JPH10251933A

JPH10251933A - 熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法

Info

Publication number: JPH10251933A
Application number: JP7056197A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Tsuda; 宏久津田; Toru Kamimura; 徹上村
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高い熱伸長性を有する短繊維を低コストで生
産性よく製造することができる、熱伸長性ポリエステル
短繊維の製造法を提供する。【解決手段】巻取速度2500ｍ／分以下で巻き取ったポ
リエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポリエステル短
繊維を製造する方法であって、金属酸化物を１重量％以
上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなる未延伸
糸束を、温度Tg−10〜Tg＋30℃で、その未延伸糸の自然
延伸倍率〜自然延伸倍率×1.2 の延伸倍率で延伸し、連
続してTg＋30〜Tg＋120 ℃の温度で、５％以上の弛緩熱
処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕上げ油剤を付
与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断する。ただ
し、Tg：未延伸糸のガラス転移温度（℃）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱によって伸長
する性質を有し、紡績糸とし、製編織すれば、ソフト感
に優れた布帛を得ることができる熱伸長性ポリエステル
短繊維の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表され
るポリエステル繊維は、衣料用、産業資材用等として幅
広く利用されている。ポリエステル繊維は、高配向、高
結晶性の特性を有するため、ハリ、コシなどの特性は優
れているが、ソフト感に代表される柔らかさについては
やや劣るという欠点を有している。布帛に柔らかさを付
与するために、熱処理によって伸長するポリエステル繊
維を使用する方法が知られており、このような熱伸長性
のポリエステル繊維は、その製造方法も含めて種々提案
されている。

【０００３】特開平3-193948号公報にはポリエステル高
配向未延伸糸を低張力下で熱処理した後、低延伸倍率で
延伸して熱伸長性のポリエステル繊維を製造する方法が
開示されている。しかしながら、高配向未延伸糸を得る
には、概ね3000ｍ／分以上の高速紡糸を行う必要がある
ため、短繊維を製造する場合には製糸性が悪くなり、さ
らに紡糸機台が限定されるため生産性も悪く、低配向未
延伸糸を用いるよりコストがかかるという問題がある。

【０００４】特開平7-11513 号公報には複屈折率（△
ｎ）が0.008 以下の低配向未延伸糸をTg〜180 ℃で熱処
理した後、延伸温度80〜120 ℃、延伸倍率2.2 〜2.7 倍
で延伸し、Tg以下で弛緩熱処理する方法が開示されてい
る。しかしながら、低配向未延伸糸を用いて熱伸長性を
発現させるには、高配向未延伸糸を用いるときよりも長
時間熱処理を施す必要があり、操業性が悪いものであっ
た。

【０００５】このような問題を解決するため、本発明者
等は特願平7-344458号においてポリエステル低配向未延
伸糸束を、低張力でかつ、未延伸糸束の切断延伸倍率の
80％以上の延伸倍率、Tg＋20℃以上の延伸温度の条件で
延伸を行った後、連続して弛緩熱処理を施し、Tg以下で
乾燥することで、比較的短時間で熱伸長性の繊維を得る
方法を提案した。この方法を用いれば、熱処理時間をか
なり短縮できるが、延伸工程において、繊維を均一に変
形させて延伸するため、繊維に若干融着が生じることが
あり、得られる繊維の熱伸長性の性能をそれほど大きく
することができなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決し、特定のポリエステル低配向未延伸糸を用い
ることによって、十分な熱伸長性を有する短繊維を短時
間で、生産性よく製造することができる、熱伸長性ポリ
エステル短繊維の製造法を提供することを技術的な課題
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達
した。すなわち、本発明は、巻取速度2500ｍ／分以下で
巻き取ったポリエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポ
リエステル短繊維を製造する方法であって、金属酸化物
を１重量％以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸か
らなる未延伸糸束を、温度Tg−10〜Tg＋30℃で、その未
延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.2 の延伸倍率
で延伸し、連続してTg＋30〜Tg＋120 ℃の温度で、５％
以上の弛緩熱処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕
上げ油剤を付与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断す
ることを特徴とする熱伸長性ポリエステル短繊維の製造
法を要旨とするものである。ただし、Tg：未延伸糸のガ
ラス転移温度（℃）

