JP2688708B2 - ポリエステルモノフィラメントおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、新規特性を有するポリエステルモノフィラ
メントおよびその製造方法に関するものであり、さらに
詳しくは伸長弾性率、熱収縮応力およびこの熱収縮応力
の最大点（ピーク温度）が高く、かつ熱収縮率が小さい
という産業布帛用途に好適な新規特性を有するポリエス
テルモノフィラメントおよびその効率的な製造方法に関
するものである。

（従来の技術） ポリエステルの中でもポリエチレンテレフタレート
（以下PETと略称する）は、すぐれた化学的、物理的性
質を有しており、従来から産業用モノフィラメントとし
て広く使用されている。

そして、例えば抄紙装置用、過布用、ゴム補強用お
よびスクリーン紗用などの産業用布帛の分野に用いる資
材モノフィラメントには、熱収縮率が小さく、しかも伸
長弾性率、熱収縮応力およびピーク温度が高いという特
性が要求されている。

すなわち、熱収縮率の大きいモノフィラメントは、製
織加工時に布帛の織面修正が容易である反面、熱セット
などに対する寸法安定性に欠け、布帛の仕上寸法を損な
うという問題があった。

また、モノフィラメントの伸長弾性率および熱収縮応
力が低い場合、とくに熱収縮応力が低い場合には、生機
セット時に布帛のナックル部における経糸・緯糸相互の
押付け力が上がらないため、布帛の使用時に目ずれを起
こしやすく、布帛の走査安定性の阻害や皺の発生などの
不具合を招くばかりか、目ずれによる皺の発生は、その
部分が破壊しやすくなるため、さらに布帛の使用寿命が
著しく短くなるという好ましくない結果を招く。

さらに、熱収縮応力が高いモノフィラメントであって
も、ピーク温度が低いと、布帛の製織時における熱セッ
トをピーク温度以上で行った場合に、一旦最大熱収縮応
力で締付けられたナックル部の締付力が、最大ピーク温
度以上に加熱されることによって低下し、例えば指でし
ごいただけで容易に目ずれを生じる程度の布帑しか与え
ることができない。

この様な状況から、産業用ポリエステルモノフィラメ
ントとしての特性改良を目指した種々の検討が行なわれ
ている。

例えば、PETモノフィラメントの低収縮率化を目的と
したものとしては、熱水中で延伸後、PETの融点より
も５〜40℃低い温度で弛緩熱処理する方法（特開昭48−
18517号公報）および80〜100℃の水中で一段延伸し、
200〜300℃の気体中または150〜200℃の液体中で二段延
伸した後、300〜400℃の気体中または200〜250℃の液体
中で弛緩熱処理する方法（特公昭53−9298号公報）が提
案されているが、これらの方法で得られたPETモノフィ
ラメントは、低収縮率化が達成され、布帛の寸法安定性
は得られるものの、伸長弾性率および熱収縮応力が低下
するため、生機セットによる織り面修正がしにくいこと
に加えて、布帛の使用時に目ずれを起こしやすく、皺の
発生および短寿命化などの不具合を招くばかりか、スク
リーン紗などのメッシュ構造物にした場合に、目ずれに
よるメッシュむらを発生するという問題があった。

また、特開昭58−22081号公報および特開昭59−7
6917号公報では、熱収縮応力を高めたPET繊維が提案さ
れているが、これらのPET繊維は、その200℃乾熱収縮率
が20％以上と大きすぎるため、布帛の仕上げ寸法を著し
く損うという不具合を包含している。

さらに、特開昭59−187618号公報では、熱収縮率が
低く、しかも熱収縮応力の高いPET繊維が知られている
が、このPET繊維のピーク温度は100℃以下と低いため
に、布帛の高温熱セット時にナックル部の締付力が低下
し、容易に目ずれを起こすという問題を残していた。

