トップ :: D 繊維 紙 :: D02 糸;糸またはロ−プの機械的な仕上げ;整経またはビ−ム巻き取り

【発明の名称】 熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法
【発明者】 【氏名】上村 徹
【氏名】岩井 茂樹
【課題】低配向未延伸糸を用いて性能にばらつきがなく、品位の高い熱伸長性を有する短繊維を低コストで生産性よく製造することができる、熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法を提供する。

【解決手段】構造一体性パラメーター(ε0.2 )が45%以上のポリエステル系未延伸糸束を温度Tg−10〜Tg+30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.3 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で5〜30%の弛緩熱処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕上げ油剤を付与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断する。ただし、Tg:未延伸糸のガラス転移温度(℃)
【特許請求の範囲】
【請求項1】 構造一体性パラメーター(ε0.2 )が45%以上のポリエステル系未延伸糸束を温度Tg−10〜Tg+30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.3 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で5〜30%の弛緩熱処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕上げ油剤を付与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断することを特徴とする熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法。ただし、Tg:未延伸糸のガラス転移温度(℃)
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱によって伸長する性質を有し、紡績糸とし、製編織すれば、ソフト感に優れた布帛を得ることができる熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル繊維は、衣料用、産業資材用などとして幅広く利用されている。ポリエステル繊維は、高配向、高結晶性の特性を有するため、ハリ、コシなどの特性は優れているが、ソフト感に代表される柔らかさについてはやや劣るという欠点を有している。
【0003】本発明者らは、特願平7-129577号において、高速紡糸によって得られたポリエステル高配向未延伸糸を集束した糸条束にTg以上の温度で予備熱処理を施し、次いで非接触式熱処理ヒータを用いて弛緩熱処理を施すことにより、熱伸長性の繊維を得る方法を提案した。しかしながら、この方法では、高速紡糸によって得られたポリエステル高配向未延伸糸を用いているため、ポリエステル低配向未延伸糸を用いるよりコストがかかるという問題があった。
【0004】このため本発明者らは、さらに特願平7-344458号公報において、ポリエステル低配向未延伸糸束を、低張力でかつ、未延伸糸束の切断延伸倍率の80%以上の延伸倍率、Tg+20℃以上の延伸温度の条件で延伸を行った後、連続して弛緩熱処理を施す方法を提案した。この方法では、熱伸長性のポリエステル繊維を得ることができるが、このような延伸条件を設定することによって、繊維を均一に変形させて延伸するものであるため、延伸時に若干繊維が融着することがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題点を解決し、低配向未延伸糸を用いて性能にばらつきがなく、さらに品位の高い熱伸長性を有する短繊維を低コストで生産性よく製造することができる、熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法を提供することを技術的な課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、構造一体性パラメーター(ε0.2 )が45%以上のポリエステル系未延伸糸束を温度Tg−10〜Tg+30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.3 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で5〜30%の弛緩熱処理を施し、次いでこの糸条束に捲縮、仕上げ油剤を付与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断することを特徴とする熱伸長性ポリエステル短繊維の製造法を要旨とするものである。ただし、Tg:未延伸糸のガラス転移温度(℃)
