JPH0261109A - ポリエステル繊維 - 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、高強度で低熱収縮性を有し、かつ耐熱性に優
れ、特に樹脂被覆布帛やゴム補強用素材として好適に使
用することができるポリエステル繊維に関するものであ
る。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレートまたはこれを主成分とする
ポリエステルからなる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、タイヤコード、ベルト、シー
ト、ホース等の補強用素材として産業資材用にも広く使
用されている。

近年、産業資材用の繊維においては、高強度で熱寸法安
定性と耐熱性に優れ、かつ低伸度特性を有することが要
求されている。この低伸度特性とはモジュラスが高いこ
とだけでなく、特に樹脂被覆布帛あるいはゴム構造物と
し、て商品化され高荷重下で使用されるとき、耐変形性
を有することを意味するものである。

特開昭５１−５３０１９号公報、特開昭５９−２２８０
１５号公報および特開昭６２−６２９１０号公報には、
高強度、低熱収縮性のポリエステル繊維を得る方法が提
案されている。まず、特開昭５１−５３０１９号公報及
び特開昭６２−６２９１０号公報に記載された方法は、
未延伸繊維の複屈折を高くシ、熱延伸した後弛緩処理あ
るいは弛緩熱処理を行うものである。しかしながら。

これらの方法では、近年要求されているような高強度の
繊維を得ることは困難であり、特に前者の方法では１強
度のみならず熱収縮特性においても不満足なものしか得
ることができない。次に、特開昭５９−２２８０１５号
公報に記載された方法は２通常の未延伸繊維を熱延伸し
た後弛緩処理を行う方法において繊維の均斉度を向上さ
せるものであるが。

得られた繊維は高温時（１８０℃以上）の熱収縮率が増
大すること、かつ耐熱性に劣ること等の欠点を有し、好
ましくない。一般に、高強度を志向するとおのずから延
伸倍率を高く設定する必要があるが、このとき低熱収縮
性を保持することが困難となり、逆に低熱収縮性を志向
すると強度が不足することになり、したがって、高強度
と低熱収縮性を同時に満足することは困難である。

すなわち１本発明が目的とする高度な性能を有するポリ
エステル繊維を得るためには２通常注目される繊維物性
である強度、伸度、熱収縮率等の特性だけをとりあげ留
意しても不可能であることを意味している。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、高強度で低熱収縮性を有し、かつ耐熱性及び
低伸度特性に優れたポリエステル繊維を提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は次のとおりである。

（１）ポリエチレンテレフタレートまたはこれを主成分
とするポリエステルからなる繊維であって、かつ下記（
ａ）〜輸）の特性を同時に満足することを特徴とするポ
リエステル繊維。

（ａ）固有粘度：　０．７０〜１．０５ｄ！／ｇ（ｂ）
強　　　　度　：　８．０ｇ／ｄ以上（ｃ）切断伸度：
１７％以下 （ｄ）非晶鎖サイズ　：６０〜７０人 （ｅ）密　　　　度　：　１．３９５ｇ／ｃｍ’以上（
ｆ）乾熱収縮率　：３．５％以下 （ｇ）耐熱性（強力保持率）二８０％以上〔乾熱収縮率
は２００℃の温度の空気中で３０分間無荷重下で繊維を
熱処理したときの収縮率、耐熱性は２４０℃の温度の空
気中で３０分間無荷重下で熱処理した繊維の未処理繊維
に対する強力保持率を示す。〕 本発明における前記特性は２次の測定方法にしたがって
測定したものである。

（ａ）固有粘度　　：フェノールとテトラクロロエタン
との等重量混合溶媒を使用し、温度２０℃で測定した。

（ｂ）強度　　　　：　ＪＩＳ　Ｌ　１０１３にしたが
って測定した値、すなわち荷重−伸長曲線における切断
時の荷重を測定前の実測繊度で除した値を強度とした。

（ｃ）切断伸度　　：　ＪＩＳ　Ｌ　１０１３にしたが
って測定した値、すなわち荷重−伸長曲線における切断
時の伸度である。

（ｄ）非晶鎖すイズ：非晶鎖サイズ（Ｌａ）は次式■に
したがって算出した。なお３次式■におけるＬＰは繊維
の子午線方向のＸ線小角散乱曲線の極大強度位置（回折
角２θ）よりブラッグの式を適用して求められる長周期
、　　Ｌ（ＴＯ５）はＸ線広角回折法で得られる繊維中
の繊維軸方向の見掛けの結晶サイズである。

