JP2000314031A

JP2000314031A - 高強力ポリエステル繊維の製造方法

Info

Publication number: JP2000314031A
Application number: JP11127043A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Matsuo; 直弘松尾; Koji Kakumoto; 幸治角本; Makoto Nakai; 誠中井
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの紡糸口金から多フィラメントの紡糸を
行う際にも、全てのポリマー吐出孔がガスで十分にシー
ルされ、吐出孔付近に汚れが付着することがなく、産業
資材用に好適なポリエステル繊維を操業性よく得ること
ができる。【解決手段】口金板１４が口金ホルダー１３に載置さ
れた口金装置１を用いて溶融紡糸し、口金装置１直下に
設けられた加熱筒３内を通過させた後、冷却を行い、紡
糸直接延伸法でポリエステル繊維を製造する方法。口金
装置１の口金ホルダー１３は、外部から気体を導入し、
口金板１４へ連通する気体流路１６を有しており、口金
板１４は、１００孔以上のポリマー吐出孔１９が穿孔さ
れ、中心部付近の下面に、気体流路１６と接続している
均圧室２が設けられ、ポリマー吐出孔１９に向かって設
けられた複数の気体噴出孔１８を有しており、気体噴出
孔１８から気体を吹き付け、口金板１４面を気体でシー
ルしながら溶融紡糸を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紡糸口金板のポリ
マー吐出孔周辺を気体でシールして溶融紡糸を行い、シ
ートベルト、安全ネット等の産業資材用として好適な繊
度斑等のない均一性に優れた高強力ポリエステル繊維を
製造する方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繊維で代表
されるポリエステル繊維は、産業資材用途に広く使用さ
れており、ポリエステル繊維を製造する方法としては、
生産効率をよくするため、多糸条を一つの紡糸口金から
吐出する場合が多く、また産業資材分野では100 フィラ
メント以上の多フィラメントの紡糸を行う場合が多い。
そして、このような場合、紡糸に使用する紡糸口金の直
径が大きくなる。

【０００３】高速紡糸を行う場合や高粘度ポリマーの紡
糸を行う場合、未延伸糸の配向を下げ、延伸性を高める
ため、紡糸口金直下に加熱筒を設置して吐出直後の雰囲
気温度を高温にする方法を採用している。その際、口金
の直径が大きいと、口金面付近の内外周の間に温度斑が
生じ、フィラメント間の吐出斑や冷却斑を引き起こす原
因となる。その結果、フィラメント間に繊度斑が生じ、
均一な延伸が施せず繊維の強力が不十分となる等の問題
があった。特に、高倍率延伸する際にはこの問題が顕著
である。

【０００４】また、溶融紡糸を長時間連続して行うと、
紡糸口金板のポリマー吐出孔周辺にポリマーやポリマー
から発生する低分子量物質などが付着する。このような
付着物は、空気中の酸素と反応すると変性したり、硬化
し、これによってポリマーが吐出孔より均一に吐出され
なくなり、得られる糸条に斑が生じたり、糸切れが生じ
て操業性が悪化するという問題がある。

【０００５】このような問題が生じないようにするため
に、口金面の材質を付着物が着き難いものとする、口金
面に離型剤を塗布して付着を防ぐ、口金面に酸化防止剤
を塗布して付着物の酸化を防ぐ、口金面周辺を気体でシ
ールして雰囲気中から低分子物質を排除する等の方法が
用いられている。

【０００６】これらのうち、口金面周辺を気体でシール
する例として、特公昭52-8115 号公報、特公昭58-13645
号公報には、口金板の中央部直下から不活性ガスを噴出
させる装置が開示されている。この装置の場合、口金面
と気体の噴出部分は近くに設けられているが、気体流路
に均圧室が設けられていないため、気体噴出の均一性に
劣り、特に、口金の直径が大きく、吐出孔数が多い場合
には、全てのポリマー吐出孔がガスで十分にシールされ
ないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するもので、１つの紡糸口金から多フィ
ラメントの紡糸を行う際にも、全てのポリマー吐出孔が
ガスで十分にシールされ、吐出孔付近に汚れが付着する
ことがなく、また、吐出孔間の温度斑も生じることな
く、ポリマーの均一な吐出、冷却が可能で、高倍率での
延伸を行っても均一な延伸を施すことが可能となり、産
業資材用に好適な均一性に優れた強度の高いポリエステ
ル繊維を得ることができる製造方法を提供することを技
術的な課題とするものである。

