JP2002105754A - ポリブチレンテレフタレート繊維及びシートベルトウェビング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来にない着色剤を含有原着された高強度ポリ
ブチレンテレフタレート繊維およびエネルギー吸収性が
良好で染色工程が不要なシートベルトウェビングを提供
する。 【解決手段】少なくとも１種類以上の着色剤を含有して
おり、強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０．
０％以上であり、１０％伸度時における強度が２．５ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘ以下であり、１０％伸度時における強度が
２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とするポリ
ブチレンテレフタレート繊維。かかるポリブチレンテレ
フタレート繊維をウェビングの経糸として用いたシート
ベルトウェビング。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業資材用途とし
て好適な高強度ポリブチレンテレフタレート繊維および
エネルギー吸収性が良好で染色工程が不要なシートベル
トウェビングに関する。

【０００２】

【従来の技術】シートベルト、ロープなどの用途に用い
られる産業資材用繊維には、主として高重合度のポリエ
チレンテレフタレートもしくはポリヘキサメチレンアジ
パミド（Ｎ６６）、ポリカプラミド（Ｎ６）などのポリ
アミドからなる繊維が用いられている。

【０００３】これらの用途において要求される特性とし
ては、高い引張り強力と耐摩耗性、寸法安定性、さらに
は強力保持率で表される耐光性、そしてエネルギー吸収
性能などが挙げられる。 近年では、例えば、車の衝突
事故の際にシートベルトからの衝撃により肋骨が折れる
などの問題を解決するために、衝撃の初期におけるエネ
ルギー吸収性能がより重要な要素となってきている。

【０００４】ところで、シートベルト、ロープなどの用
途に用いられる繊維の多くは、衣料用繊維と同様、染色
して用いられるが、近年では製造工程におけるコストダ
ウンが益々重要視されるようになっており、このために
使用原糸の強力アップ、強力利用率のアップの他に染色
レス化といった製造工程の簡素化が要求されている。

【０００５】特開平１０−１６８６５４号公報には、高
強度で、かつシートベルトウェビングとする際の強力利
用率に優れた原着ポリエステル（ポリエチレンテレフタ
レート）繊維が提案されている。しかしながら、ポリエ
チレンテレフタレート繊維は、高い引張り強度を出すた
めに通常破断伸度が１７％以下と低く、また高い初期引
張り抵抗を有しているため、衝撃の際に対象となる被保
護物にかかる初期衝撃が大きく、エネルギー吸収能の点
から満足のいく素材ではなかった。

【０００６】また、特開平７−９０７１７号公報には、
高強度で、エネルギー吸収性能に優れたポリブチレンテ
レフタレート系繊維が提案されている。しかしながら、
このポリブチレンテレフタレート系繊維は、エネルギー
吸収性能は優れているが、原着でないために染色の工程
が入ることによるコストアップと、光に対する染色堅牢
度がポリエチレンテレフタレートより劣ることによる製
品としての耐久性の点から満足のいくものではなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術を背景になされたもので、着色剤を含有原着さ
れた高強度ポリブチレンテレフタレート繊維およびエネ
ルギー吸収性が良好で染色工程が不要なシートベルトウ
ェビングを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のポリブチレンテレフタレート繊維は、
少なくとも１種類以上の着色剤を含有しており、強度が
５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０％以上であり、
１０％伸度時における強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下
であることを特徴とする。

【０００９】なお、本発明のポリブチレンテレフタレー
ト繊維においては、以下の（１）および（２）が好まし
い条件であり、これらの条件の適応によりさらに優れた
効果を期待することができる。 （１）着色剤の含有量が繊維重量に対して０．０１〜
１．０重量％であることを特徴とする。 （２）９０モル％以上がブチレンテレフタレート単位か
らなることを特徴とする。また、本発明のシートベルト
ウェビングは前記のポリブチレンテレフタレート繊維を
ウェビングに使用したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリブチレンテレフタレート繊維は、少なくと
も１種類以上の着色剤を含有していることが必要であ
る。着色剤としては、カーボンブラック系顔料、チタン
系顔料のような無機系顔料や、フタロシアニン系顔料、
アントラキノン系着色剤、スチレン系着色剤、及びキナ
クリドン系着色剤などのような有機系着色剤が挙げられ
る。なかでも、使用済みシートベルトを再溶融によって
リサイクルすることを考慮すると、カーボンブラック系
顔料等の無機顔料の使用が好ましい。

