JP5584051B2 - 細繊度高強力ポリエステル糸およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は風をはらむスポーツ用具用布帛材料に用いられるポリエステル糸に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、ポリエステル繊維を主たる構成成分として形成された織物を含み、軽量性及び耐破れ性に優れ、パラグライダー、ハングライダーのような風をはらむスポーツ用具に好適な布帛材料に用いられるポリエステル糸に関するものである。

近年、余暇の増大にともないスポーツを趣味とする傾向が増大している。その内容も多種多様化してきており最近ではスカイスポーツ等のレジャー型スポーツも盛んとなっている。これらスカイスポーツ用製品としては、パラグライダー、ハングライダー、およびスタントカイトがあり、これらには繊維素材布帛が使用されている。従来、スポーツ用繊維素材は主として綿、ナイロン繊維が使用されてきたが、軽量性、強さ、外観が優れているというよい点に基づき近年ナイロン繊維の使用が主流となっている。しかし、ナイロン繊維は一般的に耐候性、および寸法安定性に劣るため、これらの特性においてナイロン繊維より優れているポリエステル繊維の活用が注目されてきており（特許第２６５３９１９号公報）、スタントカイト分野ではポリエステル繊維が主流になりつつある。また、ナイロン繊維より糸強度の面で劣るポリエステル繊維においては、セールクロス分野で見られるように布帛における樹脂コーティングの技術により布帛での引裂き強度向上が図られており（特許第４３６９１９０号公報）、ナイロン繊維が主流で使用されていたレジャー型スポーツ分野での用途拡大が進んできている。

しかしながら、かかるポリエステル繊維での全繊度は２２〜８４ｄｔｅｘが主流であり、軽量性を強く求められるパラグライダー分野では要求される布帛の通気性と布帛重量（ｇ／ｍ^２）を両立して満足するには全繊度が８〜２０ｄｔｅｘの繊度からなるマルチフィラメントが必要であり、現在では全ての繊度範囲をカバーしているナイロン繊維がパラグライダー分野においての主要繊維となっている。以上の経緯より、近年、パラグライダー分野においては、ナイロン繊維より耐候性、および寸法安定性に優れた２０ｄｔｅｘ以下のポリエステル繊維の要求が高まりつつある。

特許第２６５３９１９号公報 特許第４３６９１９０号公報

本発明の目的は、ポリエステル繊維織物が本来有する、優れた耐候性、および寸法安定性に加えて、耐破れ性および軽量性に優れ、パラグライダーの様に特に軽量性を重視する風圧を利用するスポーツ用具に好適な布帛材料を提供することにある。さらに詳しくは、２０ｄｔｅｘ以下の細繊度ポリエステル糸を安定して生産し提供することにある。

本発明によれば、主たる繰り返し単位がポリエチレンナフタレートから構成されるポリエステル繊維であり、下記（１）〜（７）の全てを満足する細繊度ポリエステル糸、
（１）固有粘度〔η〕Ｆ（ｄｌ／ｇ） ； ０．５０〜０．７０
（２）全繊度（ｄｔｅｘ） ； ８〜２０
（３）単糸繊度（ｄｔｅｘ） ； ０．５〜２．５
（４）強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ） ； ６．０以上
（５）伸度（％） ； １５以上
（６）沸水収縮率（％） ； ２〜５
（７）交絡個数（ケ／ｍ） ； １０〜３０
更には、固有粘度〔η〕Ｃが０．６以上のポリエチレンナフタレートペレットを溶融紡糸後、該溶融マルチフィラメントを紡糸口金直下に設けた８０〜３５０℃の雰囲気温度に保持した長さ５〜２０ｃｍの保温領域を通過させた後冷風を吹き付けて溶融フィラメントの固化点が口金下１．５ｍ以内となるよう急冷した後、オイリングを施し、３００〜１０００ｍ／分で引き取り、得られた未延伸マルチフィラメントを３．０〜４．５倍で延伸し、更に１．１０〜１．４０倍で延伸する２段延伸を行い、その後、０．９〜０．９８のリラックス倍率下において熱処理と交絡付与する細繊度ポリエステル糸の製造法、
が提供される。

