JP2960755B2 - ポリエステル繊維の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，タイヤコード,Vベルトあるいはコンベアベ
ルトで代表されるゴム補強用繊維として適した寸法安定
性の改良されたポリエステル繊維の製造法に関するもの
である。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート繊維で代表されるポリエ
ステル繊維は，衣料用，産業資材用として広く用いられ
ているが，近年，産業資材用繊維，特にタイヤコードあ
るいはＶベルト用繊維の高性能化への要求が高まってお
り，熱に対する寸法安定性が良好な繊維が要望されてい
る。

寸法安定性の向上したポリエステル繊維を製造しよう
とする試みは種々なされており，例えば，次のような提
案がなされている。

まず，特公昭63−528号公報及び同63−529号公報に
は，ポリエステル繊維を製造する際に，紡糸速度を高め
て高配向の未延伸糸とし，連続して延伸する方法が提案
されている。しかし，この方法では紡糸口金直下で急冷
しており，加熱筒を使用していないため，紡糸操業性に
問題があると同時に，得られる繊維の収縮率は依然とし
て大きく，寸法安定性が十分でない。

また，特開昭60−259620号公報には，高速で溶融紡糸
して巻取った後，多段延伸して初期モジュラスが高く，
低収縮のポリエステル繊維を製造する方法が提案されて
いるが，この方法で得られる繊維は，延伸倍率の配分が
適切でないためと，延伸温度が高いため，高複屈折率
で，非晶部の配向がかなり進行しており，収縮率が高
く，寸法安定性に劣るものである。

さらに，特開昭63−165547号公報には，高弾性率のポ
リエステルタイヤコードとその製造法について開示され
ており，ポリエステル繊維を製造するに際し,5000m/分
以上の紡糸速度で溶融紡糸した後,1.2〜1.8倍に熱延伸
する方法が開示されているが，いわゆる２工程法であ
り，コスト的に問題がある。

また，特公昭63−159518号公報にも熱的に安定なポリ
エステル繊維について開示されているが，粘度の高いポ
リマーを7000m/分以上の高速度で紡糸しており，操業上
問題がある。

さらに，特開昭60−59119号公報には,500〜2000m/分
の紡糸速度で引取り，延伸する方法が開示されている
が、紡糸速度が低く，そのため伸度を低くしようとする
と，延伸倍率を高くする必要があり，収縮を考えた場
合，好ましい方法ではない。

また，特開昭60−246811号公報にも寸法安定性を改良
したタイプの原糸が提案されているが，加熱筒が長く，
紡糸の操業性が悪く，紡糸速度を速くしても延伸倍率を
大きくしなければならず，収縮率の改善は期待されな
い。この他，特開昭61−19812号公報，同61−132616号
公報，同62−69819号公報にも同様な方法あるいは繊維
が開示されているが，いずれも紡糸時の操業性に問題が
みられると同時に，結晶サイズが大きいため，糸が硬く
なり，撚糸時に強力が低下するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は，熱に対する寸法安定性が良好で，産業資材
用繊維として適したポリエステル繊維の製造法を提供し
ようとするものであり，従来，例えば,0.07以上のよう
な高い複屈折率の未延伸糸を得ようとすれば，引取り速
度を4000m/分以上，通常5000m/分以上にしなければなら
なかったが,3000〜4500m/分程度の温度でもこのような
未延伸糸を製造することができ，熱に対する寸法安定性
が良好で，産業資材用繊維として適したポリエステル繊
維を容易に製造することのできる寸法を提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は，上記の課題を解決するものであり，本発明
の要旨は，次のとおりである。

（１）溶融紡糸方法でポリエステル繊維を製造するに際
し，紡糸口金から紡出した糸条を紡糸口金直下に設けた
加熱筒を通し，次いで冷却した後，紡糸口金から１〜2.
5mの位置で,60〜150℃に加熱した液体を付与し,3000m/
分以上の速度で引き取り，連続して多段延伸することを
特徴とするポリエステル繊維の製造法。

以下，本発明について詳細に説明する。

本発明では，紡出糸条を加熱筒及び冷却装置を通した
後,3000m/分以上の速度で引き取ることが必須である。
寸法安定性の改良されたポリエステル繊維を製造するに
は，すでによく知られているように，未延伸糸，すなわ
ち引取ローラにおける原糸の複屈折率を高くしなければ
ならないが，その際，紡糸口金直下に加熱筒を設けなけ
ればならない。3000m/分以上という高速紡糸の領域にな
ると，本発明のようなゴム補強用のポリエステル繊維を
製造しようとすれば，強度が要求されるため，比較的高
粘度のポリマーを使用しなければならず，そのため紡糸
性も悪くなり，加熱筒を使用しないと，糸切れ，いわゆ
るドラフト切れの原因となる。なお，加熱筒は，原糸の
銘柄，引取速度によって当然異なるが,250〜500℃の温
度で，長さ2.5〜20cmのものを用いるのが好ましい。

