JP2006045691A - ポリエステル繊維及び繊維製品 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は特殊な応力−歪特性を有するポリエステル繊維及びそれを用いた繊維製品に関するものであり、さらに詳しくは低応力で大きな衝撃を吸収するポリエステル繊維と、衝撃緩和性に優れた繊維製品を提供することを課題とする。
【解決手段】
次の（１）〜（５）の特性を有するポリエステル繊維。但し、Ｔｙは応力−歪曲線における降伏点応力、Ｔｂは破断応力、Ｅｂは一次降伏点伸度、Ｅｂは破断伸度、Ｓは緊張熱処理試験における伸長率を示す。（１）１．４＜Ｔｂ／Ｔｙ＜３．５、（２）０．１≦Ｅｙ（％）≦５、（３）０．８≦Ｔｙ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）≦３．５、（４）２０≦Ｅｂ（％）≦１５０、（５）−８≦Ｓ（％）≦９
【選択図】なし

Description

本発明は、特殊な応力−歪特性を有するポリエステル繊維及びそれを用いた繊維製品に関するものであり、さらに詳しくは低応力で大きな衝撃を吸収するポリエステル繊維と、衝撃緩和性に優れた繊維製品に関する。

ポリエステル繊維は力学的特性及び取扱性に優れることから衣料用途のみならず、土木・建築資材、農業資材、水産資材、車両資材等の産業用途に使用されており、各種用途に応じた要求特性を満足するポリエステル繊維及び繊維製品の開発が進められている。

シートベルトや安全帯等に使用されるウェビング、安全ネット、落下防止ロープ等の安全関連分野においては、衝突、落下、制動時の衝撃によって繊維製品が破断しないのは勿論のこと、さらには衝突、落下、制動時に人体に加わる応力（衝撃度）が小さいことが要求されている。

従来より、エネルギー吸収手段としてはベルトを重ねて縫い合すことで衝撃が加わった際に縫目が順次破断してエネルギーを吸収するショックアブソーバーや、金属の塑性変形を利用したトーションバー等の機械的機構が採用されてきたが、両機構ともに衝撃吸収製品としてのコストが上昇し、特にショックアブソーバーを用いた場合には衝突の際に腰部が前方に大きくスライドし、体が沈み込む所謂サブマリン現象が発生するという問題を有していた。

前記問題を解決するために、繊維及び繊維製品自体にエネルギー吸収能を付与する技術が特許文献１〜７等に開示されている。繊維および繊維製品に衝撃が加わり、繊維が伸長しながらエネルギーを吸収する際に、繊維により吸収される衝撃エネルギー量は応力−歪曲線と伸度軸とで囲まれる面積に対応し、その時の衝撃度、即ち人体等にかかる最大負荷はエネルギー吸収が完了した際の応力に対応している。

特許文献１には、高弾性糸とポリエチレンテレフタレート等の汎用繊維を組み合わせることで初期拘束力と衝撃吸収性の双方に優れた安全ベルトを得る技術が開示されている。特許文献１記載の方法は確かに有用であるものの、一般的に価格が高く、染色性に乏しいポリアリレート繊維やアラミド繊維等の高弾性繊維を用いるため、得られた繊維製品が高価格かつ染色斑が発生しやすいという問題を有していた。また、複数種の繊維を用いる場合には、製造時の取扱性が悪いだけで無く、染色や熱セット工程において繊維固有の熱収縮率の差などによって織構造が不均一になるといった意匠的な問題も有している。

特許文献２には、ポリエステル繊維の４．５ｇ／ｄ荷重時伸度が１８％以上であること、および２．２ｇ／ｄ荷重時伸度：ＭＥ（２．２）と、１．１ｇ／ｄ荷重時伸度：ＭＥ（１．１）との比ＭＥ（２．２）／ＭＥ（１．１）を４以上とすることでウェビング伸長時の応力の急激な立ち上りを防ぐ技術が開示されている。本発明者らが該特許文献実施例の追試験を行ったところ、確かに一定伸度までは優れたエネルギー吸収能を有する繊維が得られたものの、一定以上のエネルギーを加えた場合には応力が急激に立ち上がる、すなわち、一定エネルギー以上が加わった場合には人体等に大きな負荷がかかるものであった。また、該実施例に記載の様に、繊維製造工程において非常に高いリラックス率を採用した場合にはローラ上での糸揺れが激しく、製糸性良く製造することが困難であった。

