JPH05163618A - 複合繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、芯鞘界面剥離耐久性にすぐ
れ、耐熱性、耐久性およびゴムとの強い接着性を有する
複合繊維を提供することにある。 【構成】 複合繊維において、最内層がポリエチレンテ
レフタレートとアイオノマー樹脂との混合成分からな
り、最外層がポリアミド成分からなる、少なくとも２層
からなる複合繊維であって、Ａ．最内層の成分はポリエ
チレンテレフタレート成分にアイオノマー樹脂が５〜２
０ｗｔ％混合されており、Ｂ．最内層のポリエチレンテ
レフタレート成分とアイオノマー樹脂とが混合された成
分の複合繊維全体に占める割合が３０〜９０ｗｔ％であ
り、Ｃ．最外層のポリアミド成分の複合繊維全体に占め
る割合が７０〜１０ｗｔ％であり、前記複合繊維の強度
が６．０ｇ／デニール以上であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は耐熱性、耐久性および力
学特性にすぐれた複合繊維に関するものであり、さらに
詳しくは芯成分と鞘成分との剥離耐久性が従来の複合繊
維に比べ大幅に改善された複合繊維に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート繊維を代表
とするポリエステル繊維は、高強力、高弾性率の特徴を
有するため、各種産業用途に広く用いられている。特に
タイヤコード、伝動用ベルト、搬送用ベルトなどのゴム
補強材として有用されている。

【０００３】しかしながら、ポリエステル繊維は一般に
ゴム中での耐熱性が劣る。すなわち、高温下ではゴム中
の水分やアミン化合物の作用によって、ポリエステル繊
維のエステル結合部が切断し、強力低下を引き起こす。

【０００４】また、ゴムとの接着性にも劣り、特に高温
雰囲気下に長時間繰り返し曝されると、ゴムとの接着性
が著しく低下し剥離するという問題がある。

【０００５】そこで、ポリエステル繊維のゴム中での耐
熱性を改良し、高温下での接着性を改良することが求め
られていた。

【０００６】前記ポリエステル繊維の欠点である耐熱性
および接着性を改良しようとする試みが数多く提案され
ており、その一つとしてポリエステルの表面をポリアミ
ドで被覆した複合繊維、およびその製造方法が知られて
おり、例えば特開昭４９−８５３１５号公報にはポリエ
ステルを芯にナイロン６を鞘にした複合繊維に関する記
載があり、具体的には成分ポリマの重合度および芯ポリ
マの割合を特定すると共に、製糸方法に関しては非含水
給油して直接紡糸延伸する方法が記載されている。

【０００７】また、特開昭５６−１４０１２８号公報に
も同様に芯にポリエステル、鞘にポリアミドを配した芯
鞘型複合構造の繊維からなるゴム補強材に関し、ポリア
ミド鞘成分を７〜３０ｗｔ％で、かつその表面にエポキ
シ系接着剤が付着されたゴム補強材について記載されて
いる。

【０００８】しかしながら、ポリエチレンテレフタレー
トのような通常のポリエステルとナイロン６やナイロン
６６のようなポリアミドとは相溶性がないため、通常の
製糸方法で製造した場合は芯鞘界面で剥離破壊し実用で
きる耐久性を持たせることが困難であった。

【０００９】特に、産業用用途に使用される場合は高強
度が要求されるため、高倍率延伸を行い、さらに撚糸お
よびディッピングなどの加工が施される。前記加工工程
において強い応力集中および擦過を受けるため、従来技
術で製造された複合繊維は芯鞘界面で剥離破壊が生じ、
本来の複合繊維に期待される耐熱性、耐久性などの性能
を発揮できないという問題点を有していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の従来の複合繊維における問題点を解決した、芯鞘界面
剥離耐久性にすぐれ、耐熱性、耐久性およびゴムとの強
い接着性を有する複合繊維を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、複合繊
維において、最内層がポリエチレンテレフタレートとア
イオノマー樹脂との混合成分からなり、最外層がポリア
ミド成分からなる、少なくとも２層からなる複合繊維で
あり、 Ａ．最内層の成分はポリエチレンテレフタレート成分に
アイオノマー樹脂が５〜２０ｗｔ％混合されてあり、 Ｂ．最内層のポリエチレンテレフタレート成分とアイオ
ノマー樹脂とが混合された成分の複合繊維全体に占める
割合が３０〜９０ｗｔ％であり、 Ｃ．最外層のポリアミド成分の複合繊維全体に占める割
合が７０〜１０ｗｔ％であり、かつ、前記複合繊維の強
度が６．０ｇ／デニール以上であることを特徴とする複
合繊維にある。