本発明の細繊度高強度ポリエステル糸は、従来公知のポリエチレンナフタレート糸に比較して、繊度が極めて低く、伸度も１５％以上維持している強度と取り扱い性を両立させた糸である。本発明の製造法は、従来のポリエチレンナフタレート糸製造法に比べ、細繊度における工程通過性及び品位に優れたものである。

本発明のポリエステル糸は、主たる繰り返し単位がポリエチレンナフタレートから構成され、繊維での固有粘度〔η〕Ｆは、ポリエステル繊維の強伸度特性、タフネス、及び布帛での耐破れ性に影響を及ぼす重要な要素であり、その範囲は０．６０以上０．８０以下であることが好ましく、より好ましくは０．６０以上０．７０以下である。この〔η〕Ｆが０．６０未満の場合、得られるポリエステル繊維の破断強伸度は、上記（４）及び（５）を同時に満足させることが困難になるだけでなく、布帛での耐破れ性も不十分になる。一方、〔η〕Ｆが０．８０を超える場合には、製糸性が大きく低下し、毛羽及び糸切れにより工程通過性が著しく低下する。

本発明のポリエステル糸の全繊度は、６〜２２ｄｔｅｘであり、単糸繊度は、０．５〜２．５ｄｔｅｘであることが必要である。布帛での通気度を維持し、軽量化を図るには全繊度を下げることが必要であり、２２ｄｔｅｘを超える場合は通気度が良好と言われている０．１（ｍｌ／ｃｍ^２／秒）での織組織において布帛重量３５ｇ以上となり軽量性としては劣るものとなる。布帛重量は３５ｇ／ｍ^２以下の織物である必要がある。一方で、６ｄｔｅｘ未満では製糸性が大きく低下し、毛羽及び糸切れにより工程通過性が著しく低下する。

単糸繊度は、０．５ｄｔｅｘ未満の場合、この繊維から作られる布帛材料が過度に柔軟になり、かつ破断しやすくなるという不具合を生じ、また２．５ｄｔｅｘを超える場合は、この繊維から作られる布帛材料が過度に粗剛になるという不具合を生ずる。

本発明のポリエステル糸の破断強伸度はそれぞれ６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、及び１５％以上であることが望ましい。破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であっても、破断伸度が１５％未満の場合には、本発明のポリエステル糸を布帛材を用いて作られたスポーツ用具が急激に風をはらみ、大きな風圧を受けた場合、直ちに変形（伸長）して風のエネルギーを吸収する性能が不十分になり、すぐに破裂してしまう危険性が高くなる。また、破断強度が６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合、破断伸度が１５％以上あっても、上記急激な風圧により破裂しやすくなる。従って、上記破断強伸度はそれぞれ６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、及び１５％以上を同時に満足することが好ましく、特に破断強度６．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、及び伸度１７％以上の両関係を同時に満足することが好ましい。

本発明のポリエステル糸の沸水収縮率は２〜５％であることが望ましい。このような沸水収縮率を有する布帛材料は、良好な仕上げ性及び風合を示すことができる。
本発明のポリエステル糸の交絡数は１０〜３０ケ／ｍであることが望ましい。このような交絡数を有することで、布帛を作成する整経工程及び製織工程において安定した工程通過性を得ることができる。

また、ポリマー中には、各種の添加剤、たとえば二酸化チタンなどの艶消剤、熱安定剤、消泡剤、整色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、可塑剤、耐衝撃剤の添加剤、または補強剤としてモンモリナイト、ベントナイト、ヘクトライト、板状酸化鉄、板状炭酸カルシウム、板状ベーマイト、あるいはカーボンナノチューブなどの添加剤が含まれていてもよいことはいうまでもない。