【００１１】顔料の粒径は大きいほどポリマ中での異物
とされ易くなるので、粒径分布の最大値が６０ｎｍ以
下、例えば、粒径分布が１〜３０ｎｍであることが強力
利用率を高める等の効果が期待できるため好ましい。

【００１２】着色剤の含有量は、繊維重量に対し０．０
１〜１．０重量％であることが好ましく、より好ましく
は０．０３〜０．５重量％の範囲内である。即ち、その
含有量の下限値は、所望の色調の原着繊維とするという
点からの量であり、逆にその上限値は、必要な強度特性
等を容易に得ることが阻害されないための量である。

【００１３】着色剤の添加方法としては、ポリブチレン
テレフタレート製造のためのエステル化工程、エステル
交換工程、又は重縮合反応工程において添加する方法、
チップ乾燥時にブレンドして紡糸する方法、紡糸時ポリ
マに着色剤を直接添加する方法、又は、着色剤を高濃度
（例えば５重量％以上）に含有するマスターチップを使
用し、ベースチップとブレンド混和し溶融混合する方法
などの一般的な添加技術を適用することができ、任意の
添加時期が選択され得るが、品質の安定性、操業の安定
性、及び生産コストなどの点を考慮すると、マスターチ
ップを使用する方法が特に有効である。

【００１４】本発明のポリブチレンテレフタレート繊維
は、引張り強度５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは
５．７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、破断伸度が２０％以上、よ
り好ましくは２３％以上３５％以下である。前述の産業
資材用においては、エネルギー吸収能や寸法安定性の他
に、使用に耐えうる強伸度特性がもちろん必要であり、
上記範囲を外れるとウェビングの形態等で使用の際に、
引張り特性、屈曲特性などの力学特性が劣り、不適当で
ある。また、破断伸度が２０％未満であると、たとえば
シートベルトウェビングとしたとき、柔軟性が損なわれ
るとともに、製織時にケバや糸切れを起こし易く、また
エネルギー吸収性も損なわれるので不適当である。ま
た、伸度が大き過ぎる場合には、ウェビング自体の伸度
が大きくなり、成形時にたわみやすいなどの問題を生じ
てくるので好ましくない。

【００１５】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維は、強度−伸長曲線による１０％伸度時における
強度が２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが必要であ
る。より好ましくは０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上２．０ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘ以下である。

【００１６】この特性により、この原糸を用いた産業用
資材は、著しく高いエネルギー吸収能を有することがで
きる。従来、シートベルトなどの用途において高いエネ
ルギー吸収能を持つ繊維は、強度−伸長曲線において、
この曲線とＸ軸とで囲まれる面積が高いほどその性能が
優れていると言われてきた。しかし衝撃の初期において
その衝撃を吸収するためには、面積ではなく低荷重時に
高伸度を有する、すなわち１０％伸度時における強度が
２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることの方が有効であ
る。

【００１７】本発明のポリブチレンテレフタレート繊維
は、ブチレンテレフタレート成分から構成されるが、そ
の性質を損ねない範囲の少量であれば、曵糸性を高める
などの目的で共重合成分を含んでいても差し支えない。
ブチレンテレフタレート単位は９０モル％以上とするこ
とにより原糸の高強度化の効果が期待できる。また、曳
糸性を損ねない範囲で、製品の性能を高める目的で、難
燃剤や酸化防止剤を添加することも何等差し支えない。

【００１８】少量含有させてもよい共重合成分として
は、エステル形成性成分であれば特に限定されず、プロ
ピレングリコール、プロピレンオキサイドの他にエチレ
ンオキサイド、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン
酸、ジフェニルジカルボン酸、５−スルホン酸ナトリウ
ムイソフタル酸などが挙げられるがこの限りではない。

【００１９】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維の繊度構成は、用途に合わせて設定すればよい。
一般には、総繊度２００デシテックス以上３０００デシ
テックス以下、単糸繊度１．０デシテックス以上２２．
５デシテックス以下、より好ましくは２．０デシテック
ス以上１５．０デシテックス以下である。もちろん、用
途に応じて強力を高めるために、合糸し総繊度を増して
使用することは何等差し支えない。

