耐摩耗性ポリエステル繊維及びその製造方法
【課題】衣料用、特に細繊度の繊維を用いた織編物に最適な繊維であって、従来技術の課題であった耐摩耗性が改善されたポリエステル繊維及びその製造方法を提供する。
【解決手段】エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【解決手段】エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融紡糸により得られる耐摩耗性の良好なポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）に代表されるポリエステル繊維は、力学的特性及び取扱い性に優れることから、衣料・資材を問わず幅広い用途で用いられており、故に、各種用途に応じた要求特性を満足する繊維及び製品の開発も多数為されている。
例えば、資材の１つであるシートベルト用途において、破断時や降伏点における伸度や応力等を特定の範囲に規定することにより、繊維自体に衝撃エネルギーを吸収する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、資材の一つであるタイヤコード用途においては、用いるポリエステル樹脂の極限粘度や延伸倍率、熱処理時の弛緩率等を特定の範囲に規定し、繊維のタフネスを上げる技術が提案されている（特許文献２、特許文献３）。
しかしながらこれらの先行技術は、特定の資材用途における衝撃エネルギーの吸収や繊維軸方向の強度やタフネスの向上は果たすことができるものの、本発明が解決しようとしている、衣料用布帛における耐摩耗性の向上は十分果たすことができない。さらに、これら先行技術には、布帛の耐摩耗性に関して記載も示唆も為されていない。
【０００４】
前述した衝撃エネルギー、強度、タフネスは、繊維軸方向に加えられる外力（引張力）に抗する力学的物性の代表値である。一方、耐摩耗性は、繊維表面における剪断力（摩擦力）に抗する性能である。繊維は一般に、外力を受ける方向により力学的物性が異なる異方性材料であるので、引張方向で測定される力学的物性だけで耐摩耗性を考察するのは限界がある。
【０００５】
布帛の耐摩耗性に関して、異型糸においては、断面形状を特定の範囲に規定し、フィラメントの割れを防ぐことにより耐摩耗性を向上させる技術が提案されている（特許文献４）。しかしながら、特許文献４に記載の技術は、特定の断面形状である異型糸のみに適用できる技術であり、丸断面やＹ型断面といった一般的な断面形状の繊維には適用することができない。
【０００６】
一方、近年、「布帛の軽さ」（布帛の単位面積当たりの重量が小さいこと）に由来する着心地の良さ等の観点から、織編物の薄地化ニーズが高まっている。織編物を薄地にするためには、細繊度の繊維を用いればよいが、用いる繊維の繊度を細くすればするほど、織編物の耐摩耗性は低下する傾向にある。従って、近年、細繊度の繊維における耐摩耗性向上の要求が、より一層高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４５６９１号公報
【特許文献２】特許第２６８３１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４６１７号公報
【特許文献４】特開２００４−２７０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、溶融紡糸により得られたポリエステル繊維の物性、特に、強度、伸度、応力―歪曲線における特定伸度範囲のヤング率を特定範囲に規定することにより、衣料用、特に細繊度の繊維を用いた、耐摩耗性が改善された織編物に最適な耐摩耗性ポリエステル繊維を提供することを目的とする。
本発明の耐摩耗性ポリエステル繊維は、衣料用、特に細繊度の繊維を用いた織編物に最適な繊維であり、更に詳しくは、繊度、単糸繊度、強度、伸度、応力―歪曲線における特定伸度範囲のヤング率が特定範囲に規定されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶融紡糸により得られたポリエステル繊維において、延伸処理後、特定範囲の弛緩熱処理をおこなうことで、ポリエステル繊維の物性、特に強度、伸度、応力―歪曲線における微分ヤング率を特定範囲に規定することができ、耐摩耗性が改善されたポリエステル繊維が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は以下の通りである。
１．エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
【００１１】
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、
（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、
（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、
（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【００１２】
２．ポリエステル繊維が、さらに下記（６）〜（８）の要件の少なくとも一つを満足することを特徴とする上記１に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維。
（６）破断強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（７）破断伸度が２５％以上４５％以下、
（８）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【００１３】
３．上記１または２に記載のポリエステル繊維からなる衣料用織編物。
４．エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、かつ単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であるポリエステル繊維を溶融紡糸により製造する方法において、極限粘度が０．６５以上１．３０以下であるポリエステルを溶融紡糸し、その後、延伸倍率として限界延伸倍率の６５％以上８５％以下で、延伸処理した後、熱処理温度が１２０℃以上２２０℃以下、リラックス率が５％以上１５％以下で弛緩熱処理することを特徴とする、耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【００１４】
５．前記極限粘度が０．７０以上１．１０以下であるか、前記延伸倍率が限界延伸倍率の７０％以上８０％以下であるか、又は、前記弛緩熱処理の熱処理温度が１５０℃以上２００℃以下でリラックス率が７％以上１２％以下であることを特徴とする上記４に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【００１５】
６．延伸処理した後、一旦巻取り、その後弛緩熱処理することを特徴とする上記４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
７．延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理することを特徴とする上記４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐摩耗性が良好であり、特に細繊度の繊維を用いた薄地織編物に好適なポリエステル繊維を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明（実施例２）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図２】本発明（実施例２）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図３】本発明以外（比較例８）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図４】本発明以外（比較例８）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図５】本発明以外（比較例９）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図６】本発明以外（比較例９）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図７】本発明の延伸糸を得るための紡糸延伸熱処理設備の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の延伸糸を弛緩熱処理する際使用する設備の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の直接紡糸延伸熱処理設備の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、耐摩耗性とは、繊維表面が、他の面で擦られた際の摩擦力(剪断力)に抗する性能を意味する。一般に、繊維は擦られることによって、単糸のフィブリル化が引き起こされる。一般的に、フィブリル化が起こると、布帛表面の、例えば意匠性、耐久性などが低下するため、フィブリル化は好ましくない現象である。よって、耐摩耗性を向上させるには、如何にしてフィブリル化を防ぐかがポイントとなる。
