JPH04185710A - 高タフネスポリアミド繊維 - Google Patents

高タフネスポリアミド繊維

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JPH04185710A
JPH04185710A JP30704690A JP30704690A JPH04185710A JP H04185710 A JPH04185710 A JP H04185710A JP 30704690 A JP30704690 A JP 30704690A JP 30704690 A JP30704690 A JP 30704690A JP H04185710 A JPH04185710 A JP H04185710A
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JP
Japan
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fiber
finishing agent
cord
polyamide
thermal stress
Prior art date
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Pending
Application number
JP30704690A
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English (en)
Inventor
Teruhiko Matsuo
輝彦 松尾
Susumu Goto
進 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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〕 本発明はタイヤコードなどのゴム補強用分野への利用に
適した高タフネスポリアミド繊維に関する。更に詳しく
は、接着剤ディッピング処理やゴム中で加硫された後も
、更にはゴム製品の使用中も高い破断エネルギーが維持
出来る高タフネスポリアミド繊維に関する。
〔従来の技術〕
ポリアミド繊維は高タフネスが達成しやすいので、古く
からタイヤコードなどのゴム補強用に使用されて来た。
高タフネスとは、繊維を引張り試験した時の破断までの
総エネルギー(以後破断エネルギーと呼ぶ)か、大きい
ことを意味する。
ポリアミド繊維は高強力で且つ耐疲労性が一般に高いこ
とから、トラックやバスなどの高重量用のバイヤスタイ
ヤにタイヤコードとして多く使用されて来た。しかし、
近年の自動車業界からのタイヤへの高性能化や軽量化の
要求に、従来のポリアミド繊維では十分に応えられなく
なった。
特開昭59−199812号公報(実施例1)に固相重
合で得られた蟻酸相対粘度90.0の原料から、紡糸法
および延伸法を特定することによって得られた蟻酸相対
粘度83.0、破断強度10.4g/d、破断伸度21
.0%、タイ分子安定度係数0.09および乾熱収縮率
2.0%の高強力ポリヘキサメチレンアジパミド繊維が
開示されている。この繊維の特徴はタイヤ製造工程にお
ける加硫工程での強力低下か小さいことである。この特
開昭59−199812号公報に提案されている繊維の
特徴は本発明とは異なり、230°Cの熱応力値が低い
ことである。
上記先行技術に記載されている繊維は加硫工程での強力
低下は小さいか、接着剤ディッピング処理コードおよび
加硫後コードの破断エネルギーおよびタイヤ使用中の破
断エネルギーの低下か大きく、近年の、破断エネルギー
が従来の20%増という市場の要求に応えられない。
ちなみに、ポリアミド繊維がタイヤコードなどのゴム補
強用として使用される時は次のような工程を経る繊維は
まず、下撚り、上撚りと呼ばれる二度の撚糸が施され、
生コードと成る。次いで、生コードを経糸とする織物す
なわちスダレ織を形成する。スダレ織は接着剤ディッピ
ング処理を経て、処理灰と呼ばれる反物1こなる。この
処理灰は次いで、ゴム中に埋め込まれ、加硫工程を経て
、ゴムと一体化され、タイヤなどのゴム製品の骨格とな
る。
処理灰中のコードを処理コード、加硫後のコードを加硫
