JPS59168119A - 熱寸法安定性にすぐれたポリエステル高強力糸の製造法 - Google Patents

熱寸法安定性にすぐれたポリエステル高強力糸の製造法

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JPS59168119A
JPS59168119A JP4383783A JP4383783A JPS59168119A JP S59168119 A JPS59168119 A JP S59168119A JP 4383783 A JP4383783 A JP 4383783A JP 4383783 A JP4383783 A JP 4383783A JP S59168119 A JPS59168119 A JP S59168119A
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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】 本発明は熱寸法安定性にすぐれたポリエステル高強力糸
の製造法に関するものである。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
用繊維としての物性のバランスがすぐれており、かつ近
年は原料コスト面で他の有機繊維に対して優位性を示し
1産業用資材として広くかつ大薇に使用されるに至って
いる。
しかしながら、木材としてのライフサイクルを終えたか
にみえる高強力レーヨンの代替品としてポリエステル高
強力糸を用いた場合には、熱寸法安5i14Eがレーヨ
ンに比べて劣っていることから需要家に充分な満足を与
えるに至っていない。
かかる背景のもとで、近年1ポリエヌテル繊維の熱寸法
安定性の改良に関する多くの技術が提案されており1例
えば比較的低い極限粘度を有するポリエステル繊維(特
開昭53−31852号公報)や高配向未延伸糸(所謂
POY)を延伸して得られるポリエステル繊維(例えば
USP、4,195゜052)あるいは、電子線照射を
施したポリエステル繊維(特開昭55−57070号公
報)等が提案されている。
これらの方法はいずれも現行の高い極限粘度を有する高
強力ポリエステル繊維に比べれば、低収縮化されている
といえるが、高強力レーヨンの代替品としては、熱寸法
安定性の面で、いまだ充分とはいいがたい。
本発明者らは、かかる点に鋪みて鋭意研究を行なった結
果、以下に記述するポリエステルの優れた特性を保持し
、さらにレーヨンに匹敵する熱寸法安定性を有するポリ
エステル繊維の製造法を確立するに到った。
すなわち本発明の要旨は、エチレンテレフタレート単位
を主たる繰返し単位とする極限粘度0.75以上のポリ
エステルを、紡糸口金を通して溶融吐出し、温度10〜
120℃、風速0.2〜1m/seeの冷却風で吐出糸
条を冷却し、糸条の固化点面前で所謂ネック変形を発生
せしめつつ引き取って。
下記(イ)および(ロ)の特性を有する配向結晶化した
紡出糸を得。
(イ)広角X線回折により、結晶化に起因する回折点が
明瞭に認められ、かつC(010)面の見かけの結晶サ
イズ/(100)面の見かけの結晶サイズ〕が0.8〜
1.2の間にある。
(ロ)小角X線赦乱像には250λ以上の長周期構造に
起因する四点干渉が発現している。
次いで該紡出糸を直ちにも1−<は別途、加熱固体表面
および/または加熱流体と接触せしめて125℃以上で
1.5〜2倍延伸し、下記(a)、(b)および(c)
の特性を有する延伸糸を得ることを特徴とする熱寸法安
定性にすぐれたポリエステル高強力糸の製造法。
(a)C(010)面の見かけの結晶サイズ/(100
)面の見かけの結晶サイズ〕が1.3以上である。
(b)(010)面の面間隔が、紡出糸のそれと比較し
てo、o14以上増大している。
(c) 240℃で2分間熱処理することにより。
4.5 ? / d荷重時伸度(E45)と150℃に
おける自由熱収縮率(S]so)との関係が2.0≦5
− (E 4.5 )≦7.0で次式(1)を満足する。
5150≦0.2562 (E45 )2−3.264
 (E屯5)+11.700・・・・・・・・(1) である。
次に1本発明の方法およびそれによって得られる繊維に
関して、理論的背景を含めて詳細な説明をする。
本発明者らがすでに特願昭56−194129号公報で
明らかにした如く、アモルファス(非結晶)でありなが