Ｌ　ａ　＝　Ｌ　Ｐ　−（Ｌ　（１０５）　Ｊ　−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−■Ｘ線回折の
測定は、理学電機社製ＲＡＤ−ｒＢ型Ｘ線発生型置線発
生装置Ｘ線発生出力を広角回折法、小角散乱法ともに管
電圧５０ＫＶ、管電流２００＋ａ　Ａ　、銅対陰極、Ｎ
ｉフィルタ（波長λにα＝１．５４１８人）の条件下で
行った。

一方、光学系は、広角回折法の場合、理学電機社製ＰＭ
Ｇ−ＲＡの広角ゴニオメータを使用し、対称透過法で、
スリット系を発散ピンホール径１　ｍｍ、受光部１°−
１°とし、シンチレーションカウンクで計数記録を行っ
た。小角散乱法の場合、理学電機社製小角−■型の小角
ゴニオメータ上に標準スリット系を設けて計数記録を行
った。

繊維の見掛けの結晶サイズは、繊維の子午線方向の回折
強度で表される２θ＝４３°　（ＴＯ５）面の回折ピー
クの積分幅よりシェラ−の弐〇を適用して算出した〔Ｘ
線結晶学、仁１）勇監修。

９．１４０〜１４２〕。

〔ｋは積分幅法の定数（１，０）、Ｂは積分幅（ｒａｄ
）、ｂは補正角（７Ｘ　１０−　’ｒａｄ）　、θは回
折角度（ｄｅｇ）である。〕 （ｅ）密度　　　　：　ＪＩＳ　Ｌ　１０１３にしたが
って、四塩化炭素とりグロビンにより作成した勾配管を
用いて、温度２５℃で測定した。

（ｆ＞乾熱収縮率　：　ＪＩＳ　Ｌ　１０１３にしたが
って、熱処理温度を２００℃、熱処理時間を３０分間と
して測定した。

輸）耐熱性（強力保持率）：リング撚糸機を用いて延伸
繊維糸条にＳ方向あるいはＺ方向に２０回／１０ｃｍの
撚をかけて生コードを作成し、前記生コードを充分たる
ませた状態（無荷重）で金枠に固定し、熱処理温度を２
４０℃、熱処理時間を３０分間として熱処理した後、　
ＪＩＳ　Ｌ　１０１７にしたがって切断強力を測定し、
この測定値を未処理のコードの強力値で除したもの、す
なわち強力保持率によって評価した。

本発明におけるポリエステルは、ポリエチレンテレフタ
レートまたはこれを主成分とするポリエステルであり、
各種ジカルボン酸成分およびグリコール成分が１０モル
％程度まで共重合されていてもよい。また、耐熱性を向
上させるため、エポキシ化合物、カーボネート化合物、
カルボジイミド化合物、あるいはイミノエーテル化合物
等を反応させて末端カルボキシル基量を低下させたもの
は特に好ましい。

まず２本発明のポリエステル繊維に関して説明する。

本発明のポリエステル繊維は、　０．１０ｄｌ／ｇ以上
かつ１．０５ｄ！／ｇ以下の範囲の固有粘度を有するも
のである。固有粘度が０．７０ｄｌ／ｇ未満であると補
強用素材として必要な８．０ｇ／ｄ以上の高強度繊維を
得ることができない。一方、　１．０５ｄｌ／ｇを超え
ると熱収縮率が著しく増大し、目的とする低熱収縮性の
繊維を得ることができない。

