JP3856617B2 - 仮撚加工用ポリエステル繊維 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮撚加工性に優れたポリトリメチレンテレフタレート系ポリエステル繊維に関するものである。さらに詳しくは、優れた平滑性、耐熱性、集束性、制電性を有し、毛羽や断糸の発生が殆どなく安定して仮撚加工できるポリトリメチレンテレフタレート系のポリエステル繊維に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維は低弾性率なため、かかる繊維から得られる編織物はソフトな風合を呈するばかりでなく、弾性回復性や染色性がポリアミド繊維並みの性能を有し、且つ、ポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維の特徴である寸法安定性、耐光性、低吸湿性などの特性も維持していることから、広範囲への展開が期待されている。
【0003】
通常、衣料用途に使用される糸の形態は、何らかの嵩高加工されたものが多く、中でも仮撚加工が施された嵩高糸を使用するのが一般的である。この仮撚加工方法は、従来のスピンドル方式から摩擦仮撚方式(以後フリクション方式と呼称することがある)に移行されるに至り、その加工速度は飛躍的にアップされてきた。さらには、フリクション方式における諸機械設備の進歩から、最近では800m/分から1200m/分といった極めて高速度での加工が一般的になってきている。
【0004】
一方、摩擦仮撚加工が施される原糸として、生産性向上の点から紡糸速度が3000m/分以上の部分配向糸(以下POYと呼称することがある)を用い、延伸と同時に摩擦仮撚加工を行う方法(以下DTYと呼称することがある)、さらには高速度で紡糸と延伸を連続して実施(以下直延と呼称することがある)した後、摩擦仮撚加工を行う方法(以下PTYと呼称することがある)、あるいは紡糸速度が5000m/分以上の配向糸(以下USYと呼称することがある)を摩擦仮撚加工する方法等の仮撚加工方法が従来提案されている。
【0005】
しかし、これらの方法はいずれも、生産性向上による生産コストダウンが目的であり、このような条件下で製糸、仮撚加工する場合には、糸条と各種接触体(例えばガイド、ローラー、ヒーターなど)との接圧の増大、加工速度の増大にともなう熱処理温度のアップ等により、糸条がますます過酷な条件に瀑されることになる場合が多い。例えば加工速度の増大にともなって各種接触体との間の摩擦が著しく増大する結果、繊維損傷による白粉の発生や毛羽の発生、断糸の発生などが増大して加工性が低下する。また、高速度加工することにより顕著にあらわれる現象として、仮撚速度も当然それに対応して増大してくるため糸条に大きな遠心力が働き、従来多用されている処理剤では絞られて繊維表面から振り切られやすく、ヒーター上に飛散する量が多くなる。その結果、ヒーターが著しく汚染されて極端な場合にはヒーターの溝を伝って流下するといった、いわゆるタールが流れるという不都合な現象が発生する。また、ヒーター上にタールが発生すると糸条の通過性が極端に低下するため、得られる加工糸に毛羽が発生や捲縮異常が発生しやすく、極端な場合には断糸に至る。したがって、生産性を高めるためにはヒーターの清掃を頻繁に実施しなければならないが、ヒーターを頻繁に清掃することは逆に生産性を低下させることになり、結局コストアップを招くこととなる。さらに、ポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維を仮撚加工する場合の大きな問題点として、該繊維は低張力下でも変形し易すいため、各種接触体との接触面積が増大し、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦がポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維の場合と比べて大きくなる結果、糸条の通過性はさらに悪くなって高速加工が難しくなるという問題がある。
【0006】
我々の研究によれば、このような問題は、従来ポリエチレンテレフタレート繊維に多用されているポリエーテルを主成分とする処理剤を用いても、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦は依然として高いため、糸条の通過性は改善できないことが判明した。このような問題を解消するため、特開平11−229276号公報にはポリエーテル主体の処理剤において、該ポリエーテルの1成分として分子量が10000〜20000のポリエーテルを1〜20重量%使用することにより糸・糸間の静摩擦を下げて断糸を抑制する方法が提案されている。確かにこのような分子量10000〜20000の高分子量ポリエーテルを併用すると、糸・糸間の静摩擦が下がって糸摩擦による断糸の抑制は期待できるものの、そのレベルは未だ不十分である。しかも、ポリエーテル主体の処理剤は糸・各種接触体間の動摩擦が高い上に粘度の高い高分子量ポリエーテルを併用しているため、糸・各種接触体間の動摩擦は一段とアップするので毛羽や断糸の発生を抑制することが困難になり、摩擦仮撚加工時の糸条の通過性を改善することはできない。
