JP4826011B2 - Polyester fiber and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用途に使用されるポリエステル繊維に関する。さらに詳しくは撚糸、熱セット後の強力利用率に優れ、係留ロープ等の船舶資材や延縄等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホースとして使用されるポリエステル繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレートからなる繊維は耐候性、耐摩耗性、寸法安定性等に優れることから、係留ロープ等の船舶資材や延縄、底曳網、定置網等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホース、シートベルト用途などに広く使用されている。これらのうち、ロープやゴム補強などの用途では撚糸、熱セットされた後に使用に供される。ポリエステル繊維は上述のような長所を有するものの、ナイロン繊維、その他の高強力繊維に較べると強力の面で劣るという欠点があった。
【０００３】
そこで、撚糸、熱セット後使用される用途において使用されるポリエステル繊維製品の高強力化を図る試みが原糸そのものの強度を高めることによって、また、撚糸以降の加工時における強力低下を少なくする（強力利用率を高める）ことによってなされている。
【０００４】
前者の方法としては紡出糸の固有粘度を高くし、かつ延伸倍率を高くする方法があり、後者の方法としては、仕上げ油剤の改良により単繊維間の摩擦係数を下げることが行われている。また、特開平１−１８３５８８号公報には撚糸時の強力利用率を高めるために繊維自身を中空形状とする方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固有粘度を高くし、かつ延伸倍率を高くする方法では原糸の高強度化に伴い伸度が低下し、安定に製糸を行うことができなくなることから生産性が低下するという問題点があった。
【０００６】
また、仕上げ油剤の改良により単繊維間の摩擦係数を下げる方法では糸条の収束性が低下するほか、巻き取り時のパッケージ形状の崩れが発生しやすくなるという問題点があった。
【０００７】
一方、特開平１−１８３５８８号公報に提案されている、撚糸時の強力低下を改善するために繊維として中空形状のものを使用する方法は上述のような問題もなく、撚糸時の強力利用率向上のためには有効な手法であるが、未だ撚糸時の強力改善は不十分であった。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の有する課題を背景になされたもので、その目的は従来公知の技術では得られなかった撚糸、熱セット後の高い強力利用率を有するポリエステル繊維を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的はかかるポリエステル繊維を、高い生産性で得ることができる製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のポリエステル繊維は、主として次の構成を有する。すなわち、繊維軸方向に１個の三角形状または四角形状の中空部を有する単糸を含み、かつ下記（１）〜（４）の条件を同時に満足することを特徴とするポリエステル繊維。
（１）破断強度６．０cN/dtex以上
（２）破断伸度１０〜２０％
（３）中空率６〜４０％
（４）動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下
である。
【００１０】
さらに、本発明のポリエステル繊維においては、次の（ａ）〜（ｄ）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。
（ａ）エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とすること。
（ｂ）ポリエステル繊維の固有粘度が０．８以上であり、単糸繊度が３〜２０dtexであること。
（ｃ）偏光蛍光法による非晶配向が０．９３以下であること。
（ｄ）中空部の断面形状が三角形状であること。
【００１１】
また、本発明のポリエステル繊維の製造方法は、前記ポリエステル繊維の製造方法であって、固有粘度０．８以上のポリエステルを、吐出後のマルチフイラメントを構成する単糸断面に１個の中空部を形成するように、スリット状に設けた吐出孔より溶融押し出した後に冷却し、油剤を付与した後、引き取りローラーによって引き取り、一旦巻き取った後または一旦巻き取ることなく延伸し、ワインダーで巻き取るポリエステル繊維の製造方法において、中空部を三角形状または四角形状とし、引き取りローラの周速度が１５００ｍ／分以上であることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法である。さらに、本発明のポリエステル繊維の製造方法は、次の（ｅ）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。
