JPH03161516A - 芯鞘型複合繊維 - 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］ 本発明は産業用資材用途、特にゴム補強材に適した高強
度高弾性特性に優れる芯鞘型複合繊維に関するものであ
る。更に詳しくは高強度、ハイモジュラス、改良された
寸法安定性等の優れた機械特性を有し、且つゴムとの接
着性、ゴム中における耐熱性、及び芯鞘型複合繊維の耐
久性悪化の原因となる芯成分と鞘成分の境界面剥離等の
改良されたゴム補強用に好適な芯鞘型複合繊維に関する
ものである。

［従来の技術］ ナフタレートポリエステル繊維を代表するエチレンナフ
タレン−２．６−ジカルボキシレートを主成分とするポ
リエチ１ノン−２．６−ナフタレ−１・（以下２．６−
ＰＥＮどいう）からなる繊維は高強度、ハイモジュラス
、高いゴ宏中耐熱牲を合し、各種産業資材、特にタイヤ
コード、伝動用ベル１・、搬送用ベルｌ・等のゴム補強
材と（２この用途開発が進められつつある。

従来から、ポリエチレンテレフタレ〜１−、ボリエチｌ
ノンナフタレート等の繊維の欠点であるゴムとの接着性
を改良ｌ２ようとする試みは数多く提案されており、そ
の一つと（７て最近ポリエステルの表層をポリアミドで
被覆し、且つ適正な物性を有する複合繊維が待開平ｔ　
−　９　７　２　１１号公報に記載されている．，該特
開平１、−９７２１１号公報にはポリエステルを芯にナ
イロン６６を鞘にした複合繊維であり、それぞれの成分
ポリマの重合度および芯部ポリマの割合を特定（７た複
合繊維について記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記特開平１−９７２１１号公報に記載された芯鞘型の
繊維は接着性、耐久性がかなり改簿されるものの、一部
の用途例えば、高速で走行する乗用車のタイヤ等の苛酷
な条件で使用するタイヤにおいては十分ではなく、尚一
層改淳された耐久性と、乗り心地が要求された。

また前記特開平１　−　９　７　２　１　１号公報では
、鞘のポリアミド成分により改良されたゴムとの接着性
をもたせ、芯のポリエステル成分によってモジュラスや
寸法安定性を保持しようとｌ７たものであった。該方法
によって確かに接着牲は十分に改良されるものの、モジ
ュラス、寸法安定性はポリエステル繊維の有するモジュ
ラスと寸法安定性以上のものではない。

一方、ポリエチレンテレフタレートや２、６−ＰＥＮの
ようなポリマはナイロン６やナイロン６６のようなポリ
アミドとはポリマ同志の相溶性が悪いため、通常の製糸
方法で製造（７た場合は芯鞘複合ＷＩ造の両ポリマ界面
で剥離破壊しやすく実用できる充分な耐久性を持たなか
った。

特に延伸工程、撚糸、ディッピング等のタイヤコード加
工工程、タイヤ加硫工程、およびタイヤ走行時に受ける
繰り返（７仲長圧縮疲労によって芯鞘界面が破壊され、
本来の芯鞘型複合繊維に期待する性能が得られないとい
う課題を有する。

前記の２．６−ＰＥＮ繊維はゴムとの接着性に劣り、特
に高温雰囲気下で長時間繰り返１、曝れる乙ゴムとの接
着力が著］，＜低下する。特にタイヤコードとして用い
た時、自動車走行時に発生した熱がタイヤ内に蓄積され
て高温となりゴムとの接着力を失い剥離してしまうこと
があり、またタイヤかうＣノる繰り返し圧縮伸張により
タイヤコードが破断してｌ７まうという課題を有してい
た。

