JPH02182914A - 高タフネスポリエステル繊維、およびそれからなるコードおよびタイヤ - Google Patents

高タフネスポリエステル繊維、およびそれからなるコードおよびタイヤ

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JPH02182914A
JPH02182914A JP63332311A JP33231188A JPH02182914A JP H02182914 A JPH02182914 A JP H02182914A JP 63332311 A JP63332311 A JP 63332311A JP 33231188 A JP33231188 A JP 33231188A JP H02182914 A JPH02182914 A JP H02182914A
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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に適したポリエステル繊維に関する
。更に詳しくは、糸中の特定の異物を極限まで減するこ
とにより従来実現できなかった高いタフネスを有し、さ
らに寸法安定性、高度な耐久性を有するゴム補強用のポ
リエステル繊維およびそれからなるコード、タイヤに関
するものである。
[従来の技術] ポリエステル繊維は優れた機械的性質、寸法安定性、耐
久性を有し衣料用のみならず産業資材用途にも巾広く使
用されている。特にタイヤコード、ベルト等のゴム資材
の補強用として近年その使用量が増加している。
タイヤコードなどのゴム補強用に利用する場合、機械的
性質が優れることが重要であり、かかる観点から高重合
度のポリエステルを低配向紡糸し、しかる後に高倍率延
伸し高強度の繊維を得る技術が従来の主流技術であった
しかしながらかかる繊維は乾熱収縮率が高くタイヤ成型
時に受ける熱により補強用繊維が収縮するためタイヤの
均一性が悪化するので低収縮で高タフネスの繊維の要求
が強かった。かかる要求に答える技術として特開昭53
−58031号公報に代表されるように比較的高配向紡
糸した未延伸糸(いわゆるPOY)を低倍率に延伸し、
寸法安定性を改良する技術が提案され近年上記技術によ
る繊維がタイヤコードの主流となりつつある。
かかる技術によれば確かに乾熱収縮率が低い繊維は得ら
れるが、強伸度に代表される機械的性質が低下する。例
えば特開昭53−58031号公報の実施例の記載から
も明らかなように強度(T)と伸度(E)の平方根の績
(Tfl)で表わされるタフネス係数が23〜25程度
の繊維しか得られていないのが実状である。
タイヤコードに使用する1a維の強伸度が高くなればそ
れだけタイヤの寿命が長くなるなどタイヤ性能が向上し
なり、タフネスが高くなった分だけ使用繊維の量が減少
できてタイヤの走行時の発熱が少なくなったり、軽量化
が図れたりするというメリットが大きく、タイヤコード
に対するタフネスの上昇の要求が近年強くなっている。
繊維の機械的性質を高くする手段としては一般には繊維
の高配向化を図るアプローチ、繊維中の欠点を無くすア
プローチの2つが取られる。
前者観点からの技術として特開昭61−89322号公
報には、高配向紡糸した未延伸糸を特定条件で延伸する
ことにより高強度の繊維を得る技術が開示されている。
該公報の実施例に記載の内容では、前述のTV”Eが2
7〜29程度であり、確かに従来の技術(特開昭53−
58031号公報)よりは高強度、高タフネスの繊維が
得られている。しかし本技術でもタフネスが未だに不十
分なレベルであるばかりでなく、高度に繊維の配向を高
めるため糸切れが多発し操業上の問題も大きい。
又特開昭60−88120号公報では高配向紡糸した未
延伸糸を低速度で延伸する技術が開示され、Tiも27
程度の例が示されているが、上述のとおり未だ不十分な
レベルであるだけでなく、延伸速度が遅いため生産性が
劣り問題である。
さらに上述の如く繊維の高配向化を図るのみでは確かに
