JPS5838537B2 - ツメモノソザイ ニ テキシタ ３ ジゲンケンシユクセンイ ノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はつめもの素材に適した３次元捲縮繊維の製造方
法に関し、更に詳しくは紡糸延伸後に弾性収縮差に基づ
く自己発振能を有する合成繊維から、簡単な装置で能率
よく、つめもの素材に適した３次元形態を有する低捲縮
山数高捲縮度繊維を製造する方法に関するものである。

従来、つめ物用繊維としては押込み型クリンパ−による
機械捲縮付与繊維、偏心複合繊維又は溶融紡糸時に非対
称冷却された繊維など、いわゆる構造差捲縮の発現によ
るスパイラル形態の強い捲縮繊維で、且つ捲縮山数は捲
縮を引伸ばした繊維実長１０ｃｒｆＬ当り１５〜４０山
、捲縮度１５〜６０％程度の繊維が一般的に用いられて
いる。

第１図イは機械捲縮付与繊維の捲縮形態、第１図口は構
造差捲縮繊維の捲縮形態を示す写真である。

しかしながら、これらの繊維からなるウェブではある程
度の初期カサはあるが、使用時の繰返し荷重やもみ効果
により繊維同志が絡み合うためにカサが減少し、その後
の乾燥やいわゆる叩きによってもほとんど回復しないと
いう欠点がある。

更に従来繊維の欠点は、つめ物、特に掛布団として使用
する場合沈みが小さくて固く且つ圧縮弾性が強くて、ゴ
ム系スポンジのような風合を呈することである。

このような従来繊維の欠点を解消すべく繊維の捲縮性能
について検討した結果、繊維の捲縮山数が繊維実長１０
ＣｒｆＬ当り約２〜１２．５で、かつ捲縮度が５０％以
上の低捲縮山数、高捲縮度繊維でしかも３次元形態の捲
縮を有するものであれば、非常にカサ高で圧縮による沈
みが大きく、感触がソフトで更には着用によるカサ減り
が少なく、また叩きにより完全に回復するなど羽毛布団
に近いウェブ特性を有することが判明した。

このような３次元形態で低捲縮山数高捲縮度を持った捲
縮繊維は従来の押込み型クリンパ−による機械的捲縮付
与とか偏心複合繊維によっては得られず、製造可能な方
法としてはわずかに仮撚法、擦過法があるにすぎない。

しかしながら、仮撚法および擦過法はトウデニールがせ
いぜい１０００デニール以下のものしか採用できないた
め生産性が劣ると共に捲縮度を高（することが難しい。

本発明はかかる従来技術の欠点をすべて解消し、３次元
形態を有する低捲縮山数高捲縮度のつめ物素材に適した
捲縮繊維を簡単な装置で、しかも能率よく安価に製造す
る方法を提供することを目的とするものである。

すなわち本発明は、繊維軸に直角な断面方向に非対称構
造を有し、紡糸延伸後に弾性収縮差にもとづく自己発振
能を有する合成繊維からなる１０４デニール以上のトウ
を、トウ含水率が１０〜２００％、トウ巾密度がＩ Ｘ
１０４〜６Ｘ１０’デニール／ｃＩｒＬである十分収
束した状態でトウ屈曲装置に導き、屈曲１山当りの繊維
実長（ト）が８〜５０朋になるように、かつフリー下で
測定した単繊維のコイル直径０と前記屈曲１山当りの繊
維実長（ｇとの関係が次式 を満足するように屈曲させると同時あるいは屈曲させた
後、該屈曲と実質的に同一ピッチで弾性収縮差にもとづ
く２次元捲縮を発現させ、次いで、０．１〜５ｍＩ？／
ｄの張力を与えるような作用をトウに加えて３次元捲縮
に変換し、続いて弛緩熱処理を行なって捲縮形態を固定
することを特徴とするつめもの素材に適した３次元捲縮
繊維の製造方法に関するものである。

本発明方法によって得られる３次元形態を有する低捲縮
山数高捲縮皮繊維の捲縮形態を第１図ハに示す。

本発明方法の最大の特徴は、トウ屈曲装置において付与
する屈曲ピッチと弾性収縮差にもとづく自己発振能によ
り発振する捲縮ピッチとを特定の関係に保持し、かりト
ウ全体として捲縮を発現するように十分収束しておくこ
と、および屈曲後トウに張力作用を加えて、３次元捲縮
に変換することにある。

