モノフィラメントの製造方法
【課題】線径ムラやコブを抑制され、かつ高強度の延伸モノフィラメントを得ることができ、さらに、熱媒としてポリエチレングリコールやグリセリン、シリコーンなどの有機系の熱媒を用いることなく環境に配慮したモノフィラメントの製造方法を提供する。
【解決手段】紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法。
【解決手段】紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノフィラメントの製造方法に関する。さらに詳しくは、線径ムラやコブが抑制され、かつ高強度の延伸モノフィラメントを得ることができ、しかも、熱媒としてポリエチレングリコールやグリセリン、シリコーンなどの有機系の熱媒を用いる必要がなく環境に配慮したモノフィラメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的に生産される合成繊維は、一般に紡糸および延伸工程を経て製造される。ここで、紡糸とは材料に流動性を与えた後、細い孔から押出し、これを空気中または液体中で冷却固化して未延伸糸を得る工程であり、また、延伸工程とは未延伸糸を引伸ばす工程である。
【０００３】
延伸工程により合成繊維は配向・結晶化され、高強度化することから、延伸は工業的に極めて重要な工程の一つである。合成繊維の延伸はネッキングと呼ばれる現象を利用するもので、ネッキングにより未延伸糸は急激に線径が減少し、配向・結晶化が進む。
【０００４】
高強度の合成繊維を得るネック延伸法としては、（１）予め合成繊維に張力を与え、急激に加熱する方法、（２）予め加熱した合成繊維に急激に張力を与える方法、（３）合成繊維に張力と熱を同時に与える方法と、これら三つにまとめることができ、合成繊維の中でも特にモノフィラメントは、上述した（１）の方法により製造する例が多く知られている。
【０００５】
例えば、溶融押出されたモノフィラメントを一旦冷却固化して未延伸糸を得た後、温水、グリセリン、シリコーンオイル等の熱伝達率の高い熱媒浴中に浸漬して走行させ、熱媒浴中で、熱媒浴前後に設けたローラー間の回転速度比を延伸比としてモノフィラメントを延伸する方法（例えば、特許文献１参照）が従来のモノフィラメントの延伸方法の代表例であり、この方法によれば、熱伝導率が比較的小さな熱可塑性樹脂（モノフィラメント）であっても、熱伝達率の高い熱媒に浸漬させることで急激に目標とする温度まで昇温することができ、熱可塑性樹脂の流動性を持たせたポイントで延伸することが可能なり、モノフィラメントの高強度化が達成される。
【０００６】
しかしながら、上記のような熱媒浴中で延伸を行う場合、走行するモノフィラメントの速度が上昇すると、十分な熱の浸透が行われないため、モノフィラメントのネック点が固定されず、液体浴中で延伸点が移動し、場合によっては液体浴外へネック点が移動する。このようなネック点の移動が起こると、得られるモノフィラメントは、糸条の長手方向に線径ムラやコブが生じるため、結果として糸質や品位が低下するという問題があった。
【０００７】
また、直径が１ｍｍ以上の太いモノフィラメントを延伸する場合には、ネッキングの起こる温度までモノフィラメント昇温させるため、熱媒の温度を高く設定する必要がある。しかし、このように高い熱媒温度を採用した場合にはモノフィラメント中心部がネッキング可能な温度まで昇温された時には、モノフィラメントの外層は適切な温度以上に加熱されているため、結果として内外層で結晶化の差異が生じ、糸物性が低下したり内層と外層で物性が異なるようになるという問題もあった。
【０００８】
さらに、熱媒として使用される温水、ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコーンオイル等の使い分けは、モノフィラメントの流動性をもつ温度を基に決定される。つまり、温浴の使用はモノフィラメントが流動性をもつ温度が１００℃以下の場合に限定され、１００℃以上の温度が必要な場合は有機系の熱媒を使用する必要がある。しかし、近年の環境負荷低減の観点から有機系の熱媒を削減、全廃することが広く謳われており、下に例示するような有機系の熱媒を使用しない延伸方法が開発されている。
【０００９】
熱媒を使用せずに高温で延伸する方法の例としては、熱蒸気を利用した対流熱、または赤外線、レーザー光線を利用した輻射熱などを使用する方法（例えば、特許文献２，３参照）が挙げられるが、これらのうち対流・輻射を利用する方法では、線径が大きくなると内層部まで十分に加熱することができず、表面は加熱されるが中心部は加熱不足となる。また、赤外線やレーザー光の出力を上げモノフィラメントに照射する方法にも、モノフィラメントの表面部だけを加熱することから、照射されるモノフィラメントの表面温度を一定に温度コントロールすることが難しいなどの問題があった。そのため、糸条の長手方向に線径ムラやコブ、糸切れが生じ、目標の糸質性能を有する延伸糸を得ることが困難であった。
【特許文献１】特公昭４５−２６５６６号公報
【特許文献２】特開平７−２６８７４１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１３５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができ、線径ムラやコブを抑制し、かつ高強度の延伸モノフィラメントを得ることができるばかりか、現在環境負荷として危惧される沸点の高い有機系熱媒を使用する必要がないモノフィラメントの製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明によれば、紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法が提供される。
【００１２】
なお、本発明のモノフィラメントの製造方法においては、
前記未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うこと、
前記未延伸モノフィラメントの予熱温度およびダイス温度を、該温度における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力が２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力の１／３５〜１／１０となる温度とすること、
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３５cN/dtex以上であること、
前記ダイスが、未延伸モノフィラメントを挿通するためのダイス孔を形成した略円柱形状のダイス部材から構成され、前記ダイス孔は、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも大きな径となっている開口部と、この開口部から離れるに従って漸次径が狭まる導入部と、これら開口部および導入部の反対側に一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも小さな径となっている伸線部と、この伸線部の他端と一体的に形成され、伸線部の他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部とを有していることこと
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下に説明するとおり、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができるため、線径ムラやコブを抑制することができ、高強度の延伸モノフィラメントを得ることができる。さらに、熱媒としてポリエチレングリコールやグリセリン、シリコーンなどの有機系熱媒を用いることなく環境に配慮したモノフィラメントの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まずここで、本発明について、その特徴をまとめると、以下の通りである。
（１）紡糸後の未延伸モノフィラメントを予熱し、ダイスを通過させることで、ネック点を固定させネック延伸を行うこと。また、好ましくは