原糸の強度は高くなるが同時に繊維の伸度も低下する。
このように伸度が低下すると、後工程で撚糸したり接着
剤処理(デイツプ)する際に強力が大きく低下し、実際
にタイヤコードとしての強力は従来並かそれ以下の値に
なってしまい問題がある。
従って高配向化を図るアプローチからは前述のタフネス
向上には限界がある。
又、もうひとつのアプローチである繊維中の欠陥の減少
についてはゴノ、補強用ポリエステル繊維の如き高重合
度、高強度のゾーンについては従来はとんど開示がない
。通常衣料用のゾーンではかかる技術として例えば特開
昭50−156595号公報には金属化合物として酸化
チタンのみを使用して、ポリマ中の異物を無くし、製糸
性を向上する技術の開示がある。このようにエステル交
換触媒1型縮合触媒及びリン化合物などの金属化合物を
全く使用しない系では異物は減少しても他のポリマ特性
(例えばIVやカルボキシル末端、DEGなど)がゴム
補強用材料としては好ましくない特性となり、総合的に
ゴム補強用材としては例えば耐久性が劣り使用できない
さらにポリマ中の異物を少なくする技術についても多く
開示があり、例えば特開昭61−85435号公報には
、特定の金属化合物を触媒として用いることでポリマ中
の411大粒子が無くなり透明性に優れたポリエステル
が得られることが開示されている。該公報の実施例には
イメージアナライザーで定量しなポリマ中の粒子数が3
00コ/■程度のものが得られることが示されている。
しかしながらこのような方法で定量した異物の大きさや
数と実際の繊維のタフネスとは必ずしも一致せず、かか
る観点で、従来粒子が少ないと記載されるポリマをその
まま適用しても高タフネスの繊維が得られない。
以上述べたように従来の技術ではタフィ・スが高く寸法
安定性が良好でしかも耐久性に優れたゴノ、補強用ポリ
エステル繊維が得られていないのが実状である。
[発明か解決しようとする課題] 本発明の目的は前記問題点を解決し、高タフネス、良好
な寸法安定性、高い耐久性のゴム補強用ポリエステル繊
維を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 前記した本発明の目的は、 エチレンテレフタレートを主たる繰り遅し単位とし、カ
ルボキシル末端、ft E COO1−I 3≦25e
Q/lon 、ジエチレングリコール含有量(DEC)
61.3wt%、極限粘度([η])≧0.85のポリ
エステルからなり、乾収(△Sd)と中間伸度(S)の
和Sd+S≦11.0(%)、ターミナルモジュラス(
TM)がTM≦50(g/d)、透過型顕微鏡(光顕(
透過光)で観測した糸中のキャッツアイ状の黒色異物が
2000り/■以下であり、強度(T)と伸度(E)で
定義されるタフネス係数(Tff)が30以上である高
タフネスポリエステル繊維。
によって達成できる。
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
を主たる繰り返し単位とするポリエステル繊維であるが
5wt%以下の量の第3成分をブレンド又は共重合した
ポリエステルであっても良い。
本発明のポリエステル繊維は実質的に外部粒子を含有し
ないものである。ポリエステルには通常ツヤ消し効果、
コロ作用による延伸性の向上などを狙って二酸化チタン
に代表される不活性な無機粒子(外部粒子〉が添加され
るが、かかる粒子が存在すると繊維のタフネスが低下す
るばかりでなく、次工程(撚糸、デイツプ)での強力保
持率も低下し、本発明の目的が達せられない。
本発明のポリエステル繊維のカルボキシル末端R([C
00E(] )は25 eq/ ton以下である必要
がある。[C0OH]が25 eq/lonを越えると
耐加水分解性が悪化しゴム中での強力保持率が低くタイ
ヤコードとして使用できない。
かかる観点から[C0OH]は10〜20eq/lon
が好ましい。
本発明のポリエステル繊維のジエチレンク°刃コール量
(DEC)は1.3wt%以下である必要がある。DE
Gが1,3%を越えると繊維タフネスが低くなり、かつ
寸法安定性も悪化する。かかる観点からDECは1.0
