JP2002105758A - 共重合ポリエステル繊維及びシートベルトウェビング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の素材より格段にエネルギー吸収性能に優
れ、さらに染色工程を不要とし従来品と同等の光に対す
る染色堅牢性を備えたシートベルトウェビングを提供す
ることにより、従来一部車種の一部シートにしか装備さ
れていなかったエネルギー吸収機能をすべての席のシー
トベルトに付与し、事故時の衝撃による人体の傷害を減
少する。 【解決手段】５〜２０モル％の第３成分が共重合された
ＩＶ０．７以上のエチレンテレフタレートからなり、少
なくとも１種類以上の着色剤を含有しており、強度が
４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０％以上であるこ
とを特徴とする共重合ポリエステル繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用資材用途と
して好適な高強度共重合ポリエステル繊維およびエネル
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】従来この分野では、ポリアミド系繊維が多
く用いられてきたが、ポリアミドの比較的高い平衡水分
率に起因する寸法安定性の不足、あるいは耐光性不良な
どのため、ポリエチレンテレフタレート繊維に置き換わ
ってきている。確かに、ポリエチレンテレフタレート繊
維は安価な上、低い吸水性を有するので寸法安定性に優
れ、また耐光性にも優れた好ましい素材である。

【０００４】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、耐光性、エネルギー
吸収能などが挙げられるが、特に近年では本来人体の保
護のために用いられるシートベルトや安全ロープなどに
よる人体の損傷、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。

【０００５】また、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所望の色に染
色して用いられるため、産業用繊維として厳しい環境下
での使用時における高い色の堅牢性を備えていることの
他に染色後においても良好な風合いと柔軟性を有してい
ることが必要である。

【０００６】ポリエチレンテレフタレートに高いエネル
ギー吸収性を付与する方法として、特開平９−１４３８
１６号公報、ＵＳＰ５，８３０，８１１に記載の方法が
ある。これらはいずれもポリエチレンテレフタレートに
第３成分を共重合することにより高強度で、エネルギー
吸収能に優れたポリエステル繊維を得るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法によって
得られる共重合ポリエステル繊維は良好なエネルギー吸
収性を有するが、かかる共重合ポリエステル繊維ででき
たベルトやロープを通常ポリエチレンテレフタレートで
行われているような染色・熱固定の工程に共すると、製
品が極端に硬化し、実用に適さない物になってしまうと
いう欠点があった。硬化の程度を緩和するには染色後の
熱固定温度を下げることが有効であるが、低温の熱固定
では染色堅牢性が低下してしまい、色調の堅牢性の面か
ら実用上の問題が生じる。

【０００８】このように、良好なエネルギー吸収性と色
調の堅牢性、柔軟性を併せ持つ共重合ポリエステル繊維
は得られていないのが実状であった。

【０００９】本発明は、このような従来技術を背景にな
されたもので、従来にない良好なエネルギー吸収性と色
調の堅牢性、柔軟性を併せ持つ共重合ポリエステル繊維
およびそれによって得られるシートベルトウェビングを
提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための本発明の共重合ポリエステル繊維は以下の構成よ
りなる。すなわち、５〜２０モル％の第３成分が共重合
されたＩＶ０．７以上のエチレンテレフタレートからな
り、少なくとも１種類以上の着色剤を含有しており、強
度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０％以上であ
ることを特徴とする。さらに、本発明の共重合ポリエス
テル繊維においては、次の（１）および（２）がそれぞ
れ好ましい態様であり、これらの条件を適用することに
よって、さらに優れた効果の取得を期待することができ
る。 （１）１０％伸長時の強度が０．９〜１．８ｃＮ／ｄｔ
ｅｘであること。 （２）着色剤の含有量が０．１〜１．０重量％であるこ
と。 また、本発明のシートベルトウエビングは前記の共重合
ポリエステル繊維を少なくとも経糸に使用したことを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の共重合ポリエステル繊維は、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。

