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【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】津田 宏久
【氏名】上村 徹
【課題】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】巻取速度2500m/分以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポリエステル短繊維を製造する方法であって、金属酸化物を1重量%以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなる未延伸糸束を、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×1.2 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で、5%以上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】 巻取速度2500m/分以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポリエステル短繊維を製造する方法であって、金属酸化物を1重量%以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなる未延伸糸束を、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×1.2 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で、5%以上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、産業資材用等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。布帛に柔らかさを付与するために、熱処理によって伸長するポリエステル繊維を使用する方法が知られており、このような熱伸長性のポリエステル繊維は、その製造方法も含めて種々提案されている。
【0003】特開平3-193948号公報にはポリエステル高配向未延伸糸を低張力下で熱処理した後、低延伸倍率で延伸して熱伸長性のポリエステル繊維を製造する方法が開示されている。しかしながら、高配向未延伸糸を得るには、概ね3000m/分以上の高速紡糸を行う必要があるため、短繊維を製造する場合には製糸性が悪くなり、さらに紡糸機台が限定されるため生産性も悪く、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る。
【0004】特開平7-11513 号公報には複屈折率(△n)が0.008 以下の低配向未延伸糸をTg〜180 ℃で熱処理した後、延伸温度80〜120 ℃、延伸倍率2.2 〜2.7 倍で延伸し、Tg以下で弛緩熱処理する方法が開示されている。しかしながら、低配向未延伸糸を用いて熱伸長性を発現させるには、高配向未延伸糸を用いるときよりも長時間熱処理を施す必要があり、操業性が悪いものであった。
【0005】このような問題を解決するため、本発明者等は特願平7-344458号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し、Tg以下で乾燥することで、比較的短時間で熱伸長性の繊維を得る方法を提案した。この方法を用いれば、熱処理時間をかなり短縮できるが、延伸工程において、繊維を均一に変形させて延伸するため、繊維に若干融着が生じることがあり、得られる繊維の熱伸長性の性能をそれほど大きくすることができなかった。
【0006】
【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、特定のポリエステル低配向未延伸糸を用いることによって、十分な熱伸長性を有する短繊維を短時間で、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。
【0007】
【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、巻取速度2500m/分以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸束を用いて熱伸長性ポリエステル短繊維を製造する方法であって、金属酸化物を1重量%以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなる未延伸糸束を、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×1.2 の延伸倍率で延伸し、連続してTg+30〜Tg+120 ℃の温度で、5%以上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(℃)
【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。まず、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、5モル%以下程度であれば、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等の芳香族ジカルボン酸、また、アジピン酸、セバシン酸等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-ヘキサンジオール等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等の芳香族ジオール成分を共重合したものでもよい。また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、蛍光増白剤、顔料等を添加したものでもよい。
