(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
口金直下に、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする冷却筒を配置した紡糸装置を用いることによる、示差走査型熱量計（ＤＳＣ）で測定した融解ピーク温度（以下、融点）が２６０℃以上であり、密度が１．３７ｇ/ｃｍ３以上であり、かつ複屈折が０．１１以下である実質的にポリエチレンテレフタレートからなる易染色性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項２】
紡糸速度が４０００ｍ／分以上であることを特徴とする請求項１に記載の易染色性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項３】
冷却筒が少なくともネック状変形ゾーンまでを−５０℃以下の雰囲気にするものであることを特徴とする請求項１または２に記載の易染色性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項４】
融点が２６０℃以上、密度が１．３７g/cm3以上、複屈折が０．１１以下であり、５０℃、１８０気圧の超臨界二酸化炭素染色において鉄カルボニル（Ｆｅ3（ＣＯ）12）により染着される易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維。
【請求項５】
融点が２６５℃以上、密度が１．３８g/cm3以上、複屈折が０．０９５以下であることを特徴とする請求項４に記載の易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維。
【請求項６】
紡糸速度が４０００ｍ／分以上で、紡糸されたままのものであることを特徴とする請求項４または５に記載の易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維。
【請求項７】
口金直下に、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする冷却筒を配置した紡糸装置を用い、紡糸速度４０００ｍ／分以上で製造された、紡糸されたままのものであることを特徴とする請求項４、５または６に記載の易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、易染色性、特に超臨界二酸化炭素染色性を有する新規な易染色性ポリエステル繊維および該易染色性ポリエステル繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維の染色は水を用いて行われていたが、廃液処理コストや環境面から見直しが求められている。
このような中で、環境に対して負荷の少ない染色方法として超臨界二酸化炭素を用いた染色が提案されている。例えば、Schollmeyerらは、分散染料を超臨界二酸化炭素に溶解して、ＰＥＴ繊維の超臨界流体染色（supercritical fluid dyeing、SFD）を行ったところ、従来の分散染料を用いた場合と同程度に濃色染色が可能であったことを報告している（W.Saus,D.Knittel,D.Schollmeyer,Text.Res.J.,63,135（1993)、D.Knittel,D.Schollmeyer,Melliand Textilberichte,76,12(1995)参照）。
また、布帛の形成に使用するＰＥＴ繊維の重合度および微細構造の違いとＳＦＤによる染色性との関連を考察した渡邊らの報告があり、従来の染色法を用いた場合とは染色特性が異なること、すなわち、ＳＦＤによる染色では、分子量が小さいか、繊維の複屈折が小さい方が吸尽率が高くなるのに対し、従来の染色法では染色性に差がないことが報告されている（渡邉博佐,青山幸乙綾,鈴木東義,N.Welton,V.Rossbach,繊維学会誌,55,187(1999)参照）。
だだ、これまで報告されているＳＦＤ染色法は、１２０〜１５０℃、２５０〜３００気圧と高温・高圧下で行われている。
【０００３】
ＰＥＴ繊維自体の染色性の改善に関しては、ＰＥＴ繊維を配向性、結晶性などを制御した条件で高速紡糸（一般的には、紡糸速度５０００m/分以上である。）することにより、従来の染色法により常圧の条件において高い染色特性を持つ繊維が得られることが知られている。
本発明者等は、このような染色特性を持つ高速紡糸した繊維のＳＦＤによる染色による特性を検討する中で、従来の口金直下に加熱筒を設けて紡糸速度５０００ｍ／分以上で得られる、いわゆる高速紡糸ポリエステル繊維に対して、ＳＦＤ染色特性を改善した易染色性の繊維が得られないかと考えた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来のポリエステル繊維に比べて超臨界二酸化炭素染色性が改善された主としてポリエチレンテレフタレートからなる繊維の製造方法および該方法によって得られた新規な超臨界二酸化炭素染色性を有する繊維を提供することである。
