(57)【要約】【課題】  高比重粒子を含有する芯成分の延伸流動性を向上させて、ボイドや延伸毛羽の発生を最小限に抑制し、比重の高さ（良好な沈降性）と高強度を有する高比重複合繊維を延伸性よく製造する方法を提供する。【解決手段】  ポリエチレンテレフタレートを主成分とする鞘成分、高比重粒子を含有するポリエステルを芯成分とする芯鞘複合繊維を、溶融複合紡糸装置を用いて、溶融紡糸し、未延伸繊維を一旦巻き取ることなく連続して延伸し、強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重が１．４５以上の高比重複合繊維を製造する方法であって、加熱ローラを用いて２段階の延伸（引き揃えは含まず）を全延伸倍率が４．０〜６．０倍となるように行い、２段目の延伸は、温度３００℃以上のスチームを繊維に吹き付けながら、延伸倍率１．２〜１．６倍の延伸を行い、その後、弛緩処理を行いながら巻き取ることを特徴とする高比重複合繊維の製造方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレートを主成分とする鞘成分、高比重粒子を含有するポリエステルを芯成分とする芯鞘複合繊維を、溶融複合紡糸装置を用いて、溶融紡糸し、未延伸繊維を一旦巻き取ることなく連続して延伸し、強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重が１．４５以上の高比重複合繊維を製造する方法であって、加熱ローラを用いて２段階の延伸（引き揃えは含まず）を全延伸倍率が４．０〜６．０倍となるように行い、２段目の延伸は、温度３００℃以上のスチームを繊維に吹き付けながら、延伸倍率１．２〜１．６倍の延伸を行い、その後、弛緩処理を行いながら巻き取ることを特徴とする高比重複合繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯成分中に高比重粒子を含有し、水産資材用途に好適な比重の高さ（良好な沈降性）と高強度を有する高比重複合繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポリエステルやポリアミド等の合成繊維は高強度であるため、漁網等の水産資材用の繊維として使用されている。
【０００３】
水産資材用の繊維の中でも、定置網用途に用いる繊維としては、水中での沈降速度を速くするためと、潮流に対する漁網の保形性を向上させるめに、使用する繊維は比重の高いものが求められている。そして、合成繊維の中でも安価で比較的比重も高く、高強度が得られやすいポリエステルが使用されており、中でもポリエチレンテレフタレート繊維が多く用いられている。
【０００４】
近年、さらに比重の高い繊維が求められるようになり、特許文献１や特許文献２に記載されているように、芯鞘型複合繊維の芯成分に高比重粒子を含有させ、比重を１．５乃至は１．７以上とした高比重複合繊維が提案されている。
【０００５】
しかしながら、このような複合繊維においては、芯成分に高比重粒子を高濃度に含有させると均一な分散が困難となりやすく、その結果、延伸する際に高濃度に高比重粒子が含有された部分は延伸流動性に劣ることとなり、芯成分にボイド（空隙）が発生し、繊維中の高比重粒子の含有量に相当する比重を有する繊維が得られ難くなったり、あるいは、芯成分の切断によるものと思われる延伸毛羽が発生し、巻き取られた製品に延伸毛羽が多く存在し、製網時の機台の停止が頻繁に起こる等の加工性が劣るという問題があった。
【０００６】
このよう現状に鑑み、特許文献３では、芯成分の熱可塑性ポリマーにナイロンを用い、延伸時に３５０℃以上の加熱蒸気を噴射しつつ延伸倍率４．３〜４．８倍の１段延伸と収縮処理を行う製造方法も提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献３の技術では芯成分の熱可塑性ポリマーがポリエステルの場合、ボイドの発生が多くなり、比重はむしろ低下するので満足される方法ではなかった。
【特許文献１】特開平８−３１１７２１号公報
【特許文献２】特開平８−１４４１２５号公報
【特許文献３】特許第３３３５０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決し、高比重粒子を含有する芯成分の延伸流動性を向上させて、ボイドや延伸毛羽の発生を最小限に抑制し、比重の高さ（良好な沈降性）と高強度を有する高比重複合繊維を延伸性よく製造する方法を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
