JP2023553508A - 高強度・低伸度ポリエステル工業糸およびその製造方法 - Google Patents

高強度・低伸度ポリエステル工業糸およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

高強度・低伸度ポリエステル工業糸およびその製造方法を提供することを課題とする。高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、モル比の1:0.05~0.07のテレフタル酸と2,5ーピリジンジカルボン酸、及びエチレングリコールを改質ポリエステルに調製し、改質ポリエステルを固相重合させてその固有粘度を増大し、紡糸し、巻取り、そして巻き糸を0.1~0.2mol/Lの配位剤の水溶液に浸して80~100℃で48~72時間かけて配位処理し、それでポリエステルの異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Fe3+により互いに配位しておることである。そのうちに、配位錯体構造はポリエステル工業糸の中に物理的架橋の中心になって、繊維の破断強度を大幅に向上させる。【選択図】無し

Description

本発明は概してポリエステル繊維製造技術に関し、より詳しくは、一種の高強度・低伸度ポリエステル工業糸およびその製造方法に関する。
ポリエステルは、剛性のベンゼン環を含む高対称性の分子鎖があるため、加工性、耐薬品性、耐微生物性に優れた。特に、ポリエステル工業糸は高強度、高弾性率、寸法安定性、耐候性などの利点を持って、タイヤコード、シートベルト、エアバッグ、土工布などの分野で広く使用されている。今まで発展してくるポリエステル工業糸は、その特徴と応用分野に基づいて、大体高強度、高弾性率、特別型と機能化型などのいくつかの種類に分けられ、帆布、糸、ロープ、ベルト、ゴム管補強材、土工織物と格子、安全ネットなどに広く用いられている。そのうちに、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は強度が高く、伸度が低く、弾性率が高いなどの特徴がする。ところが、ポリエステル工業糸は長期応用を経て、外力、湿熱などの環境要素の影響を避けられず、性能が劣化するおそれがある。
特別な応用を満たすために工業糸に対する要求もますます高まっているので、ポリエステル工業糸製品に関する研究はずっと進むべきである。ポリエステル工業糸の強度は主にドラフト倍率により決まるが、高固有粘度のポリエステルペレットより紡糸した未延伸糸は、一般的により高い予配向度がして、引張降伏応力が大きく、変形が遅くて、一段延伸されるとまだ不十分である。よって、工業糸には多段延伸を採用してその延伸倍率と延伸均一性を増加する。実に、従来技術においては、高配向・高結晶度工業糸を得る方法はまさに多段延伸と熱固定である。しかしながら、経年の研究と実績によって、高強度工業糸の破断強度を高めるのに通常の技術はよくできなくて、もうボトルネックに達してしまう。
つまり、高強度・低伸度ポリエステル工業糸に係る開発は意味深い課題である。
本発明は、従来技術におけるポリエステル工業糸の破断強度を高める方法の限界を突破し、一種の高強度・低伸度ポリエステル工業糸及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は配位技術(具体的に、ポリエステルの異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+と配位すること)でポリエステル工業糸の中の物理的架橋を増加してその破断強度を著しく向上して、工業糸の応用を満たしさらに広げる。
上記のとおりを目指して、本発明は
テレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、さらに異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+と配位し、
テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比は1:0.05~0.07とし、
2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントにおいて配位子とするのは二つのカルボニルO原子とピリジンN原子である
ポリエステルより作った高強度・低伸度ポリエステル工業糸を提供する。
好ましくは、本発明の高強度・低伸度ポリエステル工業糸において、
異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+と配位してくる錯体構造は、
Figure 2023553508000001
と示し、かつ、その破断強度は9.0cN/dtex以上、破断伸度は10.8±0.5%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度は3.0±0.2%、弾性率は118.4±0.5cN/dtexとする。
そのうえに、本発明は、一種の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法すなわち改質ポリエステルを固相重合させ、そして紡糸し、巻取り、配位処理することも提供する。
そのうちに、改質ポリエステルの製造方法は、テレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸を均一に混合し、エステル化させ、重縮合させることであり、配位処理の方式は、巻き糸を0.1~0.2mol/LのFeCl、Fe(NOまたはFe(SOの水溶液に浸して、80~100°で48~72時間かけて配位処理する
金属イオンのポリエステル繊維への拡散は、いわゆる空隙または自由体積の概念で説明できる。ガラス転移温度以上のポリエステルは大きな自由体積を持って金属イオンに適する空孔がたくさんあり、金属イオンはこれらの空孔により繊維の内部へ拡散する。ポリエステルは、サイド基、セグメント及び分子鎖のような多級の運動単位があるけど、一定の時間内に金属イオンと配位結合すると、より安定的な錯体構造が生じる。なお、巻き糸に加わる配位処理は繊維の加工に与える影響が最小であるが、長い時間が必要である。一方、繊維の欠陷は大体無定形部に位置し、配位処理は無定形部の改善にもっとも効果的である。Fe3+はピリジンと配位した後、陰イオンは配位に参加できまたは錯体の電荷を中和する。
好ましくは、本発明の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は下記の流れによる。
改質ポリエステルの合成としては、
(1)エステル化反応では、
テレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、重合触媒を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧~0.3MPaの圧力及び250~260℃の温度の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の90%を超える際に反応終点を決めることである。
(2)重縮合反応では、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力500Pa以下まで30~50分間かけて徐々に下がる負圧を与えて250~260℃で反応を30~50分間続け、さらに負圧を100Pa以下まで持続的に与えて270~282℃で反応を50~90分間行うことである。
そのうちに、テレフタル酸とエチレングリコールと2,5ーピリジンジカルボン酸とのモル比は1:1.2~2.0:0.05~0.07とし、重合触媒は三酸化アンチモン、アンチモングリコレートまたは酢酸アンチモンとしその添加量はテレフタル酸の用量の0.01~0.05wt%とする。
固相重合としては、改質ポリエステルの固有粘度を1.0~1.2dL/gにさせることである。
紡糸加工としては、以下のパラメータによって行うことである。
紡糸温度 290~300℃
冷却風温度 20±2℃
冷却風湿度 80±5%
冷却風速度 0.70±0.10m/s
ローラー1速度 480~600m/min
ローラー2速度 800~1000m/min
ローラー2温度 85~95℃
ローラー3速度 2000~2500m/min