コードと呼ぶ。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的はタイヤコードなどに対する近年の要求を
満すゴム補強用に適した高強力ポリアミド繊維を提供す
ることにある。すなわち、接着剤ディッピング処理後お
よび加硫後に得られるコードか高い破断エネルギーを示
し、更にはゴム製品使用中も高い破断エネルギーを示す
ことの出来る、高タフネスポリアミド繊維を提供するこ
とである。
本発明者らは上の目的を達成せんかために鋭息研究した
結果、コードの破断エネルギーには、繊維製造工程での
熱処理の程度および仕上げ剤の付着率か大きく影響する
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、硫酸相対粘度ηrが2.8以上の
ポリアミドからなる繊維において、該繊維に対する仕上
げ剤の付着率か1.6重量%以上であり、かつ、230
″Cにおける熱応力値が0.55g/d以上であること
を特徴とする高タフネスポリアミド繊維、である。
本発明におけるポリアミドは、溶融紡糸可能なものであ
れば何でもよいか、経済的な面から、ポリヘキサメチレ
ンアジパミド(ナイロン66)、ポリカブラミド(ナイ
ロン6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン4
6)、ナイロン610、ナイロン12あるいはこれらの
共重合体か好ましい。
本発明におけるポリアミドは硫酸相対粘度ηrが2.8
以上のポリアミドからなる繊維を対象とする硫酸相対粘
度ηrが2.8未満であると、近年のタイヤコード原糸
に必須である、破断強度約10g/dが達成されないか
らである。硫酸相対粘度ηrの好ましい範囲は3.0〜
3.7、更に好ましい範囲は3.0〜3.4である。
ηrの測定法は、実施例の項で後述する通りである。
本発明におけるポリアミドは公知の製造方法で得られる
ものでよく、熱安定剤、酸化防止剤、滑剤などの添加剤
を含んでいてもよい。
本発明においては、繊維に対する仕上げ剤の付着率は1
.6重量%以上でなければならない。通常の繊維に対す
る仕上げ割付着率は1.0重量%前後である仕上げ剤は
繊維かゴム補強用途に使われた時に、障害が生しないも
のであれば何でもよい。
主として平滑剤と乳化剤から成る水系エマルジョンダイ
ブでも、平滑剤か主成分である排水系のいずれでもよい
。仕上げ剤中にはその他の成分として、熱安定剤、抗酸
化剤、制電剤、高分子活性剤なとが含まれるのが好まし
い。仕上げ剤の付着率か1.6重量%未満であると、2
30°Cにおける熱応力値か0.55 g/d以上であ
っても、処理コードおよび加硫コードの破断エネルギー
の向上はない。
好ましい仕上げ剤の付着率は1.8〜2.5重量%であ
る。
仕上げ剤の繊維に対する付着率か1.6重量%未満であ
るポリアミド繊維は、接着剤ディッピング処理工程で、
接着剤のコード内部への浸透か顕著で、その結果処理コ
ードの伸度が抑えられるのて、破断エネルギーか向上し
ない原因と考えられる。
本発明に用いる仕上げ剤中の平滑剤としてはオレイルオ
レート、イソステアリルオレートなとの高級アルコール
と高級脂肪酸とのエステル、ジオレイルアジペートジイ
ソステアリルセバケートなどの二塩基酸と高級アルコー
ルとのエステル、トリイソデシルトリメリラートなと芳
香族カルボン酸と高級アルコールとのエステル、および
ネオペンチルグリコールジラウレート、グリセリントリ
オレレート、ペンタエリスリトールテトラデカネートな
との多価アルコールと高級脂肪酸エステルなどである。
また本発明に用いる仕上げ剤中の乳化剤すなわち非イオ
ン界面活性剤としては、グリセリン、ソルビタンなどの
多価アルコールのエチレンオキサイド付加物、オレイン
酸、ラウリン酸などの高級脂肪酸エステル、ヒマシ油な
どの天然油脂にエチレンオキサイドを付加させたもの、
高級アルコール、高級アミン、アルキルフェノールなど
にエチレンオキサイドを付加したものなどが挙げられる
本発明においては、繊維の230°Cにおける熱応力値
が0.55 g/d以上でなければならない。熱応力値
の測定法は実施例の項で後述する通りである。230°
