JP2004027415A - Low-shrinkage polyester fiber and method for producing the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-strength and low-shrinkage polyester fiber excellent in low-shrinkage properties, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The polyester fiber is made substantially from a polyethylene terephthalate polymer ≥0.8 in intrinsic viscosity, having a tenacity of ≥7 cN/dtex, a 180°C dry heat shrinkage of 1.0-2.5% and a birefringence of ≥180×10<SP>-3</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低収縮ポリエステル繊維およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、重布、ベルト、テント、ターポリン、ネット等資材用途に用いた時、熱セット工程での収縮が少なく、均一で品位の良い製品が得られる低収縮ポリエステル繊維およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、低収縮ポリエステル繊維は、重布、ベルト、テント、ターポリン、ネット等資材用途に有用されてきた。低収縮ポリエステル繊維は製織後、精練工程や染色工程、或いはその後の熱セット工程で熱処理されるが、その際に収縮率が小さい程、製品表面の平滑性が良く、均一で品位の良い製品が得られるため好まれる。また、抄紙等のカンバスのように、製品として使用される温度が高い場合には、十分に熱セットされ、熱寸法安定性に優れていることが必要である。高度の低収縮を要求される用途では製織後の熱セット条件をきつくするだけでなく、原糸繊維自身が熱寸法安定性に優れていることが必要である。
【０００３】
熱寸法安定性に優れた低収縮ポリエステル繊維およびその製造法として、従来、以下の４つの方法が提案されている。
【０００４】
第１の方法は、２工程法によって製造される低収縮ポリエステル繊維の製造法である。この方法は、紡糸された未延伸糸を高温のスチ−ム中で延伸・熱処理する方法である。この低収縮ポリエステル繊維の特徴は、低収縮で、繊維構造としては高度に結晶化され、結晶配向はやや低下している。非晶部の分子鎖は十分弛緩し、熱寸法安定性に優れたポリエステル繊維を提供することができる。
【０００５】
この技術と類似の方法として、延伸された通常のポリエステル繊維を用いて、追加して高温のスチ−ム中で熱セットする方法がある。熱セット条件を適当に設定すれば、ほぼ満足する特性の低収縮ポリエステル繊維を得ることができる。
【０００６】
しかし、両方法とも目的とする特性は得られるものの、１工程で製造できないこと、および十分な熱処理時間が必要であり、通常数百ｍ／分程度の低速度での処理が行われるため、生産効率に劣るという欠点がある。そこで、特殊な用途に限定して製造され、一般的な方法とはいえなかった。
【０００７】
第２の方法は、例えば、特開昭５３−５８０３２号公報や特開昭５７−１５４４１０号公報で開示されている高応力紡糸・熱延伸法による方法である。この方法は、高速紡糸および紡出糸を急冷する等の方法、或いは両者の中間の紡糸方法等、所謂高応力紡糸によって配向の進んだ未延伸糸を得、これを熱延伸する方法である。この方法に依って得られたポリエステル繊維は確かに低収縮であるが、本発明の目的とするレベルの低収縮ポリエステル繊維を得ることは困難である。
この方法は、更に熱処理をした時に弾性率を保持しながら低収縮になるという特徴を有し、接着剤付与後に高温の熱セットを行うタイヤコ−ド等のゴム補強用資材用途では有用されている。この繊維の特徴は、高結晶性で、結晶配向も高く、非晶部の分子鎖は、平均値としては弛緩しているものの、配向度の分布が大きいことである。
【０００８】
この高応力紡糸・熱延伸法において、熱延伸後の弛緩率を高めることによって十分に収縮させる方法が考えられるが、このプロセスにおいては実際に弛緩率を高めることは困難である。熱延伸後の収縮応力が比較的小さく、あまり収縮しないこと、また、高速製糸のため収縮するために必要な繊維構造が変化する時間がないことによると考えられる。実際に弛緩率を高めようとすると、ロ−ル上で糸揺れが激しくなり、安定な製糸が不可能である。
【０００９】
第３の方法は、低重合度のポリエステルポリマを用いて製糸することである。
低重合度のポリマほど結晶性が良く、低収縮ポリエステル繊維が得やすい。ここで低重合度ポリマとは、固有粘度で０．８未満を言い、産業用繊維用ポリマーとしては重合度が低い事を意味する。低重合度ポリマを用いれば、通常のポリエステル繊維の製糸法によって容易に目的とする低収縮繊維を得ることができる。しかし、この方法によるポリエステル繊維は、強度、タフネス（強伸度積）が低く、耐疲労性等の耐久性に劣るという欠点を有する。従って、あまり、強度や耐久性を必要としない用途に限定されて利用されている。高結晶化度で、結晶配向も高く、非晶部の分子鎖はあまり弛緩していないが、高結晶化構造により低収縮が達成されている。
【００１０】
第４の方法は、熱延伸後高度の弛緩率をとって低収縮化する方法、即ち、低速紡糸・高倍率延伸・高率弛緩法である。熱延伸後高度の弛緩率をとる方法として、例えば多段階の弛緩処理をするとか、高温の熱を与えて収縮応力を発現させる等の方法が試みられてきた。しかし、最も有効な方法は、米国特許５２７７８５８号に記載されているように、収縮させるための時間、即ち、繊維構造を変化するのに必要な時間を与えることであり、直接紡糸延伸法においては、製糸速度を下げることであった。例えば、レギュラ−タイプのポリエステル繊維の延伸速度３５００ｍ／分から延伸速度１７５０ｍ／分まで速度を下げ、収縮に必要な時間を２倍にすることによって、弛緩率は１１％から２０％にアップでき、得られるポリエステル繊維の収縮率は約６．４％から１．６％まで低下させることができる。この方法は、確実に物性バランスのとれた低収縮ポリエステル繊維が得られるため、最もポピュラ−な方法として採用されてきた。
【００１１】
しかしながら該方法は、製糸速度を下げ、生産効率を低下させるため、前記第２の方法による低収縮化効果を減じているという欠点がある。