【０００８】

【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検討の結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、口金板が口金ホルダーに載置
された口金装置を用いて溶融紡糸し、口金装置直下に設
けられた加熱筒内を通過させた後、冷却を行い、未延伸
糸を一旦巻き取ることなく延伸する、紡糸直接延伸法で
ポリエステル繊維を製造する方法であって、口金装置の
口金ホルダーは、外部から気体を導入し、口金板へ連通
する気体流路を有しており、口金板は、１００孔以上の
ポリマー吐出孔が穿孔され、中心部付近の下面に、気体
流路と接続している均圧室が設けられ、さらに、一端が
均圧室に接続し、他端が口金板に穿孔されたポリマー吐
出孔に向かって設けられた複数の気体噴出孔を有してお
り、気体噴出孔から５〜２５リットル／分の流量で気体
を吹き付け、口金板面全体を気体でシールしながら溶融
紡糸を行うことを特徴とする高強力ポリエステル繊維の
製造方法を要旨とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。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り、図２は図１の口金装置の一実施
態様を示す断面説明図であり、図３は、図２の口金装置
の口金板を下面から見た説明図である。本発明の製造方
法は、口金板１４が口金ホルダー１３に載置された口金
装置１を用いて溶融紡糸し、紡出糸条を口金装置１直下
に設けられた加熱筒３内を通過させた後、冷却装置４で
冷却を行い、未延伸糸を一旦巻き取ることなく延伸する
紡糸直接延伸法でポリエステル繊維を製造する方法であ
る。

【００１０】冷却固化した糸条１２にオイリングローラ
５で油剤を付与した後、延伸を行うが、延伸は１段でも
多段で行ってもよい。図１の場合は、引取ローラ６と第
１ローラ７の間で１段目の延伸を行い、第１ローラ７と
第２ローラ８との間で２段目の延伸を施す。熱延伸とす
る場合は、第１ローラ７や第２ローラ８を加熱ローラと
したり、ローラ間にヒータ等の熱処理装置１０を設置し
て熱処理すればよい。そして、延伸後は、必要に応じて
第３ローラ９を経た後、捲取機１１で２５００〜５００
０ｍ／分の速度で巻き取る。

【００１１】また、加熱筒３は、紡出直後の糸条の雰囲
気温度を高温にし、これによって、未延伸糸の配向を下
げ、延伸性を高めるために設けるものであり、加熱筒３
としては、内壁温度が２５０〜４５０℃、長さ５０〜４
００ｍｍのものとすることが好ましく、口金装置１の直
下に設ける。

【００１２】そして、本発明で用いる溶融紡糸用の口金
装置１は、口金板１４が口金ホルダー１３に載置された
口金装置であって、口金ホルダー１３には、外部から気
体を導入する気体流路１６が設けられている。口金板１
４には、１００孔以上のポリマー吐出孔１９が穿孔さ
れ、口金面上の最も中心側に穿孔されたポリマー吐出孔
１９よりも中心部に近い位置の下面に、均圧室２が設け
られており、気体流路１６と接続している。さらに、均
圧室２には、一端が均圧室２に接続し、他端が口金板１
４に穿孔されたポリマー吐出孔１９に向かって、上向き
に複数の気体噴出孔１８が設けられている。

【００１３】気体流路１６は、一端が口金ホルダー１３
の任意の位置に設けられた気体の供給源である気体導入
部１５（図１の場合は口金ホルダー１３の下面）に接続
され、他端が口金板１４内の均圧室２に連通している。
気流の均一性を上げる目的で、気体流路１６や気体の供
給源を複数設けてもよい。

【００１４】均圧室２は、この空間に一旦気体が充満さ
れることにより気体の圧力を略均一にするものであり、
口金板１４のポリマー吐出孔１９より中心部に近い位置
に設けられたものであって、口金板１４の中心点を含ん
だ形状としても、中心点を含まない形状としてもよい
（図２は、口金板１４の中心点を含んだ円形のものであ
る）。

