JP4691885B2 - 先染め糸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は先染め糸の製造方法に関するものである。

ポリエステル、いわゆるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称する）は、機械的特性をはじめ様々な優れた特性を有しているため、幅広く展開されている。また、近年のストレッチブームによりポリエステル系加工糸の織物、編み物にもより優れたストレッチ性を付与することが望まれている。

一方、これらの加工糸の先染め（糸染め）商品は種々の色糸を用いて格子柄やジャガード柄に製織して、仕上げたものは極めて高級感に溢れ、付加価値の高いものである。

しかしながら、これらＰＥＴ繊維（単独成分）の加工糸は染色自体は可能であるが、もともと捲縮発現性が弱く、スポーツやインナーウェア、ユニフォオーム衣料などの極めてストレッチ性が求められる分野においては、不十分である。また、ポリマーの剛性が高く、カサカサした、硬い風合いが問題である
さらに、ＰＥＴ繊維にポリウレタン繊維などの弾性糸を混用した加工糸では、ポリウレタン繊維の染色での染色堅牢性が劣ること、ドレープ性に欠けること、高価であることなどの理由から、用途は大幅に制約される。

一方、ＰＥＴ成分同士のサイドバイサイド型複合繊維が種々提案されている。例えば、固有粘度差あるいは極限粘度差を有するＰＥＴのサイドバイサイド複合糸が提案され（例えば、特許文献１、２参照）、非共重合ＰＥＴとそれより高収縮性の共重合ＰＥＴのサイドバイサイド複合糸が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このようなサイドバイサイド型複合繊維を用いれば、ある程度のストレッチ性のある糸を得ることはできるが、織物にした際のストレッチ性が不充分となり、満足なストレッチ性織物が得られにくいという問題があった。これは、サイドバイサイド型複合糸は織物拘束中での捲縮発現能力が低い、あるいは捲縮が外力によりヘタリ易いためである。

さらに、近年、ポリトリメチレンテレフタレート（以下、ＰＴＴと略称する）の単独成分の延伸糸あるいはＰＴＴ同士の異なる固有粘度をサイドバイサイドに張り合わせた原糸が提案されており、ＰＴＴはＰＥＴに比べて、ポリマー構造上、炭素数が多く、そのため融点および剛性が低い理由から、ソフトな風合いが特徴である。しかしながら、かかる原糸の先染め方法は従来知られているチーズ染色、すなわち、芯管の口径を替えることなく、そのまま染色する方法では糸が緊張状態で染色熱で固定されるので、捲縮は殆ど発現されない。あるいは比較的フリーな状態で染色するカセ染色では染色後に巻き返しする際、フィラメント同士が絡まり合い、糸がとれず、この方法も適用することができない。

かかる問題に対して、染色の前に糸の状態で予めオーバーフィードをかけて熱処理し、捲縮加工をする方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、この方法は確かにある程度の捲縮発現はされるが、糸を走行させながら連続的に処理できるものの、装置の機構上、熱処理時間が１秒以下で、極めて短いこと、オーバーフィードがせいぜい１０〜２０％しか採れないこと、ヒーターが乾熱であるので、染色熱（湿熱）に比べて熱量が弱いことから、捲縮発現に限界があり、ストレッチ性はまだ十分に発揮されていない。さらにはかかる方法は一本、一本の糸の処理であり、時間がかかり加工効率が低く、加工コストが高いという問題がある。

以上のように、高い捲縮特性があり、優れたストレツチ性を持ち、かつソフトな風合いが特徴であるＰＴＴＫの先染め糸および効率的にこれを製造する方法は見当らないものであった。
特公昭４４−２５０４号公報 特開平４−３０８２７１号公報 特開平５−２９５６３４号公報 特開２００３−０２０５３０号公報

