JP2005325495A - 複合繊維及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
伸縮性が優れており、熱セット性が改善された複合繊維及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００で、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５である異なる繊維形成性高分子を利用して、捲縮伸張率５０％以上、弾性回復率７０％以上の高伸縮性を有しながら、無荷重沸騰水処理後の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下である伸縮性が優れており、熱セット性が改善された複合繊維を製造する。本発明によって製造される複合繊維は、紡糸の際、紡糸パック内での重合体の滞留時間を減じて、分子量減少、原糸物性及び伸縮性の低下を最小化し、紡糸口金下で接合させる工法を利用して、曲面変形指数１．２以下、異形度１．３〜２．５水準のサイドバイサイド型に製造することにより、紡糸時の曲糸問題による工程性、機能性及び物性の低下を最小化した。
【選択図】 図１
伸縮性が優れており、熱セット性が改善された複合繊維及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００で、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５である異なる繊維形成性高分子を利用して、捲縮伸張率５０％以上、弾性回復率７０％以上の高伸縮性を有しながら、無荷重沸騰水処理後の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下である伸縮性が優れており、熱セット性が改善された複合繊維を製造する。本発明によって製造される複合繊維は、紡糸の際、紡糸パック内での重合体の滞留時間を減じて、分子量減少、原糸物性及び伸縮性の低下を最小化し、紡糸口金下で接合させる工法を利用して、曲面変形指数１．２以下、異形度１．３〜２．５水準のサイドバイサイド型に製造することにより、紡糸時の曲糸問題による工程性、機能性及び物性の低下を最小化した。
【選択図】 図１
Description
本発明は伸縮性が優れており、熱セット性が改善されて後加工に適用する際、製品安定性が向上された複合繊維及びその製造方法に関し、より詳しくは、捲縮伸張率５０％以上、弾性回復率７０％以上の高伸縮性を有しながら、無荷重沸騰水処理後の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下であって、製品の後加工に適用する際の製品安定性が極めて優れた複合繊維及びその製造方法に関する。
また、本発明は、紡糸口金下で接合させる工法を利用して、曲面変形指数（curvature index）１．２以下、異形度１．３〜２．５水準のサイドバイサイド型に製造することにより、既存の偏心芯鞘型の原糸と比べ、紡糸時の曲糸（dog-bone shape）問題による工程性、機能性及び物性の低下を最小化したサイドバイサイド型断面の伸縮性及び熱セット性の優れた複合繊維及びその製造方法に関する。
ポリエステル系伸縮性繊維に関しては、特許文献１に、極限粘度差を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）２種を使用する方法が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、一般ポリエチレンテレフタレート及び高収縮性の共重合ポリエチレンテレフタレートを使用してポリエステル系潜在捲縮発現性繊維を製造する方法が開示されている。この他にも、特許文献４及び特許文献５には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にストレッチ性を有するポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を使用する方法が開示されている。
しかし、従来の前記特許に記載された製造方法によって製造されたクリンプが発現された伸縮性複合繊維の場合には、熱セット性、熱安定性、熱処理前後の物性変化については特別な言及がない。一般的な伸縮性複合繊維の場合、無荷重沸騰水処理後の熱セット時、その固定性が７０％水準またはそれ以下で、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以上であるので、後工程中または最終加工後にも形態変形がひどく発生し、製品加工時、その条件設定が難しく、また寸法を安定化させることが難しいという問題が発生する。
一般的に、繊維製品はテンターリング（tentering）の際、１３０〜１９０℃の熱履歴及び１〜２ｇ／ｄ程度の張力を受けるが、この際、原糸の熱セット性及び熱セット前後の物性変化は原糸及び製品の形態安定性を決定する重要な因子である。従って、原糸及び製品の形態変形を最小化するためには、既存の伸縮性複合繊維の熱セット性を向上させるとともに、熱セット前後の原糸の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率を最小化することにより、後工程の際に形態変形が発生した従来技術の問題点を解決しなければならない。
本発明者らは、熱セットに対する安定性が原糸及び製品の形態安定性と密接な関係にあることを認知し、捲縮伸張率が５０％以上、弾性回復率が７０％以上でありながら、繊維の無荷重沸騰水処理後の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下である時、原糸及び最終製品に適用すると、形態安定性が優秀になることが分かった。