【００１２】
以上、従来技術によっては、低収縮ポリエステル繊維を生産効率良く製造するという目的を達成することができなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、従来の低収縮ポリエステル繊維より、高強度で低収縮特性に優れた低収縮ポリエステル繊維およびその製造方法を提供せんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の低収縮ポリエステル繊維は、固有粘度０．８以上の実質的にポリエチレンテレフタレ−トポリマからなるポリエステル繊維であって、以下の（イ）〜（ハ）の特性を有することを特徴とするものである。
（イ）強度：７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
（ロ）１８０℃乾熱収縮率：１．０〜２．５％
（ハ）複屈折：１８０×１０−３　以上
また、かかる低収縮ポリエステル繊維の製造方法は、低収縮ポリエステル繊維の製造方法において、下記（Ａ）〜（Ｆ）の条件を満たすことを特徴とするものである。
（Ａ）固有粘度０．８以上の実質的にポリエチレンテレフタレ−トからなるポリエステルポリマを溶融し、紡糸口金を通して紡出し、紡出糸を得ること、
（Ｂ）前記紡出直後の紡出糸を、前記紡糸口金の直下に設けられた長さが５〜２５ｃｍの加熱筒を通し、前記口金から少なくとも５ｃｍ以上、最大３０ｃｍ以下の間、前記ポリマの融点〜３６０℃の温度に加熱された雰囲気で加熱すること、（Ｃ）前記雰囲気を通った紡出糸に１００℃以下の温風または冷風を吹き付けて該紡出糸条を冷却すること、
（Ｄ）冷却した紡出糸を２０００ｍ／分未満の表面速度で回転する引き取りロ−ルで引き取り、該引き取り糸が、下記（１）および（２）式を同時に満足する複屈折（△ｎ）および密度（ρ（ｇ／ｃｍ３））を有する未延伸糸となすように、前記（Ａ）〜（Ｄ）の溶融ポリマ、加熱条件、冷却条件および引き取り速度等を設定すること、
１．３３６≦　ρ　≦１．３６０　　　　　（１）
１５×１０−３≦△ｎ≦４０×１０−３　　　　（２）
（Ｅ）引き取りロ−ルで引き取られた前記未延伸糸を一旦巻取ることなく、引き続いて２．５倍以上に熱延伸すること、
（Ｆ）前記熱延伸した糸条を、引き続いて６％以上の弛緩を与えた後、３０００ｍ／分以上の速度で巻取ること、
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の低収縮ポリエステル繊維について詳述する。
【００１６】
本発明低収縮ポリエステル繊維は、実質的にポリエチレンテレフタレ−トポリマからなり、５重量％未満の範囲で共重合成分を含んでいても良い。用いられる共重合成分の酸成分の具体的な例としては、イソフタル酸やアジピン酸などが、またグリコール成分の具体例としては、テトラメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールやポリエチレングリコールなどが挙げられる。一般に共重合成分は結晶構造を乱し、収縮率を高める事になるので、低収縮化に大きくマイナスとならないように共重合成分および共重合比率を選ぶことが必要である。
【００１７】
本発明の低収縮ポリエステル繊維の強度は７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。７ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では、産業用繊維としての繊維強度を要求される用途には適用できないため好ましくない。
【００１８】
また、本発明の低収縮ポリエステル繊維の１８０℃乾熱収縮率は１〜２．５％、好ましくは１．５〜２％であり本発明の構成の中で最も重要な特性である。１８０℃乾熱収縮率が２．５％を越えると重布、テント、ターポリン等のように樹脂類をコ−トし、高温でキュアされる基布の加工等に於いて、しわの原因になるため好ましくない。一方１．０％以下であると製糸時のリラックスローラ上で糸揺れが激しくなり、安定した品質が得られなくなくなるため好ましくない。
【００１９】
本発明の低収縮ポリエステル繊維の複屈折は１８０×１０−３以上、好ましくは１８５×１０−３以上である。複屈折は１８０×１０−３より小さいと得られる繊維の強度が低くなり好ましくない。
【００２０】
以上（イ）〜（ハ）の３つの特性を同時に満足する繊維であることが本発明の低収縮ポリエステル繊維を構成する上で最も重要である。
【００２１】
また、図１には本発明の低収縮ポリエステル繊維の強度と乾熱収縮の関係を表した。本発明の低収縮ポリエステル繊維の有する強度と乾熱収縮の範囲が、従来の、つまり比較例の低収縮ポリエステル繊維と異なることが分かる。このような低収縮ポリエステル繊維を用いることにより、繊維の収縮に起因するしわのない重布、テント、ターポリン等を製造することができる。
【００２２】
また、本発明の低収縮ポリエステル繊維の伸度は２３％以下、中間伸度が１０％以下であることが重要である。より好ましくは伸度が１８％以下、中間伸度が９％以下である。
【００２３】
伸度が２３％以下、中間伸度が１０％以下とすることにより、目的とする強度と収縮特性のバランスのとれたより優れた低収縮ポリエステル繊維を得ることができる。
【００２４】
次に、本発明の低収縮ポリエステル繊維の製造法について以下に詳述する。
【００２５】
基本的な思想は、前記低収縮ポリエステル繊維を得る第２の方法である高応力紡糸・熱延伸法の紡糸条件と、第４の方法である低速紡糸・高倍率延伸・高率弛緩法の延伸条件を組み合わせることである。この方法によって、低収縮ポリエステル繊維を製糸速度を下げることなく効率的に製造する方法が可能となる。
【００２６】
本発明のポリエステル繊維に用いるポリエステルポリマは前記した実質的にポリエチレンテレフタレ−トポリマからなり、固有粘度が０．８以上、通常は１．０以上の高重合度ポリマを用いる。
【００２７】
該高重合度ポリマを、通常エクストル−ダ型紡糸機を用いて溶融した後、紡糸パック中で濾過し、口金の細孔から紡出する。紡出糸は口金直下に設けられた長さが５〜２０ｃｍの加熱筒を通し、前記口金から少なくとも５ｃｍ以上、最大３０ｃｍの間、前記ポリマの融点〜３６０℃の温度に加熱された雰囲気で加熱する。次いで、前記加熱雰囲気を通過した紡出糸に１００℃以下の温風又は冷風を吹き付けて、該紡出糸条を冷却する。なお、前記加熱筒を通過した紡糸糸条に１００℃以下の温風または冷風を吹き付けるに際し、両者の間に１０〜５０ｃｍの長さの非加熱の筒を設置して徐冷ゾーンを設けても良い。