すなわち、本発明は、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする鞘成分、高比重粒子を含有するポリエステルを芯成分とする芯鞘複合繊維を、溶融複合紡糸装置を用いて、溶融紡糸し、未延伸繊維を一旦巻き取ることなく連続して延伸し、強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重が１．４５以上の高比重複合繊維を製造する方法であって、加熱ローラを用いて２段階の延伸（引き揃えは含まず）を全延伸倍率が４．０〜６．０倍となるように行い、２段目の延伸は、温度３００℃以上のスチームを繊維に吹き付けながら、延伸倍率１．２〜１．６倍の延伸を行い、その後、弛緩処理を行いながら巻き取ることを特徴とする高比重複合繊維の製造方法を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高比重複合繊維の製造方法によれば、芯成分に高比重粒子を含有する高比重複合繊維をスピンドロー法で製造するに際し、延伸を二段延伸とし、かつ、二段目の延伸を温度３００℃以上のスチームを繊維に吹き付けて行うことにより、高比重で沈降性がよく、かつ高強度の繊維を延伸性よく製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の高比重複合繊維の製造方法は、芯成分に高比重粒子を含有している芯鞘型の複合繊維を未延伸繊維の状態で一旦巻き取ることなく、連続して延伸を行うスピンドロー法で製造する方法である。
【００１４】
まず、本発明で得られる複合繊維の鞘成分としては、強度と製糸性を考慮し、安価で比較的比重も高く寸法安定性に優れるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す。）を主成分とするのが好ましい。
【００１５】
そして、ＰＥＴの極限粘度〔η〕は０．９〜１．２が好ましい。極限粘度が０．９より低くなると強度の高い繊維とすることが困難となる場合があり、一方、１．２より高くなると、延伸性が低下する場合があるので好ましくない。
【００１６】
次に、芯成分に用いるポリエステルとしては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリン２，６ジカルボン酸、フタル酸、α，β−（４−カルボキシフェノキシ）エタン、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、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸又はこれらの誘導体と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール等のジオール化合物とから重縮合されるポリエステル及びその共重合体や混合物等が挙げられる。中でも高比重粒子の分散性や延伸性に優れるＰＥＴ、ポリブチレンテレフタレート及びこれら主成分とした共重合ＰＥＴや共重合ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
【００１７】
芯成分の極限粘度〔η〕は、高比重粒子を練り込む前で０．６〜０．９が好ましい。極限粘度が０．６より低くなると、延伸時に芯成分が切断して延伸性が劣るようになる場合があり、一方、０．９より高くなると、延伸流動性が劣るようになる場合がある。
【００１８】
本発明において、芯成分に含有させる高比重粒子としては、バリウム、チタン、アルミニウム、タングステン等の金属粒子や二酸化チタン、酸化亜鉛、沈降性硫酸バリウム等の金属化合物を用いることができる。中でも硫酸バリウムは比重が高く、芯成分のポリエステルへの分散性に優れ、延伸性にも優れるため好ましい。
【００１９】
また、高比重粒子の最大粒子径（直径）は、延伸性を考慮して４．０μｍ以下、中でも３．０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
芯成分に含有させる高比重粒子の含有量は、芯成分中の３０〜７０質量％とすることが好ましい。高比重粒子の含有量が芯成分中の３０質量％未満になると、繊維比重を高くするためには芯成分の複合比率を大きくする必要性が生じ、鞘成分の複合比率が低下することにより強度の高い繊維とすることが困難となる場合がある。一方、芯成分中の７０質量％を超えると、芯成分中に均一に練り込むことが困難となり、延伸流動性に劣るようになる場合がある。
【００２１】
また、紡糸時に用いる方法としては、あらかじめ芯成分に用いるポリエステルに任意の高比重粒子を均一に練り込んでチップ化されたものを、そのまま芯成分として用いるのが好ましい。
【００２２】
