(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞘成分が実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル、芯成分が５−ナトリウムスルホイソフタル酸が２〜１５モル％共重合されたポリエステルからなり、芯成分複合比が１〜１５重量％である芯鞘複合繊維を紡糸速度４０００〜１２０００ｍ／分で紡糸することを特徴とする芯鞘複合繊維の製造法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法で得られた繊維に仮撚加工を施すことを特徴とする芯鞘複合繊維からなる仮撚加工糸の製造法の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出量増加によって生産性を向上させると共に、発色性、染め斑および耐摩耗特性などの品質が改善された芯鞘複合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（以下ＰＥＴと略す）繊維は、機械的特性をはじめとして様々の優れた特性を有しているため、衣料用途はもとより産業資材用途にも広く利用されている。
【０００３】
近年、ＰＥＴ繊維の製造においては、紡糸における引取速度を５０００ｍ／分以上と高速にして、延伸工程を経ることなく、１工程で実用的な繊維を得る高速紡糸法が工業的に採用されている。紡糸工程における生産性は単位時間当りの吐出量に大きく依存するため、高速にすればするほどこのような１工程法の生産性は向上する。
【０００４】
しかしながら、高速紡糸方法において、ＰＥＴ繊維は、６０００〜７０００ｍ／分付近の紡糸速度では実用上好ましい機械特性を示すが、さらに高速化していくと強伸度が低下し、実用上に問題を生ずる。そのため生産性向上の効果を十分に発揮するには限界がある。
【０００５】
そこで、同一紡糸速度でも、分子配向を抑制し残留伸度のより大きな繊維を得ることができれば、さらに紡糸速度を高くする、すなわち吐出量を増大させ、生産効率を高めることが可能となる。
【０００６】
この点に関して、特開平８−２４６２４７号公報にはＰＥＴに対してポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテンなどを芯成分として複合することにより、得られる繊維の残留伸度が増大し、紡糸の生産性が大幅に向上することが示されている。しかしながら、芯成分として挙げられたこれらのポリマは、ＰＥＴ用の通常の染料には染まらないため染色品の発色性に問題を生じたり、染め斑が発生することが判明した。また、染色後に芯鞘界面での剥離が発生するため、摩擦に対して鞘割れやフィブリル化が発生しやすく耐摩耗特性に問題があることも判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吐出量増加による生産性を向上させると共に、発色性、染め斑および耐摩耗特性の問題点を解決するため、検討を重ねた結果得られたものである。
【０００８】
換言すれば、ＰＥＴを高速紡糸する際に生じる繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性の問題点を解決せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、鞘成分が実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル、芯成分が５−ナトリウムスルホイソフタル酸が２〜１５モル％共重合されたポリエステルからなり、芯成分複合比が１〜１５重量％である芯鞘複合繊維を紡糸速度４０００〜１２０００ｍ／分で紡糸することにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。
【００１１】
鞘成分におけるＰＥＴは、ジオール成分および酸成分の一部が各々１５モル％以下の範囲で他の共重合可能な成分で置換されたものであってもよい。また、これらは艶消剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料などの添加物を含有していてもよい。
【００１２】
芯成分ポリマは、５−ナトリウムスルホイソフタル酸が２〜１５モル％共重合されたポリエステルであれば紡糸速度の高速化と染色性、耐摩耗特性が両立される。
【００１３】