【００２８】
次に、冷却固化した糸条に水エマルジヨンタイプの油剤を付与し、２０００ｍ／分未満の表面速度で回転する引き取りロ−ルに捲回して引き取る。そして、該引き取り糸条が下記の（１）および（２）式を同時に満足する複屈折（△ｎ）および密度（ρ（ｇ／ｃｍ３））の特性を有する未延伸糸となるように、前記溶融ポリマ、加熱条件、冷却条件および引き取り速度等を設定する。
【００２９】
１．３３６≦ρ≦１．３６０　　　　　　　　（１）
１５×１０−３≦△ｎ≦４０×１０ー３　　　　　　（２）
上記（１）式および（２）式を満足する引き取り糸条は、本発明の高応力紡糸条件によって、配向結晶化が生じていることを示すものである。
【００３０】
次に、上記引き取り糸条は未延伸糸として一旦巻き取ることなく、引き続いて２．５倍以上に２段以上の多段で熱延伸する。更に熱延伸後の糸条は、引き続いて６％以上の弛緩を与えた後、３０００ｍ／分以上の速度で巻取る。
【００３１】
熱延伸は、ポリエステル繊維のガラス転移温度以上、通常は９０℃以上に加熱して行い、延伸完了と同時に２００〜２６０℃の高温で熱セットし、引き続いて６％以上の弛緩を与えた後巻き取る。前記本発明の紡糸条件および熱延伸条件で製糸した熱延伸糸は、３０００ｍ／分以上、好ましくは３５００ｍ／分以上の高速延伸においても６％以上の弛緩率で弛緩処理することが可能である。
【００３２】
ここで、前記特定した未延伸糸の特性である密度（ρ（ｇ／ｃｍ３））および複屈折（△ｎ）が前記式の範囲外であると、本発明の製糸速度では熱延伸後の高弛緩率が得られず、結果的には目的とする低収縮ポリエステル繊維が得られない。
【００３３】
つまり、延伸後に高弛緩率を付与出来るようにするために、未延伸糸の密度（ρ（ｇ／ｃｍ３））および複屈折（△ｎ）を前記の範囲にすることが本発明の低収縮ポリエステル繊維の製造方法の中で最も重要な条件である。
【００３４】
以上の方法によって、本発明の目的とする下記特性を有する低収縮ポリエステル繊維が得られる。
（イ）強度：７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
（ロ）１８０℃乾熱収縮率：１．０〜２．５％
（ハ）複屈折：１８０×１０−３　以上
かくして、従来の低収縮ポリエステル繊維に比べより低収縮で、重布、ベルト、テント、ターポリン、ネット等資材用途に適した強伸度バランスに優れ、かつ前記従来の低収縮ポリエステル繊維とは異なった特性を有する低収縮ポリエステル繊維の生産を効率良く製造することができる。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を述べ、本発明を具体的に説明する。
【００３６】
なお、明細書本文および実施例に示した物性の定義および測定法は次の通りである。
原糸特性：
（１）固有粘度：オストワルド粘度計を用いて、オルソクロロフェノール２５ｍｌに対し、試料２ｇを溶解した溶液の相対粘度ηｒｐを２５℃にて測定し、次の近似式により固有粘度（ＩＶ）を算出した。
【００３７】
ＩＶ　＝　０．０２４２ηｒｐ＋０．２６４３
ただし、ηｒｐ＝（ｔ×ｄ）／（ｔ０×ｄ０）
ここで、ｔ：溶液の落下時間（秒）、ｔ０：オルソクロロフェノールの落下時間、ｄ：溶液の密度（ｇ／ｃｍ３）である。
（２）強度、伸度、中間伸度：
ＪＩＳ　Ｌ−１０１３により、試長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。
【００３８】
伸度は最高強力時伸度である。中間伸度は４．０５ｃＮ／ｄｔｅｘ（４．５ｇ／ｄ）応力時伸度である。
（３）１８０℃乾熱収縮率：
原糸をカセ状にサンプリングして、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調整室で２４時間以上調整し、試料に１ｃＮ／ｄｅｘ相当の荷重をかけて長さＬ０を測定する。次に、この試料を無緊張状態で１８０℃のオ−ブン中で１５分間熱処理した後、上記温湿度調整室で４時間風乾し、再び試料に１ｃＮ／ｄｅｘ相当の荷重をかけて長さＬ１を測定する。それぞれの長さＬ０およびＬ１から次式により１８０℃乾熱収縮率を求めた。
【００３９】
１８０℃乾熱収縮率＝［（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０］×１００（％）
（４）複屈折：
ニコン（株）製ＰＯＨ型偏光顕微鏡を使いＤ線を光源として、通常のベレックコンペンセーター法により求めた。
（５）生産効率：　実施例において巻き取り速度が３５００ｍ／ｍｉｎ以上のものを◎、３０００〜３５００ｍ／ｍｉｎ、３０００ｍ／ｍｉｎ以下のものを△とした。
【００４０】
［実施例１］
固有粘度１．２のポリエチレンテレフタレ−トポリマをエクストル−ダ−型紡糸機で溶融した。溶融温度は３００℃とした。溶融ポリマは紡糸パック中で約１５μの細孔を有する金属不織布フィルタ−を通して濾過した後、口金細孔から紡出した。０．５ｍｍφで１９２孔を有する３列に環状に配孔した口金を用いた。
【００４１】
口金直下には加熱筒長さ１０ｃｍとその下に長さ２０ｃｍの非加熱の筒を設置して徐冷ゾ−ンとした。加熱筒の雰囲気温度は上から５ｃｍ、最外周の紡出糸条から約１ｃｍ離れた位置で３００℃となるようコントロ−ルした。断熱筒下部には冷却ゾ−ンを設置し、８０℃に加温した温風または常温の冷風を外周から糸条の内部に向けて吹き付け冷却した。
【００４２】
冷却固化した糸条は、平滑剤、乳化剤、極圧剤、活性剤等の成分からなる水系エマルジョン油剤を付与した。油剤は延伸巻き取り後の繊維に対し約０．６重量％となるよう付与した。
【００４３】
次に糸条は所定の速度で回転する引き取りロ−ル（非加熱）に捲回して引き取った。ここで引き取られた糸条の複屈折および密度を測定するためサンプリングした。次に該引き取り糸条は連続して延伸ゾ−ンに送り、直接紡糸延伸法で製糸した。引き取りロ−ル（１ＦＲ）と９０℃に加熱した給糸ロ−ル（２ＦＲ）間で５％のストレッチをかけた後、１２０℃に加熱した第１延伸ロ−ル（１ＤＲ）との間で１段目の延伸を行い、引き続き２３０℃に加熱した第２延伸ロ−ルとの間で２段目の延伸を行った。次に糸条は連続して１２０℃に加熱したリラックスロ−ル（ＲＲ）との間で、弛緩処理をした後、チ−ズ状に巻き取った。得られた繊維の物性を表１に示した。得られた原糸については毛羽等の問題なく巻き取ることができた。
【００４４】
［実施例２〜５］
実施例１において、延伸条件、紡糸速度、弛緩率等を表１記載のように変化させた。得られた繊維の物性を表１に記載した。実施例１と同様に毛羽等の問題なく巻き取ることができた。
【００４５】
［比較例１〜３］