本発明の目的は、前記の従来技術における課題を克服す
るこ乏により、ゴ五との接着性に優れ、従来の複合繊維
に比較して著Ｌ＜改良された寸法安定牲、ハイモジュラ
ス、ゴム中耐熱性及び耐疲労性を有し、特に芯鞘複合界
面のポリマの剥離に対して従来の技術では達せられなか
った十分な耐久性を有するゴム補強用に好適な複合繊維
を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用１本発明の構成は
、 （１）芯鞘型複合ｊａ維において、芯成分がエチｌノン
ナフタレン−２．６−ジカルボキシｌ／　−　１・を主
成分とするポリエチレン−２，６−ナフタレート、およ
びポリアミドとの２成分ポリマのブレンド成分からなり
、該芯成分中のポリエチレン−２．６−ナフタレートが
占めるブレンド割合は９０〜３０重債％からなり、鞘成
分がポリアミドからなる芯鞘型複合＄ａ維であり、該ｍ
維に占める芯成分の割合が３０〜９０重量％であること
を特徴とする芯鞘型複合繊維。

（２）前記（１）に記載された芯鞘型複合繊維において
、該芯成分の一方の戒分ポリエチレンー２，６−ナフタ
レートの極限粘度〔η〕が０．　　６以上、該芯成分の
他方の成分ポリアミド成分、および鞘成分ポリアミドの
硫酸相対粘度ηｒが２．８以上であることを特徴とする
芯鞘型複合繊維。

（３）前記（１）に記載された芯鞘型複合繊維において
、該複合繊維の強度が６，Ｏｇ／ｄ以上、伸度が２０％
以下、初期引張り抵抗度が６　０　ｇ／ｄ以上、乾熱収
縮率が７％以下であることを特徴とする芯鞘型複合繊 にある。

前記の本発明に係る芯鞘型複合繊維は芯成分が２．６−
ＰＥＮとポリアミドのブレンド成分であり、鞘戒分がポ
リアミドである。これらの芯成分のブレンド割合、およ
び芯成分と鞘成分の割合、芯成分および鞘成分の特徴を
特定の範囲で組合わせることによって、従来の複合繊維
では達せられなかった、著しく改良された寸法安定性、
ハイモジュラス、耐熱性、耐疲労性、及び芯鞘複合界面
のポリマの剥離耐久性等に優れた産業用用途、特にゴム
補強用繊維が得られる。

本発明に係る芯鞘型複合繊維の芯成分の一方の戊分とな
る２．６−ＰＥＮは実質的にエチレンナフタレン−２．
６−ジカルボキシレートを主成分とし、必要に応じて２
．６−ＰＥＮの物理的、化学的特性を実質的に低下させ
ない程度、例えば１０％未満の共重合成分を含んでもよ
い。

共重合成分としてはイソフタル酸、ジフェニルジカルボ
ン酸等のジカルボン酸、及びエチレンオキサイド、ブロ
ビレングリコール、ブチレングリコール等のジオール成
分、あるいは他の成分等が用いられる。

本発明に係る芯鞘型複合繊維に用いられる２．６−ＰＥ
Ｎの極限粘度〔η〕は０．６以上とすることによって、
得られる芯鞘型複合繊維の強度を６．０ｇ／ｄ以上とな
すことができる。

一方、本発明に係る芯鞘型複合繊維の芯成分の他方の戒
分、および鞘成分として用いられるポリアミドはポリ力
プラミド、ポリヘキサメチレンアジバミド、ポリテトラ
メチレンアジパミド、ポリへキサメチレンセバカミド、
ポリへキサメチレンドデカミド、ポリへキサメチレンテ
レフタルアミド、ポリへキサメチレンイソフタルアミド
等であり、中でもポリヘキサメチレンアジパミド系ポリ
マが好ましく用いられる。また、前記のポリアミドには
特に強度などの物性を実質的に低下させない程度に、ポ
リヘキサメチレンアジパミドに対して例えば１０％未満
のε一カブラミド、テトラメチレンアジパミド、ヘキサ
メチレンセバカミド、ヘキサメチレンドデカミド、ポリ
へキサメチレンテレフタルアミド、ポリへキサメチレン
イソフタルアミド等の戊分を共重合したり、あるいはブ
レンドしてもよい。