加熱筒を通過した糸条は，吹付け及び／又は吸引の手
段で冷却固化される。なお，冷却の方法は高速で引取ら
れるため，円周方向から行う方が糸条間の斑を減らす点
で好ましい。

冷却後，本発明では，紡糸口金から１〜2.5mの位置
で,60〜150℃に加熱された液体を糸条に付与する。高複
屈折率の未延伸糸を得るため,3000m/分以上の速度で引
取るが，同じ速度で引取っても，より高配向の未延伸糸
を得るため，紡糸口金から引取ローラまでの間のドラフ
トゾーンで走行する糸のドラフトを利用して延伸するも
のである。このため走行糸条の温度を一時的に上げるた
め,60〜150℃の温度に調整するのである。加熱液体付与
位置が紡糸口金から1mより近いと糸条間で密着が発生
し，紡糸に問題が生じ，逆に2.5mより遠いと糸条の温度
が低く下なりすぎるため，加熱液体を付与しても配向，
結晶化の効果が乏しい。また，加熱液体の温度は,60℃
以上，好ましくはガラス転移温度の75℃以上に設定され
る。この温度より低い場合はやはり配向，結晶化の効果
が乏しく，逆に高すぎる場合は，糸条間の密着，さらに
油剤の揮発あるいは発煙により操業上問題となる。

付与する液体の種類は特に限定されるものではなく，
熱水，水蒸気等でもよいが，紡糸時に付与される油剤を
加熱して用いるのが操業上最も好ましい。使用される油
剤も特に限定されないが水エマルジョンタイプの場合に
は,95℃程度迄しか上げられないが，ストレートタイプ
ならばさらに温度が上げられるため，より好ましい。

このような条件で紡糸された糸条は,3000m/分以上，
好ましくは3500m/分以上の速度で引取られるが，そのま
ま巻取ることなく連続して延伸に供される。その際は，
全延伸倍率1.40〜1.90の範囲で２段以上にわたって多段
延伸するのが好ましい。なお，この延伸倍率は，加熱液
体を付与しない場合と比較すると未延伸糸の複屈折率が
0.01〜0.03も高くなっているため，同程度の強度，伸度
の原糸を製造するときには全延伸倍率も0.1〜0.3倍も減
らすことが可能であり，非晶部の配向も緩和され，より
寸法安定性が改良される。ただし，これにより低い延伸
倍率の場合には，得られる原糸の強度，伸度が本発明の
範囲外となる。もちろん一段で延伸した場合にも強度が
不十分となり好ましくない。また，延伸温度は特に制限
されるものではないが，ポリエステルのガラス転移温度
以上で一段目の延伸を行い，次いで，結晶化温度以上，
糸条が融着を起こすまでの温度で延伸するのがよい。

なお，本発明におけるポリエステルとしては，ポリエ
チレンテレフタレート及びこれを主体とするポリエステ
ルが使用され，相対粘度（フェノールとテトラクロルエ
タンとの等重量混合物を溶媒とし，濃度0.5g/dl,温度25
℃で測定）が1.45以上，好ましくは1.50以上のものが使
用される。また，耐熱性を向上させるために，エポキシ
化合物，カルボジイミド化合物等の末端カルボキシル基
封鎖剤を添加して紡糸することが好ましい。さらに，必
要に応じて艶消剤，顔料，光安定剤，熱安定剤，酸化防
止剤，帯電防止剤等が含有されていても何らさしつかえ
ない。

本発明で得られる繊維は，産業資材用，特にタイヤコ
ード,Vベルト，コンベアベト等で代表されるゴム補強用
に適したポリエステル繊維であり，総繊度250〜2000d,
フィラメント数36〜1000とするのが適当である。

より具体点には，本発明により，強度が6.5g/d以上，
伸度が25％以下で，非晶部の複屈折率が0.13〜0.18,結
晶体積が100×10³〜180×10³Å^３のポリエステル繊維が
得られる。

強度がこれより低い場合には，ゴム補強用として使用
するには強度が低すぎて好ましくなく，伸度が25％より
高いと引続き行われるディップ処理時の伸びが大きくな
り，寸法安定性に不利な方向となって好ましくない。