【００１２】

【実施態様】本発明に係る複合繊維は前記構成からなる
が、特に従来技術では達せられなかった芯鞘複合界面の
ポリマ剥離耐久性は、最内層成分（以下芯成分という）
のポリエチレンテレフタレートにアイオノマ樹脂を混合
することにより達成することができる。

【００１３】以下に本発明を構成する各要素の内容とそ
の作用効果について詳述する。

【００１４】本発明に係る複合繊維の芯成分はポリエチ
レンテレフタレートにアイオノマ樹脂を混合した成分で
ある。

【００１５】本発明に係る複合繊維の芯成分の一方の成
分として用いるポリエチレンテレフタレートは、エチレ
ンテレフタレート単位からなるポリエステルである。ポ
リエチレンテレフタレートの物理的、化学的特性を実質
的に低下させない程度、例えば１０ｗｔ％未満の共重合
成分を含んでも良い。共重合成分としてはイソフタル
酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸
などのジカルボン酸、およびプロピレングリコール、ブ
チレングリコールなどのジオール成分やエチレンオキサ
イドなどを含んでも良い。

【００１６】本発明に係る複合繊維の芯成分の一方の成
分として用いるアイオノマー樹脂は、エチレンとα、β
ーエチレン系不飽和カルボン酸またはそのアルキルエス
テルとの共重合体を、１〜３価の金属イオンで架橋して
なる変性ポリオレフィンである。具体的には、αーオレ
フィンとしてはエチレン、プロピレン、ブテンー１な
ど、スチレンとしてはスチレン、αーメチルスチレンな
ど、α、βーエチレン系不飽和カルボン酸としてはアク
リル酸、メタクリン酸、マレイン酸などが、さらにα、
βーエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステルとし
てはアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、エタクリ
ル酸メチル、マレイン酸メチルなどが挙げられる。

【００１７】また、これらの成分からなる共重合体、例
えばエチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／メタク
リル酸共重合体、エチレン／アクリル酸メチル共重合
体、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン
／アクリル酸／メタクリル酸メチル共重合体を架橋する
ために用いる１〜３価の原子価を有する金属イオンとし
ては、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓ
ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＡｌおよびＦｅなどが挙げら
れ、なかでも特にＮａ、Ｍｇ、ＣａおよびＺｎが好まし
い。

【００１８】本発明に係る複合繊維の芯成分は、ポリエ
チレンテレフタレートにアイオノマー樹脂が５〜２０ｗ
ｔ％混合されている。アイオノマー樹脂の混合量が５ｗ
ｔ％未満では、芯鞘界面での芯成分と鞘成分の相溶化の
効果が少なく、芯鞘界面の剥離耐久性向上の効果が期待
できない。また、アイオノマー樹脂の混合量が２０ｗｔ
％を超えると、複合繊維の引っ張り強度が低下し、産業
用途として期待される高強力糸が得られない。

【００１９】本発明に係る複合繊維のポリエチレンテレ
フタレートとアイオノマー樹脂とが混合されている芯成
分が複合糸全体に占める割合は３０〜９０ｗｔ％であ
る。芯成分の割合が３０ｗｔ％未満では本発明の複合繊
維の強度が６．０ｇ／デニールを達成することはできな
い。また、芯成分の割合が９０ｗｔ％を超えると、最外
層成分（以下、鞘成分という）のポリアミドの層が薄く
なり水、アミン化合物の侵入を防ぐ効果が低下し、複合
繊維の耐熱性を向上しうる効果が得られない。

【００２０】鞘成分のポリアミドは、ポリカプラミド、
ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリテトラメチレンア
ジバミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリヘキサ
メチレンドデカミドなどの通常のポリアミドからなり、
上記ポリマをブレンドまたは共重合したポリマも用いる
ことができるが、特にポリヘキサメチレンアジパミドが
好ましい。

【００２１】前記ポリアミド成分には熱酸化防止剤とし
て銅塩、およびその他の有機、無機化合物が含有されて
いることが好ましい。特に、沃化銅、酢酸銅、塩化銅、
ステアリン酸銅などの銅塩を銅として３０〜５００ｐｐ
ｍと沃化カリウム、臭化カリウムなどのハロゲン化アル
カリ金属が０．０１〜０．５ｗｔ％および／あるいは有
機、無機の燐化合物が燐として１０〜５００ｐｐｍ含有
されていることが好ましい。