なお、主としてポリエチレンテレフタレートからなるとは、ポリエチレンテレフタレートからなる繊維を本質的に変えない程度に共重合成分を含んでいても良いということを意味する。
前記課題を解決すべく鋭意検討する中で、前記高速紡糸の製造装置の口金直下に、吐出されたポリエステル繊維原料の樹脂が繊維状になる過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する冷却筒を配置することによって、従来のＳＦＤによる染色条件より緩和された条件において、前記高速紡糸条件を変えることにより染色性を改善した従来のポリエステル繊維が染まらない着色剤により染色が可能な新規な染着特性を持つポリエステル繊維が得られることを発見した。
すなわち、新規な染色特性により特徴づけられる微細構造を持つポリエステル繊維が得られることを発見した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、口金直下に、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする冷却筒を配置した紡糸装置を用いることによる、示差走査型熱量計（ＤＳＣ）で測定した融解ピーク温度（以下、融点）が２６０℃以上であり、密度が１．３７ｇ/ｃｍ３以上であり、かつ複屈折が０．１１以下である実質的にポリエチレンテレフタレートからなる易染色性ポリエステル繊維の製造方法である。好ましくは、紡糸速度が４０００ｍ／分以上であることを特徴とする前記易染色性ポリエステル繊維の製造方法であり、より好ましくは、冷却筒が少なくともネック状変形ゾーンまでを−５０℃以下の雰囲気にするものであることを特徴とする前記易染色性ポリエステル繊維の製造方法である。本発明の第２は、密度が１．３７ｇ／ｃｍ３以上、融点が２６０℃以上、複屈折が０．１１以下であり、５０℃、１８０気圧の超臨界二酸化炭素染色において鉄カルボニル（Ｆｅ３（ＣＯ）１２）により染着される易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維である。好ましくは、密度が１．３８ｇ／ｃｍ３以上、融点が２６５℃以上、複屈折が０．０９５以下である前記易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維であり、より好ましくは紡糸速度４０００ｍ／分以上で製造された、紡糸されたままのものであることを特徴とする前記易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維であり、更に好ましくは、口金直下に、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする冷却筒を配置した紡糸装置を用いた、紡糸速度４０００ｍ／分以上で紡糸されたままのものであることを特徴とする前記易染色性ポリエチレンテレフタレート繊維である。本発明者は、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷する、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする冷却筒を配置した紡糸装置を用いることによって前記課題を解決した。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル繊維を製造するための紡糸装置は、図１に概略を示すように、紡糸口金の直下に断熱材を介して冷却筒が設けられたものである。該冷却筒は、繊維形成過程の少なくともネック状変形ゾーンまでを急冷するために、該ネック状変形ゾーンを０℃以下の雰囲気にする構造に設計されている。
その冷却筒の一態様を説明すると、図１において紡糸口金の紡糸ノズル（スピナレット：Ｓ．Ｌ）から吐出された繊維形成樹脂は、図２に模式的に記載しているように重力による延伸力を受ける自然流領域、強制力による細化を受ける領域、ネック状変形を受ける領域および細化完成領域を経て繊維状に成形され、巻き取りローラに巻き取られる。
【０００７】
本発明の特徴は、前記繊維形成過程の少なくともネック状変形を受ける領域までを、前記紡糸口金に断熱材（Ｔ．Ｌ）を介して設けられた冷却筒（Ｃ．Ｔ）で囲繞するようにしている点にある。冷却筒の出口の開口は冷却筒内の冷却気体の流れが層流となり、円筒内に対流が起こらないように設計され、これにより高速紡糸においても糸切れを起こすことなく安定に運転できるようにされる。
ネック状変形を受ける領域は、例えば吐出量１．５ｇ／分、紡糸速度６０００ｍ／分でのネック状変形の位置は，概ね２０〜４０ｃｍ程度のところにあるものと推測され、従って冷却筒の長さは、少なくともこの領域を含む長さが必要である。本発明の図１に記載の例では、４３０ｍｍ、糸出口の開口の直径は６０mmである。
図１では、冷却筒は２重構造になっており、中を液体窒素で満たして試験をした（この際、完全に封入すると内圧で爆発する可能性があるので、気化した液体窒素は外にリークするように、そのための穴があけてある）。