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、本発明で用いるポリエステルは、主たる繰
り返し単位をエチレンテレフタレートとするものである
が、染色性や風合に変化を与えるために、５モル％以下
程度であれば、酸成分としてイソフタル酸、5-ナトリウ
ムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、また、
アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、アル
コール成分として、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサン
ジオール等の脂肪族ジオールやビスフェノール類のエチ
レンオキシド付加体等の芳香族ジオール成分を共重合し
たものでもよい。また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安
定剤、蛍光増白剤、顔料等を添加したものでもよい。

【０００９】本発明に用いるポリエステル未延伸糸束
は、巻取速度2500ｍ／分以下で巻き取り、金属酸化物を
１重量％以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸から
なるものである。

【００１０】本発明においては、製糸性よく、特別な機
台を用いることなく、低コストで未延伸糸束を得るため
に、巻取速度2500ｍ／分以下で巻き取ったポリエステル
未延伸糸束を用いる。巻取速度の下限としては、あまり
巻取速度を低くしすぎると、極めて低配向の未延伸糸と
なり、延伸時に糸が切断し易くなるので、500 ｍ／分程
度とすることが好ましい。

【００１１】さらに、未延伸糸を金属酸化物を１重量％
以上含有し、断面形状が三〜六葉のものとすることで、
低速紡糸で得られた未延伸糸の配向がある程度進んだも
のとなり、後の延伸、弛緩熱処理工程において、短時間
で十分な熱伸長性を有する繊維とすることができる。す
なわち、未延伸糸は金属酸化物を１重量％以上含有して
いるので、金属酸化物が核剤となって結晶化が速くな
り、紡糸工程でノズルから押し出された糸条の冷却が急
激に進み、未延伸糸の配向が進行するので、ある程度高
配向の糸条とすることができる。

【００１２】金属酸化物の量が１重量％未満であると、
上記のように未延伸糸の配向が進まないので、延伸、弛
緩熱処理工程において、熱伸長性を付与するのに長時間
を要したり、また、十分な熱伸長性を有するものとする
ことができない。金属酸化物の量の上限は、特に限定さ
れるものではないが、金属酸化物の含有量が多くなりす
ぎると、紡糸時に口金パック内の濾剤層に金属酸化物が
詰まり、紡糸操業性が悪化するため、５重量％程度とす
ることが好ましい。

【００１３】金属酸化物としては、Ti、Si、Al、Fe等の
酸化物が挙げられる。中でもTiO₂やタルク等は好ましく
用いられる。また、金属酸化物の粒子径としては、１μ
m 以下が好ましい。あまり粒子径が大きすぎると金属酸
化物を多く入れすぎた場合と同様、紡糸時に口金パック
内の濾剤層に金属酸化物が詰まり、紡糸操業性が悪くな
る。

【００１４】さらに、未延伸糸の断面形状を三〜六葉に
する必要があるが、未延伸糸の断面形状を三〜六葉にす
ることにより、丸断面よりも表面積が大きくなるため、
上記と同様に、糸条の冷却速度が上がることで未延伸糸
の配向が進み、ある程度高配向の糸条となる。これによ
り、後の工程において、短時間で十分な熱伸長性を有す
る繊維とすることができる。断面形状が六葉を超える
と、糸条の表面積が丸断面とほとんど変わらなくなり、
冷却速度をあげることができず、高配向の糸条とするこ
とができない。

【００１５】次に、この未延伸糸束を温度Tg−10〜Tg＋
30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×
1.2 の延伸倍率で延伸する。このように、比較的低い温
度でかつ低い倍率で延伸することによって、ネッキング
延伸となり、均一に変形させて延伸する均一延伸よりも
繊維の融着が生じることがない。

【００１６】延伸温度がTg−10℃未満であると、繊維内
部の分子流動が促進されず、十分に延伸が行えないの
で、延伸時に糸切れが生じたり、太細のある繊維とな
る。一方、Tg＋30℃を超えると、ネッキング延伸とはな
らず、均一延伸となり、繊維の融着が生じたり、糸切れ
が生じることがあり、十分な熱伸長性を有する繊維とな
らず、この繊維からなる織編物はソフト感に劣ったもの
となる。

【００１７】また、延伸倍率が未延伸糸束の自然延伸倍
率（以下、NDR という。）未満であると、未延伸部が残
存し、染色斑が発生したり、後加工での糸切れが多くな
り、熱伸長性の繊維とすることができない。一方、NDR
×1.2 を超えると、延伸時に繊維の構造が安定してしま
い、熱伸長性の繊維とすることができない。

