(57)【要約】【課題】  十分な強度、弾性率と高伸度とを両立させたポリエステル繊維を提供する。【解決手段】  エチレンテレフタレート繰り返し単位を主たる繰り返し単位とする固有粘度が０．７dl/g以上であるポリエステルからなる繊維であって、10ｃN/dtex以上の破断強度および３０％以上の破断伸度を有し、かつ初期弾性率が130ｃN/dtex以上であるポリエステル繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンテレフタレート繰り返し単位を主たる繰り返し単位とする固有粘度が０．７dl/g以上であるポリエステルからなる繊維であって、10ｃN/dtex以上の破断強度および３０％以上の破断伸度を有し、かつ初期弾性率が130ｃN/dtex以上であることを特徴とするポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度、高弾性率及び高伸度を有するポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル繊維は、力学特性、寸法安定性などにおいて優れた特性をバランスよく有し、かつ、溶融紡糸・延伸、さらには高速紡糸法などにより安価に製造できるため、種々の産業分野で広く使用されている。たとえば、タイヤコード用途には、強度７〜８ｃN/dtex、伸度１０〜１５％、ヤング率９０〜１１０ｃN/dtexの強力低収縮糸が一般に用いられている。一方、漁網や養生メッシュ（工事用メッシュ布）など、高強度及び高伸度の両方が必要な分野には、強度７〜８ｃN/dtexかつ伸度約２０％の高タフネス糸が用いられている。
産業資材用途では最も重要な特性は機械的特性、つまり強度及び伸度であり、更に高い強度及び伸度が常に要求されている。
【０００３】
このような要求に対し、特許文献1ではポリエステルに固体微粒子を添加する方法が提案されている。また、特許文献２ではポリエステルの溶融紡糸、延伸後に弛緩熱処理を行なう方法が開示されている。さらに、特許文献３、特許文献４及び特許文献５では上記弛緩熱処理に加え、添加剤を用いることにより、繊維の強度及び伸度を高くする方法が提案されている。
一般に、強度及び弾性率を高くすれば伸度は低下し、伸度を高くすれば強度及び弾性率は低下するが、上記方法では同時に達成される強度及び伸度の向上には限界があり、充分に高い強度及び高伸度は得られていない。
【特許文献１】特開平７−１１５１２号公報
【特許文献２】特開平８−２４６２３５号公報
【特許文献３】特開平１０−５３９２１号公報
【特許文献４】特開平１０−２６６０１８号公報
【特許文献５】特開平１１−１５８７２６号公報
【非特許文献１】繊維機械学会誌第３８巻２４３頁（１９８５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、十分な強度、弾性率と高伸度とを両立させたポリエステル繊維を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、エチレンテレフタレート繰り返し単位を主たる繰り返し単位とする固有粘度が０．７dl/g以上であるポリエステルからなる繊維であって、10ｃN/dtex以上の破断強度および３０％以上の破断伸度を有し、かつ初期弾性率が130ｃN/dtex以上であることを特徴とするポリエステル繊維により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明においてポリエステルとは、ジカルボン酸化合物とジオール化合物のエステル結合から形成される重合体であり、好ましくは、テレフタル酸を主たる酸成分とし、少なくとも一種のグリコール、例えばエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールから選ばれた少なくとも一種のアルキレングリコールを主たるグリコール成分とするポリエステルである。テレフタル酸成分の一部を他の二官能性カルボン酸成分で置き換えたポリエステルであってもよく、および／またはグリコール成分の一部を主成分以外の上記グリコールもしくは他のジオール成分で置き換えたポリエステルであってもよい。
【０００７】
