交絡処理装置及びこれを用いたポリエステル繊維の製造方法
【課題】シートベルトのような総繊度と単糸繊度が共に大きく、かつ高密度で製織される繊維を３５００ｍ／分以上の高速で交絡処理する装置と、良好な品質の交絡糸を得るためのポリエステル繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置とこれを用いたポリエステル繊維の製造方法とする。
【解決手段】両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置とこれを用いたポリエステル繊維の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行する糸条に流体を噴射して、糸条を構成するマルチフィラメントに対して交絡を付与する交絡付与装置とこれを用いたポリエステル繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長繊維の合成繊維を用いて織物を製織する場合、製織時のフィラメント割れに起因する織物欠点の発生を抑制するために、原糸に交絡処理を施すことが通常行われている。太繊度糸を用いた産業資材用の織物は通常サイジング工程がなく、特に織物強力が重視されるシートベルトやスリング用のウェビングは無撚で製織されるため、高いレベルの交絡品質が要求される。
【０００３】
ところが、一般に糸条の総繊度が大きくなるほど交絡がかかりにくい傾向があり、産業資材用の太繊度糸は交絡を付与することが難しい。さらに糸条を構成する単糸の繊度が大きくなるほど交絡を付与しにくくなるため、とりわけ単糸繊度の大きなシートベルト用の繊維は最も交絡処理が難しいものの一つとなっている。
【０００４】
一方で交絡品質は製糸速度によっても大きく影響され、製糸速度が上がると交絡品質が著しく悪化する。シートベルトは高い交絡品質を要求されるだけでなく、低コスト化の要求も非常に強いため、高い生産能力、すなわち高速製糸技術が切望されている。合成繊維の製造装置および紡糸技術は急速に進化しており、特に産業資材用の製糸設備は近年巻取速度の向上が著しいが、シートベルト用繊維の製造においては交絡処理技術が装置技術の進歩に追いつかず、製織性の制約で高速製糸ができない現象が生じている。
【０００５】
従来、糸条に交絡を付与する装置として、糸導孔と、該糸導孔に開口する流体噴射孔とからなり、糸導孔内を走行する糸条に流体噴射孔から流体、多くは圧縮空気を噴射して交絡を付与する処理装置が用いられている。これ等の流体処理装置はその目的に応じて種々のものが設計されており、糸導孔の形状や流体の噴射角度を工夫したり、噴射流体の放出孔を設けたりするなど、種々の提案がなされている（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００６】
しかしながらこれら公知のノズルを用いてシートベルト用繊維のような太繊度でかつ単糸繊度の大きな繊維を、３５００ｍ／分以上の高速で製糸しようとした場合、織物の毛羽欠点が許容できないまでに増加し、高品位の織物が得られない。
【０００７】
この原因に関する本発明者らの研究によれば、このような高速製糸で得られた繊維の製織欠点は、一部の極端に大きな非交絡長を含む部分が直接影響しているが明らかとなった。つまり、平均的な交絡個数が減少すること以上に、交絡点間の距離(以下”非交絡長”と呼ぶ)が不均一で、極端に非交絡長の大きい部分が含まれていると製織毛羽の発生が顕著になるのである。
【０００８】
一般に交絡処理流体として用いられる圧縮空気の噴射流量を高めると非交絡長が小さくなり交絡数が向上するものの、このような条件では交絡部分と非交絡部分の形態差が大きくなり、非交絡部分の単糸割れが起こりやすくなる。非交絡長の統計的なバラツキは圧空圧の増加により減少するものの、単糸割れが起こりやすくなって極端に長い非交絡長(以下、「ＩＬ抜け」と呼ぶ)の発生解消には直接つながらず、製糸速度を上げた場合に圧空流量を上げるのみでは毛羽欠点の減少に全く効果がない。
【０００９】
このような観点からシートベルト用の繊維としては、交絡個数の多寡よりも、非交絡長の分布がシャープで、ＩＬ抜けが少なく、かつ非交絡部分でもある程度の単糸同士の絡みが存在する連続的な交絡形態とすることが重要である。
【００１０】
しかしながら、従来公知の交絡処理技術では非交絡長のバラツキを少なく抑えようとすると交絡数が極端に減少したり、非交絡部分の単糸割れが増大したりして、シートベルト用繊維に適した交絡処理を高効率で行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５５−６７０３０号公報
【特許文献２】特開昭５８−６５０２９号公報
【特許文献３】特開昭６３−１５２４３５号公報
【特許文献４】特開２００１−３０３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、シートベルトのような総繊度と単糸繊度が共に大きく、かつ高密度で製織される繊維を３５００ｍ／分以上の高速で交絡処理する装置と、良好な品質の交絡糸を得るためのポリエステル繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下の交絡処理装置により高速処理であっても高密度製織に適した繊維を得ることができることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