（２）未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うこと。
（３）未延伸モノフィラメントおよびダイスを２０℃における該モノフィラメントの未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱すること。
（４）延伸を適切な張力付与条件下に行うこと。
（５）急激にモノフィラメントを昇温する必要がないため、沸点の高い有機系の熱媒を使用する必要がないこと。
（６）モノフィラメントの断面およびダイスの形状は円形または多角形の如何なる形状であっても良いこと。
【００１５】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、溶融紡糸法で得られた未延伸モノフィラメントを予熱し、ダイスを通過させ、未延伸モノフィラメントとダイスの接触する部分で未延伸糸モノフィラメントに張力を付与し、それにより延伸することを特徴としている。
【００１７】
本発明で用いるモノフィラメントの断面は円形、多角形等制限はなく、いかなる形状のものでも使用することができ、またその延伸糸の断面積は０．００１２ｍｍ２〜３００ｍｍ２、好ましくは０．００２ｍｍ２〜１３０ｍｍ２である。０．００１２ｍｍ２より小さくなると、ダイス通過後の張力が非常に小さいため、コントロールが難しく安定な生産が困難となる。一方、３００ｍｍ２より大きくなると、安定した吐出が困難となり、安定な品質・品位を有するモノフィラメントを得ることが困難となる。
【００１８】
モノフィラメントを予熱する方法は湯浴、乾熱炉、蒸気炉、沸点の高い有機系液体（ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコーンオイル）などが挙げられるが、本発明ではネック点の形成はダイス部分で行い、熱媒により急激に昇温する必要性はないため、予熱には１００℃以下であれば湯浴、乾熱炉、蒸気炉を、１００℃以上であれば乾熱炉または蒸気炉を使用することで達成される。本方法により延伸を行うことで、沸点の高い有機系液体を用いて予熱する必要がなくなるため、熱媒として有機系液体を使用しない、環境に配慮した延伸を行うことが可能となる。
【００１９】
本発明によりネック点を固定し、線径ムラ、コブのないモノフィラメントを得ることができるが、さらなる高強度化を達成するために、未延伸モノフィラメントおよびダイスを、２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱し、該繊維を流動性の持つ温度まで加熱することが好ましい。
【００２０】
以下、未延伸糸定応力伸長時の応力について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は、２０℃以上におけるポリフッ化ビニリデンの未延伸糸の張力伸長曲線を示す。本測定で用いたサンプルは、ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８ｇ／ｃｍ３）であり、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却し、直径０．５７５ｍｍのポリフッ化ビニリデンの未延伸糸とした。ここで、未延伸糸定応力伸長時の応力とは、未延伸糸が一定の応力で伸長される領域（図中の２０℃においてＡ部）を指す。未延伸糸が一定の応力で伸長される領域は各温度で異なり、温度が上昇するに伴い、定応力伸長時の応力が低下する傾向にある。図１において、２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０となる温度領域は１２０〜１６０℃に相当する。
【００２２】
一般的に、合成繊維の２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱させることは、合成繊維に流動性を持たせることを意味し、この予熱により合成繊維の未延伸糸はダイスでのネック延伸後、結晶化が進み、より高強度化された合成繊維の延伸糸を得ることが可能となる。
【００２３】
合成繊維の２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／１０以上の場合は、合成繊維の流動性が乏しいため、高倍率で延伸することが困難となり、高強度化された合成繊維の延伸糸を得ることができなかったり、得られたモノフィラメントの物性が低くなったり、得られたモノフィラメントが白化するなどの不都合が生じる。
【００２４】
一方、１／３５以下であると、合成繊維があたかも融解された状態となり、延伸を行っても効率的に分子鎖の配向、結晶化が促進されないために、同様に高強度の合成繊維を得ることができない。
【００２５】
２０℃における合成繊維の未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度は使用するポリマーに依存する特性であることから、各々のポリマーごとに設定する必要があるが、通常溶融紡糸、延伸されるポリマーに関してはおよそ常温〜１８０℃程度の範囲である。
【００２６】
本発明により強伸度特性に優れたモノフィラメントを得るためには、未延伸モノフィラメントに一定の張力をかけた状態でダイスを通過させることが好ましく、具体的にはダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３〜３．０cN/dtexであることが好ましい。
【００２７】
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３cN/dtex以下の場合には強度の高いモノフィラメントを得ることが難しく、３．０cN/dtexを超える場合には張力が高すぎで安定な延伸を行うことが困難になる。
【００２８】
本発明の製造法で得られるモノフィラメントは、溶融紡糸され得る如何なるポリマーでも良いが、最も好適なものとしてポリアミド系、ポリエステル系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリオレフィン系、ポリ乳酸系、あるいはこれらのコポリマーおよびこれらの混合物が挙げられる。 かかるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートまたはこれらにアジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、ナフタリン酸、イソフタル酸スルホネートおよびポリポリエチレングリコールなどの第三成分を共重合した共重合ポリエステルなどが挙げられるが、特にポリエチレンテレフタレートが最も好ましい素材である。また、ポリフッ化ビニリデンとしては、ホモポリマ及びフッ化ビニリデンを主成分としてこれと共重合可能なコモノマの１種又は２種以上とからなるポリフッ化ビニリデンコポリマなどが挙げられる。ここで使用されるコモノマとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロモノクルオロエチレン、トリフルオロエチレン及びモノフルオロエチレンなどが挙げられる。また、ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２およびこれら各ナイロン構成成分の組み合わせからなる共重合ポリアミドなどが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびこれら各オレフィン構成成分の組み合わせからなる共重合ポリオレフィンなどが、ポリサルファイドとしては、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられる。ポリ乳酸としては、Ｌ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とする乳酸を重合してなるポリ乳酸が挙げられる。ここでＬ−乳酸を主成分とするとは、構成成分の６０重量％以上がＬ−乳酸よりなっていることを意味しており、４０重量％を超えない範囲でＤ−乳酸を含有するポリエステルである。Ｌ−乳酸の場合も同様である。更には、構成するポリマーの分子鎖の全繰返し単位の８０重量％以上、特に９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上が乳酸であるポリ乳酸である。
