JPH0423008B2 - - Google Patents

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JPH0423008B2
JPH0423008B2 JP60124389A JP12438985A JPH0423008B2 JP H0423008 B2 JPH0423008 B2 JP H0423008B2 JP 60124389 A JP60124389 A JP 60124389A JP 12438985 A JP12438985 A JP 12438985A JP H0423008 B2 JPH0423008 B2 JP H0423008B2
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JP
Japan
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thermal stress
fiber
polyester
less
temperature
Prior art date
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JP60124389A
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Shiro Kumakawa
Kazuyuki Yamamoto
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
a 産業上の利用分野 本発明は産資用として高強度で低収縮で、耐疲
労性が良好で且つ延伸性が良好なポリエステル繊
維に関するものである。 b 従来技術 ポリエステル繊維は種々の優れた特性を有する
ため、衣料用のみならず工業用として広く利用さ
れている。特に高強度で且つ寸法安定性に優れた
ポリエステル繊維は、工業用途において有用であ
り、タイヤ用途のみならず産資用途にも益々使用
されてきているが、最近益々高度の性能が要求さ
れている。例えばコンベアベルト、ゴムホース用
途においては成型時の寸法安定性から益々の低収
縮性化、過酷な使用条件での耐久性、耐疲労性が
要求されている。 現在この分野では、歴史の古いレーヨン繊維、
ビニロン繊維が汎用的に使用されており、ポリエ
ステル繊維も使用され始めている。しかしなが
ら、ポリエステル繊維は高強度でありながら低収
縮性、耐久性、耐疲労性が不充分である。かかる
観点からこれら特性を改良されれば、コスト/パ
フオーマンスの優れたポリエステル繊維が産資用
素材としての位置付けが益々高くなる。 産資用繊維に要求される高強度を発現させるた
めには、例えば特公昭41−7892号公報、特公昭53
−1367号公報に開示されているような高重合度ポ
リエステルを使用し紡糸段階で分子配向を抑制
し、延伸段階で出来るだけ延伸倍率を増大させる
方法が知られている。しかしながら、この方法に
依れば、非晶分子鎖の配向度が高いために高強度
のものが得られる反面、収縮率も増大する。一
方、収縮率を低下するためには、例えば特開昭53
−58028号公報に開示されているような低重合度
ポリエステルを使用する方法が知られている。し
かしながら、この方法では強度、タフネスの高い
ものが得難い。更に、収縮率を低下するために
は、特公昭58−51524号公報に開示されているよ
うに、多段延伸後、高温で低張力下熱処理する方
法が知られている。しかしながら、この方法も上
記2つの方法と同様に耐疲労性の低いものしか得
られない。 低収縮性で且つ耐疲労性を向上せしめるには、
例えば特開昭53−58031号公報、同53−58032号公
報には、延伸糸の分子配向度を低下し且つ仕事損
失を小さくして耐疲労性を改善することを目的と
したポリエステル繊維及びその製造方法が提案さ
れている。この方法では、紡糸口金下で10〜60℃
のガス雰囲気で急冷することを特徴とするが、高
強度にするのに糸の切断寸前まで延伸を行うため
伸度が極めて小さく、また延伸時の糸切れが多発
して安定した製造が困難であるという欠点を有し
ている。 c 問題を解決するための手段 本発明者は、産資用ポリエステル繊維として、
高強度でレーヨンやビニロン並の低収縮、レーヨ
