JPS6346172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は固有粘度の異なるポリエステル系ポリ
マーからなるサイド・バイ・サイド型複合繊維を
製造する方法に関する。 特に高性能のポリエステル系複合巻縮加工糸を
高速度で製造する方法を提供せんとすることを目
的とするものである。 従来、巻縮糸の製造方法は、仮撚加工法が主流
となつており、この方法は近年フリクシヨン仮撚
ユニツトの出現により、それ迄のスピンドル型仮
撚より高速化が可能になつた。しかし、それでも
高々1000m/mm程度であり、紡糸直加工しても大
幅な生産性の向上を期待することができない。 これに対し、延伸糸を予熱後加熱空気で嵩高加
工する方法が種々提案されている（例えば特公昭
53−35175号公報、米国特許第3729831号明細書、
米国特許第3852857号明細書）。これらの方法は高
速化という点では優れているが、衣料用途に用い
る加工糸としては嵩高性において劣り、又加工方
法が繊維に過度の熱収縮を起こさせる方法である
為に、染斑、力学的特性（高伸度、伸び易い）に
おいて劣る。この為にこの技術は単糸デニール、
トータルデニールの大きいカーペツト用タフト糸
の製造に利用されている。 一方、仮撚後空気押込ノズルで熱セツトする方
法（特開昭53−119348号公報、特開昭54−68433
号公報）も提案されているがこれとて高速度での
加工が困難であつて紡糸直加工には適さない。 これらの方法に対し、固有粘度差を有するポリ
エステル複合繊維を高速度で紡糸し、巻縮嵩高加
工糸を製造する方法が提案されている（特公昭50
−13848号公報）。しかし、この方法では、固有粘
度差が小さく、かつ固有粘度自体が高すぎて、衣
料用途に適した嵩高性、風合の加工糸は得られな
い。 更に、異種、異質なポリマーを複合紡糸し、延
伸熱処理後加熱空気加工する方法も提案されてい
る（米国特許第4115989号明細書、米国特許第
4118534号明細書、実公昭46−9535号公報、特公
昭45−37576号公報、特開昭54−42441号公報）。
しかしこれらの方法は高速度加工には適するが巻
縮加工糸としての嵩性と力学的特性が劣り、衣料
用途には依然として適さない。 又、異種、異質ポリマーを複合紡糸し、延伸熱
処理後加熱流体で加工する方法が提案されている
（特開昭56−169830号公報）。この提案のものは巻
縮嵩高性、及び力学的特性も良好で、衣料用途に
も使用出来るものであるが、紡糸速度が著しく低
いこと、延伸熱処理するという点において生産効
率を高めることができない。 本発明はこれら従来法の欠点を解消し、巻縮嵩
高性及び力学的特性の良好な巻縮加工糸を超高速
紡糸で得んとするとものであり、超高速紡糸にお
ける紡出糸条の詳細な物性研究結果に基づいてま
つたく新しい発想によりなされたものである。 即ち、本発明は、固有粘度差△〔η〕ｆを有す
るポリエステルからなるサイド・バイ・サイド型
複合繊維を製造するに際し、固有粘度の低いポリ
エステル成分を構成するポリエステルとして、酸
成分に対して３〜10モル％のイソフタル酸成分、
ジエチレングリコール成分、又はトリエチレング
リコール成分が３〜10モル％共重合されているポ
リエステルを用い、且つ前記ポリエステル成分の
固有粘度〔η〕ｆを0.34〜0.50、両ポリエステル
成分の固有粘度差△〔η〕ｆを0.20〜0.30とし、
4000〜5500ｍ／分の紡糸速度で引取ることを特徴
とするポリエステル系複合繊維の製造方法であ
る。 本発明におけるポリエステルとしては、固有粘
度の高い方のポリエステル成分には、主としてポ
リエチレンテレフタレートを用い、固有粘度の低
い方のポリエステル成分には、酸成分に対して３
〜10モル％のイソフタル酸成分、ジエチレングリ
コール成分、又はトリエチレングリコール成分が
共重合されている共重合ポリエステルを用いる。 この様に、主としてポリエチレンテレフタレー
トから成るポリエステル成分と、前記ポリエステ
ル成分よりも固有粘度の低い共重合ポリエステル
成分とがサイド・バイ・サイド型に複合されてい
る繊維は、より高度の捲縮を発現させることがで
