JP2005068635A

JP2005068635A - ゴム補強用ポリエステル繊維およびディップコード

Info

Publication number: JP2005068635A
Application number: JP2004357536A
Authority: JP
Inventors: Masanao Kobashi; 正直小橋; Katsutoshi Imaoka; 克利今岡; Mitsuhiro Sakuta; 光浩作田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】
高弾性率かつ低収縮性を有すると共に、ディップ処理時の強力利用率に優れる、ゴム補強用ポリエステル繊維およびディップコードを提供する。
【解決手段】
分子鎖の全繰返し単位の９０モル％以上がポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維であって、固有粘度（ＩＶ）が０．８５ｄｌ／ｇ以上であり、下記（ａ）〜（ｄ）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）強度≧６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
（ｂ）強度×（切断伸度）^０．５≦２６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５
（ｃ）単糸繊度≦５．０ｄｔｅｘ
（ｄ）１１０Ｈｚの動的粘弾性測定における損失正接（ｔａｎδ）の主分散ピーク温度≦１４７．０℃

Description

本発明はタイヤコード、Ｖベルト、コンベアベルト、ホース等の産業用資材に適用されるポリエステル繊維に関するものである。特にゴム補強用として使用される、ディップコードが高弾性率かつ低収縮性を有すると共に、ディップ処理時の強力利用率に優れる、ポリエステル繊維に関するものである。

ポリエステル繊維は機械的性質、寸法安定性、耐久性に優れ、衣料用途のみでなく産業用途、なかでもタイヤコード、Ｖベルト、コンベアベルト、ホースなどゴム補強用に広く利用されている。タイヤコード用途では、乗用車用タイヤのラジアル化が進み、高速走行時の乗り心地や操縦安定性が優れ、かつ、燃費節約のため、軽量であることが要求されており、そのためカーカスプライ用ディップコードとしては、高弾性率かつ低収縮性であり、しかも高強度である繊維が強く求められている。

これらの特性に優れたポリエチレンテレフタレート繊維の製造方法としては、ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸した後、１０００〜３０００ｍ／ｍｉｎの比較的高い紡糸速度で引取ることにより、複屈折率が０．０２〜０．０７の高配向未延伸糸いわゆるＰＯＹを得て、このＰＯＹを１．５〜３．５倍の低い倍率で熱延伸する方法が知られている。（以下ＰＯＹ方式と称する）かかる方法によって得られたポリエステル繊維は、溶融紡糸後、１０００ｍ／ｍｉｎ以下の低紡糸速度で引取った複屈折率が０．０１以下の低配向未延伸糸を４〜７倍の高倍率で熱延伸する方法（以下、ＵＤＹ方式と称する）によって得られる高強度繊維と比較して、高弾性率、低収縮性を実現する技術として極めて優れている。

しかしながら、ＰＯＹ方式によるポリエステル繊維は、前記のような優れた特性を有する反面、ＵＤＹ方式によるポリエステル繊維に比して強度および切断伸度が明らかに低く、この様に繊維の切断伸度が低いと撚糸時およびディップ処理時の強力低下が大きくなり、ディップコードとしての、強力が低く不十分なものであった。

かかる要求に対し例えば、特許第２５６９７２０号公報では、切断伸度≧１１％で、かつ強伸度積が３０〜３６ｇ／ｄ・％^０．５（２６．５〜３１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５）である、原糸を用いることで、ディップ処理時の強力利用率に優れ、高強度なディップコードが得られるが、寸法安定性については、レーヨン代替を視野に入れた、近年の更なる高弾性率、低収縮性の要求レベルを満足するものではない。

