JP3964694B2

JP3964694B2 - 分繊用ポリエステルフィラメント及びその製造方法

Info

Publication number: JP3964694B2
Application number: JP2002044730A
Authority: JP
Inventors: 賢司山下
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP2003247120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難燃性を有するポリエステルマルチフィラメントであって、後加工の延伸仮撚加工及び分繊により、ポリエステル捲縮モノフィラメントを製造することができる親糸となる、分繊用ポリエステルフィラメント及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル捲縮モノフィラメントを生産するに際しては、特開昭５６−３１０１１号公報に記載されているように、高配向未延伸糸を延伸同時仮撚加工を行った後、各フィラメント毎に分繊する製造方法を用いることが生産性の面から有効である。また、その際の仮撚加工方法については、特開昭５５−９８９２２号公報や特開昭５６−９４３４号公報などで開示されている。
【０００３】
現在では消費者ニーズの多様化から、機能性を有する捲縮ポリエステルモノフィラメントのニーズが高い。中でも防災に対する消費者の意識は高く、一般・公共を問わず難燃製品に対する関心が高まっている。しかしながら、ポリエチレンテレフタレートは難燃性の面では不充分であり、この点での改良が種々行われている。
【０００４】
例えば、ポリマー段階で難燃剤を添加し、共重合またはブレンドする方法、さらには繊維製品を後加工し、表面あるいは内部まで難燃剤を付着あるいはしみこませる方法が提案されている。
【０００５】
上記方法のうち、後加工により難燃性を付与する方法は、使用期間を経ると洗濯、摩擦により難燃剤が脱落して性能が低下するという欠点がある。
これに対して、ポリマー製造段階で難燃剤を共重合する方法は、上述の問題点を克服することができる。そして、使用する難燃性付与物質としては、難燃性能、コスト、環境汚染、安全性の観点から、リン化合物が有利とされている。
【０００６】
しかしながら、難燃性を付与するためにポリエチレンテレフタレートにリン化合物を共重合した場合、紡糸時の熱安定性が欠けるようになり、溶融紡糸段階でポリマーの粘度低下を誘発し、特に紡糸口金部での計量性が悪化するため、マルチフィラメント糸の単糸間の繊度差が大きくなる。このようなマルチフィラメントを分繊加工すると、モノフィラメント間の繊度差が大きくなる。また、分繊工程で張力変動が生じ、段付きを発生させたり、さらに悪化すると、糸切れが多発するなどのトラブルを誘発する。
【０００７】
このように、延伸同時仮撚加工に使用可能な高配向未延伸ポリエステルフィラメントで、分繊をトラブルを生じることなく行え、難燃性を有する捲縮モノフィラメントを得ることができる分繊用マルチフィラメント糸（親糸）は提案されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明らは上述の問題点を解決し、良好な紡糸性と均一な単糸繊度を具備し、延伸同時仮撚加工が可能な高配向未延伸ポリエステルフィラメントであって、その後の分繊加工での工程通過性も良好で品位が高く、難燃性能を有するポリエステル捲縮モノフィラメントを得ることができる分繊用ポリエステルフィラメントを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は次の（イ）、（ロ）を要旨とするものである。
（イ）リン化合物を共重合し、リン原子の含有量が3000〜10000ppm、溶融粘度（２８０℃、せん断速度１０００／Ｓの条件下で測定）が１７０ｐａ・ｓ以上のポリエチレンテレフタレートを、ノズルプレートの１つのノズル孔に対して、ポリマーを導入する計量プレートのオリフィスを少なくとも２つ以上設けてなる口金装置を用いて溶融紡糸を行ことにより得られたフィラメントであって、単糸繊度２０〜４０デシテックス、フィラメント数６〜１６本、単糸繊度のＣＶ％が３％以下、複屈折率Δｎが２０×１０^−３以上６０×１０^−３以下であることを特徴とする分繊用ポリエステルフィラメント。
ただし、単糸繊度のＣＶ％（％）＝（Ｖ／Ｘ）×１００
Ｖ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の不偏分散の平方根
Ｘ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の平均値
（ロ）リン化合物が下記（１）式で表される不飽和脂肪族リン化合物である（イ）記載の分繊用ポリエステルフィラメント。