【００２９】
これらのポリマーからなるモノフィラメントは、耐熱剤、耐候剤、耐光剤、耐加水分解剤、酸化防止剤、帯電防止剤、平滑剤、染料および顔料などの公知の添加剤成分を任意に含有することができる。
【００３０】
本発明で用いるダイスとは、未延伸モノフィラメントと接触させ、該モノフィラメントへ均等に圧力を与え、ネッキングを行う装置であり、入口部から出口部へ進むに従い口径が減少する、いわゆる丸断面に対しては円錐台形の形状をとる。これにより未延伸モノフィラメントとダイスの断面積が一致した点で未延伸モノフィラメントに圧力が発生し、ネッキングが開始される。未延伸モノフィラメントに圧力を与える方法としては、ニップによる方法も考えられるが、ニップにより圧力を与えるとモノフィラメントに均等に圧力を与えることができず、モノフィラメントが偏平となるため、好ましくない。
【００３１】
図２は、本発明で用いるダイスの一例を示す断面図である。
【００３２】
図２において、ダイス１０は、未延伸モノフィラメント１２の延伸を行うための装置である。そのために、ダイス１０は、ダイス部材１４と、保持ケース１８と、蓋体２０とを備えている。
【００３３】
ダイス部材１４は、その外形が略円柱形状を呈している。ダイス部材１４には、未延伸モノフィラメント１２を挿通するためのダイス孔２２が形成されている。ダイス孔２２は、挿通される未延伸モノフィラメント１４の線径よりも大きな径となっている開口から離れるに従って漸次径が狭まる導入部２２ａ（一般的に、アプローチ部及びリダクション部と称される）と、導入部２２ａの開口と反対側において一端が一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメント１２の線径よりも小さな径となっている伸線部２２ｂ（一般的に、ベアリング部と称される）と、伸線部２２ｂの他端と一体的に形成され、伸線部２２ｂの他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部２２ｃ（一般的に、バックリリーフ部及びエクジット部と称される）とを有している。
【００３４】
これにより、ダイス部材１４では、導入部２２ａにおいて、口径と未延伸モノフィラメント１２の径が一致するところで未延伸モノフィラメントに張力が急激に上昇し、ネッキングを起こす。ネッキング後の延伸モノフィラメントの線径は延伸倍率により決定される。ここで、本文中に記載のダイス口径とは、伸線部２２ｂ（ベアリング部）を表す。ダイス部材１４としては、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Polycrystalline Diamond）、超硬合金、単結晶ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）又はＳＫＤ鋼等を用いることができる。保持ケース１８は、蓋体２０と共にダイス部材１４を保持するものである。保持ケース１８及び蓋体２０は、例えばステンレス鋼が使用される。
【００３５】
また、ベアリング部におけるダイス断面積と未延伸モノフィラメントの断面積の比は１：１．０５〜１：７であることが好ましく、さらに好ましくは１：１．１〜１：６である。ダイス断面積と未延伸モノフィラメントの断面積比が１：７よりも小さい場合は張力を与えても未延伸モノフィラメントがダイスを通過することができず、また１：１．０５よりも大きい場合は未延伸モノフィラメントとダイスとの接圧が小さいため、十分な張力が未延伸モノフィラメントに与えられず、結果としてネック延伸されずにダイスを通過するため好ましくない。
【００３６】
本発明で用いるダイスの形状は円形、多角形等制限はなく、いかなる形状のものでも使用することができる。
【００３７】
本発明の製造方法は、通常の溶融紡糸法で製造される未延伸モノフィラメントすべてに適応可能であるため、溶融紡糸した糸条を一旦巻き取ることなく延伸を行う直接延伸法、未延伸糸を一旦巻き取った後、延伸を行う二工程法のいずれの延伸工程にも適応できる。また、本発明で得られた延伸糸の配向結晶化をさらなる熱処理により促進させたり、ローラー間で収縮を低減させたりすることも可能である。
【００３８】
次に、本発明の方法について図面を用いて説明する。
【００３９】
図３は本発明の一実施様態を示す概略工程図であり、ここではまず、エクストルーダー型紡糸機にて溶融し、ギアポンプを経て紡出し、冷却浴槽で冷却し未延伸モノフィラメント３１を得る。次に、未延伸モノフィラメント３１をフィードローラー３２で湯浴または乾熱炉、蒸気炉などの予熱装置３３へ供給する。予熱装置３３としての湯浴および乾熱炉、蒸気炉の使い分けは、モノフィラメントが流動性をもつ温度に依存し、１００℃以下ならば湯浴を、１００℃以上ならば乾熱炉、蒸気炉を使用することができる。
【００４０】
次に、モノフィラメントの流動性を持つ温度まで十分加熱（例えば直径１０ｍｍのポリエステルテレフタレート未延伸糸の場合、９５℃湯浴にて５０秒以上）した後、ダイス３４を通過させネック延伸を行う。延伸はダイス３４とドローローラー３５にて行い、延伸倍率はフィードローラー３２とドローローラー３５の速度を変化させることで設定することができる。
【００４１】
モノフィラメントを高強度化するために好ましい延伸倍率は３〜７倍であり、より好ましくは３．５〜６．５倍である。また、好ましい延伸速度は５ｍ／分〜２００ｍ／分である。さらに、延伸工程後は、必要に応じて延伸歪みを除去することなどを目的に、適度な定長および／または弛緩熱処理を行う乾熱炉３６を用いることもできる。定長・弛緩熱処理時の倍率はドローローラー３５とドローローラー３７の速度を変化させることで設定することができる。なお、上記延伸工程および定長・弛緩熱処理工程における温度は、樹脂のガラス転移温度以上、かつ融点以下の温度が好ましい。かくして延伸されたモノフィラメントは引取装置３７で引き取られる。
【００４２】
このようにして得られた延伸モノフィラメントは、ネック点が固定されているため、線径のムラやコブがなく、また高強度なモノフィラメントを得ることができる。また有機系の熱媒を用いることなく延伸を行うことができるため、環境に配慮したモノフィラメントの製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本文および実施例に示した各特性の定義および測定法は以下の通りである。
【００４４】
（１）引張強度：ＪＩＳ−Ｌ１０１３（１９９９）８．５．１標準時試験に示される定速伸長条件で測定した。試料をかせ状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調節室で２４時間放置後、（株）オリエンテック社製の“テンシロン”ＵＴＭ−４−１００型引張試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分で測定した。
【００４５】
（２）線径ムラの指標として真円度を測定した。
デジタルマイクロメーターを用いて、モノフィラメントの円周方向に対し長径、短径を測定、また長さ方向ではランダムに５回測定し、次式にて計算したあと最小値を測定値とした。
真円度（％）＝短径（ｍｍ）／長径（ｍｍ）×１００
【００４６】
（３）延伸性を下記の３水準で判定した。
○・・・・モノフィラメントの延伸が均一であり生産可能である
△・・・・モノフィラメントの延伸がほぼ均一であり生産可能である
×・・・・モノフィラメントの延伸が不均一であり生産できない。
【００４７】
（４）残留溶媒試験
赤外線分光器を用いて残留分を測定した。実施例および比較例で得られた延伸モノフィラメントおよびポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリカプラミド樹脂についてそれぞれ赤外線スペクトルを測定し、延伸モノフィラメントにポリエチレングリコールに帰属される官能基が存在するか確認した。ポリエチレングリコール成分が確認されたものには×、確認されなかったものに○を付記した。