【００１９】
本発明溶融紡糸により得られたポリエステル繊維において、延伸処理後、特定範囲の弛緩熱処理をおこなうことで、ポリエステル繊維の物性、特に、強度、伸度、および、応力―歪曲線（Ｓ−Ｓカーブ）における微分ヤング率を特定範囲に規定することができる。
特に、延伸後、弛緩熱処理を行う事が本発明では重要である。これにより、繊維中のポリエステル分子は収縮し、配向緩和が起こる。
【００２０】
本発明のポリエステル繊維の代表的な応力―歪曲線（Ｓ−Ｓカーブ）を図１に示す。図１の如く、低伸度領域においてフラットな部分を有し、その後ヤング率が高くなるという特徴的な曲線を有する。図１を伸度について微分したグラフが図２に示す微分ヤング率―歪曲線である。図２に示すとおり、本発明のポリエステル繊維は、伸度が２〜５％の範囲で極小値を有し、伸度が１０〜１５％の範囲で極大値を有する。具体的には、本発明で得られる糸の伸度２％以上５％以下の微分ヤング率の極小値は、図２で示されるように２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、伸度が１０〜１５％の範囲で極大値として２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となる。
【００２１】
これらの微分ヤング率挙動により、本発明のポリエステル繊維は、繊維表面に摩擦力（剪断力）が加わった際においても、摩擦力（剪断力）がポリエステル分子の配向増加に多く使われるため、フィブリル化は起こりにくくなるものと考えられる。
本発明のポリエステル繊維に用いられるポリエステルは、９５モル％以上がエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、５モル％以下がその他のエステルの繰り返し単位からなることが必要である。
【００２２】
即ち、本発明のポリエステル繊維に用いられるポリマーは、５モル％以下がその他のエステルの繰り返し単位である共重合ＰＥＴである。
共重合成分の代表例としては、以下のものが挙げられる。
酸性分としては、イソフタル酸や５−ナトリウムスルホイソフタル酸に代表される芳香族ジカルボン酸、アジピン酸やイタコン酸に代表される脂肪族ジカルボン酸などである。
【００２３】
グリコール成分としては、エチレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコールなどである。
また、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸もその例である。これらの複数が共重合されていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明のポリエステル繊維には、本発明の効果を妨げない範囲で、酸化チタン等の艶消剤、熱安定剤、酸化防止剤、制電剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、種々の顔料などの添加剤を含有してもよく、又は共重合により含有してもよい。
【００２５】
本発明のポリエステル繊維の繊度は８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは１０ｄｔｅｘ以上８４ｄｔｅｘ以下である。８ｄｔｅｘ未満であると、繊度が細すぎるため、織編工程での繊維の取り扱いが困難になりやすい。１００ｄｔｅｘを越えると、衣料用薄地織編物の厚みが厚くなり、風合いが良好でない。
【００２６】
特に、本発明の効果は、細い繊度に対しても有効であり、特に１０〜３０ｄｔｅｘの細番手においても、優れた耐摩耗性を発揮する。したがって、これらの細い繊度の糸を用いた、軽量、薄地の織編物、特に、目付け４０ｇ／ｍ２以下の織編物において、優れた耐摩耗性を発揮する。
【００２７】
本発明のポリエステル繊維の単糸繊度は１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは２ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ以下である。単糸繊度が１ｄｔｅｘ未満の場合は、耐摩耗性が良好でない。単糸繊度が４ｄｔｅｘを越えると、耐摩耗性は良好となるものの、繊維の屈曲性が低くなり、風合いが良好でない。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維の破断強度は４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、好ましくは４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。言うまでもなく、破断強度は大きいほど好ましい特性値であるから、他の要件を満たす限り、破断強度は高いほど好ましい。破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、耐摩耗性が良好でない。
【００２９】
破断伸度は２０％以上５０％以下であり、好ましくは２５％以上４５％以下の範囲である。破断伸度が２０％未満であると、繊維中のポリエステル分子の配向度が増加するため、フィブリル化が起こり、良好な耐摩耗性は得られない。破断伸度が５０％を越えると、破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満となるため本発明の目的を達成できない。
【００３０】
本発明において、応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率は、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは２〜１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、特に好ましくは４〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘである。２０ｃＮ／ｄｔｅｘを越えると、弛緩熱処理による繊維中のポリエステル分子の配向緩和が十分でなく、摩擦力（剪断力）によりフィブリル化が起こるため、耐摩耗性が良好でない。
【００３１】
本発明のポリエステル繊維からなる織物の組織としては、平織組織、綾織組織、朱子織組織をはじめ、それらから誘導された各種の変化組織を適用することができる。織物には、経糸及び／又は緯糸のいずれにも本発明のポリエステル繊維を使用することができる。
【００３２】
本発明のポリエステル繊維を編物に用いる場合には、経編み、横編みなどに代表される編物など多くの編物に適用できる。
本発明のポリエステル繊維を織編物に用いる際は、無撚のままでもよく、または収束性を高める目的で、交絡もしくは撚りを付与しても良い。
【００３３】
本発明のポリエステル繊維は、単独で使用してもよく、または他の繊維と複合して使用しても本発明の効果を発揮できる。複合する他の繊維としては、例えば、他のポリエステル繊維、ナイロン、アクリル、キュプラ、レーヨン、ポリウレタン弾性繊維などが選ばれるが、これらに限られるものではない。
【００３４】
次に、本発明のポリエステル繊維の製造方法について述べる。
本発明に用いるポリエステルの極限粘度は０．６５以上１．３０以下の範囲であり、好ましくは０．７０以上１．１０以下の範囲である。極限粘度が０．６５未満であると、耐摩耗性が良好でない。また、極限粘度が１．３０を越えると、耐摩耗性は良好となるものの、風合いが硬く、衣料用織編物としては好ましくない。
【００３５】