ンやビニロンより優れた耐疲労性などを同時に兼
ね備え、且つ延伸性良好なポリエステル繊維を提
供せんとして鋭意検討の結果、特定の重合度を有
し、非晶部分と結晶部分が特定の状態にあるとき
のみ、高強度で低収縮、耐疲労性が良好であるこ
とを見い出し、本発明に到達したのである。 即ち本発明はエチレンテレフタレートを主たる
繰返単位とし極限粘度が0.9以上のポリエステル
よりなり、その熱応力曲線において100〜180℃と
180℃以上の温度範囲の夫々に熱応力ピークを有
し、前者の温度範囲の熱応力が0.05g/de以下で
あり、210℃における熱収縮率が2.5%以下であつ
て、結晶体積が4.5×103Å以上であり、かつ、切
断伸度が5.5g/de以上である特性を有すること
を特徴とする産資用ポリエステル繊維にある。 本発明のポリエステル繊維を構成するポリマー
は、分子鎖中にエチレンテレフタレート繰返し単
位を90モル%以上、好ましくは95モル%以上含む
ポリエステルである。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が好適であるが、
10モル%未満、好ましくは5モル%未満の割合で
他の共重合成分を含んでも差しつかえない。この
ような共重合成分としては例えばイソフタル酸、
ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、オキシ安
息香酸、ジエチレングリコール、プロピレングリ
コール、トリメリツト酸、ペンタエリスリトール
等があげられる。又これらのポリエステルには安
定剤、着色剤等の添加剤を含んでも差しつかえな
い。 本発明のポリエステル繊維は、25℃o−クロロ
フエノール溶液から求めた極限粘度が0.90以上で
あることが必要である。極限粘度が0.90未満では
低収縮、耐疲労性を維持しながら高強度なポリエ
ステル繊維が得られない。極限粘度としては、
0.9〜1.3が好ましい。 本発明のポリエステル繊維は、上記特定の極限
粘度に加えて、非晶部分と結晶部分に起因する特
定の繊維構造を有することが必要である。即ち、
熱応力曲線において100〜180℃と180℃以上の温
度範囲の各々に熱応力ピークを有し、前者の温度
範囲の熱応力が0.05g/de以下であり、更に結晶
体積が4.5×1053以上であることが必要である。
ここで熱応力曲線は、従来公知の装置により初荷
重50g、昇温速度4℃/分で測定したものであ
り、結晶体積は以下の通り算出したものである。 結晶体積= a軸方向結晶サイズ×b軸方向 結晶サイズ×長周期×結晶化度 ここで、 結晶サイズは(010)(100)面の干渉ピークの
半価巾を求めてシエラーの式から算出した。長周
期はX線小角散乱測定装置を用い波長1.54Åの
CuKa線を線源とし、繊維軸に直角に照射して得
られる子午線干渉の回折線よりブラツグの式から
算出した。結晶化度は桜田、温品法により算出し
た。 本発明のポリエステル繊維は、熱応力曲線にお
いて100〜180℃の温度範囲と180℃以上の温度範
囲とに夫々別個の熱応力ピークを有することが必
要である。前者の熱応力ピークは繊維構造におけ
る非晶部分に関連し、後者の熱応力ピークは結晶
部分に関連するものである。しかも前者の温度範
囲内では熱応力が0.05g/de以下と充分に熱的歪
みが除去されている非晶状態が必要であり、後者
は結晶体積が4.5×1053以上とし、充分に結晶
が成長して熱的に安定であることが必要である。
この熱応力挙動及び結晶状態を同時に満足しない
と、レーヨンやビニロンの如き極めて低収縮性
で、レーヨンやビニロンに優る耐久性や耐疲労性
を得ることができない。具体的に熱応力挙動を添
付の第1図で説明すると、従来の低収縮性のポリ
エステル繊維は、曲線2に示す如く熱応力は温度
と共に増加し、100〜180℃において熱応力は0.05
g/deであつてもこの範囲内で熱応力ピークを
示さない。それ故180℃までにおける収縮特性が
レーヨンやビニロンに及ばないばかりか、更に高
温時の収縮特性は温度と共に著しく増大し、この
繊維を製編織或いはコード化して高温処理する場
合取扱い性が悪い。また、この従来糸の結晶体積
は高々4.0×1053であつて不充分である。 一方、本発明のポリエステル繊維は曲線1に示