さらにまた、PETモノフィラメントの製法として、8
5〜95℃の水浴中で3.3〜3.5倍に一段延伸し、150〜260
℃の気体中で1.7〜2.3倍に二段延伸した後、200〜260℃
の気体中で1.0〜0.95倍で熱処理する方法（特公昭57−2
3006号公報）、85〜100℃の湿熱中で2.0〜2.5倍に一
段延伸し、200〜300℃の気体中で2.0〜4.0倍に二段延伸
した後、200〜300℃の気体中で1.0〜0.9倍で熱処理する
方法（特開昭60−126317号公報）および70〜100℃の
水中で４〜６倍に一段延伸し、融点より15℃低い温度で
全延伸倍率が6.0〜7.5倍になるよう二段延伸した後、融
点より15℃低い温度で０〜５％の制限収縮下に熱処理す
る方法（特公昭56−4644号公報）などが知られている
が、これら高温延伸／弛緩熱処理による方法では、伸長
弾性率が不十分であったり、熱収縮応力が低すぎたり、
また熱収縮率が大きかったりするPETモノフィラメント
しか得ることができず、産業用とした場合の製織性や目
ずれに問題を包含するものであった。

（発明が解決しようとする課題） このように、産業用布帛としての分野に用いるPETモ
ノフィラメントには、熱収縮率が小さく、しかも伸長弾
性率、熱収縮応力およびそのピーク温度が高いという特
性が要求されているものの、これらの４特性を均衡に満
足するものは知られておらず、従来のPETモノフィラメ
ントは上記したいずれかの特性または２種以上の特性を
欠き、製織時の織面修正不良や布帛使用時の目ずれ発生
などの問題を残すものであった。

なお、目ずれ対策としては、織り密度の増大や太糸化
によって布帛を構成する各糸の自由度を制限する方法が
知られているが、この方法は使用原材料の増大によるコ
ストアップばかりか、布帛の用途によっては過や乾燥
効率の低下などを招くため好適ではない。

かかる状況に鑑み、本発明の目的は、布帛織面の熱修
正を容易に行うことができ、かつ熱寸法安定性がすぐれ
ると共に、布帛の使用時に目ずれを起こすことがなく、
安定した織面の保持が可能なPETモノフィラメントおよ
びその製造方法を提供することにある。

そして、上記本発明の目的は、伸長弾性率、熱収縮応
力およびこの熱収縮応力のピーク温度が高く、かつ熱収
縮率が小さいという新規特性を有するPETモノフィラメ
ントにより達成可能であり、かつ上記特性を有するPET
モノフィラメントは、比較的低温で延伸し、次いで高温
で定長熱処理するという独特のプロセスにより取得でき
ることが見出され、本発明を完成するに至った。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、エチレンテレフタレート単位を85
重量％以上含有し、極限粘度が0.64以上のポリエステル
からなるモノフィラメントであって、昇温速度100℃／
分で加熱昇温する過程における熱収縮応力の最大点が20
0℃以上に存在し、かつ下記特性を具備することを特徴
とするポリエステルモノフィラメントおよびエチレンテ
レフタレート単位を85重量％以上含有し、極限粘度が0.
64以上のポリエステルを水浴中に溶融紡糸し、得られた
未延伸糸を80〜100℃の温度で3.5〜5.0倍に一段延伸
し、次いで110〜140℃の温度で全延伸倍率が5.0〜5.8倍
になるよう二段延伸した後、180〜260℃の温度で0.98〜
1.05倍の実質定長下に熱処理することを特徴とする下記
特性を有するポリエステルモノフィラメントの製造方法
を、その要旨とするものである。

最大熱収縮応力≧0.25g/d ３％伸長弾性率≧95％ 200℃乾熱収縮率≦15％ 本発明において用いる素材ポリマは、ポリエチレンテ
レフタレートおよびエチレンテレフタレート単位を85重
量％以上含有する共重合ポリエステルまたはこれらポリ
エステルを主成分とするブレンド物であり、エチレンテ
レフタレート単位以外の共重合単位としてはエチレンイ
ソフタレート単位、ブチレンテフタレート単位、ブチレ
ンイソフタレート単位などが挙げられる。

ただし、本発明のポリエステルモノフィラメントは、
オルソクロルフェノール中、25℃で測定した極限粘度は
0.65以上、とくに0.70以上の範囲にあることが重要であ
り、0.65未満の場合には、たとえ本発明の方法で製造し
ても十分な熱収縮応力および伸長弾性率が得られないた
め好ましくない。