一方、従来の低収縮ポリエステル繊維の代表的な直接紡糸延伸法による製造方法として、前記第２の方法である高速紡糸延伸法、および第３の低重合度ポリマ（ＩＶ＝０．７１）を用いる方法、および第４の低速製糸法について、それぞれ表１に示す紡糸条件、延伸条件および該方法によって得られた低収縮ポリエステル繊維の物性を比較して示した。
【００４６】
いずれも得られた原糸の毛羽等については実施例と同等であったが、強度については、実施例と比較して低いものであった。
【００４７】
比較例１においては本発明の低収縮性を得ることができず、また、比較例２においては実施例と同様の生産効率を得ることができなかった。またさらに、比較例３においては低収縮性は得られるもの実施例と同様の生産効率を得ることはできなかった。
［比較例４］
実施例１において固有粘度ＩＶ＝０．９のポリマーを用いて製糸を行った。実施例１と比較して低収縮ではあるものの強度が本発明に対して低いものとなり、本発明の用途には不向きのものであった。得られた原糸の毛羽等については実施例と同等のものとなったが、強度については実施例と比較して低いものとなった。
【００４８】
【表１】

【００４９】
表１から明らかなように、実施例１〜５のものは、いずれも低い乾熱収縮性を示し、かつ、高生産効率を保ちつつ、高強度のものを提供しているのに対して、比較例１〜４のものは、強度の低いものしか提供されないことがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の低収縮ポリエステル繊維に比して、高強度で低収縮特性に優れた低収縮ポリエステル繊維を生産効率良く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この図は、本発明の低収縮ポリエステル繊維と、従来の低収縮ポリエステル繊維との強度と１８０℃における乾熱収縮の関係を表す図である。斜線部分は本発明の低収縮ポリエステル繊維を表す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-shrinkage polyester fiber and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a low-shrinkage polyester fiber which can be used for materials such as heavy fabrics, belts, tents, tarpaulins, nets and the like, with less shrinkage in a heat setting step and which can provide a uniform and high-quality product, and a method for producing the same It is.
[0002]
[Prior art]
Hitherto, low-shrinkage polyester fibers have been used for materials such as heavy fabrics, belts, tents, tarpaulins, and nets. After weaving, the low-shrinkage polyester fiber is subjected to heat treatment in the scouring step, the dyeing step, or the subsequent heat setting step. At this time, the smaller the shrinkage rate, the better the smoothness of the product surface, and the more uniform and high-quality the product. It is preferred because it can be obtained. Further, when the temperature used as a product is high, such as a canvas for papermaking, it is necessary that the material be sufficiently heat-set and have excellent thermal dimensional stability. In applications that require a high degree of low shrinkage, it is necessary that not only the heat setting conditions after weaving be tight but also that the raw yarn fibers themselves have excellent thermal dimensional stability.
[0003]
Conventionally, the following four methods have been proposed as low-shrinkage polyester fibers having excellent thermal dimensional stability and methods for producing the same.
[0004]
The first method is a method for producing a low-shrinkage polyester fiber produced by a two-step method. In this method, a spun undrawn yarn is drawn and heat-treated in a high-temperature steam. The characteristics of this low-shrinkage polyester fiber are low shrinkage, a highly crystallized fiber structure, and a slightly lower crystal orientation. The molecular chain in the amorphous part is sufficiently relaxed, and a polyester fiber having excellent thermal dimensional stability can be provided.