以下、順を追って本発明方法を詳細に説明する。

本発明において繊維軸に直角な断面方向に非対称構造を
有する合成繊維とは、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
オレフィン、ポリアクリロニトリルなどからなり、かつ
性質の異なる重合体が繊維の長さ方向にわたって互に密
着し、繊維軸に直角な断面方向に偏心的に配置されてい
る複合繊維、あるいは紡糸時に繊維軸に直角な断面方向
で冷却効果に差をもたせるなどによって構造差を付与し
た繊維で、複合繊維成分の組合せとしては同一ポリマー
の重合度差とか、共重合量に差をもたせたポリマーとか
、接合性のある異種ポリマ或いは接合性不十分な異種ポ
リマーであっても製造過程で剥離が完了しないものであ
れば適用可能である。

更に弾性収縮差にもとづく自己発振能とは、紡糸又は延
伸後に於てポリマーのガラス転移温度（複合糸の場合は
ガラス転移温度の低い方のポリマーの転移温度）以下の
温度に於ても、張力を除いた時自発的に捲縮を発生する
能力を意味し、一般的に紡糸や延伸後の熱処理とか薬液
処理によってひずみの緩和やポリマ固有の性質に起因す
る収縮差にもとづいて発生する捲縮発振能とは区別でき
る。

本発明では熱収縮差にもとづく発振能は本質的には何ら
関係なく、利用しても補助的なものであって、弾性収縮
差による発振を活かし熱収縮差による発振を殺すところ
に特徴がある。

本発明は上記の如き自己発振能を有する合成繊維を、先
に記した特徴をもたすための手段として、屈曲装置に入
る前から捲縮が熱固定されるまで、各フィラメントをト
ウ全体の中で拘束された状態に保ち、フィラメントに自
由な捲縮発現を許さずトウ全体として特定の捲縮を出す
ものである。

トウを十分収束させるためにはトウデニールを１０４デ
ニール以上にすることが必要で、１０４デニール以下に
なるとトウ全体としての拘束が不足し、屈曲装置で賦形
しても張力作用により単繊維に分離し、熱固定処理の段
階で屈曲ピッチと関係なく熱収縮差にもとづく発振能に
よって従来見られたようなスパイラルに近い小さな捲縮
を発現する。

従ってトウデニールは大きい方が望ましく、特に安定し
て生産するためには２Ｘ１０’デニ一ル以上のトウが望
ましい。

更に、トウを十分収束した状態はトウを湿潤状態に保つ
こと、トウ密度を高めることによって達成することがで
きる。

トウの湿潤状態としてはトウ含水率が１０〜２００％の
状態が必要で、１０％未満になると収束性が不十分であ
り、２００％を越えると屈曲装置においてスリップが大
きくなる。

この際トウの収束状態および次工程における乾燥効率を
考慮すると、トウ含水率は１５〜１００％が特に好まし
い。

トウの収束状態を向上させるために水と共に有機液体や
糊剤等の収束剤を用いることも可能である。

ここでトウ含水率とは乾燥繊維当たりの水分量で表わし
たものである。

トウ密度はトウ巾１ｃｒｆＬ当たりのデニールで表わせ
ば１０４〜６×１０６デニール／ｃｍが必要で、１０４
デニール／ｃＩｆＬ未満では収束性が不充分で熱固定処
理の段階で熱収縮差にもとづく捲縮が発現Ｌ、６Ｘ１０
’デニール／のを越えるとフィラメントのマイグレーシ
ョンが大きくなって屈曲し難くなると同時に、屈曲装置
を出た後弾性収縮差にもとづく捲縮が発現する際に、と
なりの捲縮との接触が大きくなって深い捲縮となり得す
、捲縮度が低下するので、不都合である。

ここでマイグレーションとは、トウカ厚みを有する時に
必然的に生ずる現象であり、屈曲装置へトウが入る時の
各フィラメントの速度（又は長さ：は同一であるのに対
して屈曲される場合トウの内層と外層では行路差を生じ
、特定のフィラメントに注目すると長さ方向に内層と外
層の間を変動する現象のことである。

