JPH0376810A - 高タフネス低収縮ポリエステル繊維およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高タフネス低収縮ポリエステル繊維およびそ
の製造法に間する。さらに、詳細には特に産業資材用と
して好適な高強度、高伸度を有し、かつ良好な寸法安定
性を示すポリエステル繊維とその製造法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ポリエステル繊維は、強度、弾性率、寸法安定性におい
てバランスよく優れた特性を有することから、タイヤ、
■ベルト、コンベアベルトなどのゴム構造物補強用材料
として好ましく使用されるとともに、魚網、ローブ、シ
ートベルト、帆布をはじめ多くの非ゴムの産業資材用と
しても大量に用いられている。

ゴム資材用途においては、特にタイヤコード分野を中心
として高モジユラス化、低収縮化への要求が強まってき
たことから、近年、高紡速、高張力紡糸による高モジュ
ラス、低収縮でかつ耐疲労性の優れたポリエステル繊維
やその製造法が提案されてきた。かかるゴム資材用途に
おいては、繊維とゴムとの接着力の向上を図るために製
糸工程で受けた処理条件よりはるかに厳しい処理条件の
デイツプ処理工程を経ることから、デイツプ処理後のコ
ードの物性を所望の高強度、高モジュラス、低収縮化す
ることを第一義とされるため、原糸の物性（強度、伸度
、収縮率）自体は、それほど大きな影響をもたらさない
。

一方、産業資材用途においては、一般にゴム資材におけ
るほどの厳しい熱処理がなされることが少ないことから
、原糸の品質が最終製品の品質に反映される度合が多い
。従って、この分野では、原糸の段階での高強度化が重
要な意味を持つ。

また、従来、産資分野においては、重合度は、固有粘度
（ＩＶ）で０．６〜０．８、高いものでも０．８５〜０
．９０の範囲であり、末端カルボキシル基は２０〜４０
当量／１０６ｇが一般的である。しかしながら、厳しい
使用環境下での耐久性を向上させる意味から、高ＩＶ化
や低Ｃ０ＯＨ化によるポリマーポテンシャルの向上が望
ましい。

これらに対して、従来からゴム資材用途も含めて工業用
繊維についての原糸での高強力化、高タフネス化、低収
縮化への種々の提案がなされている。例えば高強度化、
高タフネス化に関しては、特公昭５５−３２８０５号公
報、特公昭５６−３１３６５号公報などに提案されてい
るが、９．０〜９．４ｇ／ｄの高強度化を達成している
ものの伸度が１２〜１３％と低く、低収縮化が不足し、
ＩＶが０．８８〜０．９０などと、産業資材用として充
分なレベルに達しているとはいえない。

また、低収縮化に関しては、特開昭５２−９９３１７号
公報、特開昭５５−１５８３２４号公報などに提案され
ているが、これらは低収縮化の目標は達成しているが、
強度が７〜９　ｇ／ｄと不満足なレベルに停まっている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記従来技術の課題を背景になされたもので
、高強度かつ高伸度（高タフネス）であるとともに低収
縮の特徴を有し、産業資材用途、とりわけ非ゴム資材分
野に適したポリエステル繊維を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、エチレンテレフタレートを主たる構成単位と
するポリエステル繊維であって、下記の（イ）〜（へ）
の特性を同時に有することを特徴とする高タフネス、低
収縮ポリエステル繊維を提供するものである。

（イ）固有粘度（ＩＶ）　　０．９１〜１．０５（ロ）
末端カルボキシル基（ＣＯＯＨ）　　　１８当量／１０
６ｇ以下 （ハ）ヤーン強度　９．２ｇ／ｄ以上 （ニ）ヤーン切断伸度　１６〜２１％ （ホ）ヤーン中間伸度（４，５ｇ／ｄ時の伸度）８〜１
２％ （へ）乾熱収縮率（１５０″Ｃ×３０分）　６％以下 また、本発明は、エチレンテレフタレートを主たる構成
単位とするポリエステルを溶融紡糸、延伸してポリエス
テル繊維を得るのに際し、下記（ｉ）〜（ｉｖ）の工程
を含む高タフネス低収縮ポリエステル繊維の製造法を提
供するものである。