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消せんとするものであり、極めて高いストレッチ性と回復性およびソフトでかさ高のある風合いをもつ先染め糸を効率よく製造することができる先染め糸の製造方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
（１） 一方がポリトリメチレンテレフタレートを主体とするポリエステル成分（Ａ）と、他方がポリエチレンテレフタレートを主体としたポリエステル成分（Ｂ）であるポリエステル系重合体を同一の口金より溶融紡糸し、延伸した、繊維長さ方向に沿ってサイドバイサイド型もしくは芯鞘型に複合した複合繊維マルチフィラメントを、５０〜３００ｍｍ口径の芯管に巻き取り、これを該芯管の口径の７０％以下の細い芯管に差し替えた後、チーズの状態で７０℃以上の熱水で処理し、引き続き１１０℃〜１４０℃の温度で分散染料で染色し、乾燥して仕上げることにより、伸縮伸長率が３０％以上、伸縮弾性率が７０％以上の複合繊維マルチフィラメントを得ることを特徴とする先染め糸の製造方法。

（２）ポリトリメチレンテレフタレートを主体とするポリエステル成分（Ａ）の複合比率が３０〜７０重量％であることを特徴とする前記（１）に記載の先染め糸の製造方法。

本発明は極めて高いストレッチ性と回復性およびソフトでかさ高のある風合いをもつ先染め糸を効率よく製造することができる。

本発明におけるＰＴＴを主体とするポリエステルしては、テレフタル酸を主たる酸成分とし、１，３−プロパンジオールを主たるグリコール成分として得られるポリエステルである。ただし、２０モル％以下、より好ましくは１０モル％以下の割合で他のエステル結合の形成が可能な共重合成分を含むものであってもよい。共重合可能な化合物としては、例えばイソフタル酸、コハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、ダイマ酸、セバシン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などのジカルボン酸類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのジオール類を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、必要に応じて、艶消し剤となる二酸化チタン、滑剤としてのシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤としてヒンダードフェノール誘導体、着色顔料などを添加してもよい。

本発明では本発明の最大の特徴であるストレッチ性を最大に発現させるには上記ＰＴＴのホモポリマー（ＰＴＴ １００％）では仮撚り加工糸がよい。また、ＰＴＴ同士の固有粘度の異なるものを張り合わせたＰＴＴ１００％の延伸糸等が好ましい。

さらに好ましくは、一方がＰＴＴを主体とするポリエステル成分（Ａ）で、他方がＰＥＴを主体とするポリエステル成分（Ｂ）である２種類のポリエステル系重合体を繊維長さ方向に沿ってサイドバイサイド型もしくは偏心芯鞘型に複合された複合繊維のマルチフィラメントが捲縮発現後の伸縮率および伸縮弾性率が極めて高くでき、かつ高収縮成分であるＰＴＴとの界面接着性が良好で、製糸性が安定していること、および力学的特性、化学的特性および原料価格を考慮することからＰＴＴに低収縮成分（低粘度成分）であるＰＥＴを複合したものがよい。

ＰＥＴとしては、テレフタル酸を主たる酸成分とし、エチレングリコールを主たるグリコ−ル成分として得られるポリエステルが好ましい。ただし、他のエステル結合を形成可能な共重合成分が２０モル％以下の割合で含まれるものも好ましく、１０モル％以下の割合で含まれるものはより好ましい。共重合可能な化合物として、たとえばスルフォン酸、ナトリウムスルフォン酸、硫酸、硫酸エステル、硫酸ジエチル、硫酸エチル、脂肪族スルフォン酸、エタンスルフォン酸、クロロベンゼンスルフォン酸、脂環式スルフォン酸、イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、アジピン酸、シュウ酸、デカンジカルボン酸などのジカルボン酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ε−カプロラクトンなどのヒドロキシカルボン酸などのジカルボン酸類、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ハイドロキノン、ビスフェノールＡなどのジオール類が好ましく使用される。

また、必要に応じて、艶消し剤となる二酸化チタン、滑剤としてのシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤としてヒンダードフェノール誘導体、着色顔料などを添加してもよい。