【００２０】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維は、産業用資材用途として好適に使用することが
できるが、特に好ましくはエネルギー吸収性を目的とし
たシートベルト用途である。シートベルト用途として使
用する際には、少なくとも経糸に使用していれば所望の
エネルギー吸収性を得ることが可能であるが、経糸、緯
糸の両方に使用することも何ら差し支えない。

【００２１】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維を使用したシートベルトウェビングの破断強力
は、１５ｋＮ以上であることが好ましい。これは、衝撃
時にウェビングの破断を防ぐ効果が期待できるからであ
る。

【００２２】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維を使用したシートベルトウェビングの１１．１ｋ
Ｎ荷重時の伸度は１０％以上であることが好ましい。こ
れは、エネルギー吸収仕事量を増加させる効果が期待で
きるからである。１１．１ｋＮ荷重時の伸度とはＪＩＳ
規格Ｄ４６０４の６．１−（４）エネルギー吸収性試験
の項に記載の方法に準じてシートベルトの荷重−伸び線
図を測定した場合の最大荷重１１．１ｋＮ時の伸度のこ
とである。

【００２３】本発明におけるポリブチレンテレフタレー
ト繊維を使用したシートベルトウェビングのエネルギー
吸収仕事量は１０００Ｊ／ｍ以上であることが好まし
い。これは、衝撃時に人体に加わる衝撃を少なくする効
果が期待できるからである。

【００２４】次に、本発明にかかるポリブチレンテレフ
タレート繊維の製造方法について説明する。ポリブチレ
ンテレフタレートに着色剤を含有する原着ポリブチレン
テレフタレートチップとポリブチレンテレフタレートベ
ースチップとを所定割合で混合することによって調整
し、通常の溶融紡糸法により口金より紡出される。この
とき、ポリマの熱による劣化を防ぐために、紡糸機内に
おけるポリマの滞留時間は短いほど好ましく、通常１０
分以内、好ましくは１〜５分とすればよい。紡糸温度は
通常２４０℃〜２８０℃であればよいが共重合成分の有
無などにより適宜最適化すればよい。

【００２５】さらに、口金直下には加熱筒を配し、吐出
糸条はこの加熱筒内を通過させることが好ましい。この
加熱筒は、一般に、１０〜１００cmの長さで、２００℃
〜３５０℃で温度制御されたものであればよいが、その
長さ及び温度条件は、得られる糸条の繊度やフィラメン
ト数により最適化されればよい。この加熱筒を使用する
ことにより、溶融ポリマの固化を遅らせ高強度を発現さ
せる効果が期待できる。

【００２６】なお、高温での熱劣化を防止するために
は、必要に応じて加熱筒内雰囲気を高温不活性ガスでシ
ールすることが好ましい。

【００２７】紡出糸条は、上記高温雰囲気中を通過した
後、冷風で冷却固化され、ついで油剤が付与された後、
紡糸速度を制御する引取りロールで引取られる。

【００２８】引取りロールに引取られた未延伸糸条は、
通常連続して延伸されるが、一旦巻取った後に別工程で
延伸してもよい。紡糸速度は、通常５００〜３０００ｍ
／分、好ましくは１５００ｍ／分以下であればよい。延
伸は常法の熱延伸が採用されればよく、２段以上の多段
延伸が好ましい。その延伸倍率は未延伸糸の複屈折、延
伸温度、および多段延伸する際の延伸比配分等によって
変化させうるが、１．５〜５．５倍、好ましくは２．５
〜４．５倍のような高倍率がとられる。

【００２９】次いで、この延伸糸は熱固定される。熱固
定は糸条を熱ローラや熱板に接触させたり、また高温気
体中を通過させることなどの公知の方法により行えばよ
く、一般に１６０〜２１０℃、好ましくは１７０〜２０
０℃の熱固定温度をとればよい。この熱固定時の張力お
よび温度を変化させることで、乾熱収縮率をコントロー
ルすることが可能である。１５０℃・３０分における乾
熱収縮率が９．０％以下であると、ウェビング形態等で
の使用においてもより寸法安定性が高くなり好ましい。

【００３０】さらに、本発明におけるポリブチレンテレ
フタレート繊維は、工程上の毛羽発生を抑えるため、延
伸工程および熱固定工程において、フィラメントに交絡
処理を施すことは何等差支えない。交絡は、エア交絡な
ど公知の方法が採用でき、例えばエア交絡の場合、用い
る糸条の繊度や張力に応じて、エアの圧力を適宜変更す
る事で目的の交絡度を達成することができる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。本発明における各物性は次のようにして測定した値
である。