本発明のポリエステル繊維の製造においては、限界延伸倍率の６５％以上８５％以下、好ましくは７０％以上８０％以下で延伸する必要があり、延伸後、弛緩熱処理することが必要である。未延伸糸の限界延伸倍率（ＭＤ）は、未延伸糸の破断伸度を（Ｅ）とした場合に、ＭＤ＝（Ｅ＋１００）／１００で示される。限界延伸倍率の６５％未満で延伸した場合は、破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、本発明の目的が達成されない。限界延伸倍率の８５％を越えて延伸した場合には、弛緩熱処理の際に糸切れが多発する。
【００３６】
本発明において、弛緩熱処理の際の熱処理温度は、１２０℃以上２２０℃以下の温度範囲が必要である。好ましくは１５０℃以上２００℃以下である。温度が１２０℃未満であると、ポリエステル自体の配向効果が低く、そのため、弛緩熱処理を組み合わせても、繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が十分でなく、良好な耐摩耗性が得られない。２２０℃を越えると、ポリエステルの融点に近くなるため紡糸性が良好でない。
【００３７】
本発明における弛緩熱処理の際のリラックス率は、５％以上１５％以下であり、好ましくは７％以上１２％以下である。リラックス率は、延伸糸の弛緩熱処理時の、図８中の供給ロール１４の速度（Ｖｋ）と延伸ロール１６の速度（Ｖｒ）、もしくは、図９中の第２ロール１１の速度（Ｖ２）と第３ロール２０の速度（Ｖ3）を用いて、リラックス率＝（（Ｖｋ−Ｖｒ）／Ｖｋ）×１００、もしくは（（Ｖ２−Ｖ3）／Ｖ２）×１００で表される。
【００３８】
リラックス率が５％未満であると、繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が十分でなく、良好な耐摩耗性が得られない。リラックス率が１５％を越えると、弛緩熱処理の際の工程張力が低下し、紡糸性が良好でない。
【００３９】
したがって、延伸後、繊維中のポリエステル分子の熱収縮及び配向を緩和する目的で、弛緩熱処理を行うことにより、伸度２％以上５％以下の領域における最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、耐摩耗性の向上された糸を得る事ができる。弛緩熱処理は、図７及び図８に示すように、延伸して一旦巻き取った後に行ってもよく、または、図９に示すように、延伸に引き続き、一旦巻き取ることなく熱処理しても良い。弛緩熱処理時は張力が下がるが、低張力で安定した弛緩熱処理を行うという観点から、延伸して一旦巻き取った後、図８に示すように、糸が重力に従って上から下に走行するように引き取ることが好ましい。
【００４０】
本発明のポリエステル繊維の単糸断面形状は、丸、Ｙ、Ｗ字状等の異型断面、あるいは中空断面などであってもよく、特に限定されない。
また、使用する仕上剤の種類は、ポリエステル繊維の用途によって適宜選択することができる。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
なお、測定方法及び評価方法は以下の通りである。
【００４２】
（１）繊度、破断強度、破断伸度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に基づいて測定した。単糸繊度は、糸の繊度をフィラメント数で除して算出した。
【００４３】
（２）最小微分ヤング率、極大微分ヤング率
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に基づいて測定を行った。得られた応力−歪曲線の各点での応力を伸度で微分して求め、得られた微分ヤング率曲線より、伸度２％以上５％以下の領域の微分ヤング率の最小値を最小微分ヤング率とした。
極大微分ヤング率についても同様に、伸度１０％以上１５％以下の領域の微分ヤング率の最大値として求めた。
【００４４】
（３）極限粘度
オルソクロロフェノール（以下、ＯＣＰと略記する）に試料ポリマーを溶解し、温度２５℃においてオストワルド粘度計を用いて複数点の相対粘度ηｒを求め、それを無限希釈度に外挿して求めた。
【００４５】
（４）限界延伸倍率
図７もしくは図９中の第１ロール（１０）直前において未延伸糸を採取し、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に基づいて限界延伸倍率を算出した。未延伸糸の限界延伸倍率（ＭＤ）は、未延伸糸の破断伸度を（Ｅ）とした場合に、ＭＤ＝（Ｅ＋１００）／１００で表される。
【００４６】
（５）紡糸性
紡糸性の評価は、３日間紡糸を行った際、糸切れ率が５％以下を「○」、５％以上、もしくは紡糸不能の場合を「×」と判定した。
【００４７】
（６）耐摩耗性
マーチンデール摩耗試験機を用いて、ＪＩＳ−Ｌ−１０９６に基づいて耐摩耗性を評価した。摩擦回数を２００００回として、摩擦後の重量減少率を基準に５等級に区分して判定した。重量減少率（％）＝｛（原布重量−摩擦後重量）／（原布重量）｝×１００で表し、重量減少率が４％以上ならば３等級以下、２％以上４％未満ならば４等級、２％未満ならば５等級として評価した。
【００４８】
なお、本発明の繊維を経糸及び緯糸に用い、経糸密度９７本／２．５４ｃｍ、緯糸密度９８本／２．５４ｃｍの平織物を製織し、耐摩耗性、ならびに風合い評価に用いた。
【００４９】
（７）風合い
風合いにおいては、熟練した検査人１０人のうち、９人以上が良好と判断した場合を「○」、それ以外を「×」として評価した。１０人全員が、特に柔らかく優れた風合いであると判断したものに関しては「◎」で評価した。
【００５０】
（８）総合評価
紡糸性、耐摩耗性、風合いの３つの観点において、全て○の場合を「○」、一つでも×がある場合は「×」と判定した。特に優れたものに関しては「◎」で評価した。
【００５１】
〔実施例１〜４、比較例１及び２〕
本例では、単糸繊度が紡糸性、耐摩耗性、風合い性能に及ぼす効果について説明する。
以下、実施例２の製造条件を示す。
図７のような紡糸機を用いて、第１ロールと第２ロール間で延伸、一旦巻き取った後に、図８に示す装置を用いて、供給ロールと延伸ロール間で弛緩熱処理することで、本発明の５６ｄｔｅｘ／２４フィラメントの繊維を製造した。条件は下記に示すとおりである。
【００５２】
（紡糸条件）
ペレット乾燥温度及び到達水分率：１５５℃、１０ｐｐｍ
押出機温度：２９５℃
スピンヘッド温度：３００℃
紡糸口金：孔径０．２５ｍｍΦの孔が口金当たり２４個を有する口金
【００５３】
ホットディスタンス：１３５ｍｍ
冷却風条件：温度；２２℃、相対湿度；９０％、速度；０．４ｍ／ｓｅｃ
仕上げ剤：ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン（濃度１５ｗｔ％）
仕上げ剤付与率：０．７５％
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離：１００ｃｍ
【００５４】
（巻取条件）
第１ロール：速度；１５００ｍ／分、温度；９０℃
第２ロール：速度；３９７５ｍ／分、温度；１３０℃
巻取機：ＳＡ−６０８機（旭エンジニアリング（株）社製）
綾角：５．８度
【００５５】
（弛緩熱処理）
供給ロール：速度；５５５ｍ／分、温度；８５℃
ホットプレート温度：１８０℃
延伸ロール：速度；５００ｍ／分、温度；非加熱（室温）
延伸張力：０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ
リラックス率：２．５％
巻量：１ｋｇ／１パーン
【００５６】
得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。また、実施例１、３〜４、比較例１〜２は、紡孔数と吐出量を除いては実施例２と同様の条件で製造した。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００５７】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例１は、本発明で規定している範囲に対して単糸繊度が小さいので、風合いは良いものの、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例２は、本発明が規定している範囲に対して単糸繊度が大きいので、耐摩耗性は良いものの、風合いが硬く、本発明が期待した効果が得られなかった。
【００５８】
〔実施例５及び６、比較例３及び４〕