また、従来の伸縮性複合繊維に関する特許は大体、異なるポリエステル系高分子による複合紡糸についてのみ提案されているだけで、複合繊維を構成する異なる高分子の重合物自体の分子量による複合繊維の物性については言及されていない。特許文献４には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、そして改質されたＰＥＴ、ＰＴＴに対する粘度の変化による物性変化については言及されているが、この特許もまた複合繊維を構成する異なる高分子の分子量についての言及はない。勿論、マーク−ホウィンク式（Mark-Houwink equation）によって、粘度−分子量の関係から分子量の推定はできるが、分子量分布に関する情報は得ることができない。それで、本発明者らは２種の異なる粘度差を有するポリエステル系重合体の分子量、及び分子量分布が、繊維の伸縮性及び熱セット性に影響を及ぼす因子であることを発見し、最適の２種重合体の分子量及び分子量分布を設計した。
本発明によって製造される複合繊維は、紡糸の間、紡糸パック内での重合体の滞留時間を減じて、分子量減少、原糸物性及び伸縮性の低下を最小化し、図１に示したような紡糸口金を利用して、紡糸口金下で接合させる工法を利用して、図２及び図３のように、曲面変形指数１．２以下、異形度１．３〜２．５水準のサイドバイサイド型に製造することにより、図４に示したような既存の偏心芯鞘型の原糸と比べ、紡糸時の曲糸問題による工程性、機能性及び物性の低下を最小化した。また、前記重合物及び工程特性によって、原糸の熱セット性を向上させて、原糸及び後工程時の製品の形態安定性を図り、原糸の強伸度及び伸縮特性などが優れているので、織物、緯編、経編等の多様な用途に適用することができる。
特開平１０−７２７３２号公報
特開２０００−３２８３７８号公報
特開平９−４１２３４号公報
米国特許第３，６７１，３７９号公報
特開平１１−１８９９２３号公報
本発明は、工業的に使用可能な繊維形成性ポリエステル系高分子を利用して、製品の熱セット性及び形態安定性が優れた伸縮性複合繊維及びその製造方法を提供することを目的とする。
従って、本発明者らは、このような目的を充足させるために、鋭意研究した結果、繊維形成性ポリエステル系高分子の中でも数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００で、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５である異なる繊維形成性高分子を利用して製造される複合繊維が伸縮性が優れていることが分かり、また、各々の重合物は、数平均分子量が１０，０００〜２０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５の第１成分の繊維形成性ポリエチレンテレフタレート系高分子と、数平均分子量が１５，０００〜７０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５の第２成分の繊維形成性ポリトリメチレンテレフタレート高分子から構成される場合が、伸縮特性と熱セット時の変形を最小化するための最適の重合体であることが分かった。重合体の数平均分子量の差が５，０００以下である場合、原糸の捲縮伸張率及び弾性回復率の発現が難しく、５０，０００以上である場合、紡糸温度の高温化による分子量減少の深化により効果を期待できなく、また、紡糸時の曲糸の発生により工程性の確保が困難であり、高分子量による収縮効果上昇により、熱セット性が不良になる短所がある。また、分子量分布指数を１．５〜２．５に限定するのは、分子量分布指数がもし１．５より小さいと、分子量分布があまりにおも均一になり、低分子量物質の自己可塑性（self-plasticizing）の役割が微々になって、工程上の問題点が生じやすく、分子量分布指数が２．５より大きいと、分子量分布が大きくなり、いくつの重合物が混ざっているような効果が発現されるため、熱セット性及び伸縮性が低下する問題が発生する。
また、分子量が高い重合体の場合、紡糸の際、熱分解による分子量の減少がひどくなり、分子量分布もまた広くなるため、紡糸パック内での重合体溶融体の滞留時間を５分以内と最小化すると、前記特性による物性及び機能性の発現を極大化させることができることが分かった。
また、原糸断面のポリマー間の曲面変形指数が１．２を超える場合、紡糸時に、曲糸の発生がひどくなって、工程性に問題が発生し、これが伸縮性低下の原因となる。このような傾向は図４のように、断面形状が偏心芯鞘型である場合、よりひどく発生する。従って、本発明では、伸縮性複合繊維製造の工程性及び機能性を向上させるために、２種の繊維形成性ポリエステル系ポリマーを利用して紡糸口金下で接合させる工程を利用して、図３のようにサイドバイサイド（接合型）形態で製糸し、この際、原糸断面のポリマー間の曲面変形指数を１．２以下、異形度を１．３〜２．５となるようにすることを特徴とする。
本発明の他の側面としては、溶融紡糸による伸縮性複合繊維の場合、後工程の際、布帛の縮小がひどくて、製品加工の際、その条件設定が難しく、最終加工後にも形態変形が発生するので、縫製品の寸法を安定化させることが難しく、これは伸縮性原糸の熱セット性及び熱セット前後の原糸の物性変化に起因する。一般的に、繊維製品はテンターリング（tentering）の際、１３０〜１９０℃の熱履歴及び１〜２ｇ／ｄ程度の張力を受けるが、原糸の熱セット性は原糸及び製品の形態安定性を決定する重要な因子である。従って、本発明は、製品の形態変形を最小化するために、無荷重沸騰水処理後の熱セット時の固定性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下になるように製造することにより、後工程時の形態変形を最小化することを目的とする。