ここに、前記課題を解決するための請求項１にかかる本発明として、「両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置」が提供される。
【００１５】
このとき、請求項２に係る本発明のように、「前記糸導孔の両端開口の孔径（Ｄ１）と、前記糸導孔の中央部の孔径（Ｄ２）の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．４〜１．８である、請求項１に記載の交絡処理装置」、また、請求項３に係る本発明のように、「前記糸導孔の両端部において、糸導孔全長Ｌに対して０〜０．２Ｌの範囲で実質的に径が変化しない直線状の孔形状を有する、請求項１または２に記載の交絡処理装置」が提供される。更に、請求項４に係る本発明のように、「前記気流噴射孔が２個である、請求項１〜３の何れかに記載の交絡処理装置」とすることが好ましい。
【００１６】
上記装置を用いた繊維の製造方法として請求項５に係る本発明のごとく、「交絡処理装置へ導入する高圧気流が圧縮空気であって、その圧力が０．６〜１．０ＭＰａ、交絡処理装置を通過する糸条の張力が０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘであり、糸条の通過速度が３５００〜６０００ｍ／分である、請求項１〜４の何れかに記載のポリエステル繊維の製造方法」が提供される。
【００１７】
このとき、請求項６に係る本発明のように「ポリエステル繊維の総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、請求項５に記載のポリエステル繊維の製造方法」ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明の交絡処理装置を用いることにより、３５００ｍ／分以上の高速度で交絡処理を施しても、非交絡長の分布がシャープで極端に長い非交絡長を持つＩＬ抜けが少なく、かつ非交絡部分と交絡部分の形態差が小さい連続的な交絡を付与した繊維を得ることができる。かかる繊維を用いてシートベルトを製織すれば、製織毛羽の発生が少なく品位に優れたシートベルトウェビングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の交絡付与装置の１実施例を示す糸条の走行方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の態様について詳細に説明する。
図１は本発明の交絡付与装置の例を示す糸条の走行方向に沿った断面図であり、図に記載の参照符号に関して、１は交絡処理装置本体、２は糸導孔、そして、３は気体噴射孔をそれぞれ示す。なお、この図１において、破断面は、糸導孔２の中心線と本交絡処理装置１の中央部に穿設された気体噴射孔３の中心線を共通に含む状態で切断した面を示す。また、以下、「交絡付与装置」を単に「ノズル」と称する。
【００２１】
なお、ノズル本体１は、糸導孔２へ糸条を導入するために糸導孔２の中心でノズル本体１を２分割する半割構造を採用している。したがって、半割部分を開いて糸導孔２への糸条の導入を行って糸掛けが終了すると、直ちに半割状の糸導孔２を互いに密着させて半割部分を閉じると、両端の円形開口を除いて糸導孔２内の側壁には糸条を導入するためのスリット状の開口は完全に塞がれて孔壁で取り囲まれるように細工されている。
【００２２】
このようにすることで、高圧の圧縮空気（本発明では単に「圧空」とも呼ぶ）の流量が多くなった場合でも、糸導孔２の側壁に設けられたスリット状の糸条導入用開口がなくなるため、特定の方向への気流の流れがなくなり、糸導孔２内で流体が完全な乱流となって効果的にフィラメントを開繊させることができる。さらに半割スリット部へのフィラメントの入り込みによる単糸切れ、毛羽などの発生を抑えることができる。
【００２３】
これに対して、半割構造を採用せずに、糸条を糸導孔２へ導入するためのスリットを形成し、糸条を糸導孔２へ導入した後も、このスリットが開口した状態のままに残した構造を有するノズルを用いた場合には、次に述べるような多くの問題が生じる。すなわち、開口したスリット部から高圧の圧空が漏れ出るなどしてシートベルト用繊維のような交絡処理が難しい。また、スリットが糸導孔２へ開口する部分には、エッジ部が形成され、走行する糸条がこのエッジ部に引っ掛かったり、擦過されたりして毛羽（フィラメント切れ）が発生し、高い毛羽品位が要求される繊維としては満足な性能のものが得られない。
【００２４】
本発明者らは高速度カメラにより糸導孔部でのフィラメントの開繊状態を詳細に観察した結果、従来の一般的な直線状の糸導孔を有するノズルでは、糸導孔上部でのフィラメントの開繊が周期的に消滅し、その瞬間にＩＬ抜けが発生していることを突き止めた。その結果、糸導孔２の両端部をテーパー状とすることで、糸条がノズルに入る直前領域でフィラメントの開繊が大きくなり、かつ開繊を安定的に持続させることができ、均一な交絡を形成させることができることを究明したのである。
【００２５】
したがって、本発明に係る交絡付与装置(ノズル)の最大の特徴は、糸導孔２の両端部に糸条の入口開口と出口開口に向ってそれぞれ末広がりとなるテーパーを形成したことである。このとき、前記テーパーの形状としては、糸導孔２の両端開口部での孔径と中央部孔径との比が１．３〜１．８、より好ましくは１．５〜１．６の範囲とすることが必要である。また、両端開口へ向ってテーパー状に径がそれぞれ拡開している各部分の長さは、糸導孔２の全長をＬとすると、１／６Ｌ〜１／３Ｌであることが好ましい。