【００４８】
［実施例１］
ＩＶ１．２１のポリエチレンテレフタレート樹脂（東レ製Ｔ７０１Ｔ、溶液粘度（ＩＶ）０．７１、溶融時の密度１．１８）を、通常のエクストルーダー型紡糸機で２８０℃にて溶融し、ギアポンプを経て口径１４ｍｍφの口金から紡出し、冷却浴槽温度７０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを温水浴で５０秒加熱し、温水中でダイス口径８．０ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が３倍になるよう延伸し、さらに１５０℃乾熱炉中で１．３３倍（全延伸倍率４倍）に二段目延伸し、直径４．２ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００４９】
［実施例２］
温水浴の温度を変更したこと以外は実施例１と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５０】
［実施例３］
温水浴をＰＥＧ（ポリエチレングリコール）浴とした以外は実施例１および２と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５１】
［実施例４］
ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを、１７０℃の乾熱炉６０秒間通過させた直後に、ダイス口径０．３５ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が４．５倍になるよう延伸し、さらに１４０℃乾熱炉中で１．４２倍（全延伸倍率６．４倍）に二段目延伸し、引き続いて１５５℃の乾熱炉中に０．８７倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径０．２３ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５２】
［実施例５〜７］
未延伸糸を予熱する乾熱路の温度を変更したこと以外は実施例４と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５３】
［実施例８］
熱可塑性樹脂をとしてポリカプラミド（東レ（株）製Ｍ１０２１Ｔ、溶液粘度（ηｒ）３．４、溶融時の密度１．００）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径４．０ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度２０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを、８０℃の温水浴で５０秒加熱し、温水浴でダイス口径３．０ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が３．２倍になるように延伸した後、さらに２００℃の乾熱炉で１．３１倍に二段目延伸（全延伸倍率４．２倍）し、引き続いて、１８０℃の乾熱浴中に処理倍率０．９５倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径２ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例１］
ＩＶ１．２１のポリエチレンテレフタレート樹脂（東レ製Ｔ７０１Ｔ）を、通常のエクストルーダー型紡糸機で２８０℃にて溶融し、ギアポンプを経て口径１０ｍｍφの口金から紡出し、冷却浴槽温度７０℃の水冷却浴槽で冷却した得られた未延伸糸を、９５℃の温水浴で３倍に延伸し、９５℃の２段目温水浴で全延伸倍率が４倍になるように延伸し、直径４．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５５】
［比較例２］
ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを１７０℃の乾熱炉で４．５倍になるよう延伸し、さらに１４０℃乾熱炉中で１．４２倍（全延伸倍率６．４倍）に二段目延伸し、引き続いて１５５℃の乾熱炉中に０．８７倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径０．２３ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例３］
比較例４にて１７０℃の乾熱炉を１７０℃のポリエチレングリコールとした以外は、同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１に示すとおり、実施例１〜８では良好な物性と延伸性を同時に得ることができる。さらに、有機系熱媒を用いていない系では環境面でも負荷の小さいモノフィラメント製造を行うことが可能になる。一方で、ダイスを使用せず延伸を行うものについては線径ムラがあったり、得られるモノフィラメントの物性が劣ったりしたモノフィラメントとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができるため、線径ムラやコブを抑制することができ、高強度の延伸モノフィラメントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】常温以上におけるポリエステルの未延伸糸の張力伸長曲線
【図２】ダイスの一例を示す概略図
【図３】本発明の一実施様態を示す概略工程図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ダイス
１２ 未延伸モノフィラメント
１４ ダイス部材
１８ 保持ケース
２０ 蓋体
２２ ダイス孔
２２ａ 導入部
２２ｂ 伸線部
２２ｃ 出口部
３１ 未延伸モノフィラメント
３２ フィードローラー
３３ 予熱装置
３４ ダイス
３５ ドローローラー
３６ 乾熱炉
３７ 引取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノフィラメントの製造方法に関する。さらに詳しくは、線径ムラやコブが抑制され、かつ高強度の延伸モノフィラメントを得ることができ、しかも、熱媒としてポリエチレングリコールやグリセリン、シリコーンなどの有機系の熱媒を用いる必要がなく環境に配慮したモノフィラメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的に生産される合成繊維は、一般に紡糸および延伸工程を経て製造される。ここで、紡糸とは材料に流動性を与えた後、細い孔から押出し、これを空気中または液体中で冷却固化して未延伸糸を得る工程であり、また、延伸工程とは未延伸糸を引伸ばす工程である。
【０００３】
延伸工程により合成繊維は配向・結晶化され、高強度化することから、延伸は工業的に極めて重要な工程の一つである。合成繊維の延伸はネッキングと呼ばれる現象を利用するもので、ネッキングにより未延伸糸は急激に線径が減少し、配向・結晶化が進む。
【０００４】
高強度の合成繊維を得るネック延伸法としては、（１）予め合成繊維に張力を与え、急激に加熱する方法、（２）予め加熱した合成繊維に急激に張力を与える方法、（３）合成繊維に張力と熱を同時に与える方法と、これら三つにまとめることができ、合成繊維の中でも特にモノフィラメントは、上述した（１）の方法により製造する例が多く知られている。
【０００５】
例えば、溶融押出されたモノフィラメントを一旦冷却固化して未延伸糸を得た後、温水、グリセリン、シリコーンオイル等の熱伝達率の高い熱媒浴中に浸漬して走行させ、熱媒浴中で、熱媒浴前後に設けたローラー間の回転速度比を延伸比としてモノフィラメントを延伸する方法（例えば、特許文献１参照）が従来のモノフィラメントの延伸方法の代表例であり、この方法によれば、熱伝導率が比較的小さな熱可塑性樹脂（モノフィラメント）であっても、熱伝達率の高い熱媒に浸漬させることで急激に目標とする温度まで昇温することができ、熱可塑性樹脂の流動性を持たせたポイントで延伸することが可能なり、モノフィラメントの高強度化が達成される。