５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合率は高い方が生産性向上効果が高く好ましいが、過度に共重合率を高くすると重合過程で急激な増粘が発生し、ポリマの重合度を上げることができないという問題が生じてしまう。また、ポリマの熱安定性も低下するため紡糸性が悪化してしまう。５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合率は２〜１５モル％であれば紡糸性が良好である。好ましくは５〜１２モル％である。
【００１４】
また、芯成分ポリマには本発明を達成することができる範囲であれば、５−ナトリウムスルホイソフタル酸の他にイソフタル酸等が共重合されていても差し支えない。
【００１５】
なお、本発明でいう５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合率とは、ポリマ中の全酸成分に対する５−ナトリウムスルホイソフタル酸のモル比をいうものとする。
【００１６】
また、芯成分ポリマは、５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステル単独でもよいし、本発明の効果を発現する範囲であればナイロン等他のポリマと混合したものでもよい。
【００１７】
芯鞘形状には特に制限はなく、同心円芯鞘でも偏芯芯鞘でもよいし、芯が複数あるようなものでも海島構造をしているものでもよい。つまり、芯成分ポリマが繊維軸方向に一定の量で連続的に存在し、さらに繊維表面に露出していないことが好ましい。したがって、発色性や耐摩耗特性等の点から芯ポリマはできるだけ中央に集めた同心円芯鞘が好ましい。
【００１８】
５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルが鞘側となると、高速紡糸過程において鞘側が急冷されるため共重合ポリマの悪影響が顕在化しやすく、紡糸不調となったり、得られた繊維にミクロボイド等の欠陥が多く発生し脆くなるため残留伸度向上効果が発現せず、さらに強度も低くなる。この急冷による悪影響は低速紡糸の場合はさほど問題にならないが、紡糸速度が高速になるほどその影響が急激に大きくなる。高速紡糸ではホモＰＥＴ単独糸でさえ急冷により繊維物性が低下することが“ＨＩＧＨ−ＳＰＥＥＤ  ＦＩＢＥＲ  ＳＰＩＮＮＩＮＧ”４４７頁（ＷＩＬＥＹ−ＩＮＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥ）等に記載されている。そのため本発明のように、共重合ポリエステルポリマを使用し高速紡糸を行う場合は特に注意が必要である。特に、紡糸速度が６０００ｍ／分以上では共重合ポリエステルを鞘にすると実用に耐えうる繊維を得ることはほとんど困難である。実際、５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルを鞘側にして高速紡糸を行うことが特開昭６４−１４３３３号公報、特開平５−９８５５号公報に開示されているが、いずれも複合紡糸により得られた繊維の残留伸度が増加する効果は認められていないだけでなく、強度が低くフィラメントとして衣料用や産業資材用途に用いることは困難である。
【００１９】
紡糸により得られた繊維の残留伸度が７０％以上のいわゆる高配向未延伸糸（ＰＯＹ）の性質を有するものでは、さらに延伸や延伸仮撚を施すことが好ましい。その時の加工性、工程安定性を考慮すると得られる繊維はある程度配向していた方がよいと考えられる。そのため紡糸速度は４０００ｍ／分以上であることが好ましい。
【００２０】
通常延伸仮撚加工用のＰＥＴの高配向未延伸糸は紡糸速度３０００ｍ／分程度で生産されている。紡糸速度４０００ｍ／分で得られる繊維でも延伸仮撚加工は不可能ではないが、得られる加工糸の残留伸度が過度に低下するため、紡糸速度３０００ｍ／分で得られた繊維の場合に比べ延伸倍率を大幅に下げる必要がある。そのため、紡糸／延伸仮撚加工の総合的な生産性は必ずしも上昇するわけではなく好ましくない。また、生産性に見合うよう延伸倍率を高くして加工を施すと、加撚／解撚部の張力が過度に上昇するため毛羽立ちや糸切れを生じやすく、延伸仮撚加工の操業性が低下する。
【００２１】
これに対し、本発明では５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルを特定量複合繊維の芯として配置することにより、紡糸速度を高くしても得られる高配向未延伸糸の配向度は抑制され、紡糸／延伸仮撚加工の生産性が向上するものである。