本発明は、第１成分はポリエチレンテレフタレートで、第２成分はポリトリメチレンテレフタレートからなる複合繊維であって、無荷重沸騰水処理時の捲縮伸張率が５０％以上、弾性回復率が７０％以上、熱セット性が８０％以上であり、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下である熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維を提供する。
また、断面の形態がサイドバイサイド形態で、曲面変形指数が１．２以下、断面の異形度（ａ／ｂ）が１．３〜２．５であることが好ましい。
また、前記１種の重合物はポリエチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１０，０００〜２０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、他の１種の重合物はポリトリメチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１５，０００〜７０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、二つの重合物の数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００であることが好ましい。
また、本発明は、（Ａ）１種の重合物はポリエチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１０，０００〜２０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、他の１種の重合物はポリトリメチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１５，０００〜７０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、二つの重合物の数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００である２種のポリエステルを溶融させる工程と、（Ｂ）前記溶融物を紡糸パック内での滞留時間が５分以下になるように、紡糸パックを通過させた後、２，２００〜４，０００ｍ／分の紡糸速度で、サイドバイサイド形態で、曲面変形指数が１．２以下、断面の異形度（ａ／ｂ）が１．３〜２．５である複合糸に引取した後、延伸及び熱固定する工程とを含む方法によって製造される熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維の製造方法を提供する。
また、本発明の伸縮性複合繊維の製造方法は、部分配向−延伸／仮撚工法によって製造されることが好ましい。
また、前記延伸温度が８５〜９５℃で、熱固定温度が１３０〜２００℃であることが好ましい。
また、前記紡糸の際、紡糸口金の直下、口金表面の直角方向からの曲糸変形角（die bended angle）が２０°以下であることが好ましい。
また、本発明は、前記伸縮性複合繊維から製造され、撚数（ＴＭ：Ｔｗｉｓｔ／ｍｅｔｅｒ）が１５０〜２，０００である加工糸を提供する。
また、本発明は、前記伸縮性複合繊維と、伸度５０％以上、沸騰水収縮率１５％以上の高収縮特性の原糸が混繊されている混繊糸を提供する。
また、本発明は、前記伸縮性複合繊維を含んでいる布帛を提供する。
本発明によって製造された伸縮性複合繊維は、捲縮伸張率５０％以上、弾性回復率７０％以上の高伸縮性を有しながら、無荷重沸騰水処理後の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下であるので、原糸及び後加工時の製品安定性が極めて優れている。また、本発明によって製造された複合繊維は、紡糸の間、紡糸パック内での重合体の滞留時間を減じて、分子量減少、原糸物性及び伸縮性の低下を最小化し、また、既存原糸と比べ、熱セット性の向上及び熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率を最小化させることにより、後工程時の製品の形態安定性を図った。また、断面の形態をサイドバイサイド型として、曲面変形指数１．２以下、断面異形度１．３〜２．５水準に、曲糸発生及び曲面変形指数を最小化して、工程性が優れた上で、原糸の強伸度、熱セット性及び伸縮特性などが優れているので、織物、緯編、経編等の多様な用途に適用することができる。
原糸及び製品の熱セット性を向上させた本発明の複合繊維を製造するために、数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００で、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５である異なる繊維形成性ポリエステル系高分子を使用することが好ましく、各々の高分子の特性とその分析方法、そして製造方法に関して、次のように重合物材料、これを利用した紡糸工程について説明する。
（１）数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００で、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５である異なる繊維形成性ポリエステル系高分子の特性とその分析方法
本発明に用いられる２種の重合体は、数平均分子量の差を５，０００〜５０，０００とし、各々の分子量分布指数が１．５〜２．５になるようにするためには、第１成分のポリエチレンテレフタレート系ポリマーの数平均分子量が１０，０００〜２０，０００で、分子量分布指数が１．５〜２．５でなければならなく、第２成分のポリトリメチレンテレフタレート系ポリマーの数平均分子量が１５，０００〜７０，０００で、分子量分布指数が１．５〜２．５でなければならない。