【０００６】
しかしながら、上記のような熱媒浴中で延伸を行う場合、走行するモノフィラメントの速度が上昇すると、十分な熱の浸透が行われないため、モノフィラメントのネック点が固定されず、液体浴中で延伸点が移動し、場合によっては液体浴外へネック点が移動する。このようなネック点の移動が起こると、得られるモノフィラメントは、糸条の長手方向に線径ムラやコブが生じるため、結果として糸質や品位が低下するという問題があった。
【０００７】
また、直径が１ｍｍ以上の太いモノフィラメントを延伸する場合には、ネッキングの起こる温度までモノフィラメント昇温させるため、熱媒の温度を高く設定する必要がある。しかし、このように高い熱媒温度を採用した場合にはモノフィラメント中心部がネッキング可能な温度まで昇温された時には、モノフィラメントの外層は適切な温度以上に加熱されているため、結果として内外層で結晶化の差異が生じ、糸物性が低下したり内層と外層で物性が異なるようになるという問題もあった。
【０００８】
さらに、熱媒として使用される温水、ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコーンオイル等の使い分けは、モノフィラメントの流動性をもつ温度を基に決定される。つまり、温浴の使用はモノフィラメントが流動性をもつ温度が１００℃以下の場合に限定され、１００℃以上の温度が必要な場合は有機系の熱媒を使用する必要がある。しかし、近年の環境負荷低減の観点から有機系の熱媒を削減、全廃することが広く謳われており、下に例示するような有機系の熱媒を使用しない延伸方法が開発されている。
【０００９】
熱媒を使用せずに高温で延伸する方法の例としては、熱蒸気を利用した対流熱、または赤外線、レーザー光線を利用した輻射熱などを使用する方法（例えば、特許文献２，３参照）が挙げられるが、これらのうち対流・輻射を利用する方法では、線径が大きくなると内層部まで十分に加熱することができず、表面は加熱されるが中心部は加熱不足となる。また、赤外線やレーザー光の出力を上げモノフィラメントに照射する方法にも、モノフィラメントの表面部だけを加熱することから、照射されるモノフィラメントの表面温度を一定に温度コントロールすることが難しいなどの問題があった。そのため、糸条の長手方向に線径ムラやコブ、糸切れが生じ、目標の糸質性能を有する延伸糸を得ることが困難であった。
【特許文献１】特公昭４５−２６５６６号公報
【特許文献２】特開平７−２６８７４１号公報
【特許文献３】特開２００３−２１３５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができ、線径ムラやコブを抑制し、かつ高強度の延伸モノフィラメントを得ることができるばかりか、現在環境負荷として危惧される沸点の高い有機系熱媒を使用する必要がないモノフィラメントの製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明によれば、紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法が提供される。
【００１２】
なお、本発明のモノフィラメントの製造方法においては、
前記未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うこと、
前記未延伸モノフィラメントの予熱温度およびダイス温度を、該温度における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力が２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力の１／３５〜１／１０となる温度とすること、
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３５cN/dtex以上であること、
前記ダイスが、未延伸モノフィラメントを挿通するためのダイス孔を形成した略円柱形状のダイス部材から構成され、前記ダイス孔は、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも大きな径となっている開口部と、この開口部から離れるに従って漸次径が狭まる導入部と、これら開口部および導入部の反対側に一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも小さな径となっている伸線部と、この伸線部の他端と一体的に形成され、伸線部の他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部とを有していることこと
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下に説明するとおり、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができるため、線径ムラやコブを抑制することができ、高強度の延伸モノフィラメントを得ることができる。さらに、熱媒としてポリエチレングリコールやグリセリン、シリコーンなどの有機系熱媒を用いることなく環境に配慮したモノフィラメントの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まずここで、本発明について、その特徴をまとめると、以下の通りである。
（１）紡糸後の未延伸モノフィラメントを予熱し、ダイスを通過させることで、ネック点を固定させネック延伸を行うこと。また、好ましくは
（２）未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うこと。
（３）未延伸モノフィラメントおよびダイスを２０℃における該モノフィラメントの未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱すること。
（４）延伸を適切な張力付与条件下に行うこと。
（５）急激にモノフィラメントを昇温する必要がないため、沸点の高い有機系の熱媒を使用する必要がないこと。
（６）モノフィラメントの断面およびダイスの形状は円形または多角形の如何なる形状であっても良いこと。
【００１５】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、溶融紡糸法で得られた未延伸モノフィラメントを予熱し、ダイスを通過させ、未延伸モノフィラメントとダイスの接触する部分で未延伸糸モノフィラメントに張力を付与し、それにより延伸することを特徴としている。
【００１７】
本発明で用いるモノフィラメントの断面は円形、多角形等制限はなく、いかなる形状のものでも使用することができ、またその延伸糸の断面積は０．００１２ｍｍ２〜３００ｍｍ２、好ましくは０．００２ｍｍ２〜１３０ｍｍ２である。０．００１２ｍｍ２より小さくなると、ダイス通過後の張力が非常に小さいため、コントロールが難しく安定な生産が困難となる。一方、３００ｍｍ２より大きくなると、安定した吐出が困難となり、安定な品質・品位を有するモノフィラメントを得ることが困難となる。
【００１８】
モノフィラメントを予熱する方法は湯浴、乾熱炉、蒸気炉、沸点の高い有機系液体（ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコーンオイル）などが挙げられるが、本発明ではネック点の形成はダイス部分で行い、熱媒により急激に昇温する必要性はないため、予熱には１００℃以下であれば湯浴、乾熱炉、蒸気炉を、１００℃以上であれば乾熱炉または蒸気炉を使用することで達成される。本方法により延伸を行うことで、沸点の高い有機系液体を用いて予熱する必要がなくなるため、熱媒として有機系液体を使用しない、環境に配慮した延伸を行うことが可能となる。
【００１９】
本発明によりネック点を固定し、線径ムラ、コブのないモノフィラメントを得ることができるが、さらなる高強度化を達成するために、未延伸モノフィラメントおよびダイスを、２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱し、該繊維を流動性の持つ温度まで加熱することが好ましい。
【００２０】