ローラー3温度 130~150℃
ローラー4速度 3000~3550m/min
ローラー4温度 230~250℃
ローラー5速度 3000~3550m/min
ローラー5温度 230~250℃
ローラー6速度 3000~3550m/min
ローラー6温度 200~220℃
巻取速度 2950~3500m/min
発明原理としては、以下の通りである。
機械的性質はポリエステル工業糸の最も重要な性能として、工業糸の応用を決める主導的要因である。工業糸の引張強度はその分子間力と分子量に依存し、具体的に、分子鎖の長さ、配向度、結晶度及び結晶形態に関係する。分子間力は向上すると引張強度も高くなり、すなわち、引張応力によって生じる分子滑りは架橋構造の存在のため少なくなるので、見掛けは降伏応力が増加し、変形が減少し、破断強度が大幅に向上する。
本発明のポリエステル繊維中に浸透したFe3+は、その周りの多個のピリジン配位子と錯体構造になって、ポリエステル分子鎖の間に物理的架橋を形成させる。金属配位結合は、水素結合(4~120KJ/mol)より強くて約50~200kJ/molの結合エネルギーがして、ただ共有結合に次ぐ強い分子間相互作用の一つと考えられる。Fe3+とピリジンが形成した配位結合は、物理的架橋点として、ポリエステルの分子間力を強化して、ポリエステル繊維の強度を向上させる。なお、二つのカルボン基がピリジン環のパラ位に位置し、テレフタル酸によく似っている2,5ーピリジンジカルボン酸は、2,6ーピリジンジカルボン酸または2,4ーピリジンジカルボン酸に比べて、ポリエステル分子構造の均整性に与える影響が少ないため、ポリエステルの結晶化にも少ない影響を与える。
本発明の利点としては、
(1)本発明における高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法において、Fe3+-ピリジン配位は増強効果を有する物理的架橋の中心になって、ポリエステルの良い高温機械的性質を保障する。
(2)本発明における高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、従来技術よりはるか高くて9.0cN/dtex以上の破断強度がある。
以下、実施例を挙げてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。なお、本発明の内容を読んだこの分野の技術者のいろいろな本発明を改正することを許されても、それは本発明の等価形として、本発明の請求の範囲内にも限定されている。
実施例1
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.05でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.025wt%で触媒の三酸化アンチモンを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.1MPaと250℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の90%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力450Paまで36分間かけて徐々に下がる負圧を与え、254℃で44分間かけて反応を続け、さらに負圧を100Paまで持続的に与え、温度を277℃に制御して75分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1.1dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 290℃
冷却風温度 18℃
冷却風湿度 75%
冷却風速度 0.6m/s
ローラー1速度 480m/min
ローラー2速度 800m/min
ローラー2温度 85℃
ローラー3速度 2000m/min
ローラー3温度 130℃
ローラー4速度 3000m/min
ローラー4温度 230℃
ローラー5速度 3000m/min
ローラー5温度 230℃
ローラー6速度 3000m/min
ローラー6温度 200℃
巻取速度 2950m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.1mol/LのFeCl水溶液に浸して、92℃で55時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.05とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000002
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9cN/dtex、破断伸度の11.3%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の3.2%、弾性率の117.9cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例2
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.06でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.03wt%で触媒の三酸化アンチモンを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPaと252℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力490Paまで33分間かけて徐々に下がる負圧を与え、252℃で47分間かけて反応を続け、さらに負圧を30Paまで持続的に与え、温度を272℃に制御して85分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 292℃
冷却風温度 18℃
冷却風湿度 77%
冷却風速度 0.65m/s
ローラー1速度 520m/min
ローラー2速度 850m/min
ローラー2温度 87℃
ローラー3速度 2100m/min
ローラー3温度 135℃
ローラー4速度 3100m/min
ローラー4温度 235℃
ローラー5速度 3100m/min
ローラー5温度 235℃
ローラー6速度 3100m/min
ローラー6温度 203℃
巻取速度 3070m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.1mol/LのFeCl水溶液に浸して、83℃で65時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.06とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000003
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.3cN/dtex、破断伸度の10.8%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の3.1%、弾性率の118.3cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例3
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.07でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.01wt%で触媒のアンチモングリコレートを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.25MPaと258℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の96%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力500Paまで30分間かけて徐々に下がる負圧を与え、250℃で50分間かけて反応を続け、さらに負圧を25Paまで持続的に与え、温度を274℃に制御して80分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 294℃
冷却風温度 19℃