%以下が好ましい。
さらに本発明のポリエステル繊維の極限粘度([η])
は0,85以上である必要がある。
[η]が0゜85未満では耐疲労性が悪くゴム補強用材
料として使用できない。かかる観点から[η]は0.9
以上であることが好ましい。
又製糸のし易さ、原料コストの面から[η]は1.2以
下が好ましい。本発明のポリエステル繊維は繊維中に存
在するキャッツアイ状異物が2000ケ/■である必要
がある。かかる異物は後述するが光顕(透過光)で観測
しなとき、第1図の如く異物の周囲に微少なボイドを伴
なうキャッツアイ状の黒色(透過光下で黒色)の異物を
いう。前述の如く、ポリマ段階でチエツクした異物を少
なくしても繊維のタフネスが向上しないことについて本
発明者らは鋭意検討した結果、ポリマ中には種々の大き
さ、形状等が異なる黒色異物、透明異物、ゲル状異物、
その他の異物などが存在するが、これら種々の異物のう
ちでも延伸過程で、製糸性に影響を与える異物と、そう
大きい影響を与えない異物が存在す6−ことがわかった
。より詳細に研究した結果、異物の種類によっては延伸
時の変形において繊維中にボイドを形成し、製糸性や糸
物性(強伸度)に悪影響を与えるものが特異的に存在す
ることがわかった。従ってこのような異物は従来まで行
なわれて来たポリマ段階でイメージアナライザーやポリ
マ溶液の透明度などで異物の総量をチエツクする方法で
は十分に見つけ出すことができないことがわかったので
ある。
すなわち、繊維の物性向上のためには上記のとおり繊維
物性に影響を与える特異的な異物を取り除く必要があり
、本発明者らの研究ではかかる異物は透過先願で観察し
た際にキャッツアイ状の黒色異物としてチエツクでき、
この異物数を2000ケ/■以下とすることではじめて
タフネスの高い繊維(T、’Eで30以上)が得られる
ことがわかった。
かかる黒色異物が何に起因するものかは十分にはわかっ
ていないが本発明者らの研究では使用する触媒に起因す
る異物が主体をなすものと考えられ、異物減少にはかか
る点の配慮が重要であることがわかった。
上述のキャッツアイ状の異物が2000ケ/■を越える
と工業的には高タフネス(Tff≧30)の繊維が得ら
れないだけでなく、後工程(撚糸、デイツプ処理)での
強力の低下も大きいし、さらには得られるタイヤコード
の疲労性も低下する。
かかる観点から本発明の繊維中のキャッツアイ状黒色異
物は1000ケ/■以下であることが好ましく、500
ケ/■以下であることがさらに好ましい。(ちなみに異
物数2000ケ/■は単糸デニール5デニールの繊維で
は大体10印あたりに約110個もの異物数に相当する
値である) (以下、余白) このように繊維中の特定の異物を秘方に制御して始めて
本発明のポリエステル繊維のタフネス(強度下と伸度E
からTffで定義される)を30以上とすることができ
る。本発明における原繊維のタフネス係数が30未満で
あると、十分に、強度、耐久性が満足できるポリエステ
ルタイヤコードが得られない。具体的にはタフネス係数
30以上、好ましくは32以上として始めて7.2g/
d以上、好ましい例では7゜4 c+/d以上のデイツ
プコード強度が実現できる。
また、本発明のポリエステル繊維の中間伸度(S)と乾
熱収縮(ΔSd)の和(S+△Sd)は11.0以下で
ある必要がある。
S+△Sdが11.0%を越えるとタイヤコードとして
必要なモンジュラスを与えた場合のデイツプコードの収
縮率が高くなりタイヤ成型時にコードの縮みが大きく、
タイヤの均一性が低下する。かかる観点からS十へS(
jは10%以下が好ましい。また、S十△Sdがあまり
小ざすぎると高タフネスの繊維が得られにくいのでS+
へSdは7.0%以上であることが好ましい。さらに本
発明のポリエステル繊維のターミナルモジュラス(TM
>は50g/d以下である必要がある。ターミナルモジ
ュラスが50(J/dを越えると、いかに原繊維の強度
を高めても撚糸やデイツプの時の強力保持率が低下し、
結果的に高強度のタイヤコードが得られなくなる。かか
る観点からTMは30g/d以下が好ましく15g/d