[0005]
A method similar to this technique is to heat set in an additional high temperature steam using drawn normal polyester fibers. By appropriately setting the heat setting conditions, a low-shrinkage polyester fiber having almost satisfactory characteristics can be obtained.
[0006]
However, although the desired characteristics can be obtained with both methods, they cannot be manufactured in one step, and a sufficient heat treatment time is required, and the processing is usually performed at a low speed of about several hundred m / min. There is a disadvantage that it is inefficient. Therefore, it was manufactured only for a special purpose and could not be said to be a general method.
[0007]
The second method is, for example, a method based on a high stress spinning / hot drawing method disclosed in JP-A-53-58032 and JP-A-57-154410. This method is a method such as rapid cooling of a spun yarn and a spun yarn, or a method of spinning in the middle of the two, so-called high-stress spinning to obtain an undrawn yarn with advanced orientation, and thermally drawing it. Although the polyester fiber obtained by this method has low shrinkage, it is difficult to obtain the low shrinkage polyester fiber at the level of the present invention.
This method is characterized in that it has a low shrinkage while maintaining the elastic modulus when further heat-treated, and is useful for rubber reinforcing materials such as tire cords which are subjected to high-temperature heat setting after application of an adhesive. . The characteristics of this fiber are that it is highly crystalline, has high crystal orientation, and the molecular chain in the amorphous part is relaxed on average, but has a large degree of orientation distribution.
[0008]
In this high-stress spinning / hot drawing method, a method of sufficiently reducing the relaxation by increasing the relaxation rate after the hot drawing may be considered, but it is difficult to actually increase the relaxation rate in this process. It is considered that the shrinkage stress after the heat drawing is relatively small and does not shrink so much, and that there is no time for changing the fiber structure necessary for shrinking for high-speed spinning. If an attempt is made to actually increase the relaxation rate, the yarn will sway violently on the roll, making stable yarn production impossible.
[0009]
A third method is to spin using a polyester polymer having a low degree of polymerization.
The lower the degree of polymerization, the better the crystallinity and the easier it is to obtain a low-shrinkage polyester fiber. Here, the low polymerization degree polymer has an intrinsic viscosity of less than 0.8, and means that the polymerization degree is low as a polymer for industrial fibers. When a polymer having a low degree of polymerization is used, a desired low shrinkage fiber can be easily obtained by a normal polyester fiber spinning method. However, the polyester fiber produced by this method has a drawback that strength and toughness (strong elongation product) are low and durability such as fatigue resistance is poor. Therefore, it is used only in applications that do not require strength or durability. Although the degree of crystallinity is high, the crystal orientation is high, and the molecular chains in the amorphous part are not much relaxed, low shrinkage is achieved by the highly crystallized structure.
[0010]
The fourth method is a method of reducing the shrinkage by taking a high relaxation rate after the hot stretching, that is, a low-speed spinning, a high-magnification stretching, and a high-rate relaxation method. As a method of obtaining a high relaxation rate after the heat stretching, for example, a method of performing a multi-stage relaxation treatment or a method of giving a high-temperature heat to express a shrinkage stress has been tried. However, the most effective method, as described in US Pat. No. 5,277,858, is to provide time for shrinkage, that is, the time required to change the fiber structure, and in the direct spin drawing method. , To reduce the spinning speed. For example, the relaxation rate can be increased from 11% to 20% by reducing the stretching speed of regular-type polyester fiber from 3500 m / min to 1750 m / min and doubling the time required for shrinkage. The shrinkage of the resulting polyester fibers can be reduced from about 6.4% to 1.6%. This method has been adopted as the most popular method because a low-shrinkage polyester fiber having well-balanced physical properties can be obtained.
[0011]
However, this method has a drawback that the effect of reducing the shrinkage by the second method is reduced in order to reduce the spinning speed and the production efficiency.
[0012]
As described above, the objective of producing a low-shrinkage polyester fiber with high production efficiency cannot be achieved by the conventional techniques.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the background of the related art, the present invention provides a low-shrinkage polyester fiber having higher strength and lower shrinkage characteristics than a conventional low-shrinkage polyester fiber, and a method for producing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve such a problem. That is, the low-shrinkage polyester fiber of the present invention is a polyester fiber substantially composed of polyethylene terephthalate polymer having an intrinsic viscosity of 0.8 or more, and has the following characteristics (a) to (c). It is assumed that.
(B) Strength: 7 cN / dtex or more (b) 180 ° C dry heat shrinkage: 1.0 to 2.5%
(C) Birefringence: 180 × 10 −3 or more The method for producing a low-shrinkage polyester fiber satisfies the following conditions (A) to (F) in the method for producing a low-shrinkage polyester fiber. Things.
(A) melting a polyester polymer consisting essentially of polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.8 or more and spinning through a spinneret to obtain a spun yarn;
(B) The spun yarn immediately after the spinning is passed through a heating cylinder having a length of 5 to 25 cm provided immediately below the spinneret, and at least 5 cm or more and a maximum of 30 cm or less from the spinneret. Heating in an atmosphere heated to a temperature of from melting point to 360 ° C .; (C) cooling the spun yarn by blowing hot air or cold air at 100 ° C. or less onto the spun yarn passing through the atmosphere;
(D) The cooled spun yarn is taken up by a take-up roll rotating at a surface speed of less than 2000 m / min, and the taken-up yarn simultaneously satisfies the following formulas (1) and (2): birefringence (Δn) And setting the molten polymer of (A) to (D) above, heating conditions, cooling conditions, take-up speed, and the like so as to form an undrawn yarn having a density (ρ (g / cm 3)).