（ｉ）固有粘度０．９５以上のポリエステルを溶融温度
２８０〜３００℃で溶融すること。

（ｉｉ　）溶融ポリマーをギアポンプにより圧力４００
〜１２００ｋｇ／ｃ１１ＩＧに昇圧したのち、紡糸口金
から吐出すること。

（ｉｉｉ）紡糸口金直下に加熱筒を配設し、該雰囲気温
度を、７００ｍ／分以下で引き取った未延伸糸の複屈折
率が３００Ｘ１０−’以下となるように保持すること。

（ＩＶ）該未延伸糸を５倍以上に延伸したのち、１８０
°Ｃ以上の温度で５〜１０％のリラックス熱処理するこ
と。

本発明における各種物性値は、次のようにして求められ
る値である。

固有粘度（ＩＶ）は、オストワルド粘度計を用いて３５
°Ｃのオルソクロロフェノール溶液にして測定して得ら
れる値である。

末端カルボキシル基（ＣＯＯＨ）は、ニー・コニックス
の方法（Ｍａｋｒｏｍｏｌ、ｃｈｅｍ。

２６巻、２２６ページ、１９５Ｂ）によって得られる値
である。

再伸曲線、強度、切断伸度、中間伸度、乾熱収縮率は、
ＪＩＳ　　Ｌ１０１３記載の方法に準じて得られる曲線
または数値である。

複屈折率は、偏光顕微鏡を用いブロムナフタレンを浸漬
液とし、ベレックコンペンセータを用いたりタープ−ジ
ョン法により測定して得られる。

本発明においていうポリエステルとは、テレフタル酸成
分とエチレングリコール成分とからなるポリエチレンテ
レフタレートを主たる対象とするが、テレフタル酸成分
の一部、通常、１０モル％以下を他のジカルボン酸成分
で置き換えたポリエステルであっても、および／または
エチレングリコール成分の一部、通常、１０モル％以下
を他のジオール成分で置き換えたポリエステルであって
もよい。また、かかるポリエステルには、必要に応じて
例えば改質剤、安定剤などを任意に使用してもよい。

かかるポリエステルよりなる本発明の繊維の重合度は、
産業資材用として充分な強度を保持するために固有粘度
（ＩＶ）で表して０．９１〜１．０５、特には０．９２
〜１．００の範囲が好ましい。

また、末端カルボキシル基を１８当量／１０６ｇ以下に
するのが好ましく、１５当量／１０６ｇ以下にすること
が特に好ましい。

すなわち、産業資材用繊維としては、従来、固有粘度（
ＩＶ）が０．６２〜０．９０、末端カルボキシル基が１
９〜４０当量／１０６ｇのものが用いられていたが、上
記のごとく、従来系対比で高ＩＶ、低Ｃ０ＯＨとし、繊
維の高強度でかつ低収縮化を遠戚するとともに化学的安
定性、耐久性の向上を図る点が本発明の一つの特徴であ
る。

さらに、本発明のポリエステル繊維は、前記の固有粘度
、カルボキシル基に加えて、産業資材用繊維として好適
な再伸曲線と収縮特性を有することを特徴とするもので
ある。

すなわち、ヤーン強度が９．２ｇ／ｄ以上、特に好まし
くは９．３ｇ／ｄ以上、ヤーン切断伸度が１６〜２１％
、特に好ましくは１７〜２１％、ヤーン中間伸度（４，
５ｇ／ｄ時の伸度）が８〜１２％、特に好ましくは９〜
１２％であり、さらに乾熱収縮率（１５０℃×３０分）
、が６％以下である。

第１図に再伸曲線を示すが、本発明のポリエステル繊維
は第１図中の曲線Ａ、Ｂに代表されるものであり、再伸
曲線の切断点が斜線の範囲内にあるとともに、中間伸度
１．すなわち４．５ｇ／ｄ応力時の伸度が図中の実線の
部分を通過するものである。