本発明において、重合物としては、第１成分のポリマーとして数平均分子量が１０，０００〜２０，０００で、分子量分布指数が１．５〜２．５であるポリエチレンテレフタレートを用い、第２成分のポリマーとしては、数平均分子量が１５，０００〜７０，０００で、分子量分布指数が１．５〜２．５であるポリトリメチレンテレフタレートを用いた。
これら重合物は一般的に知られた塊状重合、溶液重合、界面重合等から製造されるが、本発明で対象とする重合物はこの中でどの方法で製造されたものでも使用でき、特に好ましくは、塊状重合法の中でも溶融重合または固状重合から製造される重合物が製造経費の面で有利である。
本発明において、低分子量ポリエチレンテレフラレートポリマーの分子量の最低値を１０，０００とし、高分子量ポリエチレンテレフタレートポリマーの分子量の最高値を７０，０００とする理由は次のようである。分子量１０，０００未満の重合物を製造することは、重合方法自体としては難しくはない。しかし、この重合物を利用して繊維化するためには、チップ（またはペレット）の形態としてあることが有利である。分子量が１０，０００未満になると、チップに製造する時、あまりにも砕けやすいので、均一な形状を有するチップの製造が困難になる。分子量が７０，０００を超えると、重合時間が長くなりすぎて経済的に不利であるばかりでなく、紡糸温度を過度に高めなければならないので、熱分解による分子量の減少によりその効果が期待できない。
また、分子量分布指数を１．５〜２．５に限定するのは、分子量分布指数がもし１．５より少ないと、分子量分布があまりにも均一になり、低分子量物質の自己可塑性（self-plasticizing）の役割が微々になって、工程上の問題点が生じやすく、分子量分布指数が２．５より大きいと、分子量分布が大きくなり、いくつかの重合物が混ざっているような効果が発現されるため、熱セット性及び伸縮性が低下する問題が発生するからである。
本発明で数平均分子量及び分子量分布指数は、重合物や製造された複合繊維をヘキサフルオロイソプロピルアルコール（Hexafluoroisopropyl alcohol, HFIP）に溶解して、米国ウォータース（Ｗａｔｅｒｓ）社の高温用ＧＰＣセットを利用して、ポリスチレン（Polystyrene）を基準物質として数平均分子量（Number average molecular weight，Ｍｎ）と重量平均分子量（Weight average molecular weight，Ｍｗ）を測定し、次の式（１）から分子量分布指数（Polydispersity Index，ＰＤＩ）を換算した。
（２）複合繊維の製造
複合繊維を製造するための溶融紡糸時の重合物の紡糸温度は、各重合物の溶融温度より２０〜７０℃高い温度とした。重合物の紡糸温度が重合物の溶融温度より２０℃以上高くないと、不均一に溶融されて押出機内での圧力が高くなりすぎて作業性が低下し、また、製造される複合繊維の物性が不均一になる等の問題が発生するので好ましくない。また、重合物の紡糸温度が重合物の溶融温度より７０℃を超過して高いと、重合物の流れ性は改善されるが、重合物の熱分解等の問題が発生するので好ましくない。
吐出された個々の繊維状重合体を図１の紡糸口金の真下で接合させてサイドバイサイド断面の複合繊維が製造できる。本発明で用いられる紡糸口金の吐出孔の勾配は、図１に示したように、１０〜３０°であることが好適である。吐出孔の勾配が１０°未満であると、分子構造及び分子量差の異なる２種のポリマーを利用して紡糸を行う時、曲糸発生の問題を解決することが困難であり、３０°を超えると、原糸断面の不均一現象が発生し、原糸の品質及び工程性に悪い影響を及ぼすおそれがあるので好ましくない。
また、紡糸パック内で接合されて紡糸される偏心芯鞘型複合繊維の紡糸時の分子量及び粘度差によって発生する曲糸問題は、図１に示した紡糸口金を使用して、図２及び図３のように、原糸断面のポリマー間の曲面変形指数が１．２以下、異形度が１．３〜２．５になるようにすることによって解決することができる。
また、本発明者らは、分子量の高い重合体の場合、紡糸の際、熱分解による分子量の減少がひどくなり、分子量分布もまた広くなるので、紡糸パック内での重合体溶融体の滞留時間を５分以下と最小化して、前記特性による物性及び機能性の発現を極大化させることができることが分かった。
得られた複合繊維は、通常のポリエステル複合繊維の製造に利用される部分配向糸−延伸／仮撚工法によって繊維化することができる。
本発明の核心的な技術構成要素としては、紡糸速度を２，２００〜４，０００ｍ／分とすることが挙げられる。これは、２，２００ｍ／分未満の紡糸速度で紡糸すると、低速紡糸による重合体溶融体の吐出量の減少のため、経済性側面で不利であるばかりでなく、延伸時の延伸比の増加による熱収縮率の上昇によって、究極的には原糸及び製品の熱セット性を低下させて、最終製品の熱に対する形態安定性が急激に落ちるからである。一般的に、低い紡糸速度で高倍率延伸によって形成された結晶を有している繊維は、熱に対して高い収縮率を示す。また、４，０００ｍ／分を超える紡糸速度で紡糸すると、２種の異なる分子量の重合体間熱的、物理的特性があまりにも異なることによる紡糸性の低下のため、紡糸工程の安定性が落ちるので好ましくない。
本発明は、他の核心的な技術構成要素として、部分配向−延伸／仮撚工法によって製造する時、延伸温度は８５〜９５℃、熱固定温度は１３０〜２００℃にすることを特徴とする。延伸温度の場合、８５℃未満では均一延伸が難しく、９５℃を超えると、熱によって可塑化される程度がひどくなり、紡糸間工程性及びその物性が不安定になる。熱固定温度は１３０℃未満になると、原糸及び製品の熱収縮率が増加して形態安定性が落ちり、また、２００℃を超えると、可塑化がひどくなり、工程性及び諸般物性が弱化するので好ましくない。