ら分子鎮の繊維軸方向への配回がある程度進んだ状態(
定量的に表現するならば、例えばポリエチレンテレフタ
レートの場合、i屈折率がl0XIO−3以上)の未延
伸糸を延伸して得られた繊維は、無配向アモルファス未
延伸糸(定量的に表現するならば、例えばポリエチレン
テレフタレートの場合、複屈折率が5X10−3以下)
を延伸して得られた繊維に比べて本質的に熱収縮率が小
さくなる。本発明者らはかかる知見に基づいて、未延伸
糸の分子鎮配向度をさらに進める研究を実施した結果、
次の結論を得たのである。
6− すなわち、ポリエステルの溶融紡糸において。
紡出糸の固化点張力が2×107〜6×107dyne
/cIA(所謂POYの固化点張力域)を超えるような
紡糸条件にすると固化点直前でネック変形が発生し。
得られた紡出糸はすてに配向結晶化している。また、固
化点張力は主として、ポリマーの単孔吐出量、ノズル・
クエンチ距離および捲取り速度に支配され、他にクエン
チ風条件、ポリマー吐出温度、吐出ポリマー極限粘度お
よび口金単孔よりの吐出線速度等によっても左右される
本発明に用いるポリエステルは主として産業用の高強力
繊維として供給することを目的とし、用途によっては耐
疲労性を要求されることから、少なくとも構成単位の9
5モルチ以上がポリエチレンテレフタレート単位からな
り、該ポリエステルm 維ノ& 限粘度(フェノール/
テトラクロルエタン6/4の混合溶隊中130°Cで測
定)は0.75以上であることが必要であり、極限粘度
が0.75未満の場合は高強度のポリエステル繊維が得
られず、ゴム補強材としての使用目的に適合しない。
本発明の方法では、クエンチ風温度は10〜120℃と
する。クエンチ風温度はユーティリティコスト面からは
なはだしく冒温又は低温であることは好ましくない。さ
らにもう一つの埋出として、クエンチ風温度を高温にす
るほど、より低い紡糸速度で、高い紡出糸の複屈折値を
得ることができ、工業的見地から好ましいこともあるが
、温度が120°Cを超えると同化点がはなはだしく紡
糸口金(以下ノズルともいう)から遠ざかり、ノズルと
捲取り点の距離を極めて大きくする必要が生じる。クエ
ンチ風速は、糸条の長手方向の均一性を高めるための重
要なファクターであり、0.2〜1m/secで良好な
結果が得られる。ここでクエンチ風速が0.2m/se
e未満では1冷却効果が小さくなり、また1、0m/’
=wを超えると均一な冷却効果が得られない。
本発明の方法では、捲取り速度が3000m/iii+
未満で、ネック変形を発現させるためには、単孔吐出量
を極端に小さくシ、ノズル・クエンチ間距離を突質的に
なくさねばならないといった必要性が生じることから、
工業的に生産をするためには捲取り速度は3000 m
/#lin以上とすることが望ましく、特に3500m
/箭以上とするのがよい。
本発明で言うネック変形の有無はZimmer −0H
G製Diameter Mon1tor  を用いて容
易に確かめられる。(清水ら:昭和57年度繊維学会年
次大会研究発表会講演要旨集P52(1982)参照)
かくして糸条の固化点直前でネック変形を発生せしめつ
つ引取って得られた紡出糸は、すでに配向結晶化が発現
しており、このことは第1図に示すように該紡出糸の広
角X線回折像には明瞭に、結晶に起因する回折点が認め
られ、かつ、 〔(010)面の見かけの結晶サイズ/
(100)而の見かけの結晶サイズ〕が0.8〜1.2
の間にある。通常ポリエステル延伸糸の結晶では〔(0
10)面の見かけの結晶サイズ/(100)面の見かけ
の結晶サイズ〕は1.3以上を示すもので、この点にお
いても1本発明にかかる配向結晶化紡出糸は特異な構造
を示していると言える。見かけの結晶サイズの測定法は
(L、E、アレクサンダー著、「昼分子のX線回折」 
9− (下)、桜田一部監訳、化学同人、 P 389 (1
973))に記載の方法による。また、第2図に示すよ
うに該紡出糸の小角X線散乱像には、繊維の高次構造の
周期性に起因する特異な四点干渉が250Å以上の周期
で発現している。
本発明に従って得られる紡出糸は、常温での応力−歪曲
線で見るともはやネック延伸に伴う降伏応力点は認めら
れず、破断伸度も150%以下となり、力学特性的に見
てポリエステル延伸糸と類似している。しかしながら、
該紡出糸の強度は3〜5 r/dであり、高強力糸とし
て使用する場合に4.5r/d荷重時の伸度等で現わさ
れるモジュラス値が要求される値に対して低い値を示し