す如く、115℃に最大熱応力を示し、且つ100〜
180℃の熱応力は0.025〜0.03g/deと低く、また
240℃以上でもう一つの熱応力ピークを示し、こ
の繊維の結晶体積は7.0×105Åと極めて大きく、
180℃の乾熱収縮率は1.5%、210℃の乾熱収縮率
は2.2%と極めて低く、高温時でも低収縮特性を
示す。 本発明のポリエステル繊維は、非晶配向度がそ
れ程高くなくても極限粘度が表わされる分子鎖長
が長く、タイ分子数が多く、且つ非晶配向度の分
布が狭く均質であるので、強度は5.5g/de以上
と産資用途として充分なものであり、低収縮で且
つ耐久性に優れている。 本発明のポリエステル繊維は例えば以下の方法
で得られる。 エチレンテレフタレートを主たる繰返単位とす
る極限粘度が0.95〜1.5のポリエステル又は極限
粘度が0.7〜0.9のポリエステルに重合度促進剤を
反応させて常法により溶融輸送し、紡糸口金よ
り、延伸後の繊度が1〜20de、全デニール500〜
2000deになる如く糸条に吐出し、吐出後直ちに
急冷するか、融点以下結晶化開始温度までの温度
に保温するか、又は融点以上の温度の加熱雰囲気
中にある時間さらして遅延冷却を行う。その後、
糸条を冷却固化させるが、その際以下の条件のも
とで冷却固化させることが有用である。 400≦X×√y/Q≦1900 Xは紡糸口金面から冷却風(室温)の吹出し面
までの距離で450mm以下、 yは冷却風の吹出し長さで100〜500mm Qは冷却風の吹出し量で2〜6Nm3/分、 次いで、上記の如く冷却固化させた後、油剤を
付与後2000m/分以上の速度で引取ることが好ま
しい。油剤付与は例えばオイリングローラー方
式、スプレー方式など任意の方式が可能である。
また、油剤は、必要に応じて任意の繊維用油剤を
適用することが可能である。この際、繊維の用途
としてゴムとの接着性が重視される分野では、接
着性を付与するために、表面処理剤を付与するこ
とが有用である。 上述の条件を随時に選択することにより、極限
粘度が0.90以上で切断伸度が150%以下の結晶性
未延伸繊維であつて、結晶化度Xxと複屈折率△
nとの関係が、実施例第1表の未延伸繊維の複屈
折率と結晶化度に示すように、 Xx≧2.4×102×△n+4 (ここでXxはx線広角回折による結晶化度、△
nは複屈折率で0.06以上)の関係を満足し、複屈
折率が0.06以上の未延伸繊維が得られる。 本発明においては、好ましくは2000m/分以上
の速度で引き取つた上記特性を有する未延伸繊維
は、紡糸に続いて連続して延伸しても、一旦捲き
取つた後別工程で延伸してもよい。紡糸に続いて
連続して延伸する場合には、先に提案した特願昭
57−88927号の方法に準拠して行うことが出来る。
また、紡糸後一旦捲取つてから延伸する場合に
は、先に提案した特願昭57−189094号の方法に準
拠して行うことが出来る。延伸時の延伸歪みや熱
処理歪みを少くする点では後者の延伸方法が好ま
しい。即ち、未延伸繊維をTg+15〜Tg+50℃
(ここでTgは該繊維のガラス転移温度)で少くと
も0.5秒予熱後全延伸倍率の75%以下の倍率で第
1段延伸して未延伸繊維の複屈折率の1.2〜3.3倍
の複屈折率とする。次いで1段延伸糸条を更に多
段延伸熱処理する。この際、延伸繊維をコード化
せず、そのままで使用する産資用途においては、
多段延伸後繊維の融解温度−50℃から融解温度−
110℃の範囲で0.4〜1.5秒間保持しながら10〜20
%の弛緩熱処理を行うのが好ましい。上記条件範
囲のうち紡糸速度と冷却条件の組み合わせによつ
ては、本発明の繊維が得られないことがある。例
えば、比較的遅い紡糸速度で紡糸し、冷却条件が
緩やかな場合には、複屈折率△nが0.09未満とな
る。この様な低い△nの場合は、延伸後の加熱処
理の弛緩率が7%程度では不十分であり、10%以
上の弛緩率が必要となる。(比較例4、9、及び
実施例10、11参照) この様に前記の紡糸条件によつて得られた未延
伸糸の物性、特に、複屈折率△nによつて、延伸
および加熱処理の条件、特に、弛緩率を決定して
やればよい。すなわち、複屈折率△nが比較的小
さい場合には弛緩率を大きくし、逆に複屈折率△
nが大きい場合には、弛緩率は小さくてもよい。 このようにして得たポリエステル繊維は、その