トウを十分収束した状態に保つためには更に他の方法も
考えられるが、通常トウデニール、トウ含水率およびト
ウ密度を考慮すれば本発明の目的を達成することができ
る。

上述したように十分収束した状態のトウを、次いで実質
上ストレートになる程度の張力を付与して屈曲装置に導
く。

屈曲装置としては一対のギヤ、歯つき車、キャタピラあ
るいは特公昭３３−１０６９６に示される装置などを用
いることができるが、これに限定されるものではなくト
ウに座屈を与える作用を持つものであればよい。

屈曲付与装置で付与する屈曲ピッチは、先に述べたよう
なつめ物としての最適範囲から屈曲１山当りの繊維実長
が８〜５０１ｍ、すなわち繊維実長１ＯＣｒｆＬ当り２
〜１２．５山の屈曲とする。

なお、最終繊維の捲縮山数は張力作用の程度と熱固定処
理時の繊維の熱収縮により付与した屈曲よりも若干増加
するが、つめ物としての最適範囲をほぼ満足する。

この屈曲工程において重要なことは、屈曲１山当りの繊
維実長（Ｌｊｍｒｎと別に測定したフリー下での単繊維
のコイル直径（Ｄ）ｍ１１Ｌとの関係が次式を満足する
ようにコントロールして屈曲させることである。

ここで単繊維のコイル直径０は単繊維をほぼ半円〜円に
なる長さにカットし、２０℃の水中または界面活性剤入
りの水中に分散して捲縮を発現させ、コイル直径を測定
することによって得られる数値で、いわゆる自己発振能
はコイル直径の逆数である。

（１）式で示される範囲を図示すると第２図の斜線で示
される範囲であり、この範囲を外れると屈曲装置で付与
された屈曲と弾性収縮差にもとづいて発現する捲縮とが
うまく合わず、良好な捲縮は得り もれない。

すなわち、−が３以下になると付与した屈曲に比べて自
己発振能が不足しているため、付与した屈曲に沿って全
（捲縮しないかあるいは僅かに発捲しても捲縮度が低く
、張力作用で完全に伸びきってしまうために目標とする
捲縮繊維は得られない。

一方、−が２０以上になると逆に自り 己発振能が強すぎるため、付与した屈曲に沿って一度は
発捲してもその形態は非常にくずれやすく、張力作用に
よって完全に繊維がくずれて後の熱処理により屈曲ピッ
チには関係なく微細な捲縮を発現してしまい、目標とす
る３次元形態を有する低捲縮山数が得られない。

なおりが１５ｍｍ以上になるとトウ全体として発捲する
力が弱くなり、屈曲装置を出たトウに張力を加えるとそ
の張力が５７７２ｆｉｉ’／ｄ以下であっても捲縮が伸
び易く、目標とする捲縮繊維が得られ難いのでＤは１５
關以下の領域が好ましい。

屈曲装置を出たトウは屈曲装置により一方向にそろえら
れた２次元形態の捲縮を有しているのでこれを３次元形
態の捲縮に変換するためトウに０．１〜５■／ｄの張力
を与えるような処理を行なった後、弛緩熱処理を行なっ
て３次元形態の捲縮を固定する。

トウの張力が５■／ｄを越えると張力がオーバーとなる
ため集束されているトウが単繊維に開繊してしまい、弛
緩熱処理後のトウの捲縮は微細化して目標とする捲縮が
得られない。

また０、１■／ｄ未満の張力ではトウの形態に変化を与
えることができず、屈曲装置で付与された２次元の捲・
縮形態がそのまま弛緩熱処理によって固定されて目標と
する３次元形態の捲縮繊維を得ることができない。

本発明によって得られる捲縮繊維の捲縮形態は屈曲装置
で付与された屈曲の形態には左右されない すなわち、一対のギヤからなる屈曲装置に銅線を通した
時の屈曲形態は第３図イに示す通りで、繊維を通した場
合もスリップによって若干ピッチは異なるがほぼ第３図
イのような形態であるのに対し、弾性収縮差にもとづく
自己発振能による捲縮を発現させた時には第３図口とな
り、さらに捲縮形態を３次元化させるための張力処理に
より第３図ハのよ５な捲縮形態になるのである。