【００１２】顔料の粒径は大きいほど製糸時における障
害となるポリマ中の異物となり易くなるので、粒径分布
の最大値が６０ｎｍ以下であること、例えば、粒径分布
が１〜２０ｎｍや３〜２０ｎｍであることが好ましい。
また、粒径分布の最小値があまりにも小さくなり過ぎる
と、例えば１ｎｍより小さくなると、顔料粒子どうしが
２次凝集し易くなるので、ポリマ中での均一分散性が阻
害され易くなり好ましくない。

【００１３】着色剤の含有量は、ポリマに対し０．１〜
１．０重量％であることが好ましく、より好ましくは
０．３〜０．５重量％である。着色剤の含有量をかかる
範囲にすることにより、所望の色調の原着繊維が得られ
と同時に、安定して高強度の糸を製糸することができ
る。

【００１４】着色剤の添加方法としては、共重合ポリエ
ステル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１重量％以上、好ましくは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。

【００１５】本発明の共重合ポリエステル繊維は、引張
り強度４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは５．０ｃ
Ｎ／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。産業資材用途におい
ては、エネルギー吸収能や寸法安定性の他に、使用に耐
え得る強度特性がもちろん必要であり、上記範囲を外れ
ると引張り特性、引裂き特性、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、シートベルトやロープとした際のエネルギー吸
収性が不十分になる。また、伸度が３５％を越える場合
には高い強度が得られにくいことから好ましくない。

【００１６】本発明の共重合ポリエステル繊維は、ポリ
エチレンテレフタレートを主たる構成単位とし、５〜２
０モル％の範囲で第３成分が共重合されたものであり、
その共重合率は好ましくは６〜１５モル％である。

【００１７】ポリエチレンテレフタレートに共重合され
る第３成分としてはイソフタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸、アジピン酸、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、プロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、
カプロラクトン等があげられるが、良好なエネルギー吸
収性が得られることからイソフタル酸又はε−カプロラ
クトンが好ましい。第３成分の共重合率が５モル％未満
の場合には高いエネルギー吸収性を有する共重合ポリエ
ステル繊維は得られない。一方、共重合率が２０モル％
を越える場合には高い破断強度が得られなくなる。

【００１８】また、曳糸性を損ねない範囲で、布帛の性
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。

【００１９】本発明の共重合ポリエステル繊維のＩＶは
０．７以上であり、好ましくは０．８以上である。ＩＶ
が０．７未満の場合にはベルト・ロープ用途に必要な強
度が得られない。

【００２０】エネルギー吸収特性として、本発明の共重
合ポリエステル繊維は１０％伸長時の強度が０．９〜
１．８ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましく、さらに好
ましくは１．１〜１．６ｃＮ／ｄｔｅｘである。１０％
伸長時の強度が０．９ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合にはベ
ルトが１０％伸長するまでに吸収できる単位繊度あたり
のエネルギーが小さくなりすぎ、ベルトとして適当なエ
ネルギー吸収量を付与するために多量の繊維が必要とな
る。逆に、１０％伸長時の強度が１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ
を越える場合にはベルトの伸長によって人体にかかる力
が大きくなりすぎる等の問題があり、１０％伸長時の強
度をかかる範囲にすることにより、適度なエネルギー吸
収特性に優れた共重合ポリエステル繊維を得ることが可
能となる。

【００２１】本発明における共重合ポリエステル繊維の
繊度構成は、用途に合わせて設定すればよく、一般に
は、総繊度２５０デシテックス以上２３００デシテック
ス以下である。単糸繊度については１．０デシテックス
以上２２．５デシテックス以下が好ましく、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、
合糸により総繊度を増して使用することは何等差し支え
ない。繊維あるいはこの繊維を用いたベルトなどの柔軟
性を高めるためには、単糸繊度は小さい方が好ましい
が、単糸繊度が細すぎると耐摩耗性が低下すること、お
よび単糸繊度が１．０デシテックス未満と細くなると通
常の直接紡糸では糸切れや繊度斑のため安定な紡糸が困
難となるので実用的ではない。