【００２６】
何故ならば、テーパー比が１．３未満の場合は十分な開繊安定化効果が得られないために好ましくなく、逆に、テーパー比が１．８を超えると糸導孔２から噴出される圧空の流れが極めて不安定になり、均一な開繊が妨げられるために好ましくないからである。
【００２７】
ただし、従来公知のノズルにおいても、両端開口部が中央部より広い糸導孔を有するものが提案されている。例えば、特開２０００−７３２４３号公報にテーパー状の糸導孔を有する交絡処理装置の開示がある。しかしながら、これは毛羽抑制のための擦過防止が目的であって、本発明のように産業資材用繊維の交絡処理用ノズルではなく、総繊度が小さいテキスタイルのＰＯＹ用ノズルである。
【００２８】
したがって、０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用する本発明のノズルと比較すると、０．３ＭＰａ程度の低い圧力で交絡処理するものであり、かつテーパー比が本発明のノズルより大きく、その構成及び作用効果とも全く異なるものである。なお、本発明では、０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用することによってより効果的な交絡処理が行なえるが、圧空の浪費によるコスト損失を考えると１．０ＭＰａを超えるような圧空を使用する利益はそれほど大きくはない。
【００２９】
ところで、糸導孔２がテーパー状の形状を有する場合、糸導孔２から排出される気流の方向が不安定になりやすいという特性がある。これはノズルを加工する時の寸法バラツキに起因して糸導孔２の両端でのわずかなテーパー角度の違いで生じ、特に０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用した場合にこの不安定化現象が顕著となる。このため複数のノズルを製作した場合、製作寸法にバラツキが生じると一部に安定した気流が得られないものができてしまう。
【００３０】
これに対して、両端テーパー部の糸条の出口部と入口部にノズル全長Lに対して、最大０．２Ｌの範囲で糸導孔２の径が変化しない直線状部分を設けることで気流の安定性を著しく向上させることが可能である。このような構造を有するノズルでも、開繊の安定化効果は両端に直線部分のないテーパー状部分のみの糸導孔２を有する装置と同等であり、逆に、ノズル製作の再現性が得られやすいため好ましい。
【００３１】
ノズルの全長Ｌは２０〜５０ｍｍ、さらに好ましくは３５〜４５ｍｍとした時にフィラメントに付与する交絡数が最大となり非交絡長のバラツキも最小となる。また、糸導孔２の断面形状は円形、矩形、三角形など種々のものが適用できるが、長円形であることが好ましく、更に好ましくは該長円形の短径と長径の比が０．６〜０．９、より好ましくは０．７〜０．８である。なお、このとき本発明で言う糸導孔径、すなわち、Ｄ１及びＤ２の値を長径の値で代表させるものとする。
【００３２】
このように長円形を有する糸導孔２のテーパー部に関しては、中央部の長円形状をそのまま維持して孔面積を漸増していく必要がある。また、糸導孔２端部開口のエッジ部は糸条との擦過による毛羽立ちの原因となるので、これを防止するために曲率半径が１ｍｍ程度のＲ取り加工を前記エッジ部に施すことは何ら問題ない。
【００３３】
本発明では、気体噴射孔３を好ましくは１〜４個設けることが好ましい。何故ならば、本発明者らの実験によれば、気体噴射孔３の数が１個であっても効果を奏するが、気体噴射孔３の数が２個の場合が最も安定して交絡を付与でき、かつ均一な交絡を施すことに効果があり好ましい。しかしながら、気体噴射孔３の数が５個以上では交絡付与効果に大きな差が認められなくなり、かえって気体噴射孔３の穿孔加工コストが増大し、この面から好ましくない。なお、前記気体噴射孔３が糸導孔へ開口する位置は、図１に例示したように、糸導孔２の中央部位置あるいはその近傍位置とすることが好ましい。
【００３４】
上記に詳述したノズルは、繊維の延伸が終わった後の工程に設置することが好ましい。具体的には最終延伸が完了した後、弛緩熱処理工程で処理しても良いし、熱処理後の糸条を冷却するための冷却ローラーと巻取機の間の中間工程で処理しても良い。
【００３５】
この場合、交絡処理工程での糸条張力は、０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘ、更に好ましくは０．１８〜０．２０ｇ／ｄｔｅｘの範囲であることが必要である。何故ならば、前記糸条張力が０．１５ｇ／ｄｔｅｘ以下ではノズルの直前に配置された延伸ロールに糸条が巻付きやすくなり、安定して製糸できないため好ましくなく、逆に、０．２２ｇ／ｄｔｅｘを超える張力の場合には、フィラメントがノズルの中で十分に開繊せず、交絡数が著しく減少するため好ましくないからである。
【００３６】
一般に、シートベルト用繊維のような高強力繊維の延伸工程においては、弛緩熱旅理工程での糸条張力は０．４〜１．５ｇ／ｄｔｅｘに達する。したがって、このような高強力繊維の延伸工程において、高い糸条張力の下で交絡処理を付与することは、適正な糸条張力を確保できない。このような理由から、ノズルは適正な糸条張力を確保できる冷却ローラーと巻取り装置の中間工程に設置することが好ましいのである。
【００３７】
