JPH02118119A - ゴム補強用ポリエステル短繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゴム補強用ポリエステル短繊維に関し、さら
に詳しくは、ゴム中耐熱性およびゴム中分散性の改良さ
れたゴム補強用ポリエステル短繊維に関するものである
。

（従来の技術〕 従来から、タイヤの各部材、ベルト、ホースなどのゴム
工業用途には、加硫可能なゴムにポリアミド、ビニロン
、ポリエステルなどの短繊維を配合することによって補
強した強化ゴム組成物が使用されている。

これらの強化ゴム組成物に用いられる短繊維は、ゴム組
成物の強度、モジュラスを向上させるために、高強度、
高弾性で、ゴム中での劣化（加硫時の強力劣化）が少な
く、ゴム中での分散性が良好であるとともに、ゴムとの
接着が良好であることが要求される。さらに、生産性、
加工性に優れ、廉価であることも、重要な要素となる。

現在、強化ゴム組成物用の短繊維としては、これらの要
求を高度に満足するという点から、主にポリアミド短繊
維が用いられており、ポリエステル短繊維は、高強度、
高弾性率で、比較的廉価な素材でありながら、実用上は
とんど用いられていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、ポリエステル短繊維が強化ゴム組成物用途
に用いられていない理由は、主にポリエステル繊維その
ものが、分子構造的にゴム中で加水分解、アミン分解を
うけ主鎖が切断して、劣化しやすいこと、溶融時の粘性
がポリアミドより大きいため、高強度の短繊維の製造が
容易でないことなどによるものである。

本発明の目的は、かかる強化ゴム組成物用としてのポリ
エステル短繊維の問題点を解決し、高強度、高弾性で、
ゴム中耐熱性およびゴム中分散性の改良されたゴム補強
用ポリエステル短繊維を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、主としてエチレンテレフタレートの繰り返し
単位からなり、極限粘度が０．７以上、末端カルボキシ
ル基濃度が１０ｇ当量／１０ｈｇ以下、引張強度が７　
ｇ　／　ｄ　ｅ以上、単糸繊度（Ｄ）が２ｄｅ以下で、
かつ単糸繊度（Ｄ）と短繊維長（Ｌ）とが、Ｊ　Ｄ　Ｘ
　Ｌ≦２．８なる関係を満足することを特徴とするゴム
補強用ポリエステル短繊維である。

本発明におけるポリエステルは、エチレンテレフタレー
ト単位を主たる繰り返し単位とするポリエステルを意味
し、ポリエチレンテレフタレートを主たる対象とするが
、その性質を本質的に変化させない範囲（例えば１５モ
ル％以下）で第３成分を共重合させたコポリエステルで
あってもよい。

本発明のポリエステル短繊維の極限粘度は、強化ゴム組
成物用として要求される初期の繊維強度を確保し、さら
にゴム中で劣化した場合でも補強効果を保持するうえで
、０．７以上であることが必要である。この点では、極
限粘度は高ければ高いほど望ましいが、あまり高くなり
過ぎると、細繊度の繊維に製糸するのが困難になるため
、通常は、１．０以下とするのがよい。

本発明のポリエステル短繊維の末端カルボキシル基濃度
は、１０ｇ０ｇ当量／１０’下とすることが必要であり
、特に５ｇ当量／１０ｈｇ以下とするのが好ましい。末
端カルボキシル基濃度が、１０ｇ当量／１０６ｇを超え
ると、ゴム中でのポリエステル短繊維の劣化速度が大き
くなり、強化ゴム組成物用として実用可能なレベルまで
、ゴム中耐熱性を向上させることができなくなる。

また、本発明のポリエステル短繊維の引張強度は、ゴム
中でのポリエステル短繊維の補強効果を保持するうえで
、７　ｇ　／　ｄ　ｅ以上が必要である。

引張強度の高いポリエステル短繊維は、非晶部の配向が
高くなっていることから、水、アミンに対してのバッキ
ング性が向上するという副次的効果もある。

さらに、本発明のポリエステル短繊維は、単糸繊度（Ｄ
）が２ｄｅ以下、好ましくは１．２ｄｅ以下であり、か
つ単糸繊度（Ｄ）と短繊維長（Ｌ）とが１．／−ＤＸＬ
≦２．８なる関係を満足することが必要である。単糸繊
度（Ｄ）は、ポリエステル短繊維のゴム中での分散性と
強化ゴム組成物の初期モジュラスに関連しており、単糸
繊度（Ｄ）が２ｄｅを超えると、ゴム中での分散性が悪
化して、強化ゴム組成物の表面に凹凸が生じ、かつ強化
ゴム組成物の初期モジュラスも低くなる。また、短繊維
長（Ｌ）も、ポリエステル短繊維のゴム中での分散性と
関連しており１．／−［）ｘｌ、が２．８を超えると、
強化ゴム組成物の平坦性が悪化し、表面がいびつになる
。