以下とすることがより好ましい。
以下に本発明のポリエステル繊維の製造方法を例示する
本発明に使用するポリニスデルの製法はプレフタル酸と
エチレングリコールを原石とする直接重合法あるいはテ
レフタル酸ジメヂルとエチレングリコールを原料とする
DMT法のいづれの方法を採用しても良いが、使用する
触媒(エステル交換触媒、重縮合触媒)および耐熱性向
上のため使用するリン化合物の種類、ωおよび添加時期
を適正化し、ざらに原料の仕込み量、重合温度、時間、
真空度等をコントロールして[C0OH] 、DEGf
fiを本発明の範囲内にするともに本発明で定義した異
物が生成しないようにする必要がある。エステル交換触
媒としてはマンガン化合物、マグネシウム化合物、重縮
合触媒としてはゲルマニウム化合物を用いることが好ま
しく、特にGe化合物をGe帛として10〜1oopp
m使用することが好ましいが、これに限定されるもので
はない。なお、重縮合触媒として一般に用いられるアン
チモン化合物は極少量でおっても上述の繊維中の異物が
大巾に増加するので使用しないことが好ましい。
このようにして得られたポリエステルを固相重合により
[910,95以上とした後、通常の紡糸方法により口
金孔径0.4〜0.8#φの口金から叶出し口金下に加
′?!l、筒を設けて徐冷した後、冷却風をあてて冷却
固化し引取速度1500m/分以上で引取って、配向度
15X10−34ス上の高配向非晶質の未延伸糸を1q
る。この未延伸糸を紡糸と連続しであるいは一旦巻取っ
た後常法に従って延伸し220〜250℃の温1哀O〜
5%のリラックス率で熱セットして巻取る。
この際固相重合は200〜230’Cで行なうことが好
ましく、紡糸時には絶対;濾過径15μJ、り細かいフ
ィルターを用いて高度に;濾過を行なうことが好ましい
。ざらに延伸は2段以上の予断延伸とすることがボイド
の発生を少なくでき好ましい。
[実施例] 以下実施例により本発明をより詳細に説明する。なお実
施例中の特性値は以下の方法により測定した。
A、極限粘度([η]) オス1〜ワルド型粘度計を用いてオルソクロロフェノー
ル(OCR>10dに対しサンプル0.19を溶解した
溶液の粘度を25°Cにて測定し求めた。
B、カルボキシル 試料0.5gを0−クレゾール10dに溶解し、完全溶
解後冷却してからクロロホルム3dを加え、N a O
 Llのメタノール溶液にて電位差滴定を行ない求めた
C.DEG璧 試料をアルカリ分解した後、カスクロマトグラフィを用
いて定u1シた。
D.強伸度、中間伸度、ターミナルモンジュラス 東洋ホールドウイン礼装デンジロン引張試験機を用い、
紙長2 5 cm、引取速度30Cn+/分てS−S曲
線を求め強伸度を算出した。
また同じS−S曲線から強1身4.5CI/dに対応す
る伸度を読みとり中間伸度(S)を求めた。ターミナル
モンジュラスは切断伸度より2.4%をひいた点にあけ
る応力と破断応力との差を2.4X”10−2で除して
求めた。
E.乾熱収縮率△Sd 試料をカセ状にとり20’C、65%R)−1の温調窄
に24時間以上放置したのら、試料の0、1q/dに相
当する荷重をかけて測定した長ざ0. oの試料を、無
張力状態で150℃のオーブン中に15分放置したのら
、オーブンから取り出し曲記温調至で4時間放置し、再
び上記荷重をかCブで測定した長ざ01から次式により
算出した。
△Sd=  (ffo  −4 1 )  /no  
xlOO  ( %)F.糸中異物数 試料を単糸1本ずつに分υ1しスライドガラスにたるま
ないように張ってサンプリングした試料(艮ざ6 cm
 )を、オリンパス製光学顕微鏡(位相差法)を用い、
倍率200倍でスキャンし、第1図(a)〜(C)に示
すようなギャッツアイ状の黒色異物の数をカウントする
。測定をN数5で行ない平均値X(ケ/6 cm >を
求め、この値をmgあたりの異物数にJA Giする。
第1図(b)のように黒色部分が2つに分れていてもボ
イドがつながっているものについては1として数えるが
第1図(C)のように黒色異物がつらなっていても、ホ
イドとして分かれている場合は別々に数える(図1(C