本発明のノズルは、処理速度が３５００ｍ／分以下の低速製糸においても優れた効果を発揮するが、最大６０００ｍ／分クラスの高速処理において特にその真価を発揮する。なお、本発明のノズルで好適に生産できる繊維としては、９０％以上がエチレンテレフタレート単位からなるポリエステルであって、総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、更に好ましくは１１００〜１６７０ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、繊維の引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のシートベルト用繊維である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は下記の測定方法によった。
＜交絡数＞
Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、延伸後に交絡処理して巻き取ったマルチフィラメント糸条を測定速度：１００ｍ／分、試料長：３０ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定した非交絡長の平均値から１ｍあたりの交絡数を計算した。
＜非交絡長バラツキ＞
前記交絡数の測定と同様に、Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、測定速度：１００ｍ／分、試料長：３０ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定した非交絡長の標準偏差をバラツキとした。
＜ＩＬ抜け＞
前記交絡数及び非交絡長バラツキと同様に、Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、測定速度：１００ｍ／分、試料長：１００ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定し、非交絡長が２０ｃｍ以上のものを「ＩＬ抜け」と判断し、測定長１００ｍ中に存在するＩＬ抜けの個数をカウントした。
＜製織加工性＞
巻き取った交絡糸１０ｋｇ巻のパッケージ４００本を準備し、定法に従って、無撚りで幅５０ｍｍのニードル織機で１３００ｒｐｍの速度で製織して自動車用のシートベルトを製作し、引き続いて染色加工を行った。染色されたベルトを表面毛羽検出装置を用いて検反し、長さ２００ｍのベルト中に検出された毛羽欠点数が０〜２個のものを「○」、２〜５個のものを「△」、５個より多いものを「×」で表した。
【００３９】
[実施例１〜２、比較例１〜３]
固相重合によって固有粘度を１．００にまで高めたポリエチレンテレフタレートチップを、エクストルーダーを用いて溶融温度３１０℃で溶融し、孔数９６個、孔径０．６ｍｍの吐出孔を有する紡糸口金から溶融吐出し、該吐出糸条に２５℃の冷風を吹きつけて冷却固化させた。得られた未延伸糸に紡糸油剤を０．５重量％付与し、いったん巻き取ることなく連続して延伸工程に供給し、総延伸倍率４．８倍で２段延伸した後、２３０℃のセットローラーで熱セットした。
【００４０】
熱セットした延伸糸は、最終延伸ロールと巻取機の間に配された表１記載のノズルを通過させて交絡を付与した後、５０００ｍ／分の速度で巻き取った。このとき、糸導孔の中央部に開口する２個の気流噴射孔（孔径：２．９ｍｍ）から糸導孔に圧空を供給したが、この圧空の圧力を０．７ＭＰａとした。その際、ノズル通過直後のマルチフィラメント糸条の巻取張力が２００ｇとなるように最終ロールの速度を調節した。得られた糸条の繊度は１１００ｄｔｅｘ、強度は７．９ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
以上に説明した実施例１〜２、及び比較例１〜３に関して、交絡処理されたマルチフィラメント糸条の交絡品質及び製織加工性を評価した結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【符号の説明】
【００４２】
１：交絡付与装置本体(ノズル本体)
２：糸導孔
３：流体噴射孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行する糸条に流体を噴射して、糸条を構成するマルチフィラメントに対して交絡を付与する交絡付与装置とこれを用いたポリエステル繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長繊維の合成繊維を用いて織物を製織する場合、製織時のフィラメント割れに起因する織物欠点の発生を抑制するために、原糸に交絡処理を施すことが通常行われている。太繊度糸を用いた産業資材用の織物は通常サイジング工程がなく、特に織物強力が重視されるシートベルトやスリング用のウェビングは無撚で製織されるため、高いレベルの交絡品質が要求される。
【０００３】
ところが、一般に糸条の総繊度が大きくなるほど交絡がかかりにくい傾向があり、産業資材用の太繊度糸は交絡を付与することが難しい。さらに糸条を構成する単糸の繊度が大きくなるほど交絡を付与しにくくなるため、とりわけ単糸繊度の大きなシートベルト用の繊維は最も交絡処理が難しいものの一つとなっている。
【０００４】
一方で交絡品質は製糸速度によっても大きく影響され、製糸速度が上がると交絡品質が著しく悪化する。シートベルトは高い交絡品質を要求されるだけでなく、低コスト化の要求も非常に強いため、高い生産能力、すなわち高速製糸技術が切望されている。合成繊維の製造装置および紡糸技術は急速に進化しており、特に産業資材用の製糸設備は近年巻取速度の向上が著しいが、シートベルト用繊維の製造においては交絡処理技術が装置技術の進歩に追いつかず、製織性の制約で高速製糸ができない現象が生じている。