冷却風湿度 79%
冷却風速度 0.7m/s
ローラー1速度 540m/min
ローラー2速度 900m/min
ローラー2温度 89℃
ローラー3速度 2200m/min
ローラー3温度 139℃
ローラー4速度 3200m/min
ローラー4温度 239℃
ローラー5速度 3200m/min
ローラー5温度 239℃
ローラー6速度 3200m/min
ローラー6温度 207℃
巻取速度 3170m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.1mol/LのFe(NO水溶液に浸して、96℃で50時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.07とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000004
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.7cN/dtex、破断伸度の10.4%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の2.9%、弾性率の118.7cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例4
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.5:0.05でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.02wt%で触媒のアンチモングリコレートを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPaと260℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の97%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力400Paまで39分間かけて徐々に下がる負圧を与え、256℃で40分間かけて反応を続け、さらに負圧を20Paまで持続的に与え、温度を270℃に制御して90分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 296℃
冷却風温度 20℃
冷却風湿度 81%
冷却風速度 0.73m/s
ローラー1速度 560m/min
ローラー2速度 920m/min
ローラー2温度 91℃
ローラー3速度 2300m/min
ローラー3温度 142℃
ローラー4速度 3300m/min
ローラー4温度 242℃
ローラー5速度 3300m/min
ローラー5温度 242℃
ローラー6速度 3300m/min
ローラー6温度 210℃
巻取速度 3260m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.2mol/LのFe(NO水溶液に浸して、89℃で57時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.05とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000005
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.4cN/dtex、破断伸度の10.9%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の3%、弾性率の118.4cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例5
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.5:0.06でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.04wt%で触媒のアンチモングリコレートを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPaと254℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の97%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力350Paまで42分間かけて徐々に下がる負圧を与え、258℃で36分間かけて反応を続け、さらに負圧を18Paまで持続的に与え、温度を279℃に制御して70分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1.1dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 298℃
冷却風温度 21℃
冷却風湿度 83%
冷却風速度 0.76m/s
ローラー1速度 580m/min
ローラー2速度 940m/min
ローラー2温度 92℃
ローラー3速度 2400m/min
ローラー3温度 145℃
ローラー4速度 3400m/min
ローラー4温度 246℃
ローラー5速度 3400m/min
ローラー5温度 246℃
ローラー6速度 3400m/min
ローラー6温度 213℃
巻取速度 3360m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.2mol/LのFe(NO水溶液に浸して、80℃で72時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.06とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000006
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.6cN/dtex、破断伸度の10.5%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の2.9%、弾性率の118.6cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例6
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.5:0.07でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.045wt%で触媒の酢酸アンチモンを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.25MPaと256℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の96%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力370Paまで47分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で33分間かけて反応を続け、さらに負圧を17Paまで持続的に与え、温度を280℃に制御して60分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1.2dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 300℃
冷却風温度 21℃
冷却風湿度 84%
冷却風速度 0.79m/s
ローラー1速度 590m/min
ローラー2速度 970m/min
ローラー2温度 94℃
ローラー3速度 2450m/min
ローラー3温度 148℃
ローラー4速度 3500m/min
ローラー4温度 248℃
ローラー5速度 3500m/min
ローラー5温度 248℃
ローラー6速度 3500m/min
ローラー6温度 216℃
巻取速度 3470m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.2mol/LのFe(SO水溶液に浸して、86℃で60時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.07とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000007