従来の伸縮性複合繊維の場合、後工程時の布帛の縮小が普通１０％以上であり、熱セット性が劣って形態変形が発生したので、製品加工の際、その条件設定が難しく、また、縫製品の寸法を安定化させることが難しいという問題点がある。一般的な繊維製品は普通、製織／染加工、熱固定の際、１３０〜１９０℃の熱履歴及び１〜２ｇ／ｄ程度の張力を受けるが、原糸の熱セット性は原糸及び製品の形態安定性と密接な関係にあることを本発明者らは発見し、無荷重沸騰水処理後の原糸の熱セット性が８０％以上、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下である時、後工程時の形態変形を最小化させることができることが分かった。
本発明の製糸条件による繊維の物性及び機能性を表１に示した。
以下、本発明を下記の実施例に基づき、より詳しく説明する。下記の実施例は本発明を例示するだけであって、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明による方法によって製造された接合型複合繊維の物性の評価基準及びその測定方法について先ず説明する。
（１）数平均分子量及び分子量分布の測定方法
重合物をヘキサフルオロイソプロピルアルコール（Hexafluoroisopropyl alcohol，HFIP）に溶解して、米国ウォータース（Ｗａｔｅｒｓ）社の高温用ＧＰＣセットを利用して、ポリスチレン（Polystyrene）を基準物質として数平均分子量（Number average molecular weight，Ｍｎ）と重量平均分子量（Weight average molecular weight，Ｍｗ）を測定し、次の式（１）から分子量分布指数（Polydispersity Index，ＰＤＩ）を換算した。
重合物をヘキサフルオロイソプロピルアルコール（Hexafluoroisopropyl alcohol，HFIP）に溶解して、米国ウォータース（Ｗａｔｅｒｓ）社の高温用ＧＰＣセットを利用して、ポリスチレン（Polystyrene）を基準物質として数平均分子量（Number average molecular weight，Ｍｎ）と重量平均分子量（Weight average molecular weight，Ｍｗ）を測定し、次の式（１）から分子量分布指数（Polydispersity Index，ＰＤＩ）を換算した。
（２）捲縮伸張率及び弾性回復率の測定方法
実施例で製造されたクリンプ形成性複合繊維の物性である捲縮伸張率及び弾性回復率を測定するために、下記のように行った。
実施例で製造されたクリンプ形成性複合繊維の物性である捲縮伸張率及び弾性回復率を測定するために、下記のように行った。
繊維束を無荷重下で、沸騰水の中で３０分間浸漬した後、室温で乾燥させた。２分間０．１ｇ／ｄの荷重を加えた後、除重して１０分間放置した。前記段階を経た試料を０．００２ｇ／ｄの荷重下で２分間放置した後、その時の長さ（Ｌ１）を測定した。前記試料に０．１ｇ／ｄの荷重を加え、２分後、長さ（Ｌ２）を測定した。それから、０．１ｇ／ｄの荷重を除去して２分経過後、その時の長さ（Ｌ３）を測定した。捲縮伸張率及び弾性回復率を下記式（２）及び（３）によって算出した。
捲縮伸張率（％）＝〔（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ２〕×１００ ・・・（２）
弾性回復率（％）＝〔（Ｌ２−Ｌ３）／（Ｌ２−Ｌ１）〕×１００ ・・・（３）
（３）熱セット性の測定方法
無荷重下で３０分間沸騰水熱処理して自然乾燥した後、自重下で繊維の長さ（Ｔ１）を測定した。前記繊維を５０％伸張させて固定した後、長さ（Ｔ２）を測定した後、乾熱１３０℃で３０分間熱セットした。室温まで冷却した後、固定を解体し、原糸の長さ（Ｔ３）を測定して、下記式（４）によって繊維の熱セット性を計算した。
無荷重下で３０分間沸騰水熱処理して自然乾燥した後、自重下で繊維の長さ（Ｔ１）を測定した。前記繊維を５０％伸張させて固定した後、長さ（Ｔ２）を測定した後、乾熱１３０℃で３０分間熱セットした。室温まで冷却した後、固定を解体し、原糸の長さ（Ｔ３）を測定して、下記式（４）によって繊維の熱セット性を計算した。
熱セット性（％）＝〔（Ｔ３−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｌ１）〕×１００ ・・・（４）
（４）１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率の測定方法
無荷重下で３０分間沸騰水熱処理した後、熱セット前後原糸の１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度を、インストロン社のインストロン５５６５を利用して、２０℃、相対湿度６５％、初荷重０．００２ｇ／ｄの条件下で測定した。変化率は、熱セット前１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度に対する熱セット後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率を百分率（％）で、下記式（５）及び（６）のように表示した。
無荷重下で３０分間沸騰水熱処理した後、熱セット前後原糸の１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度を、インストロン社のインストロン５５６５を利用して、２０℃、相対湿度６５％、初荷重０．００２ｇ／ｄの条件下で測定した。変化率は、熱セット前１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度に対する熱セット後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率を百分率（％）で、下記式（５）及び（６）のように表示した。