本発明のポリエステル繊維は、　８．０ｇ／ｄ以上、好
ましくは８．３ｇ／ｄ以上の強度を有するものであり。

補強用素材として好適に用いられる。

本発明のポリエステル繊維は、１７％以下の切断伸度を
有するものである。この低伸度特性は１通常、初期モジ
ュラスが高いことを示す特性であるが２本発明において
は、特に樹脂被覆布帛あるいはゴム構造物に加工された
後、すなわち商品として使用されるとき破断応力以内で
の外力による耐変形性につながるものであり、初期モジ
ュラス値への留意よりもむしろ実用面で重要である。

本発明のポリエステル繊維は、６０Å以上かつ７０Å以
下の範囲の非晶鎖サイズを有するものである。

非晶鎖サイズは繊維の強度、乾熱収縮率及び耐熱性と密
接な係わりを持つ特性である。非晶鎖サイズが７０人を
超えるとおのずから結晶サイズの減少により繊維の強度
が低下し、乾熱収縮率が増大し。

特に高温時の閏収縮率化が著しく、シかも加工時の強力
保持率が低下する。一方、６０人未満であると前記と同
様に強度が低下する。通常、極めて高配向（高複屈折）
化した未延伸繊維を延伸することにより６０人未満の非
晶鎖サイズを有する繊維を得ることができるが、この場
合、延伸により高強度を発現させることは極めて困難で
ある。なお。

通常の低応力紡糸法により得られた未延伸繊維を延伸工
程で熱処理を充分に加えて延伸することにより、比較的
高強度で、かつ非晶鎖サイズが７０Å以下の繊維を得る
ことが可能である。しかしながら、得られた繊維の乾熱
収縮率は、処理温度が１８０℃以下の場合は比較的低く
満足できるものであるが、特に処理温度が２００℃以上
の高温下では前記７０人を超えた場合以上に高い収縮率
を示し、しかも耐熱性が低下する。

本発明のポリエステル繊維は、　１．３９５ｇ／ｃｍｆ
ｆ以上の密度を有するものである。密度が１．３９５ｇ
／ｃｍ２未満であると結晶の完全度が低く、高強度、低
乾熱収縮性能を有する繊維を得ることができない。

本発明のポリエステル繊維は、３．５％以下の乾熱収縮
率を有するものであり、樹脂コーティング時あるいはゴ
ムとの加硫時に与えられる熱に対して寸法安定性に優れ
ることから、コストメリットのみならず加工品の外観や
品位を良好ならしめることができる。

本発明のポリエステル繊維は、２４０℃で３０分間熱処
理したとき８０％以上の強力保持率を有するものであり
、加工工程において実施される熱処理によって強力を低
下させることが少な（、高強度性能を充分維持すること
ができる。

本発明のポリエステル繊維は前記各特性を同時に満足す
るものであって、高強度かつ低熱収縮性であり、しかも
耐熱性に優れ、補強用繊維として最適な性能を有するも
のである。

次に１本発明のポリエステル繊維の製造法に関して説明
する。

本発明のポリエステル繊維は１重縮合装置から高粘度の
溶融ポリエステルを直接紡糸装置に導入するか、あるい
は−旦チツブにした高粘度のポリエステルをエクストル
ーダ等により溶融した後前記紡糸装置に導入し、常法に
より紡出後約１０００〜５０００ｍ／ｎ＋ｉｎの速度で
引取り１次いで、−旦巻取った後、あるいは−旦巻取る
ことなく連続して、特定の条件で延伸及び弛緩熱処理を
施すことにより製造することができる。

紡糸に際しては、冷却を均一にし糸条の均斉度を高める
ため、糸条のフィラメント数、単糸繊度。

紡糸口金の吐出孔の孔径及び配列、紡糸温度、加熱筒の
長さ及び加熱筒内の雰囲気温度、冷却ゾーンの長さ、冷
却風の温度と速度、冷却風の吹き付は方法（円周方向か
らの吹き付け、または横方向からの吹き付け）等を、ポ
リエステルの固有粘度や紡糸速度との関連において最適
な組み合わせにすることが必要である。