非晶部の複屈折率，結晶体積はゴム補強用に使用する
際に，引き続いて行われるディップ処理時の熱及び張力
の効果により促進される結晶化ならびに配向の観点から
必要な要件である。すなわち，非晶部の複屈折率がこれ
よりも大きな値となるとディップ処理時の張力，温度に
より非晶部の配向がさらに促進され，最も重要な因子で
ある寸法安定性に悪影響を及ぼし，逆にこれにより小さ
い値になれば当然強度が低くなり，好ましいものではな
い。結晶部の体積も上記範囲より小さな結晶の場合は，
強度が不満足な値となり，逆に大きすぎる場合は，ディ
ップ処理時の熱や張力を利用して結晶化を促進しようと
してもあまり効果が現れないと同時に，原糸が硬くな
り，撚糸時に強力の低下が起こり，好ましくない。

本発明でいう非晶部の複屈折率Δｎaは，次の式から
求めた。

Δｎa＝（Δｎ−0.212・ｆc・Ｘ）／（１−Ｘ） ここで，Δｎは繊維の複屈折率,fcは広角ｘ線散乱か
ら求めた結晶の配向関数,Xは密度法による結晶化度であ
る。

また，結晶部の体積は，広角Ｘ線散乱から求めた（01
0），（100），（105）の各結晶サイズを掛け合わせた
数値である。

本発明で得られる繊維は上記全ての項目が満たされて
初めて効果を発揮するものであり，いずれかの項目が本
発明の範囲外になれば後に行なわれる撚糸工程，ディッ
プ工程を経たコードの物性値の強度あるいは寸法安定性
において好ましい範囲から外れてしまう。この繊維を用
いて，得られるディップコードは，強度が6.0g/d以上，
乾熱収縮率が2.5％以下という極めて寸法安定性が良好
なものとなる。

（実施例） 以下，本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。

なお，特性値等の測定法は次のとおりである。

強伸度，初期ヤング率 JIS L−1017に準じ，島津製作所製オートグラフＳ−1
00を用い，試料長25cm,引張速度30cm/分の条件で測定し
た。

結晶化度Ｘ 密度をJIS L−1013に準じ，四塩化炭素とリグロイン
により作成した密度勾配管により測定し，次の式から求
めた。

Ｘ＝（ρ−ρａ）・ρc/〔（ρｃ−ρａ）・ρ〕 なお，ρc,ρａは結晶部，非晶部の密度を表し，それ
ぞれ1.455g/cm³及び1.335g/cm³である。

複屈折率 ベレックコンペンセータを備えた偏光顕微鏡を用い，
浸液としてトリクレジルホスフェートを使用して測定し
た。

結晶サイズ 広角Ｘ線散乱で得られた赤道線走査の強度分布曲線の
半価幅よりシェラーの式を用いて求めた。

結晶部の配向関数ｆc 広角Ｘ線散乱回折より，（010）面と（100）面の方位
角の強度分布曲線の測定より求めた。

乾熱収縮率 JIS L−1017に準じ，試料を180℃で30分間無張力下で
熱処理して測定した。

実施例１ 相対粘度が1.54,末端カルボキシル基が20当量/10⁶gの
ポリエチレンテレフタレートチップを通常のエクストル
ーダ型溶融紡糸機に供給して紡糸温度300℃で，直径0.0
6cmの紡糸孔を392個有する紡糸口金から紡出した。な
お，ポリマーの末端カルボキシル基を減らすため,N−グ
リシジルフタルイミドを0.3重量％添加した。

紡出糸条を紡糸口金直下に設けた長さ15cm,温度350℃
の加熱筒を通した後，その直下の温度18℃の冷却風が36
m/分の速度で供給される長さ30cmの円筒型冷却装置で冷
却固化し，第１表に示す紡糸口金からの距離，油剤温度
で油剤を付与した後,3500m/分で100℃の加熱引取ローラ
で引取り，引取ローラと140℃のネルソンタイプの加熱
第１延伸ローラとの間で1.2倍に延伸し，次いで第１延
伸ローラと240℃のネルソンタイプの加熱第２延伸ロー
ラとの間で延伸後,200℃のネルソンタイプの熱処理ロー
ラで熱処理して巻取り,1000d/392fの原糸を得た。

なお，付与した油剤は次の組成のものである。

鉱物油（R.W.40秒） :40重量％ ココナッツ油 :15 イソトリデシルパルミテート:15 POE（４）ラウリルエーテル :15 POE（15）牛脂アミン :10 帯電防止剤 : 5 POEはポリオキシエチレンを意味し，（ ）内はその
付加モル数を表わす。

この際の各ローラ等の速度，全延伸倍率TDR,未延伸糸
の複屈折等を第１表に，得られた延伸糸の糸質，微細構
造を第２表に示す。

第１表中，未延伸糸の複屈折率は，室温の引取ローラ
に巻き付けて得た未延伸糸について測定して求めたもの
である。なお，油剤の付与位置が紡糸口金から近すぎる
No.1では，糸条が密着し，サンプルが採取できなかっ
た。