【化２】
（１）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明におけるポリエステルとは、主たる酸成分がテレフタル酸又はそのエステル誘導体、主たるグリコール成分がエチレングリコールからなるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）である。その効果を損なわない範囲で、酸成分として脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成誘導体、芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成誘導体を共重合成分として含むことができる。また、グリコール成分としてもジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等のグリコールにエチレンオキサイドが付加したグリコール、ポリエチレングリコール等を含むことができる。
【００１１】
また、これらポリエステルフィラメント中には、少量の他の任意の重合体や酸化防止剤、染色改良剤、制電剤、染色改良剤、顔料、艶消し剤等の添加剤が含有されていてもよい。
【００１２】
そして、本発明に用いるＰＥＴには、リン原子を含有するリン化合物が共重合されている。リン化合物とはポリエステルの構成成分であるジカルボン酸やジオールと反応してポリエステルに共重合することができる化合物である。このようなリン化合物の中で好ましい化合物は、ポリエステルの側鎖にリン化合物を導入できるものであり、下記（１）式で表されるリン化合物が好ましい。
【００１３】
【化３】
【００１４】
リン化合物を共重合したポリエステル中のリン原子の含有量は3000〜10000ｐｐｍであり、より好ましくは4000〜8000ｐｐｍである。リン原子の含有量が3000ｐｐｍ未満であると難燃性能が劣るため好ましくない。一方、含有量が10000ｐｐｍを超えると、ポリエステルの熱安定性が悪くなるため、ポリマー状態での溶融粘度の低下が生じ、本発明で目的とする単糸繊度のばらつき（ＣＶ％）が小さいポリエステルフィラメントを得ることができないばかりか、繊維強度が低下したり、紡糸時の操業性が悪化する。
【００１５】
次に、本発明のポリエステルフィラメントは、単糸繊度が２０〜４０デシテックスであることが必要である。単糸繊度が２０デシテックス未満では、最終的なモノフィラメントとした時に実用的でない。一方、単糸繊度が４０デシテックスを超えると、紡糸時の冷却性不良により操業性が悪化したり、単糸間での融着が発生しやすくなり、後加工の延伸仮撚工程や分繊工程において糸切れが多発するようになる。
【００１６】
さらに、ポリエステルフィラメントの紡糸性及び後加工の延伸仮撚工程、分繊工程時の取扱性や操業性の観点から、ポリエステルフィラメントの単糸数は、６〜１６本とする必要があり、さらに好ましくは、８〜１２本である。６本未満では捲縮モノフィラメントの分繊時の生産効率が悪いため好ましくなく、一方、１６本を超えると、紡糸時の冷却性が悪化し、分繊工程作業が煩雑となるため好ましくない。以上のような構成とするために、ポリエステルフィラメントの総繊度は１２０〜５００デシテックスとするのが好ましい。
【００１７】
また、本発明のポリエステルフィラメントの複屈折率は、△ｎが２０×１０^-3〜６０×１０^-3とする必要がある。このようなポリエステル高配向未延伸糸とするには、溶融紡糸段階での紡糸速度を３０００〜４０００ｍ／分とすればよい。△ｎが２０×１０^-3未満、すなわちポリエステルフィラメントの配向度が低い場合には、後の延伸仮撚工程でフィラメント長手方向の繊度斑が大きくなったり、ポリエステルフィラメントの経時変化が大きくなる等の理由から好ましくない。
【００１８】
一方、△ｎが６０×１０^-3を超えるためには、紡糸速度を高くする必要が生じ、紡糸操業性が悪化したり、紡糸口金の単孔吐出量を多くする必要が生じるため、紡糸段階での糸条へのドラフト率が高くなる等により操業性が極めて悪化する。また、後の延伸仮撚工程で捲縮堅牢性を付与しにくくなるとともに、捲縮の経時変化が起こりやすくなるため好ましくない。
【００１９】
そして、本発明のポリエステルフィラメントを構成する単糸繊度のＣＶ％は３％以下とすることが重要である。単糸繊度のＣＶ％とは、単糸繊度のばらつきを示す指数である。ＣＶ％が３％を超えるとばらつきが大きく、分繊工程での分繊性が悪化したり、分繊後の捲縮モノフィラメントの繊度差が大きくなる等の問題が生じる。
【００２０】
以上のように、本発明では、延伸仮撚加工時及び分繊時の操業性を向上させ、品位が高く、難燃性の向上したモノフィラメントを得ることを目的とし、適量のリン化合物を共重合したうえで、単糸繊度のＣＶ％を３％以下としたポリエステルフィラメントとすることが重要である。