また、特許第２７７５９２３号公報では、強伸度積≧中間伸度＋乾熱収縮率＋２２．０である原糸を用いることで、高強度なディップコードが得られているが、ディップコードの寸法安定性については明記されておらず、そのレベルが不明である。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、レーヨン代替を視野に入れた、高弾性率かつ低収縮性を有すると共に、ディップ処理時の強力利用率に優れる、ゴム補強用ポリエステル繊維およびディップコードを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段、即ち本発明の第１は、分子鎖の全繰返し単位の９０モル％以上がポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維であって、固有粘度（ＩＶ）が０．８５ｄｌ／ｇ以上であり、下記（ａ）〜（ｄ）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であり、
（ａ）強度≧６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
（ｂ）強度×（切断伸度）^０．５≦２６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５
（ｃ）単糸繊度≦５．０ｄｔｅｘ
（ｄ）１１０Ｈｚの動的粘弾性測定における損失正接（ｔａｎδ）の主分散ピーク温度≦１４７．０℃

第２は、強度×（切断伸度）^０．５が２５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５以下である特許請求項１記載のポリエステル繊維であり、

第３は、強度×（切断伸度^）０．５が２５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５以下である特許請求項１記載のポリエステル繊維であり、

第４は、強度×（切断伸度）^０．５が２３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５以下である特許請求項１記載のポリエステル繊維であり、

第５は、請求項１〜４記載のいずれかに記載のポリエステル繊維からなる原糸を１本または複数本撚糸して下撚糸となし、下撚糸を２本以上撚り合わせ生コードとなし、該生コードをディップ処理して得られるディップコードが下記（ａ）および（ｂ）の特性を同時に満足することを特徴とする、ポリエステルディップコードであり、
（ａ）ディップ処理時の強力利用率（ディップコード強力／生コード強力）≧９６％
（ｂ）中間伸度＋乾熱収縮率≦７．５％
第６は、ディップ処理時の強力利用率（ディップコード強力／生コード強力）が９８％以上である特許請求項５記載のポリエステルディップコードである。

本発明で用いられるポリエステル繊維は分子鎖の全繰返し単位の９０モル％以上がポリエチレンテレフタレートからなり、固有粘度［ＩＶ］は０．８５ｄｌ／ｇ以上であることが必要である。固有粘度［ＩＶ］が０．８５未満では、高強度、高耐久性など、ゴム補強材としての基本的な特性を満足するこができない。また、製糸性など操業性の面から、固有粘度［ＩＶ］は１．１０以下、好ましくは１．００以下である。

本発明に言う強伸度積は、ポリエステル繊維のタフネス（繊維を切断するのに必要な仕事量）に相当するメジャーであり、従来技術、例えば特許第２５６９７２０号公報では、原糸の切断伸度が１１％以上で、かつ強伸度積を３０〜３６ｇ／ｄ・％^０．５（２６．５〜３１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５）とすることで、特許第２７７５９２３号公報では強伸度積≧（中間伸度＋乾熱収縮率）＋２２．０とすることで高強度なディップ処理コードを得ている。これら、２つの公報においては、いずれも原糸の強伸度積を大きくすることで、撚糸時およびディップ処理時の強力低下を軽減させ、優れたディップコード強力を得ることが特徴である。

これに対し、本発明者が鋭意検討した結果、強伸度は、強度≧６．０ｃＮ／ｄｔｅｘかつ強度×（切断伸度）^０．５≦２６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５、好ましくは、強度×（切断伸度）^０．５≦２５．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５、更に好ましくは、強度×（切断伸度）^０．５≦２４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５、特に、強度×（切断伸度）^０．５≦２３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５であって、従来技術に比して非常に低強伸度積であるにもかかわらず、請求項１の（ｃ）式および（ｄ）式を同時に満足させることで、ディップ処理時の強力利用率を極めて高く維持できるという、まさに驚くべき事実を見出した。

すなわち、本発明のポリエステル繊維においては、ディップ処理時の強力利用率が極めて高いため、操業安定性の観点から原糸強度を低くしても、最終的に求められるディップコード強度は犠牲にならない特徴を有する。