また前記のポリアミドには、必要に応じて、本発明繊維
の強度などの物性を低下させない程度に、他の特性を付
加する熱酸化劣化防止剤、艶消剤、顔料、光安定剤、熱
安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、染色性向上剤、接着
性向上剤等を添加することができる。特に熱酸化劣化防
止剤としては銅塩、及びその他の有機、無機化合物が添
加できる。産業用用途として用いる場合は、特に沃化銅
、酢酸銅、塩化銅、ステアリン酸銅等の銅塩を銅として
３０〜５００ｐｐｍと沃化カリウム、沃化ナトリュウム
、臭化カリウム等のハロゲン化アルカリ金属を０．０１
〜０．５重量％及び／或いは有機、無機の燐化合物を０
．０１〜０．１重量％含有させることが好ましい。

本発明に係る芯鞘型複合繊維は芯成分が２，６ＰＥＮと
ポリアミドのブレンド戊分である。

２，６ＰＥＮのブレンド比率が９０重量％以上占めると
、芯鞘複合界面の剥離耐久性の改良効果は認められるも
のの有意差を有するまでには至らないことがある。２．
６ＰＥＮのブレンド比率が３０重量％未満では寸法安定
性、およびモジュラスを目的と．する値まで向上させる
ことができない。

本発明に係る芯鞘型複合繊維における２．６−ＰＥＮと
ポリアミドのブレンドからなる芯成分の割合は３０〜９
０重量％である。２，６一ＰＥＮとポリアミドのブレン
ドされた芯成分が３０重囚％未満では寸法安定性及び、
モジコ．ラスを目的とする値まで向上させることができ
ない。また２。６−ＰＥＮとポリアミドのブレンドから
なる芯成分が９０重量％以上占めると、複合繊維の柔軟
性が失われて耐疲労性が低下する。

前記のように本発明に係る芯鞘型複音繊維は６、Ｏｇ／
ｄ以士の高強度、６　０　ｇ／ｄ以上の初期引張り抵抗
度を有（７、伸度は２０％以下である。より好ましい複
合繊維特性は強度７，Ｏｇ／ｄ以上、初期引張り抵抗度
７　０　ｇ／ｄ以ｈ、伸度は８−１６％である。

本発明に係る芯鞘型複合繊維は以下に詳述する新規な方
法によって製造される。

前記した芯成分の一方の戊分２．６−ＰＥＮは極限粘塵
〔η〕が０，６以上、通常０．７以」一の実質的にエチ
ｌノンナフタレン−２．６−ジカルボキシレートからな
る２．６−ＰＥＮを用いる。また芯成分の他方の成分、
および鞘成分のポリアミドポリマは硫酸相対粘度で２．
８以と、通常は３，Ｏ以上の高瑣合度ポリマを用いる。

該ポリマの溶融紡糸にはエクストルーダー型紡糸機を用
いる。

芯成分の２．６−ＰＥＮポリマとポリアミドポリマは、
それぞれ別のエクストルーダーで溶融後混練装置におい
てブレンドするか、また両ポリマをブレンド後溶融する
。溶融Ｕ＆は２９０〜３３０℃である。

一方、鞘成分のポリアミドポリマは２８０〜３　１　０
℃で別のエクストルダーで溶融される。

それぞれのポリマーを２９０〜３１０℃の温度の複合紡
糸装置に導き、複合紡糸用口金を通して芯部に２．６−
ＰＥＮとポリアミドのブレンド成分、鞘部にポリアミド
を配Ｉ７た芯鞘型複合繊維として紡糸する。

紡糸速度は１０００ｍ／分以上、好ま］３、くは１　５
　０　０ｍ／分以上の高速とする。紡糸口金直下には１
　０　ｃ　ｍ以−ヒ、１ｍ以内にわたって２００℃以上
、好ましくは２６０℃以−Ｌの加熱雰囲気を、保温筒、
加熱筒を設ＩＪる。

