JPH1060737A - 高弾性低収縮ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性率および熱に対する寸法安定性が共に優
れ、しかも生産性が高いポリエステル繊維を提供する。 【解決手段】 （１）主たる構成単位がエチレンテレフ
タレート単位からなるポリエステル［Ａ］および（２）
エチレンテレフタレート単位およびアリレート単位から
なり、アリレート単位を全構成単位当り１０〜６０モル
％含有するポリエステル共重合体［Ｂ］より実質的にな
り、該ポリエステル共重合体［Ｂ］を該ポリエステル
［Ａ］に対して０.２〜５重量％含むポリエステル組成
物から形成された高弾性低収縮ポリエステル繊維であ
り、この繊維は、初期弾性率が１５０ｇ／ｄｅ以上であ
り且つ１８０℃での乾熱収縮率が４％以下である特徴を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業資材用、特に
ゴム補強用繊維に適した、熱に対する寸法安定性が優れ
ると同時に、高強度、高弾性率を有するポリエステル繊
維であって、その生産性が極めて高い繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルタイヤコードに代表される
ポリエステル高強力糸は、主にゴム補強繊維としての物
性バランスが優れており、且つ近年は原料コスト面でレ
ーヨン繊維に対して優位性を示し、産業資材用として広
く且つ大量に使用されている。しかし、高性能化への要
求の高まりとともに、高弾性率化および高熱環境下での
寸法安定性を同時に満たすポリエステル繊維が望まれて
いる。

【０００３】そこで、寸法安定性を高める方法として、
紡糸速度の高速化により、分子配向度の高い未延伸糸を
引き取り、熱延伸を施す方法が特公昭６３−５２８号公
報、特公昭６３−５２９号公報に提案されている。ま
た、紡糸速度の高速化に伴い紡糸ドラフトゾーンで配向
結晶化させる方法が特開昭６０−２５９６２０号公報、
特公平３−２１６４７号公報に提案されている。しか
し、これらの方法で製造した繊維は、いずれも分子の非
晶部分の配向度が低く、寸法安定性は優れているが、強
度や弾性率は従来の産業資材用繊維より劣っており、ま
た、配向度の低い非晶部はゴム中で厳しい使用条件下で
ダメージを受けやすいという大きな欠点を有している。

【０００４】このような分子配向度の高い未延伸糸の内
部構造を改良して、高弾性・高強力化する方法として
は、特に配向結晶化度の高い単糸外側への応力集中を抑
制する方法として、特開昭５９−１７１４号公報、特開
平２−２８９１１５号公報には延伸時に繊維側面を局部
的に加熱する方法、特開昭６２−９７９２１号公報に
は、低分子量ポリエステルを鞘とする芯鞘構造を形成さ
せる方法や、紡糸筒内に水蒸気を送り単糸外側の加水分
解を促進させて芯鞘構造を形成する提案が特開平５−３
１１５１３号公報に開示されている。また、特開平３−
１３７２１７号公報、特開平３−１３７２１８号公報お
よび特開平３−１３７２１９号公報には、プラズマ延伸
法、特開平５−１４８７１２号公報には放電部分での延
伸法など、種々の特殊な延伸法を用いる方法が提案され
ている。しかし、これらの方法はいずれも装置的な面や
生産性の面から観て、コスト高であり工業的規模の生産
には適していない。

【０００５】一方、高強度・高弾性率繊維として既に多
くの液晶性を示すポリアリレートが開発されているが、
いずれも原料が高価であり、工業的に安価に、安定的に
製造され、供給されるには至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した現
状に着目し、ポリエステル繊維の高強度・高弾性および
熱に対する寸法安定性を改善し、従来技術では欠如して
いた実用性、経済性の課題を解決し、しかも高弾性率と
低収縮率とを兼ね備えたポリエステル繊維を工業的に安
定して生産性よく提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記本
発明の目的は、（１）主たる構成単位がエチレンテレフ
タレート単位からなるポリエステル［Ａ］および（２）
エチレンテレフタレート単位およびアリレート単位から
なり、アリレート単位を全構成単位当り１０〜６０モル
％含有するポリエステル共重合体［Ｂ］より実質的にな
り、該ポリエステル共重合体［Ｂ］を該ポリエステル
［Ａ］に対して０.２〜５重量％含むポリエステル組成
物から形成された高弾性低収縮ポリエステル繊維により
達成される。また、本発明によれば、前記ポリエステル
組成物より形成された、初期弾性率が１５０ｇ／ｄｅ以
上であり且つ１８０℃での乾熱収縮率が４％以下である
高弾性低収縮ポリエステル繊維が提供される。以下、本
発明の高弾性低収縮ポリエステル繊維について、さらに
詳細に説明する。

