JPS6215321A - ポリエステル異断面混繊糸の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は異断面混繊糸の製造方法に関し、特に直接紡糸
延伸法によって糸斑が良好でループ等の欠点のない品位
に優れた衣料用に好適なポリエステル異断面混繊糸を製
造する方法に関する。

〔従来の技術〕

ポリエステル布帛に柔らかさと、張りないし腰という一
見矛盾する風合を付与する手法として、断面形状を異に
する２種類のフィラメント群を混繊した所謂異断面混繊
糸が知られている。

断面の異型度を示する指標として下式で定義される断面
変形比が用いられており、 断面変形比の小さなフィラメント群が柔らかさにまた断
面変形比の大きなフィラメント群が張りないし腰に寄与
している。

このポリエステル異断面混繊糸の製造方法として、従来
紡糸と延伸の工程を切り離した方法が採用されてきた。

ところで近年生産性の向上を目的として紡糸工程と通伸
工程とを連続化した所謂直接紡糸延伸法が開発され工業
的に実用化され始めている。この直接紡糸延伸法は、紡
糸口金から溶融吐出し、冷却化した紡出糸条をガラス転
移点以上の温度に加熱した延伸ローラー（群）と結晶化
開始温度以上に加熱した引き取り熱セツトローラー（群
）に周回し、この延伸ローラー（群）と引き取り熱セツ
トローラー（群）の周速差で規定する倍率で延伸すると
ともに引き取り熱セツトローラー（群）によって熱処理
を施して熱的寸法安定性を付与する方法である。しかし
ながらこの方法はこれによって得られる繊維の物性は好
ましいものであるが、引き取り熱セツトローラー（群）
を４０００〜６０００ｆｆ！／分のような高速にした時
、糸条の揺れが大きく特にローラー（群）に４糸条以上
の多糸条を多数周回させた場合には糸条間で重なりが生
じ、糸切れとなったり、或いはそれを避けるために糸条
間隔を大きくとろうとするとローラー長が長くなり装置
的に高速回転が不可能になる等の問題点があった。

またこの方法は断面形状を異にする２種類のフィラメン
ト群を同一の延伸温度及び同一の延伸倍率で延伸するの
で、延伸温度及び延伸倍率を断面変形比の大きなフィラ
メント群に好ましい条件に設定すると他方のフィラメン
ト群に繊維長手方向に沿って太細な形成する延伸斑を生
じ、一方延伸温度及び延伸倍率を断面変形比の小さなフ
ィラメント群に好ましい条件に設定すると他方のフィラ
メント群に断面糸或いは単繊切れが生じて、結局両方の
フィラメント群を満足させる適性な条件がなく、これま
で第１図に示すような２種類のフィラメント群の断面形
状の組み合わせを採用することができなかった。

これは、断面変形比の大きなフィラメントは（ａｔ紡糸
ドラフト（口金吐出孔から溶融ポリエステルが吐出する
線速度に対する引き取り速度の比率、溶融状態に於ける
変形率の尺度）が大きい、（ｂｌ溶融吐出線の冷却速度
が速い為に断面変形比の小さなフィラメントに比較して
適正な延伸倍率が相対的に低くなることにより生ずる。

