JPH0465515A - ポリエステル繊維の製造法 - 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、タイヤコード、Ｖベルトあるいはコンベアベ
ルトで代表されるゴム補強用繊維として適した寸法安定
性の改良されたポリエステル繊維とその製造法に関する
ものである。

（従来の技術） ポリエチレンテレフタレート繊維で代表されるポリエス
テル繊維は、衣料用、産業資材用として広く用いられて
いるが、近年、産業資材用繊維。

特にタイヤコードある６いはＶベルト用繊維の高性能化
への要求が高まっており、熱に対する寸法安定性が良好
な繊維が要望されている。

寸法安定性の向上したポリエステル繊維を製造しようと
する試みは種々なされており９例えば。

次のような提案がなされている。

まず、特公昭６３−５２８号公報及び同６３−５２９号
公報には、ポリエステル繊維を製造する際に、紡糸速度
を高めて高配向の未延伸糸とし、連続して延伸する方法
が提案されている。しかし、この方法では紡糸口金直下
で急冷しており、加熱筒を使用していないため、紡糸操
業性に問題があると同時に、得られる繊維の収縮率は依
然として大きく。

寸法安定性が十分でない。

また、特開昭６０−２５９６２０号公報には、高速で溶
融紡糸して巻取った後、多段延伸して初期モジュラスが
高く、低収縮のポリエステル繊維を製造する方法が提案
されているが、この方法で得られる繊維は、延伸倍率の
配分が適切でないためと、延伸温度が高いた島、高複屈
折率で、非晶部の配向がかなり進行しており、収縮率が
高く２寸法安定性に劣るものである。

さらに、特開昭６３−１６５５４７号公報には、高弾性
率のポリエステルタイヤコードとその製造法について開
示されており、ポリエステル繊維を製造するに際し、　
５０００ｍ　／分以上の紡糸速度で溶融紡糸した後、１
．２〜１．８倍に熱延伸する方法が開示されているが、
いわゆる２工程法であり、コスト的に問題がある。

また、特公昭６３−１５９５１８号公報にも熱的に安定
なポリエステル繊維について開示されているが。

粘度の高いポリマーを７０００ｍ　／分以上の高速度で
紡糸しており、操業上問題がある。

さらに、特開昭６０−５９１１９号公報には、５００〜
２０００ｍ／分の紡糸速度で引取り、延伸する方法が開
示されているが、紡糸速度が低く、そのため伸度を低く
しようとすると、延伸倍率を高くする必要があり、収縮
を考えた場合、好ましい方法ではない。

また、特開昭６．０−２４６８１１号公報にも寸法安定
性を改良したタイプの原糸が提案されているが、加熱筒
が長く、紡糸の操業性が悪く、紡糸速度を速くしても延
伸倍率を大きくしなければならず、収縮率の改善は期待
されない。この他、特開昭６１−１９８１２号公報、同
６１−１３２６１６号公報、同６２−６９８１９号公報
にも同様な方法あるいは繊維が開示されているが、いず
れも紡糸時の操業性に問題がみられると同時に、結晶サ
イズが大きいため、糸が硬くなり、撚糸時に強力が低下
するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、熱に対する寸法安定性が良好で、産業資材用
繊維として適したポリエステル繊維を提供しようとする
ものである。

また、従来２例えば、　０．０７以上のような高い複屈
折率の未延伸糸を得ようとすれば、引取り速度を４００
０ｍ　／０以上１通常５０００ｍ　／分以上にしなけれ
ばならなかったが、　３０００〜４５００ｍ　／分程度
の速度でもこのような未延伸糸を製造することができ。

熱に対する寸法安定性が良好で、産業資材用繊維として
適したポリエステル繊維を容易に製造することのできる
方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決するものであり。

本発明の要旨は１次のとおりである。

（１）ポリエチレンテレフタレート又はこれを主成分と
するポリエステルからなる繊維であって９強度が６．５
ｇ／ｄ以上、伸度が２５％以下で、非晶部の複屈折率が
０．１３〜０．１８．結晶部の体積が１００×１０３〜
１８０×１０３人３であることを特徴とするポリエステ
ル繊維。