【０００５】
従来、糸条に交絡を付与する装置として、糸導孔と、該糸導孔に開口する流体噴射孔とからなり、糸導孔内を走行する糸条に流体噴射孔から流体、多くは圧縮空気を噴射して交絡を付与する処理装置が用いられている。これ等の流体処理装置はその目的に応じて種々のものが設計されており、糸導孔の形状や流体の噴射角度を工夫したり、噴射流体の放出孔を設けたりするなど、種々の提案がなされている（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００６】
しかしながらこれら公知のノズルを用いてシートベルト用繊維のような太繊度でかつ単糸繊度の大きな繊維を、３５００ｍ／分以上の高速で製糸しようとした場合、織物の毛羽欠点が許容できないまでに増加し、高品位の織物が得られない。
【０００７】
この原因に関する本発明者らの研究によれば、このような高速製糸で得られた繊維の製織欠点は、一部の極端に大きな非交絡長を含む部分が直接影響しているが明らかとなった。つまり、平均的な交絡個数が減少すること以上に、交絡点間の距離(以下”非交絡長”と呼ぶ)が不均一で、極端に非交絡長の大きい部分が含まれていると製織毛羽の発生が顕著になるのである。
【０００８】
一般に交絡処理流体として用いられる圧縮空気の噴射流量を高めると非交絡長が小さくなり交絡数が向上するものの、このような条件では交絡部分と非交絡部分の形態差が大きくなり、非交絡部分の単糸割れが起こりやすくなる。非交絡長の統計的なバラツキは圧空圧の増加により減少するものの、単糸割れが起こりやすくなって極端に長い非交絡長(以下、「ＩＬ抜け」と呼ぶ)の発生解消には直接つながらず、製糸速度を上げた場合に圧空流量を上げるのみでは毛羽欠点の減少に全く効果がない。
【０００９】
このような観点からシートベルト用の繊維としては、交絡個数の多寡よりも、非交絡長の分布がシャープで、ＩＬ抜けが少なく、かつ非交絡部分でもある程度の単糸同士の絡みが存在する連続的な交絡形態とすることが重要である。
【００１０】
しかしながら、従来公知の交絡処理技術では非交絡長のバラツキを少なく抑えようとすると交絡数が極端に減少したり、非交絡部分の単糸割れが増大したりして、シートベルト用繊維に適した交絡処理を高効率で行うことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５５−６７０３０号公報
【特許文献２】特開昭５８−６５０２９号公報
【特許文献３】特開昭６３−１５２４３５号公報
【特許文献４】特開２００１−３０３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、シートベルトのような総繊度と単糸繊度が共に大きく、かつ高密度で製織される繊維を３５００ｍ／分以上の高速で交絡処理する装置と、良好な品質の交絡糸を得るためのポリエステル繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下の交絡処理装置により高速処理であっても高密度製織に適した繊維を得ることができることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
ここに、前記課題を解決するための請求項１にかかる本発明として、「両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置」が提供される。
【００１５】
このとき、請求項２に係る本発明のように、「前記糸導孔の両端開口の孔径（Ｄ１）と、前記糸導孔の中央部の孔径（Ｄ２）の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．４〜１．８である、請求項１に記載の交絡処理装置」、また、請求項３に係る本発明のように、「前記糸導孔の両端部において、糸導孔全長Ｌに対して０〜０．２Ｌの範囲で実質的に径が変化しない直線状の孔形状を有する、請求項１または２に記載の交絡処理装置」が提供される。更に、請求項４に係る本発明のように、「前記気流噴射孔が２個である、請求項１〜３の何れかに記載の交絡処理装置」とすることが好ましい。
【００１６】
上記装置を用いた繊維の製造方法として請求項５に係る本発明のごとく、「交絡処理装置へ導入する高圧気流が圧縮空気であって、その圧力が０．６〜１．０ＭＰａ、交絡処理装置を通過する糸条の張力が０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘであり、糸条の通過速度が３５００〜６０００ｍ／分である、請求項１〜４の何れかに記載のポリエステル繊維の製造方法」が提供される。
【００１７】
このとき、請求項６に係る本発明のように「ポリエステル繊維の総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、請求項５に記載のポリエステル繊維の製造方法」ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明の交絡処理装置を用いることにより、３５００ｍ／分以上の高速度で交絡処理を施しても、非交絡長の分布がシャープで極端に長い非交絡長を持つＩＬ抜けが少なく、かつ非交絡部分と交絡部分の形態差が小さい連続的な交絡を付与した繊維を得ることができる。かかる繊維を用いてシートベルトを製織すれば、製織毛羽の発生が少なく品位に優れたシートベルトウェビングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の交絡付与装置の１実施例を示す糸条の走行方向に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の態様について詳細に説明する。