本例では、極限粘度の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、使用するポリマーの極限粘度を変更して紡糸及び巻取を行い、実施例５及び６、比較例３及び４の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００５９】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例３は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が低いため、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例４は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が高いため、風合いが悪化し、本発明が期待した効果が得られなかった。
【００６０】
〔実施例７及び８、比較例５〕
本例では、延伸倍率の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、延伸倍率の限界延伸倍率に対する割合及びリラックス率を異ならせることにより、実施例７及び８、比較例５の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００６１】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例５は、本発明が規定している範囲に対して限界延伸倍率が高いので、紡糸性が悪化し、繊維を得ることができなかった。
【００６２】
〔実施例９及び１０、比較例６及び７〕
本例では、熱処理温度の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、熱処理温度を異ならせることにより、実施例９及び１０、比較例６及び７の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
【００６３】
比較例６は、本発明が規定している範囲に対して熱処理温度が低いので、２％以上５％以下の領域における最小微分ヤング率の値が、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となり、耐摩耗性において本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例７は、本発明が規定している範囲に対して熱処理温度が高いので、工程張力が下がり、紡糸性が悪化したため、本発明の繊維を得ることができなかった。
【００６４】
〔実施例１１〜１３、比較例８〜１０〕
本例では、弛緩熱処理の際の、リラックス率の影響について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、弛緩熱処理に関与するロールの速度を変更することにより、実施例１１〜１３、比較例８〜１０に示すリラックス率違いの繊維を得た。また、比較例９は、実施例２と同様の紡糸・延伸条件で巻取りを行った後、弛緩熱処理を行わなかった繊維である。
【００６５】
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
【００６６】
比較例８〜１０は、本発明が規定している範囲に対してリラックス率が小さく、比較例８では−５％、つまり延伸熱処理をしたもの、比較例９は弛緩熱処理をしないものである。これらの場合においては、弛緩熱処理によって起こる繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が小さいか、もしくはないため、最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となり、耐摩耗性は大幅には向上しなかった。
【００６７】
比較例１０は、本発明が規定している範囲に対してリラックス率が大きく、弛緩熱処理の際の工程張力が低くなるため、紡糸性が悪化し、本発明の繊維を得ることができなかった。
【００６８】
また、実施例１３では、図９のような紡糸機及び巻取機を用いて、第１ロールと第２ロール間で延伸した後、一旦巻き取ることなしに第２ロールと第３ロール間で弛緩熱処理することで、本発明の５６ｄｔｅｘ／２４フィラメントの繊維を製造した。条件は、ペレットの乾燥から第２ロールまでは実施例２と同様に設定し、第３ロール以降の条件を新たに設定した。新たに設定した条件は、下記に示すとおりである。
【００６９】
（紡糸条件）
ペレット乾燥温度及び到達水分率：１５５℃、１０ｐｐｍ
押出機温度：２９５℃
スピンヘッド温度：３００℃
紡糸口金：孔径０．２５ｍｍΦの孔が口金当たり２４個を有する口金
【００７０】
ホットディスタンス：１３５ｍｍ
冷却風条件：温度；２２℃、相対湿度；９０％、速度；０．４ｍ／秒
仕上げ剤：ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン（濃度１５ｗｔ％）
仕上げ剤付与率：０．７５％
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離：１００ｃｍ
【００７１】
（巻取条件）
第１ロール：速度；１５００ｍ／分、温度；９０℃
第２ロール：速度；３９７５ｍ／分、温度；１３０℃
第３ロール：速度；３６１７ｍ／分、温度；１８０℃
巻取機：ＳＡ−６０８機（旭エンジニアリング（株）社製）
綾角：５．８度
【表１】
【表２】
【表３】
【符号の説明】
【００７２】
１ ポリマー乾燥機
２ 押出機
３ ベンド
４ スピンヘッド
５ スピンパック
６ 紡糸口金
７ 非送風領域
８ 冷却風
９ 仕上げ剤付与ノズル
１０ 第１ロール
１１ 第２ロール
１２ 繊維チーズ
１３ 繊維チーズ
１４ 供給ロール
１５ ホットプレート
１６ 延伸ロール
１７ ガイド
１８ トラベラーガイド
１９ 繊維パーン
２０ 第３ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融紡糸により得られる耐摩耗性の良好なポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）に代表されるポリエステル繊維は、力学的特性及び取扱い性に優れることから、衣料・資材を問わず幅広い用途で用いられており、故に、各種用途に応じた要求特性を満足する繊維及び製品の開発も多数為されている。
例えば、資材の１つであるシートベルト用途において、破断時や降伏点における伸度や応力等を特定の範囲に規定することにより、繊維自体に衝撃エネルギーを吸収する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、資材の一つであるタイヤコード用途においては、用いるポリエステル樹脂の極限粘度や延伸倍率、熱処理時の弛緩率等を特定の範囲に規定し、繊維のタフネスを上げる技術が提案されている（特許文献２、特許文献３）。
しかしながらこれらの先行技術は、特定の資材用途における衝撃エネルギーの吸収や繊維軸方向の強度やタフネスの向上は果たすことができるものの、本発明が解決しようとしている、衣料用布帛における耐摩耗性の向上は十分果たすことができない。さらに、これら先行技術には、布帛の耐摩耗性に関して記載も示唆も為されていない。
【０００４】
前述した衝撃エネルギー、強度、タフネスは、繊維軸方向に加えられる外力（引張力）に抗する力学的物性の代表値である。一方、耐摩耗性は、繊維表面における剪断力（摩擦力）に抗する性能である。繊維は一般に、外力を受ける方向により力学的物性が異なる異方性材料であるので、引張方向で測定される力学的物性だけで耐摩耗性を考察するのは限界がある。
【０００５】
布帛の耐摩耗性に関して、異型糸においては、断面形状を特定の範囲に規定し、フィラメントの割れを防ぐことにより耐摩耗性を向上させる技術が提案されている（特許文献４）。しかしながら、特許文献４に記載の技術は、特定の断面形状である異型糸のみに適用できる技術であり、丸断面やＹ型断面といった一般的な断面形状の繊維には適用することができない。
【０００６】
一方、近年、「布帛の軽さ」（布帛の単位面積当たりの重量が小さいこと）に由来する着心地の良さ等の観点から、織編物の薄地化ニーズが高まっている。織編物を薄地にするためには、細繊度の繊維を用いればよいが、用いる繊維の繊度を細くすればするほど、織編物の耐摩耗性は低下する傾向にある。従って、近年、細繊度の繊維における耐摩耗性向上の要求が、より一層高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４５６９１号公報