以上に説明した特徴を有する本発明のポリエステル糸を主たる構成繊維として含有する織物は、パラグライダー、ハングライダー等の風をはらむスポーツ用の織物として好適である。これは前記の特性が、風をはらんだときに受ける応力、及び急激な応力変化等に十分に対抗して、その耐破れ性を向上させると共に、ポリエステル繊維の有する高い寸法安定性、太陽光や水に対する耐久性、およびパラグライダーには強く要求される持ち運び等の利便性に重要な優れた軽量性といった種々の特徴を十分に活用することができるからである。

本発明のポリエステル糸の製造方法としては、固有粘度〔η〕Ｃが０．６以上のペレットをエクストルーダーで溶融後紡糸口金より押し出し、溶融マルチフィラメントを紡糸口金直下に設けた８０〜３５０℃の雰囲気温度に保持した長さ５〜２０ｃｍの保温領域を通過させ急激な冷却を抑制した後、この溶融マルチフィラメントを急冷して固体マルチフィラメントに変えオイリングを施した後、３００〜１０００ｍ／分で引き取り、得られた未延伸マルチフィラメントを３．０〜４．５倍で延伸し、更に１．１０〜１．４０倍で延伸する２段延伸を行い、その後、０．９〜０．９８のリラックス倍率下において熱処理と交絡付与することを特徴とする製造方法が重要である。

使用するペレットの固有粘度〔η〕Ｃが０．６以上であることが重要であり、粘度〔η〕Ｃが０．６未満の場合、繊維での固有粘度〔η〕Ｆが０．５０未満となり、得られるポリエステル繊維の破断強伸度は、上記それぞれ６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、及び１５％以上を同時に満足させることが困難になるだけでなく、布帛での耐破れ性も不十分になる。

溶融マルチフィラメントを紡糸口金直下に設けた８０〜３５０℃の雰囲気温度に保持した長さ５〜２０ｃｍの保温領域を通過させ急激な冷却を抑制した後、この溶融マルチフィラメントに冷風を吹き付けて溶融フィラメントの固化点が口金下１．５ｍ以内となるよう急冷固化させた後オイリングを施し、３００〜１０００ｍ／分で引き取り、得られた未延伸マルチフィラメントを３．０〜４．５倍で延伸し、更に１．１０〜１．４０倍で延伸する２段延伸を行い、その後、０．９〜０．９８のリラックス倍率下において熱処理と交絡付与することで上記の物性を同時に満足するポリエステル繊維を得ることが出来る。

また延伸方法としては、別延伸法と呼ばれるオイリングを施した後得られた未延伸マルチフィラメントを引き取りローラーを経由して巻取り、次いでこれを延伸する方法でも、直延伸法と呼ばれる前期方法にて引き取りローラーにより引き取られた未延伸マルチフィラメントを巻き取ることなく直ちに延伸する方法のどちらでもよい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例、比較例における各特性値は以下の方法で測定した。

（１）固有粘度
樹脂あるいは繊維をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒（容量比６：４）に溶解し、３５℃でオストワルド型粘度計を用いて測定して求めた。

（２）破断強度、破断伸度
原糸の強度および伸度はＪＩＳ−Ｌ１０１７に準拠し、オリエンテック社製のテンシロンを用いてサンプル長２５ｃｍ、伸長速度３０ｃｍ／分で測定し、サンプル破断した時の強度と伸度である。

（３）沸水収縮率
枠周１．１２５ｍの検尺機で捲数２０回のカセを作り、０．０２２ｃＮ／ｄｔｅｘの過重を掛けて、スケール板に吊るして初期のカセ長Ｌ０を測定する。その後、このカセを１００℃の温水浴中で３０分間処理後、放冷し再びスケール板に吊るし収縮後の長さＬを測定し次式で温水収縮率を計算する。
沸水収縮率＝（Ｌ０−Ｌ）／Ｌ０×１００（％）