図１は本発明の交絡付与装置の例を示す糸条の走行方向に沿った断面図であり、図に記載の参照符号に関して、１は交絡処理装置本体、２は糸導孔、そして、３は気体噴射孔をそれぞれ示す。なお、この図１において、破断面は、糸導孔２の中心線と本交絡処理装置１の中央部に穿設された気体噴射孔３の中心線を共通に含む状態で切断した面を示す。また、以下、「交絡付与装置」を単に「ノズル」と称する。
【００２１】
なお、ノズル本体１は、糸導孔２へ糸条を導入するために糸導孔２の中心でノズル本体１を２分割する半割構造を採用している。したがって、半割部分を開いて糸導孔２への糸条の導入を行って糸掛けが終了すると、直ちに半割状の糸導孔２を互いに密着させて半割部分を閉じると、両端の円形開口を除いて糸導孔２内の側壁には糸条を導入するためのスリット状の開口は完全に塞がれて孔壁で取り囲まれるように細工されている。
【００２２】
このようにすることで、高圧の圧縮空気（本発明では単に「圧空」とも呼ぶ）の流量が多くなった場合でも、糸導孔２の側壁に設けられたスリット状の糸条導入用開口がなくなるため、特定の方向への気流の流れがなくなり、糸導孔２内で流体が完全な乱流となって効果的にフィラメントを開繊させることができる。さらに半割スリット部へのフィラメントの入り込みによる単糸切れ、毛羽などの発生を抑えることができる。
【００２３】
これに対して、半割構造を採用せずに、糸条を糸導孔２へ導入するためのスリットを形成し、糸条を糸導孔２へ導入した後も、このスリットが開口した状態のままに残した構造を有するノズルを用いた場合には、次に述べるような多くの問題が生じる。すなわち、開口したスリット部から高圧の圧空が漏れ出るなどしてシートベルト用繊維のような交絡処理が難しい。また、スリットが糸導孔２へ開口する部分には、エッジ部が形成され、走行する糸条がこのエッジ部に引っ掛かったり、擦過されたりして毛羽（フィラメント切れ）が発生し、高い毛羽品位が要求される繊維としては満足な性能のものが得られない。
【００２４】
本発明者らは高速度カメラにより糸導孔部でのフィラメントの開繊状態を詳細に観察した結果、従来の一般的な直線状の糸導孔を有するノズルでは、糸導孔上部でのフィラメントの開繊が周期的に消滅し、その瞬間にＩＬ抜けが発生していることを突き止めた。その結果、糸導孔２の両端部をテーパー状とすることで、糸条がノズルに入る直前領域でフィラメントの開繊が大きくなり、かつ開繊を安定的に持続させることができ、均一な交絡を形成させることができることを究明したのである。
【００２５】
したがって、本発明に係る交絡付与装置(ノズル)の最大の特徴は、糸導孔２の両端部に糸条の入口開口と出口開口に向ってそれぞれ末広がりとなるテーパーを形成したことである。このとき、前記テーパーの形状としては、糸導孔２の両端開口部での孔径と中央部孔径との比が１．３〜１．８、より好ましくは１．５〜１．６の範囲とすることが必要である。また、両端開口へ向ってテーパー状に径がそれぞれ拡開している各部分の長さは、糸導孔２の全長をＬとすると、１／６Ｌ〜１／３Ｌであることが好ましい。
【００２６】
何故ならば、テーパー比が１．３未満の場合は十分な開繊安定化効果が得られないために好ましくなく、逆に、テーパー比が１．８を超えると糸導孔２から噴出される圧空の流れが極めて不安定になり、均一な開繊が妨げられるために好ましくないからである。
【００２７】
ただし、従来公知のノズルにおいても、両端開口部が中央部より広い糸導孔を有するものが提案されている。例えば、特開２０００−７３２４３号公報にテーパー状の糸導孔を有する交絡処理装置の開示がある。しかしながら、これは毛羽抑制のための擦過防止が目的であって、本発明のように産業資材用繊維の交絡処理用ノズルではなく、総繊度が小さいテキスタイルのＰＯＹ用ノズルである。
【００２８】
したがって、０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用する本発明のノズルと比較すると、０．３ＭＰａ程度の低い圧力で交絡処理するものであり、かつテーパー比が本発明のノズルより大きく、その構成及び作用効果とも全く異なるものである。なお、本発明では、０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用することによってより効果的な交絡処理が行なえるが、圧空の浪費によるコスト損失を考えると１．０ＭＰａを超えるような圧空を使用する利益はそれほど大きくはない。
【００２９】
ところで、糸導孔２がテーパー状の形状を有する場合、糸導孔２から排出される気流の方向が不安定になりやすいという特性がある。これはノズルを加工する時の寸法バラツキに起因して糸導孔２の両端でのわずかなテーパー角度の違いで生じ、特に０．７ＭＰａ以上の高圧の圧空を使用した場合にこの不安定化現象が顕著となる。このため複数のノズルを製作した場合、製作寸法にバラツキが生じると一部に安定した気流が得られないものができてしまう。
【００３０】