（２）溶融紡糸方法でポリエステル繊維を製造するに際
し、紡糸口金から紡出した糸条を紡糸口金直下に設けた
加熱筒を通し９次いで冷却した後、紡糸口金から１〜２
．５ｍの位置で、６０〜１５０℃に加熱した液体を付与
し、　３０００ｍ／分以上の速度で引き取り、連続して
多段延伸することを特徴とするポリエステル繊維の製造
法。

以下１本発明について詳細に説明する。

まず１本発明のポリエステル繊維は９強度が６．５ｇ　
／　ｄ以上、伸度が２５％以下であることが必須である
。強度がこれより低い場合には、ゴム補強用として使用
するには強度が低すぎて好ましくなく。

伸度が２５％より高いと引続き行われるデイツプ処理時
の伸びが大きくなり１寸法安定性に不利な方向となって
好ましくない。

また１本発明の繊維は非晶部の複屈折率が０．１３〜０
．１８．結晶体積が１００ＸＩＯ３〜１８０Ｘ１０３人
３の範囲になければならない。これらはゴム補強用に使
用する際に、引き続いて行われるデイツプ処理時の熱及
び張力の効果により促進される結晶化ならびに配向の観
点から必要な要件である。すなわち。

非晶部の複屈折率がこれよりも大きな値となるとデイツ
プ処理時の張力、温度により非晶部の配向がさらに促進
され、最も重要な因子である寸法安定性に悪影響を及ぼ
し、逆にこれより小さい値になれば当然強度が低くなり
、好ましいものではない。結晶部の体積も上記範囲より
小さな結晶の場合は１強度が不満足な値となり、逆に大
きすぎる場合は、デイツプ処理時の熱や張力を利用して
結晶化を促進しようとしてもあまり効果が現れないと同
時に、原糸が硬くなり１撚糸時に強力の低下が起こり、
好ましくない。

本発明でいう非晶邪の複屈折率Δｎａは１次の式から求
めた。

Δｎａ＝（Δｎ−０，２１２・ｆ　ｃ−Ｘ）／　（１−
Ｘ）ここで、Δｎは繊維の複屈折率、ｆｃは広角Ｘ線散
乱から求めた結晶の配向関数、Ｘは密度法による結晶化
度である。

また、結晶部の体積は、広角Ｘ線散乱から求めた（０１
０）、　　（１００）、　　（ＴＯ５）の各結晶サイズ
を掛は合わせた数値である。

本発明の繊維は上言己全ての項目が満たされて初給で効
果を発揮するものであり、いずれかの項目が本発明の範
囲外になれば後に行なわれる撚糸工程、デイツプ工程を
経たコードの物性値の強度あるいは寸法安定性において
好ましい範囲から外れてしまう。本発明の原糸を用いて
、得られるデイツプコードは９強度が６．０ｇ／ｄ以上
、乾熱収縮率が２．５％以下という極めて寸法安定性が
良好なものとなる。

次に１本発明のポリエステル繊維の製造法について説明
する。

本発明では、紡出糸条を加熱筒及び冷却装置を通した後
、　３０００ｍ　／分以上の速度で引き取ることが必須
である。寸法安定性の改良されたポリエステル繊維を製
造するには、すでによく知られているように、未延伸糸
、すなわち引取ローラにおける原糸の複屈折率を高くし
なければならないが。

その際、紡糸口金直下に加熱筒を設けなければならない
。３０００ｍ　／分以上という高速紡糸の領域になると
１本発明のようなゴム補強用のポリエステル繊維を製造
しようとすれば１強度が要求されるため、比較的高粘度
のポリマーを使用しなければならず、そのため紡糸性も
悪くなり、加熱筒を使用しないと、糸切れ、いわゆるド
ラフト切れの原因となる。なお、加熱筒は、原糸の銘柄
、引取速度によって当然異なるが、２５０〜５００℃の
温度で。

長さ２．５〜２０ｃｍのものを用いるのが好ましい。

加熱筒を通過した糸条は、吹付は及び／又は吸引の手段
で冷却固化される。なお、冷却の方法は高速で引取られ
るため１円周方向から行う方が糸条間の斑を減らす点で
好ましい。