（ｅ）最終巻き取り速度が４０００ｍ／分以上であること。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、中空部を有するポリエステル繊維の撚糸、熱セット時の強力利用率をさらに向上する方法について鋭意検討した結果、繊維中の非晶部の構造が強力利用率に対して重要な役割を果たしており、この非晶部の構造を特定の範囲とすることにより撚糸・熱セット後の強力利用率を高めることができることを見い出し、本発明に達したものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明のポリエステル繊維はエチレンテレフタレートを基本的な繰り返し単位とするポリマから形成されていることが好ましいが、本発明の効果を損ねない範囲で１０％以下の共重合成分を含んでいてもよい。共重合される成分としては例えばイソフタール酸、カプロラクトン、アジピン酸、ジフェニルカルボン酸、セバチン酸、ｐ−オキシ安息香酸、ブタンジオール、プロピレングリコール、１，４−ヒドロキシメチルシクロヘキサンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明のポリエステル繊維の強度は６．０cN/dtex以上であることが必須であり、好ましくは７．０cN/dtex以上である。強度が６．０cN/dtexに満たない場合にはたとえ撚糸、熱セット時の強力利用率を高めても得られる製品における強力が高くならないことから好ましくない。
【００１５】
破断伸度は１０〜２０％であることが必須であり、好ましくは１１〜１６％である。破断伸度が１０％未満の場合には加撚時の強力利用率が低くなることから好ましくなく、逆に破断伸度が２０％を越える場合には高強力のポリエステル繊維が得られにくいことから好ましくない。
【００１６】
中空率は６〜４０％であることが必須であり、好ましくは１０〜３０％である。中空率が６％未満の場合には中空糸の有する加撚時の歪み吸収効果が十分には発揮されにくくなる。中空糸を撚糸して使用する場合には撚糸構造の中で部分的にフィラメントが変形し、部分的に中空形状を維持しなくなることは避けがたいが、中空率が４０％を越える場合には肉厚が薄くなるため加撚時の初期の段階で中空部の変形が生じやすくなり、その結果加撚時の強力利用率の向上効果が得られにくくなることから好ましくない。
【００１７】
また、本発明のポリエステル繊維は動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下であることが必須であり、好ましくは１４３℃以下である。ｔａｎδのピーク温度が１４５℃よりも高い場合には、例え繊維の形状を中空形状としても十分に高い強力利用率は得られず、ｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下になるような繊維内部の微細構造と、繊維の形態としての中空形状の両方を併せ持つ繊維のみが特異的に良好な強力利用率を示す。
【００１８】
本発明のポリエステル繊維の固有粘度は０．８以上であることが高強度化、撚糸時の形状維持性および撚糸後ゴム中で使用される際の耐ゴム中劣化特性の点から好ましい。
【００１９】
また、ポリエステル繊維の単糸繊度は特に限定されるものではないが、好ましくは３〜２０dtexであり、さらに好ましくは４〜１５dtexである。単糸繊度をかかる範囲にすることにより、中空部が変形しにくいポリエステル繊維を得ることが出来る。
【００２０】
さらに、本発明のポリエステル繊維の偏光蛍光法によって測定された非晶配向（Ｆ）は０．９３以下であることが、良好な強力利用率を得るために好ましく、さらに好ましくは０．９０以下である。
【００２１】
本発明のポリエステル繊維はその内部に繊維方向に連続する実質上１個の中空部を有するものであっても、あるいは隔壁によって隔てられた実質上複数の中空部を有するものであってもよい。
【００２２】
中空部の断面形状は三角形状または四角形状である。撚糸時等の圧縮による断面の変形のしやすさは中空部の断面形状に依存し、加工中に容易に中空形状が破損すれば所期の機能を発揮できないことから、中空部の形状は変形しにくい形状とするのが好ましい。通常の溶融紡糸によると中空部の形状はエッジの明確な多角形となることはなく、ほぼ真円に近い形かあるいは角の丸まった多角形（三角形であればおむすび状の形状）になるが、これらの中では中空部の形状は角の丸まった三角形とするのが容易に潰れにくいことから好ましい。
【００２３】
本発明のポリエステル繊維は公知の顔料を含有させたり、公知の染料により染色させたりすることができる。公知の顔料としてはカーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄等の無機顔料やフタロシアニン系、ペリノン系、ペリレン系等の有機系の顔料があげられる。染料としては主として分散染料が用いられる。
【００２４】
次に本発明のポリエステル繊維の製造方法について説明する。
本発明のポリエステル繊維の製造方法は、固有粘度０．８以上のポリエステルを、吐出後のマルチフイラメントを構成する単糸断面に少なくとも１個以上中空部を形成するように、スリット状に設けた吐出孔より溶融押し出した後に冷却し、油剤を付与した後、引き取りローラーによって引き取り、一旦巻き取った後または一旦巻き取ることなく延伸し、ワインダーで巻き取るものである。
【００２５】
撚糸、熱セット時の高い強力利用率を得るためには高応力の紡糸を行い、ある程度配向の進んだ中空形状の未延伸糸を延伸することが必要であり、このために中空の未延伸糸を引き取るローラーの周速度は１５００ｍ／分以上であることが必要であり、好ましくは１８００ｍ／分以上、さらに好ましくは２０００ｍ／分以上である。引き取りローラーの周速度が１５００ｍ／分に満たない場合には高い強力利用率が得られない。