これに対して、両端テーパー部の糸条の出口部と入口部にノズル全長Lに対して、最大０．２Ｌの範囲で糸導孔２の径が変化しない直線状部分を設けることで気流の安定性を著しく向上させることが可能である。このような構造を有するノズルでも、開繊の安定化効果は両端に直線部分のないテーパー状部分のみの糸導孔２を有する装置と同等であり、逆に、ノズル製作の再現性が得られやすいため好ましい。
【００３１】
ノズルの全長Ｌは２０〜５０ｍｍ、さらに好ましくは３５〜４５ｍｍとした時にフィラメントに付与する交絡数が最大となり非交絡長のバラツキも最小となる。また、糸導孔２の断面形状は円形、矩形、三角形など種々のものが適用できるが、長円形であることが好ましく、更に好ましくは該長円形の短径と長径の比が０．６〜０．９、より好ましくは０．７〜０．８である。なお、このとき本発明で言う糸導孔径、すなわち、Ｄ１及びＤ２の値を長径の値で代表させるものとする。
【００３２】
このように長円形を有する糸導孔２のテーパー部に関しては、中央部の長円形状をそのまま維持して孔面積を漸増していく必要がある。また、糸導孔２端部開口のエッジ部は糸条との擦過による毛羽立ちの原因となるので、これを防止するために曲率半径が１ｍｍ程度のＲ取り加工を前記エッジ部に施すことは何ら問題ない。
【００３３】
本発明では、気体噴射孔３を好ましくは１〜４個設けることが好ましい。何故ならば、本発明者らの実験によれば、気体噴射孔３の数が１個であっても効果を奏するが、気体噴射孔３の数が２個の場合が最も安定して交絡を付与でき、かつ均一な交絡を施すことに効果があり好ましい。しかしながら、気体噴射孔３の数が５個以上では交絡付与効果に大きな差が認められなくなり、かえって気体噴射孔３の穿孔加工コストが増大し、この面から好ましくない。なお、前記気体噴射孔３が糸導孔へ開口する位置は、図１に例示したように、糸導孔２の中央部位置あるいはその近傍位置とすることが好ましい。
【００３４】
上記に詳述したノズルは、繊維の延伸が終わった後の工程に設置することが好ましい。具体的には最終延伸が完了した後、弛緩熱処理工程で処理しても良いし、熱処理後の糸条を冷却するための冷却ローラーと巻取機の間の中間工程で処理しても良い。
【００３５】
この場合、交絡処理工程での糸条張力は、０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘ、更に好ましくは０．１８〜０．２０ｇ／ｄｔｅｘの範囲であることが必要である。何故ならば、前記糸条張力が０．１５ｇ／ｄｔｅｘ以下ではノズルの直前に配置された延伸ロールに糸条が巻付きやすくなり、安定して製糸できないため好ましくなく、逆に、０．２２ｇ／ｄｔｅｘを超える張力の場合には、フィラメントがノズルの中で十分に開繊せず、交絡数が著しく減少するため好ましくないからである。
【００３６】
一般に、シートベルト用繊維のような高強力繊維の延伸工程においては、弛緩熱旅理工程での糸条張力は０．４〜１．５ｇ／ｄｔｅｘに達する。したがって、このような高強力繊維の延伸工程において、高い糸条張力の下で交絡処理を付与することは、適正な糸条張力を確保できない。このような理由から、ノズルは適正な糸条張力を確保できる冷却ローラーと巻取り装置の中間工程に設置することが好ましいのである。
【００３７】
本発明のノズルは、処理速度が３５００ｍ／分以下の低速製糸においても優れた効果を発揮するが、最大６０００ｍ／分クラスの高速処理において特にその真価を発揮する。なお、本発明のノズルで好適に生産できる繊維としては、９０％以上がエチレンテレフタレート単位からなるポリエステルであって、総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、更に好ましくは１１００〜１６７０ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、繊維の引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のシートベルト用繊維である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は下記の測定方法によった。
＜交絡数＞
Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、延伸後に交絡処理して巻き取ったマルチフィラメント糸条を測定速度：１００ｍ／分、試料長：３０ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定した非交絡長の平均値から１ｍあたりの交絡数を計算した。
＜非交絡長バラツキ＞
前記交絡数の測定と同様に、Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、測定速度：１００ｍ／分、試料長：３０ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定した非交絡長の標準偏差をバラツキとした。
＜ＩＬ抜け＞
前記交絡数及び非交絡長バラツキと同様に、Enka Technika社製 Itemat型インターレース測定器を用い、測定速度：１００ｍ／分、試料長：１００ｍ、ストレッチ：０．３％の条件で測定し、非交絡長が２０ｃｍ以上のものを「ＩＬ抜け」と判断し、測定長１００ｍ中に存在するＩＬ抜けの個数をカウントした。
＜製織加工性＞