ここで適正な延伸倍率は繊維長手方向に太細床がなく且
つ破断伸度が実用上好ましい３０〜４５％の範囲に入る
延伸倍率をいう。即ち第２図に示す如（２種類のフィラ
メント群の延伸ローラー（群）に導かれる直前の糸条の
応力−伸長、曲線が異なるために、例えば延伸倍率の適
正領域が断面変形比の大きなフィラメント群（曲線Ａ）
ではＸ領域、断面変形比の小さなフィラメント群（曲線
Ｂ）ではＸ領域となって互いに重なり合わないからであ
る。更にこの方法では延伸後の熱処理を引き取り熱セツ
トローラー（群）に糸条を周回させて行うので引き取り
熱セツトローラー（群）と巻取り機との間で緩和が生じ
結果として弛緩熱処理が施されることになるが、断面変
形比の大きなフィラメント群と小さなフィラメント群で
は緩和の程度が断面変形比の大きなフィラメント群の方
が大きくなり、このため巻取ったパッケージに断面変形
比の小さなフィラメントから形成されるループが生じて
しまう。尚、引き取り熱セツトローラー（群）と巻取り
機との間の緩和は良好なパッケージを得るため巻取り張
力を調節するのに必要なものであり、ループを避けよう
として巻取り張力を高くするとパッケージが崩れてしま
う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来法の上記問題点を解決するものであり、同
一紡糸口金から同時に溶融紡糸した断面形状を異にする
２種類のフィラメント群を一旦８０℃以下に冷却固化し
たあと、引き続いて加熱流体域に導入し、紡出糸条を取
り囲む流体との走行摩擦抵抗によって生じる糸引き力（
少なくとも必要な延伸張力に等しくなければならない）
の作用の下に８０℃以上に再加熱し、熱並びに張力の影
響下に該紡出糸条を加熱延伸して結晶化及び配向を生ぜ
しめ、しかる後４０００〜６０００　ｍ７分の高速で巻
取る方法であり、これによって糸斑が良好でループ等の
欠点のないポリエステル異断面混繊糸を安定に製造する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、互いに断面形状を異にす
る２種類のフィラメント群から構成される異断面混繊糸
を製造する方法に於いて、同−紡糸口金から溶融紡糸さ
れたのち冷却気流によって冷却された２つの未延伸繊維
フィラメント群を引き揃え、引き続いて加熱流体域に導
入し該加熱流体域から高速度で引き取ることにより、上
記未延伸繊維に熱延伸を施すことを特徴とするポリエス
テル異断面混繊糸の製造方法である。

以下本発明を更に詳しく説明する。

本発明で用いるポリエステルは、８５モル％以上がエチ
レンテレフタレートから構成されるものであり、０〜１
５モル％の範囲でポリエチレンテレフタレート以外の共
重合エステル単位を含有しうる。ポリエチレンテレフタ
レート単位と共重合させうる他のエステル形成性成分の
代表例にはジエチレングリコール、テトラメチレンクリ
コール、ヘキサメチレンｆ　ＩＪ　：Ｉ　−／Ｌ／、ペ
ンタエリトリットなどのグリコール類、並びにヘキサヒ
ドロテレフタル酸、ジ安息香酸、アジピン酸、イソフタ
ル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、アゼライン
酸などのジカルボン酸がある。本発明で用いる溶融紡糸
可能なポリエステル重合体は固有粘度〔η〕が０．４５
〜１．０の範囲のものが好ましい。

またフィラメントとガイド等の摩擦抵抗を下げ走行張力
の変動を抑える目的で、ポリエステ　　　□ル重合体に
酸化チタン、カオリン、カオリンを焼成して得る非品性
のメタカオリン等を単独もしくは組み合わせて０．１〜
５．０重量％の範囲で配合するのは本発明を何ら妨げる
ものでなく、高品質のポリエステル異断面混繊糸を安定
に製造するうえでむしろ好ましい。本発明で用いる直接
紡糸延伸装置の１例を第３図により説明する。第３図に
於いて、溶融紡糸口金（１）から溶融紡出された紡出糸
条（２）は、冷却気流（３）によって冷却後、集束ガイ
ド（４１）を経て更に随伴気流分離装置（５）で紡出糸
条に随伴する空気流を分離し。

加熱流体域（６）へ導入され、ここで加熱蔦伸された後
、集束ガイド（４，）及び紡糸油剤付与装置（７）によ
り集束及び油剤処理を施され、引き取りロー　９−　（
８）、　（９）を経たあとワインダーで巻取られパッケ
ージ（１１）に成型される。引き取りローラー（８１，
（９）の間にインターレース装置　（１０）が配設され
糸条交絡が付与される。

本発明では、紡出直後の糸条は冷却風吹付は或いは空冷
のような通常の冷却装置により、前記ポリエステル１合
体の８０℃以下の温度に一旦冷却される。この冷却を行
う前の紡出糸条にポリエステル重合体の融点以上の高温
加熱域を通すことは、繊維の太さ斑を生じるので好まし
くない。また紡出糸条を予め一旦８０℃以下に冷却しな
い場合には、加熱流体域中に於ける熱延伸による配向が
不充分となり満足しうる糸質を得ることができない。