特許文献３には、ポリブチレンテレフタレート繊維を用いたウェビングに関する技術が開示されている。ポリブチレンテレフタレート繊維は降伏点後に降伏点応力を保ったまま一定長さまで伸長を行った後、応力が立ち上がるという特性を有するため、エネルギー吸収能に優れた繊維であるが、降伏点応力が低く（約０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ程度）大きなエネルギー量の吸収が必要な場合には急激にウェビングが伸長した後に応力が急激に立ち上がる。すなわち、一定エネルギー以上が加わった場合には人体等に大きな負荷がかかるばかりでなく、自動車シートベルト用ウェビングとして用いた場合には急激なウェビングの伸長によりハンドルやダッシュボード等に人体が接触してしまうという問題を有している。また、ウェビングとしての降伏応力を上昇させるためにウェビングへの打ち込み本数を増加させるとウェビングが厚くなり、収納性や軽量性に劣ったウェビングという問題を有している。

特許文献４には、経糸にポリトリメチレンテレフタレート繊維を用いることで衝撃吸収特性に優れたシートベルトウェビングを得る方法が開示されている。確かに、該文献記載の繊維物性を有するポリトリメチレンテレフタレート繊維を用いたウェビングは優れた衝撃吸収特性を有するものの、ポリトリメチレンテレフタレート繊維は高い伸縮特性を有し、且つ降伏点伸度が高いため、例えプリテンショナー機構をとりつけたシートベルトであっても、衝撃を受けてからエネルギーを吸収しはじめるまでのシートベルトウェビングの伸長が大きく、ハンドルやダッシュボード等に人体が接触してしまうという問題を有している。

特許文献５及び６にはポリエステル繊維の特性を特定の範囲とすることで衝撃吸収性に優れた繊維を得る方法が開示されている。しかしながら、両公報に記載されている繊維の応力−歪曲線を見てみると、特許文献４に開示されている技術と同様に一定伸び以上での応力が急激に立ち上がっているため、低衝撃時には優れた衝撃吸収性を発現するものの、大きな衝撃の吸収が必要な場合には人体等に大きな負荷がかかるという懸念点を有している。

特許文献７には、大きなエネルギー量の吸収が必要な場合には人体等に大きな負荷がかかるという前記問題を解決する為の技術が開示されている。かかる技術は降伏点応力（Ｔｙ）と破断強度（Ｔｂ）がＴｂ／Ｔｙ≦１．４であること等を特徴としたポリエステル繊維に関するものであり、該ポリエステル繊維は定応力で伸長することで衝撃を吸収し、確かに人体等に与える負荷を低減することが可能である。しかしながら、Ｔｂ／Ｔｙが１．４以下であることを特徴とする該ポリエステル繊維は破断応力と降伏点応力の差が小さいゆえ、衝撃を受けた際に繊維が受けた応力が伝播することなく、応力が１点に集中してしまい、衝撃吸収能を発現する前に繊維が破断してしまうという危険性を有していた。

上記の様に人体等が受ける衝撃（応力）を低減しつつ、大きなエネルギーを吸収する繊維および繊維製品に関する技術開発が進められているものの、その両者をバランス良く満足する繊維および繊維製品が得られていないのが現状である。
特開平８−７２６６８号公報 特開平８−２６９８１８号公報 特開２００３−２９１７７３号公報 特開２００２−２９３７２号公報 特開平９−１４３８１６号公報 特表２０００−５１０９２０号公報 特開２００３−６４５２６号公報

本発明は産業用、特に安全関連製品に好適な繊維および繊維製品であって、前記従来技術の有する問題を解決し、人体等が受ける衝撃を低減しつつ大きなエネルギーを吸収する繊維および繊維製品を提供することを課題とする。

本発明者らは、かかる従来技術の背景に鑑み鋭意検討を進めた結果、次の特性を有するポリエステル繊維およびそれを用いた繊維製品が、人体等が受ける負荷を低減しつつ大きな衝撃を吸収することを見出し本発明に到達した。

本発明のポリエステル繊維は、１．４＜Ｔｂ／Ｔｙ＜３．５、０．１≦Ｅｙ（％）≦５、０．８≦Ｔｙ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）≦３．５、２０≦Ｅｂ（％）≦１５０、−８≦Ｓ（％）≦９（但し、Ｔｙは応力−歪曲線における降伏点応力、Ｔｂは破断応力、Ｅｂは一次降伏点伸度、Ｅｂは破断伸度、Ｓは緊張熱処理試験における伸長率を示す。）であって、下記（ａ）、（ｂ）が好ましい形態である。
（ａ）３〜５個の官能基を有する多官能化合物が０．０１〜５重量％共重合されていること。
（ｂ）少なくとも１種類の着色剤を含有していること。