【００２１】
次に、本発明の分繊用ポリエステルフィラメントの製造方法について説明する。図１は本発明の製造方法の一実施態様を示す概略工程図である。
図１に示すように溶融押出機にポリエステルチップを供給し、紡糸温度２８０〜３１０#テで溶融混練後、口金装置１から６〜１６本の単糸として紡出し、糸条Ｙとした後、冷却装置２にて冷却し、紡糸油剤を油剤付与装置３で付与した後、３０００〜４０００ｍ／分の一対のゴデットローラ４を介して、捲取機５にてパッケージ６として捲き取ることにより、得ることができる。
【００２２】
本発明に使用するポリエステルは、ポリエステルフィラメントの単糸繊度のばらつきを小さくするため、口金装置内部での計量性を向上させるべく、紡糸時の溶融粘度を１７０ｐａ・ｓ以上とする。ポリエステルの溶融粘度が低下するに従い、紡糸口金内部を通過時及び口金部から吐出時の計量性が悪くなり、単糸繊度のばらつきＣＶ％を小さくすることが難しくなる。
【００２３】
使用する口金装置１は、図２に示すような計量プレート７とノズルプレート８を重ね合わせ、１つのノズル孔１０に対して計量プレート７には２つ以上、好ましくは３〜４のオリフィスを有する構成とすることが好ましい。このように溶融状態のポリエステルを計量プレート７の複数のオリフィスから吐出させることによって、導入溝１１を通じて各ノズル孔１０に計量性よく供給できるため、各ノズル孔１０から吐出されるポリマーの量のばらつきを抑えることが可能となり、単糸繊度のばらつきの小さいマルチフィラメントとすることができる。
【００２４】
なお、オリフィスの吐出孔９の直径は０．３〜１．０ｍｍ程度とすることが吐出時の計量性、口金装置１にかかる圧力損失の面から好ましい。
【００２５】
以上のように、紡糸時のポリエステルの溶融粘度と口金装置を特定のものとすることにより、溶融状態のポリエステルが口金装置内部を通過する際、計量性が向上し、単糸繊度のばらつきを小さくすることが可能となる。
これにより、本発明のポリエステルフィラメントは、リン化合物を共重合しており、ホモポリエステルと比べ、溶融紡糸時の熱安定性が悪いにも関わらず、単糸繊度間のばらつきが小さいマルチフィラメントとすることができ、その後の延伸仮撚・分繊工程での工程通過性に優れ、品質の安定した難燃性の捲縮モノフィラメントを得ることが可能となる。
【００２６】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を具体的に説明する。
なお、実施例における特性値の測定方法は次の通りである。
（ａ）単糸繊度
ポリエステルフィラメントを１０cm程度の長さに切断後、各単糸毎に分割し、サーチ社製ＤＥＮＩＩＲＣＯＭＰＵＴＥＲＤＣ−１１を使用し、全ての単糸繊度を測定した。なお、表１中の単糸繊度は全ての単糸の平均値とした。
（ｂ）単糸繊度ＣＶ％
（ａ）にて測定した単糸繊度から求めた。
単糸繊度ＣＶ％（％）＝（Ｖ／Ｘ）×１００
Ｖ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の不偏分散の平方根
Ｘ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の平均値
（ｃ）複屈折率 △ｎ
ＰＯＥ偏光顕微鏡を用い、ベレックコンペンセーター法により測定した。
（ｄ）溶融粘度
島津製作所製フローテスタCFT500を用いて、温度280℃、せん断速度1000/Sの条件で測定した。
（ｅ）捲縮性
得られたポリエステルフィラメントを、仮撚機ST-5（仮撚条件：仮撚数２１００T/M、仮撚温度１６０#テ、延伸倍率１．６０、糸速１５０ｍ／分）にて仮撚を行い、仮撚後の状態を目視にて下記のように２段階で評価した。
○・・・捲縮の発現性良好。
×・・・捲縮発現不良があり、部分的若しくは全体的に捲縮が発現していない。
（ｆ）分繊性
（ｅ）で延伸仮撚を行った後の加工糸を一連分繊機にて分繊を行った。それぞれ加工糸１００本（１００パッケージ）を用いて、分繊後の捲縮モノフィラメントの満捲き率にて下記のように２段階で評価した。
○・・・満捲き率８５％以上
×・・・満捲き率８５％未満
（ｇ）難燃性
（ｆ）で得た捲縮モノフィラメントを筒編みし、ＪＩＳＫ７２０１Ａ２号又はＢ２号に従い、酸素指数（ＬＯＩ）法によって測定した。なお、ＬＯＩ値が２８％以上を合格とした。
【００２７】
実施例１
テレフタル酸をカルボン酸成分とし、エチレングリコールをグリコール成分とし、前記（１）式のリン含有化合物をリン原子含有量が６５００ｐｐｍとなるよう共重合した溶融粘度１９０ｐａ・ｓのリン含有共重合ＰＥＴを、溶融温度２９０℃で溶融後、図２の記載した計量プレート(オリフィス数：３、オリフィスの吐出孔径：０．４mm)とノズルプレート（ノズル孔数：１０孔、吐出孔径：０．６mm）から構成された口金装置を使用した。なお、図３に図２のＸ−Ｘ’方向の断面模式図を示すように、計量プレートのオリフィス数とは、ノズルプレートのノズル孔１つに対して設けられた数である。