８０℃以下までの冷却は室温の純粋な空気を吹込むこと
により行うのが好ましいが、他の方法で行っ工もよい。

空気の吹込みは横吹き方式、外側から中心部へ、もしく
は逆の中心部から外側へ空気を吹込む円周クエンチ方式
のいずれであってもよい。

本発明では次いで糸条な加熱流体域に導入するが、この
加熱流体域の入口の位置は糸条が８０℃に達する位置よ
り下流であればよいが、走行糸条に沿って発生する随伴
気流の量を極力抑え、糸条に対する空気抵抗を下げる意
味で糸条の凝固点位置に近い方が好ましい。通常紡糸口
金から１〜３ｍの範囲にあれば充分である。

加熱流体域を形成する装置としては、糸条の非接触加熱
装置であればいかなるものでもよいが、なかでも円形断
面の加熱管が好ましい。この加熱管の内径は糸条が管に
接触せずに通過するのに充分な大きさが必要であり、１
糸条あたり５〜５０ｍの内径を有することが好ましい。

管の長さは糸条の通過時間が０．０１〜０．０３秒とな
る長さが必要であり５０〜３００α、好ましくは１５０
〜２５０αである。

本発明では加熱流体域の温度は極めて重要であり、加熱
された糸条の温度が８０℃未満の場合には主として引き
取り速度によって定まる糸条張力下では延伸されず、得
られた糸は破断強度が低く、破断伸度の高い、しかも熱
収縮率の高い不満足な性能しか示さない。

本発明に於いては得られる糸条の性能からはこの加熱流
体域の出口の糸条の温度を１２０℃以上にするのが適当
である。一方あまり温度が高くなると糸条同志の融着な
どが発生するのでこの加熱温度には操作の面でおのずか
ら限界がある。特に加熱流体域に入る前の糸条の配向性
が低い場合糸切れ等が著しく、操業性が低下するため、
この点からも引き取りロー２−の速度の下限は制約され
、引き取り速度は４０００　ｍ７９以上が必要となって
くる。

加熱流体としては好ましくは空気であるが窒素でもよい
。また管内の加熱流体は糸条による随伴気流及びそれに
伴う乱流以外は静止流体で良いが、加熱流体を糸条の上
流から、もしくは下流から積極的に導入すると更に好ま
しい。

また加熱流体域中に於いて、糸条は変形抵抗と加熱流体
との摩擦抵抗力とのバランスによって熱延伸を受けて配
向性並びに結晶化が増大するが、この加熱流体域の温度
勾配を正にすることは、糸条の変形速度を緩慢にし、糸
斑の少ない、均染性並びに強伸度物性に優れた繊維糸条
を得るのに極めて効果的であり好ましいことである。

糸条に同伴される空気による糸条の乱れ、加熱効率の低
下を防止するため、加熱流体域に導入する直前で糸条の
随伴流を分離するのが好ましい。

随伴気流の分離装置は、糸条に随伴して走行する気流を
糸条から分離する機能を有するものであればいかなるも
のでもよいが、特に中央部に糸条走行用小孔を有し円錐
形のものが最もシンプルであり且つ目的に合致する。材
質は耐摩耗性の点でセラミックがよい。随伴気流分離装
置は加熱管の糸条入口側に設けられた中央部に糸条走行
用孔を穿った円盤状上蓋の孔を閉鎖するようにこの上蓋
上に装置される。糸条に随伴された気流はこの随伴流分
離装置によって糸条から分離されて加熱管の外側へと拡
散し、管内には殆ど入らない。従って管内の加熱流体は
随伴気流によって乱されることがなく管内は常に所定温
度に保持されるから糸条の均一な熱延伸が達成できる。

加熱流体を通過させた後ガイドで集束を与え給油装置で
給油を行い、その後４０００〜６０００ｍ／分で回転す
る一個もしくは対になった引き取りローラー（群）で引
き取ってワインダーに巻き取る。