また、本発明の繊維製品は、前記ポリエステル繊維を少なくとも一部に配した繊維製品であって、シートベルトウェビング、チャイルドシートウェビング、安全帯、安全ネット、養生メッシュ等に好適に使用することができる。

本発明のポリエステル繊維は人体等に与える衝撃を低減するような降伏点応力を有し、緩やかに応力を立ち上げながら大きなエネルギー吸収を可能とした繊維であり、本発明の繊維製品は、衝突、落下、制動時等に衝撃から人体を守る、安全用資材として好適な繊維製品である。

本発明は、破断強度を高めることにより人体を拘束する技術とは異なり、可能な限り人体に与える負荷を低減しつつ、衝撃吸収時の繊維の破断を防ぐ技術に関するものである。

本発明のポリエステル繊維は、降伏点応力をＴｙ、破断応力をＴｂとした際、Ｔｂ／Ｔｙが１．４より大きく３．５より小さいことが必須であり、さらに好ましいＴｂ／Ｔｙの範囲は１．５〜３である。ここでＴｂ／Ｔｙとは、応力−歪曲線において降伏後に伸長する際の応力の立ち上がりの程度を示す尺度である。Ｔｂ／Ｔｙが高い場合には衝突等の衝撃時に、急激に人体等に負荷がかかることを示し、Ｔｂ／Ｔｙが低い場合には応力が急激に立ち上がる事無く衝撃を吸収することを意味する。すなわちＴｂ／Ｔｙが３．５以上の場合には衝突時に急激な負荷が人体等にかかる危険性がある。Ｔｂ／Ｔｙが１．４以下の場合には破断強度と降伏点応力の差が小さいゆえ、衝撃を受けた際に繊維が受けた応力を伝播せずに応力が１点に集中してしまい、衝撃吸収能を発現する前に繊維または繊維製品が破断してしまうという危険性を有している。

本発明のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルや、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルを用いることができるが、価格、物理的性質等の観点から、エチレンテレフタレートの繰り返し単位が９０モル％以上のポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。

本発明のポリエステル繊維に用いるポリエステルポリマは共重合体またはブレンド可能な他の熱可塑性ポリマとのブレンド物などからなる繊維であってもよい。共重合成分としては、イソフタル酸やナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ジエチレングリコールや１，４―ブタンジオールなどのジオール化合物、多官能化合物、５―スルホイソフタル酸金属塩、含リン化合物などが挙げられる。

本発明に用いるポリエステル繊維は、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、クレーなどの艶消し剤、顔料、染料、滑剤、酸化防止剤、耐熱剤、耐蒸熱剤、耐光剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤および難燃剤などを含むことができる。

また、本発明で用いるポリエステルの固有粘度（ＩＶ）は、Ｔｂ／Ｔｙや降伏応力、破断伸度等を制御する点から特定範囲にあることが好ましく、ポリエチレンテレフタレートの場合には、固有粘度は０．５〜１．２の範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜０．９である。

本発明のポリエステル繊維は降伏点伸度（Ｅｙ）が０．１〜５％、好ましくは０．１〜４％、さらに好ましくは０．１〜３％であり、降伏点応力（Ｔｙ）が０．８〜３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは０．８〜３ｃＮ／ｄｔｅｘであり、破断伸度が２０〜１５０％、好ましくは３０〜１５０％であることが必要である。

降伏点伸度が５％を超える場合には、シートベルト用ウェビング等として使用した際に衝撃初期の人体拘束力が弱く、大きな衝撃吸収能を発現する前に伸長してしまう。また、降伏点伸度は理想的には低い程良いが、降伏点伸度が０．１％未満の繊維を得ることは現状の技術では困難である。

降伏点応力が０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合には低い応力で降伏するため、十分なエネルギー吸収能を発現する前に許容される伸長限度を超えてしまうという問題があり、降伏点応力が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘを超える場合には、衝撃吸収時に人体等にかかる負荷が大きくなってしまう。

破断伸度が２０％未満の場合には、伸度が低いゆえに結果として衝撃吸収能が低くなってしまい、破断伸度が１５０％を超える場合には本発明の如き、降伏点応力が０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維を得ることが困難となる。