【００１８】このような延伸は、ローラ間の速度を変え
て引き取ることによって行えばよく、延伸温度は、ロー
ラを加熱ローラとして温度設定をすればよい。

【００１９】そして、延伸後の糸条束にTg＋30〜Tg＋12
0 ℃の温度で、５％以上の弛緩熱処理を施す。弛緩熱処
理温度がTg＋30℃未満であると、糸条束は十分に熱処理
されないため、熱伸長性の繊維とすることができない。
一方、Tg＋120 ℃を超えると、熱処理温度が高すぎて、
繊維の内部構造が固定されてしまい、熱伸長性の繊維と
することができない。

【００２０】また、弛緩熱処理時の弛緩率を５％以上に
する必要がある。弛緩率が５％未満であると、弛緩が十
分に行われず、熱伸長性の繊維とならない。弛緩率の上
限については特に限定されるものではないが、あまり高
すぎると、延伸工程において糸切れなどのトラブルが発
生したり、紡績工程で毛羽やループが多発し、製編織工
程における通過性が悪い繊維となるため、30％程度とす
ることが好ましい。

【００２１】そして、この弛緩熱処理は、非接触式熱処
理ヒータを用いて行うことが好ましい。短繊維を製造す
る場合、繊維を集束した糸条束の状態で熱処理工程に供
給するため、接触式熱処理ヒータを用いると糸条束に均
一な熱処理を施しにくい場合があり、糸質性能にばらつ
きが生じやすい。非接触式熱処理ヒータとしては、加熱
蒸気を吹き付けたり、マイクロ波を照射して熱処理する
ものなどが挙げられる。

【００２２】このような非接触式熱処理ヒータを用いて
弛緩熱処理を施す場合、熱処理時間は短時間でよく、１
〜10秒間、さらには１〜７秒間とすることが好ましい。
熱処理時間が10秒間を超えると、繊維が収縮しすぎた
り、繊維の内部構造が安定化するために、また、熱処理
時間が１秒間未満であると、熱処理が不十分で糸条束が
十分に収縮しないために、いずれの場合も熱伸長性の繊
維とならない。

【００２３】さらに、延伸、弛緩熱処理が施された糸条
束に、捲縮を付与し、仕上げ油剤を付与した後、Tg以下
の温度で乾燥し、切断して短繊維とする。捲縮を付与す
る手段は、特に限定されるものではなく、押し込み式ク
リンパーによって付与する方法などを採用することがで
きる。捲縮数、繊維長は用途に応じて適宜選択すればよ
いが、紡績糸として用いる場合は、捲縮数10〜30個／25
ｍｍとすることが好ましい。また、仕上げ油剤として
は、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、こ
れらを用途によって適宜混合したものなどが用いられ、
付与する方法としては、水エマルジョン液とし、液槽中
に糸条束を浸漬したり、糸条束に噴霧する方法などが挙
げられる。

【００２４】そして、Ｔｇを超えた温度で乾燥すると、
繊維が伸長してしまい、後工程の処理によって伸長性を
示さない繊維となる。糸条束を切断する繊維長として
は、30〜100 ｍｍ程度が好ましい。

【００２５】本発明の製造法によって具体的には、沸水
伸長率3.0 〜6.0 ％程度、乾熱伸長率7.0 〜10.0％程度
の熱伸長性の短繊維を得ることができる。

【００２６】以上のように、金属酸化物を含有する三〜
六葉断面形状の未延伸糸を用いることによって、金属酸
化物が核剤として働き、かつ糸条の表面積が大きくなっ
て、糸条の冷却速度が上がるため、巻取速度2500ｍ／分
以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸でありながら、
ある程度配向が進んだ未延伸糸とすることができる。そ
して、このような未延伸糸からなる糸条束を用いて、上
記のような条件で延伸、弛緩熱処理等を行うことによっ
て、繊維に融着を生じさせることなく、短時間の熱処理
で優れた熱伸長性のポリエステル短繊維を得ることがで
きる。このように、本発明で得られる熱伸長性の短繊維
は、優れた熱伸長性のものであるため、紡績糸とし、製
編織して得られた布帛に後工程で仕上げ熱処理や染色な
どを施すと、繊維が伸長し、ソフトで柔軟な風合の布帛
とすることができる。また、紡績糸とする際に、本発明
で得られる短繊維と熱収縮性の繊維とを混紡すると、製
編織して得られた布帛は、染色などの後工程の熱処理に
よって、熱収縮性の繊維の効果により、嵩高性に優れ、
ソフトで柔軟な風合を有するものとなる。