【0007】
このような糸・各種接触体間の動摩擦を下げる手段としては、該ポリエーテル主体の処理剤に鉱物油やエステル類を配合することが有効と考えられるが、加熱残査が多くなるためにヒータータールや油滴飛散の発生が増大しやすく、実用上満足できるものは未だ提案されていないのが実情である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の現状を背景になされたもので、その目的とするところは、優れた平滑性、耐熱性、集束性、制電性を有し、毛羽や断糸の発生が殆どなく安定して仮撚加工できるポリトリメチレンテレフタレート系のポリエステル繊維を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの研究によれば、上記目的は、
「繊維を構成するポリマー成分の80重量%以上がポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維において、該繊維の複屈折率が0.03〜0.08、伸度が30〜180%、10%伸長弾性回復率が30〜100%であり、且つ該繊維表面に下記組成の処理剤が繊維重量を基準として0.2〜1.0重量%付着している仮撚加工用ポリエステル繊維。
処理剤組成:
a.下記一般式(化2)で示されるエーテルエステル化合物の含有量50〜80重量%、
b.分子量が2万〜10万の範囲のポリエーテル化合物の含有量2〜20重量%
【0010】
【化2】
(式中、R1及びR2は夫々炭素数7〜21のアルキル基、Aは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、X、Yは夫々0以上でX+Yが1〜20となる整数、Zは3〜12の整数を示す)」
により達成できることが見出された。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明においては、ポリエステル繊維を構成するポリマー成分の80重量%以上はポリトリメチレンテレフタレートであるが、本発明の目的を損なわない範囲内(通常は20重量%以下)で第3成分が共重合されていてもよく、例えばアジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の酸成分、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール等のジオール成分を共重合成分として例示することができる。また、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート等の他種ポリエステルをブレンドしてもよく、さらには、必要に応じて、艶消し剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、末端停止剤、蛍光増白剤等を添加してもよい。
【0012】
上記ポリトリメチレンテレフタレート系ポリエステルの固有粘度(オルソクロロフェノールを溶媒とし、温度35℃で測定)は、紡糸時の安定性及び得られる繊維の力学的特性(強度等)の観点から0.4〜2.0の範囲、好ましくは0.5〜1.5の範囲、さらに好ましくは0.6〜1.2の範囲が適当である。
【0013】
本発明のポリエステル繊維は、上記ポリトリメチレンテレフタレートからなる繊維であるが、優れた平滑性、耐熱性、集束性、制電性を有し、毛羽や断糸の発生が殆どなく安定して仮撚加工するためには、以下の特性を有すると共に繊維表面には後述する特定の処理剤が付着していることが肝要である。
【0014】
すなわち、先ずポリエステル繊維の特性としては、第1には複屈折率が0.03〜0.08の範囲にある必要がある。この範囲の繊維は、通常部分配向糸(POYと呼称することがある)と称せられるものである。複屈折率が0.03未満の場合には、仮撚加工する前の経時で原糸の物性が変化したり、仮撚加工時に部分融着などが発生して、品質斑を起こし易くなるため好ましくない。一方、複屈折率が0.08を越える場合には、延伸糸に近い物性を有するため、高速度で仮撚加工すると糸切れや毛羽が発生し易くなり安定した仮撚加工ができなくなるので好ましくない。第2には伸度が30〜180%の範囲、好ましくは60〜150%の範囲にある必要がある。伸度がこの範囲を外れると、仮撚加工時に糸切れや毛羽が発生し易くなり、安定して加工できなくなるので好ましくない。第3には10%伸長弾性回復率が30〜100%、好ましくは50〜80%の範囲にある必要がある。該弾性回復率がこの範囲を外れる場合には、編織物した場合にソフトな風合を呈するものが得られなくなるので好ましくない。
【0015】
さらに、上記物性を有するポリエステル繊維の表面には、下記一般式(化3)で示されるエーテルエステル化合物と分子量が好ましくは20000〜100000、さらに好ましくは20000〜50000のポリエーテル化合物とを含有する処理剤が付着している必要がある。
