領域のトランス分率（Ｂ）の占める割合（Ｂ／Ａ）が
５０％以上であることを必要とする。すなわち、赤外吸
収法は下表１のようにコンホーメーション解析により、
非晶部をトランスとゴーシュの２種に分類して比較でき
るが全トランス分率（トランスＣＴtotal ）のうち５０
％以上、更に好ましくは６０％以上が結晶領域のトラン
ス（ＣＴcrys）である必要がある。全トランス分率のう
ち結晶領域のトランス分率が５０％未満の場合には熱収
縮応力が低いものとなり織物とした場合に風合や表面感
の乏しいものとなる。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、本発明の繊維の繊維物性値としては
熱収縮応力（σ_max ）が０．２０≦σ_max ≦０．３５で
あることを特徴とする。σ_max が０．２ｇ／ｄ未満では
織物に使用した場合、風合を得ることができず手持ち感
の乏しいものとなる。一方σ_max が０．３５ｇ／ｄを超
えても、よい風合は得られない。より好ましくは０．２
５ｇ／ｄ以上０．３０ｇ／ｄ以下である。

【００１７】尚、本発明の繊維は単繊維デニールや総デ
ニール数などは特に制限されず、用途に応じて適宜選択
できる。また繊維断面も特に制限されず、丸断面のほか
偏平断面、多角断面、多葉断面、中空断面など目的に応
じてどのような断面であっても良い。

【００１８】次に、本発明のポリエステル繊維は、例え
ば、平均粒径０．０１μｍ〜１μｍの無機微粒子を０．
５重量％〜１０重量％の割合で含有する繊維形成性ポリ
エステルを溶融紡出した後、一旦ガラス転移温度以下に
冷却し、引き続いてチューブヒーターなどの加熱帯域に
導入して延伸させた後、3500ｍ／分以上の速度で捲取る
ことにより製造することができる。

【００１９】特に、この方法で製造する場合には、冷却
風の温度を約２０〜３０℃、冷却風の湿度を約２０〜６
０％、冷却風の吹付け速度を０．４〜１ｍ／ｓｅｃ程度
とすることにより、繊度斑、染色斑を起こすことなく高
品質繊維が得られる。また加熱帯域の長さは１ｍ以上、
加熱帯域の温度は１５０℃以上が均一に円滑に延伸を行
う上で望ましい。更に加熱帯域の上下ガイドや口金から
加熱帯域までの距離、給油方法、油剤種については目標
とする繊維のデニールやフィラメント数、製品、用途等
に応じて適宜選択できるが、特に、本発明のポリエステ
ル繊維における特定の微細構造を発現させるためには、
紡糸条件として、口金単孔吐出量(g/min)/口金単孔面積
（mm² ）をＭ、加熱装置の入口ガイド径をＧ（mm）、紡
速Ｖ（ｍ／分）、延伸後の単糸デニールをＤ、フィラメ
ント数Ｎとしたとき ３０≦Ｍ＋５Ｄ≦８０ （１） −１０≦Ｇ−０．２Ｎ≦５ （２） −６５≦Ｍ−０．０２Ｖ≦−３５ （３） を同時に満たす条件にて紡糸することが好ましい。

【００２０】尚、本発明のポリエステル繊維の製造方法
は、上記の製造方法に限定されるものではない。従来の
２step法（紡糸・延伸別工程）あるいはスピンドロー方
式の１step法でも良いが、前者では製造コスト面で高く
なり、後者では本発明の繊維の繊維構造、物性を得られ
る量産可能な安定製糸化条件を見出すことが難しい。従
って、これらのことを考慮すると加熱帯域を使用して紡
糸する前述の製造方法が好ましい。さらに、いずれの方
法を採用する場合においても、本発明の特定構造のポリ
エステル繊維を得るためには紡糸ドラフトを８０〜３５
０に設定することが望ましい。

【００２１】

【実施例】以下に、実施例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。なお、各実施例、比較例における物性値は
以下の方法で測定した。 〈微粒子の平均粒径の測定〉遠心粒径測定器（堀場製作
所製「CAPA−5000型」）を用いて測定した。 〈繊維の強伸度〉インストロン型の引張試験機を用いて
得られる応力−歪曲線より強伸度を求めた。 〈熱収縮応力のピーク応力σ_max 〉温度〜収縮応力のカ
ーブの中で、最も高い応力値（ピーク応力）を求めた。 〈トランス分率の定量〉日本電子製FT−IR（JIR-5500）
及びMTEX社製光音響分光装置を用い９８８cm^-1バンド
（結晶化バンド）のピーク面積Ａ₉₈₈ 、７９３cm^-1バン
ド（内部標準）のピーク面積Ａ₇₉₃ より（４）式を用い
て結晶分率ＣＴcrysを求めた。 ＣＴcrys＝｛1.12×（Ａ₉₈₈ ／Ａ₇₉₃ ）＋ 0.092｝×100 （４） また９７３cm^-1バンド（トランス）：Ｏ−Ｃ stretchi
ngのピーク面積Ａ₉₇₃ と７９３cm^-1バンド（内部標準）
のピーク面積Ａ₇₉₃ より（５）式と（６）式から全トラ
ンス分率ＣＴtotal 及び非晶中のトランス分率ＣＴamor
を求めた。 ＣＴtotal ＝０．１２×（Ａ₉₇₃ ／Ａ₇₉₃ ）×100 （５） ＣＴamor＝ＣＴtotal −ＣＴcrys （６）