給油する油剤としては濃度２〜１５重量％のエマルジョ
ン型油剤、また鉱物油と界面活性剤との混合物を主体と
するストレート型油剤でもよい。給油装置は通常ガイド
が用いられるが、適当な装置を設けて糸条に随伴する気
流をカットできればキスロールでも差支えない。また給
油後にインターレース等の処理を行ってもよい。

この場合、対になった引き取りローラー（群）の中間に
インターレース装置を設ける方式が交絡の点から最も効
果的であるが、引き取りローラーの前もしくは後ろに適
当な張力調整ガイド等と組み合わせて設けることも勿論
可能である。

糸条の単糸繊度は、小さいほど熱処理効果が大きいので
単糸デニールは６デニール以下トスるのが好ましい。

なお加熱流体域入口上流で給油することは油剤の蒸発潜
熱に加熱エネルギーが消費されるため好ましくない。

結晶部分の配向を充分に行い糸斑が少なくかつ熱安定性
、染色特性の優れた繊維を得るためには引取り速度は４
０００　ｍ７分以上が必要である。４０００　ｍ１分未
満では加熱流体域での熱延伸による変形度が大きく、単
繊維間で延伸斑が生じるため繊度斑、染色斑などの糸構
造斑が目立つという問題が生じる。一方、引取り速度が
６０００　ｍ７分を超えると紡糸糸切れが多く発生する
ようになり、また加熱流体域中での熱延伸の変形度が小
さく、力学特性向上が小さくなるので好ましくない。

本発明に於いて冷却気流温度を３５℃以上に高くするこ
とは本発明を何ら妨げるものでな（糸斑の少ない糸条が
形成されるのでむしろ好ましい。ここで、糸斑が減少す
る理由であるが次のように考えられる。即ち紡出糸条の
細化挙動は冷却気流温度及び流速条件に依存するが、こ
のとき冷却気流温度が高くなると紡出糸条の冷却細化が
緩慢に進行し、その結果として繊維に均一な微細構造が
発現、形成されるのと同時に前記冷却細化変化速度が緩
慢であるため、糸条の振動の影響等の外部からの乱れを
受けにくなり糸斑の少ない糸条が形成される。

本発明では前述の加熱流体域を１個設ける方式の他、溶
融紡糸口金を通して溶融紡出され一旦８０℃以下の温度
に冷却固化された紡出糸条な７０〜１００℃の加熱雰囲
気中に導入し、実質的に紡出糸条に伸長を与えることな
く予備加熱した後直ちに最低温度が５０℃を下らず最高
温度が１５０℃以上である糸条走行方向に沿って昇温す
る正の温度勾配を付与した第２の加熱雰囲気中を通過さ
せて熱延伸し４０００〜６０００ｍ／分の速度で引き取
る、加熱雰囲気を２段に設けた方式を採用してもよい。

かかる方法にて得られるポリエステル繊維は乾熱或いは
製水熱収縮率が低く熱安定性に優れる他、次に述べる特
徴を有する。即ち （１）通常の延伸方式に於いて、低倍率で延伸した場合
に観察される、ネッキングと称される未延伸部分を生じ
ることなく広範囲に延伸比を変化しうる。

（２）染料吸着速度が高く濃染性に優れる。これは繊維
の平均配向が低いことにも由来するが、加熱流体域に於
ける糸条の細化変形に伴う繊維微細構造の結晶化及び配
向が単繊維表面の加熱流体と接触して摩擦抵抗による剪
断力を受は易い表層部で集中的に進行し、単線維内部で
は、低配向非晶部が比較的多く残っているという効果に
帰せられる。

本発明では、断面形状を異にする２種類のフィラメント
群はそれぞれ加熱流体域の中で流体との走行摩擦抵抗力
と延伸に必要な張力がつりあった点で別異の延伸倍率で
加熱延伸されるので、従来法に見られたネッキングの発
生もしくは断糸、単繊維切れの発生が無い。特にネッキ
ングの発生の無いことは上記（１）の特徴が大きく寄与
している。