【００２２】次に、本発明にかかる共重合ポリエステル
繊維の製造方法の一例を説明するが、本発明の共重合ポ
リエステルの製法はこれに限定されるものではない。

【００２３】ＩＶが０．７以上となるような固有粘度水
準を有する共重合ポリエステルチップに、着色剤を高濃
度に含有する原着共重合ポリエステルチップまたは原着
ホモポリエステルチップ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す
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２６０℃〜２８０℃であればよいが共重合
成分の種類や量などにより適宜最適化すればよい。

【００２４】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℃で温度制御された加熱筒であればよいが、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。この加熱筒の使用に
より、溶融ポリマの固化を遅らせ高強度を発現させるこ
とができる。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。

【００２５】紡出された糸条は、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。
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３００〜３０００ｍ／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得る
が、１．５〜６．５倍、好ましくは２．５〜６．０倍の
ような高倍率がとられる。

【００２６】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１６０〜２４０℃、好ましくは１８０〜２２
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。

【００２７】さらに、本発明における共重合ポリエステ
ル繊維に、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。この場合、交絡度
としては２０以上さらには３０以上が好ましい。

【００２８】

【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。

【００２９】［繊維の強度、伸度］ＪＩＳ Ｌ−１０１
３に準じ、試料を気温２０℃、湿度６５％の温調室にて
テンシロン引張試験機を用い、糸長２５ｃｍ、引張速度
３０ｃｍ／分で測定した。

【００３０】［固有粘度ＩＶ］試料８．０ｇにオルソク
ロロフェノール１００ｍｌを加えて、１６０℃で１０分
間加熱して溶解する。その後、オストワルド粘度計を用
いて、溶解した溶液の相対粘度ηｒを２５℃で測定し、
次の近似式によりＩＶを算出する。 ＩＶ＝０．０２４２ηｒ＋０．２６３４ ただし、ηｒ＝（ｔ×ｄ）／（ｔ0 ×ｄ0 ） ｔ：溶液の落下時間（秒） ｔ0 ：オルソクロルフェノールの落下時間（秒） ｄ：溶液の密度（ｇ／ｃｃ） ｄ0 ：オルソクロルフェノールの密度（ｇ／ｃｃ） で
ある。

【００３１】［ウェビングの引張り強力］ＪＩＳ Ｄ
４６０４の７．４（１．１）項に準じて測定し、破断時
の引張り強力を求めた。

【００３２】［ウェビングの伸び率］ＪＩＳ Ｄ ４６
０４の７．４（１．３）項に準じて測定し、１１．１ｋ
Ｎ時の伸び率を求めた。

【００３３】［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）項エネルギー吸
収率試験に準じて、初荷重（０．２０ｋＮ）から最大荷
重（１１．１ｋＮ）まで引張荷重時の曲線により生ずる
仕事量面積を初荷重時の評点間距離で除し、単位長さあ
たりの仕事量（Ｊ／ｍ）に換算した値である。

【００３４】［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。

【００３５】［柔軟性・風合い］適度な柔軟性と張りを
有するもの（◎）から厚紙調で全く柔軟性に欠けるもの
（×）までの間で官能的評価を行った。 ［原糸の製造および特性］ ［実施例１］エチレンテレフタレートにイソフタル酸を
酸成分換算で１２モル％共重合し、重合後の固相重合に
よりＩＶ＝１．０５とした共重合ポリエステルベースチ
ップ９７．５重量％と、カーボンブラック顔料（粒度分
布３〜２０ｎｍ）を２０重量％含有したＩＶ＝０．７２
のポリエチレンテレフタレート顔料マスターチップ２．
５重量％とを混合した混合チップを得た。得られた混合
チップを紡糸温度２８５℃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３０
０mm、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、４００ｍ／分で引取った。

【００３６】紡出糸を一旦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５．６倍、最終延伸ロール温
度２１０℃で延伸熱処理した後、１５％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
１に示した。

【００３７】［実施例２］エチレンテレフタレートにイ
ソフタル酸を酸成分換算で７モル％共重合し、重合後の
固相重合によりＩＶ＝１．２０とした共重合ポリエステ
ルベースチップ９７．５重量％と、カーボンブラック顔
料（粒度分布３〜２０ｎｍ）を２０重量％含有したＩＶ
＝０．７２のポリエチレンテレフタレートマスターチッ
プ２．５重量％とを混合した混合チップを得た。得られ
たチップを実施例１と同様にして紡糸し、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１に示した。