Cにおける熱応力値か0.55 g/d未満では、他の
条件をいかに選んでも、コードの破断エネルギーの向上
はない。230°Cにおける熱応力値の好ましい範囲は
0.60〜0.90 g/dである。
230°Cにおける熱応力値は繊維を形成するポリアミ
ドの種類、硫酸相対粘度ηrおよび繊維製造工程での弛
緩熱処理の程度(温度、弛緩率)によって決まる。
熱応力値の最大値が高い繊維は、接着剤ディッピング処
理工程での荷重によるコードの伸長が小さいために、伸
度減少か小さく、高破断エネルギーを生む原因の一つと
なったものと思われる。
次に本発明の高タフネスポリアミド繊維の製造方法を以
下に説明する。
まず、本発明で用いるポリマーは公知の重合法で得られ
る硫酸相対粘度ηrが約28以上で酢酸銅や沃化カリウ
ムなどの安定剤を含むポリアミドである。
紡糸延伸機は第1図に例示するような直接紡糸延伸機を
用いるのがよい。
ポリマーの紡糸機への供給は、重合機から直接スピンヘ
ッド(第1図の(1))へ送液する方法でも、ペレット
化したポリマーを押出機て再溶融して後、スピンヘッド
へ送液するいずれでもよい。
延伸は第1図のよう装置で多段延伸を行なうのがよい。
ゴデツトロールは3段以上あった方が好ましい。
第1図に従って、本発明の繊維の製造方法を説明する。
まず溶融したポリマーをスピンヘッド(1)に装着した
紡糸口金(2)から押出し、フィラメント(4)を形成
し、加熱筒(3)内で冷却を遅延し、その後冷却風チャ
ンバー(5)内で冷却風によって冷却固化する。次いで
仕上げ剤付与装置(オイリングロール(6))によって
仕上げ剤を付与した後、各段のゴデツトロール(81,
(9)、α0)で加熱し、常法に従って2段延伸し、次
いでゴデツトロールαO)とODとの間で弛緩熱処理し
た後、巻取機で巻取る。
繊維に対する仕上げ剤の付着率は、仕上げ剤の濃度を考
慮して、オイリングロールの回転数を調節することによ
って1.6重量%以上に調節する。
仕上げ剤の付与は、オイリングノズル法およびそれとオ
イリングロール法との併用でもよい。まjこ仕上げ剤は
、延伸、弛緩熱処理後に行なうアフターオイリング法を
併用してもよい。
ポリアミド繊維の230°Cの熱応力値は、第3段ゴデ
ツトロール(第1図00))と第4段ゴデツトロール(
4)(第1図αυ)との速度比およびゴデツトロールα
υと巻取機との速度比、それにゴデツトロール00)、
αυの温度によって調節出来る。230°Cにおける熱
応力値を0.55 g/d以上にするには、ゴデツトロ
ールα0)の温度をおよそ200〜220°Cとし、ゴ
デツトロールαVの温度をおよそ150℃以下とした上
で、ゴデツトロールα0)とαυの速度比を出来るだけ
に1. Oに近づけ、ゴデツトロールαDと巻取機との
速度比を、巻取張力によって決まる巻取パッケージの形
状などを考慮して決めることによって行なう。
各ロールの温度および各ロール間の速度比はポリマ一種
類、硫酸相対粘度ηr1紡糸延伸速度などで最適値か変
わるので、230°Cにおける熱応力値を0.55 g
/d以上にするには、厳密には上記の方法を目安に試行
錯誤によって条件を決めねばならない。
本発明のポリアミド繊維を得るにあたって、紡糸と延伸
か分かれている方法を採ってもよい。
また延伸機のゴデツトロール段数は、本発明の熱応力値
をもつポリアミド繊維か得られれば、4段未満のものを
使用しても構わない。
〔実施例〕
以下実施例に基づき本発明の高タフネスポリアミド繊維
を説明する。実施例の説明に先立ち本発明において用い
られる各種の技術用語の定義とその測定方法を説明する
(1)硫酸相対粘度ηr 95.5%硫酸にポリマー濃度1.0 g/diとなる
ように溶解せしめた溶液の25°Cにおける相対粘度で
ある。
(2)原糸、生コード、処理コードの破断強度、破断伸
度、中間伸度、及び生コード、処理コードの破断エネル
ギー 測定室は温度24°C1湿度55RH%に保持する。
測定装置は島原製作所製、商品名オートグラフS−10
0を用いる。原糸については80回/mの撚りを加えた
25■の試料を降下速度30cm/分、及び60cm/
分で求める。
生コード、処理コードについてはJrSL 1017に