【０００８】本発明におけるポリエステル［Ａ］は実質
的にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるも
のであり、ＰＥＴ本来の性質を損なわない範囲において
共重合成分を含有していてもよい。具体的には、全構成
単位の８０モル％以上、好ましくは９０モル％以上がエ
チレンテレフタレート単位であるものがポリエステル
［Ａ］として使用される。このポリエステル［Ａ］は、
ｏ−クロロフェノール溶液中、３５℃にて測定した固有
粘度が０.８以上、好ましくは０.９〜１.４、特に好ま
しくは０.９〜１.３の範囲のものが有利である。

【０００９】そして、固有粘度が０.８より低い場合
は、低収縮化は容易であるが、産業資材用繊維としての
強度や弾性率が低くなり目的を達し得ない。また、この
ポリエステル［Ａ］中には、安定剤、耐光剤、難燃剤、
艶消剤などの通常使用される添加剤を含んでいてもよ
い。

【００１０】なお、衣料用ＰＥＴと比べて本発明のＰＥ
Ｔの粘度の高いことに関しては、後述するが、エチレン
テレフタレート単位とオキシベンゾエートに代表される
アリレート単位からなるポリエステル共重合体［Ｂ］が
著しい減粘効果を発揮するため、急激な伸長粘度や配向
結晶化がなく、安定な紡糸性達成し、本発明の目的とす
る繊維を支障なく得ることができる。

【００１１】本発明の特徴は、前記ポリエステル［Ａ］
にアリレート単位を有するポリエステル共重合体［Ｂ］
を添加して溶融紡糸することにある。該共重合体の減粘
効果とは、ポリエステル［Ａ］と相溶性があり、繊維中
での分散性に優れ、分子鎖のからみつきを適度にほぐし
て流動を促進し、低張力での製糸を可能とし、非晶部の
不均一な配向に起因する収縮率の増加や強度の低下を抑
制することである。

【００１２】また、このポリエステル共重合体［Ｂ］
は、溶融時には液晶性を示さず、紡糸張力下で液晶性を
発現し、繊維の高弾性化や低収縮性をもたらすものであ
る。溶融時に液晶性を示すポリマーの場合は、概してポ
リエステル［Ａ］より融点が高く口金孔内せん断化およ
び紡糸張力化で直ちに配向結晶化してしまい、ポリエス
テル［Ａ］の伸長変形能を奪うために極めて紡糸性が悪
く、ポリエステル［Ａ］部分の配向は著しく抑制されて
いるにもかかわらず、すでに配向結晶化しているポリエ
ステル共重合体［Ｂ］のために効果的な延伸は不可能で
あり、仮に延伸できたとしても弾性率、寸法安定性とも
に本発明の目的を満足するものとならない。加えて、こ
のポリエステル共重合体［Ｂ］は、ポリエステル［Ａ］
とエステル交換反応を起こさず、適度な結晶化を促進す
るために、ポリエステル［Ａ］の結晶構造を阻害するこ
とがなく、強度や重合度にも影響を与えるものではな
い。さらに、このポリエステル共重合体［Ｂ］の一定量
を添加することにより、延伸性が良好となり、高速延伸
に十分対応でき、生産性の向上が望める。

【００１３】本発明のポリエステル共重合体［Ｂ］は、
エチレンテレフタレート単位とアリレート単位から実質
的になる共重合体であり、全構成単位当り１０〜６０モ
ル％がアリレート単位を有する共重合体である。従っ
て、この共重合体は、エチレンテレフタレート単位が９
０〜４０モル％含有されることになる。