本発明のポリエステル繊維を得るには高応力紡糸法を採
用することが必要であり、紡出繊維の引取応力（以下、
紡糸応力と称する）を０．０５〜０．５０ｇ／ｄの範囲
内とすることが望ましい。前記応力を高める方法として
は、紡糸速度（引取速度）を大きくする方法や紡出繊維
の冷却速度を高める方法がある。そして、前記高応力紡
糸により、複屈折が２０Ｘ１０−’以上、好ましくは２
５Ｘ１０−’〜３５Ｘ１０−’の未延伸繊維を得る。

次いで、得られた未延伸繊維を加熱ローラ、加熱プレー
ト、スチームジェット等により加熱しながら１段または
多段で延伸した後、加熱された最終延伸ローラとその周
辺に取付けた非接触の熱処理ヒータにより糸条を均一に
加熱して熱処理を施し、弛緩ローラに導き制限収縮を与
え、交絡処理装置により糸条に交絡を付与した後９巻取
装置により巻取る。

延伸は、紡糸に連続して延伸を行う直接紡糸延伸法、あ
るいは−旦巻取って未延伸繊維を得た後延伸する二工程
法のいずれでもよい。延伸倍率は。

紡糸時の紡糸応力と延伸温度及び時間により適宜選択さ
れる。また、弛緩率は、延伸倍率や熱処理温度により適
宜決定される。

通常、延伸繊維の高強度化は同時に乾熱収縮特性を向上
させる。また、乾熱収縮率を低減させるための弛緩率の
増大は強度を低下させる。したがって９本発明における
強度、乾熱収縮特性に優れた繊維を得るためには、ポリ
マ粘度、未延伸繊維の複屈折、延伸倍率、延伸温度、弛
緩率等の要因が特に重要であり、最適な組み合わせの条
件下において実施されるのである。

（実施例） 次に２本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例 第１表に示した種々の固有粘度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型溶融紡糸装置に供給し
、直径０．５１の円形断面の吐出孔を２５０個有する紡
糸口金を用いて第１表に示した種々の紡糸温度で紡出し
、雰囲気温度が３００℃で長さが１００ｍｍの加熱筒を
通した後（加熱筒内の雰囲気温度は、紡糸口金面より下
方へ５ｃｍ、かつ同心円状に配列された紡糸孔群の内置
外周の紡糸孔群から紡出されたフィラメント群より横方
向に２　ｃｍ！れた位置で測定したものである。）、温
度が２０℃の冷却風を５０ｍ／ｍｉｎの速度で長さ３０
０ｍｍにわたって円周方向に吹き付けて紡出繊維を冷却
し、オイリングローラで紡糸油剤を付与した後、温度７
０℃に加熱された引取りローラで２０００ｍ／ｍｉｎの
速度で引取り、未延伸繊維を一旦巻取ることなく連続し
て種々の延伸倍率で延伸し２種々の弛緩率で弛緩熱処理
を施した後巻取り、　１０００ｄ／２５０ｆの延伸繊維
を得た（実施例１〜６）。弛緩率を変えることによって
生じる延伸繊維のデニールの変化は、吐出量を調整する
ことによって調整した。

延伸は２段で実施し、前記温度に加熱された引取りロー
ラと非加熱の第１延伸ローラとの間で延伸倍率１．５０
で第１段の延伸をし１次いで第１延伸ローラと表面温度
２４０〜２５５℃に加熱された第２延伸ローラ（ネルソ
ン型）との間で、第１延伸ローラから１５ｃｍ下流位置
に配設された温度４７０℃のスチームジェット装置を使
用して、全延伸倍率が約２．５〜２．８となるように第
２段の延伸をした。そして、第２延伸ローラのラップ糸
条に近接して温度３００℃に加熱された熱板を配設し、
第２延伸ローラ上の延伸繊維に熱処理を施した。

弛緩熱処理は、前記温度に加熱された第２延伸ローラと
温度１００℃あるいは１５０℃に加熱された弛緩ローラ
（ネルソン型）との間で、７．０〜１１．５％の弛緩率
で弛緩させながら熱処理を施した。