【００３２】［繊維の強度、伸度］ＪＩＳ Ｌ−１０１
３に準じて、気温２０℃、湿度６５％の温調室にてオリ
エンテック社製テンシロン引張試験機ＲＴＭ−１００を
用い、糸長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定し
た。

【００３３】［固有粘度ＩＶ］ (a) ＰＢＴの場合； 試料０．１２５ｇにオルソクロル
フェノール２５ｍｌを加えて、１２０℃で３０分間加熱
して溶解する。その後、オストワルド粘度計にて溶解し
た溶液の相対粘度ηｒを２５℃で測定し、換算表（表
１）よりＩＶを求める。

【００３４】

【表１】 ［ウェビングの破断強力］ＪＩＳ Ｄ ４６０４の７．
４（１．１）項に準じて測定し、破断時の強力を求め
た。

【００３５】［ウェビングの１１．１ｋＮ時伸度］ＪＩ
Ｓ Ｄ ４６０４の７．４（１．３）項に準じて測定
し、１１．１ｋＮ時の伸度を求めた。

【００３６】［ウェビングのエネルギー吸収仕事量］Ｊ
ＩＳ Ｄ ４６０４の７．４（１．４）項に準じて測定
し、初荷重（０．２０ｋＮ）から最大荷重（１１．１ｋ
Ｎ）まで引張荷重時の曲線により生ずる仕事量面積（図
１のΔＡＢＤの面積）を初荷重時の標点間距離で除し、
単位長さあたりの仕事量（Ｊ／ｍ）に換算した値であ
る。

【００３７】［ウェビングの光に対する染色堅牢度］Ｊ
ＩＳ Ｄ ４６０４の７．４（２．６）項に準じて測定
し、ＪＩＳ Ｌ ０８０１に規定する変退色５級以上を
◎、４級を○、３級を△、２級以下を×とした。

【００３８】［原糸の製造および特性］ ［実施例１］固有粘度ＩＶが１．９５、残留水分率０．
００３％以下のポリブチレンテレフタレートチップ（ベ
ースポリマ）と、カーボンブラック顔料（粒度分布３〜
２０ｎｍ）を２０重量％含有し、固有粘度ＩＶが１．３
０のポリブチレンテレフタレートマスターチップとを、
重量比５０：１の割合で均一混合した後、紡糸温度２７
０℃にて溶融し、孔数１４０の紡糸口金から吐出した。
吐出された糸条は直ちに長さ３００mm、温度２９０℃の
加熱筒を通過した後、風速３０ｍ／分で１８℃の冷却風
を糸条に吹付けて冷却、固化させ、ついで油剤を延伸糸
で０．６％の油分量となる量で付与した後、６００ｍ／
分で引取った。

【００３９】紡出糸を、巻取ることなく引続き２段延伸
により、トータル延伸倍率４．１倍、最終延伸ロール温
度１８０℃で延伸熱処理した後、５．０％の弛緩率でリ
ラックス処理を施し、１６７０デシテックス、１４０フ
ィラメントの延伸糸を得た。この原糸の物性測定結果を
表２に示した。

【００４０】［実施例２］カーボンブラック顔料（粒度
分布３〜２０ｎｍ）を１０重量％とチタンブラック顔料
（粒度分布３〜２０ｎｍ）を１０重量％含有するポリブ
チレンテレフタレートマスターチップを使用した以外
は、実施例１と同じ条件で製糸し、１６７０デシテック
ス、１４０フィラメントの原糸を得、物性測定結果を表
２に示した。

【００４１】［比較例１］固有粘度ＩＶが１．２０、残
留水分率０．００３％以下のポリエチレンテレフタレー
トチップ（ベースポリマ）と、カーボンブラック顔料
（粒度分布３〜２０ｎｍ）を２０重量％含有し、固有粘
度ＩＶが０．８のポリエチレンテレフタレートマスター
チップとを、重量比５０：１の割合で均一混合した後、
紡糸温度３００℃にて溶融し、トータル延伸倍率５．６
倍、最終延伸ロール温度２３０℃とした以外は、実施例
１と同じ条件で製糸し、１６７０デシテックス、１４０
フィラメントの原糸を得、物性測定結果を表２に示し
た。