次に、複合繊維の芯鞘複合比は、質量比（芯：鞘）で３０：７０〜７０：３０が好ましい。芯成分の比率がこの範囲より小さいと、比重を高くすることが困難となる場合がある。一方、芯成分の比率がこの範囲より大きいと、鞘成分の割合が少なくなり、繊維の強度が低くなる傾向を示す。
【００２３】
なお、芯成分と鞘成分ともにその効果や特性を損なわない範囲において、酸化チタンなどの艶消剤、ヒンダートフェノール系化合物等の酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、難燃剤、抗菌剤、導電性付与剤等が配合されていてもよい。
【００２４】
本発明における複合繊維の横断面形状は、芯成分、鞘成分ともに多角形や多葉形状等の異形であってもよい。また、芯成分と鞘成分の中心点が一致していない偏心芯鞘型のものであってもよい。中でも、高強度が得やすいため、芯成分と鞘成分の中心点が一致しており、丸断面形状のものである同心円型の芯鞘型複合繊維が特に好ましい。
【００２５】
本発明の高比重複合繊維の製造方法は、スピンドロー法によるものであり、加熱ローラを用いて２段階の延伸（引き揃えは含まず）を行い、続いて弛緩処理を行いながら巻き取るものである。
【００２６】
その際、１段目と２段目を合計した全延伸倍率は、４．０〜６．０倍とすることが必要であり、特に４．５〜５．７倍が好ましい。全延伸倍が４．０倍より小さいと高強度が得られ難く、また、６．０倍を超えると高比重粒子を含有する芯成分の延伸流動性が劣るため、延伸性に劣り、ボイドや延伸毛羽が発生しやすくなる。
【００２７】
高比重複合繊維を２段階延伸するに際し、２段目の延伸倍率は、１．２〜１．６倍とすることが高強度化や延伸性の面において好ましく、より好ましくは１．３〜１．５倍である。２段目の延伸倍率がこの範囲より外れると、高強度化が困難になったり、延伸性が劣るようになるため好ましくない。
【００２８】
また、２段目の延伸は、延伸性を向上させるためにスチームを繊維に吹き付けながら行う必要がある。その理由は、芯成分は高比重粒子を高濃度に含有しているため、低伸度化がより進む２段目の延伸では、延伸流動性が劣る芯成分の切断が要因と思われる延伸毛羽やボイドが発生しやすく、これらを防止するためである。
【００２９】
繊維に吹き付けるスチームの温度は３００℃以上であるが、好ましくは３５０〜５００℃である。スチームの温度が３００℃より低いと延伸性の向上効果が小さく、延伸性が劣るようになる。また、高くなり過ぎるとフィラメント間の融着や糸切れが発生することがあるので、スチーム温度の上限は５００℃程度である
２段目の延伸で使用するスチームの圧力は０．３〜０．８Ｍｐａが好ましく、スチーム圧力が０．３Ｍｐａより低くなると延伸性向上効果が低下しやすく、０．８Ｍｐａを超えると、糸切れしやすくなるので好ましくない。
【００３０】
なお、本発明においては、１段目の延伸時に繊維にスチームを吹き付けると、延伸張力が低いために延伸がスチーム吹き付け部分に集中し、急激に細化が進むため、芯成分にボイドがより発生しやすくなり、高比重の繊維が得られ難くなるので好ましくない。
【００３１】
次に、繊維へのスチームの吹き付け方法はなんら制限されるものではなく、片面あるいは対称に配置されたオリフィスやスリット形状のスチーム吹き出し孔から、繊維の進行方向に向かって３０〜８０度の角度で繊維に吹き付けて行うことが好ましい。
【００３２】
本発明で得られる複合繊維は、比重が１．４５以上であり、特に１．５０以上であることが好ましい。複合繊維の比重が１．４５未満になると、定置網用途に用いる際に、漁網の沈降性や保形性が不十分となる。また、芯成分中に高比重粒子を含有させるものであるため、高比重化するには高比重粒子の含有量を多くする必要がある。しかしながら、高比重粒子の含有量が多くなるに従って繊維を高強度化することは困難となる。したがって、前記したように高比重粒子を芯成分中の７０質量％以下にすると、強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維を得るためには、繊維比重の上限は１．８０とすることが好ましい。
【００３３】
また、本発明で得られる複合繊維の強度は３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、特に４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。複合繊維の強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満になると、水産資材用途に用いるには不十分な強度のものとなる。そして、前記同様に繊維比重を考慮にいれると、強度の上限は５．０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００３４】