（４）布帛引裂強力
ＪＩＳ Ｌ−１０９６−７９−６．１５．２シングルタング法により測定した。

（５）通気度
ＪＩＳ Ｌ−１０９６−７９−６．２７通気性Ａ法に準拠し、フラジール型通気量測定器を用いて測定した。すなわち、布帛試料から１０ｃｍ×２０ｃｍの試験片をたて方向、及びよこ方向に各々５枚採取し、インストロン型の測定器を用い試験片の両つかみの中央で直角に５ｃｍの切れ目を入れ、引張速度１０ｃｍ／分で測定を行い、記録用紙に記録する。記録されたデータから最大値、および最大値を除き、第二、三、四位の値を平均した。

（６）断糸
１ｋｇ巻きの延伸糸パーンを１００本得る際に発生した断糸率。

［実施例１］
固有粘度〔η〕０．７０のポリエチレンナフタレートのペレットを液相重合により得て、該当ペレットを溶融エクストルーダーにて溶融し紡糸温度３００℃でポリマーを口金吐出孔から押し出した後、雰囲気温度が２００〜５５０℃の冷却遅延ゾーンを通過させた後、２５℃の冷却風を５００ｍｍにわたって４〜８Ｎｍ^３／分吹きつけながら固化させた後オイリングを施し５００ｍ／分の速度で未延伸糸を引き取り、得られた未延伸マルチフィラメントを３．８倍で延伸し、更に１．２０倍で延伸する２段延伸を行い、その後、０．９〜０．９８のリラックス倍率下において熱処理と交絡付与を施し、本発明のポリエステルマルチフィラメントを得た。

上記のポリエステルマルチフィラメントを用いて下記組織の織物を作製した。
組織 ： 平織
経・緯密度 ：
８ｄｔｅｘスヤーン・・・２００本／２５．４ｍｍ
１１ｄｔｅｘヤーン・・・１８０本／２５．４ｍｍ
２０ｄｔｅｘヤーン・・・１５０本／２５．４ｍｍ
経・緯糸条群単位組織：
単独糸条２０本／３本合糸糸条１本／単独糸条２本／３本合糸糸条１本
得られた織物生機に定法より精練、プリセット、および染色工程を施し、次に、所定条件により熱処理を施した。得られた織物にポリウレタン系樹脂を５．５ｇ／ｃｍ^２の塗布量でコーティングして織物布帛材料を得た。得られた布帛材料の特性を表１に示す。

［実施例２〜３、比較例１〜２］
表１に記載のように実施した以外は実施例１と同様に行った。

本発明のポリエステル糸は、軽量性及び耐破れ性に優れ、パラグライダー、ハングライダーのような風をはらむスポーツ用具に好適な布帛材料に有用である。

Claims (3)

1. 主たる繰り返し単位がエチレンナフタレートから構成されるポリエステル繊維であり、下記（１）〜（７）の全てを満足することを特徴とする細繊度ポリエステル糸。
   （１）固有粘度〔η〕Ｆ（ｄｌ／ｇ） ； ０．５０〜０．７０
   （２）全繊度（ｄｔｅｘ） ； ８〜２０
   （３）単糸繊度（ｄｔｅｘ） ； ０．５〜２．５
   （４）強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ） ； ６．０以上
   （５）伸度（％） ； １５以上
   （６）沸水収縮率（％） ； ２〜５
   （７）交絡個数（ケ／ｍ） ； １０〜３０
2. 固有粘度〔η〕Ｃが０．６以上のポリエチレンナフタレートペレットを溶融紡糸後、該溶融マルチフィラメントを紡糸口金直下に設けた８０〜３５０℃の雰囲気温度に保持した長さ５〜２０ｃｍの保温領域を通過させた後冷風を吹き付けて溶融フィラメントの固化点が口金下１．５ｍ以内となるよう急冷した後、オイリングを施し、３００〜１０００ｍ／分で引き取り、得られた未延伸マルチフィラメントを３．０〜４．５倍で延伸し、更に１．１０〜１．４０倍で延伸する２段延伸を行い、その後、０．９〜０．９８のリラックス倍率下において熱処理と交絡付与することを特徴とする請求項１の細繊度ポリエステル糸の製造法。
3. 請求項１のポリエステル糸を含む布帛重量３５ｇ／ｍ^２以下の織物。