【特許文献２】特許第２６８３１２号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４６１７号公報
【特許文献４】特開２００４−２７０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、溶融紡糸により得られたポリエステル繊維の物性、特に、強度、伸度、応力―歪曲線における特定伸度範囲のヤング率を特定範囲に規定することにより、衣料用、特に細繊度の繊維を用いた、耐摩耗性が改善された織編物に最適な耐摩耗性ポリエステル繊維を提供することを目的とする。
本発明の耐摩耗性ポリエステル繊維は、衣料用、特に細繊度の繊維を用いた織編物に最適な繊維であり、更に詳しくは、繊度、単糸繊度、強度、伸度、応力―歪曲線における特定伸度範囲のヤング率が特定範囲に規定されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶融紡糸により得られたポリエステル繊維において、延伸処理後、特定範囲の弛緩熱処理をおこなうことで、ポリエステル繊維の物性、特に強度、伸度、応力―歪曲線における微分ヤング率を特定範囲に規定することができ、耐摩耗性が改善されたポリエステル繊維が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は以下の通りである。
１．エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
【００１１】
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、
（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、
（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、
（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【００１２】
２．ポリエステル繊維が、さらに下記（６）〜（８）の要件の少なくとも一つを満足することを特徴とする上記１に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維。
（６）破断強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（７）破断伸度が２５％以上４５％以下、
（８）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【００１３】
３．上記１または２に記載のポリエステル繊維からなる衣料用織編物。
４．エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、かつ単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であるポリエステル繊維を溶融紡糸により製造する方法において、極限粘度が０．６５以上１．３０以下であるポリエステルを溶融紡糸し、その後、延伸倍率として限界延伸倍率の６５％以上８５％以下で、延伸処理した後、熱処理温度が１２０℃以上２２０℃以下、リラックス率が５％以上１５％以下で弛緩熱処理することを特徴とする、耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【００１４】
５．前記極限粘度が０．７０以上１．１０以下であるか、前記延伸倍率が限界延伸倍率の７０％以上８０％以下であるか、又は、前記弛緩熱処理の熱処理温度が１５０℃以上２００℃以下でリラックス率が７％以上１２％以下であることを特徴とする上記４に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【００１５】
６．延伸処理した後、一旦巻取り、その後弛緩熱処理することを特徴とする上記４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
７．延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理することを特徴とする上記４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐摩耗性が良好であり、特に細繊度の繊維を用いた薄地織編物に好適なポリエステル繊維を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明（実施例２）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図２】本発明（実施例２）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図３】本発明以外（比較例８）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図４】本発明以外（比較例８）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図５】本発明以外（比較例９）のポリエステル糸の応力−歪曲線である。
【図６】本発明以外（比較例９）のポリエステル糸の微分ヤング率−歪曲線である。
【図７】本発明の延伸糸を得るための紡糸延伸熱処理設備の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の延伸糸を弛緩熱処理する際使用する設備の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の直接紡糸延伸熱処理設備の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、耐摩耗性とは、繊維表面が、他の面で擦られた際の摩擦力(剪断力)に抗する性能を意味する。一般に、繊維は擦られることによって、単糸のフィブリル化が引き起こされる。一般的に、フィブリル化が起こると、布帛表面の、例えば意匠性、耐久性などが低下するため、フィブリル化は好ましくない現象である。よって、耐摩耗性を向上させるには、如何にしてフィブリル化を防ぐかがポイントとなる。
【００１９】
本発明溶融紡糸により得られたポリエステル繊維において、延伸処理後、特定範囲の弛緩熱処理をおこなうことで、ポリエステル繊維の物性、特に、強度、伸度、および、応力―歪曲線（Ｓ−Ｓカーブ）における微分ヤング率を特定範囲に規定することができる。
特に、延伸後、弛緩熱処理を行う事が本発明では重要である。これにより、繊維中のポリエステル分子は収縮し、配向緩和が起こる。
【００２０】
本発明のポリエステル繊維の代表的な応力―歪曲線（Ｓ−Ｓカーブ）を図１に示す。図１の如く、低伸度領域においてフラットな部分を有し、その後ヤング率が高くなるという特徴的な曲線を有する。図１を伸度について微分したグラフが図２に示す微分ヤング率―歪曲線である。図２に示すとおり、本発明のポリエステル繊維は、伸度が２〜５％の範囲で極小値を有し、伸度が１０〜１５％の範囲で極大値を有する。具体的には、本発明で得られる糸の伸度２％以上５％以下の微分ヤング率の極小値は、図２で示されるように２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、伸度が１０〜１５％の範囲で極大値として２３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となる。
【００２１】
これらの微分ヤング率挙動により、本発明のポリエステル繊維は、繊維表面に摩擦力（剪断力）が加わった際においても、摩擦力（剪断力）がポリエステル分子の配向増加に多く使われるため、フィブリル化は起こりにくくなるものと考えられる。
本発明のポリエステル繊維に用いられるポリエステルは、９５モル％以上がエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、５モル％以下がその他のエステルの繰り返し単位からなることが必要である。
【００２２】
即ち、本発明のポリエステル繊維に用いられるポリマーは、５モル％以下がその他のエステルの繰り返し単位である共重合ＰＥＴである。
共重合成分の代表例としては、以下のものが挙げられる。
酸性分としては、イソフタル酸や５−ナトリウムスルホイソフタル酸に代表される芳香族ジカルボン酸、アジピン酸やイタコン酸に代表される脂肪族ジカルボン酸などである。
【００２３】