なお、本発明のポリエステルモノフィラメントは、ブ
レンドされた他の熱可塑性重合体を少割合含有すること
ができ、さらには耐熱剤、耐光剤、耐候剤、可塑剤、艶
消剤、研磨剤、滑剤、帯電防止剤、染料および顔料など
の通常の添加剤を含有することができる。

そして、本発明のポリエステルモノフィラメントは、
昇温速度100℃／分で加熱昇温する過程における熱収縮
応力の最大点（ピーク温度）が200℃以上に存在し、か
つ下記３特性を満足することが重要である。

最大熱収縮応力≧0.25g/d ３％伸長弾性率≧95％ 200℃乾熱収縮率≦15％ ここで、熱収縮反力の最大点（ピーク温度）とは、カ
ネボウエンジニアリング社製熱応力測定機（タイプKE−
2L型）を用い、初加重0.05g/d、昇温速度100℃の条件で
熱収縮応力を測定する際に、最大熱収縮応力ピークが発
現する温度である。

すなわち、図面にモデル図を示したように、測定雰囲
気温度（横軸）を徐々に昇温して行くと、熱収縮応力
（縦軸）はほぼ直線的に増加し、やがて最大のピークを
描いた後下降する。この最大ピークが発現する温度が熱
収縮応力の最大点（ピーク温度）であり、このピーク温
度に対応する熱収縮応力が最大熱収縮応力である。

そして、上記ピーク温度と最大熱収縮応力の関係にお
いて、ピーク温度が200℃以上、とくに220℃以上にあ
り、かつ最大熱収縮応力が0.25g/d以上、とくに0.30g/d
以上にある２要件を満足する必要があり、ピーク温度が
200℃未満では布帛の製織時に、とくに熱セットなどで
目ずれを生じ易くなり、また最大熱収縮応力が0.25g/d
未満では布帛の熱セットによる表面修正が困難となるば
かりか、熱セット後にナックル部や糸相互間の押付け力
不足により、布帛使用時に目ずれを生じ易くなるため好
ましくない。

なお、本発明のポリエステルモノフィラメントであっ
ても、布帛製造時にピーク温度以上で熱セットする場合
には目ずれを生じる場合があるが、本発明のポリエステ
ルモノフィラメントによれば120〜200℃の温度で容易に
熱セット効果を得ることができるため、ピーク温度以上
の温度で熱セットする必要がなく、布帛の目ずれに関す
る不具合を効果的に解消することができる。

また、本発明のポリエステルモノフィラメントは、JI
S L1013 1981 7.9.伸長弾性率Ｂ法によって測定した
３％伸長弾性率が95％以上、とくに98％以上であること
が必要であり、この３％伸長弾性率が95％未満のモノフ
ィラメントで織成した布帛は、ナックル部の経糸と緯糸
間相互の押付け力が弱くて目ずれを生じ易く、例えば紗
紙網などのベルト状布帛として用いる場合の走行安定性
が失われ、さらには目ずれ部分が皺になってその部分か
ら破損する傾向があり、耐久寿命を著しく損なうため好
ましくない。さらには、スクリーン紗などのメッシュ構
造物に用いる場合には、目ずれによるメッシュ規格外れ
が生ずるため好ましくない。

さらに、本発明のポリエステルモノフィラメントは、
JIS L1013 1981 7.15.（２）乾熱収縮率Ｂ法により
測定した200℃乾熱収縮率が15％以下、とくに12％以下
にある必要があり、200℃乾熱収縮率が15％を越える場
合には、布帛製織時における寸法変化が著しく、目的と
する網の目開きが得られないなどの支障が生ずるため好
ましくない。

伸長弾性率、熱収縮応力、この熱収縮応力のピーク温
度および熱収縮率を上述の範囲に満足する本発明のポリ
エステルモノフィラメントは、布帛製織時の熱修正を容
易に行うことができ、かつ熱寸法安定性がすぐれると共
に、布帛の使用時に目ずれを起こすことがなく、安定し
た織面の保持が可能であり、産業布帛用途に好適な新規
特性を有している。

次に、上記新規特性を有する本発明のポリエステルモ
ノフィラメントの製造方法について説明する。

本発明のポリエステルモノフィラメントを製造するに
際しては、まず極限粘度0.65以上のポリエステルを常法
によりエクストルーダーの紡糸口金から溶融押出し、水
浴中で冷却固化することにより未延伸糸を得る。