1.336 ≦ ρ ≦ 1.360 (1)
15 × 10−3 ≦ Δn ≦ 40 × 10−3 (2)
(E) continuously drawing the undrawn yarn taken up by a take-up roll by 2.5 times or more without winding it once;
(F) winding the heat-drawn yarn at a speed of 3000 m / min or more after successively giving a relaxation of 6% or more;
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the low shrinkage polyester fiber of the present invention will be described in detail.
[0016]
The low shrinkage polyester fiber of the present invention is substantially composed of polyethylene terephthalate polymer, and may contain a copolymer component in a range of less than 5% by weight. Specific examples of the acid component of the copolymerization component used include isophthalic acid and adipic acid, and specific examples of the glycol component include tetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol and polyethylene glycol. Can be Generally, the copolymer component disturbs the crystal structure and increases the shrinkage. Therefore, it is necessary to select the copolymer component and the copolymerization ratio so that the shrinkage is not significantly negative.
[0017]
The strength of the low shrinkage polyester fiber of the present invention is at least 7 cN / dtex, preferably at least 7.5 cN / dtex. If it is less than 7 cN / dtex, it is not preferable because it cannot be applied to uses requiring fiber strength as industrial fibers.
[0018]
The low-shrinkage polyester fiber of the present invention has a dry heat shrinkage of 180 ° C of 1 to 2.5%, preferably 1.5 to 2%, which is the most important characteristic in the constitution of the present invention. If the dry heat shrinkage at 180 ° C exceeds 2.5%, resins such as heavy cloths, tents, tarpaulins, etc. are coated, and wrinkles may occur in the processing of base fabrics cured at high temperatures. Is not preferred. On the other hand, if the content is 1.0% or less, the yarn sway on the relaxing roller during yarn production becomes severe, and stable quality cannot be obtained.
[0019]
The birefringence of the low shrinkage polyester fiber of the present invention is 180 × 10−3 or more, preferably 185 × 10−3 or more. If the birefringence is smaller than 180 × 10 −3, the strength of the obtained fiber is undesirably low.
[0020]
It is most important that the fiber satisfying the above three properties (a) to (c) simultaneously constitutes the low shrinkage polyester fiber of the present invention.
[0021]
FIG. 1 shows the relationship between the strength and the dry heat shrinkage of the low shrinkage polyester fiber of the present invention. It can be seen that the range of strength and dry heat shrinkage of the low shrinkage polyester fiber of the present invention is different from the conventional, that is, the low shrinkage polyester fiber of the comparative example. By using such a low-shrinkage polyester fiber, a heavy cloth, tent, tarpaulin or the like without wrinkles caused by the shrinkage of the fiber can be manufactured.
[0022]
It is important that the low shrinkage polyester fiber of the present invention has an elongation of 23% or less and an intermediate elongation of 10% or less. More preferably, the elongation is 18% or less, and the intermediate elongation is 9% or less.
[0023]
By setting the elongation to 23% or less and the intermediate elongation to 10% or less, it is possible to obtain more excellent low-shrinkage polyester fiber in which the desired strength and shrinkage characteristics are balanced.
[0024]
Next, the method for producing the low-shrinkage polyester fiber of the present invention will be described in detail below.
[0025]
The basic idea is that the spinning conditions of the high stress spinning / hot drawing method, which is the second method for obtaining the low shrinkage polyester fiber, and the drawing method of the low speed spinning, high magnification drawing, and high rate relaxation method, which are the fourth method. Combining conditions. According to this method, a method for efficiently producing low-shrinkage polyester fibers without lowering the spinning speed becomes possible.
[0026]
The polyester polymer used for the polyester fiber of the present invention is substantially the above-mentioned polyethylene terephthalate polymer, and has a high degree of polymerization having an intrinsic viscosity of 0.8 or more, usually 1.0 or more.
[0027]
The polymer having a high degree of polymerization is usually melted using an extruder type spinning machine, then filtered in a spin pack and spun out from the pores of a die. The spun yarn is passed through a heating cylinder having a length of 5 to 20 cm provided directly below the spinneret, and heated in an atmosphere heated to a temperature of from the melting point of the polymer to 360 ° C for at least 5 cm or more and up to 30 cm from the spinneret. I do. Next, the spun yarn that has passed through the heating atmosphere is blown with hot air or cold air of 100 ° C. or less to cool the spun yarn. In addition, when blowing hot air or cold air of 100 ° C. or less on the spun yarn that has passed through the heating cylinder, a non-heating cylinder having a length of 10 to 50 cm may be provided between the two to provide a slow cooling zone. good.
[0028]
Next, a water emulsion type oil agent is applied to the cooled and solidified yarn, and the yarn is wound up on a take-up roll rotating at a surface speed of less than 2000 m / min. The undrawn yarn has a birefringence (△ n) and a density (ρ (g / cm3)) satisfying the following expressions (1) and (2) at the same time. Set the molten polymer, heating conditions, cooling conditions, take-off speed, etc.
[0029]
1.336 ≦ ρ ≦ 1.360 (1)
15 × 10−3 ≦ Δn ≦ 40 × 10−3 (2)
The take-up yarn satisfying the above expressions (1) and (2) indicates that oriented crystallization has occurred under the high stress spinning conditions of the present invention.
[0030]
Next, the drawn yarn is thermally drawn in a multistage of two or more stages by a factor of 2.5 or more without being once wound as an undrawn yarn. Further, the yarn after the heat drawing is successively given a relaxation of 6% or more and then wound at a speed of 3000 m / min or more.
[0031]
The hot drawing is performed by heating the polyester fiber at a temperature higher than the glass transition temperature, usually 90 ° C. or higher, and at the same time as the completion of the drawing, heat setting at a high temperature of 200 to 260 ° C. take. The hot drawn yarn produced under the spinning conditions and the hot drawing conditions of the present invention can be subjected to a relaxation treatment at a relaxation rate of 6% or more even at a high speed drawing of 3000 m / min or more, preferably 3500 m / min or more.