紡出された糸条は上記加熱雰囲気中を通過｛７た後冷風
で急冷固化され、ついで油剤を付与した後、紡糸速度を
ｉｌｌ　Ｊする引取ロールで引取られる。

前記口金直下の加熱雰囲気の制御は本発明の高速紡糸時
の曳糸性を保持するため重要である。

引取られた未延伸糸は通常一旦巻き取ることなく連続１
，て延仲するか、もｌ，　＜は一旦巻き取った後、別工
程で延伸される。

高速紡糸の採用は複合繊維の高温時の寸法安定性、およ
び耐久性の改良効果をもたらす。

次に前記の未延伸糸は１８０℃以」―、好まｊ７くは２
００℃以上の温度で熱延伸される。延伸は２段以上、通
常は３段以七の多段で行い、延伸倍率は１．１〜４，Ｏ
の範囲である。

かくして得られる繊維は前記の本発明に係る芯鞘型複合
繊維の特徴を有する。

次に実施例に基づいて説明するが、本発明の明細書本文
、および実施例中に記載１，た繊維特性、コード特性の
定義及び測定方法は次の通りである。

２．　　６　−　Ｐ　Ｅ　Ｎ芯＆ｌ１維の特性（イ）極
限粘度〔η〕　： 試料をフェノールとオルトジクベンゼン混合溶媒（混合
比６：４）に溶解ｌ７、オス１・ワルド粘度計を用いて
２５℃で測定（２た。

ポリアミド鞘繊維の特性 （，イ）硫酸相対粘度ηｒ： 試料Ｏ。２５ｇを９８％硫酸２５ｅｅに溶解し、オスト
ワルド粘度計を用いて２５℃で測定した。

複合繊維の特性 （イ）強度、伸度、初期引張り抵抗度：強度、伸度、初
期引張り抵抗度はＪＩＳＬ１０１７の定義及び測定法に
よった。尚、ＳＳ曲線を得るための引張り試験の具体的
条件は次の通りである。

試料を認状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調整さ
れた部屋に２４時間以上放置後、“テンシロンＵＴＬ−
４Ｌ″型引張試験機（オリエンテック（株）製）を用い
、試長２５ｃｍ，引張速度３０ｃｍ／分で測定した。

（口）乾熱収縮率： 試料を総状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調整さ
れた部屋に２４時間以上放置後、試料のＯ，Ｉｇ／ｄに
相当する荷重を掛けて測定した長さＬの試料を無緊張状
態で１５０℃のオーブン中で３０分間処理する。処理後
のサンプルを風乾し、上記温湿度調節室で２４時間以上
放置後、再上記荷重を掛けて測定した長さＬ０から次式
によって算出した。

乾熱収縮率＝　（Ｌ−Ｌ．）／ＬＸＩＯＯ複合繊維コー
ドの特性 （イ）強度、伸度、初期引張り抵抗度、及び中間伸度： 前記繊維の場合と同様に測定した。中間仲度は下記式で
定める強力を示す時の伸度をいう。

（４．５Ｘ　Ｄ　Ｘ　ｎ　）　／　（１０（ｌＯＸ２）
　　Ｋ　ｇ但し、Ｄ＝延伸糸織度 ｎ：合撚糸数 例えば、延伸糸織度１５００デニール糸を２本合撚糸し
たコード１　５　０　０／２は６．７５Ｋｇの時の伸度
が中間伸度である。