巻き取った交絡糸１０ｋｇ巻のパッケージ４００本を準備し、定法に従って、無撚りで幅５０ｍｍのニードル織機で１３００ｒｐｍの速度で製織して自動車用のシートベルトを製作し、引き続いて染色加工を行った。染色されたベルトを表面毛羽検出装置を用いて検反し、長さ２００ｍのベルト中に検出された毛羽欠点数が０〜２個のものを「○」、２〜５個のものを「△」、５個より多いものを「×」で表した。
【００３９】
[実施例１〜２、比較例１〜３]
固相重合によって固有粘度を１．００にまで高めたポリエチレンテレフタレートチップを、エクストルーダーを用いて溶融温度３１０℃で溶融し、孔数９６個、孔径０．６ｍｍの吐出孔を有する紡糸口金から溶融吐出し、該吐出糸条に２５℃の冷風を吹きつけて冷却固化させた。得られた未延伸糸に紡糸油剤を０．５重量％付与し、いったん巻き取ることなく連続して延伸工程に供給し、総延伸倍率４．８倍で２段延伸した後、２３０℃のセットローラーで熱セットした。
【００４０】
熱セットした延伸糸は、最終延伸ロールと巻取機の間に配された表１記載のノズルを通過させて交絡を付与した後、５０００ｍ／分の速度で巻き取った。このとき、糸導孔の中央部に開口する２個の気流噴射孔（孔径：２．９ｍｍ）から糸導孔に圧空を供給したが、この圧空の圧力を０．７ＭＰａとした。その際、ノズル通過直後のマルチフィラメント糸条の巻取張力が２００ｇとなるように最終ロールの速度を調節した。得られた糸条の繊度は１１００ｄｔｅｘ、強度は７．９ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
以上に説明した実施例１〜２、及び比較例１〜３に関して、交絡処理されたマルチフィラメント糸条の交絡品質及び製織加工性を評価した結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【符号の説明】
【００４２】
１：交絡付与装置本体(ノズル本体)
２：糸導孔
３：流体噴射孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置。
【請求項２】
前記糸導孔の両端開口の孔径（Ｄ１）と、前記糸導孔の中央部の孔径（Ｄ２）の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．４〜１．８である、請求項１に記載の交絡処理装置。
【請求項３】
前記糸導孔の両端部において、糸導孔全長Ｌに対して０〜０．２Ｌの範囲で実質的に径が変化しない直線状の孔形状を有する、請求項１または２に記載の交絡処理装置。
【請求項４】
前記気流噴射孔が２個である、請求項１〜３の何れかに記載の交絡処理装置。
【請求項５】
交絡処理装置へ導入する高圧気流が圧縮空気であって、その圧力が０．６〜１．０ＭＰａ、交絡処理装置を通過する糸条の張力が０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘであり、糸条の通過速度が３５００〜６０００ｍ／分である、請求項１〜４の何れかに記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項６】
ポリエステル繊維の総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、請求項５に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項１】
両端が開口され、周囲が壁面によって囲まれた糸導に沿って延びる糸導孔と、高圧気流を噴射すると共に該糸導孔の中央部位置あるいはその近傍位置に開口する１〜４個の気流噴射孔を備え、糸条を交絡処理装置内に導入した後に圧着して糸導孔を塞ぐ構造を有する糸条の交絡処理装置であって、該糸導孔の両端部が中央部の糸導孔の径よりも大きい開口部を有するテーパー状の糸導孔であることを特徴とする交絡処理装置。
【請求項２】
前記糸導孔の両端開口の孔径（Ｄ１）と、前記糸導孔の中央部の孔径（Ｄ２）の比（Ｄ１／Ｄ２）が１．４〜１．８である、請求項１に記載の交絡処理装置。
【請求項３】
前記糸導孔の両端部において、糸導孔全長Ｌに対して０〜０．２Ｌの範囲で実質的に径が変化しない直線状の孔形状を有する、請求項１または２に記載の交絡処理装置。
【請求項４】
前記気流噴射孔が２個である、請求項１〜３の何れかに記載の交絡処理装置。
【請求項５】
交絡処理装置へ導入する高圧気流が圧縮空気であって、その圧力が０．６〜１．０ＭＰａ、交絡処理装置を通過する糸条の張力が０．１５〜０．２２ｇ／ｄｔｅｘであり、糸条の通過速度が３５００〜６０００ｍ／分である、請求項１〜４の何れかに記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項６】
ポリエステル繊維の総繊度が５６０〜２２００ｄｔｅｘ、単糸繊度が８〜１５ｄｔｅｘ、引張強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である、請求項５に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１５９５１４（Ｐ２０１０−１５９５１４Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６３（Ｐ２００９−２５６３）
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（３０２０１１７１１）帝人ファイバー株式会社 (1,101)
【Ｆターム（参考）】
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