[0032]
Here, when the density (ρ (g / cm 3)) and the birefringence (△ n), which are the characteristics of the undrawn yarn specified above, are out of the ranges of the above formulas, the yarn production speed of the present invention is not high. A relaxation rate cannot be obtained, and as a result, a desired low-shrinkage polyester fiber cannot be obtained.
[0033]
That is, in order to provide a high relaxation rate after drawing, the low-shrinkage polyester of the present invention is set so that the density (ρ (g / cm 3)) and birefringence (Δn) of the undrawn yarn are within the above ranges. This is the most important condition in the fiber manufacturing method.
[0034]
By the above method, a low-shrinkage polyester fiber having the following properties which is the object of the present invention can be obtained.
(B) Strength: 7 cN / dtex or more (b) 180 ° C dry heat shrinkage: 1.0 to 2.5%
(C) Birefringence: 180 × 10 −3 or more Thus, it has a lower shrinkage than the conventional low shrinkage polyester fiber, and has excellent strength and elongation balance suitable for material use such as heavy cloth, belt, tent, tarpaulin, net, etc. In addition, it is possible to efficiently produce a low-shrinkage polyester fiber having characteristics different from those of the conventional low-shrinkage polyester fiber.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
[0036]
The definitions of physical properties and measurement methods shown in the specification text and examples are as follows.
Yarn properties:
(1) Intrinsic viscosity: Using an Ostwald viscometer, the relative viscosity ηrp of a solution in which 2 g of a sample was dissolved in 25 ml of orthochlorophenol was measured at 25 ° C., and the intrinsic viscosity (IV) was calculated by the following approximate expression. did.
[0037]
IV = 0.0242ηrp + 0.2643
Where ηrp = (t × d) / (t0 × d0)
Here, t: the falling time of the solution (second), t0: the falling time of orthochlorophenol, and d: the density of the solution (g / cm3).
(2) Strength, elongation, intermediate elongation:
The measurement was performed according to JIS L-1013 under the conditions of a test length of 25 cm and a tensile speed of 30 cm / min.
[0038]
The elongation is the highest strength elongation. The intermediate elongation is an elongation under stress of 4.05 cN / dtex (4.5 g / d).
(3) Dry heat shrinkage at 180 ° C:
The raw yarn is sampled in a scallop shape, adjusted for at least 24 hours in a temperature and humidity control room at 20 ° C. and 65% RH, and a length L0 is measured by applying a load equivalent to 1 cN / dex to the sample. Next, this sample was heat-treated in an oven at 180 ° C. for 15 minutes without tension, then air-dried in the above-mentioned temperature / humidity control chamber for 4 hours, and a load equivalent to 1 cN / dex was again applied to the sample to length L1. Is measured. From the respective lengths L0 and L1, the dry heat shrinkage at 180 ° C. was determined by the following equation.
[0039]
180 ° C. dry heat shrinkage = [(L0−L1) / L0] × 100 (%)
(4) Birefringence:
Using a POH-type polarizing microscope manufactured by Nikon Corporation and using the D-line as a light source, it was determined by the usual Berek compensator method.
(5) Production efficiency: In the examples, those with a winding speed of 3500 m / min or more were rated as ◎, those with 3000 to 3500 m / min and 3000 m / min or less as Δ.
[0040]
[Example 1]
A polyethylene terephthalate polymer having an intrinsic viscosity of 1.2 was melted by an extruder type spinning machine. The melting temperature was 300 ° C. The molten polymer was filtered through a metal non-woven fabric filter having a pore size of about 15 μm in a spin pack, and then spun out from a die pore. A die having a diameter of 0.5 mm and having 192 holes and three holes arranged in a ring was used.
[0041]
Immediately below the base, a heating cylinder having a length of 10 cm and a non-heating cylinder having a length of 20 cm below the heating cylinder were provided as a slow cooling zone. The atmosphere temperature of the heating cylinder was controlled at 300 ° C. at a position 5 cm from the top and about 1 cm away from the outermost spun yarn. A cooling zone was installed at the lower part of the heat insulating cylinder, and hot air heated to 80 ° C. or cold air at room temperature was blown from the outer periphery toward the inside of the yarn to be cooled.
[0042]
The cooled solidified yarn was provided with an aqueous emulsion oil comprising components such as a smoothing agent, an emulsifier, an extreme pressure agent, and an activator. The oil agent was applied so as to be about 0.6% by weight with respect to the fiber after drawing and winding.
[0043]
Next, the yarn was wound around a take-up roll (not heated) rotating at a predetermined speed and taken up. Here, sampling was performed to measure the birefringence and density of the yarns taken. Next, the take-up yarn was continuously sent to a drawing zone, and was made by a direct spinning drawing method. After stretching 5% between the take-up roll (1FR) and the yarn feeding roll (2FR) heated to 90 ° C, between the take-up roll (1FR) and the first drawing roll (1DR) heated to 120 ° C. The first-stage stretching was performed, and then the second-stage stretching was performed with a second stretching roll heated to 230 ° C. Next, the yarn was subjected to a relaxation treatment with a relax roll (RR) continuously heated to 120 ° C., and then wound in a cheese shape. Table 1 shows the physical properties of the obtained fiber. The obtained raw yarn could be wound without problems such as fluff.
[0044]
[Examples 2 to 5]
In Example 1, the drawing conditions, spinning speed, relaxation rate, and the like were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the physical properties of the obtained fiber. In the same manner as in Example 1, the film could be wound without problems such as fluff.
[0045]
[Comparative Examples 1 to 3]
On the other hand, as a conventional method for producing a low-shrinkage polyester fiber by a typical direct spin drawing method, the high-speed spin drawing method as the second method and a third low-polymerization degree polymer (IV = 0.71) are used. For the method and the fourth low-speed spinning method, the spinning conditions and drawing conditions shown in Table 1 and the physical properties of the low-shrinkage polyester fiber obtained by the method were compared and shown.