【００４２】［比較例２］カーボンブラック顔料を含有
しているポリブチレンテレフタレートマスターチップを
使用しない以外は、実施例１と同じ条件で製糸し、１６
７０デシテックス、１４０フィラメントの原糸を得、物
性測定結果を表２に示した。

【００４３】［比較例３］トータル延伸倍率を３．２倍
に変更した以外は、実施例１と同じ条件で製糸し、１６
７０デシテックス、１４０フィラメントの原糸を得、物
性測定結果を表２に示した。

【００４４】

【表２】 ［ウェビング試験］ ［実施例１〜２および比較例１〜３］上記、実施例１〜
２および比較例１〜３にて得られたそれぞれの原糸３０
０本を経糸とし、緯糸としては、強度７．７ｃＮ／ｄｔ
ｅｘ、伸度１３％の原着ポリエチレンテレフタレート繊
維（７００ｄｔｅｘ／７２フィラメント）を２本引揃
え、緯糸の織密度１５本／２５ｍｍとして、ニードル織
機を用いて製織し、巾５１ｍｍのウェビングを得た。次
いで２００℃下で１分間のヒートセット及び仕上げ処理
剤付与を行ない、シートベルトウェビングを製造した。
ただし、比較例２のみ製織後にウェビングを染液に通
し、２００℃下で１分間のヒートセットを行った後、仕
上げ処理剤付与を行った。得られたシートベルトウェビ
ングの評価結果を表３に示した。

【００４５】

【表３】 表３の結果から明らかなように、得られた実施例１およ
び実施例２のシートベルトウェビングはエネルギー吸収
仕事量が大きく、光に対する染色堅牢度も良好で、強度
特性にも優れたシートベルトウェビングであった。一方
比較例１は、光に対する染色堅牢度は良好で、強度特性
にも優れているが、エネルギー吸収性に乏しく、衝撃時
に人体に傷害を加える可能性の高いシートベルトウェビ
ングであった。比較例２は、エネルギー吸収仕事量が大
きく、強度特性にも優れているが、光に対する染色堅牢
度に劣っており、製品としての外観が損なわれる可能性
が高いシートベルトウェビングであった。比較例３はエ
ネルギー吸収仕事量は高いが破断強力が小さいため、衝
撃時には、ウェビングが伸びたあと最終的に破断してし
まうか、ハンドルやダッシュボードに人体が衝突するま
で伸びてしまうため、人体に損傷を与える可能性が高い
シートベルトウェビングであった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば着
色剤を含有原着されたポリブチレンテレフタレート繊維
を使用することにより、エネルギー吸収性および光に対
する染色堅牢度が良好なシートベルトウェビングを始め
とする産業用製品を低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェビングのエネルギー吸収仕事量を説明する
ための荷重−伸び線図の一例である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D018 BA02 BA03 4L035 AA02 BB36 BB52 BB56 BB61 BB81 BB89 BB91 CC07 EE08 EE20 FF01 HH10 JJ10 KK01 4L048 AA22 AA48 AA49 AA56 AB07 AC09 AC10 BA02 CA00 CA01 CA02 CA15 DA00 DA26

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１種類以上の着色剤を含有して
   おり、強度が５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０％
   以上であり、１０％伸度時における強度が２．５ｃＮ／
   ｄｔｅｘ以下であることを特徴とするポリブチレンテレ
   フタレート繊維。
2. 【請求項２】着色剤の含有量が繊維重量に対して０．０
   １〜１．０重量％であることを特徴とする請求項１記載
   のポリブチレンテレフタレート繊維。
3. 【請求項３】９０モル％以上がブチレンテレフタレート
   単位からなることを特徴とする請求項１または２記載の
   ポリブチレンテレフタレート繊維。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のポリブチ
   レンテレフタレート繊維を少なくともウェビングの経糸
   に使用したことを特徴とするシートベルトウェビング。
5. 【請求項５】ウェビングの破断強力が１５ｋＮ以上、１
   １．１ｋＮ荷重時の伸度が１０％以上、エネルギー吸収
   仕事量が１０００Ｊ／ｍ以上であることを特徴とする請
   求項４記載のシートベルトウェビング。