【００２２】
一方、紡糸により得られた繊維の残留伸度が７０％未満のものは、特別な延伸工程を必要とせずそのままでも衣料用途に使用できる。この時は生産性の点から紡糸速度は８０００ｍ／分以上が好ましい。本発明によれば、従来、強伸度が低く実用に耐えなかった紡糸速度８０００ｍ／分はもとより紡糸速度を１００００ｍ／分以上としても強伸度の低下が小さく、衣料用として実用に耐えうる繊維を得ることができる。そして、この高速紡糸によって得られた繊維に仮撚加工を施すこともできる。
【００２３】
上記した配向度上昇の抑制効果は、その目的に応じて芯成分の複合比として１重量％以上、好ましくは３重量％以上である。芯成分複合比が１重量％未満では十分な配向抑制効果を期待することはできない。一方、芯成分複合比を高くするにつれ配向抑制効果は顕著となっていくが、最終製品の強度や仮撚り加工時の繊維断面変形、熱セット性等を考慮すると１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。
【００２４】
本発明では共重合ポリエステルを比較的少量芯に配置せしめているため、高温熱処理を行っても融着等のトラブルを生じることがない。また鞘成分ＰＥＴとの相溶性が高いため芯／鞘界面での剥離を生じることもなく、耐摩耗特性も良好である。さらに、芯成分の方が鞘成分よりも染色性が高くなり、発色性が向上するだけでなく摩擦による変色特性（フロスティング特性）も向上する。
【００２５】
５−ナトリウムスルホイソフタル酸はＰＥＴの改質剤としては非常によく知られているポリマである。その共重合ポリマは、染色性、アルカリ溶出性等の向上を目的として広く用いられている。しかしながら、５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルは複合繊維の場合は繊維に機能性を持たせるため鞘部に用いられることがほとんどであり、本発明のごとく、５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルを特定量複合させるだけでＰＥＴ繊維の配向が抑制されるという効果は全く知られていなかった。
【００２６】
このように５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルが高速紡糸によってＰＥＴの配向を抑制し、得られる繊維の残留伸度が増加する理由は明らかではないが、芯ポリマの存在が紡糸中の繊維の細化挙動に影響を及ぼし、鞘ＰＥＴの配向構造が形成される際にその内部応力を低減させることによりＰＥＴの配向が抑制されるものと思われる。
【００２７】
本発明によれば４０００〜６０００ｍ／分の高速紡糸においても、得られる繊維は１．２〜２．０倍の延伸倍率での延伸（仮撚）加工が可能であり、従来より生産性の優れた製法である。また、ＰＥＴ単独での高速紡糸では紡糸速度８０００ｍ／分以上で得られた繊維は強伸度特性に劣るのに対し、本発明の方法では紡糸速度８０００ｍ／分以上でも実用的な強伸度特性を有する繊維を得ることができ、超高速紡糸においても従来より生産性の優れた製法である。
【００２８】
本発明で得られたポリエステル繊維は、生糸のままで、あるいは撚糸、仮撚加工糸として、裏地、スポーツウエア、スラックス、ブルゾン、ブラウスなどの衣料用途や、リボン、テープ、ベルトなどの資材用途に好適に用いることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
【００３０】
なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
【００３１】
Ａ．極限粘度［η］
オルソクロロフェノール中２５℃で測定した。
【００３２】
Ｂ．応力−伸長曲線、強度および伸度
ＪＩＳ  Ｌ１０１３に従って、荷重−伸長曲線を求めた。
【００３３】
次に荷重値を初期の繊度で割り、それを応力（強度）とし、伸びを初期試料長で割り強度、伸度からなる応力−伸長曲線を求めた。
【００３４】
Ｃ．染色
繊維を筒編み後テラシルネイビーブルーＳＧＬで染色し、発色性と染め斑の官能評価を行った。
【００３５】
Ｄ．耐摩耗特性
繊維を筒編み、染色後、摩擦した後の編地の変色を官能評価した。
【００３６】
実施例１