【００２６】
延伸は一旦巻き取った後別工程として実施しても、あるいは一旦巻き取ることなく紡糸工程に引き続き連続して行うこともできるが、生産性の点からは一旦巻き取ることなく紡糸工程に引き続き連続して延伸を行うことが好ましい。この際の最終巻き取り速度は４０００ｍ／分以上であることが好ましい。
【００２７】
中空形状を有するポリエステル繊維は、易溶出成分を芯成分に用いた芯鞘構造の繊維を一旦作り、芯部を溶出させる方法によっても得ることができるが、本発明のポリエステル繊維の製造方法では溶融したポリマをスリット状に設けた吐出孔より溶融押し出しすることによって行う。使用されるスリット状の吐出孔形状とそれにより得られるポリエステル繊維の断面を図１に例示するが、本発明のポリエステル繊維の製造方法で使用される吐出部の形状は図１のＡ、Ｂである。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維の製造方法の上記以外の部分は従来公知のポリエステル繊維の溶融紡糸方法と同様の方法によって行うことができる。以下にその一例を示す。口金板への吐出孔の配列は１列もしくは複数列の環状配列であっても、全面に配孔されたものであってもよい。
【００２９】
口金下、冷却風吹き出し部までの間には必要に応じて加熱筒や断熱筒を設けることができる。本発明では高重合度のポリマを使用するので口金下に５〜４０ｃｍの加熱筒あるいは断熱筒を用いることが好ましい。もちろん加熱筒と断熱筒は併用しても差し支えない。
【００３０】
吐出された繊維は冷却されるが、冷却は空気、窒素などの気体の吹き付けによるのがよい。気体吹き出し装置も通常の溶融紡糸で使用されるユニフロー型、プッシュ・プル型、環状吹き出し型などをそのまま使用することができる。延伸部にはホットローラー、延伸熱板延伸の他、延伸熱源としてスチームや加熱空気などの流体を使用してもよい。延伸段数は特に限定されないが好ましくは２段以上の複数段延伸で行い、必要に応じて延伸後に１５％以下の弛緩処理を施した後巻き取られる。
【００３１】
本発明のポリエステル繊維を構成する個々のフィラメントの中空率は厳密に同一である必要はなく、中空率の異なるフィラメントから構成されていてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲において中空部を有さないフィラメントが一部に混在してもよい。
【００３２】
さらには例えばロープなどの用途に複数の繊維を合糸して使用するに際しては、本発明のポリエステル繊維を中空部を有さない他の繊維とともに使用することもできる。
【００３３】
中空形状と低いｔａｎδピーク温度の組合せによって特異的に加撚時の強力利用率が向上するメカニズムについては完全に理解されているわけではないが、以下のような作用によるものと考えられる。
【００３４】
コードあるいはロープ状物のような撚糸構造物においてはそれらを構成する個々のフィラメントは周囲のフィラメントから圧縮変形歪みを発生させるような力を受け、かかる力によりフィラメントの内部構造がダメージを受けると撚糸構造物として担える最大応力が低下する。本発明のポリエステル繊維においては繊維を構成するフィラメントが中空形状を有しているために周囲からの圧縮歪みを受けた際にもその初期には自らの断面の変形によって吸収することでフィラメントの内部構造が受けるダメージが小さくなる。さらに大きな圧縮によってポリマー自身がダメージを受けるような変形に至った際にも繊維内部の非晶部分がルーズな構造を有しているために外部からの力を緩和しやすくなり、強力の低下が小さくなるものと考えられる。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例に基づきさらに詳細に説明する。なお、本発明における諸特性の測定方法は以下の通りである。
【００３６】
（１）強度・伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１３により測定した。（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分で強伸度曲線を描くことにより求めた。
【００３７】
（２）中空率
試料を樹脂に包埋し繊維軸に対し垂直にカットした後、光学顕微鏡を用いて２００〜５００倍の倍率で断面写真を撮った。得られた断面写真から単糸２０本を任意に選び出し、単糸全体の面積（ＳA）と中空部の面積（ＳB）とから次の式によって求めた。
中空率＝ＳB／ＳA×１００。
【００３８】
（３）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をオストワルド粘度計を用いて２５℃で測定し、次の近似式によって求めた。
ＩＶ＝０．０２４２η＋０．２６３４。
【００３９】
（４）ｔａｎδのピーク温度
東洋ボールドウィン（株）製ＤＤＶ−II型動的粘弾性測定装置を用い、振動数１１０Ｈｚ、昇温速度３℃／分で室温から２００℃までの範囲で測定を行い、最も大きなｔａｎδを示す温度を求めた。
【００４０】
（５）非晶配向（Ｆ）
５５℃に保たれた蛍光剤（Mikephor ETN）０．２ｗｔ％水溶液中にポリエステル繊維を４時間浸漬、撹拌し、水洗後風乾して測定試料とする。測定には日本分光工業（株）製ＦＯＭ−１偏光蛍光光度計を使用し、透過法により励起波長３６５ｎｍ、蛍光波長４２０ｎｍで偏光板により繊維軸方向の相対蛍光強度（Ａ）と繊維軸に直交する方向の相対蛍光強度（Ｂ）を測定し、Ａ、Ｂから次の式によって求めた。