【0009】本発明に用いるポリエステル未延伸糸束は、巻取速度2500m/分以下で巻き取り、金属酸化物を1重量%以上含有し、三〜六葉断面形状の未延伸糸からなるものである。
【0010】本発明においては、製糸性よく、特別な機台を用いることなく、低コストで未延伸糸束を得るために、巻取速度2500m/分以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸束を用いる。巻取速度の下限としては、あまり巻取速度を低くしすぎると、極めて低配向の未延伸糸となり、延伸時に糸が切断し易くなるので、500 m/分程度とすることが好ましい。
【0011】さらに、未延伸糸を金属酸化物を1重量%以上含有し、断面形状が三〜六葉のものとすることで、低速紡糸で得られた未延伸糸の配向がある程度進んだものとなり、後の延伸、弛緩熱処理工程において、短時間で十分な熱伸長性を有する繊維とすることができる。すなわち、未延伸糸は金属酸化物を1重量%以上含有しているので、金属酸化物が核剤となって結晶化が速くなり、紡糸工程でノズルから押し出された糸条の冷却が急激に進み、未延伸糸の配向が進行するので、ある程度高配向の糸条とすることができる。
【0012】金属酸化物の量が1重量%未満であると、上記のように未延伸糸の配向が進まないので、延伸、弛緩熱処理工程において、熱伸長性を付与するのに長時間を要したり、また、十分な熱伸長性を有するものとすることができない。金属酸化物の量の上限は、特に限定されるものではないが、金属酸化物の含有量が多くなりすぎると、紡糸時に口金パック内の濾剤層に金属酸化物が詰まり、紡糸操業性が悪化するため、5重量%程度とすることが好ましい。
【0013】金属酸化物としては、Ti、Si、Al、Fe等の酸化物が挙げられる。中でもTiO2やタルク等は好ましく用いられる。また、金属酸化物の粒子径としては、1μm 以下が好ましい。あまり粒子径が大きすぎると金属酸化物を多く入れすぎた場合と同様、紡糸時に口金パック内の濾剤層に金属酸化物が詰まり、紡糸操業性が悪くなる。
【0014】さらに、未延伸糸の断面形状を三〜六葉にする必要があるが、未延伸糸の断面形状を三〜六葉にすることにより、丸断面よりも表面積が大きくなるため、上記と同様に、糸条の冷却速度が上がることで未延伸糸の配向が進み、ある程度高配向の糸条となる。これにより、後の工程において、短時間で十分な熱伸長性を有する繊維とすることができる。断面形状が六葉を超えると、糸条の表面積が丸断面とほとんど変わらなくなり、冷却速度をあげることができず、高配向の糸条とすることができない。
【0015】次に、この未延伸糸束を温度Tg−10〜Tg+30℃で、その未延伸糸の自然延伸倍率〜自然延伸倍率×1.2 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。
【0016】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、十分な熱伸長性を有する繊維とならず、この繊維からなる織編物はソフト感に劣ったものとなる。
【0017】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 ×1.2 を超えると、延伸時に繊維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。
【0018】このような延伸は、ローラ間の速度を変えて引き取ることによって行えばよく、延伸温度は、ローラを加熱ローラとして温度設定をすればよい。
【0019】そして、延伸後の糸条束にTg+30〜Tg+120 ℃の温度で、5%以上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、熱伸長性の繊維とすることができない。一方、Tg+120 ℃を超えると、熱処理温度が高すぎて、繊維の内部構造が固定されてしまい、熱伸長性の繊維とすることができない。
【0020】また、弛緩熱処理時の弛緩率を5%以上にする必要がある。弛緩率が5%未満であると、弛緩が十分に行われず、熱伸長性の繊維とならない。弛緩率の上限については特に限定されるものではないが、あまり高すぎると、延伸工程において糸切れなどのトラブルが発生したり、紡績工程で毛羽やループが多発し、製編織工程における通過性が悪い繊維となるため、30%程度とすることが好ましい。
【0021】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。
【0022】このような非接触式熱処理ヒータを用いて弛緩熱処理を施す場合、熱処理時間は短時間でよく、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、繊維が収縮しすぎたり、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。
【0023】さらに、延伸、弛緩熱処理が施された糸条束に、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。
【0024】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。
【0025】本発明の製造法によって具体的には、沸水伸長率3.0 〜6.0 %程度、乾熱伸長率7.0 〜10.0%程度の熱伸長性の短繊維を得ることができる。
【0026】以上のように、金属酸化物を含有する三〜六葉断面形状の未延伸糸を用いることによって、金属酸化物が核剤として働き、かつ糸条の表面積が大きくなって、糸条の冷却速度が上がるため、巻取速度2500m/分以下で巻き取ったポリエステル未延伸糸でありながら、ある程度配向が進んだ未延伸糸とすることができる。そして、このような未延伸糸からなる糸条束を用いて、上記のような条件で延伸、弛緩熱処理等を行うことによって、繊維に融着を生じさせることなく、短時間の熱処理で優れた熱伸長性のポリエステル短繊維を得ることができる。このように、本発明で得られる熱伸長性の短繊維は、優れた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。