)では3ケ)。
G、GY疲労試験(グツドイヤー マローリーフ1テイ
ーグチスト) ASTM−D885に準じ、チューブ内圧3 、5 K
’J/ cri、回転速度850rpm、チューブ角度
を80°としてチューブの破裂時間を求めた。
実施例1 (ポリマの調整) (ポリマA) テレフタル酸ジメチル100部とエチレングリコール6
5部に酢酸マンカン0.035部を添加し、常法により
エステル交換反応を行なった。次いで得られた生成物に
リンM0.015部、二酸化ゲルマニウムを0.020
部添加した。ひき続き常法により2時間小線合反応を行
ないポリエチレンテレフタレートを1■だ。
得られたポリマの極限粘度[η]は0.70、カルボキ
シル末端eL [COOH]は19eq/l。
n 、DEGは1.03wt%であった。
(ポリマB) 特開昭59−192712号公報の実施例1に従ってポ
リマBを重合した。すなわら、テレフタル酸とエチレン
グリコールからなる反応率ユニットモル比1.20のビ
スヒドロキシエヂルテレフタレ−1〜およびその低重合
体を主体とする反応混合物(以下B HTという)20
50部を反応器に240’Cで貯留し、常圧でテレフタ
ルf!21660部とエチレングリコール744部(E
G/TAモル比1.20>のスラリーを一定速度で連続
的に4時間15分で供給した。
スラリー供給中は230〜245°Cにコントロールし
、スラリー供給終了後は240〜250℃にコントロー
ルして反応を実質的に完結させ、反応率98.1%のB
 HTを冑た。このB HTの50%を次の反応槽に移
し、次の様に重縮合せしめた。
リン酸85重量%の水溶液0.192部を攪拌下に反応
系へ添加した。このときの反応系の温度は250℃でめ
った。リン酸添加5分後に酢酸リチウム2水温0.38
4部(M/P2゜26)、三酸化アンチモン0.53部
、エチレングリコール30部の混合物を反応系へ添加し
た。そして直ちに昇温減圧を開始し、60分で真空度1
 rrvn )−I Q以下、280°Cまで到達せし
め、更にその後3時間を要して重縮合反応を継続した。
得られたポリマの極限粘度は0,75、[C0OH]は
23部Mton 、DEGは1.05wt%であった。
(ポリマC) 特開昭61−8543号公報の実施例1に記載の方法に
【1(じてポリマCを冑た。すなわら、テレフタル酸ジ
メチル100部とエチレングリコール70部に酢酸マグ
ネシウム0.06部、酢酸リチウム0.002部を添加
し、常法によりエステル交換反応を行なった。次いで得
られた生成物にリン酸トリメチル0.015部を添加し
、200分後三酸化アンチモンを0.01部、二酸化ゲ
ルマニウム0.002部を添加した。<Ge/Sbモル
比=0.278)引き続き常法により3,5時間の重縮
合反応を行ない極限粘度0.701のポリエステルを得
た。
ポリマA〜Cを160℃で5時間予備乾燥後、225°
Cで固相組合を行ない極限粘度1.05〜1.1の同車
チップを得た。得られた同車チップを使いエクストルー
ダー型紡糸はで紡糸温度300°Cにて紡糸した。この
際、;濾過フィルターは絶対−過後15μの金属不織布
を用い口金は0.6Inrnφの丸孔を用いた。口金か
ら吐出した糸条群を内径25cm、長さ30cm、温度
300℃の加熱筒で徐冷後、チムニ−冷却風をあてて冷
却し、給油した後、引取速度2200m/分で引取った
。得られた未延伸糸(POY)を1段無加熱1ホッ1−
ロール(HR)87℃、2HR110’C13HR24
0℃、DR(空温)で2段延伸した。ざらに3HRとド
ロー日−ル(DR>間で1.5%リラックスして巻取り
、1000Dデニール192フイラメントの延伸糸とを
得た。
jqられた繊維物性を表−1に示した。
さらに各繊維の糸中異物を測定し異物数を合わせて表−
1に示した。
次にこの延伸糸に下撚をS方向に49T/10cm、上
撚を7方向に49T/10cmの撚をかけ生コードとし
た。次にこのコードをリツラー社製のコンピユー1〜リ
ークを用いて接着剤をアイツブして処理」−ドを作成し
た。処理条件は乾燥部160’C1定艮遮理、熱処理部