、また、タイヤコード等のゴム補強材としての使用する
場合において、ディップ処理等を施した後のタイヤコー
ドの乾熱収縮率は意外にも決して低くない。すなわち該
紡出糸は、このままでは高強力を要求される分野での適
用は難しい。従って高強力にするための延伸を施す必要
があるが、延伸に際し該紡出糸はすでに配向結晶化して
いるため、通10− 常ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエス
テルで常用されるような115℃以下の延伸開始温度(
ネック延伸温度)では、充分な延伸倍率での延伸が出来
なかった。ところが該紡出糸条を加熱固体表面および/
または加熱流体と接触せしめ、糸条の温度を少なくとも
125℃以上、好ましくは140°C以上とすることに
より、糸切れや毛羽の発生なく充分な延伸倍率での延伸
ができ、さらに驚くべきことに、該紡出糸を上記温度で
1.5〜2倍に延伸して得られる延伸糸は、ディップ処
理等の高温熱処理を施した場合、乾熱収縮率が極めて低
くレーヨンに匹敵する乾熱収縮率を示すことを本発明者
等は見出した。
しかして、延伸倍率が1.5倍未満の場合には。
充分な強度を有する繊維が得られず、また延伸倍率が上
記温度で2倍を超える場合は糸切れが発生し、目的とす
る本発明の繊維が工業的に得られない。
本発明の方法で得られた延伸糸の特徴は((010)面
の見かけの結晶サイズ/(100)面の結晶サイズ〕が
1.3以上であり、その延伸前の紡出糸と比べて該延伸
糸の(010)面の面間隔は0.01Å以上増大してい
る。ここで該延伸糸の(100)而の見かけの結晶サイ
ズは、場合によってはその延伸前の紡出糸の値より小さ
くなることもある。又本発明により得られた延伸糸を2
40℃で2分間熱処理(ディップ時の熱履歴に値する条
件)をすると、4.5f/d荷重時伸度(E4,5)と
150℃における自由熱収縮率(5150)との関係が
2.0≦(E4.5)≦7.0で1次式(1)で示す範
囲に存する。
5150≦0.2562(E45 )2−3.264(
Ets)+11.700−・・・・・・・・・・・(1
) 極限粘度0.75以上のポリエステル繊維が式(1)を
満足するためには、本発明の方法によって得られる紡出
糸を経由することが必須条件である。
本発明により得られた延伸糸の小角X線散乱像には、第
2図に示す如く紡出糸に見られた特異な四点干渉は認め
られず、通常のポリエステル延伸糸に認められる120
人〜150人の二点干渉が発現している。さらに該延伸
糸は実施例1で後述する第4図に示すように、力学的損
失正接(−リ一温度(T)曲線に現われる非晶鎮の吸収
ピークの温度は通常のポリエステル高強力糸(紡糸速度
700m / sin以下)の吸収ピークの温度に比べ
15℃以上低下していることが認められる。このためゴ
ム補強材として用いる場合、繊維の伸縮による発熱が著
しく低下し、特にタイヤコードとして使用する場合には
1発熱性が大きいといったポリエステルの欠点が大巾に
改善される。
本発明で得られた延伸糸はポリエステル高強力糸として
、またその用途としてタイヤ、ベルト等のゴムコンポジ
ットに適する。
次に実施例に基づき本発明について説明する。
実施例1゜ 極限粘度1.0.ジエチレングリコール含!1.0モル
チ、カルボキシル基含量10当量/1069のポリエチ
レンテレフタレートを第1表に示す条件で溶融紡糸及び
延伸して得られた繊維A、C,Dは本発明によるもので
あり、Bは本発明において限定する延伸温度より外れた
温度条件で延伸した13− 場合の比較例であり、Eは本発明の方法で得られた紡出
糸、すなわち高速紡糸による配向結晶化未延伸糸であっ
て延伸を加えない例である。Fは従来技術による低速紡
糸高倍率延伸による高強力ポリエステル繊維の例であり
、Gは所謂POYを延伸した従来技術による低収縮ポリ
エステル繊維の例である。これら各繊維の自由熱収縮率
(S150)と4.5り/d荷重時伸度(E4.s)と
の関係を第3図に示す。第3図中斜線部で表わした部分
は本発明で得られる延伸糸特性を限定する範囲を示して
いる。
本発明の方法で得られた繊維(A、C,D)は、その熱
寸法安定性を評価する自由熱収縮率(S150)が従来
技術よりの繊維(FIG)より、極めて低い値を示して
おり、熱寸法安定性に優れていることは第3図より明瞭
である。
また、本発明における延伸時の糸条温度による影響につ
いて、実施例1のA(延伸部糸条温度169℃)とB(