以上の如き本発明のポリエステル短繊維は、次のような
方法により製造することができる。

まず、極限粘度が０．６〜０．７のポリエステルプレポ
リマー（チップ）を固相重合し、極限粘度を０．８〜１
．２まで上げるとともに、末端カルボキシル基濃度の第
１段階の低減を図る。

ポリエステルプレポリマーの末端カルボキシル基濃度が
１９〜２０ｇ当量／ｉｏ６ｇであれば、固相重合により
ポリエステルポリマーの末端カルボキシル基濃度を１１
−１４ｇ当量／１０＆ｇまで低減させることが可能であ
る。

この固相重合したポリエステルポリマー（チップ）に、
末端カルボキシル基封鎖剤を添加反応させて、さらに末
端カルボキシル基濃度を低下させ、溶融紡糸、延伸を行
って、末端カルボキシル基濃度が１０ｇ当量／１０６ｇ
以下、特に５ｇ当量／１０’ｇ以下のポリエステル短繊
維とすることができる。ポリエステルポリマーと末端力
ルポキシル基封鎖剤との反応は、通常、溶融状態で行わ
れ、ポリエステルポリマーに末端カルボキシル基封鎖剤
を定量的に付着させたのち、ポリエステルポリマーを溶
融するか、あるいは溶融状態のポリエステルポリマーに
末端カルボキシル基封鎖剤を定量的に圧入するなどの方
法が、適宜用いられる。

末端カルボキシル基封鎖剤としては、熱的に安定で、溶
融時にポリエステルのカルボキシル基と反応しうるちの
であれば、如何なるものでも用いることができ、例えば
オキサゾリン系、エポキシ系などの末端カルボキシル基
封鎖剤を好適に用いることができる。

また、極限粘度が０．７以上のポリエステル短繊維を得
るには、極限粘度が０．８以上のポリエステルポリマー
を溶融紡糸することになるが、このような高重合度のポ
リエステルポリマーを溶融紡糸して、単糸繊度が２ｄｅ
以下の細繊度繊維を製造するには、次のような特殊な紡
糸方法を採用する。

すなち、高重合度のポリエステルポリマーを溶融紡糸す
る際に、通常の条件で高ドラフトをかけて単糸繊度の小
さい繊維を紡糸しようとすると、単糸の破断が頻発し、
安定な紡糸を行うことができない。そごで、安定な紡糸
を行うために、紡糸口金のノズル孔径を、吐出糸条のベ
ンディングやピクッキ現象が生じない範囲でできる限り
小さくし、かつ紡糸口金直下での吐出ポリマーの粘性を
低下させ、その後急冷して引き取る。

紡糸口金直下での吐出ポリマーの粘性を低下させるには
、溶融紡糸時のポリマー温度を高くすれば良いが、前述
のような末端封鎖剤を添加して溶融反応させたポリマー
系では、一般に熱劣化が大きいため、ポリマー温度全体
を高くする方法は適当でなく、吐出部のポリマー温度の
みを局所的に高める方法が好ましい。かかる方法として
は、例えば、紡糸パックの濾過を強化してパック圧を３
００〜５００ｋｇ／ｃ＋ａまで高めてポリマー温度を上
昇させる方法、紡糸口金面あるいはその直下の雰囲気を
加熱する方法などがあり、これらを組み合わせて用いる
こともできる。

かくして得られた未延伸糸条は、常法により一旦巻き取
ったのち、あるいは−旦巻き取ることなく直接延伸して
、引張強度が７ｇ／ｄｅ以上、単糸繊度が２ｄｅ以下の
延伸糸とする。