また、本発明のポリエステル繊維は緊張熱処理試験における伸長率（Ｓ）が−８〜９％、好ましくは−７．５〜７．５％であることが必要である。ウェビング等に好適に使用できる本発明のポリエステル繊維は、染色時や織編後に緊張熱セット処理が施される場合や、炎天下の車内等の高温雰囲気下で長時間晒される場合がある。本発明の緊張熱処理試験における伸長率が前記範囲を満足する繊維は、染色時や緊張熱セット時、高温雰囲気下に晒された際に繊維の伸長や大きな収縮が無く、繊維製品とした際に品位の良い製品を得ることができる。前記伸長率が−８％未満、すなわち初期の糸長に対して８％以上縮む場合には、繊維製品とした際に目的とする織編構造の製品を得ることが困難となるばかりか、得られた繊維製品の厚みが増大してしまう。また、伸長率が９％を超える、すなわち初期糸長に対して９％以上伸長する場合にも繊維製品とした際に目的とする織編構造の製品を得ることが困難となる。

本発明のポリエステル繊維はヒドロキシル基、カルボキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、スルホン基等の官能基を３〜５個、好ましくは３〜４個有する多官能化合物が０．０１〜５重量％、好ましくは０．０１〜３重量％共重合されていることが好ましい。かかる３個以上の官能基を有する化合物を共重合させることにより、本発明の如き降伏後の応力が急激に立ち上がること無く、且つ繊維の破断の懸念の無いポリエステル繊維を得ることができる。官能基が５個を超える化合物を用いた場合には、架橋によるポリマのゲル化が進行し、製糸性が悪化するため好ましくない。

本発明で用いることのできる多官能化合物としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、プロパントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、グリセリン等の多価カルボン酸や多価アルコール類を例示することができるが、本発明の効果を妨げないものであればこれらに限られるものではないものの、本発明者らが種々の検討を重ねた結果から、芳香環を有さない多官能化合物を用いることが好ましい。

本発明のポリエステル繊維は、染色廃液等の環境負荷を低減するために、少なくとも１種類以上の着色剤を含有していることが好ましい。

着色剤としては、例えば平均粒径０．１μｍのカーボンブラック系顔料などの無機系顔料や、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、およびキナクリドン系着色剤などの有機系着色剤が挙げられるが、特にこれに限定されるものではなく、本発明の目的、効果が損なわれない範囲であれば公知の色調を有する染料および顔料を使用することができる。

次に、本発明のポリエステル繊維の製造方法をポリエチレンテレフタレート溶融紡糸、プレストレッチ−１段延伸−リラックス法（図１）を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されることは無く、多段延伸やその他公知の紡糸方法を採用することができる。

好ましくは多官能化合物を共重合したポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融し口金より紡出する。このポリエステル樹脂の重合度を固相重合等の手法を用いて上昇させることも可能である。紡糸温度は共重する多官能化合物の種類や量等によって適宜変更することができるが、２７０〜３２０℃であることが好ましい。２７０℃未満で紡糸を行なった場合にはポリマーの溶融時に十分な流動性が得られない可能性があり、３２０℃を越える温度ではポリマが分解し、本発明のポリエステル繊維を得られない可能性がある。紡糸口金の直下は、紡糸口金面より０〜１５ｃｍを上端とし、その上端から５〜１００ｃｍの範囲を加熱筒および／または断熱筒で囲み、紡出糸条を２００〜３５０℃の高温雰囲気中を通過させても良い。

高温雰囲気中を通過した未延伸糸条は、次いで１０〜１００℃、好ましくは１５〜７５℃の風を吹きつけて冷却固化することが好ましい。冷却風が１０℃未満の場合には通常装置とは別に大型の冷却装置が必要となるため好ましくない。また、冷却風が１００℃を超える場合には紡糸時の単繊維揺れが大きくなるため、単繊維同士の衝突等が発生し製糸性良く繊維を製造することが困難となる。空冷装置は横吹き出しタイプ（ユニフロー型）でも良いし、環状型吹きだしタイプを用いても良い。

冷却固化された未延伸糸条は、次いで油剤が付与される。油剤は、水系であっても非水系であっても良い。好ましい油剤組成として、平滑剤成分としてアルキルエーテルエステル、界面活性剤成分として高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物、極圧剤成分として有機ホスフェート塩等を鉱物油で希釈した非水系油剤や、温水で希釈して得られる水系油剤を例示することができる。

油剤を付与された未延伸糸条は、引取りローラに捲回して引取る。引取りローラの表面速度、即ち引取り速度は１５００ｍ／分以上が好ましく、さらに好ましくは２０００ｍ／分以上である。１５００ｍ／分未満の引取り速度の場合には本発明のポリエステル繊維を得られない可能性がある。引取り速度に特に上限は無いものの、工業的に安定して生産する場合、および降伏点応力を本発明の範囲とするためにも、引取り速度は６０００ｍ／分以下が好ましく、より好ましくは４０００ｍ／分以下である。