本発明のポリエステル繊維は、ヤーン強度９．２ｇ／ｄ
以上、ヤーン切断伸度１６〜２１％と極めて高強度かつ
高伸度であって、現在市販されている高強力糸のレベル
（ヤーン強度８．８〜９．２ｇ／ｄ、ヤーン切断伸度１
２〜１５％、第１図中の曲線Ｆにより示す）と比較して
極めて高タフネスの特徴を有する。ここで、ヤーン強度
が９．２ｇ／ｄより低いと産業資材用繊維として不充分
である。また、ヤーン切断伸度が１６％未満、ヤーン中
間伸度が８％未満では、タフネスが不足するとともに低
収縮の特徴を達威し得ない。一方、ヤーン切断伸度が２
１％を超えたり、ヤーン中間伸度が１２％を超えると（
第１図の曲線Ｇ、Ｈにより示すもの）、目標とする強度
レベルの維持が困難であったり、断糸毛羽などの延伸操
業性面の問題を生ずる。

さらに、本発明のポリエステル繊維は、乾熱収縮率が６
％以下であり、産業資材用繊維として特に無撚や比較的
低撚数で使用され、かつシビアな熱処理を受けない分野
で良好な寸法安定性を示す。

乾熱収縮率が６％を超えると、熱に対する寸法安定性が
悪くなり用途によっては使用できない場合がある。

本発明のポリエステル繊維は、高ＩＶ、低Ｃ０ＯＨで、
ポリマーとして極めて高いポテンシャルを有するととも
に、高強度かつ高伸度で従来の高強力タイプのもの（第
１図の曲線Ｅ、Ｆにより示す）に比較して高伸度、低収
縮の特徴を示し、また従来の低収縮タイプのもの（第１
図の曲線Ｇ、旧に比較して強度が高い特徴を示し、産業
資材用繊維として好ましい物性を有する。

本発明のポリエステル繊維は、以下の方法によって得ら
れる。すなわち、固有粘度（ＩＶ）が０．９５以上、好
ましくは、０．９８〜１．２０のポリエステルを２８０
〜３００　℃１特に好ましくは２８５〜２９５°Ｃで溶
融する。溶融温度が２８０°Ｃより低いと、高ＩＶポリ
マーの安定した紡糸が不可能となり、一方３００°Ｃよ
り高いと重合度低下や末端カルボキシル基の増加が大き
く所望の高ＩＶ、低Ｃ０ＯＨが達成できない。

一方、低Ｃｏｏ）Ｉ化の手段は公知の種々の方法を採用
することが可能である。例えば、（１）特公昭４４−２
７９１１号公報の記載のごとく、溶融状態のポリエステ
ルにフェニルグリシジルエーテルを反応させる方法、 （２）特公昭４５−４１２３５号公報記載のごとく溶融
状態のポリエステルに線状ポリエステルカーボネートを
反応させる方法、 （３）特公昭４７−１２８９１号公報記載のごとくポリ
エステルにエチレンオキサイドを反応させる方法、 （４）特公昭４Ｂ−３５９５３号公報記載のごとくポリ
エステルにシュウ酸のグリコールエステルまたはシュウ
酸ポリエステルを反応させる方法、（５）特公昭４８−
４１７１３号公報記載のごとくポリエステルに環状カー
ボネートを反応させる方法、 （６）特公昭４９−５２３３号公報記載のごとくポリエ
ステルにジアリールオキザレート類および／またはジア
リールマロネート類とジアリールカーボネート類を反応
させる方法、 （７）米国特許第３１９３５２２号明細書記載のごとく
ポリエステルにカルボシイミドを反応させる方法、 （８）特開昭５５−１４５７３４号公報記載のごとくビ
ス環状イミノエーテルを反応させる方法、などの所望の
固有粘度や末端カルボキシル基量に応じて随時採用する
ことが可能であり、特に重合度の低下がなく末端カルボ
キシル基を１８当量／１０ｂｇ以下にする方法が好まし
い。