次いで、この延伸糸を数本〜数十本合わせて、所定の短
繊維長（Ｌ）となるように切断する。

さらに、ポリエステル繊維は、そのままではゴムとの接
着性に劣るため、あらしめ接着剤を付与しておくのが望
ましい。接着剤としては、エポキシ前処理剤とレゾルシ
ン・ホルムアルデヒド初期縮合物およびスチレン・ブタ
ジェン・ビニルピリジン共重合ラテックス分散液の混合
液（通常ＲＦＬと呼ばれている接着剤）との併用が好ま
しい。

接着剤の付与は、任意の工程で行うことができるが、通
常、紡糸または延伸工程でエポキシ前処理剤を付与し、
切断前にＲＦＬを付与するのが効率的である。

なお、本発明における極限粘度は、３５°ＣのＯクロロ
フェノール溶液で測定したものである。

また、末端カルボキシル基濃度の定量は、ポリエステル
試料をヘンシルアルコールに溶解し、クロロホルムに分
散させ、フェノールレッド指示薬を用いてＯ、ｌ　Ｎ　
−Ｎ　ａ　ＯＨベンジルアルコールで滴定し、ポリエス
テル中の−ＣＯＯＨをＣＯＯＮａに変え、要したＯ、Ｉ
Ｎ　　ＮａＯＨ量から−ＣＯＯＨ量を求めることにより
行った。

かくして得られたポリエステル短繊維を、天然ゴム、シ
ス−１，４−ポリタジエン、ポリイソプレン、ポリクロ
ロプレン、スチレン−ブタジェン共重合体、イソプレン
−イソブチレン共重合体などの加硫可能なゴムに混練し
て、強化ゴム組成物を成形する。ゴムに対するポリエス
テル短繊維の配合量は、強化ゴム組成物の用途によって
も異なるが、通常、１〜１００重量％である。

本発明のポリエステル短繊維を用いた強化ゴム組成物は
、ベルト、カーカス、ビード、トレッド、サイドウオー
ルなどのタイヤ部材、ベルト、ホース、ロール、防振ゴ
ムなどの工業用品、その他のゴム製品の用途に用いるこ
とができる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細
に説明する。

なお、実施例および比較例において、ゴム中耐熱性およ
び加硫ゴム特性は、次のようにして評価した。

ブ弘」１橿Ｗ性 短繊維に切断する前の延伸糸に、ＩＯＴ／１０ｃＩＩｌ
のＺ撚りを施して片撚りコードとし、このコードをＲＦ
Ｌ接着剤で処理し、定長にてｌＯＯｏＣで２分間乾燥し
たのち、２％緊張下にて２３０°Ｃで１分間熱処理を施
し、次いで２．５％収縮下にて２３０°Ｃで１分間熱処
理を施す。

この処理コードを、エチレン−プロピレン−ジエンモノ
マーを主成分とする未加硫ゴム中に埋め込み、１７０°
Ｃで１８０分間加硫し、加硫前後のコード強力を測定し
て、下記の弐から強力劣化率を求める。

強力劣化率（％）　−１００−（加硫後強力（ｋｇ）／
加硫前強力（ｋｇ））ＸＬＯＯ 州雄夏人待且 短繊維に切断する前の延伸糸を３本まとめてトウ状とし
、これをＲＦＬ接着剤で処理し、定長にて１００’Ｃで
２分間乾燥したのち、２％緊張下にて２３０°Ｃで１分
間熱処理を施し、次いで２．５％収縮下にて２３０°Ｃ
で１分間熱処理を施す。

その後、この処理トウをディスク型回転刃で第１表に示
す短繊維長に切断し、得られた短繊維をエチレンーブロ
ビレンージエンモノマーヲ主成分とする未加硫ゴム中に
５重量％埋封、混練し、１５０°Ｃで３０分間力Ｖｌ硫
する。

得られた加硫ゴムについて、短繊維のゴム中分散性の尺
度として、表面の平坦性を目視評価し、ゴム補強効果の
尺度として、１００％伸長時の応ツノを測定する。

実施例１〜７、比較例１〜４ 極限粘度が０．６０、末端カルボキシル基濃度が１９ｇ
当量／ｌＯｈ　ｇのポリエチレンテレフタレートチップ
（４Ｘ４Ｘ２鴫）４００ｋｇを、容積１ｒｒｉの真空回
転乾燥機に仕込み、１　ｗ　’ｃｌ　ｇの真空下で１０
１７分の窒素ガスをキャリヤーとして供給し、２３０°
Ｃに加熱して、固相重合反応を行った。固相重合の反応
時間は、得ようとするポリエステル短繊維の極限粘度（
第１表）に応じて種々変更した。