【0007】なお、本発明でいう構造一体性パラメーター(ε0.2 )は、糸条に荷重をかけて沸水中で処理した場合の伸長率を表すものであり、次の方法で測定するものである。東洋紡エンジニアリング社製εメーターを用い、長さ10cmの未延伸糸に0.2 g/デニールの荷重をかけ、沸水(約98℃)中で2分間処理する。処理前後の糸条(処理後の糸条は沸水から糸条を引き上げた直後)の長さを前記と同様の荷重をかけて測定し、次式で算出する。
ε0.2 (%)=〔(L1 −L0 )/L0 〕×100ただし、L0 :処理前の長さ(10cm)
1 :処理後の長さ【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。本発明で用いるポリエステルは、主たる繰り返し単位をエチレンテレフタレートとするものであるが、染色性や風合に変化を与えるために、おおむね5モル%以下であれば、酸成分としてイソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、また、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、アルコール成分として、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの脂肪族ジオールやビスフェノール類のエチレンオキシド付加体などの芳香族ジオール成分を共重合してもよい。また、安定剤、蛍光剤、顔料、強化剤などを添加したものでもよい。
【0009】本発明において、構造一体性パラメータ(ε0.2 )が45%以上の低配向未延伸糸束を用いることが必要である。構造一体性パラメータ(ε0.2 )が45%未満であると、本発明で規定する温度の範囲内で延伸を施すと、繊維の構造が安定してしまい、続いて弛緩熱処理を施しても繊維の構造を変化させることが難しく、熱伸長性の繊維とすることができない。未延伸糸の構造一体性パラメーター(ε0.2 )の上限については特に限定されるものではないが、構造一体性パラメーター(ε0.2 )が大きくなり過ぎると、延伸熱処理時に繊維が切断しやすくなったり、得られる繊維がソフト感に乏しいものとなるため、500 %程度とすることが好ましい。
【0010】なお、構造一体性パラメータ(ε0.2 )が45%以上の低配向未延伸糸束を得るためには、ポリエステルの溶融粘度、紡糸速度などを適切に選定してポリエステルを溶融紡糸すればよいが、紡糸速度を選定する方法が最も容易であり、紡糸速度を約800 〜2000m/分程度とすればよい。
【0011】本発明においては、構造一体性パラメーター(ε0.2 )が45%以上の低配向未延伸糸束を、温度Tg−10〜Tg+30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.3 の延伸倍率で延伸する。このように、比較的低い温度でかつ低い倍率で延伸することによって、ネッキング延伸となり、均一に変形させて延伸する均一延伸よりも繊維の融着が生じることがない。
【0012】延伸温度がTg−10℃未満であると、繊維内部の分子流動が促進されず、十分に延伸が行えないので、延伸時に糸切れが生じたり、太細のある繊維となる。一方、Tg+30℃を超えると、ネッキング延伸とはならず、均一延伸となり、繊維の融着が生じたり、糸切れが生じることがあり、得られる繊維からの織編物はソフト感やドレープ性に劣ったものとなる。
【0013】また、延伸倍率が未延伸糸束の自然延伸倍率(以下、NDR という。)未満であると、未延伸部が残存し、染色斑が発生したり、後加工での糸切れが多くなり、熱伸長性の繊維とすることができない。一方、NDR ×1.3 を超えると、延伸時に糸条の構造が安定してしまい、熱伸長性の繊維とすることができない。
【0014】ここで、NDR は、図2に示すように、未延伸糸束を構成する未延伸糸の強伸度曲線を描き、ネッキングが進行して一定応力で伸長される領域の自然延伸伸度En を求め、NDR =(En +100 )/100 で算出する。
【0015】次に、延伸後の糸条束にTg+30〜Tg+120 ℃の温度で5〜30%の弛緩熱処理を施す。弛緩熱処理温度がTg+30℃未満であると、糸条束は十分に熱処理されないため、熱伸長性繊維とすることができない。一方、Tg+120 ℃を超えると、熱処理温度が高過ぎて、繊維の内部構造が固定されてしまい、熱伸長性繊維とすることができない。
【0016】また、弛緩熱処理時の弛緩率を5〜30%にする必要がある。弛緩率が5%未満であると、弛緩が十分に行われず、熱伸長性繊維とならない。弛緩率が30%を超えると、延伸工程において糸切れなどのトラブルが発生したり、毛羽やループが多発して紡績や製編織工程における通過性が悪い繊維となる。
【0017】そして、この弛緩熱処理は、非接触式熱処理ヒータを用いて行うことが好ましい。短繊維を製造する場合、繊維を集束した糸条束の状態で熱処理工程に供給するため、接触式熱処理ヒータを用いると糸条束に均一な熱処理を施しにくい場合があり、糸質性能にばらつきが生じやすい。非接触式熱処理ヒータとしては、加熱蒸気を吹き付けたり、マイクロ波を照射して熱処理するものなどが挙げられる。