【００２２】本発明に係る複合繊維のポリアミド鞘成分
が複合繊維全体に占める割合は７０〜１０ｗｔ％であ
る。ポリアミド鞘成分の複合繊維全体に占める割合が７
０ｗｔ％以上となると本発明複合繊維の強度６．０ｇ／
デニールを達成することができない。またポリアミド鞘
成分の複合繊維全体に占める割合が１０ｗｔ％以下にな
ると、鞘成分のポリアミドの層が薄くなり水、アミン化
合物の侵入を防ぐ効果が低下し、複合繊維の耐熱性向上
効果が得られない。

【００２３】前記の本発明に係る複合繊維の強度を６ｇ
／デニール以上とするためには、芯成分として用いられ
るポリエチレンテレフタートの極限粘度［η］を０．８
以上とするとともに、鞘成分として用いられるポリアミ
ドの硫酸相対粘度［ηｒ］を２．８以上、好ましくは
３．０以上とする。

【００２４】前記ポリエチレンテレフタレートとアイオ
ノマー樹脂とが混合されている芯成分は、通常チップ段
階で調整ブレンドした後、エクストルダ型紡糸機で溶融
されるが、ポリエチレンテレフタレートおよびアイオノ
マー樹脂を別々にエクストルダ型紡糸機で溶融計量後混
練しても良い。

【００２５】前記ポリヘキサメチレンアジパミド鞘成分
の溶融にもエクストルダ型紡糸機を用いることが好まし
い。

【００２６】前記溶融した芯成分および鞘成分はギアポ
ンプで計量した後複合紡糸パックに導き、複合紡糸用口
金を通して、芯にポリエチレンテレフタレートとアイオ
ノマー樹脂とが混合されている成分、鞘にポリアミド成
分を配した複合繊維として紡出する。

【００２７】紡糸速度は５００ｍ／分以上とする。紡糸
口金直下に５ｃｍ以上、５０ｃｍ以内にわたって１８０
℃以上、３５０℃以下の加熱雰囲気を、保温筒、加熱筒
などによって設ける。

【００２８】前記口金直下に加熱雰囲気を設けることな
く紡糸すると、特に太い繊度糸条を安定的に紡糸延伸す
ることが困難になることがある。

【００２９】前記紡出された糸条は、前記加熱雰囲気中
を通過した後冷風で急冷固化され、次いで油剤を付与さ
れた後、紡糸速度を制御する引取ロ−ルによって引取ら
れる。

【００３０】前記の引取られた未延伸糸は通常一旦巻取
ることなく連続して延伸されるか、あるいは未延伸糸を
一旦巻取った後、別工程で延伸される。

【００３１】前記の未延伸糸条を一旦巻き取ることなく
連続して延伸を行う場合は、通常２段以上の多段延伸が
用いられる。延伸倍率は紡糸条件に応じて１．４〜６．
５倍である。延伸方法として２段延伸を用いる場合、１
段目の延伸は総合延伸倍率の７０％以上、通常は７５〜
８５％とし、残りを２段目の延伸で行う。延伸温度は最
高温度を１００〜２５０℃とする。１００℃未満または
２５０℃を越えると本発明複合繊維は得られない。

【００３２】本発明に係る複合繊維の繊維特性および測
定方法は次の通りである。

【００３３】（イ）極限粘度〔η〕：試料をオルソクロ
ロフェノール溶液に溶解し、オストワルド粘度計を用い
て２５℃で測定した。

【００３４】（ロ）相対粘度（ηｒ）：試料１ｇを９８
％硫酸１００ｍｌに溶解し、オストワルド粘度計で２５
℃で測定した。

【００３５】（ハ）強度、伸度：強度、伸度はＪＩＳ−
Ｌ１０１７の定義及び測定方法によった。

【００３６】尚、ＳＳ曲線を得るための引張り試験の具
体的な条件は次の通りである。

【００３７】試料を綛状にとり、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。

【００３８】（ニ）耐剥離性：延伸を完了した１２０本
の複合フィラメントに、６０Ｔ／ｄｍの撚りを付与し、
次いでその撚りを解除した複合フィラメントの電顕写真
を写し、芯成分と鞘成分の剥離状態を写真で評価し、フ
ィラメント１２０本中に剥離のまったく無い場合を○、
フィラメント１２０本中剥離が１〜２０本ある場合を
△、フィラメント１２０本中剥離が２０本以上ある場合
を×として判定した。

【００３９】（ホ）ＧＹ疲労寿命：ＪＩＳ Ｌ１０７１
−１．３．２．１Ａ法に準拠した。但し曲げ角度は９０
°とした。

【００４０】（ヘ）接着性：ＪＩＳ Ｌ１０１７−３．
３．１Ａ法によった。

【００４１】（ト）ゴム中耐熱性：ゴムシート上に並べ
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５０Ｋ
ｇ／ｃｍ² の圧力下で３時間熱処理した。熱処理前後の
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。