非晶配向Ｆ＝（１−Ｂ／Ａ）×１００。
【００４１】
（６）ロープの強力利用率
（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、ロープ強力を測定し、次式によって求めた。
強力利用率（％）＝（ロープの強力[Ｎ]×１００）／（延伸糸繊度［dtex]×強度[cN/dtex]×撚合わせ本数）×１００。
【００４２】
（実施例１〜２および比較例１〜２）
固有粘度１．２０のポリエチレンテレフタレートのペレットをエクストルーダで溶融させ、計量ポンプによりスリット内径１．５０ｍｍ、スリット幅０．１５ｍｍ、スリット間隔０．２５ｍｍの３つのスリット状を設けた孔数２４０の紡糸口金に配し、３００℃で溶融紡糸した。紡出された糸条を温度３２０℃、長さ３００ｍｍの加熱筒を通過させ、次いで常温、風速３０ｍ／分のユニフロー型チムニーを通過させ冷却した後、給油ローラーで給油を施した後、紡糸引き取りローラーで引き取り、一旦巻き取ることなく引き続き表１に示す条件で２段延伸し弛緩処理して巻き取ることによりポリエステル繊維を製造した。得られたポリエステル延伸糸の物性および繊維構造パラメーターを表２に示す。次ぎにこの延伸糸１０本を合糸して１８０回／ｍの下撚りをかけ、次いでこの下撚り糸３本を合糸して２１０回／ｍの中撚りをかけ、さらに中撚り糸３本を合糸して８０回／ｍの上撚りをかけた。次ぎにこの合糸、撚糸糸を１００℃の熱湯水に２分間浸漬させ熱セットを施しロープを作成した。得られたロープの強力および強力利用率を表２に示す。
【００４３】
（実施例３）
得られた延伸糸の下撚り合糸本数を２０本とした以外は実施例１と同様の製糸工程によりポリエステル繊維を製造し、合糸、撚糸、熱セットを施しロープを作成した。得られたポリエステル延伸糸の物性、繊維構造パラメーターおよび得られたロープの強力、強力利用率を表１に示す。
【００４４】
表１から明らかなように、本発明の方法によれば撚糸、熱セット後のロープ強力は十分に高く、すなわち高い強力利用率でロープを作成することができた。これに対して、延伸糸の強度が本発明の範囲外である比較例１の場合、得られたロープの強力利用率は高いものの、強力の面で問題があった。また、繊維構造パラメータであるｔａｎδのピーク温度が本発明の範囲外である比較例２の場合には、得られたロープの強力および強力利用率が十分ではなかった。
【００４５】
【表１】
固有粘度１．２０のポリエチレンテレフタレートのペレットをエクストルーダで溶解させ、計量ポンプにより表２に示すような孔数２４０の紡糸口金に配し、３００℃で溶融紡糸した。紡出された糸条を温度３２０℃、長さ３００ｍｍの加熱筒を通過させ、次いで常温、３０ｍ／分のユニフロー型チムニーを通過させ冷却した後、給油ローラーで給油を施した後、周速度２３００ｍ／分で回転する紡糸引き取りローラーで引き取った。引き続き糸条を周速度２３００ｍ／分、３９００ｍ／分、５４５０ｍ／分、５２３２ｍ／分で回転する加熱されたローラー群に順次巻き掛け２段延伸および弛緩処理して巻き取ることによりポリエステル繊維を製造した。得られたポリエステル延伸糸の物性および繊維構造パラメーターを表２に示す。引き続き実施例１と同様の方法により撚糸、熱セットを行いロープを作成した。得られたロープの強力、強力利用率を表２に示す。表２から明らかなように本発明の方法によれば撚糸、熱セット後のロープ強力および強力利用率が高いロープを得ることができた。
【００４６】
これに対して、中空率が本発明の範囲外である比較例４、中空部を有さない比較例５の場合には撚糸、熱セット後の強力利用率が低く、充分な強力を持ったロープを得ることができなかった。
【００４７】
【表２】
【発明の効果】
本発明の方法の通りポリエステル繊維の形態として中空形状と繊維内部の微細構造をある特定の範囲とすることにより、撚糸、熱セット後の強力利用率を高めることが可能となる。本発明の方法で得られる繊維は、係留ロープ等の船舶資材や延縄、底曳網、定置網等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホース、シートベルト用途等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する紡糸口金のスリット形状と得られる繊維断面の概略図を示す。
【符号の説明】
１：スリット内径
２：スリット幅
３：スリット間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to polyester fibers used in industrial applications. More specifically, the present invention relates to a polyester fiber used as a reinforcing fiber for a ship material such as a mooring rope, a fishing material such as a longline, a rubber material such as a tire, or a water supply hose, which is excellent in the strength utilization rate after twisting and heat setting.