得られた未延伸糸は引き続いて高伸長弾性率および高
熱収縮応力を得るための延伸に供されるが、一段のみの
延伸では十分な高倍率が得られないことから二段階で延
伸される。

まず、一段目延伸は比較的低温の高倍率延伸、すなわ
ち80〜100℃、とくに85〜95℃の温度で3.5〜5.0倍、と
くに3.8〜4.5倍の条件が採用される。

一段目延伸温度が100℃を越えると延伸張力が著しく
低下し、延伸が困難になるばかりか、伸長弾性率の高い
モノフィラメントがえられず、逆に80℃未満では延伸時
に断糸し易くなるため好ましくない。

また、一段目延伸倍率が3.5倍未満では延伸むらを生
じて均一でしかも伸長弾性率と熱収縮応力の高いモノフ
ィラメントを得ることが出来ず、逆に5.0倍を越えると
次の二段目延伸において断糸し易くなるため好ましくな
い。

この一段目延伸に用いる熱媒体としては、モノフィラ
メントの表面から容易に除去することができ、しかもモ
ノフィラメントにたいし物理的、化学的な変化を本質的
に与えることがない物質であればいかなるものをも用い
ることができるが、比較的低温延伸であることから、経
済的には温水浴または加熱空気浴が好適である。

次に、二段目延伸は安定な延伸性を得るために一段目
延伸温度よりは若干高めではあるが、比較的低温で、し
かも比較的高倍率な延伸条件、すなわち110〜140℃、と
くに120〜130℃の温度で、全延伸倍率が5.0〜5.8倍、と
くに5.3〜5.5倍となるような条件が採用される。

二段目延伸温度が140℃を越えると伸長弾性率と熱収
縮応力の高いモノフィラメントがえられず、逆に110℃
未満では延伸時に断糸し易くなるため好ましくない。

また、二段目延伸倍率が低すぎると伸長弾性率と熱収
縮応力の高いモノフィラメントを得ることが出来ず、逆
に高すぎる場合には断糸し易くなるばかりか、次の熱処
理を行っても収縮率の低いモノフィラメントを得ること
ができないため好ましくない。

この二段目延伸に用いる熱媒体としては、モノフィラ
メントの表面から容易に除去することができ、しかもモ
ノフィラメントにたいし物理的、化学的な変化を本質的
に与えることがない物質であればいかなるものをも用い
ることができるが、高沸点の不活性液体を満たした液体
浴、空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉な
どの加熱装置が好ましく用いられる。

このようにして延伸されたモノフィラメントは、延伸
により得られた高伸長弾性率と高熱収縮応力を損なうこ
となく、収縮率を低下させ、しかも熱収縮応力のピーク
温度を高めるために、熱処理に供される。

熱処理は180〜260℃、とくに200〜240℃の高温下に、
0.98〜1.05倍、とくに1.0〜1.03倍の実質定長下に行わ
れる。

熱処理温度が260℃を越えるとモノフィラメントが溶
融断糸し易くなるばかりか、伸長弾性率と熱収縮応力の
高いモノフィラメントが得られず、逆に180℃未満では
モノフィラメントの伸長弾性率と熱収縮応力は高くなる
ものの、ピーク温度が低下すると共に、収縮率も大きく
なるため好ましくない。

また、熱処理倍率が低下すると収縮率は低くなるもの
の、伸長弾性率と熱収縮応力の高いモノフィラメントを
得ることができず、逆に高すぎても伸長弾性率と熱収縮
応力の高いモノフィラメントが得られなくなるため好ま
しくない。

この実質定長熱処理における効果の発現理由について
は明らかではないが、定長領域での高温熱処理によっ
て、低温で生じた分子間の歪みが効果的に除去されて、
伸長弾性率と熱収縮応力の著しい低下を生ずることな
く、収縮率が低下し、しかもピーク温度が高くなるもの
と考えられる。

この熱処理に用いる加熱装置としては、上述した二段
目延伸と同様な高沸点の不活性液体を満たした液体浴、
空気炉、不活性ガス炉、赤外線炉および高周波炉などが
挙げられる。