さらに、耐摩耗性や製糸性を考慮すれば、本発明で得られる複合繊維の単糸繊度は１０〜３０ｄｔｅｘ、伸度は１５〜２０％とすることが好ましい。
【００３５】
次に、本発明の高比重複合繊維の製造方法の一実施態様について、さらに説明する。
【００３６】
複合型の溶融紡糸装置に、芯鞘複合型の紡糸口金を装着し、芯成分と鞘成分を導入して溶融紡糸を行う。紡出された繊維を口金直下に設置された壁面温度２００〜５００℃の加熱筒内を通過させた後、冷却装置で温度１０〜３０℃、速度０．５〜１ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却し、油剤を付与する。
【００３７】
その後、非加熱の第１ローラに引き取り、引き続き、表面温度１２０〜１７０℃の第２ローラに掛けて１．００５〜１．０５倍の引き揃えを行い、表面温度１３０〜２００℃の第３ローラとの間で１段目の延伸を行う。続いて表面温度２００〜２６０℃の第４ローラと第３ローラとの間にスチーム処理機を設置し、３００℃以上のスチームを吹き付けながら、全延伸倍率が４．０〜６．０倍となるように、延伸倍率１．２〜１．６倍で２段目の延伸を行う。この後、表面温度１００〜２００℃の第５ローラとの間で２〜５％の弛緩熱処理を行い、速度１５００〜３５００ｍ／分でワインダーに巻き取り、強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重が１．４５以上の高比重複合繊維を得る。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、本発明における各物性の評価は、次の方法で行った。
（ａ）極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）強伸度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１３  引張強さ及び伸び率の標準時試験に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）繊維の比重
ＪＩＳ  Ｌ−１０１３  比重（浮沈法）に従い測定した。
（ｄ）延伸性  
各５．０ｋｇ巻き１０チーズ採取し、各々チーズ表面の延伸毛羽を目視にて判定し、以下の３段階で評価した。
○：延伸毛羽の発生がない。
△：１〜２チーズに延伸毛羽が発生していた。
×：３チーズ以上に延伸毛羽が発生していた。
【００３９】
実施例１
鞘成分として極限粘度１．１のＰＥＴを用い、芯成分として、極限粘度０．８のＰＥＴに平均粒子径が０．６μｍ、最大粒子径２．０μｍ、比重４．３の沈降性硫酸バリウムを芯成分中の５５質量％となるように溶融混合を行ったもの（チップ）を用いた。
そして、芯成分と鞘成分を複合型溶融紡糸装置に導入し、直径０．６ｍｍ、孔数６０個の紡糸孔を有する芯鞘型複合紡糸口金より、温度２９０℃、芯鞘質量比（芯：鞘）３５：６５で溶融紡糸した。
紡出された繊維を壁面温度３５０℃の加熱筒を通過させた後、横型冷却装置を用いて、温度１５℃、速度０．８ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却し、油剤を付与した。続いて、非加熱の第１ローラに引き取り、表面温度１５０℃の第２ローラとの間で１．０１倍の引き揃えを行った後、表面温度１６０℃の第３ローラとの間で４．２倍（１段目）の延伸を行った。その後、スチーム処理機を用いて、表面温度４００℃、圧力０．４Ｍｐａのスチームを繊維に吹き付けながら、表面温度２４０℃の第４ローラとの間で１．３倍（２段目）の延伸を行い、温度１５０℃、速度２０１５ｍ／分の表面第５ローラとの間で３％の弛緩熱処理を行い、速度２０００ｍ／分のワインダーに巻き取り、１１１０ｄｔｅｘ／６０フィラメントで同心円型の芯鞘型複合繊維を得た。
【００４０】
実施例２
芯鞘質量比を４０：６０に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００４１】
比較例１〜４
延伸条件を表１に記載したように種々変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１から明らかなように、実施例１〜２では、強度が高く、かつ高比重の複合繊維が得られ、また、これらの繊維は延伸性も良好であった。
【００４４】
一方、比較例１は、延伸工程でスチームを用いなかったため延伸性が劣り、また、比較例２及び３は、１段目の延伸にスチームを用いたため、急延伸になって得られた繊維の比重もやや低く、延伸性も劣るものであった。さらに、比較例４は、スチームの温度が低かったため延伸性向上の効果がなかった。