JP2004052173A

JP2004052173A - 高強度ポリエステルモノフィラメント及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004052173A
Application number: JP2002212499A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyazaki; 宮崎　修二; Shiro Ishibai; 石灰　司郎
Original assignee: Unitika Fibers Ltd
Current assignee: Unitika Fibers Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱い性に優れた高強度のポリエステルモノフィラメント及びその製造法を提供する。
【解決手段】ポリエステルポリマーを、溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、１５００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法で得られるモノフィラメントであって、下記（１）〜（３）の特性を有していることを特徴とする高強度ポリエステルモノフィラメント。
（１）繊度（ｄｔｅｘ）　　＝１０〜４０
（２）密度（ｇ／ｃｍ^３）　≧１．３８０
（３）切断強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）　≧８．０
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン紗等の産業資材用途に好適な細繊度の高強度ポリエステルモノフィラメント及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポリエステルは寸法安定性や汎用性に優れるため、マルチフィラメントやモノフィラメント等の繊維状に加工され、衣料用途や産業資材用途に広く用いられている。
【０００３】
その用途の一つであるスクリーン紗用に用いられる繊維は、寸法安定性が重要視され従来絹等の天然繊維やステンレス等の無機繊維が使用されていた。しかし、生産性に優れるポリアミドやポリエステル等の繊維状に加工されたものが安価で汎用性があり、中でもポリエステルを主成分としたモノフィラメントは、水分等による寸法変化が少なく、寸法安定性や耐熱性に優れるため、近年、広く用いられるようになってきた。
【０００４】
このような用途に使用されるポリエステルモノフィラメントとして、特開平５−２８６２７７号公報には、伸度２％時の強度を１．７ｇ／ｄ以上にしたスクリーン紗用ポリエステルモノフィラメント、また、特開平５−２９５６１７号公報にはスピンドロー法による製造法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらのモノフィラメント及び製造方法によると、ポリエステルモノフィラメントの切断強度を重要視しておらず、従ってスクリーン紗織物の製織、或いは、製品の取扱い時に切断強度の低いことに起因する糸切れが発生しやすく、加工性や取扱い性において満足できる物性のものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱い性に優れた高強度のポリエステルモノフィラメント及びその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。
【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検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は次の（ａ）、（ｂ）を要旨とするものである。
（ａ）ポリエステルポリマーを、溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、１５００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法で得られるモノフィラメントであって、下記（１）〜（３）の特性を有していることを特徴とする高強度ポリエステルモノフィラメント。
（１）繊度（ｄｔｅｘ）　　＝１０〜４０
（２）密度（ｇ／ｃｍ^３）　≧１．３８０
（３）切断強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）　≧８．０
（ｂ）（ａ）記載のモノフィラメントの製造方法であって、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行うことを特徴とする高強度ポリエステルモノフィラメントの製造方法。
【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。
本発明の高強度ポリエステルモノフィラメントを形成するポリエステルポリマーとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等を用いることができるが、中でも寸法安定性や耐熱性に優れ、また、汎用性やコスト面からポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す。）が最も好ましい。
【０００９】
また、ポリエステルポリマー中には本来の特性や製糸性を損なわない程度であれば、必要に応じて艶消し剤、撥水剤、制電剤、表面改質剤、難燃剤、顔料、着色剤等の添加剤、あるいは、共重合物質が含有されていてもよい。
【００１０】