さらに，上記の原糸について，次のようにして生コー
ドを作成し，ディップコード化し，ディップコードの強
度，強力保持率（原糸の強力に対するディップコードの
強力の比率）及び乾熱収縮率を測定した。

上記の原糸を，リング撚糸機によりＺ方向に49回/10c
mの下撚をかけ，下撚をかけたものを２本合糸してＳ方
向に49回/10cmの上撚をかけて生コードとした。

次いで，リッツラー社製ディッピングマシンを用い，
固形分15％の下記ディップ液を3.5〜4.0％付着させ，乾
燥ゾーン160℃×60秒，熱処理ゾーン240℃×60秒×２回
の条件で中間伸度が3.5±２％となるようにディップ処
理した。

ディップ液は，レゾルシンとホルムアルデヒドとをモ
ル比1:1.2で反応させた初期縮合物１重量部に，固形分
濃度20重量％のゼンタックラテックス（ゼネラルタイヤ
社製商品名）を固形分として4.3重量部混合した水溶液
を水酸化ナトリウムでpH9.5に調整したものと，バルカ
ボンドＥ（バルナックス社製商品名）とを83:17の重量
比で混合した混合液を用いた。

その結果を第３表に示す。

これらの結果より明らかなように，油剤温度の低いN
o.2では，非晶部の複屈折率も低く，乾熱収縮率も低い
が，結晶体積が大きく，強力保持率が悪く，強度の低い
ディップコードとなった。一方油剤温度の高すぎるNo.5
では，紡糸時の発煙が大きく，操業上問題があると同時
に，強度も低くなった。さらに，油剤付与位置の遠すぎ
るNo.6では，油剤付与効果がないばかりか，乾熱収縮率
が高くなった。本発明例であるNo.3,4では，操業性に問
題はなく，寸法安定性，強度，強力保持率とも優れた特
性を示した。特にNo.3では，同じ速度で引取られた原糸
であるNo.2と比較して低い延伸倍率で同程度の強度の原
糸を製造することが可能であり，さらに，延伸倍率も低
いため，ディップコードの乾熱収縮率が極めて低い値と
なった。

実施例２ 実施例１と同じポリマー，紡糸機を用い，紡糸温度30
0℃で，直径0.05cmの紡糸孔を500個有する紡糸口金から
紡出した。なお，ポリマーの末端カルボキシル基を減ら
すため,N−グリシジルフタルイミドを0.3重量％添加し
た。

紡出糸条を紡糸口金直下に設けた長さ10cm,温度300℃
の加熱筒を通した後，その直下の温度18℃の冷却風が36
m/分の速度で供給される長さ30cmの円筒型冷却装置で冷
却固化し，紡糸口金から1.7mの位置で，温度110℃の油
剤を付与した後，第４表に示す速度で70℃の加熱引取ロ
ーラで引取り，引取ローラと非加熱のネルソンタイプの
第１延伸ローラとの間で1.2倍に延伸し，次いで第１延
伸ローラと240℃のネルソンタイプの加熱第２延伸ロー
ラとの間で，第１延伸ローラの下流15cmの位置でスチー
ムジェット装置から450℃のスチームを噴射しながら延
伸後,200℃のネルソンタイプの熱処理ローラで熱処理し
て巻取り,1500d/500fの原糸を得た。

この際の各ローラ等の速度，全延伸倍率TDR及び操業
性等を第４表に，得られた延伸糸の糸質を第５表に示
す。

次いで，実施例１と同様に，ただし，上撚及び下撚の
数を40回/10cmとして生コード化し，中間伸度が3.8±0.
2％となるようディップ処理を行った。

ディップコードの特性値を第６表に示す。

これらの結果から明らかなように，引取速度の遅いN
o.7では，加熱油剤を付与した効果が認められないが，
本発明例であるNo.8では，ディップコードの強度，乾熱
収縮率とも優れていた。

（発明の効果） 本発明によれば，ディップ処理した後に優れた寸法安
定性を示し，かつ強度的にも良好な特性を有するゴム補
強用ポリエステル繊維を高速度で，生産性良く，製造で
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 和典 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ 株式会社中央研究所内 審査官 澤村 茂実 (56)参考文献 特開 昭58−46117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−199918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−112314（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D01F 6/62 301 - 302 D01D 5/084,10/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融紡糸法でポリエステル繊維を製造する
   に際し，紡糸口金から紡出した糸条を紡糸口金直下に設
   けた加熱筒を通し，次いで冷却した後，紡糸口金から１
   〜2.5mの位置で,60〜150℃に加熱した液体を付与し,300
   0m/分以上の速度で引き取り，連続して多段延伸するこ
   とを特徴とするポリエステル繊維の製造法。