【００２７】次に、本発明の製造法を図面を用いて説明
する。図１は、本発明の製造法の一実施態様を示す延伸
工程と弛緩熱処理工程の概略工程図である。まず、速度
2500ｍ／分以下で巻き取った、金属酸化物を１重量％以
上含有する三〜六葉断面形状の未延伸糸を集束して、１
〜100 万デニールの糸条束Ｙとし、この糸条束Ｙを第一
ローラ群１（熱ローラ）と第二ローラ群２との間で延伸
を行った後、非接触式熱処理ヒータ３を用いて弛緩熱処
理し、引取ローラ群４で引き取る。このとき、引取ロー
ラ群４の速度を第二ローラ群２の速度より小さくして引
き取ることによって、弛緩率を変更する。次いで、押し
込み式クリンパーなどで捲縮を付与し、仕上げ油剤を付
与した後、乾燥機で乾燥を行い、カッターで糸条束の切
断を行う。

【００２８】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、例中の特性値は下記のように測定した。（１）極限粘度〔η〕フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、20℃で測定した。（２）未延伸糸のTg、Tm（融点）パーキンエルマー社製示差走査熱量計DSC-７型を用い、
昇温速度10℃／分で測定した。（３）未延伸糸のNDR オリエンティック社製テンシロンUTM-4-100 型を用い、
引張速度10cm／分として、未延伸糸束を構成する未延伸
糸（試料長10cm）の強伸度曲線を描き、ネッキングが進
行して一定応力で伸長される領域の自然延伸伸度（Ｅn)
を求め、次式によって自然延伸倍率(NDR) を算出した。 NDR＝（Ｅn ＋100 ）／100 （４）沸水伸長率（Ｅ100 ）試料を無荷重状態で沸水中で30分間処理し、処理前の長
さ（Ｒ₀）及び処理後の長さ（Ｒ₁）より、次式によっ
て算出した。なお、測定時の荷重は１／30ｇ／デニール
である。沸水伸長率（Ｅ100 ）（％）＝〔（Ｒ₁−Ｒ₀）／
Ｒ₀〕×100 （５）乾熱伸長率（160 ℃) 試料を無荷重状態で160 ℃の高温雰囲気中で30分間処理
し、上記と同様に、処理前後の長さを測定し、算出し
た。（６）風合（ソフト感）得られた熱伸長性の短繊維を50番手の紡績糸とし、経62
本／2.54ｃｍ、緯33本／2.54ｃｍ、の平織物を製織し、
これに180 ℃で15分間の仕上げ熱処理を施した後、次に
示す条件で染色した後、織物の風合（ソフト感）を10人
のパネラーに手触りで10点満点で採点させ、その合計点
で評価した。 80点以上非常に柔らかい 60〜79点柔らかい 40〜59点やや硬い 39点以下硬い染料：Resoline Blue GRL （バイエル社製分散染料）
１％owf 助剤：ディスパーVG（明成化学社製）２％owf 浴比：１：50、染色温度×時間：100 ℃×１時間