冷却後９本発明では、紡糸口金から１〜２．５ｍの位置
で、６０〜１５０℃に加熱された液体を糸条に付与する
。高複屈折率の未延伸糸を得るため、　３０００ｍ／分
以上の速度で引取るが、同じ速度で引取っても、より高
配向の未延伸糸を得るため、紡糸口金から引取ローラま
での間のドラフトゾーンで走行する糸のドラフトを利用
して延伸するものである。このため走行糸条の温度を一
時的に上げるため、６０〜１５０℃の温度に調整するの
である。加熱液体付与位置が紡糸口金から１ｍより近い
と糸条間で密着が発生し、紡糸に問題が生じ、逆に２．
５ｍより遠いと糸条の温度が低く下なりすぎるため。

加熱液体を付与しても配向、結晶化の効果が乏しい。ま
た、加熱液体の温度は、６０℃以上、好ましくはガラス
転移温度の７５℃以上に設定される。この温度より低い
場合はやはり配向、結晶化の効果が乏しく、逆に高すぎ
る場合は、糸条間の密着。

さらに油剤の揮発あるいは発煙により操業上問題となる
。

付与する液体の種類は特に限定されるものではなく、熱
水、水蒸気等でもよいが、紡糸時に付与される油剤を加
熱して用いるのが操業上置も好ましい。使用される油剤
も特に限定されないが水エマルジヨンタイプの場合には
、９５℃程度迄しか上げられないが、ストレートタイプ
ならばさらに温度が上げられるため、より好ましい。

このような条件で紡糸された糸条は、　３０００ｍ／分
以上、好ましくは３５００ｍ　／分以上の速度で引取ら
れるが、そのまま巻取ることなく連続して延伸に供され
る。その際は、全延伸倍率１．４０〜１．９０の範囲で
２段以上にわたって多段延伸するのが好ましい。なお、
この延伸倍率は、加熱液体を付与しない場合と比較する
と未延伸糸の複屈折率が０．０１〜０．０３も高くなっ
ているため、同程度の強度、伸度の原糸を製造するとき
には全延伸倍率も０．１〜０．３倍も減らすことが可能
であり、非晶部の配向も緩和され、より寸法安定性が改
良される。ただし、これより低い延伸倍率の場合には、
得られる原糸の強度、伸度が本発明の範囲外となる。も
ちろん−段で延伸した場合にも強度が不十分となり好ま
しくない。また、延伸温度は特に制限されるものではな
いが、ポリエステルのガラス転移温度以上で一段目の延
伸を行い１次いで、結晶化温度以上、糸条が融着を起こ
すまでの温度で延伸するのがよい。

なお２本発明におけるポリエステルとしては。

ポリエチレンテレフタレート及びこれを主体とするポリ
エステルが使用され、相対粘度（フェノールとテトラク
ロルエタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ
／ｄ１．温度２５℃で測定）が１．４５以上、好ましく
は１．５０以上のものが使用される。

また、耐熱性を向上させるために、エポキシ化合物、カ
ルボジイミド化合物等の末端カルボキシル基封鎖剤を添
加して紡糸することが好ましい。さらに、必要に応じて
艶消剤、顔料、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電
防止剤等が含有されていても何らさしつかえない。

本発明の繊維は、産業資材用、特にタイヤコード、■ベ
ルト、コンベアベルト等で代表されるコム補強用に適し
たポリエステル繊維であり、総繊度２５０〜２０００　
ｄ　、　　フィラメント数３６〜１０００とするのが適
当である。

（実施例） 以下１本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

なお、特性値等の測定法は次のとおりである。

強伸度、初期ヤング率 ＪＩＳ　Ｌ−１０１７に準じ、島津製作所製オートグラ
フＳ−１００を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃ
ｍ／分の条件で測定した。