次に、該溶融ポリマーをギアポンプにより圧力４００〜
１，２００ｋｊ／ａＭＧに昇圧したのち、紡糸口金から
吐出する。昇圧手段はへギアポンプと紡糸口金の間に任
意の抵抗体、例えば金網フィルター、濾材、細狭部など
を設ける。この吐出前の昇圧により、高ＩＶポリマーの
紡糸性向上と未延伸糸の低配向化が遠戚される。すなわ
ち、吐出圧が４００ｋｇ／ｄＧ未満であると、高ＩＶポ
リマーによる吐出不良が発生し、また得られる未延伸糸
の配向度が高くなり高倍率延伸による高強度化が困難に
なる。一方、吐出圧が１．　２００ｋｇ／ｃＩＩｌＧを
超えると重合度低下が大きくなったり、口金面での吐出
不良が発生する。

さらに、紡糸口金下には、未延伸糸の配向度が複屈折率
にして３００Ｘ１０−’以下、特に好ましくは２００Ｘ
１０−５以下となるように加熱筒を配設する。複屈折率
が３００Ｘ１０−’を超えると、高倍率延伸による高強
度化、低収縮特性の両方を満足することができないので
好ましくない。

未延伸糸の複屈折率を前記の範囲に抑えるには、引取速
度は７００ｍ／分以下、好ましくは６００ｍ／分以下と
する。前記加熱筒は、長さ２０〜１００ｃｍで、雰囲気
温度は、３００〜４５０°Ｃが好ましい。

しかるのち、該未延伸糸を５倍以上に延伸し、１８０°
Ｃ以上の温度で５〜１０％のリラックス熱処理をするこ
とにより、本発明のポリエステル繊維が得られる。この
延伸は、紡糸に続いて連続して行っても、紡糸後−旦捲
き取ってから延伸してもよい。

延伸にあたっての加熱手段としては、３００℃以上、好
ましくは３５０〜６００″Ｃの加熱蒸気を吹きつけるこ
とにより一気に１段延伸を行うことが高伸度化の点で好
ましいが、２段以上に分けて行ってもよい。

リラックス熱処理は、加熱ローラ、熱板などを用いるの
が効果的であり、この際の表面温度としては１８０°Ｃ
以上、好ましくは１９０〜２５０°Ｃであり、１８０°
Ｃ未満では低収縮化が不充分である。また、リラックス
率が５％未満では、高伸度化、低収縮化が不充分であり
、一方１０％を超えると糸ゆれの増大や強度低下をまね
く。

〔作用〕

本発明によれば、高ＩＶ化、低Ｃ０ＯＨ化することによ
り物理的性質や化学的安定性でのポテンシャルを高める
一方で、低配向の未延伸糸を高倍率延伸し、かつ高リラ
ックス熱処理することにより高度に配向し、かつ、結晶
化度の高い構造を有する高タフネス、低収縮ポリエステ
ル繊維が得られる。このポリエステル繊維は、高ＩＶ、
高強度、高伸度などの優れた強度的性質を有するととも
に、良好な寸法安定性、化学的安定性を保つことから産
業資材用繊維として極めて好適である。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例１〜２ 固有粘度が１．１０の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で溶融温度２９０°Ｃで溶融した
。この際、カルボキシル末端基の封鎖剤として０−フェ
ニル−フェニル−グリシジルエーテルを０．４重量％添
加した。この溶融ポリマーをギヤポンプに供給し、紡糸
パックを経て孔径０．４００１１、孔数２５０個を有す
る紡糸口金より吐出した。紡糸パックには、金網フィル
ターおよびサンドを挿入し、ポリマーの昇圧を行い、紡
糸パック直前の圧力は５２０ｋｇ／ｃ１１１であった。

吐出ポリマーは、長さ５０ｃｍ、雰囲気温度３６０°Ｃ
の加熱筒に通し、さらに２５℃の冷却風を６．０Ｎｒｔ
ｆ／分吹きつけながら冷却固化させ、その後、通常のオ
イリング装置で油剤を付与して引取ロールに引き取った
。得られた未延伸糸は、巻き取らずに、直ちに延伸ロー
ルとの間で３．　０ｋｇ／、ｄＧ、４５０°Ｃの加熱蒸
気を噴射させて延伸したのち、リラックスロールとの間
で７．０〜９．５％のリラックス熱処理した。この際、
延伸ロール、およびリラックスロールの表面温度は２０
０〜２１０°Ｃであった。