グリコール成分としては、エチレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコールなどである。
また、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸もその例である。これらの複数が共重合されていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明のポリエステル繊維には、本発明の効果を妨げない範囲で、酸化チタン等の艶消剤、熱安定剤、酸化防止剤、制電剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、種々の顔料などの添加剤を含有してもよく、又は共重合により含有してもよい。
【００２５】
本発明のポリエステル繊維の繊度は８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは１０ｄｔｅｘ以上８４ｄｔｅｘ以下である。８ｄｔｅｘ未満であると、繊度が細すぎるため、織編工程での繊維の取り扱いが困難になりやすい。１００ｄｔｅｘを越えると、衣料用薄地織編物の厚みが厚くなり、風合いが良好でない。
【００２６】
特に、本発明の効果は、細い繊度に対しても有効であり、特に１０〜３０ｄｔｅｘの細番手においても、優れた耐摩耗性を発揮する。したがって、これらの細い繊度の糸を用いた、軽量、薄地の織編物、特に、目付け４０ｇ／ｍ２以下の織編物において、優れた耐摩耗性を発揮する。
【００２７】
本発明のポリエステル繊維の単糸繊度は１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは２ｄｔｅｘ以上３ｄｔｅｘ以下である。単糸繊度が１ｄｔｅｘ未満の場合は、耐摩耗性が良好でない。単糸繊度が４ｄｔｅｘを越えると、耐摩耗性は良好となるものの、繊維の屈曲性が低くなり、風合いが良好でない。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維の破断強度は４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、好ましくは４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。言うまでもなく、破断強度は大きいほど好ましい特性値であるから、他の要件を満たす限り、破断強度は高いほど好ましい。破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、耐摩耗性が良好でない。
【００２９】
破断伸度は２０％以上５０％以下であり、好ましくは２５％以上４５％以下の範囲である。破断伸度が２０％未満であると、繊維中のポリエステル分子の配向度が増加するため、フィブリル化が起こり、良好な耐摩耗性は得られない。破断伸度が５０％を越えると、破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ未満となるため本発明の目的を達成できない。
【００３０】
本発明において、応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率は、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは２〜１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、特に好ましくは４〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘである。２０ｃＮ／ｄｔｅｘを越えると、弛緩熱処理による繊維中のポリエステル分子の配向緩和が十分でなく、摩擦力（剪断力）によりフィブリル化が起こるため、耐摩耗性が良好でない。
【００３１】
本発明のポリエステル繊維からなる織物の組織としては、平織組織、綾織組織、朱子織組織をはじめ、それらから誘導された各種の変化組織を適用することができる。織物には、経糸及び／又は緯糸のいずれにも本発明のポリエステル繊維を使用することができる。
【００３２】
本発明のポリエステル繊維を編物に用いる場合には、経編み、横編みなどに代表される編物など多くの編物に適用できる。
本発明のポリエステル繊維を織編物に用いる際は、無撚のままでもよく、または収束性を高める目的で、交絡もしくは撚りを付与しても良い。
【００３３】
本発明のポリエステル繊維は、単独で使用してもよく、または他の繊維と複合して使用しても本発明の効果を発揮できる。複合する他の繊維としては、例えば、他のポリエステル繊維、ナイロン、アクリル、キュプラ、レーヨン、ポリウレタン弾性繊維などが選ばれるが、これらに限られるものではない。
【００３４】
次に、本発明のポリエステル繊維の製造方法について述べる。
本発明に用いるポリエステルの極限粘度は０．６５以上１．３０以下の範囲であり、好ましくは０．７０以上１．１０以下の範囲である。極限粘度が０．６５未満であると、耐摩耗性が良好でない。また、極限粘度が１．３０を越えると、耐摩耗性は良好となるものの、風合いが硬く、衣料用織編物としては好ましくない。
【００３５】
本発明のポリエステル繊維の製造においては、限界延伸倍率の６５％以上８５％以下、好ましくは７０％以上８０％以下で延伸する必要があり、延伸後、弛緩熱処理することが必要である。未延伸糸の限界延伸倍率（ＭＤ）は、未延伸糸の破断伸度を（Ｅ）とした場合に、ＭＤ＝（Ｅ＋１００）／１００で示される。限界延伸倍率の６５％未満で延伸した場合は、破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、本発明の目的が達成されない。限界延伸倍率の８５％を越えて延伸した場合には、弛緩熱処理の際に糸切れが多発する。
【００３６】
本発明において、弛緩熱処理の際の熱処理温度は、１２０℃以上２２０℃以下の温度範囲が必要である。好ましくは１５０℃以上２００℃以下である。温度が１２０℃未満であると、ポリエステル自体の配向効果が低く、そのため、弛緩熱処理を組み合わせても、繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が十分でなく、良好な耐摩耗性が得られない。２２０℃を越えると、ポリエステルの融点に近くなるため紡糸性が良好でない。
【００３７】
本発明における弛緩熱処理の際のリラックス率は、５％以上１５％以下であり、好ましくは７％以上１２％以下である。リラックス率は、延伸糸の弛緩熱処理時の、図８中の供給ロール１４の速度（Ｖｋ）と延伸ロール１６の速度（Ｖｒ）、もしくは、図９中の第２ロール１１の速度（Ｖ２）と第３ロール２０の速度（Ｖ3）を用いて、リラックス率＝（（Ｖｋ−Ｖｒ）／Ｖｋ）×１００、もしくは（（Ｖ２−Ｖ3）／Ｖ２）×１００で表される。
【００３８】
リラックス率が５％未満であると、繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が十分でなく、良好な耐摩耗性が得られない。リラックス率が１５％を越えると、弛緩熱処理の際の工程張力が低下し、紡糸性が良好でない。
【００３９】
したがって、延伸後、繊維中のポリエステル分子の熱収縮及び配向を緩和する目的で、弛緩熱処理を行うことにより、伸度２％以上５％以下の領域における最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下となり、耐摩耗性の向上された糸を得る事ができる。弛緩熱処理は、図７及び図８に示すように、延伸して一旦巻き取った後に行ってもよく、または、図９に示すように、延伸に引き続き、一旦巻き取ることなく熱処理しても良い。弛緩熱処理時は張力が下がるが、低張力で安定した弛緩熱処理を行うという観点から、延伸して一旦巻き取った後、図８に示すように、糸が重力に従って上から下に走行するように引き取ることが好ましい。
【００４０】
本発明のポリエステル繊維の単糸断面形状は、丸、Ｙ、Ｗ字状等の異型断面、あるいは中空断面などであってもよく、特に限定されない。
また、使用する仕上剤の種類は、ポリエステル繊維の用途によって適宜選択することができる。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
なお、測定方法及び評価方法は以下の通りである。
【００４２】
（１）繊度、破断強度、破断伸度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に基づいて測定した。単糸繊度は、糸の繊度をフィラメント数で除して算出した。
【００４３】