きる。 ここで、共重合量が３モル％未満の場合には、
より高度の捲縮の発現を期待することができず、
他方、共重合量が10モル％を超える場合には、粘
度の低下、融点の低下等の為に固有粘度の低い側
のポリマーの紡糸が困難となる。 本発明の発想の基本は超高速紡糸において紡出
糸の固有粘度〔η〕ｆによつて紡出糸の物性が著
しく異なることを利用するものである。即ち、
我々の基礎研究によれば一般的なポリエチレンテ
レフタレートの溶融紡糸において、紡糸速度と熱
収縮率との間には図に示すような関係がある。図
において固有粘度〔η〕ｆの高い糸条の挙動を実
線で、固有粘度〔η〕ｆの低い糸条の挙動を点線
で示す。 2500m/mm以下の低速紡糸速度域（図のの領
域）では高〔η〕ｆ、低〔η〕ｆ糸条共に、紡糸
速度の上昇にともなつて、分子鎖配向が増大し、
高〔η〕ｆ糸条程熱収縮率が大きくなる。これら
の糸条は低強度、高伸度である為、それ自体では
使用に耐え得ないので、後から延伸熱処理され
る。この時得られる糸条の密度は高〔η〕ｆ糸条
程小さく、従つて熱収縮率は大きくなる。この高
〔η〕ｆ、低〔η〕ｆ糸条の収縮特性差を利用し
たものが固有粘度差ポリエステル系のサイド・バ
イ・サイド型複合繊繊であり、過去提案されたも
のは殆んどがこの領域に属するものである。一例
を示せば、特開昭56−169830号公報に記載された
技術がある。 ところが紡糸速度を更に上げて2800〜3200m/
ｍｉｎの領域即ち図のの領域とすると驚ろくべき
ことに高〔η〕ｆ、低〔η〕ｆの紡出糸条及び、
その延伸熱セツト糸条の物性に大きな差がなくな
つてしまう。即ち、この紡糸速度域では、固有粘
度差利用による複合繊維では高嵩高性を得ること
は難めて困難なのである。このこともあつて前記
特開昭56−169830号公報ではその特許請求範囲に
おいて、好適紡糸速度を高々2000m/minとした
ものと推察される。 しかし、更に驚ろくべきことは紡糸速度を更に
上げていくと（図のの領域）、紡出糸の密度が
大きくなり紡出糸の収縮率は紡糸速度が大きい程
低下する現象がみられる。この領域から再び高
〔η〕ｆ、低〔η〕ｆの紡出糸条に物性差が現わ
れ始める。しかし、この領域では高〔η〕ｆ糸条
程密度が大きくなり、従つて収縮率が小さくな
る。これは図のの領域とは逆の現象である。こ
れらの紡出糸条は低強度、高伸度であるので、延
伸熱セツトが必要となるが、熱セツトすると高
〔η〕ｆ、低〔η〕ｆ糸条とも極めて類似の高密
度を呈し、収縮特性の差がなくなつてしまう。こ
の紡糸速度領域で固有粘度差サイド・バイ・サイ
ド型複合繊維の紡出糸を延伸熱セツトしないで弛
緩熱処理するとクリンプが発生する。しかし一旦
緊張下で熱処理したものは後で弛緩熱処理しても
クリンプ構造は極くわずかな程度しか発生しな
い。この現象を利用して、紡出後延伸熱セツトせ
ずに直接弛緩熱処理すればクリンプ構造を発現さ
せることも出来るのだが、得られる糸条は伸度が
極端に大きく、且つ低強度である為に使用に耐え
得ない。 次に、更に高速の4000から5500m/min位の領
域（図のの領域）では紡出糸のみで高密度、低
収縮、且つ強度も大きくなり、使用に耐え得るも
のが得られる。又幸いなことにこの領域において
は、固有粘度差によつて両者の紡出糸条の物性に
大きな差がある。 この知見を基に、固有粘度差サイド・バイ・サ
イド型複合繊維の紡出糸を弛緩熱処理したところ
極めて良好なクリンプ構造が得られた。ところ
が、一旦延伸熱セツト或いは緊張熱処理したもの
を、後でいくら弛緩熱処理してもクリンプ構造は
発現しなかつた。このことはの領域と同じ現象
であり、その理由は複合繊維にクリンプ構造をと
らせない様な緊張熱処理では、その状態で結晶化
が進行してしまいサイド・バイ・サイドの構造差
がなくなつてしまうからであると考えられる。
尚、先にクリンプ構造を発現させたうえで、より
高温の熱処理を施こしても、クリンプ構造は消滅
せず、より一層結晶化が進行し、形態的に安定な
構造のものが得られる。 本発明は、以上の知見を利用して固有粘度差サ
イド・バイ・サイド型複合繊維を4000m/minか
ら5500m/minの紡糸速度で紡出し、弛緩状態で