【００３８】［実施例３］エチレンテレフタレートにε
−カプロラクトンを１４モル％共重合し、重合後の固相
重合によりＩＶ＝０．９５とした共重合ポリエステルチ
ップをベースチップに使用したこと以外は実施例１と同
様にして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１に示し
た。

【００３９】［比較例１］ＩＶ＝１．２０のポリエチレ
ンテレフタレートチップをベースポリマとして使用し、
紡糸温度を３００℃に変更し、延伸後の弛緩率を１０％
に変更したこと以外は実施例１と同様にして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１に示した。

【００４０】［比較例２］顔料入りのマスターチップを
使用せず、エチレンテレフタレートにイソフタル酸を酸
成分換算で１２モル％共重合したＩＶ＝１．０５の共重
合ポリエステルチップのみを使用したこと以外は実施例
１と同様にして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１に
示した。

【００４１】［比較例３］エチレンテレフタレートにイ
ソフタル酸を酸成分換算で１２モル％共重合したＩＶ＝
０．６８の共重合ポリエステルチップをベースチップと
して使用したこと以外は実施例１と同様にして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１に示した。

【００４２】［比較例４］トータル延伸倍率を３．２倍
に変更し、延伸後の弛緩率を１０％に変更したこと以外
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た。この原糸の物性
測定結果を表１に示した。

【００４３】

【表１】 ［ウェビング試験］ ［実施例１〜３および比較例１〜４］上記、実施例１〜
３および比較例１〜４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６．５ｃＮ／ｄｔ
ｅｘ、伸度２０％の原着ポリエステル繊維（７００ｄｔ
ｅｘ／７２フィラメント）を２本引揃え、ニードル織機
を用いてシートベルトウェビングを製織し、次いで７５
kgの張力下１６０℃２分間のヒートセットを行った後仕
上げ処理剤を付与し、シートベルトウェビングを製造し
た。ただし、比較例２のみ製織後ヒートセット前に液浴
による染料付与を行った。また、比較例２については染
料固着強化のためにヒートセット温度条件を１８５℃２
分間に変更した水準も行った（表２：比較例２Ａ）。得
られたシートベルトウェビングの評価結果を表２に示
す。

【００４４】

【表２】 表２の結果から明らかなように、得られた実施例１〜３
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が×で
あり、また、柔軟性にも劣るものであった。比較例３、
４は破断強力が小さく、シートベルトとして使用した際
にウェビングの破断が生じる可能性が高いシートベルト
ウェビングであった。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば原
着された共重合ポリエステル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優
れ、なおかつ高温の熱セットが不要になるために製品と
して良好な風合いと柔軟性を併せ持つ繊維製品を低コス
トで得ることが可能になる。かかる繊維はシートベルト
ウェビングを始めとする産業用繊維製品として良好に使
用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０３Ｄ 1/00 Ｄ０３Ｄ 1/00 Ｄ 15/00 15/00 Ａ Ｅ Ｆターム(参考） 3D018 BA01 DA01 4L035 BB36 BB52 BB56 BB61 BB81 BB91 CC07 EE08 EE20 FF01 HH10 JJ10 4L048 AA21 AA48 AA49 AA56 AB07 AC09 AC10 BA02 CA00 CA01 CA12 DA26 EA00 EB05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】５〜２０モル％の第３成分が共重合された
   ＩＶ０．７以上のエチレンテレフタレートからなり、少
   なくとも１種類以上の着色剤を含有しており、強度が
   ４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が２０％以上であるこ
   とを特徴とする共重合ポリエステル繊維。
2. 【請求項２】１０％伸長時の強度が０．９〜１．８ｃＮ
   ／ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１記載の共重
   合ポリエステル繊維。
3. 【請求項３】着色剤の含有量が０．１〜１．０重量％で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の共重合
   ポリエステル繊維。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の共重合ポ
   リエステル繊維を少なくとも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。