【００１５】そして、均圧室２は、口金面を上面として
口金板１４と一体成形したり、口金面を上面とし、他方
の閉じた筒状の部品がガスケットを介して密着して均圧
室を形成することが好ましく、内容積は、気体噴出の均
一性を高めるため、５〜１００ｃｃ程度とすることが好
ましい。

【００１６】さらに、均圧室２には、一端が均圧室２に
接続し、他端が口金板１４のポリマー吐出孔１９に向か
って開孔した気体噴出孔１８が、均圧室２に沿って複数
個設けられている。気体噴出孔の数は、口金板に穿孔さ
れたポリマー吐出孔の数にもよるが、５〜１００個程度
とすることが好ましく、これらをほぼ均一な間隔で設け
ることが好ましい。

【００１７】気体は、気体導入部１５より供給される
と、気体流路１６を通って均圧室２内に導かれ、均圧室
２に接続する複数の気体噴出孔１８に導入され、ポリマ
ー吐出孔１９に向かって噴出される。

【００１８】気体噴出孔１８は、上部のポリマー吐出孔
１９に向かって水平から１．５〜２５°上向きの角度θ
となるように設けることが好ましい。この角度θが１．
５°未満であると、口金面とほぼ水平方向に気体が噴出
されることになり、糸条流れによって発生する随伴流に
より噴出気体が下方に流され、噴出気体が口金面に触れ
にくくなり、十分にポリマー吐出孔１９周辺をシールす
ることができなくなる。一方、角度θが２５°を超える
と、噴出気体は口金面に触れるが、気体は口金板１４の
内周周辺に集中的に噴出されることとなり、噴出孔から
離れた口金板外周部付近のポリマー吐出孔１９を十分に
シールすることができなくなる。

【００１９】気体噴出孔１８の形状は特に限定されず、
円形やスリット状などが挙げられる。大きさも特に限定
されるものではないが、例えば、形が円形の場合は、直
径0.1 〜５mm程度とすることが好ましい。0.1mm 未満で
は、気体の流通が不十分となりやすく、５mmを超える
と、気体が均一に噴出されにくくなる。

【００２０】そして、本発明の方法においては、気体噴
出孔から５〜２５リットル／分の流量で気体を吹き付
け、口金板面全体を気体でシールしながら溶融紡糸を行
う。この流量は、複数の気体噴出孔から吹き付けられる
気体の合計の量をいう。気体を噴出させるのは、口金板
面直下の雰囲気温度を制御し、糸条に均一性を持たせる
ことと、口金板面全体をシールすることでポリマーの付
着を防ぎ、糸切れを防止するためである。

【００２１】流量が５リットル／分未満であるとこの効
果が不十分となり、２５リットル／分を超えると、噴出
された気流が糸条の形成に影響を与えて、糸斑が生じ、
糸条の均一性が悪化する場合がある。また、２５リット
ル／分以下の流量であると、気体流路を通過する間に口
金装置の温度と同程度にまで加熱されるので、口金下の
雰囲気温度を下げるなどの悪影響もなく、また流体を加
熱する必要もなく効率的である。

【００２２】そして、本発明の方法を適用できるポリエ
ステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテ
レフタレートを主たる成分とするものが挙げられ、中で
もＰＥＴが好ましい。これらのポリエステルは、効果を
損なわない範囲であれば少量の共重合成分を含有してい
てもよく、また、耐熱剤、光安定剤、蛍光剤、酸化防止
剤、艶消剤、静電防止剤、顔料、着色剤、難燃剤、強化
剤、潤滑剤、帯電防止剤等を含有していてもよい。

【００２３】本発明において噴出させる気体は、ポリマ
ーやポリマーから発生する低分子量物質等がポリマー吐
出孔周辺に付着するのを阻止できるものであれば、特に
限定されるものではない。通常は、安全性やコストの面
を考慮して、空気を用いることが好ましい。なお、効果
をより高度に発現させる必要がある場合は、紡糸するポ
リマーや、口金面付着物との反応性が低い気体を用いれ
ば、口金面上における付着物の劣化等を防ぐ効果を付与
することができ、このような場合には、水蒸気や窒素等
を用いることが好ましい。

【００２４】また、口金装置の気体流路・均圧室・気体
噴出孔以外の部分の構造に関しては、通常の口金装置と
同様でよく、口金装置の材質も特に限定はされず、一般
の口金装置と同じくステンレス鋼などが用いられる。