（ロ）乾熱収縮率： 処理温度を１７７℃とした以外は、前記複合繊維と同様
に測定した。

（ハ）ＧＹ疲労寿命： ＪＩＳ　　Ｌ１０１７−１．３，２．１Ａ法に準拠した
。但し曲げ角度は９０°とした。

（二）ＧＤ疲労寿命 ＪＩＳ　　Ｌ１０１７−１．３．２．２に準拠した。但
し伸張６．３％、圧縮１２．６％とした。

（ホ）接着性： ＪＩＳ　　１０１７−３．３．１Ａによった。

（へ）耐熱接着性： 加硫時の熱処理を１７０℃で６０分とした以外上記（ホ
）項と同様の方法で評価した。

（ト）ゴム中耐熱性： ゴムシ一ト上に並べたディップコードを、別に用意した
ゴムシートでサンドイッチ状に挟み、１７０℃に加熱し
たプレス機で５０ｋｇ／ａｍ”の圧力下に３時間熱処理
した。処理前後のコード強力を測定し、強力保持率を求
めて耐熱性の尺度とした。

［実施例］ 実施例１ 極限粘度〔η〕０．８の２．６−ＰＥＮポリマを７０重
量％と、沃化銅０．０２重量％と沃化カリウム０．１重
量％を含む硫酸相対粘度ηｒ３．３のへキサメチレンア
ジパミドポリマを３０重量％ブレンドしたポリマ、およ
び沃化銅０．０２重量％と沃化カリウム０．１重量％を
含む硫酸相対粘度ηｒ３，３のヘキサメチレンアジパミ
ドをそれぞれ４０φエクストルーダー型紡糸機で溶融し
、複合紡糸パックに導き、芯鞘複合紡糸口金より芯に２
．６−ＰＥＮとヘキサメチレンアジバミドのブレンドポ
リマ、鞘部にヘキサメチレンアジパミドポリマの芯鞘型
複合繊維として紡出した。芯成分鞘戊分の複合割合は表
１に示す。口金は孔径０，４ｍｍφ、孔数１２０ホール
を用いた。ポリマ温度は２．６−ＰＥＮとヘキサメチレ
ンアジパミドのブレンドポリマを３００℃、ヘキサメチ
レンアジパミドを２９０℃でそれぞれ溶融し、紡糸パッ
ク温度を２９５℃として紡出した。口金直下には１５ｃ
ｍの加熱筒を取り付け、筒内雰囲気温度を３００℃とな
るよう加熱した。筒内雰囲気温度とは口金面より１０ｃ
ｍ下の位置で、且つ最外周糸条よりｌｃｍ離れた位置で
測定した雰囲気温度である。加熱筒の下には長さ４０ｃ
ｍの環状型チムニーを取り付け、糸条の周囲より２０℃
で４０ｍ／分の冷風を糸条に直角に吹きつけ、冷却した
。ついで油剤を付与した後、表１に示した速度で回転す
る引取ロールで糸条速度を制御した後一旦巻き取ること
なく連続して延伸した。延伸は５対のネルソン型ロール
によって３段延伸した後３％のリラックスを与えて弛緩
熱処理して巻き取った。延伸条件は、引取ロール温度を
６０゜Ｃ１第ｌ延伸ロール温度を１２０℃、第２延伸ロ
ール温度を１９０℃、第３延伸ロール温度を２２０℃、
延伸後の張力調整ロールは非加熱とし、１段延伸倍率は
全延伸倍率の７０％、残りを２段にわけて配分し延伸し
た。紡糸速度、延伸倍率に対応させて吐出量を変化させ
て製糸したが、延伸糸の繊度が約５００デニルとなるよ
う紡糸速度、延伸倍率に対応させて吐出量を変化させた
。得られた延伸糸は３本合糸して１５００デニールとし
た。

製糸条件、得られた延伸糸特性、及び繊維構造バラメー
ターを、市販のタイヤコード用ナイロン６６繊維（１２
６０−２０４−１７８１）、及びポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）繊維（１５００−２８８−７０２Ｃ）
のそれらと合わせ表ｌに示した。

実施例２ 実施例１で得た延伸糸を用い、上撚り及び下撚りをそれ
ぞれ反対方向に４０Ｔ／１０ｃｍづつかけて１　５　０
　０／２の生コードとした。但し、Ｎ６６は撚り数を３
９Ｔ／Ｌｏａｍとし、１２６０／２の生コードとした。