また、特許第２５６９７２０号公報の実施例では、高強伸度積を得るため、固有粘度［ＩＶ］１．３〜１．８のレジンチップを用い、固有粘度［ＩＶ］１．０５〜１．１５の繊維を得ているが、本発明では固有粘度［ＩＶ］０．９５のレジンチップを用い、固有粘度［ＩＶ］０．８９〜０．９０の繊維により、課題を解決しており、特許第２５６９７２０号公報に比して非常に低粘度であり、かつ紡糸工程での固有粘度低下が小さいことが特徴と言える。これによりレジンチップのコスト面でのメリットを生じることや、紡糸溶融押出し時に熱劣化物が発生し難く、良好な操業性を得ることが出来る。

単糸繊度は、更なる高弾性、低収縮性を満足させるには５ｄｔｅｘ以下であることが必要である。５ｄｔｅｘ以上では、高弾性、低収縮性に劣るだけでなく、ディップ時の強力利用率を極めて高く維持することができない。

単糸繊度が寸法安定性、ディップ処理時の強力利用率に寄与する理由は、定かでないが、紡糸工程での、冷却固化時の単繊維内の応力分布差が小さくなり、単繊維内外層のユニフォミティーが向上しているためと考えている。

この作用は、紡糸工程での、冷却風の温度を５０℃以上、好ましくは６０℃以上とすることで、更に優れた相乗効果を得る事が出来る。

１１０Ｈｚの動的粘弾性測定における損失正接（ｔａｎδ）の主分散ピーク温度（以下Ｔαと称する）は非晶鎖の拘束性の程度を示すメジャーであり、Ｔαが低いということは、非晶鎖の拘束性が弱いことを意味している。

レーヨン代替を視野に入れた、高弾性率、低収縮性を得るにはＴα≦１４７．０℃であることが必要である。Ｔα＞１４７．０℃では、低収縮性を満足するための原糸ポテンシャルが不十分である。また、Ｔαは未延伸糸の複屈折率および比重、つまり紡糸工程での配向結晶化の程度とよい対応を示しており、本発明の請求範囲であるＴα≦１４７℃は、実施例に示す様な、紡糸条件下において、未延伸糸の複屈折率≧０．０７５、未延伸糸の比重≧１．３５５に相当し、高度に配向結晶化が進んでいる領域である。

次いで、生コードは本発明のポリエステル繊維からなる原糸を１本または複数本を撚糸して下撚糸となし、下撚糸を２本以上撚り合わせたものである。撚数は特に限定されるものでなく、下撚数と上撚数は、同じであっても、異なっていても良い。

本発明のディップ処理条件も特に限定されるものではなが、好ましい例としては、常法に従い処理液はレゾルシン・ホルマリン・ラテックスを基本とし、クロロフェノール系のキャリアー、エポキシやイソシアネートなどの接着助剤を併用した、１浴または、２浴以上の多段熱処理を行うことが望ましい。また、ヒートセット工程およびノルマライズ工程の熱処理温度は２１０〜２５０℃であることが望ましい。

ディップ処理時の強力利用率は、高ディップコード強力を維持するためには、ディップ処理時の強力利用率≧９６％が必要である。好ましくは、ディップ処理時の強力利用率≧９８％であって、更には１００％以上である。９６％未満では、高ディップコード強力を維持するため原糸強度を高くする必要があり、製糸操業性が低下する問題がある。もしくは、ディップコード強力の不足分を、簾織物のコード打込み密度を上げる、より高繊度な原糸を用いるなどの手法により補う場合は、軽量化やコスト面でのデメリットが生じることになる。

尚、特許第２５６９７２０号公報の実施例においては、原糸の強伸度積３０〜３６ｇ／ｄ・％^０．５（２６．５〜３１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５）であり、本発明の原糸の強伸度積≦２６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５に比して非常に高いが、実施例でのディップ処理時の強力利用率は約９５〜９６％に止まっており、本発明の強力利用率がいかに優れているかは明白である。

中間伸度＋乾熱収縮率は、コードの寸法安定性を示すメジャーである。中間伸度はコードの弾性率に相当するメジャーであり、中間伸度が低いということは、弾性率が高いことを示している。つまり、中間伸度と乾熱収縮率の和が小さいということは、高弾性と低収縮性を同時に併せ持つということである。中間伸度と収縮率の配分は特に限定されるものではないが、加硫条件や用途により適正なバランスが存在する。かかる観点から、レーヨン代替を視野に入れたディップコードでは中間伸度＋乾熱収縮率≦７．５％であることが必要であり、特許第２５６９７２０報の実施例が約８．０％に比して、本発明では、飛躍的に寸法安定性を向上させている。