また、その極限粘度〔η〕は、０．８〜１．０が好ましく、０．８未満であると強度が低くなりやすく、また、耐摩耗性も劣るようになり好ましくない。一方、１．０を超えると、熱収縮率が高くなるため寸法安定性が劣るようになり好ましくない。
【００１１】
本発明の高強度モノフィラメントは、繊度を１０〜４０ｄｔｅｘにする必要があり、好ましくは１０〜３０ｄｔｅｘである。繊度が１０ｄｔｅｘ未満であると生産性や延伸性が劣るようになる。一方、４０ｄｔｅｘを超えると、モノフィラメントの断面における中心部と外層部間で配向度や結晶化度等の差が大きくなることに起因すると思われるが、強度の低いモノフィラメントとなる。
【００１２】
次に、モノフィラメントの密度は１．３８０ｇ／ｃｍ^３以上とし、好ましくは１．３８５ｇ／ｃｍ^３以上とする。密度が１．３８０ｇ／ｃｍ^３未満であると、モノフィラメントの切断強度を８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが困難となる。
【００１３】
そして、本発明のモノフィラメントは切断強度が８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは８．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。８．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、繊度が細いために糸切れしやすくなり、加工性や取扱い性、あるいは耐久性に劣るものとなる。そして、使用される用途が限られ、スクリーン紗用に適さないものとなる。
【００１４】
本発明の高強度ポリエステルモノフィラメントは、常用の溶融紡糸装置を用いて製造することが可能であるが、引き取った後一旦巻き取ることなく連続して延伸を行い、１５００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法で得られるものである。巻き取り速度が１５００ｍ／分未満になると生産性が劣り好ましくない。
【００１５】
また、本発明のモノフィラメントの断面形状は、多角形状等の異形であってもよいが、高強度が得やすいことと耐摩耗性の面からも丸断面形状とすることが好ましい。
【００１６】
そして、本発明の製造方法においては、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸（スチーム延伸）を行うものである。つまり、通常、ポリエステルマルチフィラメントやポリエステルモノフィラメントをスピンドロー法で延伸する際には、引き取りローラあるいは引き揃えローラをＴＧ（ガラス転移点）以上の温度に加熱して未延伸糸の延伸性の向上を図るものである。しかしながら、この方法で細繊度のモノフィラメントを製造すると、細繊度モノフィラメントは紡糸配向や延伸前の熱処理等による収縮力が小さく、従って、加熱された引き取りローラや引き揃えローラのローラ表面上で糸緩みが起こるため、糸揺れが発生し、均一な熱処理に必要なラップ数での糸掛けが難しくなり、高強度化を行うために常用採用される高倍率の延伸に必要な加熱温度にすることができなくなったり、延伸性が劣るという問題があり、結果的に高強度のポリエステルモノフィラメントを操業性よく、製造することが困難であった。
【００１７】
したがって、本発明においては、細繊度のポリエステルモノフィラメントを十分に熱処理を行いながら高倍率での延伸を可能とするために、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行うものである。これにより、スチーム熱処理を行う前の引き取りローラや引き揃えローラを非加熱としても、高倍率の延伸が可能となる。
【００１８】
また、スチーム延伸においては、スチームを連続的に糸条に直接吹き付けて延伸を行うが、その吹き付け装置として用いるスチーム処理機の形状や吹き付け方法は特に限定するものではなく、例えば、対称に配置された直径１．０〜３．０ｍｍの２個のオリフィスから糸条の進行方向に向かって、角度３０〜６０°でスチームを吹き付ける方法等が挙げられる。また、スチームの圧力や温度は０．０５〜０．２Ｍｐａ、２００〜４００℃の範囲とすることが好ましく、延伸速度や繊度に応じてこの範囲内で適宜設定することが好ましい。
【００１９】
本発明において、スチーム延伸は、引き取りローラ又は引き揃えローラと、加熱ローラとの間で上記のようにスチームの吹き付けを行った後、ローラ間での延伸を行うことが好ましい。また、スチーム熱処理後の延伸ローラの設置数を複数とし、多段延伸を行ってもよいが、２段目以降の延伸張力が高くなりやすく、糸切れしやすくなるので、１段延伸（引き揃えは含まず）とすることが好ましい。
【００２０】
また、延伸倍率としては、３．０〜６．０の範囲とすることが好ましく、延伸速度や繊度に応じてこの範囲内で適宜設定することが好ましい。また、スチーム熱処理した糸条を引き取り、延伸を行う加熱ローラは、延伸性を考慮して１５０〜２５０℃の加熱ローラとすることが好ましい。
【００２１】
次に、図面を用いて本発明の高強度ポリエステルモノフィラメントの製造方法を説明する。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る。
まず、紡出された糸条は、冷却され、油剤を付与された後、未延伸糸Ｙとして、まず非加熱の第１ローラ１に複数回掛けて引き取られ、引き続いて非加熱の第２ローラ２に複数回掛けて１．００５〜１．０５倍の引き揃えが行われる。続いてスチーム処理機７でスチームの吹き付けを行った後、１５０〜２５０℃に加熱された第３ローラ３に複数回掛けて延伸を行い、その後１５０〜２５０℃に加熱された第４ローラ４に複数回掛けて３〜１０％の弛緩熱処理を施した後、非加熱の第５ローラ５に複数回掛けて０〜５％の弛緩率で引き取り、速度１５００ｍ／分以上でワインダー６に巻き取る。