結晶化度Ｘ 密度をＪＩＳ　Ｌ−１０１３に準じ、四塩化炭素とりグ
ロインにより作成した密度勾配管により測定し１次の式
から求めた。

Ｘ＝（ρ−ρａ）・ρＣ／〔（ρＣ−ρａ）・ρ〕なお
、ρＣ９ρａは結晶部、非晶部の密度を表し。

それぞれ１．４５５　ｇ　／　ｃｎｆ及び１．３３５　
ｇ　／　ｃ＋＋ｆである。

複屈折率 ベレックコンペンセータを備えた偏光顕微鏡を用い、浸
液としてトリクレジルホスフェートを使用して測定した
。

結晶サイズ 広角Ｘ線散乱で得られた赤道線走査の強度分布曲線の半
価幅よりシェラ−の式を用いて求めた。

結晶部の配向関数ｆｃ 広角Ｘ線散乱回折より、　　（０１０）面と（１００）
面の方位角の強度分布曲線の測定より求めた。

乾熱収縮率 ＪＩＳ　Ｌ−１０１７に準じ、試料を１８０℃で３０分
間無張力下で熱処理して測定した。

実施例１ 相対粘度が１．５４．末端カルボキシル基が２０当量／
１０６ｇのポリエチレンテレフタレートチップを通常の
エクストルーダ型溶融紡糸機に供給して紡糸温度３００
℃で、直径０．０６ｃｍの紡糸孔を３９２個有する紡糸
口金から紡出した。なお、ポリマーの末端カルボキシル
基を減らすため、Ｎ−グリシジルフタルイミドを０．３
重量％添加した。

紡出糸条を紡糸口金直下に設けた長さ１５ｃｍ、温度３
５０℃の加熱筒を通した後、その直下の温度１８℃の冷
却風が３６ｍ／分の速度で供給される長さ３０ｃｍの円
筒型冷却装置で冷却固化し、第１表に示す紡糸口金から
の距離、油剤温度で油剤を付与した後、　３５００ｍ／
分で１００℃の加熱引取ローラで引取り、引取ローラと
１４０℃のネルソンタイプの加熱第１延伸ローラとの間
で１．２倍に延伸し９次いで第１延伸ローラと２４０℃
のネルソンタイプの加熱第２延伸ローラとの間で延伸後
、２００℃のネルソンタイプの熱処理ローラで熱処理し
て巻取り、　１０００ｄ　／３９２　ｆの原糸を得た。

なお、付与した油剤は次の組成のものである。

鉱物油（Ｒ，Ｗ、　４０秒）：４０重量％ココナツツ油
　　　＝１５ イソトリデシルパルミテート　　　　　　：１５ＦＯＢ
　（４）ラウリルエーテｌＬ：１５ＰＯＥ（１５）　　
牛脂アミン　　　：１０帯電防止剤　　　　＝　５ ＰＯＥはポリオ十対チレンを意味し、（）内はその付加
モル数を表わす。

この際の各ローラ等の速度、全延伸倍率ＴＤＲ。

未延伸系の複屈折等を第１表に、得られた延伸系の糸質
、微細構造を第２表に示す。

第１表中、未延伸糸の複屈折率は、室温の引取ローラに
巻き付けて得た未延伸糸について測定して求めたもので
ある。なお、油剤の付与位置が紡糸口金から近すぎるＮ
ＣＬｌでは、糸条が密着し、サンプルが採取できなかっ
た。

第１表 Ｎα３及び４が実施例で、他は比較例である。

さらに、上記の原糸について９次のようにして生コード
を作成し、デイツプコード化し、デイツプコードの強度
１強力保持率（原糸の強力に対するデイツプコードの強
力の比率）及び乾熱収縮率を測定した。

上記の原糸を、リング撚糸機によりＺ方向に４９回／１
０ｃｒｎの下撚をかけ、下撚をかけたものを２本合糸し
てＳ方向に４９回／ｌ０ＧＯ＋の上撚をかけて生コード
とした。

次いで、リッツラー社製ディッピングマシンを用い、固
形分１５％の下記デイツプ液を３．５〜４．０％付着さ
せ、乾燥ゾーン１６０℃×６０秒、熱処理ゾーン２４０
℃×６０秒×２回の条件で中間伸度が３．５±２％とな
るようにデイツプ処理した。

デイツプ液は、レゾルシンとホルムアルデヒドとをモル
比１：１．２で反応させた初期縮合物１重量部に、固形
分濃度２０重量％のゼンタックラテックス（ゼネラルタ
イヤ社製商品名）を固形分として４．３重量部混合した
水溶液を水酸化ナトリウムでｐＨ９，５に調整したもの
と、バルカボンドＥ　（バルナックス社製商品名）とを
８３　：　１７の重量比で混合した混合液を用いた。