熱処理することを最も大きな特徴とするものであ
る。 更に紡糸速度を大きくしていくと（図のの領
域）低〔η〕ｆ糸条でも密度が大きくなり、再び
高〔η〕ｆ、低〔η〕ｆ糸条で物性の差がなくな
つてしまう。 このことから、本発明の紡糸速度4000から5500
ｍ／ｍｉｎの範囲の紡出糸を直接弛緩熱処理するこ
とが好ましい。 次に重要なことは、サイド・バイ・サイド両成
分において、低〔η〕ｆ側の固有粘度〔η〕ｆが
0.34から0.50の範囲内にあることである。この
〔η〕ｆが0.34より小であれば溶融紡糸時の糸切
れや、紡糸口金面の汚れが発生し、安定した紡糸
出来なくなる。一方0.50を越えると紡糸性は良く
なるが、固有粘度差△〔η〕ｆ、紡糸速度を本発
明の範囲内としても、紡出糸の潜在巻縮性能が低
下してしまう。この理由は、〔η〕ｆが大きくな
ると紡糸段階での結晶化が促進されること、又高
〔η〕ｆ側の固有粘度〔η〕ｆを低〔η〕ｆ側の
固有粘度〔η〕ｆ上昇に見合うように大きくして
いつても、〔η〕ｆが0.70を超える様になると、
結晶化が飽和する傾向がみえ始め、両成分間の物
性差が縮小してくることの２点が、低〔η〕ｆの
上限を決める理由である。 次に重要なことは、両成分の固有粘度差△
〔η〕ｆが0.20〜0.30であることである。この△
〔η〕ｆが0.20より小さくなると充分な巻縮性能
を得ることは難しくなる。又0.30より大きくなる
と紡糸時の口金面においてポリマーのベンデイン
グが大きくなり紡糸性が極端に低下してしまう。 かくして得られたポリエステル系複合繊維は、
そのままで弛緩熱処理することにより、良好な巻
縮を発現させることができるが、更に延伸するこ
となく80℃から120℃の温度0.03ｇ/dl以下の張力
下であらかじめ弛緩予備熱処理し、次いで160℃
〜220℃の温度で弛緩熱処理することにより、更
に良好な品質の複合巻縮糸を得ることができる。 ここで、弛緩予備熱処理する理由は、先に、紡
糸速度と紡出糸条の物性の関連において説明した
様に、直接、緊張高温熱処理した場合、サイド・
バイ・サイドの両成分とも結晶化してしまいクリ
ンプ構造をとらなくなつてしまうためであつて、
あらかじめ弛緩予備熱処理してクリンプ構造を発
現させる必要があるのである。ここで張力として
は0.03ｇ/dl以下であればよい。これより大きく
なると効果的に弛緩させることは難しくなり、発
現したクリンプ構造が劣つたものとなるという現
象がみられる。又温度としてはサイド・バイ・サ
イド成分間の潜在的収縮性能を発現させる為に、
ガラス転移点温度よりも高くする必要があり、80
〜120℃が適当である。 尚、120℃より高くても充分弛緩してやればク
リンプ構造をとるのであるが、あまり高すぎると
サイド・バイ・サイドの両成分とも収縮してしま
い、得られるクリンプ性能は低下してしまう。 この様にして一旦弛緩予備熱処理した後で更に
低張力で高温弛緩熱処理する。これは弛緩予備熱
処理だけでは結晶化が充分進展しておらず後の処
理工程（染色、織物の緊張処理、フアイナルセツ
ト）でクリンプ構造がへたつてしまう現象がみら
れるからである。即ち結晶化を促進し、構造的に
安定させる為に高温熱処理が望ましいのである。
温度としては結晶化が進行する160℃から220℃が
採用され、この温度より低くては上記の後工程で
の構造安定化効果が減少するし、又高すぎると収
縮がおこりクリンプ構造がヘタつてしまう現象が
みられる。尚、弛緩状態で処理する理由は張力を
大きくして高温熱処理するとクリンプ構造がヘタ
つてしまうからである。 一方、紡糸引取後の糸条を、引続いて、加熱流
体押込ノズルにより160〜220℃で弛緩熱処理して
も、良好な複合巻縮糸を得ることができる。加熱
流体押込みノズルでの弛緩熱処理温度は、160℃
から220℃位が好適である。ここで160℃未満では
織編物にしてから処理される温度（約180℃の緊
張セツト）に耐えられず巻縮がヘタつてしまう。
又220℃より高温にすると紡出糸の高〔η〕ｆ、
低〔η〕ｆ側とも大きく収縮し、クリンプの発現
が低下する現象がみられる。このことから160℃
以上で弛緩熱処理し、クリンプの発現と同時に結
晶化を進行させるのがよいのである。 尚、ホモポリエステルと共重合ポリエステルと