また、両成分の複合比率は製糸性および繊維長さ方向のコイルの寸法均質性の点で、高収縮成分：低収縮成分＝７０：３０〜３０：７０（重量％）の範囲が好ましく、６５：３５〜４５：５５の範囲がより好ましい。

本発明に用いるサイドバイサイド型複合繊維の断面形状は、丸断面、三角断面、マルチローバル断面、偏平断面、ダルマ型断面、Ｘ型断面その他の異形断面であってもよいが、捲縮発現性、捲縮の均一性から、偏平断面で特にキノコ型あるいはダルマ型断面の形状のものが好ましい。他には丸断面の半円状サイドバイサイドや軽量、保温を狙った中空サイドバイサイド、ドライ風合いを狙った三角断面サイドバイサイド等が好ましく用いられる。

また、芯鞘型複合繊維は捲縮発現性から芯がＰＰＴ、鞘がＰＥＴが好ましく、さらに芯が偏心している偏心芯鞘型複合繊維が好ましい。かかる断面形状としては、丸断面、三角断面、マルチローバル断面、偏平断面、ダルマ型断面等の断面であってもよいが、捲縮発現性、捲縮の均一性から、偏平断面あるいは丸断面が好ましい。

また、単繊維繊度は、１．１〜１０ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１．１〜６ｄｔｅｘである。１．１ｄｔｅｘ以上とすることで、捲縮によるストレッチ性の実効を得ることができ、また１０ｄｔｅｘ以下とすることによりシボ感を抑えることができる。

本発明で得られる先染め糸は上述したＰＴＴを用いたマルチフィラメントで伸縮伸長率が３０％以上で、かつ伸縮弾性率が７０％以上のものである。捲縮伸長率が３０％に満たないものはストレツチ伸長性が不足し、また、伸縮弾性率が７０％に満たないものはストレツチ回復性が不足し、いずれも好ましくない。

本発明では伸縮伸長率は最大１５０％程度まで、伸縮弾性率は最大９８％程度まで、発揮できるものである。

なお、本発明でいう伸縮伸長率および伸縮弾性率とはＪＩＳ−１０１３ Ｃ法で定めた測定方法で求めたものである。

本発明の先染め糸の製造方法について以下に詳述する。

上述したように、ＰＴＴを主体としたポリエステル系重合体を溶融紡糸し、延伸する。例えば、紡糸温度は２８５〜３２０℃で、紡糸速度は通常の未延伸糸を作るように９００〜１６００ｍ／分の間で行い、これを延伸倍率２．５〜４．０倍で延伸するものである。

ＰＴＴ単独糸の場合はＰＴＴのポリマー固有粘度（ＩＶ）は０．６〜１．５０程度のものを用いて紡糸し、これを１８０〜２１０℃で仮撚り加工すると高いストレッチ性が得られるので、好ましい。固有粘度（ＩＶ値）は、常法によりオルソクロロフォノール中２５℃で測定したものである。

仮撚り加工条件としては、仮撚加工温度が１５０℃以上２１０℃以下で、仮撚加工機としては、ピン仮撚加工機が、仮撚数は、糸繊度などによって異なるので、特に限定することはないが、高い捲縮性を得ることから、５６ｄｔｅｘでは３０００〜４０００回／ｍ程度の撚りで、加工速度５０〜１５０ｍ／分、が高捲縮が得られることから好ましい。

また、本発明においては、ＰＴＴ／ＰＴＴ同士のサイドバイサイド型のバイメタルの複合繊維であってもよい。ＰＴＴ／ＰＴＴ同士のバイメタルの場合はＰＴＴのポリマー固有粘度（ＩＶ）は０．５〜１．５０の高ＩＶのものと０．５〜０．７の低ＩＶのものとを張り合わせた延伸糸が高いストレッチ性が得られるので、好ましい。