更に本発明では、得られるポリエステル繊維の熱収縮率
が低いため従来法の如く加熱したローラーに周回させて
熱セットする必要がなく、従って従来法に見られたパッ
ケージ上でのループの発生を抑えることが可能である。

本発明に於ける２種類のフィラメント群の断面変形比の
組み合わせの比率は１．５〜７の範囲が好ましい。１．
５未満では柔らかい風合と張りのある腰を兼備した独特
の風合が得られず、また７を超えると断面変形比の大き
いフィラメント群の影響が勝って粗硬な風合となって好
ましくない。またフィラメント数は特に制限されないが
断面変形比の小さなフィラメント群が２４〜４８本、断
面変形比の大きなフィラメント群が６〜１８本のフィラ
メントから構成されることが風合的に優れるものを得る
ことができる。

本発明では、断面形状を異にする２種類のフィラメント
群は第４図に例示する如く同一の紡糸口金から紡出する
のが好ましい。

また加熱延伸は、第５図に示すよ５に、２種類のフィラ
メント群を別異の加熱管に導いて加熱蔦伸後合糸して引
き取ってもよい。

本発明に於いて同一紡糸口金から断面形状を異にする２
種類のフィラメント群の単繊維繊度をコントロールする
方法は別異のギヤポンプで溶融ポリマーを計量してもよ
いし、また紡糸口金の背後に孔径の大きさを適当な比率
に選んだ前板を設は毛管の圧損を利用してもよい。単繊
維の繊度は必ずしも同一である必要はなく、任意に選ん
でよい。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例 相対粘度（メタクレゾール、２５℃）１．６３のセミダ
ルのポリエチレンテレフタレートを第３図に示す装置を
用いて直接紡糸鳶伸した。紡糸口金は第６図に示す如き
十字形（１５ホール）、Ｏ形（３３ホール）孔形状の吐
出孔を有する紡糸口金を用い、吐出量４０！／分で２９
５℃で紡出した。紡出糸条の冷却は横吹型冷却装置を用
い、吹出しの上端位置が紡糸口金下１ＯｃｆＩＬになる
ようにし、且つ２５℃、６５　ＲＨ％に調節した空気を
ｏ、ｓｍ７秒の速度で１．５ｍの長さにわたって吹付は
紡出糸条の温度を８０℃以下とした。加熱管は内径３０
ｍ、長さ１．５ｆｆｉのものを用い、加熱管上部に糸条
通路として径５ｆｉの小孔を有するセラミック製の随伴
気流分離装置を配設し、加熱管外部からダウサム加熱に
より管内壁が１８０℃になるように加熱した。加熱管出
口に於ける走行糸条の温度は１４５℃であり、走行張力
は５７Ｐで張力の変動は小さく安定していた。また加熱
管入口と出口に於ける糸条の太さの比から加熱流体域に
於ける加熱延伸は１．５〜１．９倍の範囲にあると推定
された。

紡糸油剤は給油ガイドを用い、加熱管から５０３下流の
位置で糸条に付与した。油剤はエマルジョン油剤で界面
活性剤成分を１２重ｉ％含み、２５℃に於ける溶液粘度
が２，５ｃｐｓのものを用い、糸条に対し界面活性剤成
分が０．５重景％になるように計量した。引き取りロー
ラーは２個対になったものを用い、同速度は５０００　
ｍ７分とした。引き取りローラーは表面がローラー軸方
向に鏡面部と梨地部が円周方向に交互に４回繰り返され
る、所謂ゼブラローラーを用い糸離れをよ（した。２個
の引き取りローラー間には糸条交絡装置を設置しエアー
圧５ｋｇ／ｃＩｒＬ！で２５ケ／ｆｎの交絡を与えた。

ワイングーはバーマーク社製の巻取りを用い張力１０Ｊ
’で巻取った。

このようにして得たポリエチレンテレフタレート繊維の
糸質を表に示す。得られたパッケージはループ、毛羽が
無く、第７図に例示した１０００ｍ／分での解舒モデル
テストで何ら問題は生じなかった。