【００２２】実施例１ 平均粒径０．４μｍの酸化チタンを０．５重量％添加さ
れたポリエチレンテレフタレート（極限粘度〔η〕＝0.
65）を0.18mmφ×48holeのノズルを用いて紡糸温度２９
０℃、吐出量0.78ｇ／分・holeで紡出し温度25℃、湿度
60％の冷却風0.5m/secの速度で紡出糸条に吹付け糸条を
70℃以下にした後、紡糸口金下方1.2mの位置に設置した
長さ1.0m、入口径８mm、内径30mmφのチューブヒーター
（内壁温度１６０℃）に導入してチューブヒーター内で
延伸した後、チューブヒーターから出て来た糸条にカラ
ス口オイリング（ギアポンプ給油方式）で油剤を付与し
２個の引取ローラーを介して4500ｍ／分の引取速度で巻
取り、75ｄ／48ｆの延伸したポリエステル繊維を得た
（Ｍ＋５Ｄ＝３９，Ｇ−０．２Ｎ＝−１．６，Ｍ−０．
０２Ｖ＝−６０，紡糸ドラフト＝１７２）。その時の紡
糸性、得られた繊維の繊維構造及び繊維物性を表２に示
した。また，この繊維を経糸および緯糸として使い平織
物を製織し、通常の減量染色、仕上加工を施し織物を得
た。この織物の評価をした結果表２に示した通り良好で
あった。

【００２３】

【表２】

【００２４】実施例２ ポリエチレンテレフタレートに対する酸化チタンの添加
量を３．０重量％とし、紡糸時のチューブヒーター温度
を１８０℃に変えたこと以外は実施例１と同様にしてポ
リエステル繊維を製造し、その時の紡糸性並びに得られ
た繊維の物性・構造及び織物評価をした（表２参照）。

【００２５】実施例３〜６ ポリエチレンテレフタレートに対する添加粒子の種類と
添加量を表２のとおり変化させたこと以外は実施例１と
同様にしてポリエステル繊維を製造し、その時の紡糸性
並びに得られた繊維の物性・構造及び織物評価をした
（表２）。

【００２６】比較例１ ポリエチレンテレフタレートに粒子を添加しないこと以
外は実施例１と同様にして製糸化を試みたが工程調子が
悪く、Ｕ％波形も良くなかった。

【００２７】比較例２ 紡糸時のチューブヒーター温度を１４５℃に変えた以外
は実施例１と同様にしてポリエステル繊維を製造して、
その時の紡糸性、並びに得られた繊維の物性、構造及び
織物評価をしたところ表２の通りとなつた。

【００２８】比較例３ 平均粒径０．４μｍの酸化チタンを０．５重量％含有す
るポリエチレンテレフタレート（極限粘度〔η〕＝0.6
5）を0.18mmφ×48holeのノズルを用いて紡糸温度２９
０℃、吐出量0.70ｇ／分・holeで紡出し、温度25℃、湿
度60％の冷却風0.5m/secの速度で紡出糸条に吹付た後、
オイリングローラーにて給油し、ホットローラー１とホ
ットローラー２の間で所定倍率に延伸（スピンドロー方
式）し捲取り、75ｄ／48ｆの延伸したポリエステル繊維
を得た。その時の紡糸性、得られた繊維の物性、構造及
び織物評価をしたところ表２の通りとなった。

【００２９】比較例４ 平均粒径０．４μｍの酸化チタンを０．５重量％含有す
るポリエチレンテレフタレート（極限粘度〔η〕＝0.6
5）を0.18mmφ×48holeのノズルを用いて紡糸温度２９
０℃、吐出量0.60ｇ／分・holeで紡出し、温度25℃、湿
度60％の冷却風0.7m/secの速度で紡出糸条に吹出した
後、オイリングローラーにて給油し、引取速度1000ｍ／
分で一旦捲取った。その後、延伸工程にて所定倍率にて
延伸・熱固定して75ｄ／48ｆの延伸したポリエステル繊
維を得た。その時の紡糸性、得られた繊維の物性・構造
及び織物評価をしたところ表２の通りとなった。

【００３０】実施例１〜６により得られた繊維は、いず
れもその製糸化工程調子は良好であり、繊度斑や染色も
良好である。物性的には熱収縮応力のピーク応力（σ
_max ）値に優れている。またコンホーメーション解析で
は全トランス分率が高く、結果的に織物での評価は良好
だった。

【００３１】一方、比較例１〜４では工程調子が得られ
なかったり、工程調子良好であっても熱収縮応力のピー
ク応力が低かったり結晶トランス分率が低かったりする
ため織物評価において不満足なものとなっていた。ま
た、２step方式においては物性・構造的にはまずまずで
であり、織物評価も一応満足できる結果を得たがコスト
面で安価な繊維を供給することが難しかった。更に、実
施例以外には紡出糸条を直ちに捲取る高速紡糸（ＤＳ
Ｙ）原糸もあるが、この方法では低収縮糸しか得られず
用途が限定されるという欠点がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維中に平均粒径0.01μｍ以上１μｍ以
   下の微粒子を0.05重量％以上10重量％以下の範囲で含有
   してなるポリエステル繊維であって、赤外吸収法による
   全トランス分率のうち結晶領域のトランス分率が50％以
   上を占め、かつ熱収縮応力のピーク応力（σ_max ）が
   0.2ｇ／ｄ以上0.35ｇ／ｄ以下であることを特徴とする
   ポリエステル繊維。