比較例 固有粘度１．０２ｄｌ／ｇ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型溶融紡糸装置に供給し、実
施例と同じ紡糸口金を用いて紡糸温度３０５℃で紡出し
、実施例と同じ加熱筒を通した後、紡出繊維を冷却し、
紡糸油剤を付与した後、前記温度の引取りローラで２０
００ｍ／ｍｉｎの速度で引取り、未延伸繊維を一旦巻取
ることなく連続して、第２延伸ローラ温度を２２０℃、
全延伸倍率を２６４６として延伸し、熱処理用熱板を使
用せず、弛緩ローラ温度を１００℃、弛緩率を１．０％
として弛緩熱処理を施した後巻取り、　１０００ｄ／２
５Ｏｆの延伸繊維を得た（比較例１）。

また、雰囲気温度が１８０℃で長さが２５ｍｍの加熱筒
を用い、第２延伸ローラ温度を２５０℃、全延伸倍率を
２．２８．弛緩率を４．５％とした以外は比較例１と同
様にして、　１０００ｄ／２５Ｏｆの延伸繊維を得たく
比較例２）。

さらに、雰囲気温度が４５０℃で長さが４００ｍｍの加
熱筒を用い、紡糸速度を４５０ｍ／ｍｉｎ、第１段延伸
倍率を１．００２．全延伸倍率を６．００．弛緩率を１
４．０％とした以外は比較例２と同様にして、　１００
０ｄ／２５Ｏｆの延伸繊維を得た（比較例３）。

実施例及び比較例の結果を第１表に示す。なお。

参考例として、市販の低収縮タイプのポリエステル繊維
の例を付記した。

第１表に示した未延伸繊維の複屈折は、引取ローラを非
加熱にし、これに未延伸繊維糸条を巻付けることにより
採取した試料で測定したものであり、ニコン偏光顕微鏡
ＰＯＨ型を使用し、ベレクコンペンセータ法により光源
を白色光、封入剤をトリクレジルホスフェートとして測
定した。また。

実施例において、耐熱性に関与するカルボキシル末端基
は、全て２４．３〜２５．７ｇｅｑ／１０６ｇポリマの
範囲内のものであった。さらに、実施例において、紡糸
応力は約０．１ｇ／ｄであった。なお、この紡糸応力は
、紡出繊維が引取りローラ表面に接触し始める位置より
約３０ｃｍ上流側の位置で測定した走行繊維糸条の張力
を未延伸繊維糸条のデニールで除したものである。

第１表より明らかなように１本発明のポリエステル繊維
は、高強度で、低切断伸度で、低乾熱収縮率であり、か
つ耐熱性に優れたものであった。

これに対して１本発明の前記各特性を同時に満足しない
ポリエステル繊維は、補強用素材として適用され商品化
されたとき　、ｊｆｆｉ度、熱収縮特性。

耐熱性等の要求性能を同時に満足することができないも
のであった。

（発明の効果） 本発明のポリエステル繊維は、高強度、低切断伸度、低
乾熱収縮率で、かつ耐熱性に優れたものであり、補強用
素材として要求される加工工程での寸法安定性、高強度
を充分反映する耐熱性、最終商品での耐変形性と耐久性
を満足し、樹脂被覆布帛あるいはゴム補強用素材として
好適に使用することができる。

特許出願人　　ユニチカ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエチレンテレフタレートまたはこれを主成分
   とするポリエステルからなる繊維であって、かつ下記（
   ａ）〜（ｇ）の特性を同時に満足することを特徴とする
   ポリエステル繊維。 （ａ）固有粘度：０．７０〜１．０５ｄｌ／ｇ （ｂ）強度：８．０ｇ／ｄ以上 （ｃ）切断伸度：１７％以下 （ｄ）非晶鎖サイズ：６０〜７０Å （ｅ）密度：１．３９５ｇ／ｃｍ＾３以上 （ｆ）乾熱収縮率：３．５％以下 （ｇ）耐熱性（強力保持率）：８０％以上 〔乾熱収縮率は２００℃の温度の空気中で３０分間無荷
   重下で繊維を熱処理したときの収縮率、耐熱性は２４０
   ℃の温度の空気中で３０分間無荷重下で熱処理した繊維
   の未処理繊維に対する強力保持率を示す。〕