その結果を第３表に示す。

これらの結果より明らかなように、油剤温度の低いＮα
２では、非晶部の複屈折率も低く、乾熱収縮率も低いが
、結晶体積が大きく９強力保持率が悪く１強度の低いデ
イツプコードとなった。一方油剤温度の高すぎるＮＣＬ
　５では、紡糸時の発煙が大きく、操業上問題があると
同時に１強度も低くなった。さらに、油剤付与位置の遠
すぎるＮα６では。

油剤付与効果がないばかりか、乾熱収縮率が高くなった
。本発明例であるＮα３，４では、操業性に問題はなく
１寸法安定性１強度１強力保持率とも優れた特性を示し
た。特にＮα３では、同じ速度で引取られた原糸である
Ｎα２と比較して低い延伸倍率で同程度の強度の原糸を
製造することが可能であり、さらに、延伸倍率も低いた
め、デイツプコードの乾熱収縮率が極めて低い値となっ
た。

実施例２ 実施例１と同じポリマー、紡糸機を用い、紡糸温度３０
０℃で、直径０．０５ｃｍの紡糸孔を５００個有する紡
糸口金から紡出した。なお、ポリマーの末端カルボキシ
ル基を減らすため、Ｎ−グリシジルフタルイミドを０．
３重量％添加した。

紡出糸条を紡糸口金直下に設けた長さ１０　ｃｍ、温度
３００℃の加熱筒を通した後、その直下の温度１８℃の
冷却風が３６ｍ／分の速度で供給される長さ３０ｃｍの
円筒型冷却装置で冷却固化し、＃糸口金から１．７ｍの
位置で、温度１１０℃の油剤を付与した後。

第４表に示す速度で７０℃の加熱引取ローラで引取り、
引取ローラと非加熱のネルソンタイプの第１延伸ローラ
との間で１．２倍に延伸し１次いで第１延伸ローラと２
４０℃のネルソンタイプの加熱第２延伸ローラとの間で
、第１延伸ローラの下流１５ｃｒｎの位置でスチームジ
ェット装置から４５０℃のスチームを噴射しながら延伸
後、２００℃のネルソンタイプの熱処理ローラで熱処理
して巻取り、　１５００ｄ１５００ｆの原糸を得た。

この際の各ローラ等の速度、全延伸倍率ＴＤＲ及び操業
性等を第４表に、得られた延伸系の糸質を第５表に示す
。

Ｎ（Ｌ　８が実施例で、Ｎα７は比較例である。

次いで、実施例１と同様に、ただし、上撚及び下撚の数
を４０回／１０ｃｍとして生コード化し、中間伸度が３
．８±０．２％となるようデイツプ処理を行った。

デイツプコードの特性値を第６表に示す。

これらの結果から明らかなように、引取速度の遅いＰｋ
Ｌ７では、加熱油剤を付与した効果が認められないが９
本発明例である胤８では、デイツプコードの強度、乾熱
収縮率とも優れていた。

（発明の効果） 本発明によれば、デイツプ処理した後に優れた寸法安定
性を示し、かつ強度的にも良好な特性を有するゴム補強
用ポリエステル繊維が提供されると同時に、このような
繊維を高速度で、生産性良く、製造できるポリエステル
繊維の製造法が提供される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエチレンテレフタレート又はこれを主成分と
   するポリエステルからなる繊維であって、強度が６．５
   ｇ／ｄ以上、伸度が２５％以下で、非晶部の複屈折率が
   ０．１３〜０．１８、結晶部の体積が１００×１０＾３
   〜１８０×１０＾３Åであることを特徴とするポリエス
   テル繊維。
2. （２）溶融紡糸法でポリエステル繊維を製造するに際し
   、紡糸口金から紡出した糸条を紡糸口金直下に設けた加
   熱筒を通し、次いで冷却した後、紡糸口金から１〜２．
   ５ｍの位置で、６０〜１５０℃に加熱した液体を付与し
   、３０００ｍ／分以上の速度で引き取り、連続して多段
   延伸することを特徴とするポリエステル繊維の製造法。