[0002]
[Prior art]
Polyester fibers, especially those made of polyethylene terephthalate, are superior in weather resistance, wear resistance, dimensional stability, etc., so that they can be used to reinforce marine materials such as mooring ropes, fishing lines such as longlines, bottom nets, and stationary nets, and rubber materials such as tires. Widely used in textiles, water hoses and seat belts. Among these, in applications such as ropes and rubber reinforcement, they are used after being twisted and heat set. Although the polyester fiber has the above-mentioned advantages, it has a drawback that it is inferior in terms of strength as compared with nylon fiber and other high-strength fibers.
[0003]
Therefore, attempts to increase the strength of polyester fiber products used in applications used after twisting and heat setting increase the strength of the original yarn itself, and also reduce the decrease in strength during processing after twisting ( It is done by increasing the powerful utilization rate).
[0004]
As the former method, there is a method of increasing the intrinsic viscosity of the spun yarn and increasing the draw ratio, and as the latter method, the friction coefficient between single fibers is lowered by improving the finishing oil. . Japanese Patent Laid-Open No. 1-183588 proposes a method of making the fiber itself hollow to increase the strength utilization rate during twisting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of increasing the intrinsic viscosity and increasing the draw ratio has the problem that the elongation decreases with the increase in strength of the raw yarn, and the production cannot be stably performed, resulting in a decrease in productivity. there were.
[0006]
In addition, the method of lowering the coefficient of friction between single fibers by improving the finishing oil has problems that the convergence of the yarn is lowered and the package shape is liable to collapse during winding.
[0007]
On the other hand, the method of using a hollow fiber as a fiber proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-183588 for improving the strength reduction at the time of twisting does not have the above-mentioned problems, and the strength utilization rate at the time of twisting. Although it is an effective method for improvement, the strength improvement at the time of twisting is still insufficient.
[0008]
The present invention has been made against the background of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a twisted yarn, a polyester fiber having a high strength utilization rate after heat setting, which has not been obtained by a conventionally known technique. Another object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining such polyester fibers with high productivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the polyester fiber of the present invention mainly has the following configuration. That is, a polyester fiber characterized by satisfying include single yarn having a hollow portion in the one triangular or square shape in the fiber axis direction, and the following conditions (1) to (4) simultaneously.
(1) Breaking strength: 6.0 cN / dtex or more (2) Breaking elongation: 10-20%
(3) Hollow ratio 6-40%
(4) The peak temperature of tan δ in the dynamic viscoelasticity measurement is 145 ° C. or lower.
[0010]
Furthermore, in the polyester fiber of the present invention, the following (a) to (d) are preferable embodiments, and by applying these conditions, it is possible to expect further superior effects.
(A) Ethylene terephthalate is the main repeating unit.
(B) The intrinsic viscosity of the polyester fiber is 0.8 or more, and the single yarn fineness is 3 to 20 dtex.
(C) The amorphous orientation by polarized fluorescence is 0.93 or less.
(D) The cross-sectional shape of the hollow portion is triangular.
[0011]
Further, the method of producing the polyester fiber of the present invention is a manufacturing method of the polyester fiber, the intrinsic viscosity 0.8 or more polyesters, one inside hollow portion in a single yarn cross-section that constitutes the multifilament after ejection After cooling and extruding from a slit-like discharge hole, the oil agent is applied, and then taken up by a take-up roller. After being taken up or once taken up, it is drawn up and taken up by a winder. In the polyester fiber manufacturing method, the hollow portion is triangular or quadrangular, and the peripheral speed of the take-up roller is 1500 m / min or more. Furthermore, the manufacturing method of the polyester fiber of this invention can anticipate acquisition of the further outstanding effect by applying the conditions of following (e).
(E) The final winding speed is 4000 m / min or more.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of intensive studies on the twisted yarn of polyester fiber having a hollow portion and a method for further improving the strength utilization rate during heat setting, the present inventors have determined that the structure of the amorphous portion in the fiber is important for the strength utilization rate. The present inventors have found that the strength utilization after twisting and heat setting can be increased by setting the structure of the amorphous part within a specific range, and the present invention has been achieved. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0013]
The polyester fiber of the present invention is preferably formed from a polymer having ethylene terephthalate as a basic repeating unit, but may contain 10% or less of a copolymer component as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the components to be copolymerized include isophthalic acid, caprolactone, adipic acid, diphenylcarboxylic acid, sebacic acid, p-oxybenzoic acid, butanediol, propylene glycol, 1,4-hydroxymethylcyclohexane, and the like. It is not limited.
[0014]
It is essential that the strength of the polyester fiber of the present invention is 6.0 cN / dtex or more, and preferably 7.0 cN / dtex or more. If the strength is less than 6.0 cN / dtex, it is not preferable because the strength in the obtained product does not increase even if the strength utilization rate during twisting and heat setting is increased.