なお弾性収縮差にもとづいて発現する捲縮と熱収縮差に
もとづいて発現する捲縮の方向が同一の場合には、補助
的に屈曲装置を加熱することは何らさしつかえない。

弾性収縮差にもとづく自己発振能による２次元形態の捲
縮を３次元形態に変換するため張力作用を加えたトウは
、続いて各フィラメントが十分束縛される程度に収束し
た状態のまま弛緩熱処理を行ない捲縮形態を固定する。

熱固定温度としてはガラス転移温度以上が必要であり、
製品になってから熱固定温度以上に加熱されると熱収縮
差にもとづく微細な捲縮が発現し、目的とするカサ高検
、風合等が負われることがあるので、これらを勘案して
熱固定温度を決定する。

第４図は本発明方法を実施する工程の１例を示すもので
、未延伸トウ１を延伸デニール換算で１０４デニール以
上になるように集束した後、フィードローラ一群２とド
ローローラ一群４との間で延伸し、弾性収縮差にもとづ
く自己発振能をもたせる。

延伸浴３には熱水を用いて延伸と同時に十分な水分をト
ウに付与するが、含水率が１０％以下の場合には延伸抜
水または適当な収束剤を付与する。

ドローローラ一群４を出た延伸トウはダンサローラー５
あるいは張力付与ガイド（図示せず）によって実質上ス
トレートになる程度の張力を付与される。

続いてトウ巾コントロールガイド６を通してトウ密度を
調整し、屈曲装置７に導いて屈曲させる。

屈曲を付与されたトウはニップローラー８で持ち上げら
れ、この間に弾性収縮差にもとづく自己発振能により発
現した２次元捲縮な、張力作用により３次元化し、トウ
全体として第３図へのような捲縮を発現する。

捲縮の形成が完了したトウはネット９上に移行され、弛
緩熱処理装置１０で捲縮形態を熱固定する。

以下実施例によって本発明を具体的に説明する。

なお、本発明において用いる捲縮特性の定義および測定
方法は次の通りである。

捲縮山数：繊維実長１ｏＣ１１１当りの山数（山／１０
Ｃ１ｎ）。

ここで１゜は繊維を平面上にフリーの状態で置いたとき
の長さ、■はその繊維にデニール当９３００■の荷重を
かげたときの長さ 実施例 １ ０−クロロフェノールに溶解し、２５℃で測定した固有
粘度〔η〕が０．６５と０．５５である２種のポリエチ
レンテレフタレートを吐出孔径０．６ｍｍ、吐出孔数４
８個の複合紡糸口金から紡糸温度２８０℃、ポリマ吐出
量１４３ｆ／ｍ１１１、紡糸速度１６００ ｍ／ｒｔｍ
でバイメタル型に複合紡糸し、１６．６デニールの未延
伸糸を得た。

次いでこの未延伸糸を、延伸糸デニール換算で約１０５
デニールになるように集束してトウとなし、８０℃の熱
水延伸浴を用いて延伸速度１００ｍ１ｍｉｎで、延伸倍
率２．５倍、２．８倍、３．１倍および３．６倍に変更
して延伸し、フリー下で測定した単繊維のコイル直径の
）がそれぞれ１６．０ｍｇ、１．０．３ｍｍ、 ４．６
ｍｍおよび２．３ｍｍの延伸糸トウを得た。

引続いて該トウをトウ含水率２０％、トウ巾密度４Ｘ１
０’デニール／ｃｒｒｔの十分収束した状態に保ってト
ウ張力４０ｍ９／ｄで１対のギヤからなる屈曲装置に送
り、第１表に示す条件で屈曲させた後、はぼ３■／ｄの
張力を与えるようにトウを約２ｍ持ち上げてケン縮形態
を３次元化し、１５５℃×３０分の弛緩熱処理を行なっ
た。