まゝで製編織した後そのまま又は熱処理されて産
資用に使用される。この際、その優れた繊維特性
はそのまま発現し、極めて有効である。また、常
法に従つてコードとなし、接着剤を付与し、熱処
理してゴム構造物に適用することもできる。この
ような処理コードは強度5.5g/de以上、伸度12
%以上、175℃乾熱収縮率が4.0%以下、1.5g/
de荷重下の伸度が2.5%以下と高強度高伸度低収
縮で且つ高モジユラスである。また、ゴム構造物
中においても発熱温度が、従来のゴム補強用ポリ
エステル繊維から得られるコードに比して低発熱
であり、耐疲労性が著しく改善される。なお、ゴ
ム構造物とは、例えばホース、V−ベルト、コン
ベアベルトの如き天然ゴム、合成ゴムよりなる構
造物全てを指す。 d 実施例 以下実施例をあげて本発明を更に詳述する。な
お、実施例中の部は全て重量部を示す。 実施例 ジメチルテレフタレート97部、エチレングリコ
ール69部、酢酸カルシウム1水塩0.034部及び三
酸化アンチモン0.025部をオートクレーブに仕込
み、窒素をゆるやかに通じながら180〜230℃でエ
ステル交換の結果生成するメタノールを除去した
のち、H3PO4の50%水溶液を0.05部加えて加熱温
度を280℃まで上昇させると共に徐々に減圧に移
行し、約1時間を要して反応系の圧力を0.2mmHg
にして1時間50分重合反応を続けて固有粘度
0.80、末端カルボキシル基量28当量/106グラム
ポリマーの重合体を得た。 この重合体チツプ100部に2,2′−ビス(2−
オキサゾリン)(CE)を第1表に示す量ドライブ
レンドした後、約300℃で溶融輸送し、孔径0.6
mm、孔数250個を有する紡糸口金より吐出後、吐
出糸条を第1表記載の冷却条件に保持し、その後
25℃の冷却風を300mmに亘つて4.0Nm3/分吹きつ
けながら冷却固化せしめた後オイリングローラー
で油剤を付与後、第1表記載の引取速度で捲取つ
た。得られた未延伸繊維の特性を第1表に示し
た。 この未延伸繊維を85℃に加熱されたロールに供
給し、引取ロールとの間で第1表記載の倍率
(DR1)で第1段延伸後325℃に加熱された気体浴
を介して表記載の倍率(DR2)で第2段延伸し
た。その後130℃の加熱ローラ、330℃の気体浴を
使用して表記載の倍率DR3で弛緩熱処理した。得
られた延伸糸の性能を第1表に併記した。 なお、表中のチユーブ寿命は耐疲労性を示すも
のであり、次の如くコードを作成し測定した。 延伸糸に490回/mのZ撚を与えた後これを2
本合わせて490回/mのS撚を与えて1000de×2
本の生コードとした。この生コードを接着剤
(RFL液)に浸漬し、245℃で2分間緊張熱処理
した。この処理コードをゴム中に埋込み加硫して
チユーブ寿命を測定した。測定は、JIS L1017−
1963.1.3.2.1A法に準拠した。但し曲げ角度を90°
とした。
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図はポリエステル繊維の熱応力曲線であ
る。図中曲線1は本発明のポリエステル繊維の熱
応力曲線であり、曲線2は従来の低収縮ポリエス
テル繊維の熱応力曲線である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エチレンテレフタレートを主たる繰返単位と
    し極限粘度が0.9以上、結晶化度と複屈折率△n
    とが下記式 Xx≧2.4×102×△n+4 [式中、XxはX線広角回折による結晶化度であ
    る]を満足し、且つ該複屈折率△nが0.06以上で
    ある高結晶高配向性ポリエステル未延伸繊維を出
    発原糸とし、これを延伸した糸条であつて、該延
    伸糸条の熱応力曲線において100〜180℃と180℃
    以上の温度範囲の夫々に熱応力ピークを有し、前
    者の温度範囲の熱応力が0.05g/de以下であり、
    210℃における熱収縮率が2.5%以下であつて、結
    晶体積が4.5×1053以上であり、切断強度が5.5
    g/de以上である特性を有することを特徴とす
    る産資用ポリエステル繊維。
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