[0015]
It is essential that the breaking elongation is 10 to 20%, preferably 11 to 16%. If the elongation at break is less than 10%, the strength utilization at the time of twisting is low, which is not preferable. Conversely, if the elongation at break exceeds 20%, it is difficult to obtain a high strength polyester fiber. It is not preferable.
[0016]
It is essential that the hollow ratio is 6 to 40%, preferably 10 to 30%. If the hollow ratio is less than 6%, the strain absorption effect of the hollow fiber during twisting is not sufficiently exhibited. When the hollow fiber is twisted and used, it is inevitable that the filament is partially deformed in the twisted yarn structure and the hollow shape is not partially maintained, but when the hollow ratio exceeds 40%. Since the thickness is reduced, the hollow portion is likely to be deformed at the initial stage of twisting, and as a result, it is difficult to obtain the effect of improving the strength utilization rate during twisting.
[0017]
Moreover, it is essential that the polyester fiber of the present invention has a peak temperature of tan δ of 145 ° C. or less, preferably 143 ° C. or less, in the dynamic viscoelasticity measurement. When the peak temperature of tan δ is higher than 145 ° C, a sufficiently high strength utilization factor cannot be obtained even if the shape of the fiber is hollow, and the fineness inside the fiber is such that the peak temperature of tan δ is 145 ° C or less. Only fibers having both a structure and a hollow shape as the form of the fiber exhibit a particularly good strength utilization rate.
[0018]
The intrinsic viscosity of the polyester fiber of the present invention is preferably 0.8 or more from the viewpoints of high strength, shape retention during twisting, and resistance to deterioration in rubber when used in rubber after twisting.
[0019]
The single yarn fineness of the polyester fiber is not particularly limited, but is preferably 3 to 20 dtex, and more preferably 4 to 15 dtex. By setting the single yarn fineness in such a range, it is possible to obtain a polyester fiber in which the hollow portion is not easily deformed.
[0020]
Further, the amorphous orientation (F) measured by the polarization fluorescence method of the polyester fiber of the present invention is preferably 0.93 or less in order to obtain a good strength utilization rate, more preferably 0.90 or less. is there.
[0021]
The polyester fiber of the present invention may have substantially one hollow portion continuous in the fiber direction inside, or may have substantially a plurality of hollow portions separated by a partition wall.
[0022]
The cross-sectional shape of the hollow portion is triangular or quadrangular. The ease of deformation of the cross-section due to compression during twisting, etc. depends on the cross-sectional shape of the hollow part, and if the hollow shape is easily damaged during processing, the desired function cannot be achieved, so the shape of the hollow part is deformed. It is preferable to make the shape difficult to do. According to normal melt spinning, the shape of the hollow part is not a polygon with a clear edge, but it is almost a perfect circle or a polygon with rounded corners (a triangular shape if it is a triangle). Of these, the shape of the hollow portion is preferably a triangular shape with rounded corners because it is not easily crushed.
[0023]
The polyester fiber of the present invention can contain a known pigment or be dyed with a known dye. Known pigments include inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide and iron oxide, and organic pigments such as phthalocyanine, perinone and perylene. As the dye, a disperse dye is mainly used.
[0024]
Next, the manufacturing method of the polyester fiber of this invention is demonstrated.
The method for producing a polyester fiber according to the present invention is a discharge in which a polyester having an intrinsic viscosity of 0.8 or more is provided in a slit shape so as to form at least one hollow section in the cross section of the single yarn constituting the multifilament after discharge. After being melt-extruded from the hole, cooled and applied with an oil agent, it is taken up by a take-up roller, stretched once or without being wound up, and wound up by a winder.
[0025]
In order to obtain a high strength utilization rate during twisting and heat setting, it is necessary to perform spinning with high stress and draw a hollow undrawn yarn with a certain degree of orientation. The peripheral speed of the roller that takes up the ink is required to be 1500 m / min or more, preferably 1800 m / min or more, and more preferably 2000 m / min or more. When the peripheral speed of the take-up roller is less than 1500 m / min, a high strength utilization rate cannot be obtained.
[0026]
Stretching can be carried out as a separate process after winding, or it can be continued continuously after the spinning process without being wound once. However, from the viewpoint of productivity, the spinning process is continued without being wound once. It is preferable to perform stretching. The final winding speed at this time is preferably 4000 m / min or more.
[0027]
The polyester fiber having a hollow shape can be obtained by a method of once making a fiber with a core-sheath structure using an easily-eluting component as a core component and then eluting the core part. The obtained polymer is melted and extruded from a discharge hole provided in a slit shape. The slit-shaped discharge hole shape used and the cross section of the polyester fiber obtained thereby are illustrated in FIG. 1, but the shape of the discharge portion used in the method for producing a polyester fiber of the present invention is shown in FIGS. There is .