【００１４】アリレート単位とは、通常ポリアリレート
として知られた成分の構成単位であればよく、オキシ芳
香族カルボン酸成分および／または芳香族ジカルボン酸
成分および／または芳香族ジオール成分よりなる単位で
ある。このアリレート単位を形成しうる芳香族オキシカ
ルボン酸成分としては、ヒドロキシ安息香酸、２,６−
ヒドロキシナフトエ酸など、またはそれらの低級アルキ
ル、低級アルコキシまたはハロゲン置換体などが挙げら
れる。重合性、コスト面において、パラヒドロキシ安息
香酸単位を含有することが好ましい。また、芳香族ジオ
ール成分および芳香族ジカルボン酸成分として、ハイド
ロキノン、レゾルシン、ジオキシフェノール、２,６−
ナフタレンジオール、イソフタル酸、ジフェニルカルボ
ン酸、２,６−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエ
ーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン
酸、ジフェニルエタンジカルボン酸など、またはこれら
の低級アルキル、低級アルコキシ、ハロゲン置換体を芳
香族単位として含有しても良い。

【００１５】さらに、このポリエステル共重合体［Ｂ］
中のエチレンテレフタレート単位を構成するのは、テレ
フタル酸とエチレングリコールであるが、それ以外に少
割合（１０モル％以下）のイソフタル酸、ジフェニルカ
ルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテ
ルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジ
フェニルエタンジカルボン酸など、またはこれらの低級
アルキル、低級アルコキシまたはハロゲン置換体などを
芳香族ジカルボン酸単位として含有しても良く、脂肪族
ジオールとしてブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ルなどを含有していても良い。

【００１６】本発明のポリエステル共重合体［Ｂ］中の
アリレート単位は、１０〜６０モル％であることが重要
であり、好ましくは１５〜５０モル％の範囲である。１
０モル％未満であれば、ポリエステル［Ａ］の減粘効果
は顕著ではなく、本発明の効果を得るには不十分であ
り、６０モル％を越える場合には、ポリエステル［Ａ］
との相溶性が悪くなり、しかも液晶性が強く発揮される
ため、ポリエステル［Ａ］の配向結晶化を妨げ、延伸が
難しく収縮率は著しく大きくなってしまう。

【００１７】また、本発明におけるポリエステル共重合
体［Ｂ］の粘度は、フェノールと１,１,２,２−テトラ
クロロエタンの重量比が１：１である混合溶媒を用いて
３５℃測定した固有粘度が０.２〜０.４までの範囲が好
ましい。固有粘度が０.２未満の場合は重合度が低いた
めに、該共重合体自身の配向結晶性が劣り、低収縮性や
高弾性化への寄与が小さくなるばかりか、熱安定性が不
足するとともに低分子成分特有の高温使用時の繊維表面
への移行が問題となる。また、０.４を越える場合、共
重合体は高分子量化し、液晶性が顕著になり、減粘効果
が失われる。また実際には、高分子量化に長時間の固相
重合を必要とするため、部分的にオキシ芳香族カルボン
酸単位のブロック性の極端に高い部分がゲル化物として
発生しやすく曳糸性を損なうこととなる。従ってポリエ
ステル共重合体［Ｂ］固有粘度は０.２５〜０.３５の範
囲が望ましい。

【００１８】このようなポリエステル共重合体［Ｂ］を
調整する方法は、とくに限定されるものではなく、例え
ば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をアセトキ
シ安息香酸と混合し、ついで加温し溶融してアシドリシ
ス反応を行い、さらに減圧して、重合反応を促進させる
特公昭５６−１８０１６号公報に記載の方法など従来公
知の種々の方法を適宜採用することができる。

【００１９】前記ポリエステル共重合体［Ｂ］は、ポリ
エステル［Ａ］に対して０.２〜５重量％、好ましくは
０.３〜４重量％の割合で配合される。ポリエステル共
重合体［Ｂ］の割合が０.２重量％未満の場合は、配合
する効果が認められず、一方、５重量％を超えると紡糸
条件が安定せず、延伸にも支障が起こり、ポリエステル
の結晶化にも影響が起こるようになる。

【００２０】本発明のポリエステル繊維に製造方法とし
ては、まず、ポリエステル共重合体を添加したポリエス
テル［Ａ］を紡糸温度２９０〜３１０℃で溶融紡糸し、
紡出糸状を加熱筒を設置し、口金下方５〜３０ｃｍの範
囲の雰囲気温度を２５０〜３５０℃とした領域を通過さ
せた後、冷却することが望ましい。紡糸温度および雰囲
気温度がこの範囲より低い場合は、初期応力が高くな
り、高速巻き取りが困難となり、延伸糸はいわゆる弱糸
状態であり、一方、この範囲より高いと、冷却が不十分
で紡糸張力が安定せず、わずかではあるが、熱劣化も認
められる。冷却は１０℃から３０℃の冷却風を４０ｍ／
分以上の速度で４０ｃｍ以上の長さにわたって吹き付け
る方法で行うことが望ましい。