さらに好ましくはＰＴＴ／ＰＥＴのバイメタルにしてＰＴＴのポリマー固有粘度（ＩＶ）が１．５０〜１．２０の高ＩＶのものと、ＰＥＴのポリマー固有粘度（ＩＶ）が０．５〜０．７の低ＩＶのものとを張り合わせた延伸糸が極めて高いストレッチ性が得られるので、最も好ましい。この場合は延伸糸がそのままで使えて、仮撚りすることなく高いストレッチ性が得られるので、効率良く製造ができる。

次いで、かかる延伸糸あるいは仮撚糸を、５０〜３００ｍｍ口径（外径）の芯管に巻き取り、これを該芯管の口径（外径）の７０％以下の細い芯管に差し替えた後、チーズの状態で７０℃以上の熱水で処理する。

まず、大口径の芯管への巻き取りはできるだけ、低張力で巻き取り（ソフトワインディング）、熱処理での緊張を抑制して捲縮を発現しやすい状態にすることが好ましい。

次いで、芯管の差し替えを行うが、このことは原糸をいったん大口径の芯管に巻き取った後に、小芯管に差し替えして巻かれた糸を弛緩した状態にすることであり、この状態で熱水で熱処理することにより、糸が自由に熱収縮を受け、大きな捲縮を発現させる効果を得ることを意味する。

この場合、大口径の芯管と小口径の芯管との比率は大口径の芯管の７０％以下の細い芯管に差し替えて、熱処理することが大きな捲縮を得られるので好ましく、６５〜２５％の細い芯管に差し替えることがより好ましい。なお、７０％を越える芯管に差し替えてることは、弛緩が不十分なため、熱処理の収縮で糸が緊張されてストレッチ性が失われるので好ましくない。また、１０％以下の芯管に差し替えてることは、弛緩は十分であるが、チーズの形状がゆるんで後のリワインドで糸が若干からむ傾向があるので、留意する必要である。

大口径の芯管から小口径の芯管に差し替える具体的な方法は、大口径の芯管に巻かれた原糸を、下に置いてある小口径の空の芯管（染色用の金属芯管）に上から原糸をズラして小口径の芯管に押し込んで挿入し、差し替えることによって行うことができる。なお、大口径の芯管は該芯管の最内層に薄いネットを巻き、この上から原糸を巻いた状態に準備すると、かかる小口径の芯管へのズラシ作業（ネットごとズラす）が円滑に行うことができる。

次いで、このチーズの状態で７０℃以上の熱水で処理する。熱処理温度は９５〜１３０℃で処理することにより大きな捲縮が発現するので好ましい。処理時間は捲縮の均一性を得ることから、２０〜６０分が好ましい。

次いで、この状態で引き続き１１０℃〜１４０℃で分散染料で染色する。染色温度はＰＴＴはＰＥＴ対比、染色性が良好なので、淡色は１１０℃〜１３０℃で、濃色は１２０℃〜１４０℃で染色することが好ましい。次いで、常法で水洗、還元洗浄、水洗し、仕上げ油剤をつけて排液して乾燥する。乾燥は乾熱で７０〜１３０℃で行い、次いで別の芯管にコーン状態にリワインド（巻き返し）して先染め糸製品とする。

本発明で得られる先染め糸は上述したＰＴＴを用いたマルチフィラメントで伸縮伸長率が３０％以上であり、かつ伸縮弾性率が７０％以上のものである。伸縮伸長率が３０％以上で伸縮弾性率は７０％以上であれば編織物を形成したとき、良好なストレッチ性と回復性および形態安定性を得ることができ、ストレッチ素材として好適である。特にスポーツ衣料、インナーウェア、ユニフォーム衣料などで、編織物がストレッチに十分に追従し、着用快適性に優れ、また、肘、膝部分のワライの発生も抑えることができる。

一方、加工糸の伸縮伸長率が３０％未満のものは高いストレッチが得られないこと、また、伸縮弾性率が７０％未満のものは回復性が劣り、肘、膝部分のワライの発生があり、いずれも好ましくない。