[0028]
Portions other than the above in the method for producing a polyester fiber of the present invention can be carried out by a method similar to a conventionally known polyester fiber melt spinning method. An example is shown below. The arrangement of the discharge holes on the base plate may be one or a plurality of annular arrangements, or may be arranged on the entire surface.
[0029]
A heating cylinder and a heat insulating cylinder can be provided as needed between the base and the cooling air blowing part. In the present invention, since a polymer having a high degree of polymerization is used, it is preferable to use a heating cylinder or a heat insulating cylinder of 5 to 40 cm below the die. Of course, the heating tube and the heat insulating tube may be used in combination.
[0030]
The discharged fibers are cooled, but cooling is preferably performed by blowing a gas such as air or nitrogen. As the gas blowing device, a uniflow type, a push-pull type, an annular blowing type or the like used in ordinary melt spinning can be used as it is. A fluid such as steam or heated air may be used as the stretching heat source in addition to the hot roller and stretching hot plate stretching in the stretching section. Although the number of stretching stages is not particularly limited, it is preferably performed by two or more stages of stretching, and if necessary, the film is wound after being subjected to a relaxation treatment of 15% or less after stretching.
[0031]
The hollow ratios of the individual filaments constituting the polyester fiber of the present invention do not need to be exactly the same, and may be composed of filaments having different hollow ratios, and the hollow portion is within a range not impairing the effects of the present invention. Filaments that do not have may be mixed in part.
[0032]
Further, when a plurality of fibers are combined and used for applications such as ropes, the polyester fiber of the present invention can be used together with other fibers having no hollow portion.
[0033]
The mechanism by which the strength utilization rate during twisting is specifically improved by the combination of the hollow shape and the low tan δ peak temperature is not completely understood, but is thought to be due to the following actions.
[0034]
In twisted yarn structures such as cords or ropes, the individual filaments constituting them are subjected to a force that generates compressive deformation strain from surrounding filaments, and if the internal structure of the filament is damaged by such force, the twisted yarn The maximum stress that can be carried as a structure is reduced. In the polyester fiber of the present invention, since the filament constituting the fiber has a hollow shape, even when it is subjected to compressive strain from the surroundings, it is absorbed by deformation of its own cross section at the initial stage, thereby the inside of the filament. Less damage to the structure. Even when the polymer itself is damaged by large compression, the amorphous part inside the fiber has a loose structure, so it is easy to relax the external force and the strength decreases. It is thought to be smaller.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples. In addition, the measuring method of the various characteristics in this invention is as follows.
[0036]
(1) Strength / Elongation Measured according to JIS L-1013. Using a “Tensilon” tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd., a strong elongation curve was drawn at a test length of 250 mm and a tensile speed of 300 mm / min.
[0037]
(2) After hollow sample was embedded in resin and cut perpendicular to the fiber axis, a cross-sectional photograph was taken at 200-500 times magnification using an optical microscope. 20 single yarns were arbitrarily selected from the obtained cross-sectional photographs, and were calculated from the area of the entire single yarn (S A ) and the area of the hollow portion (S B ) by the following equation.
Hollow ratio = S B / S A × 100.
[0038]
(3) Intrinsic viscosity (IV)
The relative viscosity η of a solution in which 8 g of a sample was dissolved in 100 ml of orthochlorophenol was measured at 25 ° C. using an Ostwald viscometer, and determined by the following approximate expression.
IV = 0.0242η + 0.2634.
[0039]
(4) Peak temperature of tan δ Using a DDV-II type dynamic viscoelasticity measuring device manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd., measuring at a frequency of 110 Hz and a temperature rising rate of 3 ° C./min. The temperature showing the largest tan δ was determined.
[0040]
(5) Amorphous orientation (F)
A polyester fiber is immersed in a 0.2 wt% aqueous solution of fluorescent agent (Mikephor ETN) kept at 55 ° C. for 4 hours, stirred, washed with water and air-dried to obtain a measurement sample. For measurement, a FOM-1 polarization fluorometer manufactured by JASCO Corporation was used, and the relative fluorescence intensity (A) in the fiber axis direction was orthogonal to the fiber axis by a polarizing plate with an excitation wavelength of 365 nm and a fluorescence wavelength of 420 nm by the transmission method. The relative fluorescence intensity (B) in the direction to be measured was measured and determined from A and B by the following formula.
Amorphous orientation F = (1−B / A) × 100.
[0041]
(6) Rope strength utilization rate Rope strength was measured using a “Tensilon” tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd. and determined by the following equation.
Strength utilization rate (%) = (rope strength [N] × 100) / (stretched yarn fineness [dtex] × strength [cN / dtex] × twisted number) × 100.