これにより、ネック状変形を受ける領域までの雰囲気温度を−５０℃以下に保つことができる。冷却筒の冷却には、液体窒素以外に、ドライアイス・メタノール混合系、また、電気的冷却手段、例えば半導体ペルチェ素子を設けた円筒などを使用できる。
【０００８】
紡糸速度としては、４０００ｍ／分以上、好ましくは５０００ｍ／分以上が、紡糸したままで伸度の小さい繊維を得るために必要である。
【０００９】
本発明で得られる繊維の微細構造の特性は、密度、複屈折、融点および５０℃、１８０気圧の超臨界二酸化炭素染色において鉄カルボニル（Ｆｅ3（ＣＯ）12）により染着される点で従来の高速紡糸繊維、レギュラー繊維（紡糸−延伸により製造される）と区別される。
【００１０】
【実施例】
実施例１
原料ポリエステル（ＰＥＴ）として、該ＰＥＴの固有粘度η＝０．６５ｄＬ／ｇ（１００℃、ｏ−クロロフェノールに溶解）のものを使用した。
紡糸条件：紡糸速度６０００ｍ／分
他の紡糸条件を表１に示す
【００１１】
【表１】
0003787801.tif 000002
【００１２】
紡糸条件を変えて得られた繊維の特性を表２に示す。
【００１３】
【表２】
0003787801.tif 000003
【００１４】
得られた繊維の超臨界二酸化炭素染色特性の試験。
染着試験１
超臨界二酸化炭素染色用の染料は開発段階にあるため、かわりに、すでに超臨界二酸化炭素中で均一に溶解することが確認されている鉄カルボニル（Ｆｅ3（ＣＯ）12）を用いて、５０℃、１８０気圧において、開発した前記３．のポリエチレンテレフタレート繊維を染色した。Ｆｅ3（ＣＯ）12は濃緑色をしており、開発した繊維が同色に染色できることを確認した。
【００１５】
染着試験比較例１
開発品と同じ紡糸条件（６０００ｍ／分）で加熱筒を用いて製造した、前記１．および開発品と同じ紡糸条件（６０００ｍ／分）で室温条件において製造した、前記２．のポリエチレンテレフタレート繊維にたいして染着試験１と同様に、５０℃、１８０気圧において、鉄カルボニル（Ｆｅ3（ＣＯ）12）による超臨界二酸化炭素染色を行ったが、着色は認められなかった。
【００１６】
染着試験比較例２
融点が２４５℃、複屈折が０．１３のレギュラータイプのポリエチレンテレフタレート繊維（紡糸−延伸糸）にたいして、５０℃、１８０気圧において、鉄カルボニル（Ｆｅ3（ＣＯ）12）による超臨界二酸化炭素染色を行ったが、着色は認められなかった。
【００１７】
図３は、上記の条件において、ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度を変えた場合の（上記１．，２．，および３．）の複屈折と密度の関係を示す。本発明の冷却筒を設けた紡糸装置を用いて得られた繊維は、複屈折が低く密度が高い点で特徴があることが理解される。
【００１８】
図４は、上記の条件において、ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度を変えた場合の（上記１．，２．，および３．）の複屈折と紡糸速度（巻き取り速度）との関係を示すものである。本発明の冷却筒を設けた紡糸装置を用いて得られた繊維は、複屈折が小さく、かつ加熱筒を用いた場合と比べて紡糸速度を上げても複屈折が、紡糸速度５０００ｍ／分以上では一定である点で特徴があることが理解される。
【００１９】
図５は、上記の条件において、ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度を変えた場合の（上記１．,２．,および３．）の密度と紡糸速度（巻き取り速度）との関係を示すものである。本発明の冷却筒を設けた紡糸装置を用いて得られた繊維は、密度が高い点で特徴があることが理解される。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、超臨界二酸化炭素染色性を改善した易染色性ポリエステル繊維の製造方法および新規な染色特性を有する易染色性ポリエステル繊維を提供したことは、より一層染色性を改善した繊維を供給できるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の易染色性ポリエステル繊維を製造する冷却筒を備えた紡糸装置の一態様を示す
【図２】  溶融紡糸における紡糸ノズル直後の繊維形成過程を模式的に説明する図である。
【図３】  高速紡糸における、ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度と複屈折と密度の関係
【図４】  ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度、紡糸速度および複屈折の関係
【図５】  ネック状変形ゾーンまでの雰囲気温度、紡糸速度および密度の関係
【符号の説明】
Ｓ．Ｌ  紡糸ノズルス（ピナレット）  Ｔ．Ｌ  断熱材    Ｃ．Ｔ  冷却筒
【図１】
0003787801.tif 000004
【図２】
0003787801.tif 000005
【図３】
0003787801.tif 000006
【図４】
0003787801.tif 000007
【図５】
0003787801.tif 000008