以下、未延伸糸定応力伸長時の応力について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は、２０℃以上におけるポリフッ化ビニリデンの未延伸糸の張力伸長曲線を示す。本測定で用いたサンプルは、ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８ｇ／ｃｍ３）であり、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却し、直径０．５７５ｍｍのポリフッ化ビニリデンの未延伸糸とした。ここで、未延伸糸定応力伸長時の応力とは、未延伸糸が一定の応力で伸長される領域（図中の２０℃においてＡ部）を指す。未延伸糸が一定の応力で伸長される領域は各温度で異なり、温度が上昇するに伴い、定応力伸長時の応力が低下する傾向にある。図１において、２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０となる温度領域は１２０〜１６０℃に相当する。
【００２２】
一般的に、合成繊維の２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度まで予熱させることは、合成繊維に流動性を持たせることを意味し、この予熱により合成繊維の未延伸糸はダイスでのネック延伸後、結晶化が進み、より高強度化された合成繊維の延伸糸を得ることが可能となる。
【００２３】
合成繊維の２０℃における未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／１０以上の場合は、合成繊維の流動性が乏しいため、高倍率で延伸することが困難となり、高強度化された合成繊維の延伸糸を得ることができなかったり、得られたモノフィラメントの物性が低くなったり、得られたモノフィラメントが白化するなどの不都合が生じる。
【００２４】
一方、１／３５以下であると、合成繊維があたかも融解された状態となり、延伸を行っても効率的に分子鎖の配向、結晶化が促進されないために、同様に高強度の合成繊維を得ることができない。
【００２５】
２０℃における合成繊維の未延伸糸定応力伸長時の応力に対して１／３５〜１／１０の応力となる温度は使用するポリマーに依存する特性であることから、各々のポリマーごとに設定する必要があるが、通常溶融紡糸、延伸されるポリマーに関してはおよそ常温〜１８０℃程度の範囲である。
【００２６】
本発明により強伸度特性に優れたモノフィラメントを得るためには、未延伸モノフィラメントに一定の張力をかけた状態でダイスを通過させることが好ましく、具体的にはダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３〜３．０cN/dtexであることが好ましい。
【００２７】
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３cN/dtex以下の場合には強度の高いモノフィラメントを得ることが難しく、３．０cN/dtexを超える場合には張力が高すぎで安定な延伸を行うことが困難になる。
【００２８】
本発明の製造法で得られるモノフィラメントは、溶融紡糸され得る如何なるポリマーでも良いが、最も好適なものとしてポリアミド系、ポリエステル系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリオレフィン系、ポリ乳酸系、あるいはこれらのコポリマーおよびこれらの混合物が挙げられる。 かかるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートまたはこれらにアジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、ナフタリン酸、イソフタル酸スルホネートおよびポリポリエチレングリコールなどの第三成分を共重合した共重合ポリエステルなどが挙げられるが、特にポリエチレンテレフタレートが最も好ましい素材である。また、ポリフッ化ビニリデンとしては、ホモポリマ及びフッ化ビニリデンを主成分としてこれと共重合可能なコモノマの１種又は２種以上とからなるポリフッ化ビニリデンコポリマなどが挙げられる。ここで使用されるコモノマとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロモノクルオロエチレン、トリフルオロエチレン及びモノフルオロエチレンなどが挙げられる。また、ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２およびこれら各ナイロン構成成分の組み合わせからなる共重合ポリアミドなどが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびこれら各オレフィン構成成分の組み合わせからなる共重合ポリオレフィンなどが、ポリサルファイドとしては、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられる。ポリ乳酸としては、Ｌ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とする乳酸を重合してなるポリ乳酸が挙げられる。ここでＬ−乳酸を主成分とするとは、構成成分の６０重量％以上がＬ−乳酸よりなっていることを意味しており、４０重量％を超えない範囲でＤ−乳酸を含有するポリエステルである。Ｌ−乳酸の場合も同様である。更には、構成するポリマーの分子鎖の全繰返し単位の８０重量％以上、特に９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上が乳酸であるポリ乳酸である。
【００２９】
これらのポリマーからなるモノフィラメントは、耐熱剤、耐候剤、耐光剤、耐加水分解剤、酸化防止剤、帯電防止剤、平滑剤、染料および顔料などの公知の添加剤成分を任意に含有することができる。
【００３０】
本発明で用いるダイスとは、未延伸モノフィラメントと接触させ、該モノフィラメントへ均等に圧力を与え、ネッキングを行う装置であり、入口部から出口部へ進むに従い口径が減少する、いわゆる丸断面に対しては円錐台形の形状をとる。これにより未延伸モノフィラメントとダイスの断面積が一致した点で未延伸モノフィラメントに圧力が発生し、ネッキングが開始される。未延伸モノフィラメントに圧力を与える方法としては、ニップによる方法も考えられるが、ニップにより圧力を与えるとモノフィラメントに均等に圧力を与えることができず、モノフィラメントが偏平となるため、好ましくない。
【００３１】
図２は、本発明で用いるダイスの一例を示す断面図である。
【００３２】
図２において、ダイス１０は、未延伸モノフィラメント１２の延伸を行うための装置である。そのために、ダイス１０は、ダイス部材１４と、保持ケース１８と、蓋体２０とを備えている。
【００３３】
ダイス部材１４は、その外形が略円柱形状を呈している。ダイス部材１４には、未延伸モノフィラメント１２を挿通するためのダイス孔２２が形成されている。ダイス孔２２は、挿通される未延伸モノフィラメント１４の線径よりも大きな径となっている開口から離れるに従って漸次径が狭まる導入部２２ａ（一般的に、アプローチ部及びリダクション部と称される）と、導入部２２ａの開口と反対側において一端が一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメント１２の線径よりも小さな径となっている伸線部２２ｂ（一般的に、ベアリング部と称される）と、伸線部２２ｂの他端と一体的に形成され、伸線部２２ｂの他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部２２ｃ（一般的に、バックリリーフ部及びエクジット部と称される）とを有している。
【００３４】