従う。破断エネルギーは5−8−カーブの面積をインチ
グレーターを用いて求めた。
(31230℃熱応力値 熱応力測定装置(例えはカネボウエンジニアリング社製
、商品名KE−2)を用いて測定する。マルチフィラメ
ント中から5本の長さ20a[lの単糸を抜き出し、そ
してこの5本の単糸の束の両端を結んで輪をつくり、測
定機に装填する。このようにして、単糸10本の熱応力
値を測定する。初荷重0、05g/d 、昇温速度10
0°C/分の条件で測定し、チャート(第2図参照)上
から230°Cにおける張力(Tg)を求め、以下の算
式に従って熱応力値を算出する。
230°Cにおける熱応力値(g/d)2x5×単糸繊
度(デニール) (4)乾熱収縮率 原糸では1.0m、コードでは1.2mの試料を採取し
、160°Cのエアオーブン中で30分間自由収縮させ
た後、次式に従って算出する。
l、:熱処理後の糸長(an ) (5)加硫コードの破断強度、破断伸度、中間伸度、破
断エネ ルギー 処理コードをゴム中に埋めて155°CX40分間自由
収縮下に加硫した後、加硫ゴムを分離し、加硫コードを
取り出し、前記測定方法(2)に示した方法と同様に強
度、伸度、中間伸度を測定する。
破断エネルギーも前記(2)の測定方法に示した方法と
同様である。
(6)グツドイヤー法チューブ疲労試験と疲労テスト後
破断エネルギー JISL−10173・2・2・IA法に準する。
チューブ形状 内径  12.5肛 外径  26mm 長さ 23jl証 曲げ角度   150゜ 内圧  3.5kg/alG 回転数    850 rpm 加硫条件   140°CX40分 時間  1380分 上の条件で疲労試験を行なった後、コードを取出し破断
エネルギーを測定する。
実施例1および比較例1. 2. 3 固相重合法によって硫酸相対粘度ηr3.6のポリヘキ
サメチレンアジパミド(実質的に100%がへキサメチ
レンアジパミド)のペレットを得た。
このポリマーペレットは銅含有量で70ppmに相当す
る酢酸第2銅、沃素含存量て1410ppHlに相当す
る沃化カリウム、および15ppmの酸化チタンを含む
このポリマーペレットを第1図に示す溶融紡糸機および
延伸機を用いて、直接紡糸延伸法て、1890d/31
2fのポリヘキサメチレンアジパミド繊維を製造した(
実施例1)。その時の製造条件および仕上げ剤の組成は
以下の如くである。
紡糸条件 ポリマー吐出量        320g/分紡 口 
   孔径0.23φ世 孔長0.345mm 孔数     156HX 2ヶ 紡糸温度(スピンヘッド温度)   300°C加熱笥
    長さ       300肚内温      
 180°C 冷却風    温度        20°C湿度  
    RH60% 風速     0.75 m/sec オイ リ ング    オイリング口罰し  Φ   
     76mmオイリング0罰し回転数   1 
6. 9 rpm仕上げ剤温度  室温 紡糸速度 (プレテンション叶ル周速)    302
   m/分延伸条件 周速(m/分) 温度(°C) 第1ゴデツトロール 305    80°C第2ゴデ
ツトロール 848   230°C第3ゴデツトロー
ル 1695   220°C第4ゴデツトロール 1
695.0  100℃巻取機(パッケージ) 160
0    −したかって上の条件から全延伸比は次の如
く計算される。
全延伸比=1.01X 2.78X 2.Ox 1.O
x O,944=5.30 仕上げ剤組成 ナタネ油           35部グリセリントリ
オレート    21部POE(25)  硬化Lマノ
 油トリステアレート    18部硬化ヒマシ油EO
2516部 2エチルヘキシル        8部アルコールEO
PO 酸化防止剤           2部仕上げ剤は濃度
30重量%の水素エマルジョンとして付与した。
次に実施例Iの製造条件の一部を下記のように変えて比
較例1,2.および3を行ない、実施例1と別にポリへ
キサメチレンアジパミド繊維を製造した。
比較例1 ポリマー吐出量  312g/分 周速(m/分) 温度(°C) 第4ゴデツトロール 1695    220巻取機 
      1559    −全延伸比=1.01X