【００２９】実施例１〜６、比較例１〜６〔η〕0.70、Ｔｇ71℃、Ｔｍ 256℃のポリエチレンテレ
フタレートを通常の紡糸装置を用い、紡糸温度を295 ℃
で紡糸し、巻取速度1100ｍ／分で巻き取った。このと
き、金属酸化物としてTiO₂を用い、表１に示すように含
有量を種々変更させた。そして、紡糸口金（孔数800 ）
は、孔形状が三葉（実施例１〜３、比較例５）、六葉
（実施例４〜６、比較例６）、丸（比較例１〜４）のも
のを用い、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸のNDR を
表１に示す。この未延伸糸を集束して80万デニールの糸
条束となし、図１の概略工程図に示す装置を用いて延
伸、弛緩熱処理を行い、短繊維の製造を行った。このと
き、第一、第二ローラ群間で延伸温度（第一ローラ群１
の温度）75℃、延伸倍率 NDR×1.1 で延伸を行った。続
いて、加熱水蒸気で加熱する非接触式熱処理ヒータ３を
通過させ、引取ローラ群４で引き取ることによって弛緩
熱処理を行った。このとき、弛緩熱処理温度（加熱水蒸
気の温度）を130 ℃、弛緩率を10％とし、５秒間処理し
た。次に、押込式クリンパーで10個／25ｍｍの捲縮を付
与し、仕上げ油剤を付与した後、60℃で乾燥し、カッタ
ーで切断して繊維長5.1 ｃｍの短繊維（単糸繊度3.5
ｄ）を得た。得られた短繊維の沸水伸長率、乾熱伸長率
及びこの繊維より得られた織物の風合の評価結果を表１
に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、実施例１〜６に
よれば、優れた熱伸長性の繊維が得られ、この繊維を用
いた織物はソフトな風合を有するものであった。一方、
比較例１は、TiO₂を含まず、丸断面形状の未延伸糸を用
いたため、比較例５、６は三葉又は六葉断面形状である
が、TiO₂を含まない未延伸糸を用いたため、金属酸化物
が核剤として働かず、得られた繊維は熱伸長性に乏しい
ものとなった。比較例２〜４は、丸断面形状の未延伸糸
を用いたため、得られた繊維は熱伸長性に乏しいものと
なった。このように、比較例１〜６で得られた繊維は、
熱伸長性に乏しいものであったため、これらの繊維から
なる織物はソフトな風合に劣るものであった。

【００３２】実施例７〜10、比較例７〜11 金属酸化物としてTiO₂を３重量％含有させ、孔形状が三
葉のものを用い、巻取速度を表２に示すように種々変更
して得た未延伸糸束を用い、延伸倍率、延伸温度及び弛
緩熱処理における弛緩率、弛緩温度を各々表２に示すよ
うに変更させた以外は実施例２と同様に行い、短繊維を
製造した。なお、比較例７においては、紡糸機台を変更
し、高速紡糸用の紡糸機及び巻取機を用いた。未延伸糸
のNDR 、得られた短繊維の沸水伸長率、乾熱伸長率及び
この繊維より得られた織物の風合の評価結果を表２に示
す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から明らかなように、実施例７〜10で
得られた繊維は、優れた熱伸長性を有しており、この繊
維から得られた織物はソフトな風合を有するものであっ
た。一方、比較例７では、熱伸長性に優れた繊維を得る
ことができたが、高速紡糸用の紡糸機及び巻取機を用い
て、未延伸糸を得る際の巻取速度を2750ｍ／分として行
ったため、生産性が悪かった。比較例８では、延伸倍率
が高すぎたため、延伸時に糸条の構造が安定してしま
い、得られた繊維は、熱伸長性に乏しいものとなった。
比較例９では、延伸温度が低すぎたため、十分に延伸が
行えなかったため、延伸時に糸切れが多発し、得られた
繊維は品位に劣るものであった。比較例10では、弛緩率
が小さすぎたために、弛緩が十分に行われず、比較例11
は、弛緩熱処理温度が低すぎたため、十分に熱処理され
ず、いずれも得られた繊維は、熱伸長性に劣るものであ
り、この繊維より得られた織物は、ソフトな風合に乏し
いものであった。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、特定のポリエステル低
配向未延伸糸を用いることによって、優れた熱伸長性を
有する短繊維を低コストで生産性よく製造することがで
き、この短繊維を紡績糸とし、製編織し、仕上げ熱処理
などを施すことによってソフトな風合の布帛を得ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す一部省略概略工程図
である。

【符号の説明】

Ｙ未延伸糸束１第一ローラ群２第二ローラ群３非接触式熱処理ヒータ４引取ローラ群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻取速度2500ｍ／分以下で巻き取ったポ
リエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポリエステル短
繊維を製造する方法であって、金属酸化物を１重量％以
上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなる未延伸
糸束を、温度Tg−10〜Tg＋30℃で、その未延伸糸の自然
延伸倍率〜自然延伸倍率×1.2 の延伸倍率で延伸し、連
続してTg＋30〜Tg＋120 ℃の温度で、５％以上の弛緩熱
処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕上げ油剤を付
与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断することを特徴
とする熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法。ただし、
Tg：未延伸糸のガラス転移温度（℃）