上記引取り速度で引き取られた未延伸糸条は一旦巻き取った後、若しくは一旦巻き取ることなく連続して延伸する。引取りローラと同様に、２ケのローラを１ユニットとするネルソン型ローラを、給糸ローラ、第１延伸ローラ、および弛緩ローラと並べて配置し、順次糸条を捲回して延伸熱処理を行う。本発明のＴｂ／Ｔｙの範囲を満足し、且つ緊張熱処理試験における伸長率を本発明範囲内に容易に納めるためには、延伸後の繊維配向度（Δｎ）が０．０８〜０．２５となるように延伸を行なうことが好ましく、より好ましい配向度は、０．０９〜０．２の範囲である。この時、延伸段数に特に決まりはない。

通常、引取りローラと給糸ローラ間では糸条を集束させるためにストレッチを行う。好ましいストレッチ率は１〜５％の範囲である。引取りローラは２０〜８０℃に加熱して、引き取り糸条を予熱して次の延伸工程に送る。

延伸は給糸ローラと第１延伸ローラ間で行い、給糸ローラの温度は７０〜１７０℃とし、糸条の延伸を行なう。延伸を終えた糸条は第１延伸ローラにて１７０〜２４０℃で熱セットを行なった後、第１延伸ローラと弛緩ローラとの間で０〜１０％、好ましくは０〜７％、さらに好ましくは０．５〜５％の弛緩処理を行ない、巻取り機にて巻き取られる。弛緩処理では熱延伸によって生じた歪みを取るだけで無く、延伸によって達成された構造を固定したり、非晶領域の配向を緩和させ熱収縮率を下げたりすることができる。弛緩ローラは非加熱ローラまたは、１６０℃以下に加熱したローラを用いる。

また、毛羽の発生を少なくして高品位のポリエステル繊維を得るために、１段延伸が行われる給糸ローラと第１延伸ローラの間に、繊維糸条に高圧流体を吹き付けて、該繊維を構成する糸条に交絡を付与し、糸条を集束させながら延伸を行っても良い。糸条を交絡、集束させるための装置は、通常糸条を巻き取る直前に糸条に交絡を付与し、集束させるために用いられる交絡ノズルを用いることができる。ポリエステル繊維に施す交絡度（ＣＦ値）としては５〜７０であることが好ましく、１０〜６０であることがより好ましい。

本発明のポリエステル繊維において、単繊維繊度や総繊度は特に限定されるものではないが、単繊維繊度としては２〜２０ｄｔｅｘ、総繊度としては３００〜２４００ｄｔｅｘを好ましい範囲として例示することができる。また、本発明ポリエステル繊維の断面形状にも特に決まりはなく、肉薄化や剛性向上、意匠性向上などの目的で、扁平断面、中空断面、芯鞘複合断面といった様々な断面を有する繊維を使用することができる。

本発明の繊維製品は、前記本発明のポリエステル繊維を少なくとも構成要素の一部として使用することが必要である。本発明のポリエステル繊維を用いることで、衝撃吸収能に優れ、人体等にかかる負荷を低減するシートベルトウェビング、チャイルドシート用ウェビング、安全ネット、安全ベルト、安全ロープ等の安全用途として好適な繊維製品を得ることが可能となる。また、本発明のポリエステル繊維を用いた繊維製品は、大きな衝撃吸収能を有するために非常に破れ難い特性を有し、養生メッシュや漁網、獣害防止ネット等としても好適に使用できる。

次に本発明の繊維製品の製造方法をシートベルトウェビングを例にとって説明するが、本発明の繊維製品の製造方法はこれに限定されるものでは無く、通常知られたネット、ベルト、ロープ、織編物の製造方法を採用することができる。

前述のように製造されたポリエステル繊維を、ニードル織機を用いて下記の条件で製織する。例えば、緯糸には通常の繊度５６０ｄｔｅｘの円断面糸からなる合成繊維マルチフィラメントを用いて、織密度２０本／インチで打ち込み、経糸には、繊度１６７０ｄｔｅｘで単繊維数１４４本の本発明のポリエステルマルチフィラメントを織密度１５０本／インチで打ち込んで巾５１ｍｍのウェビングをとした後１７０℃下で１分間のヒートセットおよび仕上げ処理剤付与を行ない、シートベルト用ウェビングとする。この時の織構造には特に決まりは無く、平織り、斜文織、朱子織や、それらを組み合わせた織構造を採用することができるが、ウェビングの初期応力を高めるために綾織か朱子織を採用することが好ましい。ウェビングの厚みは０．５〜１．２ｍｍの範囲であることが好ましい。ウェビング厚みが１．２ｍｍを超える場合には収納性に劣るという問題があり、ウェビングの厚みが０．５ｍｍを下回る場合には衝撃がウェビングに加わった際にウェビングが破断してしまう危険性を有している。