Ｌ その結果、第１表に示すようにＬ及び−が木登り 明を満足する場合には、目的とする捲縮形態を有する捲
縮特性が得られた。

しかしＬが８朋より小り さ゛場合あ４°゛は５０ｍ１り太き゛場合では・。

が（１）式の範囲に入っているにもかかわらず、捲縮の
形態維持性が悪く、目的とする捲縮特性を得ることがで
きなかった。

また−が３以下の場合には、Ｄ → 発振能不足のため張力作用で捲縮の伸びが起こり、目的
とする捲縮特性を有する繊維は得られなかっし た。

また−が２０以上の場合には発振能が過剰なり ため張力作用で完全に繊維がバラバラとなり、従来見ら
れたような微細ケン縮を有する繊維しか得られなかった
。

なおギヤモジュールとはギヤ外径を（歯数＋２）で除し
た値である。

実施例 ２ 実施例１と同様な２種のポリエチレンテレフタレートを
、吐出孔径０．６ｍｍ、吐出孔数２４個の複合紡糸口金
から、紡糸温度２８０℃、ポリマー吐出量１４６ ｙ
／＝、紡糸速度を１１５０ｍ／ｍでバイメタル型に複合
紡糸して４７．５デニールの未延伸糸を得た。

次いでこの未延伸糸を延伸糸デニール換算で約■０５デ
ニールになるように集束してトウとなし、８０℃の熱水
延伸浴を用いて延伸速度１０゜ｒｒＬ／Ｎｎで、延伸倍
率を２．８．３．２．３．５および３．８倍に変更して
延伸し、フリー下で測定した単繊維のコイル直径０がそ
れぞれ１６．２ｍｍ、１３．１關、７．２山および４．
２ｍｍの延伸糸を得た。

引続いて第２表に示す条件以外は実施例１と同様に処理
Ｌ した結果、第２表に示すようにＬおよび−が木兄Ｄ
＊ ＊明を満足する場合にのみ目的とする捲縮特性をもつ繊
維が得られた。

実施例 ３ 実施例２で得られた未延伸糸を、延伸糸デニール換算で
約１０５デニールになるように集束してトウとなし、８
０℃の熱水延伸浴を用いて延伸速度１００ ｍ／ｍｖｔ
で、延伸倍率３．５で延伸してフリー下で測定した単繊
維のコイル直径０が７．２ｍｍの延伸糸を得た。

この延伸糸をトウ含水率２０％、トウ巾密度４×１０４
デニール／ｃＩｒＬの十分収束した状態でギヤモジュー
ル６の屈曲装置に導き、屈曲ピッチ山が３７山／山にな
るように屈曲させ、次いで３次元捲縮に変換するための
トウ張力を第３表に示すように変更し、１５５℃Ｘ３０
分の弛緩熱処理を行なった。

なお−は５，１であった。

第３表から明らかなより うに捲縮形態を３次元に変換するためのトウ張力は０．
１ ｍｌＩ／ ｄ未満では捲縮度が低くなり、５■／ｄ
を越えると捲縮数が多くなりすぎるので、０．１〜５■
／ｄにすることが必要である。

比較例 １ 実施例１の未延伸糸を延伸糸デニール換算で１０５デニ
ールになるように集束してトウとなし、３．１倍で延伸
した後９０關にカットし、１５５°Ｃで３０分間熱処理
した。

得られた繊維は第１図口のようなスパイラル捲縮で捲縮
山数２１．２山／１０ｃｒＩｌ、捲縮度５８．３％であ
った。

実施例 ４ ※※
各実施例で得られたサンプルのうち実施例１のサンプル
Ａ ４ （Ａ）、ｓ、 ５ （Ｂ）、実施例２のサンプ
ル應３（ＣＩ、 崖６（Ｄ）、Ａ、１０（Ｅ）を９０ｍ
ｍにカットし、カードで開繊したウェブについてカサ特
性を測定し、第４表に示す結果を得た。

なお、比較のために比較例１で得られた原綿をカードで
開繊したウェブおよび羽毛についても測定した。

本発明によって得られたＡ〜Ｄのウェブは初期カサが非
常に太きいと同時に圧縮率が高く、ソフトで且つ繰返し
によるカサ減りが小さく、更に叩きにより回復も大きく
羽毛の特性に近いものであった。

ここでウェブのカサ特性の測定は木綿のさらしで円周７
０ｃｒｒＬの円筒状の袋をつくり、その中へ予めカード
を通したサンプル４０ｆ！を全面均等になるように詰め
込み、圧縮試験機（東洋副機製テンシロン）にかげ、圧
縮荷重Ｏ〜１０ ｔｉＩ／ｃｒｊ、間で圧縮テストを行
って第５図のような圧縮−力サカーブを作成し、この圧
縮−力サカーブから次の値を求めた。