これにより、ダイス部材１４では、導入部２２ａにおいて、口径と未延伸モノフィラメント１２の径が一致するところで未延伸モノフィラメントに張力が急激に上昇し、ネッキングを起こす。ネッキング後の延伸モノフィラメントの線径は延伸倍率により決定される。ここで、本文中に記載のダイス口径とは、伸線部２２ｂ（ベアリング部）を表す。ダイス部材１４としては、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Polycrystalline Diamond）、超硬合金、単結晶ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）又はＳＫＤ鋼等を用いることができる。保持ケース１８は、蓋体２０と共にダイス部材１４を保持するものである。保持ケース１８及び蓋体２０は、例えばステンレス鋼が使用される。
【００３５】
また、ベアリング部におけるダイス断面積と未延伸モノフィラメントの断面積の比は１：１．０５〜１：７であることが好ましく、さらに好ましくは１：１．１〜１：６である。ダイス断面積と未延伸モノフィラメントの断面積比が１：７よりも小さい場合は張力を与えても未延伸モノフィラメントがダイスを通過することができず、また１：１．０５よりも大きい場合は未延伸モノフィラメントとダイスとの接圧が小さいため、十分な張力が未延伸モノフィラメントに与えられず、結果としてネック延伸されずにダイスを通過するため好ましくない。
【００３６】
本発明で用いるダイスの形状は円形、多角形等制限はなく、いかなる形状のものでも使用することができる。
【００３７】
本発明の製造方法は、通常の溶融紡糸法で製造される未延伸モノフィラメントすべてに適応可能であるため、溶融紡糸した糸条を一旦巻き取ることなく延伸を行う直接延伸法、未延伸糸を一旦巻き取った後、延伸を行う二工程法のいずれの延伸工程にも適応できる。また、本発明で得られた延伸糸の配向結晶化をさらなる熱処理により促進させたり、ローラー間で収縮を低減させたりすることも可能である。
【００３８】
次に、本発明の方法について図面を用いて説明する。
【００３９】
図３は本発明の一実施様態を示す概略工程図であり、ここではまず、エクストルーダー型紡糸機にて溶融し、ギアポンプを経て紡出し、冷却浴槽で冷却し未延伸モノフィラメント３１を得る。次に、未延伸モノフィラメント３１をフィードローラー３２で湯浴または乾熱炉、蒸気炉などの予熱装置３３へ供給する。予熱装置３３としての湯浴および乾熱炉、蒸気炉の使い分けは、モノフィラメントが流動性をもつ温度に依存し、１００℃以下ならば湯浴を、１００℃以上ならば乾熱炉、蒸気炉を使用することができる。
【００４０】
次に、モノフィラメントの流動性を持つ温度まで十分加熱（例えば直径１０ｍｍのポリエステルテレフタレート未延伸糸の場合、９５℃湯浴にて５０秒以上）した後、ダイス３４を通過させネック延伸を行う。延伸はダイス３４とドローローラー３５にて行い、延伸倍率はフィードローラー３２とドローローラー３５の速度を変化させることで設定することができる。
【００４１】
モノフィラメントを高強度化するために好ましい延伸倍率は３〜７倍であり、より好ましくは３．５〜６．５倍である。また、好ましい延伸速度は５ｍ／分〜２００ｍ／分である。さらに、延伸工程後は、必要に応じて延伸歪みを除去することなどを目的に、適度な定長および／または弛緩熱処理を行う乾熱炉３６を用いることもできる。定長・弛緩熱処理時の倍率はドローローラー３５とドローローラー３７の速度を変化させることで設定することができる。なお、上記延伸工程および定長・弛緩熱処理工程における温度は、樹脂のガラス転移温度以上、かつ融点以下の温度が好ましい。かくして延伸されたモノフィラメントは引取装置３７で引き取られる。
【００４２】
このようにして得られた延伸モノフィラメントは、ネック点が固定されているため、線径のムラやコブがなく、また高強度なモノフィラメントを得ることができる。また有機系の熱媒を用いることなく延伸を行うことができるため、環境に配慮したモノフィラメントの製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本文および実施例に示した各特性の定義および測定法は以下の通りである。
【００４４】
（１）引張強度：ＪＩＳ−Ｌ１０１３（１９９９）８．５．１標準時試験に示される定速伸長条件で測定した。試料をかせ状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調節室で２４時間放置後、（株）オリエンテック社製の“テンシロン”ＵＴＭ−４−１００型引張試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分で測定した。
【００４５】
（２）線径ムラの指標として真円度を測定した。
デジタルマイクロメーターを用いて、モノフィラメントの円周方向に対し長径、短径を測定、また長さ方向ではランダムに５回測定し、次式にて計算したあと最小値を測定値とした。
真円度（％）＝短径（ｍｍ）／長径（ｍｍ）×１００
【００４６】
（３）延伸性を下記の３水準で判定した。
○・・・・モノフィラメントの延伸が均一であり生産可能である
△・・・・モノフィラメントの延伸がほぼ均一であり生産可能である
×・・・・モノフィラメントの延伸が不均一であり生産できない。
【００４７】
（４）残留溶媒試験
赤外線分光器を用いて残留分を測定した。実施例および比較例で得られた延伸モノフィラメントおよびポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリカプラミド樹脂についてそれぞれ赤外線スペクトルを測定し、延伸モノフィラメントにポリエチレングリコールに帰属される官能基が存在するか確認した。ポリエチレングリコール成分が確認されたものには×、確認されなかったものに○を付記した。
【００４８】
［実施例１］
ＩＶ１．２１のポリエチレンテレフタレート樹脂（東レ製Ｔ７０１Ｔ、溶液粘度（ＩＶ）０．７１、溶融時の密度１．１８）を、通常のエクストルーダー型紡糸機で２８０℃にて溶融し、ギアポンプを経て口径１４ｍｍφの口金から紡出し、冷却浴槽温度７０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを温水浴で５０秒加熱し、温水中でダイス口径８．０ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が３倍になるよう延伸し、さらに１５０℃乾熱炉中で１．３３倍（全延伸倍率４倍）に二段目延伸し、直径４．２ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００４９】
［実施例２］
温水浴の温度を変更したこと以外は実施例１と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５０】
［実施例３］
温水浴をＰＥＧ（ポリエチレングリコール）浴とした以外は実施例１および２と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５１】
［実施例４］
ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを、１７０℃の乾熱炉６０秒間通過させた直後に、ダイス口径０．３５ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が４．５倍になるよう延伸し、さらに１４０℃乾熱炉中で１．４２倍（全延伸倍率６．４倍）に二段目延伸し、引き続いて１５５℃の乾熱炉中に０．８７倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径０．２３ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５２】
［実施例５〜７］
未延伸糸を予熱する乾熱路の温度を変更したこと以外は実施例４と同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５３】
［実施例８］