熱セット前後弾性モジュラスの変化率（％）＝〔（熱セット後１０％伸張時の弾性モジュラス−熱セット前１０％伸張時の弾性モジュラス）／（熱セット前１０％伸張時の弾性モジュラス）〕×１００ ・・・（５）
熱セット前後破断伸度の変化率（％）＝〔（熱セット後破断伸度−熱セット前破断伸度）／（熱セット前破断伸度）〕×１００ ・・・（６）
（５）曲糸変形角度の測定方法
紡糸口金の直下で合流された糸条が口金表面の直角方向から折られた程度を角度（°）で表示した（図５）。
紡糸口金の直下で合流された糸条が口金表面の直角方向から折られた程度を角度（°）で表示した（図５）。
（６）原糸断面の曲面変形指数及び異形度
図２、図３及び図４のように、原糸の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で分析した後、下記式（７）及び（８）によって表示した。
図２、図３及び図４のように、原糸の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で分析した後、下記式（７）及び（８）によって表示した。
曲面変形指数＝ｃ／ｄ ・・・（７）
異形度＝ａ／ｂ ・・・（８）
（実施例１）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）１９，１４９、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．４のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．７、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１５５℃で実施し、その結果を１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）１９，１４９、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．４のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．７、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１５５℃で実施し、その結果を１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
（実施例２）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）３３，５２２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．１のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７５℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．９、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度９０℃、熱固定温度１６０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）３３，５２２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．１のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７５℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．９、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度９０℃、熱固定温度１６０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
（実施例３）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１５，３８５、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）４５，５８９、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２８０℃、紡糸速度２，４００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．８、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度９０℃、熱固定温度１６０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１５，３８５、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）４５，５８９、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２８０℃、紡糸速度２，４００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．８、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度９０℃、熱固定温度１６０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