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.8cN/dtex、破断伸度の10.4%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の2.8%、弾性率の118.7cN/dtexとする機械物性を有する。
実施例7
高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:2:0.07でテレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量の0.05wt%で触媒の酢酸アンチモンを添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPaと260℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の98%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力320Paまで50分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で30分間かけて反応を続け、さらに負圧を15Paまで持続的に与え、温度を282℃に制御して50分間かけて反応を行い、最後に改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固有粘度の1.2dL/gまで固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取る。
紡糸温度 300℃
冷却風温度 22℃
冷却風湿度 85%
冷却風速度 0.8m/s
ローラー1速度 600m/min
ローラー2速度 1000m/min
ローラー2温度 95℃
ローラー3速度 2500m/min
ローラー3温度 150℃
ローラー4速度 3550m/min
ローラー4温度 250℃
ローラー5速度 3550m/min
ローラー5温度 250℃
ローラー6速度 3550m/min
ローラー6温度 220℃
巻取速度 3500m/min
(3)配位処理として、
巻き糸を0.2mol/LのFe(SO水溶液に浸して、100℃で48時間かけて配位処理する。
得られた高強度・低伸度ポリエステル工業糸はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.07とする。異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントはFe3+により
Figure 2023553508000008
と示す錯体構造を形成し、そのうちに、配位子としては二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子である。なお、高強度・低伸度ポリエステル工業糸は、破断強度の9.9cN/dtex、破断伸度の10.3%、4.0cN/dtexの負荷に当たる伸度の2.8%、弾性率の118.9cN/dtexとする機械物性を有する。

Claims (8)

  1. テレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント及び2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントを含み、
    テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントとのモル比が1:0.05~0.07であり、
    異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントは、2つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Fe3+により互いに配位する
    ことを特徴とする高強度・低伸度ポリエステル工業糸。
  2. 異なる2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントがFe3+により互いに配位して、
    Figure 2023553508000009
    で示される錯体構造を形成することを特徴とする請求項1に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸。
  3. 破断強度は9.0cN/dtex、破断伸び率は10.8±0.5%、4.0cN/dtexの負荷での伸び率は3.0±0.2%、弾性率は118.4±0.5cN/dtexであることを特徴とする請求項1に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸。
  4. テレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸を均一に混合し、順にエステル化させ、重縮合させることで改質ポリエステルを得て、
    改質ポリエステルを固相重縮合させ、紡糸し、巻取り、
    巻き取った繊維をFeCl、Fe(NOまたはFe(SOの濃度0.1~0.2mol/Lの水溶液に浸して、80~100℃で48~72時間かけて配位処理する
    ことを特徴とする高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法。
  5. エステル化反応であって、テレフタル酸、エチレングリコール及び2,5ーピリジンジカルボン酸をスラリーに調製し、触媒を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧~0.3MPaの圧力及び250~260℃の温度で反応させ、反応で留出した水が理論値の90%以上になる時点で反応を終了させるエステル化反応と、
    重縮合反応であって、エステル化反応終了後、常圧から絶対圧力500Pa以下まで30~50分間かけて漸次減圧する負圧条件で、250~260℃で30~50分間低真空段階の重縮合反応を進行させ、さらに絶対圧力100Pa以下まで減圧して270~282℃で50~90分間高真空段階の重縮合反応を進行させる重縮合反応と、
    により改質ポリエステルを製造する
    ことを特徴とする請求項4に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法。
  6. テレフタル酸とエチレングリコールと2,5ーピリジンジカルボン酸とのモル比は1:1.2~2.0:0.05~0.07であり、
    触媒は三酸化アンチモン、アンチモングリコレートまたは酢酸アンチモンであり、その添加量はテレフタル酸の添加量の0.01~0.05wt%である
    ことを特徴とする請求項5に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法。
  7. 固相重縮合した改質ポリエステルの固有粘度は1.0~1.2dL/gであることを特徴とする請求項4に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法。
  8. 紡糸工程に関するパラメータは、
    紡糸温度 290~300℃
    冷却風温度 20±2℃
    冷却風湿度 80±5℃
    冷却風速度 0.7±0.10m/s
    GR-1速度 480~600m/min
    GR-2速度 800~1000m/min
    GR-2温度 85~95℃
    GR-3速度 2000~2500m/min
    GR-3温度 130~150℃
    GR-4速度 3000~3550m/min
    GR-4温度 230~250℃
    GR-5速度 3000~3550m/min
    GR-5温度 230~250℃
    GR-6速度 3000~3550m/min
    GR-6温度 200~220℃
    巻取速度 2950~3500m/min
    であることを特徴とする請求項4に記載の高強度・低伸度ポリエステル工業糸の製造方法。
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