得られた延伸糸の物性を第１表に示すが、高強度、高伸
度、低収縮の優れた性能を有し、また延伸性も良好であ
った。

また、実施例１で得られた延伸糸の再伸曲線を第１図の
Ａ、実施例２で得られた延伸糸の再伸曲線を第１図のＢ
としてそれぞれ示す。

比較例１〜２ 実施例２と同一のポリマーを、溶融温度、紡糸バック圧
力、加熱筒条件を第１表のように変更した以外は、実施
例２と同様にして紡糸し、延伸熱処理して延伸糸を得た
。

得られた延伸糸は、第１表に示すとおり、強度伸度がい
ずれも低めであり、延伸性も不良であった。

比較例３ 実施例２と同一のポリマーを実施例２と同一の紡糸条件
、延伸倍率で紡糸、延伸し、延伸のリラックス熱処理条
件を第１表のように変更して延伸糸を得た。

得られた延伸糸の物性を第１表に示すが、低伸度で収縮
率も高かった。得られた延伸糸の再伸曲線を第１図のＥ
により示す。

比較例４ 従来の高強力タイプの繊維を、第１表に示す条件下に紡
糸、延伸して得た（チップのＩＶが１．００で末端封鎖
剤を用いていない）。

得られた延伸糸の再伸曲線を、 第１図のＦによ り示す。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明のポリエステル繊維は、高タフネ
ス（高強度、高伸度）で、かつ低収縮であり、高ｒｖ、
低Ｃ０ＯＨで優れた耐久性が期待され、産業資材分野と
りわけ非ゴム用途で極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポリエステル繊維の再伸曲線を示す図である
。第１図において、Ａは実施例１で得られた延伸糸の再
伸曲線を、Ｂは実施例２で得られた延伸糸の再伸曲線を
、ＥおよびＦは従来の高強力タイプのポリエステル繊維
の再伸曲線を、ＧおよびＨは従来の低収縮タイプのポリ
エステル繊維の再伸曲線を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エチレンテレフタレートを主たる構成単位とする
   ポリエステル繊維であって下記（イ）〜（ヘ）の特性を
   同時に有することを特徴とする高タフネス低収縮ポリエ
   ステル繊維。 （イ）固有粘度（ＩＶ）０．９１〜１．０５ （ロ）末端カルボキシル基（ＣＯＯＨ）１８当量／１０
   ＾６ｇ以下 （ハ）ヤーン強度９．２ｇ／ｄ以上 （ニ）ヤーン切断伸度１６％〜２１％ （ホ）ヤーン中間伸度（４．５ｇ／ｄ時の伸度）８〜１
   ２％ （ヘ）乾熱収縮率（１５０℃×３０分）６％以下
2. （２）エチレンテレフタレートを主たる構成単位とする
   ポリエステルを溶融紡糸、延伸してポリエステル繊維を
   得るのに際し、下記（ｉ）〜（ｉｖ）の工程を含む高タ
   フネス低収縮ポリエステル繊維の製造法。 （ｉ）固有粘度０．９５以上のポリエステルを溶融温度
   ２８０〜３００℃で溶融すること。 （ｉｉ）溶融ポリマーをギアポンプにより圧力４００〜
   １，２００ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇに昇圧したのち、紡糸口金
   から吐出すること。 （ｉｉｉ）紡糸口金直下に加熱筒を配設し、該雰囲気温
   度を、７００ｍ／分以下で引き取った未延伸糸の複屈折
   率が３００×１０＾−＾５以下となるように保持するこ
   と。 （ｉｖ）該未延伸糸を５倍以上に延伸したのち、１８０
   ℃以上の温度で５〜１０％のリラックス熱処理すること
   。