（実施例４）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１５，３８５、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）６３，３１２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．０のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比６：４の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ｂ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２８５℃、紡糸速度２，２００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１５、断面異形度１．８、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．６２、延伸温度９０℃、熱固定温度１８０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１５，３８５、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）６３，３１２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．０のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比６：４の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ｂ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２８５℃、紡糸速度２，２００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１５、断面異形度１．８、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．６２、延伸温度９０℃、熱固定温度１８０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が小さく、優れた熱セット性及び伸縮特性を示した。
（比較例１）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）１６，９５０、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．４のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．６、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１４５℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角は小さかったが、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）１６，９５０、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．４のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間４分に設定して、曲面変形指数１．１０、断面異形度１．６、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１４５℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角は小さかったが、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
（比較例２）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）２４，４１１、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．７のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図４の偏心芯鞘型断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間８分に設定して、曲面変形指数１．５５、断面異形度１．０、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１４０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が大きく、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）２４，４１１、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．７のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図４の偏心芯鞘型断面で、紡糸温度２７０℃、紡糸速度２，６００ｍ／分、パック内での滞留時間８分に設定して、曲面変形指数１．５５、断面異形度１．０、単糸繊度が３．４デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は１．７０、延伸温度８５℃、熱固定温度１４０℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角が大きく、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
（比較例３）
