JPS6221817A - ポリエステル繊維の超高速紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、利用分野 本発明はポリエステル繊維の超高速紡糸方法に関する。

更に詳しくは、本発明は９０００、？Ｉ／分以上１３０
００ｍ／分以下の超高速下で、優れた曳糸性を実現した
ポリニスデルの高速紡糸方法に関する。

ｂ、従来技術 ポリエチレンテレフタレートで代表されろポリエステル
は、多くの優れた脣性を有しているため、稙々の用途、
待に繊維に広（利用されている。ポリエステル繊維は、
これまで１０００　ｍ　／分前後の低紡速で溶融紡糸後
、延伸熱処理することＫより使用され℃いる。一方近年
の製糸技術の進歩により、溶融紡糸時の引取速度は、従
来の１０００〜２０００ｍ／分から５０００ｍ／分に迄
上昇させる事が可能になった。特に２５００〜５０’Ｏ
Ｏｍ／分九して得た中間配向糸は１通常そのまま延伸仮
撚捲縮加工に供されており、製糸技術の主流をなしつつ
ある。（例えば化繊月報３７巻６号４４〜４９ページ参
照） 更に引取速度を５０００ｍ／分以上として。

延伸工程を経ることなしに十分な機械的特性を備えた繊
維を得よ５とする、いわゆるｋｉ高速紡糸も試みられて
いる。しかしながら、かかる超高速紡糸では紡糸時の糸
切れが多発するようになり、そのうえ紡糸速度を６５０
０ｍ／分以上に、１％めると配向度をはじめ、強度。

結晶性等が逆に低下してくるとい５問題がある。

かかる問題を解決するため、紡糸条件例えば紡糸温度、
冷却風量および冷却風温度等の適正化、更に紡糸筒や紡
糸口金ノズル等の構造の改良を試みたが、これらの万策
では限度があり、大幅な改善は期待できなかった。

更に引取速度を９０００　ｍ７分以上とした場合、引取
繊維の残留伸度は通常２０．％を切る事もあり、衣料用
途他通常の使用に供するには問題があった。

Ｃ４発明の目的 本発明の目的は、上記の紡糸条件の面からの改良だけで
はなく、ポリエステルの化学組成を同時に改良すること
により、９０００ｙｎ／分以上の超高速下で優れた紡糸
性を実現する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は９０００ｍ／分以上の超高速紡糸忙
おいても得られるポリエステル繊維の残留伸度が過度に
小さくならず１通常の衣料用途他に使用できるようなポ
リエステル繊維の製動法を提供することにある。

ｄ０発明の構成 本発明によればペースとなるポリエステル相中に、溶解
度パラメータ（ＳＰ）が９以上１２以下であり、かつメ
ルトインデックス（ＭＩ）が４以下であるようなポリマ
ーを全量の０．５〜５重量先分散させてなるポリエステ
ル組成物を溶融し、９，０００ｍ／分以上１３．０００
ｆｆｌＺ分以下の速度で引取るポリエステル繊維の超高
速紡糸方法が提供される。

本発明でいうポリエステルは、テレフタル酸を主たる酸
成分とし、少な（とも１［のグリコール、好ましくはエ
チレングリコール。

トリメチレングリコール、テトラエチレングリコールか
ら選ばれた少なくとも１ａのフルキレングリコールを主
たるグリコール成分とするポリエステルを主たる対象と
するが、そ）中でも特にポリエチレンテレフタレート（
ＰＥＴ）を対象とする。

また、テレフタル酸成分の一部を他の二官能性カルボン
酸成分で置換えたポリエステルであってもよく、及び／
又はグリコール取分の一部を主成分以外の上記グリコー
ル基しくは他のジオール成分で置換えたポリエステルで
あってもよい。

かかるポリエステルは任意の方法によって合成したもの
でよい。例えばポリエチレンテレフタレートについて説
明すれば、通常、テレフタル酸とエチレングリコールと
を直接エステル化反応させるか、テレフタル酸ジメチル
の如キテレフタル酸の低級アルキルエステルとエチレン
グリフールとをエステル交換反応させるか又はテレフタ
ル酸とエチレンオキサイドとを反応させるかしてテレフ
タル酸のグリコールエステル及び／ヌはその低重合体を
生成させる第１段階の反応と、第１段階の反応生成物を
減圧下加熱して所望の重合度になるまで１ｋｌＩＢ合反
応させる＄２段階の反応によって製造される。

本発明においては上記のベースとｔＪるポリエステル中
に溶解度パラメータ（ＳＰ）が９以上１２以下であり、
がっメルトインデックス（Ｍｒ）が４以下であるよ５な
ポリマーが全量の０．５〜５１Ｆｔｉｔ％の割合で分散
される事が必要である。