このような口金装置を用いて、吐出量１１５ｇ／分で溶融吐出し、図１に示す工程図に従って紡糸、捲き取りを行った。まず、紡糸糸条を冷却した後、油剤を付与し、３５００ｍ／分の速度にて総繊度３３０デシテックス、１０フィラメントのポリエステルフィラメントを捲き取った。
得られたポリエステルフィラメントの複屈折率、単糸繊度のＣＶ％、捲縮性、分繊性、難燃性の評価結果を表１に示す。
【００２８】
実施例２〜３、比較例１〜６
ポリエステルの溶融粘度、使用したノズルの計量プレートのオリフィス数、ポリエステル中のリン含有量、フィラメントの単糸繊度、フィラメント数を表１記載のように変更した以外は実施例１と同様に行った。
得られたポリエステルフィラメントの複屈折率、単糸繊度のＣＶ％、捲縮性、分繊性、難燃性の評価結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１より明らかなように、実施例１〜３のフィラメントは、適量のリン原子が含有されており、単糸繊度のばらつきが小さいため、後加工での操業性（捲縮性、分繊性）が良好であった。
一方、比較例１のフィラメントは、ポリエステル中のリン原子の含有量が少ないため、難燃性に劣っていた。比較例２のフィラメントは、ポリエステル中のリン原子の含有量が多すぎたため、難燃性は良好であるものの、単糸繊度ばらつきが大きく、分繊加工時の操業性が不調であった。比較例３のフィラメントは、単糸繊度が太く、複屈折率が低かったため、延伸仮撚工程でフィラメントの長さ方向の繊度ばらつきが大きくなり、捲縮が不均一であり、分繊時の操業性も悪化した。比較例４のフィラメントは、溶融粘度が低く、ノズル孔１つに対して計量プレートのオリフィス数が１つの口金装置を用いて製造したため、単糸繊度のＣＶ％が大きいフィラメントとなり、分繊時の操業性が不調であった。比較例５のフィラメントは、単糸繊度が細く、複屈折率が高いため、仮延伸仮撚工程における捲縮発現性が不良であった。比較例６はフィラメント数が多く、紡糸時に単糸間の密着が生じ、切糸が多発したためフィラメントを得ることができなかった。また、比較例７は、ポリエステル中のリン原子の含有量が多すぎたため、溶融粘度が低下し、紡糸時の糸切れが多発し、フィラメントを得ることができなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のポリエステルフィラメントは、難燃性を有し、良好な紡糸性と均一な単糸繊度を具備しているので、延伸仮撚加工やその後の分繊加工工程の通過性が良好で、品位の高い捲縮モノフィラメントを得ることが可能となる。
そして、本発明の製造方法によれば、本発明の分繊用ポリエステルフィラメントを操業性よく得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分繊用ポリエステルフィラメントの製造方法の一実施態様を示す概略工程図である。
【図２】本発明の分繊用ポリエステルフィラメントの製造において使用する口金装置の計量プレートとノズルプレートの一実施態様を示す模式図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ’方向の断面模式図である。
【符号の説明】
１口金装置
２冷却装置
３油剤付与装置
４ゴデットローラ
５捲取機
６パッケージ
７計量プレート
８ノズルプレート
９オリフィスの吐出孔
１０ノズル孔
１１導入溝
Ｙ糸条

Claims

リン化合物を共重合し、リン原子の含有量が3000〜10000ppm、溶融粘度（２８０℃、せん断速度１０００／Ｓの条件下で測定）が１７０ｐａ・ｓ以上のポリエチレンテレフタレートを、ノズルプレートの１つのノズル孔に対して、ポリマーを導入する計量プレートのオリフィスを少なくとも２つ以上設けてなる口金装置を用いて溶融紡糸を行ことにより得られたフィラメントであって、単糸繊度２０〜４０デシテックス、フィラメント数６〜１６本、単糸繊度のＣＶ％が３％以下、複屈折率Δｎが２０×１０^−３以上６０×１０^−３以下であることを特徴とする分繊用ポリエステルフィラメント。
ただし、単糸繊度のＣＶ％（％）＝（Ｖ／Ｘ）×１００
Ｖ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の不偏分散の平方根
Ｘ：ポリエステルフィラメントを構成する全単糸繊度の平均値
リン化合物が下記（１）式で表される不飽和脂肪族リン化合物である請求項１記載の分繊用ポリエステルフィラメント。