このようにして得られる本発明のポリエステルモノフ
ィラメントは、伸長弾性率、熱収縮応力およびこの熱収
縮応力のピーク温度が高く、かつ熱収縮率が小さいとい
う新規特性を有しており、たとえば抄紙装置用、過布
用、ゴム補強用およびスクリーン紗用などの産業用布帛
として用いる際に、布帛織り面の熱修正を容易に行うこ
とができ、かつ熱寸法安定性がすぐれると共に、布帛の
使用時に目ずれを起こすことがなく、安定した織面の保
持が可能であるというすぐれた効果を発揮する。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。

実施例１〜５、比較例１〜12 極限粘度0.71のポリエチレンテレフタレート（東レ
（株）製T301T）を日本製鋼（株）40mmφエクストルー
ダーに供し、紡糸温度290℃でノズルから押出し、水浴
中で冷却固化することにより2150デニールの未延伸糸を
得た。

この未延伸糸について表−１に示した条件で一段目延
伸（温水浴使用）、二段目延伸（乾熱浴使用）および熱
処理（乾熱浴使用）を行い、それぞれ390デニールの延
伸モノフィラメントを得た。

各モノフィラメントについて、３％伸長弾性率、最大
熱収縮応力とそのピーク温度および200℃乾熱収縮率を
測定した結果を表−１に併せて示す。

なお、一段目延伸温度を70℃とした場合（比較例10）
は、延伸倍率4.5倍で断糸し、延伸不可能となった。

また、一段目延伸温度を90℃、延伸倍率を5.3倍とし
た場合（比較例11）は、４延伸温度120℃、全延伸倍率
5.8倍の二段目延伸途中で断糸し、延伸不可能となっ
た。

さらに、一段目延伸温度を90℃、延伸倍率を3.5倍と
し、二段目延伸温度を100℃とした場合（比較例12）
は、全延伸倍率5.8倍で断糸し、延伸不可能となった。

表−１の結果から明らかなように、本発明の方法によ
り得られたポリエステルモノフィラメント（No.1〜５）
は、延伸弾性率、熱収縮応力およびこの熱収縮応力のピ
ーク温度が高く、かつ熱収縮率が小さいという新規特性
を有している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のポリエステルモノフィ
ラメントは、伸長弾性率、熱収縮応力およびこの熱収縮
応力のピーク温度が高く、かつ熱収縮率が小さいという
新規特性を有しており、たとえば抄紙装置用、過布
用、ゴム補強用およびスクリーン紗用などの産業用布帛
として用いる際に、布帛織り面の熱修正を行うことがで
き、かつ熱寸法安定性がすぐれると共に、布帛の使用時
に目ずれを起こすことがなく、安定した織面の保持が可
能であるというすぐれた効果を発揮する。

そして、上記特性を有する本発明のポリエステルモノ
フィラメントは、比較的低温で二段延伸した後、比較的
高温で定長処理するという効果的な方法により容易に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はモノフィラメントの最大収縮応力とそのピーク温
度の発現状態を示すモデル図（グラフ）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−7280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−143551（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−200137（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エチレンテレフタレート単位を85重量％以
   上含有し、極限粘度が0.64以上のポリエステルからなる
   モノフィラメントであって、昇温速度100℃／分で加熱
   昇温する過程における熱収縮応力の最大点が200℃以上
   に存在し、かつ下記特性を具備することを特徴とするポ
   リエステルモノフィラメント。 最大熱収縮応力≧0.25g/d ３％伸長弾性率≧95％ 200℃乾熱収縮率≦15％
2. 【請求項２】エチレンテレフタレート単位を85重量％以
   上含有し、極限粘度が0.65以上のポリエステルを水浴中
   に溶融紡糸し、得られた未延伸糸を80〜100℃の温度で
   3.5〜5.0倍に一段延伸し、次いで110〜140℃の温度で全
   延伸倍率が5.0〜5.8倍になるよう二段延伸した後、180
   〜260℃の温度で0.98〜1.05倍の実質定長下に熱処理す
   ることを特徴とする請求項（１）に記載の特性を有する
   ポリエステルモノフィラメントの製造方法。