（２）最小微分ヤング率、極大微分ヤング率
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に基づいて測定を行った。得られた応力−歪曲線の各点での応力を伸度で微分して求め、得られた微分ヤング率曲線より、伸度２％以上５％以下の領域の微分ヤング率の最小値を最小微分ヤング率とした。
極大微分ヤング率についても同様に、伸度１０％以上１５％以下の領域の微分ヤング率の最大値として求めた。
【００４４】
（３）極限粘度
オルソクロロフェノール（以下、ＯＣＰと略記する）に試料ポリマーを溶解し、温度２５℃においてオストワルド粘度計を用いて複数点の相対粘度ηｒを求め、それを無限希釈度に外挿して求めた。
【００４５】
（４）限界延伸倍率
図７もしくは図９中の第１ロール（１０）直前において未延伸糸を採取し、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３（化学繊維フィラメント糸試験方法）に基づいて限界延伸倍率を算出した。未延伸糸の限界延伸倍率（ＭＤ）は、未延伸糸の破断伸度を（Ｅ）とした場合に、ＭＤ＝（Ｅ＋１００）／１００で表される。
【００４６】
（５）紡糸性
紡糸性の評価は、３日間紡糸を行った際、糸切れ率が５％以下を「○」、５％以上、もしくは紡糸不能の場合を「×」と判定した。
【００４７】
（６）耐摩耗性
マーチンデール摩耗試験機を用いて、ＪＩＳ−Ｌ−１０９６に基づいて耐摩耗性を評価した。摩擦回数を２００００回として、摩擦後の重量減少率を基準に５等級に区分して判定した。重量減少率（％）＝｛（原布重量−摩擦後重量）／（原布重量）｝×１００で表し、重量減少率が４％以上ならば３等級以下、２％以上４％未満ならば４等級、２％未満ならば５等級として評価した。
【００４８】
なお、本発明の繊維を経糸及び緯糸に用い、経糸密度９７本／２．５４ｃｍ、緯糸密度９８本／２．５４ｃｍの平織物を製織し、耐摩耗性、ならびに風合い評価に用いた。
【００４９】
（７）風合い
風合いにおいては、熟練した検査人１０人のうち、９人以上が良好と判断した場合を「○」、それ以外を「×」として評価した。１０人全員が、特に柔らかく優れた風合いであると判断したものに関しては「◎」で評価した。
【００５０】
（８）総合評価
紡糸性、耐摩耗性、風合いの３つの観点において、全て○の場合を「○」、一つでも×がある場合は「×」と判定した。特に優れたものに関しては「◎」で評価した。
【００５１】
〔実施例１〜４、比較例１及び２〕
本例では、単糸繊度が紡糸性、耐摩耗性、風合い性能に及ぼす効果について説明する。
以下、実施例２の製造条件を示す。
図７のような紡糸機を用いて、第１ロールと第２ロール間で延伸、一旦巻き取った後に、図８に示す装置を用いて、供給ロールと延伸ロール間で弛緩熱処理することで、本発明の５６ｄｔｅｘ／２４フィラメントの繊維を製造した。条件は下記に示すとおりである。
【００５２】
（紡糸条件）
ペレット乾燥温度及び到達水分率：１５５℃、１０ｐｐｍ
押出機温度：２９５℃
スピンヘッド温度：３００℃
紡糸口金：孔径０．２５ｍｍΦの孔が口金当たり２４個を有する口金
【００５３】
ホットディスタンス：１３５ｍｍ
冷却風条件：温度；２２℃、相対湿度；９０％、速度；０．４ｍ／ｓｅｃ
仕上げ剤：ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン（濃度１５ｗｔ％）
仕上げ剤付与率：０．７５％
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離：１００ｃｍ
【００５４】
（巻取条件）
第１ロール：速度；１５００ｍ／分、温度；９０℃
第２ロール：速度；３９７５ｍ／分、温度；１３０℃
巻取機：ＳＡ−６０８機（旭エンジニアリング（株）社製）
綾角：５．８度
【００５５】
（弛緩熱処理）
供給ロール：速度；５５５ｍ／分、温度；８５℃
ホットプレート温度：１８０℃
延伸ロール：速度；５００ｍ／分、温度；非加熱（室温）
延伸張力：０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ
リラックス率：２．５％
巻量：１ｋｇ／１パーン
【００５６】
得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。また、実施例１、３〜４、比較例１〜２は、紡孔数と吐出量を除いては実施例２と同様の条件で製造した。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００５７】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例１は、本発明で規定している範囲に対して単糸繊度が小さいので、風合いは良いものの、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例２は、本発明が規定している範囲に対して単糸繊度が大きいので、耐摩耗性は良いものの、風合いが硬く、本発明が期待した効果が得られなかった。
【００５８】
〔実施例５及び６、比較例３及び４〕
本例では、極限粘度の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、使用するポリマーの極限粘度を変更して紡糸及び巻取を行い、実施例５及び６、比較例３及び４の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００５９】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例３は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が低いため、耐摩耗性において、本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例４は、本発明が規定している範囲に対して極限粘度が高いため、風合いが悪化し、本発明が期待した効果が得られなかった。
【００６０】
〔実施例７及び８、比較例５〕
本例では、延伸倍率の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、延伸倍率の限界延伸倍率に対する割合及びリラックス率を異ならせることにより、実施例７及び８、比較例５の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
【００６１】
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
比較例５は、本発明が規定している範囲に対して限界延伸倍率が高いので、紡糸性が悪化し、繊維を得ることができなかった。
【００６２】
〔実施例９及び１０、比較例６及び７〕
本例では、熱処理温度の効果について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、熱処理温度を異ならせることにより、実施例９及び１０、比較例６及び７の繊維を得た。
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
【００６３】
比較例６は、本発明が規定している範囲に対して熱処理温度が低いので、２％以上５％以下の領域における最小微分ヤング率の値が、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となり、耐摩耗性において本発明が期待した効果が得られなかった。
比較例７は、本発明が規定している範囲に対して熱処理温度が高いので、工程張力が下がり、紡糸性が悪化したため、本発明の繊維を得ることができなかった。
【００６４】
〔実施例１１〜１３、比較例８〜１０〕
本例では、弛緩熱処理の際の、リラックス率の影響について説明する。
実施例２と同様の紡糸・延伸・弛緩熱処理を行うにあたり、弛緩熱処理に関与するロールの速度を変更することにより、実施例１１〜１３、比較例８〜１０に示すリラックス率違いの繊維を得た。また、比較例９は、実施例２と同様の紡糸・延伸条件で巻取りを行った後、弛緩熱処理を行わなかった繊維である。
【００６５】
各実施例及び比較例により得られた繊維の物性、及び評価結果を表１〜３に示す。
表１〜３から明らかなように、本発明の実施例で得られた繊維は、紡糸性、耐摩耗性、風合いにおいて良好な結果を示した。
【００６６】