【0018】非接触式熱処理ヒータを用いて弛緩熱処理を施す場合、熱処理時間は、特に限定されるものではないが、1〜10秒間、さらには1〜7秒間とすることが好ましい。熱処理時間が10秒間を超えると、繊維が収縮し過ぎたり、繊維の内部構造が安定化するために、また、熱処理時間が1秒間未満であると、熱処理が不十分で糸条束が十分に収縮しないために、いずれの場合も熱伸長性の繊維とならない。
【0019】さらに、このように延伸、弛緩熱処理された糸条束に、捲縮を付与し、仕上げ油剤を付与した後、Tg以下の温度で乾燥し、切断して短繊維とする。捲縮を付与する手段は、特に限定されるものではなく、押し込み式クリンパーによって付与する方法などを採用することができる。捲縮数、繊維長は用途に応じて適宜選択すればよいが、紡績糸として用いる場合は、捲縮数10〜30個/25mmとすることが好ましい。また、仕上げ油剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、これらを用途によって適宜混合したものなどが用いられ、付与する方法としては、水エマルジョン液とし、液槽中に糸条束を浸漬したり、糸条束に噴霧する方法などが挙げられる。
【0020】そして、Tgを超えた温度で乾燥すると、繊維が伸長してしまい、後工程の処理によって伸長性を示さない繊維となる。糸条束を切断する繊維長としては、30〜100 mm程度が好ましい。
【0021】本発明では、低速紡糸で得られた未延伸糸を用い、自然延伸倍率付近で比較的低温で延伸するので、ネッキング延伸となり、均一に変形させて延伸する均一延伸よりも繊維の融着が生じることがない。そして、このように良好に中間配向した延伸糸とした後、弛緩熱処理することにより、配向度の低い繊維となり、後工程で熱処理すると、配向の進行により伸長する熱伸長性の繊維となる。
【0022】そして、本発明の製造法によって具体的には、初期弾性率50〜120 %、伸度30〜90%、沸水伸長率2.0 〜7.0 %程度の熱伸長性の短繊維を得ることができる。
【0023】本発明で得られる短繊維は、上記のように熱伸長性のものであるため、紡績糸とし、製編織して得られた布帛に、後工程で仕上げ熱処理や染色などを施すと、繊維が伸長し、ソフトで柔軟な風合の布帛とすることができる。また、紡績糸とする際に、本発明で得られる短繊維と熱収縮性の繊維とを混紡すると、製編織して得られた布帛は、染色などの後工程の熱処理によって、熱収縮性の繊維の効果により、嵩高性に優れ、ソフトで柔軟な風合を有するものとなる。
【0024】次に、本発明の製造法を図面を用いて説明する。図1は、本発明の製造法の一実施態様を示す延伸工程と弛緩熱処理工程の概略工程図である。まず、構造一体性パラメータ(ε0.2 )が45%以上の低配向未延伸糸を集束して、1〜100 万デニールの糸条束Yとし、この糸条束Yを第一ローラ群1(熱ローラ)と第二ローラ群2の間で延伸を行った後、非接触式熱処理ヒータ3を用いて弛緩熱処理し、引取ローラ群4で引き取る。このとき、引取ローラ群4の速度を第二ローラ群2の速度より小さくして引き取ることによって、弛緩率を変更する。次いで、押し込み式クリンパーなどで捲縮を付与し、仕上げ油剤を付与した後、乾燥機で乾燥を行い、カッターで糸条束の切断を行う。
【0025】
【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、例中の特性値は下記のように測定した。
(1)構造一体性パラメーター(ε0.2
前記の方法で測定した。
(2)極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、20℃で測定した。
(3)未延伸糸のTg、Tm(融点)
パーキンエルマー社製示差走査熱量計DSC-7型を用い、昇温速度10℃/分で測定した。
(4)未延伸糸のNDRオリエンティック社製テンシロンUTM-4-100 型を用い、試料長10cm、引張速度10cm/分で強伸度曲線を描き、前記のような方法で算出した。
(5)沸水伸長率(E100 )
試料を無荷重状態で沸水中で30分間処理し、処理前の長さ(R0 )及び処理後の長さ(R1 )より、次式によって算出した。なお、測定時の荷重は1/30g/デニールである。
沸水伸長率(E100 )(%)=〔(R1 −R0 )/R0 〕×100(6)伸度(切断伸度)、初期弾性率オリエンティック社製テンシロンUTM-4-100 型を用い、試料長2cm、引張速度10cm/分で強伸度曲線を描き、図3に示すようにしてΔEとΔFを求め、初期弾性率(%)=(ΔF/ΔE)×100 で算出した。
(7)風合(ソフト感)
得られた熱伸長性の繊維を50番手の紡績糸とし、経62本/2.54cm、緯33本/2.54cm、の平織物を製織し、これに180 ℃で15分間の仕上げ熱処理を施した後、次に示す分散染料、条件で染色した後、織物の風合(ソフト感)を10人のパネラーに手触りで10点満点で採点させ、その合計点で評価した。
80点以上 非常に柔らかい60〜79点 柔らかい40〜59点 やや硬い39点以下 硬い染料:Resoline Blue GRL (バイエル社製分散染料) 1%owf助剤:ディスパーVG(明成化学社製) 2%owf 浴比:1:50、染色温度×時間:100 ℃×1時間(8)染色斑(7)で染色された織物を目視にて染色斑の有無を判断し、染色斑のないものを○、染色斑のあるものを×として評価した。