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）３１，２９０、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．８のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７５℃、紡糸速度１，４００ｍ／分、パック内での滞留時間８分に設定して、曲面変形指数１．２０、断面異形度１．７、単糸繊度が６．０デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は２．９０、延伸温度７５℃、熱固定温度１４５℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角は小さかったが、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
伸縮性複合繊維を製造するにおいて、数平均分子量（Ｍｎ）１２，６３２、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．２のポリエチレンテレフタレートと、数平均分子量（Ｍｎ）３１，２９０、分子量分布指数（ＰＤＩ）２．８のポリトリメチレンテレフタレートを、重量比５：５の比率で従来の溶融複合紡糸設備を利用して、図２−（ａ）のサイドバイサイド断面で、紡糸温度２７５℃、紡糸速度１，４００ｍ／分、パック内での滞留時間８分に設定して、曲面変形指数１．２０、断面異形度１．７、単糸繊度が６．０デニールになるように、ポリエステル複合繊維を製造した。前記紡糸／巻取して収得された複合繊維を別途の延伸装置を利用して延伸し、単糸繊度２．１デニール級の伸縮性複合繊維を製造した。延伸時の延伸比は２．９０、延伸温度７５℃、熱固定温度１４５℃で実施し、その結果を表１に示した。得られた繊維は、紡糸時の曲糸変形角は小さかったが、熱セット性及び伸縮特性の低下を示した。
Claims (10)
- 第１成分はポリエチレンテレフタレートで、第２成分はポリトリメチレンテレフタレートからなる複合繊維であって、無荷重沸騰水処理時の捲縮伸張率が５０％以上、弾性回復率が７０％以上、熱セット性が８０％以上であり、熱セット前後１０％伸張時の弾性モジュラス及び破断伸度の変化率が２０％以下であることを特徴とする熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維。
- 断面の形態がサイドバイサイド形態で、曲面変形指数が１．２以下、断面の異形度（ａ／ｂ）が１．３〜２．５であることを特徴とする請求項１記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維。
- １種の重合物はポリエチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１０，０００〜２０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、他の１種の重合物はポリトリメチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１５，０００〜７０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、二つの重合物の数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００であることを特徴とする請求項１記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維。
- （Ａ）１種の重合物はポリエチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１０，０００〜２０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、他の１種の重合物はポリトリメチレンテレフタレートで、その数平均分子量が１５，０００〜７０，０００、分子量分布指数が１．５〜２．５であり、二つの重合物の数平均分子量の差が５，０００〜５０，０００である２種のポリエステルを溶融させる工程と、
（Ｂ）前記溶融物を紡糸パック内での滞留時間が５分以下になるように、紡糸パックを通過させた後、２，２００〜４，０００ｍ／分の紡糸速度で、サイドバイサイド形態で、曲面変形指数が１．２以下、断面の異形度（ａ／ｂ）が１．３〜２．５である複合糸に引取した後、延伸及び熱固定する工程とを含む方法によって製造される熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維の製造方法。 - 前記延伸工程が部分配向−延伸／仮撚工法によって製造されることを特徴とする請求項４記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維の製造方法。
- 前記延伸温度が８５〜９５℃で、熱固定温度が１３０〜２００℃であることを特徴とする請求項４記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維の製造方法。
- 紡糸間紡糸口金の直下、口金表面の直角方向からの曲糸変形角が２０°以下であることを特徴とする請求項４記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維の製造方法。
- 請求項１記載の伸縮性複合繊維から製造され、撚数（ＴＭ：Ｔｗｉｓｔ／ｍｅｔｅｒ）が１５０〜２，０００であることを特徴とする加工糸。
- 請求項１記載の伸縮性複合繊維と、伸度５０％以上、沸騰水収縮率１５％以上の高収縮特性の原糸が混繊されていることを特徴とする混繊糸。
- 請求項１記載の熱セット性及び伸縮性の優れた複合繊維を含んでいることを特徴とする布帛。
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