[0042]
(Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2)
Polyethylene terephthalate pellets with an intrinsic viscosity of 1.20 are melted with an extruder, and a spinneret with 240 holes is provided with three slit shapes having a slit inner diameter of 1.50 mm, a slit width of 0.15 mm, and a slit interval of 0.25 mm by a metering pump. And melt-spun at 300 ° C. The spun yarn is passed through a heating cylinder having a temperature of 320 ° C. and a length of 300 mm, then passed through a uniflow chimney at room temperature and a wind speed of 30 m / min, cooled, and then lubricated with an oiling roller, and then the yarn is taken up. The polyester fiber was produced by taking up with a roller, and then drawing it twice after being stretched and relaxed under the conditions shown in Table 1 without being wound once. Table 2 shows the physical properties and fiber structure parameters of the obtained drawn polyester yarn. Next, 10 drawn yarns are combined and subjected to a lower twist of 180 times / m, then 3 lower twisted yarns are combined to apply a medium twist of 210 times / m, and further 3 intermediate twisted yarns are combined. The yarn was twisted at 80 times / m. Next, the combined yarn and the twisted yarn were immersed in hot water at 100 ° C. for 2 minutes to perform heat setting to prepare a rope. Table 2 shows the strength and strength utilization of the obtained rope.
[0043]
(Example 3)
A polyester fiber was produced by the same yarn-making process as in Example 1 except that the number of under-twisted combined yarns obtained was 20, and a rope was prepared by applying the combined yarn, twisted yarn, and heat set. Table 1 shows the physical properties, fiber structure parameters, and strength and strength utilization of the obtained rope of the obtained polyester drawn yarn.
[0044]
As apparent from Table 1, according to the method of the present invention, the rope strength after twisting and heat setting was sufficiently high, that is, the rope could be produced with a high utilization factor. On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the strength of the drawn yarn is outside the range of the present invention, there was a problem in terms of strength although the strength utilization rate of the obtained rope was high. Further, in the case of Comparative Example 2 where the peak temperature of tan δ, which is a fiber structure parameter, is outside the range of the present invention, the strength and strength utilization rate of the obtained rope were not sufficient.
[0045]
[Table 1]
Polyethylene terephthalate pellets having an intrinsic viscosity of 1.20 were dissolved with an extruder, placed in a spinneret with 240 holes as shown in Table 2 by a metering pump, and melt-spun at 300 ° C. The spun yarn is passed through a heating cylinder having a temperature of 320 ° C. and a length of 300 mm, then passed through a uniflow chimney at room temperature and 30 m / min, cooled, and then lubricated with an oiling roller, and then a circumferential speed of 2300 m. The yarn was taken up by a spinning take-up roller rotating at a speed of 1 minute. Subsequently, a polyester fiber was produced by winding the yarn sequentially around a heated roller group rotating at a peripheral speed of 2300 m / min, 3900 m / min, 5450 m / min, and 5232 m / min, and winding it by two-stage drawing and relaxation treatment. . Table 2 shows the physical properties and fiber structure parameters of the obtained drawn polyester yarn. Subsequently, twisting and heat setting were performed in the same manner as in Example 1 to prepare a rope. Table 2 shows the strength and strength utilization of the obtained rope. As is clear from Table 2, according to the method of the present invention, a rope having high twist strength, rope strength after heat setting, and strength utilization rate could be obtained.
[0046]
On the other hand, in Comparative Example 4 in which the hollow ratio is outside the scope of the present invention, and in Comparative Example 5 having no hollow part, the strength utilization rate after twisting and heat setting was low, and sufficient strength was obtained. I couldn't get the rope.
[0047]
[Table 2]
【The invention's effect】
By making the hollow shape and the fine structure inside the fiber into a certain range as the form of the polyester fiber as in the method of the present invention, it is possible to increase the strength utilization after twisting and heat setting. The fiber obtained by the method of the present invention can be widely used for marine materials such as mooring ropes, fishery materials such as longlines, bottom fences and stationary nets, reinforcing fibers for rubber materials such as tires, water supply hoses, seat belts, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic view of a slit shape of a spinneret used in the present invention and a fiber cross section obtained.
[Explanation of symbols]
1: Slit inner diameter 2: Slit width 3: Slit spacing
Claims (7)
（１）破断強度６．０cN/dtex以上
（２）破断伸度１０〜２０％
（３）中空率６〜４０％
（４）動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下。Polyester fiber characterized by comprising a single yarn having a hollow portion in the one triangular or square shape in the fiber axis direction, and satisfies the following conditions (1) to (4) simultaneously.
(1) Breaking strength: 6.0 cN / dtex or more (2) Breaking elongation: 10-20%
(3) Hollow ratio 6-40%
(4) The peak temperature of tan δ in the dynamic viscoelasticity measurement is 145 ° C. or lower.
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