比較例８〜１０は、本発明が規定している範囲に対してリラックス率が小さく、比較例８では−５％、つまり延伸熱処理をしたもの、比較例９は弛緩熱処理をしないものである。これらの場合においては、弛緩熱処理によって起こる繊維中のポリエステル分子の配向緩和効果が小さいか、もしくはないため、最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となり、耐摩耗性は大幅には向上しなかった。
【００６７】
比較例１０は、本発明が規定している範囲に対してリラックス率が大きく、弛緩熱処理の際の工程張力が低くなるため、紡糸性が悪化し、本発明の繊維を得ることができなかった。
【００６８】
また、実施例１３では、図９のような紡糸機及び巻取機を用いて、第１ロールと第２ロール間で延伸した後、一旦巻き取ることなしに第２ロールと第３ロール間で弛緩熱処理することで、本発明の５６ｄｔｅｘ／２４フィラメントの繊維を製造した。条件は、ペレットの乾燥から第２ロールまでは実施例２と同様に設定し、第３ロール以降の条件を新たに設定した。新たに設定した条件は、下記に示すとおりである。
【００６９】
（紡糸条件）
ペレット乾燥温度及び到達水分率：１５５℃、１０ｐｐｍ
押出機温度：２９５℃
スピンヘッド温度：３００℃
紡糸口金：孔径０．２５ｍｍΦの孔が口金当たり２４個を有する口金
【００７０】
ホットディスタンス：１３５ｍｍ
冷却風条件：温度；２２℃、相対湿度；９０％、速度；０．４ｍ／秒
仕上げ剤：ポリエーテルエステルを主成分とする水系エマルジョン（濃度１５ｗｔ％）
仕上げ剤付与率：０．７５％
紡糸口金から仕上げ剤付与ノズルまでの距離：１００ｃｍ
【００７１】
（巻取条件）
第１ロール：速度；１５００ｍ／分、温度；９０℃
第２ロール：速度；３９７５ｍ／分、温度；１３０℃
第３ロール：速度；３６１７ｍ／分、温度；１８０℃
巻取機：ＳＡ−６０８機（旭エンジニアリング（株）社製）
綾角：５．８度
【表１】
【表２】
【表３】
【符号の説明】
【００７２】
１ ポリマー乾燥機
２ 押出機
３ ベンド
４ スピンヘッド
５ スピンパック
６ 紡糸口金
７ 非送風領域
８ 冷却風
９ 仕上げ剤付与ノズル
１０ 第１ロール
１１ 第２ロール
１２ 繊維チーズ
１３ 繊維チーズ
１４ 供給ロール
１５ ホットプレート
１６ 延伸ロール
１７ ガイド
１８ トラベラーガイド
１９ 繊維パーン
２０ 第３ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、
（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、
（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、
（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【請求項２】
ポリエステル繊維が、さらに下記（６）〜（８）の要件の少なくとも一つを満足することを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維。
（６）破断強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（７）破断伸度が２５％以上４５％以下、
（８）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリエステル繊維からなる衣料用織編物。
【請求項４】
エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、かつ単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であるポリエステル繊維を溶融紡糸により製造する方法において、極限粘度が０．６５以上１．３０以下であるポリエステルを溶融紡糸し、その後、延伸倍率として限界延伸倍率の６５％以上８５％以下で、延伸処理した後、熱処理温度が１２０℃以上２２０℃以下、リラックス率が５％以上１５％以下で弛緩熱処理することを特徴とする、耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項５】
前記極限粘度が０．７０以上１．１０以下であるか、前記延伸倍率が限界延伸倍率の７０％以上８０％以下であるか、又は、前記弛緩熱処理の熱処理温度が１５０℃以上２００℃以下でリラックス率が７％以上１２％以下であることを特徴とする請求項４に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項６】
延伸処理した後、一旦巻取り、その後弛緩熱処理することを特徴とする請求項４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項７】
延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理することを特徴とする請求項４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項１】
エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルを溶融紡糸することにより得られるポリエステル繊維であって、下記（１）〜（５）の要件を満足することを特徴とする耐摩耗性ポリエステル繊維。
（１）繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下、
（２）単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下、
（３）破断強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（４）破断伸度が２０％以上５０％以下、
（５）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【請求項２】
ポリエステル繊維が、さらに下記（６）〜（８）の要件の少なくとも一つを満足することを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維。
（６）破断強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、
（７）破断伸度が２５％以上４５％以下、
（８）繊維の応力−歪曲線における、伸度２％以上５％以下の領域の最小微分ヤング率が１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリエステル繊維からなる衣料用織編物。
【請求項４】
エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、繊度が８ｄｔｅｘ以上１００ｄｔｅｘ以下であり、かつ単糸繊度が１ｄｔｅｘ以上４ｄｔｅｘ以下であるポリエステル繊維を溶融紡糸により製造する方法において、極限粘度が０．６５以上１．３０以下であるポリエステルを溶融紡糸し、その後、延伸倍率として限界延伸倍率の６５％以上８５％以下で、延伸処理した後、熱処理温度が１２０℃以上２２０℃以下、リラックス率が５％以上１５％以下で弛緩熱処理することを特徴とする、耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項５】
前記極限粘度が０．７０以上１．１０以下であるか、前記延伸倍率が限界延伸倍率の７０％以上８０％以下であるか、又は、前記弛緩熱処理の熱処理温度が１５０℃以上２００℃以下でリラックス率が７％以上１２％以下であることを特徴とする請求項４に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項６】
延伸処理した後、一旦巻取り、その後弛緩熱処理することを特徴とする請求項４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【請求項７】
延伸処理に引き続き、一旦巻取ることなく弛緩熱処理することを特徴とする請求項４または５に記載の耐摩耗性ポリエステル繊維の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１６８６８５（Ｐ２０１０−１６８６８５Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２２１６（Ｐ２００９−１２２１６）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
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