このように、本発明は極めて高いストレッチ性と回復性およびソフトでかさ高のある風合いをもつ先染め糸を効率よく製造することができる先染め糸の製造方法を可能にした。

実施例に用いた評価は次の方法で評価した。
（１）先染め糸の伸縮伸長率
ＪＩＳ−Ｌ１０１３ Ｃ法で評価した。値が大なる程、伸長性に優れ良好。
（２）先染め糸の伸縮弾性率
ＪＩＳ−Ｌ１０１３ Ｃ法で評価した。値が大なる程、回復性に優れ良好。
（３）先染め糸の風合い
先染め糸を筒編みに編成し、この編み地の風合いをソフト感、かさ高感の
風合いを１０人の風合い判定者で官能判定し、
◎ ：ソフトでかさ高であり、極めて良好
○ ：良好
△ ：ソフトでかさがなく、やや不良
× ：不良
（４）加工通過性
チーズあるいはカセで染色した後のリワインド性（巻き返し）を次の判定で加工通過性を評価した。

◎ ：糸のもつれが全くなく、リワインド性が極めて良好
○ ：良好
△ ：糸のもつれがややあり、リワインド性がやや不良
× ：不良
（実施例１）
（１）原糸
（製糸）
固有粘度（ＩＶ）が１．４２のホモＰＴＴと固有粘度（ＩＶ）が０．６１のホモＰＥＴをそれぞれ別々に溶融し、紡糸温度２７５℃で２４孔の複合紡糸扁平口金から複合比（重量％）５０：５０で吐出し、紡糸速度１４００ｍ／分で引取り２７８ｄｔｅｘ、３６フィラメントのサイドバイサイド型複合構造未延伸糸、扁平キノコ型断面糸を得た。さらにホットロール−熱板系延伸機（接糸長：２０ｃｍ、表面粗度：３Ｓ）を用い、ホットロール温度７５℃、熱板温度１７０℃、延伸倍率３．３倍で延伸し次いで一旦引き取ることなく、連続して０．９倍でリラックスして巻き取り、８４ｄｔｅｘ、３６フィラメントの延伸糸を得た。延伸糸は扁平キノコ型断面糸で強度：４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度：３１％であつた。
（２）先染め加工
(a)ワインディング
上記延伸糸を次の条件で大口径芯管に巻き取った。

芯管の口径（外径）：１１０ｍｍ（紙管）
巻き取り速度 ：２５０ｍ／分
巻き取りオーバーフィード率 ：１０％
巻き取り量：７５０ｇ
巻き取り機：ＳＳＰ（神津製作所（株）製）
その他：なお、該芯管の最内層の薄地のネットを巻き、その上から原糸をワインディングした。

(b)芯管の差し替え
次いでこれを口径（外径）：４５ｍｍの小口径の芯管（ステンレス製の穴の空いたチーズ芯管）に差し替えた（大口径との比：４１％）。差し替えは大口径芯管に巻かれている原糸をネットごと、ズラし、押し込んで行った。

(c)熱水処理
かかるチーズを通常のチーズ染色機で昇温時間４０分で、１１０℃×３０分間熱水処理 を行った。

(d)染色
次いでこれを引き続き、紺の分散染料を用いて昇温時間６０分で、１３０℃×３０分間 染色した。染色後は常法に従って、湯洗い、水洗、還元洗浄（８０℃×２０分）した。

(e)仕上げ
次いでこれをカチオン系の仕上げ油剤を２％付着させて（オイリング）、次いで９０℃で乾 燥した。

このチーズを常法に従って、リワインドし、先染め糸を得た。
この先染め糸の評価結果を表１に示す。

（比較例１）
ＰＴＴ／ＰＥＴバイメタル繊維に替えて、ポリエステル（ＰＥＴ１００％ホモポリマー）フィラメントの８４ｄｔｅｘ、３６フィラメントの延伸糸を通常の方法で紡糸、延伸した。延伸糸は強度：５．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度：３２％であつた。
これを用い、２１０℃で通常の方法で仮撚し（１ヒーター）、ポリエステル仮撚り糸を得た。これを通常のカセ染めを行った。カセ染めは実施例１のチーズの形態からカセの形態に替えた以外は実施例１に従って染色し、仕上げた。