極限粘度０．６３のホモＰＥＴと５−ナトリウムスルホイソフタル酸を１２モル％共重合した極限粘度０．６３の共重合ポリエステルを別々に溶融し、絶対濾過径５μのステンレス製不織布フィルタにより濾過した後、共重合ポリエステルを芯、ホモＰＥＴを鞘の同心円上の芯鞘複合にして孔径０．２５ｍｍ、孔数３６の口金から吐出した。この時の芯成分の複合比率は８重量％であった。紡糸温度は２９５℃、吐出量は単糸繊度４ｄｔｅｘになるように調整した。吐出した糸条は、吐出後常法により冷却、給油後交絡を付与し引取ローラーを介して巻取機で巻取った。糸条が最初に触れる引取ローラーの周速度を紡糸速度として表１に示す（実験Ｎｏ．１〜５）。この時、紡糸速度６０００ｍ／分および１００００ｍ／分で得られた繊維の応力−伸長曲線を図１の曲線Ａおよび図２の曲線Ａにそれぞれ示した。また強度および伸度を表１に示す。図−１および図−２には比較例−１の実験Ｎｏ．１０および１２の共重合していないＰＥＴ単独糸の結果をそれぞれ曲線Ｂとして記載した。
【００３７】
紡糸速度６０００ｍ／分糸（図１Ａ）でもＰＥＴ単独の場合（比較例１、図１Ｂ）とは異なり、本発明の複合繊維は定応力伸長領域を有し未延伸糸である。さらに、紡糸速度１００００ｍ／分糸（図２Ａ）であっても、ＰＥＴ単独（比較例１、図２Ｂ）の場合とは異なり良好な強伸度特性を有していることがわかる。  また、表１から分かるように５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルをホモＰＥＴに複合させた場合、ＰＥＴ単独糸（実験Ｎｏ．９〜１３）に比べ、全紡糸速度領域にわたって伸度向上の効果が得られた。
【００３８】
紡糸速度４０００および６０００ｍ／分で得られた繊維をヒーター温度２２０℃、延伸倍率をそれぞれ１．９５、１．６８倍で延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維および紡糸速度８０００〜１２０００ｍ／分で得られた繊維そのものの発色性、染め斑および耐摩耗特性を表２に示す。延伸仮撚加工した繊維および紡糸速度８０００ｍ／分以上の超高速紡糸繊維とも発色性、染め斑および耐摩耗特性とも良好であった。
【００３９】
実施例２
共重合ポリエステルを５−ナトリウムスルホイソフタル酸６モル％共重合（極限粘度０．６５）とした以外は実施例１（実験Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．６）。強度および伸度を表１に示す。この時も伸度向上効果がみられた。また、ヒーター温度２２０℃、延伸倍率１．３２倍で、この繊維の延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性とも良好であった（表２）。
【００４０】
実施例３
共重合ポリエステルを５−ナトリウムスルホイソフタル酸２モル％共重合（極限粘度０．６５）とした以外は実施例１（実験Ｎｏ２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．７）。強度および伸度を表１に示す。この時も伸度向上効果は少なくなるが実施例−１の同一紡糸速度のものと比較して強度が改善されていることがわかる。また、ヒーター温度２２０℃、延伸倍率１．２２倍でこの繊維の延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性とも良好であった（表２）。
【００４１】
実施例４
５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合率を１０モル％、さらにイソフタル酸を２０モル共重合（極限粘度０．６０）とした以外は実施例１（実験Ｎｏ．２）と同様の条件で紡糸を行った（実験Ｎｏ．８）。強度および伸度を表１に示す。この時も伸度向上効果がみられた。また、ヒーター温度２２０℃、延伸倍率１．６０倍でこの繊維の延伸仮撚加工を行った。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性とも良好であった（表２）。
【００４２】
比較例１
ポリマを実施例１で用いたホモＰＥＴのみとし、それの単独糸を複合紡糸によらず実施例１と同様の条件で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．９〜１３）。強度および伸度を表１に示した。
【００４３】
また、紡糸速度６０００ｍ／分および１００００ｍ／分で得られた繊維の応力−伸長曲線を図１の曲線Ｂおよび図２の曲線Ｂにそれぞれ示した。いづれも典型的なＰＥＴ繊維の特性を示しており、紡糸速度６０００ｍ／分では既に巻取りまでで延伸が起こり定応力伸長領域を有さず未延伸糸とはなっていないことが分かる。