【0016】
【化3】
式中、R1及びR2は夫々炭素数7〜21のアルキル基、Aは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、X、Yは夫々0以上でX+Yが1〜20となる整数、Zは3〜12の整数を示す。
【0017】
上記式で表されるエーテルエステル化合物は、仮撚加工時のヒータータール発生を抑制すると共に、糸・各種接触体間の動摩擦を調整して糸掛け性等の取り扱い性を改善するための成分である。かかる成分は、従来公知の直鎖状飽和グリコールに炭素数2〜4のアルキレンオキシドを1〜20モルをランダム又はブロック状に付加せしめた後、脂肪族カルボン酸でエステル化することにより合成される。該炭素数が3〜12の直鎖状飽和グリコールとしては、具体的には1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオ−ル、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。好ましくは1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールである。また炭素数2〜4のアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピンオキシド、ブチレンオキシドを例示することができ、これらは単独又は併用してもかまわない。アルキレンオキシドの付加モル数(X+Y)は多くなりすぎると粘性がアップして平滑性が低下するため21以下とする必要があり、特に10以下が好ましい。また、エステル化するために使用される脂肪族カルボン酸としては、炭素数8〜22の脂肪族カルボン酸(式中におけるアルキル基の炭素数では7〜21)である必要があり、具体的にはカプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の直鎖飽和脂肪族カルボン酸、トウハク酸、ゾーマリン酸、オレイン酸等のノルマル不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。この炭素数が8未満の場合には、耐熱性が不十分となって仮撚加工時にヒーター上で発煙しやすくなるため好ましくない。一方炭素数が22を超える場合には、平滑性が不十分となるため好ましくない。
【0018】
このようなエーテルエステル化合物の処理剤中における含有量は50〜80重量%、好ましくは60〜80重量%の範囲であることが必要である。該含有量が50重量%未満の場合には平滑性が不十分となって本発明の目的は達成できない。一方、80重量%を越える場合には該エーテルエステルを乳化させるために使用する乳化剤の量が減少して該処理剤の安定性が低下するため好ましくない。
【0019】
上記エーテルエステル化合物と併用されるポリエーテル化合物は、比較的少量でも糸・糸間の静摩擦を調整して耐毛羽性を改善するための成分である。かかる成分は、分子量が1万〜2万のものは従来のアルキレンオキサイドをアニオン重合させる方法で製造することができるが、2万を超えるものは一般的に配位アニオン重合法により製造される。この方法で製造されたポリエーテル化合物は、従来多用されているアニオン重合法により製造されたポリエーテル化合物と比べてより分子量が大きいために耐毛羽性の改善効果が極めて大となる。さらに、アニオン重合法で製造されたポリエーテル化合物は分子量分布が幅広いのに対して、配位アニオン重合法で製造されたポリエーテル化合物はその分子量分布が小さく、糸・糸間の静摩擦の調整がよりし易いため耐毛羽性を改善するには極めて有効である。
【0020】
配位アニオン重合法で製造されるポリエーテル化合物は、通常エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドが共重合され、分子量は2万〜10万の範囲が製造しやすく好ましいが、取り扱い性の点を考慮すると2万〜5万程度がより好ましい。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合比(重量比)は20/80〜50/50の範囲が適当である。勿論、これらの共重合体の片末端あるいは両末端がアルキル基などでエーテル、エステルなどの結合を介して封鎖されていてもよく、この末端基の種類によって本発明は何等制限されるものではない。
【0021】
このようなポリエーテル化合物の処理剤中における含有量は、仮撚加工時の毛羽発生防止のためには2重量%以上必要であるが、あまりに多くなりすぎると処理剤の粘性アップにより平滑性が低下して製糸時の工程安定性が低下すると共に、糸・糸間の静摩擦が低下して巻取性に問題を生じるようになるので20重量%以下とする必要がある。好ましい範囲は5〜20重量%である。
【0022】