このポリマーはベースとなる上記ポリエステルとは異な
る化学構造を持ち、かつ２５０℃〜４００℃でポリエス
テルと化学反応しない事が好ましい。化学反応を起すと
溶融紡糸過程でポリエステルとのランダムラブロック更
にはグラフト共重合化が起り、ポリエステル繊維のｍ品
性が低下するとともに超高速での引取り曳糸性は著しく
悪化する。

更に、ポリエステル相中に分散するポリマーは溶解度パ
ラメーター（ＳＰ）が９以上１２以下である必要がある
。ＳＰ値が９に満たない場合、あるいは１２を越えるよ
うな場合ポリエステルとの相容性が低くなり、分散粒子
が粗大化する。このような場合粗大分散粒子はポリエス
テル組成物の中で異物として作用するため、９０００ｍ
／分以上の超高速紡糸は不可能になる。これに対しｓｐ
ａが９〜１２の場合にはマトリックスポリエステルとの
相互溶解性が良好になり、分散粒子は微粒子化するため
超高速曳糸の可能となる。。

これら分散ポリマーの代表的な例としてポリメタクリン
ートまたはその誘導体、ポリアクリンートまたはその誘
導体、ポリスチレンまたはその誘導体等が挙げられる。

また分散ポリマーは単独の化学組成である必要はなくア
クリル−スチレン樹脂等の共重合体であっても良い。こ
れらのポリマーの中で特にポリメチルメタクリレ−）　
（ＰＭＭＡ）ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル−スチレ
ン樹脂（ＡＳ）は好ましい例である、 更に、これら分散ポリマーはメルトインデックス（ＭＩ
　）が４以下である事が必要不可欠である。ＳＰ値が上
記条件を満たすものであつもＭＩ値が４を越えるようで
あれば本発明の目的とする超高速紡糸曳糸性は達成でき
ない。

すなわちＳＰ値が上記条件内にあり、かつＭＩ値が上以
下である、言いかえれば溶融流動性の低いポリマーが分
散さすまた時にのみ、毎分９０００ｍ以上といつＦ＆め
て＾−い速度での紡糸性が確保できるのである。

これら分散ポリマーの伶加黛はポリエステル組成物全量
の０．５〜”　Ｍ　′１１％であることが必要である。

添加量が０，５重ｌｉｔ焉に満たない場合１本発明の作
用効果かなく紡糸性は改善されな℃・、逆に５ｍ：１％
を越えるような場合もみ加ポリマーの凝集が大きくなり
異物としての作用がでてくるため紡糸性は逆に悪化する
。

本発明に述べるように、％殊なポリエステルの組成股引
を行う事によって超高速の紡糸引取り性は著しく改善さ
れろとともに２得られる繊維の残留伸度は高くなり衣料
用途他の通常の使用に供し祷るようになる。

但し、ポリエステル糸の単フィラメントが細くなりかつ
引取り速度がより高くなる程、フィラメントにかかる空
気抗力の影智が強（なりフィラメント中の分子が引き伸
され結晶が破壊される。この結果性られる繊維の収縮率
が高くなる等の問題が起るため１次のような紡糸技術を
採用する事が望ましい。

←）　紡糸口金の下面より５ｃｌＩ以上の長さにわたり
、１５０℃以上２５０℃以下の温度に保たれた加熱ゾー
ンを通過させ、しかる後室温あるいは加熱した気流によ
り冷却する。

（ロ）紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に空気ノズ
ルを設けフィラメント束を集束する。最初の引取り装置
はゴデツトローラであってもよいしあるいは直接巻取機
であっても構わない。空気ノズルとしてはインタレース
ノズルあるいは仮撚りノズル等があり、これらを複数個
用いてもよい。

（→　紡糸口金より最初の引堆り装置迄の間に給油用ノ
ズルガイドを用いて、フィラメント群に給油しながら集
束する。給油用ノズルガイドはフィラメントのネッキン
グ細化の下流であれば出来るだけ紡糸綜の上流に設置す
る事が好ましい。また、給油用ノズルガイドは１個に限
定する必要はなく複数個用いてもよい。

に）紡糸口金より最初の引取り装置迄のフィラメント走
行長を３ｍ以内とする。

（へ）　溶融紡糸時の最高温度を３００℃以上とする。

以上の技術のうち、に）（へ）は分子配向の緩和を促す
事により、また（口）（ハ）←）は〜・ずれも走行フィ
ラメントＫかかる空気抗力を軽減する事によってフィラ
メント中の分子の過度の配向ｕｐを抑制するものである
。この結果性られる高速引取り繊維の残留伸度を確保で
きるとともに高速下での紡糸性も著しく向上する、本発
明において上記ポリマーをポリエステル中へ添加分散さ
せるに関しては、任意の方法を採用することができる。