【0027】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、速度2500m/分以下で巻き取った、金属酸化物を1重量%以上含有する三〜六葉断面形状の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と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。
【0028】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、例中の特性値は下記のように測定した。
(1)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。
(2)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。
(3)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、引張速度10cm/分として、未延伸糸束を構成する未延伸糸(試料長10cm)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、次式によって自然延伸倍率(NDR) を算出した。
NDR=(En +100 )/100(4)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(5)乾熱伸長率(160 ℃)試料を無荷重状態で160 ℃の高温雰囲気中で30分間処理し、上記と同様に、処理前後の長さを測定し、算出した。
(6)風合(ソフト感)
得られた熱伸長性の短繊維を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【0029】実施例1〜6、比較例1〜6〔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、紡糸温度を295 ℃で紡糸し、巻取速度1100m/分で巻き取った。このとき、金属酸化物としてTiO2を用い、表1に示すように含有量を種々変更させた。そして、紡糸口金(孔数800 )は、孔形状が三葉(実施例1〜3、比較例5)、六葉(実施例4〜6、比較例6)、丸(比較例1〜4)のものを用い、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸のNDR を表1に示す。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延伸、弛緩熱処理を行い、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10%とし、5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、仕上げ油剤を付与した後、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、乾熱伸長率及びこの繊維より得られた織物の風合の評価結果を表1に示す。
【0030】
【表1】

【0031】表1から明らかなように、実施例1〜6によれば、優れた熱伸長性の繊維が得られ、この繊維を用いた織物はソフトな風合を有するものであった。一方、比較例1は、TiO2を含まず、丸断面形状の未延伸糸を用いたため、比較例5、6は三葉又は六葉断面形状であるが、TiO2を含まない未延伸糸を用いたため、金属酸化物が核剤として働かず、得られた繊維は熱伸長性に乏しいものとなった。比較例2〜4は、丸断面形状の未延伸糸を用いたため、得られた繊維は熱伸長性に乏しいものとなった。このように、比較例1〜6で得られた繊維は、熱伸長性に乏しいものであったため、これらの繊維からなる織物はソフトな風合に劣るものであった。
【0032】実施例7〜10、比較例7〜11金属酸化物としてTiO2を3重量%含有させ、孔形状が三葉のものを用い、巻取速度を表2に示すように種々変更して得た未延伸糸束を用い、延伸倍率、延伸温度及び弛緩熱処理における弛緩率、弛緩温度を各々表2に示すように変更させた以外は実施例2と同様に行い、短繊維を製造した。なお、比較例7においては、紡糸機台を変更し、高速紡糸用の紡糸機及び巻取機を用いた。未延伸糸のNDR 、得られた短繊維の沸水伸長率、乾熱伸長率及びこの繊維より得られた織物の風合の評価結果を表2に示す。
【0033】
【表2】

【0034】表2から明らかなように、実施例7〜10で得られた繊維は、優れた熱伸長性を有しており、この繊維から得られた織物はソフトな風合を有するものであった。一方、比較例7では、熱伸長性に優れた繊維を得ることができたが、高速紡糸用の紡糸機及び巻取機を用いて、未延伸糸を得る際の巻取速度を2750m/分として行ったため、生産性が悪かった。比較例8では、延伸倍率が高すぎたため、延伸時に糸条の構造が安定してしまい、得られた繊維は、熱伸長性に乏しいものとなった。比較例9では、延伸温度が低すぎたため、十分に延伸が行えなかったため、延伸時に糸切れが多発し、得られた繊維は品位に劣るものであった。比較例10では、弛緩率が小さすぎたために、弛緩が十分に行われず、比較例11は、弛緩熱処理温度が低すぎたため、十分に熱処理されず、いずれも得られた繊維は、熱伸長性に劣るものであり、この繊維より得られた織物は、ソフトな風合に乏しいものであった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、特定のポリエステル低配向未延伸糸を用いることによって、優れた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、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9年(1997)3月6日
【代理人】
【公開番号】 特開平10−251933
【公開日】 平成10年(1998)9月22日
【出願番号】 特願平9−70561