得られた固相重合チップに、第１表に示す末端ｔ、Ｊ　
ｔｉ’ｉ剤を第１表に示す量だけ添加し、エクストルー
ダー内で反応させ、ポリマー温度３００°Ｃで溶融紡糸
した。紡糸バックには、；座材にナスロン■フィルター
とサンドを用いたものを使用し、パック圧が３８０−４
００ｋｇ／ｃ＋＋ｌとなるように、その充填量、メツシ
ュを調整した。紡糸口金のノズル孔径は０．２３ｍｍ、
孔数は７２０であり、紡糸口金面直下に高さ１００　ｍ
ｍの加熱筒を設け、紡糸口金面直下の雰囲気を３３０°
Ｃに加熱した。加熱筒の下には、断熱板を介して冷却紡
糸筒を設け、吐出糸条を冷却風により冷却固化し、次い
でオイリングローうで油剤を付与したのち、９５０ｍ／
分の紡糸速度で引き取り、巻き取った。

得られた未延伸系を、８０゛Ｃの加熱ローラで全延伸倍
率の８０％まで延伸し、次いで３００°Ｃの乾熱浴中で
残りの２０％の延伸を行い、その後ジグリセロールグリ
シジルエーテル（長端産業■製、ブナコールＵ？、Ｘ４
２１）およびこれに対して１０重量％のラウリルアミン
エチレンオキサイド１０モル付加物を混合分散した前処
理剤を、１．５重Ｖ％付与した。しかるのち、３２０°
Ｃ乾熱浴中で２０％の弛緩熱処理を施し、３００ｍ／分
の速度で巻き取った。

なお、紡糸口金からの吐出量および全延伸倍率は、延伸
糸の単糸繊度および強度が、第１表に示す値をとるよう
に適宜選定した。

次いで、ＲＦＬ処理を施して、ゴム中耐熱性の評価を行
い、さらに２．０ｍｍの長さに切断して、加硫ゴム特性
の評価を行った。

結果は、第２表に示すとおりであった。第２表からも明
らかなように、本発明のポリエステル繊維（実施例１〜
７）は、ゴム中耐熱性が著しく向上し、ゴム中の分散性
は良好であり、加硫ゴムの１００％伸長時モジュラスも
高かった。

第２表 が２．８を超えた場合（比較例５〜７）は、加硫ゴムの
表面に凹凸が生じ、表面平坦性が悪化するが２．Ｉ’Ｄ
ＸＬが２．８以下である本発明のポリエステル短繊維（
実施例７〜１０）は、ゴム中での分散性が良好で、表面
平坦性に優れた加硫ゴムが得られた。また１、Ｉ’ＤＸ
Ｌが２．８以下であっても、単糸繊度（Ｄ）が２ｄｅを
超える場合（比較例８）は、加硫ゴムの表面に凹凸が生
じ、表面平坦性が悪化した。

第３表 実施例８〜１０、比較例５〜８ 実施例２において、単糸繊度（Ｄ）および短繊維長（Ｌ
）を第３表に示すように変更した。

結果は、第３表に示すとおりであり５．／”−ＤｘＬ〔
発明の効果〕 本発明のポリエステル短繊維は、高強度、高弾性で、ゴ
ム中耐熱性およびゴム中分散性が改良されており、これ
を用いた強化ゴム組成物の１００％伸長時モジュラスも
向上する。従って、従来、強化ゴム組成物用補強材とし
てほとんど用いられていなかった汎用素材のポリエステ
ル繊維を、各種強化ゴム組成物の補強短繊維として使用
することが可能となり、その工業的意義は極めて大きい
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主としてエチレンテレフタレートの繰り返し単位
   からなり、極限粘度が０．７以上、末端カルボキシル基
   濃度が１０ｇ当量／１０＾６ｇ以下、引張強度が７ｇ／
   ｄｅ以上、単糸繊度（Ｄ）が２ｄｅ以下で、かつ単糸繊
   度（Ｄ）と短繊維長（Ｌ）とが下記式で示される関係を
   満足することを特徴とするゴム補強用ポリエステル短繊
   維。 √Ｄ×Ｌ≦２．８