【００４２】

【実施例】

実施例１〜２および比較例１〜３ 極限粘度〔η〕１．０３のポリエチレンテレフタレート
と、エチレンーメタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架
橋してなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル（株）
製“ハイミラン”１７０６）とを表１および表２に示す
割合で混合ブレンドしたポリマを、４０Φエクストルダ
−型紡糸機で溶融すると共に、ヘキサメチレンアジパミ
ドポリマを４０Φエクストルダ−型紡糸機で溶融し、２
種のポリマを複合紡糸パックに導き、芯鞘複合紡糸口金
より芯部にポリエチレンテレフタレートとアイオノマー
樹脂とを混合した成分、鞘成分にポリヘキサメチレンア
ジパミドの複合繊維として紡出した。芯成分および鞘成
分の割合は表１および表２に示した。

【００４３】口金は孔径０．６ｍｍΦ、孔数１２０ホ−
ルを用いた。ポリエチレンテレフタレートとアイオノマ
ー樹脂とを混合ブレンドポリマを２９５℃、ポリヘキサ
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℃として紡糸した。

【００４４】口金直下には２０ｃｍの加熱筒を取り付
け、筒内雰囲気温度を３２０℃となるように加熱した。
筒内雰囲気温度とは口金面より１０ｃｍ下の位置で、且
つ最外周糸条より１ｃｍ離れた位置で測定した雰囲気温
度である。

【００４５】加熱筒の下には長さ４０ｃｍの環状型チム
ニ−を取り付け、糸条の周囲より２５℃で４０ｍ／分の
冷風を糸条に直角に吹き付け、冷却した。

【００４６】ついで油剤を付与した後、表１および表２
に示した速度で回転する引取ロ−ルで糸条速度を制御し
た後、一旦巻取ることなく連続して延伸した。

【００４７】延伸は３対のネルソン型ロ−ルによって２
段延伸した後、次のネルソンロ−ル間で３％のリラック
スを与えて巻取った。引取ロ−ル温度を６０℃とし、引
取ロ−ルと１００℃に加熱した第１延伸ロ−ル間で１段
目の延伸を行い、第１延伸ロ−ルと所定の温度に加熱さ
れた第２延伸ロ−ル間で２段目の延伸を行った。次のネ
ルソンロールは非加熱の延伸後の張力調整として使用し
た。１段延伸倍率は全延伸倍率の７８％、残りを２段目
で延伸した。紡糸速度、全延伸倍率などを変化させて製
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。

【００４８】実施例１〜２、比較例１〜２および比較例
３（市販のポリエチレンテレフタレート繊維１５００Ｄ
−２８８ｆ−７０２ｃ、）の各繊維を用い、上撚および
下撚をそれぞれ反対方向に４０ｔ／１０ｃｍづつかけて
１５００Ｄ／２の生コードとした。生コードはリッラー
社製デッピング機によって常法に従い接着付与および熱
処理をしてディップコードとした。

【００４９】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、接着性および耐久性などのタイヤコード
特性について評価し、延伸糸特性、剥離評価と合わせて
表１および表２に示した。

【００５０】

【表１】

【表２】

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る複合繊維は芯鞘界面の剥離
耐久性にすぐれ、従来のポリエチレンテレフタレート繊
維からなるディップコードに比較して、著しく改良され
たゴム中耐熱性、接着性および耐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。

【００５２】本発明に係る複合繊維は、前記特徴を生か
しタイヤコードを始めとするゴム補強材、伝導ベルト、
コンベヤーベルトおよびゴムホースなどとして有用であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合繊維において、最内層がポリエチレ
   ンテレフタレートとアイオノマー樹脂との混合成分から
   なり、最外層がポリアミド成分からなる、少なくとも２
   層からなる複合繊維であって、 Ａ．最内層の成分は、ポリエチレンテレフタレート成分
   にアイオノマー樹脂が５〜２０ｗｔ％混合されており、 Ｂ．最内層のポリエチレンテレフタレート成分とアイオ
   ノマー樹脂とが混合された成分の複合繊維全体に占める
   割合が３０〜９０ｗｔ％であり、 Ｃ．最外層のポリアミド成分の複合繊維全体に占める割
   合が７０〜１０ｗｔ％であり、 かつ、前記複合繊維の強度が６．０ｇ／デニール以上で
   あることを特徴とする複合繊維。