例えばポリエステルの重合過程で行っても良く、また、
ポリエステルとｆ８融混合して、押出し冷却後切断して
チップ化しても良い。更には両者をチップ状で混合した
後そのまま溶融紡糸しても良い。但しこの場合には混練
度を高めるため、スクリュー型溶融押出機を用いるのが
好まし＋１鳥。

いずれの方法を採用するＫしても、混合を十分く行い、
添加ポリマーがポリエステル中Ｉｃ細かく均一に分散混
合するよ５＆Ｃ配慮することが必要である、混練が不充
分でマトリックスのポリエステル中に上記添加ポリマー
が海島状に配置するような場合には超高速下での紡糸引
取り性は悪化する。

ｅ６発明の作用効果 本発明の如きポリエステル組成物の設計が何故９０００
　ｍ１分以上の超高速紡糸曳糸性を向上させるかＫつい
ては充分明らかではないが、おそらく相互溶解性が高い
事から添加ポリマーの均一微粒子状分散と、メルトイン
デックスが低いこと、すなわち溶融状態での流動性が少
ないことから、ポリエステルの超高速紡糸における伸長
流動からネッキング粗化直後に至る過程で該添加ポリマ
ーがポリエステルの変形に対して「フロ」の如き作用を
なすのではないかと考えられる。

事実、超高速紡糸中の走行フィラメントを挾み取ってネ
ッキング細化の形状を調べると通常のポリエステルの場
合ネッキング細化が急激に起っているの忙対し１本発明
におけるポリエステル組成物のネッキング細化の形状は
著しく緩やかになっているのが観察される。

これらの過程を通じポリエステル分子はｆＩＪΣ加ポリ
マーを「コロ」として一種の滑りに似た現象を起すため
紡糸過程での配向結晶化が抑制される。この結果スキン
コアーａ造等超高速紡糸特有の断面不均一性で緩和され
超高速化での曳糸性が格段に向上するものと考えられる
。

同時に、このような効果は分子鎖の配向ｕｐを抑制する
ため、９０００　ｍ／分以上の超高速引取りにおいても
過度の伸度低下を防ぐ事ができるものである。

なお本発明における添加ポリマーのメルトインデックス
はＡＳＴＭ　　Ｄ１２３８　　の方法により測定した。

ｆ、実施例 低限粘度が０．６４であり、艶消剤として酸化チタン０
．３％を含むポリエチレフテレフタレー）ＣＰＥＴ）チ
ップを１６０℃で４時間乾燥した後、ポリメチルメタク
リレート（ＰＭＭＡ）（７［［！化成■製商品名チルペ
ット８０　Ｎ　ｐ　ＳＰ値９．３．Ｍｒ値０．９）をチ
ッフ状にて種々の比率で混合し、直径２５ｔｍのスクリ
ュー型溶融押出機にて３１０℃で溶融混合しＰＭＭＡを
ＰＥＴ中に拡散させた。、次いで直径０．３５　ｍの円
形孔を１２個有し、３０５℃に保温された紡糸口金から
吐出し。

引取り速度毎分９５０ＯＦＦ＋で超高速紡糸する事によ
り３７．５デニール／１２フイラメントのマルチフィラ
メントを得た。なおこの時。

口金下１５０Ｉの間は走行糸条をとりま（雰囲気の温度
が２００℃となるよう加温し、引続き室温の冷却風（風
速約１５α／秒）を用いて口金下２０α〜９０ＣＩＩの
部分を冷却するようにした。また巻取り機は紡糸口金直
下３ｍの位置に設置し、ゴデツトローラを介することな
くオイリングローラによる給油後直接巻取った。

以上のようにして得られたポリエステル繊維の力学特性
、洲水収量率および高送紡糸性を第１表に示す。なお沸
水収縮率は沸騰水中で５分間フリー状態で熱処理した時
の収縮率である。

第１表 紡糸性基準（以下の表でも同じ） ×：引取り開始後数秒で断糸 Δ：数十秒で単糸切れ発生 ○：１〜２分で単糸切れ発生 ◎：単糸切れ無しく２分間） ※：比較例（以下の表でも岡じ） 実施点１の場合は通常のＰＥＴの場合であり紡糸性が悪
い。また嵐７の場合はＰＭＭＡの添加量が多すぎ紡糸性
が悪い低強度も低くなる。これらに対し嵐２〜隔６にお
いては紡糸性の改善が認められる強伸度が向上する等の
改質向果も認められる。