【0026】実施例1〜4、比較例1〜2〔η〕0.70、Tg71℃、Tm 256℃のポリエチレンテレフタレートを通常の紡糸装置を用い、紡糸孔数1450の紡糸口金を用いて、紡糸温度を295 ℃とし、紡糸速度を表1に示すように変化させ、種々の構造一体性パラメーター(ε0.2 )の未延伸糸を得た。この未延伸糸を集束して80万デニールの糸条束となし、図1の概略工程図に示す装置を用いて短繊維の製造を行った。このとき、第一、第二ローラ群間で延伸温度(第一ローラ群1の温度)75℃、延伸倍率 NDR×1.1 で延伸を行った。続いて、加熱水蒸気で加熱する非接触式熱処理ヒータ3を通過させ、引取ローラ群4で引き取ることによって弛緩熱処理を行った。このとき、弛緩熱処理温度(加熱水蒸気の温度)を130 ℃、弛緩率を15%とし、2秒間処理した。次に、押込式クリンパーで10個/25mmの捲縮を付与し、仕上げ油剤(ラウリルホスフェートK塩:60%、オレイルラウレート:20%、POE(3)ラウリルエーテル:20%)を水エマルジョン液として噴霧して付与した後、60℃で乾燥し、カッターで切断して繊維長5.1 cmの短繊維(単糸繊度3.5 d)を得た。得られた短繊維の沸水伸長率(E100 )、初期弾性率、伸度及びこの繊維より得られた織物の風合、染色斑の評価を表1に示す。
【0027】
【表1】

【0028】表1から明らかなように、実施例1〜4の方法によれば、熱によって伸長する繊維が得られ、この繊維を用いて得られた織物はソフトな風合を有するものであり、また染色斑もなかった。一方、比較例1、2は、未延伸糸の構造一体性パラメータ(ε0.2 )が低過ぎたため、熱伸長性繊維とならず、得られた織物はソフトな風合に劣るものであった。
【0029】実施例5〜8、比較例3〜6実施例2で得られた未延伸糸を用い、延伸温度、延伸倍率を表2に示すように種々変更して延伸を行った以外は、実施例1と同様に行った。得られた短繊維の沸水伸長率(E100 )、初期弾性率、伸度及びこの繊維より得られた織物の風合、染色斑の評価を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】表2から明らかなように、実施例5〜8の方法によれば、熱によって伸長する繊維が得られ、この繊維を用いて得られた織物はソフトな風合を有するものであり、また染色斑もなかった。一方、比較例3は、延伸温度が低過ぎたため、十分に延伸が行えず、熱伸長性の繊維とすることができず、この繊維を用いて得られた織物はソフトな風合に劣り、染色斑も生じた。比較例4は、延伸温度が高過ぎたため、ネッキング延伸とはならず、繊維の融着が生じたため、得られた織物はソフト感やドレープ性に劣ったものとなった。比較例5は、延伸倍率が低過ぎたため、未延伸部が残存した繊維となり、得られた織物は染色斑が発生した。比較例6は、延伸倍率が高過ぎたため、熱伸長性の繊維とならず、得られた織物はソフトな風合に劣るものであった。
【0032】実施例9〜12、比較例7〜11実施例2で得られた未延伸糸を用い、弛緩熱処理温度、弛緩率、乾燥温度を表3に示すように種々変更した以外は、実施例1と同様に行った。得られた短繊維の沸水伸長率(E100 )、初期弾性率、伸度及びこの繊維より得られた織物の風合、染色斑の評価を表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】表3より明らかなように、実施例9〜12の方法によれば、熱によって伸長する繊維が得られ、この繊維を用いて得られた織物はソフトな風合を有するものであり、染色斑もなかった。一方、比較例7は、弛緩熱処理温度が低過ぎたため、均一に熱処理がされず、熱伸長性の繊維とすることができなかった。また、この繊維より得られた織物は、染色斑が生じ、ソフトな風合にも劣るものであった。比較例8は、弛緩熱処理温度が高過ぎたため、比較例9は、弛緩率が小さ過ぎたため、弛緩が十分に行われず、ともに熱伸長性繊維とすることができず、この繊維より得られた織物は、ソフトな風合に劣るものであった。比較例10は、弛緩率が大き過ぎたため、糸切れなどのトラブルが発生し、引き取ることができなかった。比較例11は、乾燥温度が高過ぎたため、繊維が伸長してしまい、この繊維より得られた織物は、仕上げ熱処理などで伸長性を示さず、ソフトな風合に劣るものであった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、低配向未延伸糸を用いて操業性よく、高品位の熱伸長性の短繊維を得ることができ、この短繊維を紡績糸とし、製編織し、仕上げ熱処理などを施すことによってソフトな風合の布帛を得ることが可能となる。
【出願人】 【識別番号】000228073
【氏名又は名称】日本エステル株式会社
【出願日】 平成8年(1996)12月24日
【代理人】
【公開番号】 特開平10−183439
【公開日】 平成10年(1998)7月14日
【出願番号】 特願平8−356154