【００２１】引き取り速度は１２００ｍ／分〜４０００
ｍ／分とすることが望ましい。引き取り速度がこの範囲
より低いと、紡糸応力が低く、配向結晶化が不十分であ
るので、寸法安定性が悪くなり、この範囲より高いとス
キンコア状態が形成され延伸倍率の低下をもたらし、強
度は低下する。

【００２２】引き取った糸条は、紡糸に連続して延伸お
よび熱処理を行う。熱延伸は、２段以上の多段で行うこ
とが好ましい。加熱は加熱ローラ、加熱蒸気、ヒートプ
レート、ヒートボックスなど適宜使用することができ
る。延伸は、延伸糸の破断伸度が、１０〜２０％となる
ように行うことが必要である。破断伸度が１０％未満の
場合は、タフネスの低下、収縮率の増加、延伸性の悪化
をもたらす。一方、２０％を越える場合は、延伸が不十
分で、強度、弾性率ともに本発明を満足するものではな
い。

【００２３】また、もう一つの延伸方法は、一亘紡糸工
程で巻き取った未延伸糸を用いて、別工程で２段以上の
多段延伸を行う方法である。この際も適宜加熱手段を用
いることができる。詳しくは、１段目の延伸倍率は１.
０５〜１.２０倍、加熱温度５０〜７０℃として延伸を
行い、続いて９０℃の加熱ローラを用いて破断伸度が１
０〜２０％となるよう延伸した後、弛緩熱処理を行うも
のである。

【００２４】かくして本発明によるポリエステル繊維
は、高い弾性と優れた寸法安定性を有しており、初期弾
性率が１５０ｇ／ｄｅ以上、殊に１６０〜２００ｇ／ｄ
ｅであり、しかも１８０℃での乾熱収縮率が４％以下で
あるという優れた特性を有している。従って、本発明の
ポリエステル繊維は、産業資材用繊維として、殊にゴム
補強用繊維として有利に利用できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 参考例１ ポリエチレンテレフタレート（固有粘度＝０.６４）と
パラアセトキシ安息香酸をエチレンテレフタレート単位
とオキシベンゾエート単位のモル比が７０：３０となる
ように仕込み、１００℃、０.５ｍｍＨｇの減圧下で１
５時間乾燥した。系内を窒素で常圧に戻し、窒素気流下
で２７０℃まで昇温し、酢酸亜鉛をエチレンテレフタレ
ート単位とオキシベンゾエート単位の合計量に対して
０.０５モル％添加し、３０分放置後攪拌を開始し、１
時間アシドリシス反応を行った。その後、２８０℃に昇
温しながら、０.１ｍｍＨｇまで減圧にし、４時間ほど
溶融粘度の上昇がなくなるまで重合し、ポリエステル共
重合体［Ｂ−１］を得た。固有粘度は０.３１、融点は
２１４℃であった。

【００２６】実施例１ 固有粘度が、１.０のポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）に対し、参考例１にて重合したポリエステル共重
合体［Ｂ−１］を表１に示す添加量で添加し、混合した
ものをエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、直径
０.５ｍｍの吐出孔を５００個有する紡糸口金を用い
て、紡糸温度３０５℃で紡出し、口金直下に設置した長
さ１５ｃｍ、温度３２５℃の加熱筒を通過した後、長さ
４０ｃｍの横吹き型冷却装置より、風速５０ｍ／分、温
度１８℃の冷却風を糸条に吹き付けて冷却した。冷却さ
れた糸条を７０℃の加熱引き取りローラで表１に示した
引き取り速度で引き取り、引き取りローラと１４０℃の
第１延伸ローラとの間で１.５倍に延伸し、次いで、第
１延伸ローラと２００℃の第２延伸ローラとの間で表１
に示した全延伸倍率となるように延伸し、第２ローラと
２３０℃の熱処理ローラとの間で０.９７倍の弛緩熱処
理を行った後、巻き取り、１５００ｄｅ／５００ｆのポ
リエステル繊維を得た。なお、Ｎｏ.１およびＮｏ.２が
本発明の実施例であり、Ｎｏ.３〜Ｎｏ.８は比較例であ
る。