延伸部糸条温度119℃)とを比較すれば、延伸開始温
度125℃未満のBは。
糸切れが頻発し、延伸操業性が極めて悪くなる結14− 果を示している。
第4図は実施例1のA、FおよびGの延伸糸の力学的損
失正接(tanδ)一温度(T)曲線を示す。
測定はパイブロンDDVIIB (東洋ボールドウィン
製)による。
第4図より本発明による繊維Aは、比較例(F。
G)に比べて、非晶吸収ピークの温度が大巾に低下して
いることが明らかである。このことは、本発明による繊
維は延伸時に発現した延伸歪が従来技術によるものより
も著しく少なくて熱寸法安定性に優れているということ
を、微細構造面から裏付けるものである。
15− 実施例2゜ 実施例1のA、FおよびGの延伸糸を撚糸コードとなし
、レーヨンタイヤコードと共に火用特性を比較評価した
。ポリエステル各コードはバルカボンドE (VULN
AX社製)を含むレゾルシン−ホルマリン−ラテックス
(RFL)処理液でディップ処理(処理温度240℃)
を施した。またレーヨンタイヤコードはRFL処理液で
ディップ処理(処理温度160°C)を施した。かくし
て得られた4種のディップコードの特性を測定した結果
を第2表に示す。
本発明による実施例1−Aはポリエステルの優れた耐圧
縮疲労性および高強度を保持したまま、レーヨンと同等
の熱寸法安定性を示していることが認められる。また、
チューブ疲労におけるチューブ発熱温度もレーヨンと同
等の値を示し、従来技術で得られたINS実施例1−F
、実施例1−Gに比較して、大巾に耐疲労性が改良され
ていることが認められた。
17−
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により得られる紡出糸のX線写真で広角
X線回折像を示す。第2図は本発明により得られる紡出
糸のX線写真で小角X線散乱像を示す。第3図は実施例
1における本発明の方法で得られた繊維(A 、(/ 
I D )とその比較例の繊維(F、G)について1各
繊維の自由熱収縮率(S150)と4.5r/d荷重時
伸度(Ets) ト(D 関係ヲ示す。第4図は実施例
1のA、FおよびGの延伸糸の力学的損失正接(tan
δ)一温度(T)曲線を示す。 特許出願人 東洋紡ベットコード株式会社19− 界 11!l 早2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 エチレンテレフタレート単位を主たる繰返し単位
    とする極限粘度0.75以上のポリエステルを、紡糸口
    金を通して溶融吐出し、温度10〜120℃、風速0.
    2〜1m/seeの冷却風で吐出糸条を冷却し、糸条の
    固化点直前で所謂ネック変形を発生せしめつつ引き取っ
    て、下記(イ)および(ロ)の特性を有する配回結晶化
    した紡出糸を得。 (イ)広角X線回折により、結晶化に起因する回折点が
    明瞭に認められ、かつ[(010)面の見かけの結晶サ
    イズ/(100)面の見かけの結晶サイズ〕が0.8〜
    1.2の間にある。 (ロ)小角X線散乱像には250Å以上の長周期構造に
    起因する四点干渉が発現している。 次いで該紡出糸を直ちにもしくけ別途、加熱固体表面お
    よび/または加熱流体と接触せしめて125℃以」二で
    1.5〜2倍延伸し、下記(a) 、 (b)および(
    c)の特性を有する延伸糸を得ることを特徴とする熱寸
    法安定性にすぐれたポリエステル高強力糸の製造法。 (a)[(010)面の見かけの結晶サイズ/(100
    )而の見かけの結晶サイズ〕が1.3以上である。 (b)(010)面の面間隔が、紡出糸のそれと比較し
    てo、o IA以上増大している。 (c) 240℃で2分間熱処理することにより。 4.5 r / d荷重時伸度(Ets)と150℃に
    おける自由熱収縮率(S 150 )との関係が2.0
    ≦(E4.5)≦7.0で次式(1)を満足する。 5150≦0.2562(Ets)”−3,264(E
    45 )+11.700・・・・・・・・・(1) 2、特許請求の範囲第1項の製造法によって得られるポ
    リエステル高強力糸。 3、特許請求の範囲第2項の高強力糸を用いたタイヤ等
    のゴムコンポジット。
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