以下実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお各物性値は下記の方法により測定したものである。

（固有粘度）
ポリマーを０．４ｇ／ｄｌの濃度で、パラクロロフェノール／テトラクロロエタン＝３／１混合溶媒に溶解し、３０℃において測定した。

（繊度）
ＪＩＳ−Ｌ１０１７の定義より、２０℃、６５％ＲＨの温湿度管理された部屋で２４時間放置後、繊度を測定した。

（強伸度）
ＪＩＳ−Ｌ１０１７の定義より、２０℃、６５％ＲＨの温湿度管理された部屋で２４時間放置後、引張試験機により、強力、破断伸度、中間伸度を測定した。なお、原糸の中間伸度荷重は、４．０ｃＮ×試料の基準繊度、生コードおよびディップ処理コードの中間伸度荷重は、２．０ｃＮ×試料の基準繊度で定義される。コードの基準繊度は、例えば１４４０ｄｔｅｘ／２の場合は２８８０ｄｔｅｘである。

（動的粘弾性）
初期試長４．０ｃｍで５００ｄｔｅｘ相当になるよう引き揃えられた試料を、周波数１１０Ｈｚ、初荷重０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘ、室温から昇温速度１℃／ｍｉｎで測定し、損失正接（ｔａｎδ）の主分散ピーク温度を求めた。

（収縮率）
ＪＩＳ−Ｌ１０１７の定義より、２０℃、６５％ＲＨの温湿度管理された部屋で２４時間放置後、無荷重状態で、乾燥機内で１５０℃×３０ｍｉｎ熱処理し、熱処理前後の試長差より求めた。

（寸法安定性指数）
上記、中間伸度と収縮率の和で、寸法安定性のメジャーとした。

［実施例１］
原糸製造方法は、固有粘度［ＩＶ］０．９５のポリエチレンテレフタレートチップを、紡糸温度３１０℃で、孔数３３６の紡糸口金より、繊度が１４４０ｄｔｅｘになるよう吐出量を調整し、紡糸筒内で７０℃、１．０ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３４００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０８９、比重は１．３６８であった）、引き続き、強度が６．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。次いで、生コードは該原糸を２本撚り合わせ、１４４０ｄｔｅｘ／２、撚数４３×４３（ｔ／１０ｃｍ）を得た。ディップコードは、該生コードをレゾルシン−ホルマリン−ラテックス（以下ＲＦＬと称する）とバルナックス社製の“バルカボンドＥ”の混合液からなる第１処理液中に浸漬させた後、１２０℃のオーブンで５６秒間乾燥させた後、２４０℃のオーブンで４．０％の伸長率を与えながら４５秒間緊張熱処理を施した。引き続きをＲＦＬからなる第２処理液中にコードを浸漬させた後、１２０℃のオーブンで５６秒乾燥させた後、２．０％の弛緩率を与えながら２３５℃のオーブンで４５秒間弛緩熱処理を施し得たものである。ディップコードの寸法安定性向上を飛躍的に向上させた例であり、かつ、ディップ処理時の強力利用率が優れるため、比較例１，３と比べて、原糸強力が低いにもかかわらず、ディップコード強力は上回っている。

［実施例２］
実施例１と同様の製造方法において、同じ未延伸糸から、強度が６．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。最終的なディップコード強力を比較例１，３と同等に合せた例であり、ディップ処理時の強力利用率が極めて優れるため、原糸強力を大幅に低く設定することができ、その結果、寸法安定性向上と操業性向上を両立させることが可能となった。

［実施例３］
実施例１と同様の製造方法において、７０℃、０．８ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３２００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０７８、比重は１．３５６であった）、引き続き、強度が７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。実施例１の紡糸速度を若干下げた例であり、ディップコード強力の向上を重視した例である。