（比較例２）
緯糸にＰＴＴ／ＰＥＴバイメタル繊維に替えて、ホモＰＥＴのＰＥＴ成分同士のサイドバイサイド型複合繊維（固有粘度（ＩＶ）が０．７８と０．５６の張り合わせ）のポリエステルマルチフィラメント糸（８４ｄｔｅｘ、３６フィラメント、）を用いた以外は比較例１と同様に通常の方法でカセ染めし、仕上げた。
比較例１、２の評価結果を表１に併記する。

（３）先染め糸の評価結果
表１から明らかなように、実施例１では伸縮伸長率が６２．８％、伸縮弾性率が８６．８％と優れたストレッチ性とストレッチ回復性があり、また、ソフトでかさ高のある風合いをもち、かつ、リワインド性も良好で加工通過性に全く問題がなく、円滑に製造することができた。
一方、比較例１、２ではストレッチ性とストレッチ回復性が不足しており、比較例２では染色後のリワインドで糸がもつれて作業性が悪く、生産することができなかった。

（実施例２、３、４）
実施例１のＰＰＴ／ＰＥＴバイメタル複合繊維延伸糸を用い、芯管の口径（外径）：１１０ｍｍ（紙管）にワインディングした後、小口径の芯管に差し替える場合の、口径の検討を実施した。即ち、実施例２は７７ｍｍ（大口径との比：７０％）、実施例３は５５ｍｍ（大口径との比：５０％）、実施例４は３３ｍｍ（大口径との比：３０％）のそれぞれの小口径の芯管に差し替えた。これを除き以下は実施例１に従って熱水処理、染色、仕上げた。結果を表２に示す。

（比較例３、４）
実施例１のＰＰＴ／ＰＥＴバイメタル複合繊維延伸糸を用い、芯管の口径（外径）：１１０ｍｍ（紙管）にワインディングした後、小口径の芯管を比較例３は９９ｍｍ（大口径との比：９０％）、比較例４は８０ｍｍ（大口径との比：７３％）のそれぞれの小口径の芯管に差し替えたことを除き、実施例１に従って熱水処理、染色、仕上げた。結果を表２に併記する。

（３）先染め糸の評価結果
表２から明らかなように、実施例２〜４では伸縮伸長率が５２％〜７３％で、伸縮弾性率が７５％〜８７％で優れたストレッチ性とストレッチ回復性があり、また、ソフトでかさ高のある風合いをもち、かつ、リワインド性も良好で加工通過性に全く問題がなく、円滑に製造することができた。
一方、比較例３〜４は何れもストレッチ性と風合いが硬く、また、加工通過性は劣るものであった。

Claims (2)

1. 一方がポリトリメチレンテレフタレートを主体とするポリエステル成分（Ａ）と、他方がポリエチレンテレフタレートを主体としたポリエステル成分（Ｂ）であるポリエステル系重合体を同一の口金より溶融紡糸し、延伸した、繊維長さ方向に沿ってサイドバイサイド型もしくは芯鞘型に複合した複合繊維マルチフィラメントを、５０〜３００ｍｍ口径の芯管に巻き取り、これを該芯管の口径の７０％以下の細い芯管に差し替えた後、チーズの状態で７０℃以上の熱水で処理し、引き続き１１０℃〜１４０℃の温度で分散染料で染色し、乾燥して仕上げることにより、伸縮伸長率が３０％以上、伸縮弾性率が７０％以上の複合繊維マルチフィラメントを得ることを特徴とする先染め糸の製造方法。
2. ポリトリメチレンテレフタレートを主体とするポリエステル成分（Ａ）の複合比率が３０〜７０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の先染め糸の製造方法。