【００４４】
そして、紡糸速度１００００ｍ／分糸では５−ナトリウムスルホイソフタル酸１２モル％共重合ポリエステル複合の場合とは異なり、実用に耐えない強伸度特性となっている。また、ヒーター温度２２０℃、延伸倍率１．３２倍で紡糸速度４０００ｍ／分で得られた繊維の延伸仮撚加工を行ったが、加工時に毛羽が多発した。延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性を表２に示した。
【００４５】
実施例５
共重合ポリエステルの複合比率を５および１４重量％とした以外は実施例１（Ｎｏ．２）と同様の条件で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．１４、１５）。強度および伸度を表１に示す。複合比が大きくなるほど、伸度向上効果が大きいことが分かる。また、ヒーター温度２２０℃で、５重量％複合の繊維は延伸倍率１．３２倍、１４重量％複合の繊維は延伸倍率１．９４倍で延伸仮撚加工を行った。
【００４６】
延伸仮撚加工した繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性とも良好であった（表２）。
【００４７】
比較例２
５−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合率を１（極限粘度０．６５）および１７モル％（極限粘度０．５７）とした以外は実施例１（実験Ｎｏ．２）と同様の条件で紡糸を行った（実験Ｎｏ．１６、１７）。強度および伸度を表１に示した。共重合率１モル％では伸度向上効果はほとんど見られなかった。共重合率１７モル％では伸度向上効果は大きかったが、紡糸調子が不調となり断糸が多発した、得られた繊維の強度も低いものであった。
【００４８】
比較例３
共重合ポリエステルの複合比を１８重量％とした以外は実施例２（実験Ｎｏ．６）と同様な条件で紡糸を行った（実験Ｎｏ．１８）。強度および伸度を表１に示した。伸度向上効果は大きかったが、紡糸調子がやや不調であった。ヒーター温度２２０℃で、１．９５倍で、この繊維の延伸仮撚加工を行った。しかし、加工時に毛羽が多発し、また、発色性、染め斑、対摩耗特性も劣ったものであった（表２）さらに延伸仮撚加工糸の強度が過度に低下する、断面変形が大きすぎる等の欠点もあった。
【００４９】
比較例４
実施例３の芯ポリマと鞘ポリマを入れ替え、鞘ポリマ（５−ナトリウムスルホイソフタル酸２モル％共重合）複合比を１０重量％とした以外は実施例３と同様の条件で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．１９）。この時は伸度がほとんど向上しなかったばかりか強度が大幅に低下した（表１）。さらに紡糸不調となり断糸が多発した。
【００５０】
比較例５
実施例１の芯ポリマ（５−ナトリウムスルホイソフタル酸１２モル％共重合）を複合ではなくブレンドとした以外は、実施例１と同様の条件で紡糸速度６０００ｍ／分で溶融紡糸を行った（実験Ｎｏ．２０）。この時も若干の伸度向上効果は見られたが、紡糸不調となり断糸が多発した。
【００５１】
【表１】
0003570171.tif 000002
【表２】
0003570171.tif 000003
【００５２】
【発明の効果】
本発明の芯鞘複合繊維の製造法を採用することにより、単位時間当たりの吐出量を大幅に増加させることができ、しかも発色性、耐摩耗特性等の従来技術の欠点を克服することができる。換言すれば、ポリエチレンテレフタレートを高速紡糸する際に生じる繊維の発色性、染め斑および耐摩耗特性の問題点を解決できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例および比較例において、紡糸速度６０００ｍ／分で紡糸して得られた繊維の応力−伸長曲線を示す図である。
【図２】本発明の実施例および比較例において、紡糸速度１００００ｍ／分で紡糸して得られた繊維の応力−伸長曲線を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  ５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合ポリエステルを芯、ホモＰＥＴを鞘とした芯鞘複合繊維
Ｂ  ＰＥＴ単独繊維
【図１】
0003570171.tif 000004
【図２】
0003570171.tif 000005