2.78X2.0 Xl、OXo、92=5.16 比較例2 オイリングロール回転数   12rpm比較例3 比較例2および3の変更点の両者を変更して行なった。
実施例I、比較例Iおよび比較例2,3で得られた原糸
の物性を第1表に示す。
第  1  表 ■ 次に、これらの原糸をリング撚糸機によって、上撚数3
2回/10ao(S撚)、下撚数32回/] Ocm 
(Z撚)の条件で撚糸し生コードと成した。
得られた生コードの物性を第2表に示す。
(以下余白) 次に生コードを3オーブンホツトストレツチ装置(コン
ビュートリータ)を用いて、接着剤すなわちレゾルシン
−ホルムアルデヒド−ラテックス液のディッピング処理
を施し、処理フードを得た。
ディッピング処理の条件を以下に示す。
温度(°C) 張力(kg/コード) 第1ゾーン  230      2.13第2ゾーン
  230      4.24第3ゾーン  230
     2.35処理速度   3.0m/分 次いで、得られた処理コードをゴム中に埋め込み(グツ
ドイヤー法チューブ疲労試験と同様のチューブを形成す
る。)前記の加硫条件(加硫コードの物性測定法に記載
)で加硫した。
得られた処理コードおよび加硫コートの物性を第3表に
示す。
第3表かられかるように本発明の方法に従う実施例Iで
は処理コード、加硫コートおよび疲労テスト後コートの
破断エネルギーのいずれもが、従来法に従う比較例1.
2.3と比較して、大きく向上している。
実施例2 実施例1と全く同じポリマー、溶融紡糸機および延伸機
を用い、仕上げ剤の条件以外の条件は全〈実施例1と同
様の条件でポリヘキサメチレンアジパミド繊維を製造し
た。
その時の仕上げ剤の条件は以下の如くである。
仕上げ剤は非水系であり、ストレート給油を行なった0 仕上げ剤組成 ジオレイルアジペート        45部トリメチ
ルプロパントリラウレート 40部硬化ヒマシ油/ステ
アリン酸    13部/マレイン酸縮合物 酸化防止剤             2部仕上げ剤付
与条件 オイリングロール回転数     18rpm第4表に
実施例2で得られたポリヘキサメチレンアジパミド繊維
の原糸物性を示す。
第4表 次にリング撚糸機で、この原糸を撚糸し、生コードと成
した。その時の撚糸条件は実施例1の場合と同様である
得られた生コードの物性を第5表に示す。次にこの生コ
ードに実施例1と全く同様の条件て、接着剤ディッピン
グ処理を施し、処理コードを得た。
次いで得られた処理コードを実施例1と全く同様の条件
で加硫を行なった。処理コードおよび加硫コードの物性
を第6表に示す。
第  5 表 第6表かられかるように、実施例2においても、処理コ
ードおよび加硫コード共に実施例1の場合と同様に、高
い破断エネルギーを示している。
(以下余白) 実施例3および比較例4,5.6 固相重合法によって硫酸相対粘度ηrか3.0のポリヘ
キサメチレンアジパミド(実質的に100%がヘキサメ
チレンアジパミド)のベレットを得た。添加剤の種類含
有率は実施例1と同じであるこのポリマーペレットを第
1図に示す溶融紡糸機および延伸機を用いて、1260
d/208fのポリヘキサメチレンアジパミド繊維を製
造した(実施例3)その時の製造条件は以下の如くであ
る。なお、仕上げ剤は実施例1で用いた仕上げ剤と同一
のものを、同じ濃度の水系エマルジョンとして付与した
紡糸条件 ポリマー吐出量       325 g/分紡 口 
   孔径      0.25φ韮孔長      
0.25mm 孔数        208 紡糸温度(スピンヘッド温度)   300°C加熱筒
    長さ       150mm内温     
  170℃ 冷却風    温度        20°C湿度  
   60RH% 風速     0.65 m/sec オイリング  オイリング叶ル径     70匪φオ
イリング叶ル回転数    19rpm仕上げ剤温度 
    室温 紡糸速度 (プレテンノヨンロール周速)    45
0.7m/分延伸条件 周速 温度 (m/分)  (℃) 第1ゴデツトロール   473.3   60第2ゴ
デツトロール   1313.5  215第3ゴデツ