実施例２ 実施例１におけると同様にしてＰＭＭＡの添加量がＯ重
量Ｓと２．５ｍｔ量六のポリエステル組成物を調合した
後以下の紡糸を行った。

すなわち、ポリマーは常法により乾燥しく１６０℃、４
時間）、孔径０．４鶴の円形紡糸孔を８個芽設した紡糸
口金を使用して最高３２０℃で溶融吐出した後、引取り
速度毎分９０００　ｍ〜１３０００　ｍで超高速紡糸す
る事により３７．５テニール／８フイラメントのマルチ
フィラメントを得た。

なおこの時、口金下１２αの−１は走行糸条を取りまく
雰囲気の温度が２２０℃となるよう加温し、引き続き５
０℃の温風を用いて（風速約１００／秒）口金下１５０
１〜８５ｃｍノ部分を冷却するようにした。更に口金０
１下８０ｃＩＰの位置に給油用ノズルガイドを設けマル
チフィラメントを集束するとともに給油。

冷却を行った。また巻取機は紡糸り金直下２．５ｍの位
置に設置し、ゴデツトローラを介する事なく、オイリン
グローラにより給油した後直ちに巻取った。

この時の高速紡糸性、繊維物性の変化を第２表に示す。

紡糸性墓準　××：曳糸性全く無し ＰＭＭＡの添加分散がない嵐６〜８の場合紡糸性は全（
不良である。これに対しＰＭＭＡが添加さハ、た隘１〜
５の場合紡糸性は著しく改善されており強伸反も申し分
ない 実施例３ 添加分散ポリマーとしてポリスチレン（ＰＳ）（旭タウ
■製商品名スタイロン４７５−Ｄ　；ＳＰ値”１＋ＭＩ
値１．８）を使用して９０００ｍ／分の引取速度で高速
紡糸し３７．５デニール／８フイラメントのマルチフィ
ラメントを５得た。なおその他の条件は実施例２と同様
である。この時の高速紡糸性の変化を第３表に示す。

第　　３　　表 本発明の場合、紡糸性の向上が認められた。

実施例４ ６加分散ポリマーとしてメルトインデックス値の異なる
種々のアクリル−スチレン共重合側ｆＩＦＩ（ＡＳ）（
旭ダウ■シ＃　７８３　、＃７６７゜＃７６９）を使用
して実五例３と同様の高速紡糸テストを行った所、第４
表の結果を得た。

第　４　表 翫４の場合は１通常のＰＥＴの場合であり紡糸性が恐い
。−万、Ｎａ２　、Ｎａ３にお−・てはＡｓが添加混合
されているがＭＩ値が尚いため紡糸性は全く改善されて
いない。これらに対し陽１は本発明によるものであり紡
糸性が改善される他、力学特性の向上も紹められる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースとなるポリエステル相中に、溶解度パラメ
   ータ（ＳＰ）が９以上１２以下であり、かつメルトイン
   デックス（ＭＩ）が４以下であるようなポリマーを全量
   の０．５〜５重量％分散させてなるポリエステル組成物
   を溶融し、９，０００ｍ／分以上１３，０００ｍ／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
   超高速紡糸方法。
2. （２）分散するポリマーが、ベースとなるポリエステル
   と異なる化学構造を持ち、かつ該ポリエステルと２５０
   ℃〜４００℃で相互に化学反応しない特許請求の範囲第
   （１）項記載のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
3. （３）分散するポリマーがポリメチルメタクリレートな
   いしその誘導体である特許請求の範囲第（１）項または
   第（２）項記載のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
4. （４）分散するポリマーがポリスチレンないしその誘導
   体である特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記
   載のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
5. （５）分散するポリマーがアクリル−スチレン樹脂であ
   る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載のポ
   リエステル繊維の超高速紡糸方法。
6. （６）ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであ
   る特許請求の範囲第（１）項記載のポリエステル繊維の
   超高速紡糸方法。
7. （７）紡出糸条を紡糸口金の下面より５ｃｍ以上の長さ
   にわたり、１５０℃以上２５０℃以下の温度に保たれた
   加熱ゾーンを通過させる特許請求の範囲第（１）項記載
   のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
8. （８）紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に空気ノズ
   ルを設け紡出糸条を集束する特許請求の範囲第（１）項
   記載のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
9. （９）紡糸口金より最初の引取り装置迄の間に給油用ノ
   ズルガイドを用いて、フィラメント群に給油しながら集
   束する特許請求の範囲第（１）項記載のポリエステル繊
   維の超高速紡糸方法。
10. （１０）紡糸口金より最初の引取り装置迄のフィラメン
    ト走行長を３ｍ以内とする第（８）項または第（９）項
    記載のポリエステル繊維の超高速紡糸方法。
11. （１１）溶解紡糸の最高温度を３００℃以上とする特許
    請求の範囲第（１）項記載のポリエステル繊維の超高速
    紡糸方法。