［実施例４］
実施例１と同様の製造方法において、孔数３８０の紡糸口金に変更し、７０℃、１．０ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３２００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０８０、比重は１．３６０であった）、引き続き、強度が７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。実施例の中で、最も単糸繊度を下げた例であり、実施例３との比較より、単糸繊度を低くすることで、ディップコード寸法安定性、強力利用率ともに向上することが判る。また、実施例１〜４において、強伸度積が小さい程、またＴαが低い程、ディップ処理時の強力利用率が向上することが判る。

［比較例１］
実施例１と同様の製造方法において、７０℃、０．８ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３０００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０７２、比重は１．３４７であった）、引き続き、強度が７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。Ｔαが請求範囲から外れており、その結果、ディップコードの寸法安定性、強力利用率ともに不十分なものとなっている。

［比較例２］
実施例１と同様の製造方法において、孔数２５０の紡糸口金に変更し、７０℃、０．８ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３５００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０８５、比重は１．３６３であった）、引き続き、強度が６．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。単糸繊度が請求範囲から外れており、その結果、ディップコードの強力利用率が不十分なものとなっている。

［比較例３］
実施例１と同様の製造方法において、孔数２５０の紡糸口金に変更し、７０℃、０．８ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３２００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０７５、比重は１．３４５であった）、引き続き、強度が７．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。単糸繊度とＴαが請求範囲から外れており、その結果、ディップコードの寸法安定性、強力利用率ともに不十分なものとなっている。

［比較例４］
実施例１と同様の製造方法において、固有粘度［ＩＶ］１．１０の高粘度レジンを用い、孔数２５０の紡糸口金に変更し、７０℃、０．８ｍ／ｓｅｃの冷却風にて冷却固化せしめた糸条を紡糸速度３０００ｍ／ｍｉｎで引き取った後（未延伸糸の複屈折率は０．０７１、比重は１．３５０であった）、引き続き、強度が７．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、中間伸度が約５．５％になるよう、延伸・弛緩熱処理を行ったものである。生コード構成、ディップ処理条件は実施例１と同様である。強伸度積、単糸繊度、Ｔα、いずれも請求範囲から外れている。その結果、原糸強度が高いにもかかわらず、強力利用率が低くいため、ディップコード強力は実施例３と同等レベルに止まっている。また、寸法安定性も不充分である。

上記した、実施例１〜４および比較例１〜４の原糸製造条件および物性を以下の表１に、生コード物性を以下の表２に、ディッププコード物性を以下の表３に示す。

発明の効果
本発明のゴム補強用ポリエステル繊維およびディップコードは、高弾性率かつ低収縮性を向上させる為、従来犠牲となっていた、ディップコード強度の低下を、ディップ処理時の強力利用率を飛躍的に向上させることで解消したものであり、従来にない高弾性率、低収縮性と高強度を両立させたゴム補強用ポリエステル繊維およびディップコードを提供することが出来る。

Claims

分子鎖の全繰返し単位の９０モル％以上がポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル繊維であって、固有粘度（ＩＶ）が０．８５ｄｌ／ｇ以上であり、下記（ａ）〜（ｄ）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）強度≧６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ
（ｂ）強度×（切断伸度）^０．５≦２６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^０．５
（ｃ）単糸繊度≦５．０ｄｔｅｘ
（ｄ）１１０Ｈｚの動的粘弾性測定における損失正接（ｔａｎδ）の主分散ピーク温度≦１４７．０℃
請求項１に記載のポリエステル繊維からなる原糸を１本または複数本撚糸して下撚糸となし、下撚糸を２本以上撚り合わせ生コードとなし、該生コードをディップ処理して得られるディップコードが下記（ａ）および（ｂ）の特性を同時に満足することを特徴とする、ポリエステルディップコード。
（ａ）ディップ処理時の強力利用率（ディップコード強力／生コード強力）≧９６％
（ｂ）中間伸度＋乾熱収縮率≦７．５％