以上に説明した本発明で用いられる処理剤には、上記成分の他、本発明の目的を阻害しない範囲内で、従来使用されている非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン化合物、弗素化合物、酸化防止剤等を配合してもよい。例えば非イオン系界面活性剤としては、エーテルエステル化合物の乳化性向上や繊維の濡れ性向上のために用いられ、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアリールエーテル、部分エステル多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物等が例示され、なかでも、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルが好ましく用いられる。また、アニオン系界面活性剤としては、主に制電性向上のために用いられ、具体的にはアルキルスルホネート塩、アルキルホスフェート塩、ポリアルキレングリコールアルキルエーテルホスフェート塩、アルキルカルボン酸塩、アルキルサルフェート塩などが例示される。
【0023】
上記処理剤をポリエステル繊維表面に付着させる方法は特に限定されないが、通常溶融紡糸された未延伸糸条に付与した後、所望に応じて延伸処理される。未延伸糸条に処理剤を付与する方法についても任意であるが、通常は濃度が3〜20重量%の水性エマルジョンとし、従来公知の方式、例えばオイリングローラー方式やノズル方式で付与される。
【0024】
処理剤のポリエステル繊維への付与量(処理剤有効成分として)は、繊維重量を基準として0.2〜1.0重量%、好ましくは0.3〜0.5重量%の範囲にする必要がある。該付与量が1.0重量%を越える場合には、紡糸時の巻取り性には特に問題を生じないが、得られた繊維を摩擦仮撚加工する際にヒータープレートにタールが付着して安定に仮撚加工できなくなるので好ましくない。一方、付与量が0.2重量%未満の場合には、繊維の集束性及び潤滑性が不十分となり紡糸時の巻取り性が低下すると共に、摩擦仮撚加工時の加工性も不十分となるため好ましくない。
【0025】
以上に説明した本発明のポリエステル繊維は、従来公知の方法のいずれでも仮撚加工することができるが、一般的には摩擦仮撚具として、ウレタンもしくはセラミックのディスク、又はベルトが使用される。仮撚加工機のヒーターは、要求される捲縮の状態や加工速度によって、接触1段方式、接触と非接触の2段方式、さらには非接触2段方式などがあるがあるがいずれも採用できる。また、ヒーターの温度は、接触ヒーターの場合には170〜200℃、非接触ヒーターの場合には170〜500℃が適当である。加工速度は加工機の機種によって300〜1200m/分の範囲で適宜選択される。
【0026】
仮撚加工を施して得られる加工糸は、通常製編織して織編物に加工されるが、この際必要に応じてさらに平滑性を付与する目的で低粘度の鉱物油やエステル化合物を主体とした処理剤を0.3〜3重量%追油してもよい。
【0027】
【発明の作用・効果】
ポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維は低張力下でも変形し易すいため、各種接触体との接触面積が増大しやすい。そのため、糸・糸間の静摩擦や糸・各種接触体間の動摩擦がポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維の場合と比べて大きくなるため、糸条の通過性が低下して毛羽や断糸が発生しやすいという問題があった。
【0028】
これに対して本発明のポリエステル繊維は、前述のような特定のエ−テルエステル化合物を主体成分とし、分子量が1万以上のポリエーテル化合物を2〜20重量%含有する処理剤を0.2〜1.0重量%付着させているので、糸・糸間の静摩擦が低くなると同時に糸・各種接触体間の動摩擦も低くなっており、しかもヒータータールやヒータースラッジの蓄積も発生し難くなっているので、極めて安定して高速仮撚加工できるのである。
【0029】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各評価項目は以下の方法にしたがった。
【0030】
(1)複屈折率(△n)
1−ブロモナフタレンを浸透液とし、偏光顕微鏡を用いて波長530nmの単色光で干渉縞を測定し、定法に従って測定した。
【0031】
(2)10%伸長弾性回復率
試料繊維を、チャック間距離250mmで引張試験機に取付け、引張速度50mm/分で伸長率10%まで伸長した後1分間放置する。次いで、引張と同じ50mm/分の速度で元の試料長までもどし、この時応力がかかっている状態でのチャックの移動距離(L’mm)を読みとり、以下の式に従って求めた。
弾性回復率(%)=〔L’/25〕×100
【0032】
(3)油剤付着量(OPU)
ポリエステル繊維サンプル約3gを採取し、105℃×2時間乾燥後直ちに、重量(A)を測定する。次いでアルキルベンゼンスルホン酸ソーダを主成分とする洗浄用水溶液300cc中に浸漬し、40℃にて超音波を少なくとも10分かける。洗浄液を廃棄し、40℃の温水により30分流水洗浄後、室温にて風乾する。その後、105℃×2時間乾燥後直ちに重量(B)を測定する。