からなるサイド・バイ・サイド型複合繊維は、こ
れまでに数多く提案されているが、そのいずれも
が、高〔η〕ｆ側に共重合ポリエステルを使用し
ている点が本発明と大きく異なる。この点につい
て説明すると従来の技術は殆んどが2000ｍ／分以
下の低速紡糸系のものであり、この速度領域にお
いては高〔η〕ｆ側が高収縮側でなければならな
いので、収縮性を向上させる為に共重合成分を高
〔η〕ｆ側に使用していたのである。ところが、
本発明は高速の紡糸系のものであるので低〔η〕
ｆ側程高収縮にさせなければならずこの為に低
〔η〕ｆ側に共重合成分を使用するのが良いので
ある。 本発明において、高〔η〕ｆ側に収縮率を低下
させる結晶化促進剤、イソフタル酸ジメチル―５
スルホン酸ナトリウム等を添加しても捲縮性能が
向上する。 また、本発明によつて得られる複合繊維の捲縮
を発現すべく行なう弛緩熱処理は、溶融紡糸に直
結して行なつてもよく、別の工程で実施してもよ
い。即ち、溶融紡糸して、一旦巻取つた後で弛緩
熱処理してもよく、更には製編織後に処理しても
よい。 以下実施例によつて本発明を説明するが、本発
明で巻縮性能を表わすTcは以下の測定で行なつ
たものである。 Tc＝l₀−l₁／l₀×100％ l₀はデニール当たり２mgの荷重を掛け沸水中で
20分間処理してから取り出し、この荷重付加の状
態で一昼夜40℃以下で乾燥し、その後デニール当
たり200mgの荷重を掛け１分後の長さ、l₁はl₀を測
定した３分後に、デニール当たり２mgの荷重を掛
け１分後の長さである。 また、固有粘度〔η〕ｆは、フリーホール（自
由落下）のフイラメントで測定した固有粘度であ
り、フリーホール（自由落下）フイラメントは、
サイド・バイ・サイド複合紡糸において、片側の
ポリマーを停止し、もう一方のポリマーのみを紡
出したフリーホール（自由落下）のフイラメント
により測定する。この場合〔η〕ｆは次式で決定
される。 〔η〕ｆ＝^lin _c→₀In（ηrel）／ｃ （ηrel）は60％フエノールと40％四塩化炭素の
混合物を溶媒とするポリエステルの稀薄溶液の粘
度と同温同単位で測定した前記溶媒混合物の粘度
との比であり、Ｃは100c.c.混合物中のポリエステ
ルのグラム数である。 実施例 固有粘度の異なる２種類のポリエチレンテレフ
タレートを、常法により溶融複合紡糸し、180℃
で弛緩熱処理して巻縮を発現させ150デニール／
48フイラメトの複合巻縮糸を得た。その際、紡出
糸条の両成分の固有粘度〔η〕ｆ及び紡糸速度を
第１表に示す如く種々変更した。 織物評価は、２―２ツイルで目付がほぼ150ｇ/
m²になる様染仕上したものについて行つた。風
合、ひけ、斑は手触り、肉眼で判定したもので、
○は良好、△はやや不良、×は不良であることを
示す。

【表】 本発明の範囲内にある実験No.18〜20は、本発明
の範囲外にある実験No.１〜11、実験No.14〜17に比
較して、得られる複合繊維の捲縮特性が良好で且
つ良好な風合を呈し“ひけ”や“斑”のない均斉
な織物が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は、ポリエチレンテレフタレートについて紡
糸速度と紡出糸の熱収縮率との関係を示すグラフ
である。実線は高〔η〕ｆ糸、点線は低〔η〕ｆ
糸の挙動を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固有粘度差△〔η〕ｆを有するポリエステル
   からなるサイド・バイ・サイド型複合繊維を製造
   するに際し、固有粘度の低いポリエステル成分を
   構成するポリエステルとして、酸成分に対して３
   〜10モル％のイソフタル酸成分、ジエチレングリ
   コール成分、又はトリエチレングリコール成分が
   ３〜10モル％共重合されているポリエステルを用
   い、且つ前記ポリエステル成分の固有粘度〔η〕
   ｆを0.34〜0.50、両ポリエステル成分の固有粘度
   差△〔η〕ｆを0.20〜0.30とし、4000〜5500ｍ／
   分の紡糸速度で引取ることを特徴とするポリエス
   テル系複合繊維の製造方法。