ここで使用されるテレフタル酸以外の二官能性カルボン酸の例としては、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、ジフェノキシエタンジカルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの、芳香族、脂肪族または脂環式の二官能性カルボン酸を挙げることができる。また上記グリコール以外のジオール成分の例としては、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ネオペンチルグリコールビスフェノールＡ、ビスフェノールＳなどの、脂肪族、脂環式または芳香族のジオール化合物およびポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。さらに、トリメリット酸、ピロメリット酸などのポリカルボン酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのポリオール、５−ヒドロキシイソフタル酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸などの三官能以上のエステル形成基を有するモノマーを使用することができる。
【０００８】
本発明では、上記のようなポリエステルの中でも、エチレンテレフタレート繰り返し単位を主たる繰り返し単位とする、例えば８０モル％以上、好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル質量％以上、特に１００モル％がエチレンテレフタレート単位であるポリエステルを使用する。
【０００９】
本発明で使用するポリエステル中には、少量の他の任意の重合体や、種々の添加剤、例えば酸化防止剤、制電剤、染色改良剤、染料、顔料、艶消剤、蛍光増白剤、不活性微粒子などが含有されていてもよい。特に不活性微粒子を添加する場合は、外部析出法および内部析出法のいずれの方法で添加してもよい。
【００１０】
このようなポリエステルを製造するには、特別な重合条件を採用する必要はなく、ジカルボン酸および／またはそのエステル形成性誘導体とジオールを含む原料混合物を重縮合して、ポリエステルにする際に採用される任意の方法で製造することができる。
【００１１】
本発明のポリエステル繊維は、好ましくは、溶融ポリエステルをノズルより圧力３ＭＰａ以上の高圧ガス中に吐出し、ノズル先端面から２０ｃｍ〜１００ｃｍの距離に設置した細孔を通して、吐出したポリエステルを高圧ガスと共に噴射し、次いでポリエステルを冷却固化し、巻き取ることなく、または巻き取った後延伸することを含む方法により製造することができる。
【００１２】
本発明で好ましく採用される上記製造方法において、溶融ポリエステルの吐出工程は常法によって実施することができ、ポリエステル樹脂を溶融、計量し、ノズルより吐出すればよい。
上記製造方法では、気体を高圧で注入可能な高圧ガス筒をノズル直下に設置し、該高圧ガス筒内にノズルよりポリマーを吐出し、高圧ガス筒下部に設置した細孔よりにポリマーを噴射した後、冷却固化し、巻き取ることなく、または巻き取った後に延伸する。
高圧ガスの種類は特に限定されないが、ポリマーの劣化を考慮すると、窒素、二酸化炭素、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
【００１３】
一般に気体は、高圧になれば密度及び粘度が増加する。従って、高圧ガス筒内の紡糸線上では、非常に高い流体抵抗が発生し、紡糸張力が増加しても高圧ガス筒内の紡糸線上では紡糸されたポリエステル糸条の変形が抑制される。また、細孔通過時に気体は非常に大きく膨張し、糸に大きな張力を加わることになる。
つまり上記製造方法では、紡糸線上の細孔を通過する付近で、糸条に局所的に大きな変形速度を印加することが可能となる。
【００１４】
高圧ガス筒内の圧力は、通常３ＭＰａ以上、より好ましくは５ＭＰａ以上である。３ＭＰａ以下では、高配向繊維が得られない。圧力の上限は特に限定されないが、高圧ガス製造のコストから考えて１０ＭＰａ以下が好ましい。
【００１５】
高圧ガス筒下部に設置される細孔の位置は、ポリマーの吐出量、ノズル温度にもよるが、ノズル先端面から２０ｃｍ〜１００ｃｍ、好ましくは２５ｃｍ〜７０ｃｍの距離である。１００ｃｍを超えると、ポリマーがすでに冷却固化されており、細孔付近で変形を付与できない為、目的とする高配向繊維が得られない。一方、２０ｃｍ未満であると、細孔を通過する時点でのポリエステルの温度が高く、変形を付与しても高配向化できない。
【００１６】