【００２５】本発明の方法は、口金板にポリマー吐出孔
が１００孔以上設けられ、口金板の直径が105mm 以上の
場合に、糸条の均一性向上の効果が特に大きく、効果的
である。そして、本発明で得られるポリエステル繊維
は、紡糸時の均一性を示す指標として、未延伸糸の段階
の繊維径変動率が２．５％以下であり、高延伸倍率での
延伸が可能となる結果、強度が１０．０ｇ／ｄ以上、伸
度が１０〜２０％の高強力ポリエステル繊維となる。

【００２６】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、本発明における特性値の測定は次のように
行った。（ａ）強伸度島津製作所オートグラフＳ-100を用い、試料長25cm、引
っ張り速度30cm/ 分の条件で測定した。（ｂ）繊維径変動率紡出糸条を引き取りローラに捲き付け、未延伸糸を採取
して、顕微鏡にて繊維径を全本測定し、標準偏差を平均
値で除して求めた。（ｃ）糸斑（Ｕ％）スイス・ツェルベガー社製のウスターテスター・糸斑測
定装置を用いて、ノーマルテストによって繊度斑を測定
した。

【００２７】実施例１〜２、比較例１〜３固有粘度が1.05のＰＥＴチップをエクストルーダ型溶融
紡糸装置に供給し、図２、３に示す口金装置を用い、図
１に従って溶融紡糸から巻き取りまでを行った。まず、
口金装置の口金ホルダーには１つの気体流路が設けられ
ているものを、口金板には直径0.6mm の円形断面の吐出
孔を180 個有し、これらが４重円に配列した直径230mm
のものを用い、口金面中央下部に均圧室（80cc）が設け
られ、３６個の気体噴出孔が上向きの角度θが３．４°
となるように均圧室の周辺にほぼ均一に設けられている
ものを用いた。そして、気体噴出孔から吹き付ける気体
（窒素）の流量が表１となるように種々変更して吹き付
けを行いながら、口金面付近の雰囲気温度を表１に示す
温度となるように制御した。このような口金装置より紡
糸温度300 ℃で紡出した糸条を、内壁温度が300 ℃で長
さが300mm の加熱筒を通過させた後、温度が15℃の冷却
風を1.0 ｍ／秒の速度で長さ300mm にわたって円周方向
から吹き付けて冷却した。そして、オイリングローラで
紡糸油剤を付与した後、非加熱の引取ローラで引き取
り、得られた未延伸糸繊維糸条を一旦捲き取ることなく
連続して延伸した後捲き取り、延伸糸とした。このと
き、延伸は二段で実施し、非加熱の引取ローラと非加熱
の第１ローラとの間で一段目の延伸をし、ついで第１ロ
ーラと表面温度260 ℃に加熱された第２ローラ（ネルソ
ン式）との間で、第１ローラから15cm下流位置に配設し
た温度450 ℃のスチームを噴射する熱処理装置を使用し
てスチーム熱処理しながら、二段目の延伸を行い、捲取
機で巻き取った。引取ローラの速度、全延伸倍率を表１
に示すように種々変更して行った。

【００２８】実施例３固有粘度が1.19のＰＥＴチップをエクストルーダ型溶融
紡糸装置に供給し、図２、３に示す口金装置を用い、図
１に従って溶融紡糸から巻き取りまでを行った。まず、
口金装置の口金ホルダーには１つの気体流路が設けられ
ているものを、口金板には直径0.6mm の円形断面の吐出
孔を252 個有し、これらが４重円に配列した直径230mm
のものを用い、口金面中央下部に均圧室（80cc）が設け
られ、３６個の気体噴出孔が上向きの角度θが３．４°
となるように均圧室の周辺にほぼ均一に設けられている
ものを用いた。そして、気体噴出孔から、流量10l/分で
気体（窒素）を吹き付け、口金面付近の雰囲気温度が29
6 ℃になるように制御した。このような口金装置より紡
糸温度300 ℃で紡出した糸条を、内壁温度が300 ℃で長
さが130mm の加熱筒を通過させた後、温度が15℃の冷却
風を1.0 ｍ／秒の速度で長さ300mm にわたって円周方向
から吹き付けて冷却した。そして、オイリングローラで
紡糸油剤を付与した後、非加熱の引取ローラで1667ｍ／
分の速度で引き取り、得られた未延伸糸繊維糸条を一旦
捲き取ることなく連続して延伸倍率2.70で延伸した後捲
き取り、延伸糸とした。このとき、延伸は二段階で実施
し、非加熱の引取ローラと非加熱の第１ローラとの間で
延伸倍率1.5 で一段目の延伸をし、ついで第１ローラと
表面温度260 ℃に加熱された第２ローラ（ネルソン式）
との間で、第１ローラから15cm下流位置に配設した温度
450 ℃のスチームを噴射する熱処理装置を使用してスチ
ーム熱処理しながら、全延伸倍率が2.70になるように二
段目の延伸を行い、捲取機で巻き取った。