2/lo’cの緊張処理、後処理部は240℃の弛緩処
理であった。この緊張率、弛緩率を調整することにより
処理コードの中間伸度を3〜4%とした。
1■られたデイツプコードの物性およびGYi命を合わ
せて表−2に示した。
表−2 実施例1のポリマAを用いて引取速度、延伸倍率、熱処
理後のリラックス率を変更する以外は実施例1と同じ条
件で1000デニール1つ2フイラメントの延伸糸を得
た。表−3に物性を示す。
なお延伸糸の糸中異物は全水準130〜240ケ/mg
の間であり、ICO○1−1]は17eQ/lon 、
DEGl、03wt%、[η10.9〜0.92であっ
た。
以下余白 表−1から明らかなように糸中異物が2000ケ/mg
以下であるNo、 1でのみTA/rEが30をこえる
高いタフネスの繊維が得られることがわかる。そして表
−2から明らかなようにTl王が30をこえる〜01で
のみ、強度7.2g/d以上のデイツプコードが得られ
、しかもGY寿命も著しく向上し、耐久性が高くなるこ
とがわかる。
実施例2 表3から明らかなように引取速度を下げたN04ではS
+ΔSdが11.0%を越え、タイヤユニホミテイが悪
くなり問題であった。又延伸倍率を高くして原糸強度を
高くしたNo、 5ではターミナルモンジュラスが50
g/dをこえ、原糸強度は高いものデイツプ強度はNQ
lより低くなり、強力利用率が顕著に低下し目的が達せ
られないことがわかる。
実施例3 本実施例では単に金属触媒を少なくしただけでは本発明
の効果が得られないことを示す。
テレフタル186.5部、エチレングリコール37.1
部に三酸化アンチモン0.005部添加しただけで重合
反応を行なった。重合時間、温度を表−4の如く設定し
ポリマを19、実施例1と同じ条件で固相重合、紡糸、
延伸し延伸糸を1!また。
表−4 表−4から明らかなように本例の如く触媒量を箸しく少
なくして重合しても重合時間が長くなり異物レベルが少
なくならず本発明の目的である高タフネスの繊維が得ら
れないだけでなく、C0ORなどのポリマ特性も本発明
の範囲のものが得られないことがわかる。No、 6の
例はタフネスが劣り、かつゴム中耐熱性が低いものであ
った。
[発明の効果1 以上述べたように本発明のように糸中の特定の異物を少
なく抑制することで始めて高タフネスで、かつゴム補強
用に好ましい特性を有するポリエステル繊維が得られる
のである。本発明の繊維は高タフネスに加え寸法安定性
が良好でかつ耐久性に著しく優れるものである。
本発明の繊維はタイA7コードなどゴム補強用途に好適
に使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図の(a)、(b)および(C)は糸中のキレッツ
アイ状異物の例を示した模式図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位と
    し、カルボキシル末端量[COOH]≦25eq/to
    n、ジエチレングリコール含有量(DEG)≦1.3w
    t%、極限粘度 ([η])≧0.85のポリエステルからなり、かつ乾
    収(ΔSd)と中間伸度(S)の和ΔSd+S≦11.
    0(%)、ターミナルモジュラス(TM)がTM≦50
    (g/d)、透過型顕微鏡で観測した糸中のキャッツア
    イ状の黒色異物が2000ケ/mg以下であり、強度(
    T)と伸度(E)で定義されるタフネス係数(T√〔E
    〕)が30以上である高タフネスポリエステル繊維。
  2. (2)ゲルマニウム含有量(Ge)が10〜100pp
    mである請求項(1)記載の高タフネスポリエステル繊
    維。
  3. (3)請求項(1)又は(2)記載のポリエステル繊維
    に接着剤処理を処して強度≧7g/dとなしたディップ
    コード。
  4. (4)請求項(3)記載のポリエステル繊維をカーカス
    補強材として使用してなるタイヤ。
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