細孔の孔径は、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。０．０５ｍｍ未満では、孔径が細すぎる為、ポリマーの通糸が困難になる。０．３ｍｍを超えると、高圧ガス筒内から流出するガス量が多くなり、コスト的に不利になることがある。
【００１７】
紡糸されたポリエステル繊維の巻取り速度は、好ましくは２０００ｍ／分〜６０００ｍ／分である。本発明の方法では、糸条が細孔から噴射された時点で、速度が既に２０００ｍ／分に達しているので、２０００ｍ／分未満で巻き取ることは出来ない。また、６０００ｍ／分を超えて紡糸することは、理論的な生産性を考えると好ましいが、紡糸時に発生する、随伴流の制御など工学的に解決しなければならない問題が多くなり、紡糸装置などの改造を実施しなければ、紡糸での糸切れが多発する。
【００１８】
紡糸後の繊維を延伸するには、所謂２ステップ法、または一旦巻き取ることなく延伸するスピンドロー法などの、常套の方法を採用することができる。また、繊維の加熱方法は、特に限定されず、ホットローラー、プレートヒーター、スリットヒーター、スチームジェットなどの常套の方法を採用することができる。
【００１９】
延伸の際の温度は、好ましくは２５℃〜２２０℃、より好ましくは８０〜１８０℃である。延伸温度が２５℃以下では延伸倍率は小さくなってしまい、本発明が目的とする高強度、高弾性率および高伸度を有するポリエステル繊維は得られないおそれがある。一方、延伸温度が２２０℃を超えると、繊維が溶断してしまい、延伸できない。
【００２０】
延伸倍率は、紡糸速度にも依存するが、好ましくは１．１〜１．５倍である。延伸倍率が１．１倍未満では、繊維の配向、結晶化が進まず、本発明が目的とする高強度、高弾性率および高伸度を有するポリエステル繊維は得られないおそれがある。一方、延伸倍率が１．５倍を超えると、未延伸糸の配向が高いため、延伸時の糸切れが多発する。
【００２１】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例中、各特性は下記の方法により測定した。
１）固有粘度
ポリマーを０．４ｇ／ｄｌの濃度でパラクロロフェノール／テトラクロロエタン（容積比３／１）混合溶媒に溶解し、３０℃において測定した。
２）複屈折率Δｎ
偏光顕微鏡を用い、ベレックコンペンセーター法により測定した。
３）強伸度
ＪＩＳ−Ｌ１０１７の定義に従い、２０℃、６５％ＲＨの温湿度管理された部屋で２４時間放置した後、引張試験機により、破断強度、破断伸度及び初期弾性率を測定した。
【実施例１】
【００２３】
ポリエチレンテレフタレート（固有粘度＝１．０ｄｌ／ｇ）を、１軸押出機を用い、ノズル温度３１０℃において、ノズル（孔径１．０ｍｍφ、孔数１）より吐出量２ｇ／分で高圧ガス筒内に吐出した。吐出したポリエチレンテレフタレートを細孔(孔径０．３ｍｍφ)に通した。この際、細孔は、ノズル先端面から細孔までの距離が４０ｃｍになるように設置し、高圧ガス筒を密閉して６ＭＰａの圧力なるように高圧ガス筒内を二酸化炭素で満たし、細孔より噴射したポリエチレンテレフタレートを４０００m/分の紡糸速度で巻き取った。得られた繊維の物性を表１に示す。
【００２４】
比較例１
ノズルから細孔までの距離を１５０ｃｍとした以外は実施例１と同様の方法で溶融紡糸を行い、ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の物性を表１に示す。
【００２５】
比較例２
ノズルから細孔までの距離を１５０ｃｍとし、高圧ガス筒内の二酸化炭素の圧力を２．５ＭＰａとした以外は実施例１と同様の方法で溶融紡糸を行い、ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の物性を表１に示す。
【００２６】
比較例３
ポリエチレンテレフタレート（固有粘度＝１．０ｄｌ／ｇ：原料メーカーによる測定値）を、１軸押出機を用いてノズル温度３１０℃において、ノズル（孔径１．０ｍｍφ、孔数１）より吐出量２ｇ／分で吐出し、４０００ｍ／分の紡糸速度で巻き取った。紡糸時に糸切れが多発し、紡糸、巻き取りは困難であった。得られた繊維の物性を表１に示す。
【実施例２】
【００２７】
実施例１で得た繊維を、ホットプレートを用い、延伸温度１５０℃、延伸倍率１．２倍で延伸した。得られた繊維の物性を表２に示す。
【００２８】
比較例４
比較例１で得た繊維を、実施例２と同じ条件で延伸した。得られた繊維の物性を表２に示す。
【００２９】
【表１】
2006328613.tif 000002
【００３０】
【表２】
2006328613.tif 000003