[0046]
In each case, the fluff and the like of the obtained yarns were the same as in the examples, but the strength was lower than in the examples.
[0047]
In Comparative Example 1, the low shrinkage of the present invention could not be obtained, and in Comparative Example 2, the same production efficiency as in the Example could not be obtained. Further, in Comparative Example 3, although low shrinkage was obtained, the same production efficiency as in the Example could not be obtained.
[Comparative Example 4]
In Example 1, spinning was performed using a polymer having an intrinsic viscosity IV of 0.9. Although the shrinkage was lower than that of Example 1, the strength was lower than that of the present invention, which was not suitable for the use of the present invention. The fluff and the like of the obtained yarn were equivalent to those of the example, but the strength was lower than that of the example.
[0048]
[Table 1]

[0049]
As is clear from Table 1, all of Examples 1 to 5 show low dry heat shrinkage, and provide high strength while maintaining high production efficiency. It can be seen that those of Comparative Examples 1 to 4 are provided only with low strength.
[0050]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compared with the conventional low shrinkage polyester fiber, it is possible to provide a low-shrinkage polyester fiber having high strength and excellent low-shrinkage characteristics with high production efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the strength of a low-shrinkage polyester fiber of the present invention and a conventional low-shrinkage polyester fiber and dry heat shrinkage at 180 ° C. The shaded portions represent the low shrinkage polyester fibers of the present invention.

Claims (3)

固有粘度０．８以上の実質的にポリエチレンテレフタレ−トポリマからなるポリエステル繊維であって、以下の（イ）〜（ハ）の特性を有することを特徴とする低収縮ポリエステル繊維。
（イ）強度：７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
（ロ）１８０℃乾熱収縮率：１．０〜２．５％
（ハ）複屈折：１８０×１０−３　以上A low-shrinkage polyester fiber which is substantially a polyester fiber having an intrinsic viscosity of 0.8 or more and made of a polyethylene terephthalate polymer and having the following characteristics (a) to (c).
(B) Strength: 7 cN / dtex or more (b) 180 ° C dry heat shrinkage: 1.0 to 2.5%
(C) Birefringence: 180 × 10-3 or more 前記低収縮ポリエステル繊維が、さらに（ニ）伸度２３％以下、（ホ）中間伸度１０％以下であるという条件を満たすものであることを特徴とする請求項１記載のポリエステル繊維。The polyester fiber according to claim 1, wherein the low-shrinkage polyester fiber further satisfies the condition that (d) the elongation is 23% or less and (e) the intermediate elongation is 10% or less. 低収縮ポリエステル繊維の製造方法において、下記（Ａ）〜（Ｆ）の条件を満たすことを特徴とする低収縮ポリエステル繊維の製造法。
（Ａ）固有粘度０．８以上の実質的にポリエチレンテレフタレ−トからなるポリエステルポリマを溶融し、紡糸口金を通して紡出し、紡出糸を得ること、
（Ｂ）前記紡出直後の紡出糸を、前記紡糸口金の直下に設けられた長さが５〜２５ｃｍの加熱筒を通し、前記口金から少なくとも５ｃｍ以上、最大３０ｃｍ以下の間、前記ポリマの融点〜３６０℃の温度に加熱された雰囲気で加熱すること、
（Ｃ）前記雰囲気を通った紡出糸に１００℃以下の温風または冷風を吹き付けて該紡出糸条を冷却すること、
（Ｄ）冷却した紡出糸を２０００ｍ／分未満の表面速度で回転する引き取りロ−ルで引き取り、該引き取り糸が、下記（１）および（２）式を同時に満足する複屈折（△ｎ）および密度（ρ（ｇ／ｃｍ３））を有する未延伸糸となすように、前記（Ａ）〜（Ｄ）の溶融ポリマ、加熱条件、冷却条件および引き取り速度等を設定すること、
１．３３６≦　ρ　≦１．３６０　　　　　（１）
１５×１０−３≦△ｎ≦４０×１０−３　　　　（２）
（Ｅ）引き取りロ−ルで引き取られた前記未延伸糸を一旦巻取ることなく、引き続いて２．５倍以上に熱延伸すること、
（Ｆ）前記熱延伸した糸条を、引き続いて６％以上の弛緩を与えた後、３０００ｍ／分以上の速度で巻取ること、A method for producing a low-shrinkage polyester fiber, which satisfies the following conditions (A) to (F).
(A) melting a polyester polymer consisting essentially of polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.8 or more and spinning through a spinneret to obtain a spun yarn;
(B) The spun yarn immediately after the spinning is passed through a heating cylinder having a length of 5 to 25 cm provided immediately below the spinneret, and at least 5 cm or more and a maximum of 30 cm or less from the spinneret. Heating in an atmosphere heated to a temperature between melting point and 360 ° C.
(C) blowing the spun yarn having passed through the atmosphere with hot air or cold air of 100 ° C. or less to cool the spun yarn;
(D) The cooled spun yarn is taken up by a take-up roll rotating at a surface speed of less than 2000 m / min, and the taken-up yarn simultaneously satisfies the following formulas (1) and (2): birefringence (Δn) And setting the molten polymer of (A) to (D) above, heating conditions, cooling conditions, take-up speed, and the like so as to form an undrawn yarn having a density (ρ (g / cm 3)).
1.336 ≦ ρ ≦ 1.360 (1)
15 × 10−3 ≦ Δn ≦ 40 × 10−3 (2)
(E) continuously drawing the undrawn yarn taken up by a take-up roll by 2.5 times or more without winding it once;
(F) winding the heat-drawn yarn at a speed of 3000 m / min or more after successively giving a relaxation of 6% or more;

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