熱可塑性樹脂をとしてポリカプラミド（東レ（株）製Ｍ１０２１Ｔ、溶液粘度（ηｒ）３．４、溶融時の密度１．００）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径４．０ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度２０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを、８０℃の温水浴で５０秒加熱し、温水浴でダイス口径３．０ｍｍφのダイスに通過させた。ダイスによる延伸倍率が３．２倍になるように延伸した後、さらに２００℃の乾熱炉で１．３１倍に二段目延伸（全延伸倍率４．２倍）し、引き続いて、１８０℃の乾熱浴中に処理倍率０．９５倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径２ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例１］
ＩＶ１．２１のポリエチレンテレフタレート樹脂（東レ製Ｔ７０１Ｔ）を、通常のエクストルーダー型紡糸機で２８０℃にて溶融し、ギアポンプを経て口径１０ｍｍφの口金から紡出し、冷却浴槽温度７０℃の水冷却浴槽で冷却した得られた未延伸糸を、９５℃の温水浴で３倍に延伸し、９５℃の２段目温水浴で全延伸倍率が４倍になるように延伸し、直径４．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５５】
［比較例２］
ポリフッ化ビニリデン（ソルベイソレクシス（株）製ＳＯＬＥＦ１０１３、ＭＩ（２３０℃、１０ｋｇ）３．０ｇ／１０分、溶融時の密度１．４８）を使用し、これをエクストルーダー型紡糸機で２７０℃にて溶融し、口径１．８ｍｍφの口金から紡出し、冷却温度１０℃の水冷却浴槽で冷却した。得られた未延伸モノフィラメントを１７０℃の乾熱炉で４．５倍になるよう延伸し、さらに１４０℃乾熱炉中で１．４２倍（全延伸倍率６．４倍）に二段目延伸し、引き続いて１５５℃の乾熱炉中に０．８７倍で通過させ熱処理を施すことにより、直径０．２３ｍｍのモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例３］
比較例４にて１７０℃の乾熱炉を１７０℃のポリエチレングリコールとした以外は、同様の方法を用いモノフィラメントを得た。このモノフィラメントの評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１に示すとおり、実施例１〜８では良好な物性と延伸性を同時に得ることができる。さらに、有機系熱媒を用いていない系では環境面でも負荷の小さいモノフィラメント製造を行うことが可能になる。一方で、ダイスを使用せず延伸を行うものについては線径ムラがあったり、得られるモノフィラメントの物性が劣ったりしたモノフィラメントとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、未延伸糸モノフィラメントの線径に関係なくネック点を固定させ、かつ均一に加熱することができるため、線径ムラやコブを抑制することができ、高強度の延伸モノフィラメントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】常温以上におけるポリエステルの未延伸糸の張力伸長曲線
【図２】ダイスの一例を示す概略図
【図３】本発明の一実施様態を示す概略工程図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ダイス
１２ 未延伸モノフィラメント
１４ ダイス部材
１８ 保持ケース
２０ 蓋体
２２ ダイス孔
２２ａ 導入部
２２ｂ 伸線部
２２ｃ 出口部
３１ 未延伸モノフィラメント
３２ フィードローラー
３３ 予熱装置
３４ ダイス
３５ ドローローラー
３６ 乾熱炉
３７ 引取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法。
【請求項２】
前記未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うことを特徴とする請求項１記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項３】
前記未延伸モノフィラメントの予熱温度およびダイス温度を、該温度における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力が２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力の１／３５〜１／１０となる温度とすることを特徴とする請求項１または２記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項４】
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３〜３．０cN/dtexであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項５】
前記ダイスが、未延伸モノフィラメントを挿通するためのダイス孔を形成した略円柱形状のダイス部材から構成され、前記ダイス孔は、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも大きな径となっている開口部と、この開口部から離れるに従って漸次径が狭まる導入部と、これら開口部および導入部の反対側に一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも小さな径となっている伸線部と、この伸線部の他端と一体的に形成され、伸線部の他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項１】
紡糸後の未延伸モノフィラメントを延伸するに際し、予熱された未延伸モノフィラメントを伸長しつつダイスを通過させてネック延伸することにより、断面積が０．００１２〜３００ｍｍ２の延伸モノフィラメントとなすことを特徴とするモノフィラメントの製造方法。
【請求項２】
前記未延伸モノフィラメントの予熱を、湯浴、乾熱炉および水蒸気炉から選ばれたいずれかで行うことを特徴とする請求項１記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項３】
前記未延伸モノフィラメントの予熱温度およびダイス温度を、該温度における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力が２０℃における未延伸モノフィラメントの定応力伸長時応力の１／３５〜１／１０となる温度とすることを特徴とする請求項１または２記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項４】
ダイスとドローローラー間の応力が延伸後の繊度に換算して０．３〜３．０cN/dtexであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモノフィラメントの製造方法。
【請求項５】
前記ダイスが、未延伸モノフィラメントを挿通するためのダイス孔を形成した略円柱形状のダイス部材から構成され、前記ダイス孔は、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも大きな径となっている開口部と、この開口部から離れるに従って漸次径が狭まる導入部と、これら開口部および導入部の反対側に一体的に形成され、挿通される未延伸モノフィラメントの線径よりも小さな径となっている伸線部と、この伸線部の他端と一体的に形成され、伸線部の他端から離れるに従って漸次径が広がる出口部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモノフィラメントの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１３８３２２（Ｐ２００９−１３８３２２Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２６５２（Ｐ２００８−２９２６５２）
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
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