シートベルト用ウェビングの製織方法としては、一旦整経を行った後製織する方法と、整経工程を経ることなく直接製織する方法があるが、いずれの方法でも可能である。製織時に付与するワープビームとクロスビームの間の経糸張力は、本発明のポリエステル繊維の降伏点応力以下であることが好ましく、０．１〜２ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましい。

一方、緯糸は原糸チーズから糸条を解舒し、緯糸を打ち込むまでの間で張力を付与する。その張力範囲には特に決まりはないが、本発明ポリエステル繊維を緯糸として用いる場合には０．１〜２ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲が好ましい。

ウェビングには必要に応じて染色加工を施しても良い。染色は通常の染色方法を採用すればよく、例えば、染色浴に浸漬後１７０℃で１分間処理する方法を用いることができる。染料としては、アントラキノン染料、アゾ染料、ニトロジジェニルアミン染料、メチン染料およびナフトキノン染料など通常のポリエステル用染料を用いることができる。また、一般に赤、青、黄色の染料を組み合わせることによって望ましい色彩を得ることができる。さらに、染色に際しては、本発明の効果を損なわない範囲であれば、エトキシ化ジオクチルフェノールやアニオン性非イオン性表面活性剤、アルキルアルコールポリグリコールエーテル、硫酸エステル塩などに代表される分散・均染剤、湿潤剤のほか、抗移行剤、ｐＨ調整剤、紫外線吸収剤および酸化防止剤などの添加物を染料液中に加えても良い。

また、従来のウェビングより肉薄、コンバクトに収納できるウェビングとするために、上記で得られたウェビングには、加熱加圧加工処理、いわゆるカレンダー加工処理を加えることが好ましい。カレンダー加工は、染色後、樹脂加工、ヒートセット加工などの前または後工程で行うことができる。カレンダー加工機としては通常のカレンダー機を用いればよい。カレンダー加工の温度は１５０〜２２０℃、線圧力は５０〜１５０トン、速度は４〜５０ｍ／分の条件が好ましい。カレンダー加工は、ウェビングの少なくとも片面に施すことにより、十分な性能が得られる。また、カレンダー加工は染色工程に連続も、単独で行なっても良い。

かくして、本発明のポリエステル繊維および繊維製品を得ることができる。

以下、実施例によって本発明の態様を更に詳しく説明する。明細書本文および実施例に用いた特性の定義および測定法は次の通りである。

［総繊度および単繊維繊度］：ＪＩＳ Ｌ１０９０により測定した。

［降伏点応力・降伏点伸度・破断伸度・破断強度］ＪＩＳ Ｌ１０１３の方法に従い、（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で得た応力−歪曲線から求める。図５に示すように応力−歪曲線の初期立ち上がり接線と降伏後の曲線の接線との接点を降伏点とした。

［緊張熱処理試験における伸長率］： １９５℃の乾熱炉中で繊維に０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ荷重をかけ２分間の熱処理を施す熱処理試験前後の糸長より、下記式に従って求めた。測定は３回行ない、平均値を求めた。

伸長率（％）＝（試験後糸長−試験前糸長）／試験前糸長×１００
［固有粘度（ＩＶ）］
オルソクロロフェノール１００ｍｌに対し試料８ｇを溶解した溶液の相対粘度ηをオストワルド式粘度計を用いて２５℃で測定し、ＩＶ＝０．０２４２η＋０．２６３４の近似式によって求めた。

［配高度（Δｎ）］：Ｄ線を光源として用い、ベレックコンペンセーター法によってレターデーションと糸径を測定し、下記式に従って求めた。
Δｎ＝（レターデーション／糸径）
１０フィラメントについて測定し、その平均値をΔｎとした。

[交絡度（ＣＦ値）]１ｍ試長の試料に１００ｇの荷重をかけ、６ｇのフックを下降速度１〜２ｃｍ／秒で下降させ、式：交絡度（ＣＦ値）＝１００（ｃｍ）／下降距離（ｃｍ）により計算して求めた。試行回数１０回の平均値を採用した。

[ウェビングの破断強力・破断伸度] ＪＩＳ Ｄ ４６０４に従って測定した。またウェビングのエネルギー吸収量はウェビングの応力−歪曲線と伸び軸とで囲まれる面積より求めた。