この生コードをリッラー社製ディッピング機によって接
着剤付与および熱処理をしてディップコードとした。

ディップ液は２０％のレゾルシン、ホルマリン、ラテッ
クスよりなる接着剤成分を含み、接着剤成分がコードに
４％付着するよう調整した。

熱処理は２２５℃で８０秒、ディップコードの中間伸度
が約５％となるようストレッチをかけながら処理した。

ナイロン６６は同様熱処理条件で、中間伸度が約９％と
なるようストレッチして処理した。

またＰＥＴ繊維は常法により２浴接着処理を行い、熱処
理は２４０℃、１２０秒行い、中間伸度が約５％となる
ようストレッチして処理した。

かくして得られたディップコードについてゴム中耐熱性
、接着性、耐疲労性等を評価し表２に示した。

本発明複合繊維ディップコードは従来のポリエステルデ
ィップコード以上の寸法安定性を有し、且つ著しく改良
されたモジュラス、ゴム中耐熱性、耐熱接着性、及び酎
疲労性を有する高強力ディップコードであることを示し
ている。

（以下余白） 表 １ ２，ＯＰＥＮ：Ｉ｛レンナフ９レン−２．６一シ”シ゜
加本−１シレートｓ６ａｎｔイ０ンー６６ ＰＥＴ：ｔ”Ｉ１２ＦＡ 表 ２ ［発明の効果コ 本発明に係る芯鞘型複合繊維は従来の複合繊維に比べ著
しく改良された寸法安定性、及びモジュラス、ゴム中耐
熱性を有し、且つ接着性、特に高温履歴を受けた後の耐
熱接着性、及び耐疲労性が著しく改良され極めて高い耐
久性を有するものである。この特性に・よって、例えば
タイヤコードとして用いた場合タイヤ走行時の繰り返し
疲労、及び走行時の発熱に対する耐久性が極めて良好と
なる、とともにタイヤ走行時に受ける繰り返し伸張圧縮
疲労による芯鞘界面の剥離もなく高い耐久性を有する。

よって、比較的大型の乗用車、ライトトラック、及びト
ラック、バス用のタイヤコードとして有用である。

特に大型のラジアルタイヤのカーカスコードとして最適
である。

また、本発明に係る芯鞘型複合繊維は上記優れた物性を
有するので、タイヤコード以外のゴム補強材、例えば電
動ベルト、ゴムホース、空気バネ、さらに縫糸、シート
ベルト、漁網、ロ−ブなどの一般産業資材用途にも有用
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯鞘型複合繊維おいてにおいて、芯成分がエチレ
   ンナフタレン−２，６−ジカルボキシレートを主成分と
   するポリエチレン−２，６−ナフタレート、およびポリ
   アミドとの２成分ポリマのブレンド成分からなり、該芯
   成分中のポリエチレン−２，６−ナフタレートが占める
   ブレンド割合は９０〜３０重量％からなり、鞘成分がポ
   リアミドからなる芯鞘型複合繊維であり、該繊維に占め
   る芯成分の割合が３０〜９０重量％であることを特徴と
   する芯鞘型複合繊維。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の芯鞘型複合繊維に
   おいて、該芯成分の一方の成分ポリエチレン−２，６−
   ナフタレートの極限粘度 〔η〕が０．６以上、芯成分の他方の成分ポリアミド成
   分、および鞘成分ポリアミドの硫酸相対粘度ηｒが２．
   ８以上であることを特徴とする芯鞘型複合繊維。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の芯鞘型複合繊維に
   おいて、該複合繊維の強度が６．０ｇ／ｄ以上、伸度が
   ２０％以下、初期引張り抵抗度が６０ｇ／ｄ以上、乾熱
   収縮率が７％以下であることを特徴とする芯鞘型複合繊
   維。