トロール   2627.0  150第4ゴデツトロ
ール   2627.0  150巻取機      
   2430    −したがって上記の条件から全
延伸比は次の如く計算される。
全延伸比=1.05X2.78X2.OXl、OXo、
925=5.40 次に実施例3の製造条件の一部を下記のように変えて比
較例4,5.6を行ない別にポリヘキサメチレンアジパ
ミド繊維を3種製造した。
比較例4 ポリマー吐出量        313g/分第3ゴデ
ツトロール   温度  220°C第4ゴデツトロー
ル   周速 2430m/分巻取機        
 速度 2338m/分比較例5 オイリングロール回転数を13rpmに変更してイなっ
た。
比較例6 比較例4および5での変更点の両者を変更して行った。
この比較例6は特開昭59−199812号公報に従う
実施例3および比較例4,5.6で得られたポリヘキサ
メチレンアジパミド繊維の原糸物性を第7表に示す。
(以下余白) テ 次にリング撚糸機で、これらの原糸を撚糸し生コートと
成した。その時の撚糸条件は次の如くである。
上撚数(S撚)39.0回/1ocrn下撚数(Z撚)
39.0回/1Oan 撚糸張力    0.08 g/d 得られ生コードの物性は第8表の如くである。
次に生コードを3オーブンホツトストレツチ装置を用い
て、接着剤すなわちレゾルシン−ホルムアルデヒド−ラ
テックス液のディッピング処理を施し、処理コードを得
た。ディッピング処理の条件を以下に示す。
温度(℃)  張力(kg/コート) 第1ゾーン160      1.20第2ゾーン  
227     2.40第3ゾーン  227   
   1.560処理速度   15m/分 次いで、得られた処理コードをゴム中に埋め込み加硫し
た。
得られた処理コードおよび加硫コードの物性を第9表に
示す。
第9表かられかるように、実施例3の処理コートおよび
加硫コードの破断エネルギーは、比較例4.5.6に対
して大きく向上している。
〔発明の効果〕
本発明の高タフネスポリアミド繊維は、それをタイヤコ
ードにした時に、従来のポリアミド繊維よりも高い破断
エネルギーおよび耐疲労性を(タイヤ使用中の破断エネ
ルギーの低下の小さい)を示す。このことによってトラ
ック、バスなどの高重量車用バイアスタイヤにおいてタ
イヤの高性能化(耐久特性などの向上)またはタイヤコ
ード使用量の削減が可能となり、近年のタイヤの高性能
化や軽量化の要求に応えられるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に使用した試験用紡糸機および
延伸機を模式的に示した説明図である。 第2図は熱応力値を測定したチャート図の一例である。 1−・・−スピンヘッド、2−紡糸口金、3・−加熱筒
、4−フィラメント、5−・冷却風チャンバー、6−・
オイリングロール、7− プレテンションロール、8−
第1ゴデツトロール、9−第2ゴデツトロール、10−
・−第3ゴデツトロール、11−第4ゴデツトロール、
12−巻取機。 特許出願人  旭化成工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、硫酸相対粘度ηrが2.8以上のポリアミドからな
    る繊維において、該繊維に対する仕上げ剤の付着率が1
    .6重量%以上であり、かつ、230℃における熱応力
    値が0.55g/d以上であることを特徴とする高タフ
    ネスポリアミド繊維。
JP30704690A 1990-11-15 1990-11-15 高タフネスポリアミド繊維 Pending JPH04185710A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6818683B2 (en) 2000-09-15 2004-11-16 First Quality Fibers, Llc Apparatus for manufacturing optical fiber made of semi-crystalline polymer

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