OPU(%)=(A−B)/B×100
【0033】
(4)糸・糸間の静摩擦
138dtex/36フィラメントのポリエステル繊維(A)を、円筒の周りにラセン角15°で約9.8cN(10g)の巻き張力で前後に巻き付ける。この円筒は直径が2インチ(5.1cm)で、長さが3インチ(7.6cm)である。上述と同じポリエステル繊維を12インチ(30.5cm)(B)とり、この円筒の上に掛ける。この時、該(B)は前記(A)の上層部にのっており、且つその巻き付け方向と平行になるようにする。0.035cN/dtexの荷重(0.04g/de)を(B)の一端にかけ、もう一方の端には、ストレインゲージを連結させる。円筒を0.0016cm/秒の周速で180度回転させ、その時の張力を連続記録する。フィラメント間摩擦係数(f)は下記式より算出される。
f=1/π×ln(T2/T1)
ここで、T2はピーク張力の平均値(n=25)、T1はマルチフィラメントに0.035cN/dtexの荷重(0.04g/de)により与えられる張力、lnは自然対数記号である。なお、測定中に非可逆的な伸長、すなわち延伸が起ったサンプルのデータは使用しなかった。また、測定雰囲気温度は25℃とした。
【0034】
(5)糸・金属接触体間の動摩擦
83dtex/36フィラメントのポリトリメチレンテレフタレートからなる繊維をサンプルとし、繊維・金属間走行摩擦測定機で、走行速度300m/分で摩擦体として径60mmの梨地クロムピンを用い、接触角180度、摩擦体入側張力9.8cN(10g:T1)で摩擦体出側の張力(T2)を測定して、糸・糸間の静摩擦の算出に使用した式を用い、同様にして摩擦係数をもとめた。
【0035】
(6)エマルジョン安定性
10%の水系エマルジョンを30℃で1日放置し、エマルジョンの状態を肉眼観察し、○(変化なし)、△(クリーミング発生)、×(分離)の3段階で判定を行った。
【0036】
(7)巻姿(バルジ)
バルジは、巻取り量8Kgのパッケージの本来の巻取り幅に対する端面の膨らみ幅をmm単位で測定した。
【0037】
(8)毛羽数ケ/m
25mの仮撚加工糸について、目視にて毛羽の個数を数え、1mあたりの毛羽数を求めた。
【0038】
(9)ヒーター上のスカムの発生状況
ヒーター上のスカムの発生状況は、3週間加工後にヒーター上に発生したスカム量の大小を肉眼判定し、1〜5級の判定を行った。1級(不可)〜5級(良)
【0039】
(10)ヒーター上の発煙の発生状況
ヒーター上の発煙の発生状況は、ヒーター出側に発生した発煙量の大小を肉眼判定し、1〜5級の判定を行った。1級(不可)〜5級(良)
【0040】
[実施例]
固有粘度が1.03のポリトリメチレンテレフタレートを孔径0.3mmの吐出孔を36ホール有する紡糸口金から溶融吐出し、該吐出糸条を冷却固化後3300m/分の速度で引取るに際し、該冷却固化糸条に表1に記載の処理剤を水系エマルジョン(エマルジョン濃度10重量%)を純分付着量が0.35重量%となるように付着させ巻き取った。得られた138dtex/36フィラメントのポリエステル繊維は複屈折率が0.035、伸度が145%、弾性回復率が55%であった。この繊維を直径45mmの円板を備えたウレタン製の外接式摩擦仮撚装置を用いて延伸倍率1.65、ヒーター温度190℃、摩擦円板回転数6250rpm、加工速度800m/分で延伸しながら仮撚加工を行った。その結果を表1に合わせて示す。
【0041】
【表1】
【0042】
表中、油剤成分の略号は以下のとおりである。
1−1:(EO)51,6−ヘキサンジオールのジラウレート
1−2:(EO)51,4−ブタンジオールのジラウレート
1−3:(EO)5ウリルエーテルデカネート
2−1:PO/EO=30/70で分子量1万のランダムポリエーテル(グリセリン出発原料)
2−2:PO/EO=50/50で分子量4万のランダムポリエーテル(グリセリン出発原料)
2−3:PO/EO=30/70で分子量6000のランダムポリエーテル(グリセリン出発原料)
3−1:PO/EO=50/50で分子量2000のランダムポリエーテル(ブタノール出発原料)
3−2:(EO)5(PO)12−エチルヘキシルエーテル
3−3:ラウリルスルホネートNa塩
3−4:(EO)3ラウリルホスフェートK塩
Claims (1)
- 繊維を構成するポリマー成分の80重量%以上がポリトリメチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維において、該繊維の複屈折率が0.03〜0.08、伸度が30〜180%、10%伸長弾性回復率が30〜100%であり、且つ該繊維表面に下記組成の処理剤が繊維重量を基準として0.2〜1.0重量%付着している仮撚加工用ポリエステル繊維。
処理剤組成:
a.下記一般式(化1)で示されるエーテルエステル化合物の含有量50〜80重量%、
b.分子量が2万〜10万の範囲のポリエーテル化合物の含有量2〜20重量%、
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