【００２７】

【表１】

【００２８】Ｎｏ.１およびＮｏ.２は、共重合体［Ｂ−
１］を添加していないＮｏ.４に比べ延伸性が向上し、
初期弾性率、乾熱収縮率ともに本発明の目的を満足する
ものである。一方、共重合体［Ｂ−１］の添加率が多い
Ｎｏ.３では、寸法安定性は良好であるが、Ｎｏ.４に対
し延伸倍率が減少し、弾性率が低下しており、ポリエチ
レンテレフタレートの結晶化になんらかの悪影響を与え
ていることが考えられる。Ｎｏ.５は引き取り速度が遅
いために、配向結晶化が不十分で、乾熱収縮率が大き
い。Ｎｏ.６は引き取り速度が高いために、延伸倍率が
低く、強度、初期弾性率ともに低い。また、Ｎｏ.７
は、延伸しすぎのため、初期弾性率および強度は高いも
のの、乾熱収縮率が高くなった。一方、Ｎｏ.８は、破
断伸度が２０％を越えるような低延伸倍率で延伸してい
るために弾性率が低いものとなった。

【００２９】実施例２ 参考例１と同様の方法を用いて重合したエチレンテレフ
タレート単位とオキシベンゾエート単位のモル比が３
０：７０で、固有粘度が０.２５、融点が２４１℃のポ
リエステル共重合体［Ｂ−２］およびエチレンテレフタ
レート単位とブチレンテレフタレート単位と２−ヒドロ
キシ−６−ナフトエ酸単位のモル比が、３０：３０：４
０で、固有粘度０.３２、融点が２３７℃のポリエステ
ル共重合体［Ｂ−３］をそれぞれ固有粘度１.０のポリ
エチレンテレフタレートに表２に示す添加量で添加し、
混合したものをエクストルーダー型溶融紡糸機に供給
し、直径０.５ｍｍの吐出孔を５００個有する紡糸口金
を用いて、紡糸温度３０５℃で紡出し、口金直下に設置
した長さ１５ｃｍ、温度３２５℃の加熱筒を通過した
後、長さ４０ｃｍの横吹き型冷却装置より、風速５０ｍ
／分、温度１８℃の冷却風を糸条に吹き付けたのち巻き
取った。該未延伸糸を、延伸工程に供給し、１段目の延
伸倍率は１.０５〜１.２０倍、加熱温度を５０〜７０℃
とし、続いて９０℃の加熱ローラを用いて破断伸度が１
０〜２０％となるよう延伸した後、２２０℃で弛緩熱処
理を行い、１５００ｄｅ／５００ｆの延伸糸を得た。得
られた結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】Ｎｏ.９は、ポリエステル共重合体［Ｂ−
１］がオキシベンゾエート単位の割合が高いことからポ
リエチレンテレフタレートとの相溶性が悪く、溶融状態
ですでに液晶性を示すため、ポリエチレンテレフタレー
トの配向結晶化を著しく妨げる。従って延伸倍率が低
く、効果的な延伸を行うことができない。一方、Ｎｏ.
１０は、ブチレンテレフタレートと２−ヒドロキシ−６
−ナフトエ酸単位を含むポリエステル共重合体［Ｂ−
３］により、延伸性向上し、初期弾性率、乾熱収縮率と
もに本発明を満足するものであった。

【００３２】

【発明の効果】かくして本発明によれば、高い弾性率を
有し且つ熱に対する寸法安定性が優れたポリエステル繊
維が提供される。しかもこの繊維は、生産性が高く、工
業的に有利である。特に、本発明の繊維は、産業資材
用、とりわけゴム補強用繊維として好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）主たる構成単位がエチレンテレフ
   タレート単位からなるポリエステル［Ａ］および（２）
   エチレンテレフタレート単位およびアリレート単位から
   なり、アリレート単位を全構成単位当り１０〜６０モル
   ％含有するポリエステル共重合体［Ｂ］より実質的にな
   り、該ポリエステル共重合体［Ｂ］を該ポリエステル
   ［Ａ］に対して０.２〜５重量％含むポリエステル組成
   物から形成された高弾性低収縮ポリエステル繊維。
2. 【請求項２】 初期弾性率が１５０ｇ／ｄｅ以上であり
   且つ１８０℃での乾熱収縮率が４％以下である請求項１
   記載の高弾性低収縮ポリエステル繊維。
3. 【請求項３】 該ポリエステル共重合体［Ｂ］は、０.
   ２〜０.４の固有粘度を有する請求項１または２記載の
   高弾性低収縮ポリエステル繊維。