【００２９】比較例４気体噴出孔より気体の噴出を行わず、引取ローラの速
度、全延伸倍率を表１に示すように変更した以外は、実
施例３と同様に行った。

【００３０】実施例１〜３、比較例１〜４で得られた繊
維の未延伸糸の状態の物性、延伸後の各種の物性値、口
金の面掃を行った周期（口金面掃周期）を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から明らかなように、実施例１〜３で
は、未延伸糸の状態での繊度斑が生じておらず、延伸し
て得られた繊維は、糸斑が小さく糸条の均一性に優れ、
強度、伸度にも優れていた。また、面掃周期も長く、汚
れが付着しにくかったことがわかる。一方、比較例１、
２、４では、気体噴出孔から吹き付ける気体の流量が少
なすぎたため、冷却斑に起因する未延伸糸の状態での繊
度斑が大きくなり、延伸後の糸条は、強度に劣り、Ｕ％
も大きかった。さらに、吐出孔周辺の汚れも防ぐことが
できず、面掃の周期も短かく、作業性に劣っていた。比
較例３では、気体噴出孔から吹き付ける気体の流量が多
すぎたため、糸揺れが生じ、気流が糸条の形成に悪影響
を与えて、糸斑が生じ、糸条の均一性が悪かった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、１つの紡糸口金から多
フィラメントの紡糸を行う際にも、全てのポリマー吐出
孔がガスで十分にシールされ、吐出孔付近に汚れが付着
することがなく、また、吐出孔間の温度斑も生じること
なく、ポリマーの均一な吐出、冷却が可能となり、高倍
率での延伸を行っても均一な延伸を施すことが可能で、
均一性に優れた高強度のポリエステル繊維を操業性よく
得ることができ、シートベルト、安全ネット等産業資材
用として好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高強力ポリエステル繊維の製造方法の
一実施態様を示す概略工程図である。

【図２】図１の紡糸口金装置の一実施態様を示す断面説
明図である。

【図３】図２の口金装置の口金板を下面から見た説明図
である。

【符号の説明】

１口金装置２均圧室３加熱筒１０熱処理装置１１捲取機１２糸条１３口金ホルダー１４口金板１５気体導入部１６気体流路１８気体噴出孔１９ポリマー吐出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4L035 AA08 BB32 BB36 BB52 BB56 BB80 BB89 BB91 EE08 FF01 4L045 AA05 BA03 BA49 BA60 CB13 CB16 CB33 DA08 DA15 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】口金板が口金ホルダーに載置された口金
装置を用いて溶融紡糸し、口金装置直下に設けられた加
熱筒内を通過させた後、冷却を行い、未延伸糸を一旦巻
き取ることなく延伸する、紡糸直接延伸法でポリエステ
ル繊維を製造する方法であって、口金装置の口金ホルダ
ーは、外部から気体を導入し、口金板へ連通する気体流
路を有しており、口金板は、１００孔以上のポリマー吐
出孔が穿孔され、中心部付近の下面に、気体流路と接続
している均圧室が設けられ、さらに、一端が均圧室に接
続し、他端が口金板に穿孔されたポリマー吐出孔に向か
って設けられた複数の気体噴出孔を有しており、気体噴
出孔から５〜２５リットル／分の流量で気体を吹き付
け、口金板面全体を気体でシールしながら溶融紡糸を行
うことを特徴とする高強力ポリエステル繊維の製造方
法。