比較例 相対粘度（メタクレゾール、２５℃）１．６３のポリエ
チレンテレフタレートを第８図に示す装置を用いて直接
紡糸延伸した。紡糸口金は実施例と同じものを用い吐出
量４０１／分で２９５℃で紡出した。紡出糸条の冷却は
横吹型冷却装置を用い、吹出しの上端位置が紡糸口金下
１０αになるようにし、且つ２５℃、６５　ＲＨ％に調
整した空気を０．５ｍ／秒の速度で１．５ｍの長さにわ
たって吹付け、紡出糸条の温度を８０℃以下とした。

次いでキスローラーで紡糸油剤な糸条に付与したあと連
続して８０℃に加熱した、周速２０００ｍ／分で回転す
る延伸ローラーに５回巻付けたあと、１５０℃に加熱し
た周速５０００ｆｆ！／分で回転する１対の引き取りロ
ーラーに１０回巻付け、延伸ローラーと引き取りローラ
ーの間で２．５倍に延伸し、しかるのちバーマーク社製
のワイングーを用い張力１０１で４８４０　ｍ１分で巻
取った。引き取りローラーとワイングーの間には糸条交
絡装置を設置し、エアー圧８　ｋｌｉ／ａｒｔ”で２５
ケ／ｍの交絡を与えた。紡糸油剤はエマルジョン油剤で
界面活性剤成分を１２重量％含み、２５℃に於ける溶液
粘度が２．５ｃｐａのものを用い、糸条に対し界面活性
剤成分が０．５重量％付着するようにキスローラーの回
転数を調節した。またキスローラー下の糸条集束ガイド
で走行糸条の張力を調整し、延伸ローラー上での糸条の
揺れを抑え、糸条と糸条が重ならないようにした。この
ようにして得たポリエチレンテレフタレート繊維の糸質
を表に示す。得られたパッケージには多数のループが認
められ、１０００ｍ／分の解舒モデルテストを行ったと
ころ、糸切れが多発した。

表 〔発明の効果〕 以上の如く本発明によればループ、毛羽のない衣料用に
好適なポリエステル異断面混繊糸を極めて能率的に製造
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）〜明は異断面形状組み合わせの例の混繊糸
断面図、第２図は断面形状を異（する２種類のフィラメ
ント群（Ａ：断面変形比の大きなフィラメント群、Ｂ：
断面変形比の小さなフィラメント群）の延伸前の応力伸
張曲線のモデル図、第３図は本発明で用いる１例の直接
紡糸延伸装置の概略図、第４図は本発明で用いる１例の
紡糸口金の斜視図、第５図は本発明で用いる他の例の直
接紡糸延伸装置の概略図、第６図は実施例で用いた紡糸
口金の孔形状の組み合わせを示す図、第７図は延伸線維
パッケージの解舒テスト装置の概要図、第８図は比較例
で用いた従来の直接紡糸延伸装置の概略図である。 １：紡糸口金 ２：紡出糸条 ２ａ：断面変形比小のフィラメント群 ２ｂ：断面変形比大のフィラメント群 ３：冷却気流 ４．４１ｔ４ｔ：集束ガイド ５：随伴気流分離装置 ６、６．、６．　：加熱流体域（加熱管）７、７．、７
．　：紡糸油剤付与装置 ８．９：引き取りローラー １０：インターレース糸条交絡装置 １１：パッケージ １２：引き取りローラー １３：給油装置（キスローラー） １４：集束ガイド １５：延伸ローラー １６：引き取りローラー （イ）　　　　　　（・口）　　　　　　　（ハ）（二
ン　　　　　　（ホ）　　　　　　　（へ）（ト）（千
）（１力 第　１　図 第　２　図 第３　回 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに断面形状を異にする２種類のフィラメント群から
   構成される異断面混繊糸を製造する方法に於いて、同一
   紡糸口金から溶融紡糸されたのち冷却気流によって冷却
   された２つの未延伸繊維フィラメント群を引き揃え、引
   き続いて加熱流体域に導入し該加熱流体域から高速度で
   引き取ることにより、上記未延伸繊維に熱延伸を施すこ
   とを特徴とするポリエステル異断面混繊糸の製造方法。