［製造例１］（ポリエチレンテレフタレート樹脂）
テレフタル酸とエチレングリコールと３酸化アンチモンを重量比２．５：１：０．００１５で混合し、窒素雰囲気化２６０℃で５時間重合を行ない、ＩＶ＝０．６８のポリエステルを得た。得られたポリエステルをチップ化し、樹脂Ｐ１を得た。

［製造例２］（共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂）
重合段階でトリメチロールプロパンを０．１９重量％添加したこと以外は製造例１と同様に行ない、ＩＶ＝０．６９の樹脂Ｐ２を得た。

［製造例３］（共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂
重合段階でピロメリット酸を０．２５重量％添加したこと以外は製造例１と同様に行ない、ＩＶ＝０．７１の樹脂Ｐ３を得た。
[ポリエステル繊維]
（実施例１）
樹脂Ｐ２を２９０℃に加熱したエクストルダー型紡糸機で溶融した後、２９０℃に加熱した紡糸パック中に導き、紡糸口金より吐出した。紡糸口金は全面配孔で、孔径０．６ｍｍφ、孔数は１４４であり、口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付け、筒内雰囲気温度を３００℃となるように加熱した。ここでいう筒内雰囲気温度とは加熱筒中央部の内壁から１ｃｍ離れた部分の空気層温度である。

加熱筒直下にユニフロー型チムニーを設置し、糸条に１８℃の冷風を３０ｍ／分の速度で吹付け冷却固化した。固化した糸条に油剤を付与した後、表面速度３０００ｍ／分で回転する引取りローラで引取った。引取った糸条を一旦巻き取ること無く引取りローラと給糸ローラとの間で３％のストレッチを施して糸条の引き揃えを行ない、引き続き給糸ローラと第１延伸ローラ間で１段熱延伸、第１延伸ローラと弛緩ローラ間で３％の弛緩処理を行なった後に延伸糸を５０００ｍ／分で巻き取った。各ロールは、引取りロールは７０℃、給糸ロールは１２０℃、第１延伸ローラは１９０℃に加熱し、弛緩ローラは非加熱とした。弛緩ローラと巻き取り機の間には交絡付与ノズルを設置し繊維に交絡を付与した。かくして得られた、１１００ｄｔｅｘ、単繊維数１４４のポリエステル繊維の物性について評価し、表１に示した。

（実施例２）
引取りローラ表面速度を３０００ｍ／分、延伸倍率を１．４倍、巻取り速度を４２００ｍ／分にしたこと以外は実施例１と同様におこなった。

（実施例３）
引取りローラ表面速度を４０００ｍ／分、延伸倍率を１．２５倍、巻取り速度を５０００ｍ／分にしたこと以外は実施例１と同様に行った。

（実施例４）
樹脂Ｐ１を用いたこと以外は実施例３と同様に行った。

（比較例１）
樹脂Ｐ１を真空下２２０℃で固相重合を行い、ＩＶ＝１．１５のポリエステル樹脂とした後、２９０℃に加熱したエクストルダー型紡糸機で溶融した。溶融ポリマを２９０℃に加熱した紡糸パック中に導き、紡糸口金より吐出した。紡糸口金は全面配孔で、孔径０．６ｍｍφ、孔数は１４４であり、口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付け、筒内雰囲気温度を３００℃となるように加熱した。ここでいう筒内雰囲気温度とは加熱筒中央部の内壁から１ｃｍ離れた部分の空気層温度である。

加熱筒直下にユニフロー型チムニーを設置し、糸条に１８℃の冷風を３０ｍ／分の速度で吹付け冷却固化した。固化した糸条に油剤を付与した後、表面速度６００ｍ／分で回転する引取りローラで引取った。引取った糸条を一旦巻き取ること無く引取りローラと給糸ローラとの間で３％のストレッチを施して糸条の引き揃えを行ない、引き続き給糸ローラと第１延伸ローラ間で延伸倍率４．２倍の１段熱延伸、第１延伸ローラと第２延伸ローラ間でトータル延伸倍率が５．５倍となるように２段めの熱延伸、第２延伸ローラと弛緩ローラ間で１％の弛緩処理を行なった後に延伸糸を３３００ｍ／分で巻き取った。各ロールは、引取りロールは７０℃、給糸ロールは９０℃、第１延伸ローラは１１０℃第２延伸ローラは１９０℃に加熱し、弛緩ローラは非加熱とした。弛緩ローラと巻き取り機の間には交絡付与ノズルを設置し繊維に交絡を付与した。かくして得られた、１１００ｄｔｅｘ、単繊維数１４４のポリエステル繊維の物性について評価し、表１に示した。