【００２２】
【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、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ＰＥＴの極限粘度
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、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）切断強度、切断伸度
ＪＩＳＬ−１０１７に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）密度
ＪＩＳＬ−１０１３に従い、密度勾配管法、２５℃で測定した。
【００２３】
実施例１
常用の溶融紡糸装置に孔径が０．６ｍｍ、孔数８個の常用の溶融紡糸口金を装着し、極限粘度〔η〕１．０３のＰＥＴチップを用い、温度３００℃で紡出し、長さ２０ｃｍ、壁面温度３００℃の加熱筒を通過させた後、冷却長１５０ｃｍの横型冷却装置を用いて、温度１５℃、速度０．６ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却した。油剤を付与した後、非加熱の第１ローラに２回掛けて引き取り、引き続き非加熱の第２ローラに３回掛けて１．０３倍の引き揃えを行った後、第３ローラとの間で、対称に配置されたオリフィス径が１．２ｍｍ、吹き出し角度４５°の８エンド用のスチーム熱処理機を用いて、温度３８０℃、圧力０．１２ＭＰａのスチームを各々のモノフィラメントに吹き付けた。そして、温度２１０℃の第３ローラに３回掛けて４．８倍の延伸を行った。続いて温度２００℃の第４ローラに３回掛けて２％の弛緩熱処理を行い、その後速度３０１５ｍ／分、非加熱の第５ローラに４回掛けて１．３％の弛緩率で引き取り、速度３０００ｍ／分のワインダーに巻き取った。１５ｄｔｅｘ／１フィラメントの丸断面形状の高強度ポリエステルモノフィラメントを得た。
【００２４】
実施例２
吐出量を変更した以外は実施例１と同様に行い、繊度２７ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。
【００２５】
比較例１
吐出量を変更し、延伸倍率を５．０倍とした以外は実施例１と同様に行い、繊度を５０ｄｔｅｘのモノフィラメントを得た。
【００２６】
比較例２
第２ローラの温度を８０℃に加熱し、スチームを吹き付けず第３ローラとの間で延伸倍率４．４倍の延伸を行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００２７】
比較例３
第２ローラの温度１００℃に加熱し、スチームを吹き付けず第３ローラとの間で延伸倍率４．６倍の延伸を行った以外は、比較例２と同様に行った。
【００２８】
実施例１〜２、比較例１〜３で得られたポリエステルモノフィラメントの物性値を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１から明らかなように、実施例１〜２で得られたモノフィラメントは本発明で規定する繊度、切断強度、密度の物性を満足するものであり、操業性よく得ることができた。
一方、比較例１で得られたモノフィラメントは繊度が太いために、切断強度が低く、密度も低いものであった。また、比較例２〜３ではスチーム延伸を行なわずに、引き揃えローラを加熱してローラ延伸を行ったので、比較例２では引き揃えローラ上での糸揺れを抑えるため、安定操業が可能な温度に設定したが、温度不足のために延伸倍率が低下し、切断強度の劣るモノフィラメントとなった。また、比較例３は延伸倍率を高くするために、引き揃えローラの加熱温度を高くしたために糸揺れが大きくなり、延伸できず、モノフィラメントを得ることができなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のポリエステルモノフィラメントは、スピンドロー法で得られるものであるため、コストを低く、効率よく得ることができるものであり、細繊度でかつ切断強度の高いものであるので、スクリーン紗用の繊維として好適で、加工性や取扱い性に優れている。
そして、本発明の製造方法によれば、延伸に必要な温度に十分に加熱することができ、操業性よく本発明のモノフィラメントを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高強度ポリエステルモノフィラメントの製造方法の一実施態様を示す概略工程図である
【符号の説明】
Ｙ　未延伸糸
１　第１ローラ
２　第２ローラ
３　第３ローラ
４　第４ローラ
５　第５ローラ
６　ワインダー
７　スチーム処理機

Claims

ポリエステルポリマーを、溶融紡糸口金より紡出した後、冷却し、油剤を付与して引き取り、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行いながら、１５００ｍ／分以上で巻き取るスピンドロー法で得られるモノフィラメントであって、下記（１）〜（３）の特性を有していることを特徴とする高強度ポリエステルモノフィラメント。
（１）繊度（ｄｔｅｘ）　　＝１０〜４０
（２）密度（ｇ／ｃｍ^３）　≧１．３８０
（３）切断強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）　≧８．０
請求項１記載のモノフィラメントの製造方法であって、延伸時にスチームを吹き付けながら延伸を行うことを特徴とする高強度ポリエステルモノフィラメントの製造方法。