なお、圧縮テストは５０回繰返し行なう。

初期カサは２回目の圧縮テストにおける圧縮カサカーブ
の荷重０．２９／ｃｓｔにおけるカサ、圧縮下のカサは
同じく荷重１０ ’ｉｆ ／ｃｒｔｌにおけるカサであ
り、圧縮率は〔（初期カサ−圧縮下カサ）／初期カサ〕
×１００である。

５０回圧縮後方サは５００回目圧縮テストにおける圧縮
−カサカーブの荷重０．２５’／ｃａにおけるカサであ
り、叩き回復後カサは５０回圧縮後のサンプルを手で十
分叩き、改めて圧縮テストを行なったときの２回目の圧
縮−カサカーブの荷重０．２ｆｌ／ｃｒＡにおけるカサ
である。

カサ保持率は〔（叩き回復後カサ／初期カサ〕×１００
である なお第５図において、イは比較例１、口は羽根、ハはサ
ンフルＡ、Ｄの圧縮−カサ曲線である。

実施例 ５ 相対粘度２．５０のポリカプロアミドよりなる重合体Ａ
とポリカプロアミド８０部及びポリヘキサメチレンアジ
パミド２０部よりなる相対粘度２８０の共重合体Ｂとを
、それぞれ２６０℃で溶融し、バイメタル型複合紡糸口
金より吐出させ、スチーム処理した後で未延伸糸巻取用
ドラムに巻き取った。

未延伸糸トウの繊度は１１００デニール（２０フイラメ
ント）である。

この未延伸糸トウを３６０本集束して３．６倍に延伸し
、トウ含水率２０％、トウ巾密度４．４×１０４デニー
ル／ｃｒｎの十分に収束した状態で実施例１と同様にモ
ジュール６のギヤからなる屈曲装置に導いて屈曲させた
後、弾性収縮差にもとづく捲縮を発現させ、次に０．５
η／ｄの張力をトウに与えてケン縮形態を３次元化し、
そのままの状態で１５０℃×３０分間弛緩熱処理を行な
った。

なお延伸繊維のフリー下で測定したコイル直径０は５．
２朋、屈曲ピッチＬは３６山で−は６，９で木兄り 明の範囲を満足していた 得られた繊維の捲縮山数は７．２山／１０ｃＩｆＬ、捲
縮度は５９％で目標とする特性が得られた。

なお相対粘度は９８％Ｈ２Ｓ０４（２５°Ｃ）２５ＣＣ
に対しポリマ０．２５ｆを溶解して測定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は捲縮形態を表わす写真で、４２口は従来法で得
られた繊維、ハは本発明方法で得られた繊維、第２図は
本発明方法における単繊維のコイル直径０と屈曲ピッチ
（Ｉ）との関係を示すグラフ、第３図イは屈曲装置で銅
線を屈曲させたときの形態、口は屈曲装置を繊維が出た
時の捲縮形態、ハは繊維を屈曲させた後に張力処理を行
ない３次元捲縮を発現させたときの形態、第４図は本発
明方法を実施する際の工程の１例を示す概略図、第５図
は各種ウェブの圧縮−カサ線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 繊維軸に直角な断面方向に非対称構造を有し、紡糸
   、延伸後に弾性収縮差にもとづく自己発振能を有する合
   成繊維からなる１×１０４デニール以上のトウを、トウ
   含水率が１０〜２００％、トウ巾密度が１×１０４〜６
   ×１０４デニール／ｃＩｒＬである十分収束した状態で
   トウ屈曲装置に導き、屈曲１山当りの繊維実長（旬が８
   〜５０ｍｍになるように、かつフリー下で測定した単繊
   維のコイル直径０と前記屈曲１山当りの繊維実長（ト）
   との関係が次式を満足するように屈曲させると同時ある
   いは屈曲させた後、該屈曲と実質的に同一ピッチで弾性
   収縮差にもとづく２次元捲縮を発振させ、次いで０．１
   〜５■／ｄの張力を与えるような作用をトウに加えて３
   次元捲縮に変換し、続いて弛緩熱処理を行なって捲縮形
   態を固定することを特徴とするつめもの素材に適した３
   次元捲縮繊維の製造方法。