（比較例２）
樹脂Ｐ３を用い、引取りローラ表面速度を４０００ｍ／分、延伸倍率を１．４倍、巻取り速度を５６００ｍ／分にしたこと以外は実施例１と同様に行った。

（比較例３）
引取りローラ表面速度を４０００ｍ／分、延伸倍率を１．８倍、巻取り速度を７２００ｍ／分、第１延伸ローラ温度を１５０℃にしたこと以外は実施例１と同様に行った。

表１および図１より明らかなように、比較例１のポリエステル繊維が伸張しながらエネルギーを吸収する際に応力が急激に増大するのに対して、本発明の範囲を満足するポリエステル繊維はエネルギーを吸収する際の急激な応力の増大が無く、ほぼ一定の応力でエネルギーを吸収することができる。また、図２より明らかなように、比較例２の如きＴｂ／Ｔｙが本発明の値を下回る場合には、繊維が応力を担いつつエネルギーを吸収する際に応力が伝播しない、すなわち応力が負荷をうけた一点に集中するために、十分にエネルギーを吸収する前に繊維が破断してしまう可能性を有している。

[繊維製品]
（実施例５）
経糸に実施例１で得られたポリエステル繊維を、緯糸にＰＥＴ繊維（東レ株式会社製 ７００ｄｔｅｘ‐９６ｆ‐７０２）を用いてニードル織機を用いて製織し、幅５０ｍｍのウェビングを得た。織密度は経糸を２７０本、緯糸を３５本／インチ、織構造は２×２の綾織とした。次いで２００℃下で１分間のヒートセットおよび仕上げ処理剤付与を行ないウェビングを製造した。

（比較例４）
経糸に比較例１で得られた繊維を用いたこと以外は実施例６と同様に行った。

（比較例５）
経糸に比較例３で得られた繊維を用いたこと以外は実施例６と同様に行った。

図３はウェビングのエネルギー吸収能に関する図であり、長さ１メートルのウェビングが、吸収するエネルギー量を横軸に、またその時にウェビングが受ける力を縦軸に表している。図３より明らかなように、本発明のポリエステル繊維は大きなエネルギーを低い応力で吸収することができる、すなわち人体等に非常に優しい繊維製品であることが明らかである。

また、緊張熱処理試験における伸長率が本発明の範囲を上回るポリエステル繊維を用いた比較例４の場合にはヒートセット時の経糸の収縮が大きいため、ウェビング表面の凹凸が大きく、厚みが厚く収納性に劣るウェビングしか得ることができなかった。緊張熱処理試験における伸長率が本発明の範囲を上回るポリエステル繊維を用いた比較例５の場合にはウェビングのヒートセットの際に経糸が伸張するために意匠性が悪く、目ズレの大きいウェビングしか得ることができなかった。

実施例１、実施例４、比較例１においておのおの得られたポリエステル繊維の応力−歪曲線である。 実施例１、実施例４、比較例２においておのおの得られたポリエステル繊維の応力−歪曲線である。 実施例５、比較例４においておのおの得られたウェビングのエネルギー吸収量を示した図である。 本発明の実施態様の一例の延伸工程図である。 降伏点の説明図である。

符号の説明

１：紡糸口金
２：加熱筒
３：冷却装置
４：給油装置
５：引取りローラ
６：第１延伸ローラ
７：第２延伸ローラ
８：弛緩ローラ
９：巻取り機

Claims (5)

1. 下記（１）〜（５）の特性を有するポリエステル繊維。
   （１）１．４＜Ｔｂ／Ｔｙ＜３．５
   （２）０．１≦Ｅｙ（％）≦５
   （３）０．８≦Ｔｙ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）≦３．５
   （４）２０≦Ｅｂ（％）≦１５０
   （５）−８≦Ｓ（％）≦９
   （但し、Ｔｙは応力−歪曲線における降伏点応力、Ｔｂは破断応力、Ｅｙは降伏点伸度、Ｅｂは破断伸度、Ｓは緊張熱処理試験における伸長率を示す。）
2. ３〜５個の官能基を有する多官能化合物が０．０１〜５重量％共重合されていることを特徴とする請求項１記載のポリエステル繊維。
3. 少なくとも１種類の着色剤を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載のポリエステル繊維。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のポリエステル繊維を少なくとも構成要素の一部として用いたことを特徴とする繊維製品。
5. シートベルトウェビング、チャイルドシートウェビング、安全帯、安全ネット、養生メッシュの群より選ばれた一つであることを特徴とする請求項４記載の繊維製品。

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