(57)【要約】  本発明はシートベルト、ウェビング用などに使用される産業用高強力ポリエステル繊維に関し、特に、常温で測定された１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．５％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が４．３％以上であり、７．０ｇ／ｄ応力での伸び率が７．５％以上のポリエステル繊維及びその製造方法に関する。  本発明のポリエステル繊維は高強力、低モジュラス、高伸率で最適化されることによって優秀な機械的物性を確保し、これによって衝撃吸収性に優れて、かつ耐摩耗性及び耐熱強力保持率が著しく向上したシートベルトを製造することができる。
2013531143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で測定された１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．４％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が３．５％以上であり、７．０ｇ／ｄの応力での伸び率が６．０％以上であるポリエステル繊維。
【請求項２】
総纎度が４００乃至１，８００デニールである、請求項１に記載のポリエステル繊維。
【請求項３】
単糸纎度が８．０ＤＰＦ以上であり、５０乃至２４０本のフィラメントを含む、請求項１に記載のポリエステル繊維。
【請求項４】
固有粘度が０．８ｄｌ／ｇ以上である、請求項１に記載のポリエステル繊維。
【請求項５】
引張強度が８．８ｇ／ｄ以上であり、切断伸度が１３％以上であり、乾熱収縮率が９％以下である、請求項１に記載のポリエステル繊維。
【請求項６】
固有粘度が１．０ｄｌ／ｇ以上のポリエステル重合体を２７０乃至３１０℃で溶融紡糸してポリエステル未延伸糸を製造する段階、及び
前記ポリエステル未延伸糸を延伸する段階
を含む、請求項１乃至５のいずれか一項によるポリエステル繊維の製造方法。
【請求項７】
前記延伸工程を５．０乃至６．５の延伸比で行う、請求項６に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項８】
前記ポリエステル重合体は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、及びＢａＳＯ４からなる群より選択された１種以上の無機添加剤を含む、請求項６に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項９】
前記無機添加剤は、前記ポリエステル重合体に対して１００乃至１，２００ｐｐｍの含有量で含まれる、請求項８に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか一項によるポリエステル繊維を含むシートベルト。
【請求項１１】
強力保持率が８５％以上である、請求項１０に記載のシートベルト。
【請求項１２】
衝撃吸収率が４５％以上である、請求項１０のシートベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートベルトなどに使用される産業用高強力ポリエステル繊維及びその製造方法に関し、より詳しくは、優秀な機械的物性、耐摩耗性、耐熱強力保持率、及び衝撃吸収性などを有する高強力、低モジュラスのポリエステル繊維及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）と代表されるポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）は、機械的強度、耐薬品性などに優れていることで、繊維、フィルムまたは樹脂用途などに広範囲に使用されている。例えば、繊維の場合には医療用途だけでなく、例えば、タイヤコード（ｔｉｒｅ  ｃｏｒｄ）、ベルト（ｂｅｌｔ）、ホース（ｈｏｓｅ）等のゴム製品の補強用材料などとして産業資材用途にも幅広く使用される。
【０００３】
このような産業資材用ポリエステル繊維中で、現在シートベルト用原糸としてポリエチレンテレフタレートを主成分とする高強度ポリエステル繊維が幅広く使用されている。このようなシートベルト用原糸は高強度が維持されなければならないのはもちろん、シートベルトに製造された後、シャーシーガイドとの繰り返される摩擦とシートベルトの着脱時に、取り出しまたは格納の時の摩擦を激減するために、すべり効率が良好であることがまた要求される。
【０００４】
このようにシートベルト用ポリエステル繊維に十分なすべり効率を提供するために、一般にポリエステル繊維製造時に平滑剤を含む油剤を付与する。しかし、一般にシートベルト用ポリエステル糸は着色していないため、製織後染色加工が必要となるが、このように原糸製造工程で付与された平滑剤を含む油剤が前記染色工程で脱落してしまう。そのため、製造工程上で平滑剤を付与することだけではシートベルト用ポリエステル繊維に十分な潤滑性を付与するのが困難であるという問題がある。
【０００５】
また、一般に従来のシートベルト用ポリエステル繊維は、原糸を利用してウェビング（Ｗｅｂｂｉｎｇ）物を作って染色する工程を経るようになり、高温の熱処理による強度低下のため、高強力糸に強度を高める方向だけに技術開発が行われてきた。シートベルト用原糸は基本的に、最も重要な乗客保護のために、車両の事故時に人を車体に固定させて２次被害を減らす役割を果たすものなので、原糸の強度保持が特に重要である。しかし、このように高モジュラス低切伸形態のポリエステル繊維をシートベルト用原糸と使用する場合には、自動車に装着して使用時発生する摩擦を激減するためのすべり効率が著しく低下するだけでなく、シートベルト自体の強直性によって車両の衝突時に乗客をケガするという問題がある。
【０００６】
したがって、シートベルトなどに使用される産業用高強力ポリエステル繊維として、優秀な機械的物性及び高強力を維持し、乗客に加えられる衝撃を減らすための柔軟性、耐摩擦性、強力保持率などが著しく向上した繊維開発に対する研究が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、シートベルト、ウェビング用などに使用可能に高強力、低モジュラス、高伸率の特性を示し、事故時にシートベルト自体の強直性による２次被害を最小化するだけでなく、優秀な機械的物性及び耐摩耗性、強力保持率を有するポリエステル繊維を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、前記ポリエステル繊維を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、常温で測定された１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．４％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が３．５％以上であり、７．０ｇ／ｄ応力での伸び率が６．０％以上であるポリエステル繊維を提供する。
【００１０】
本発明は、また、固有粘度が１．０ｄｌ／ｇ以上のポリエステル重合体を２７０乃至３１０℃で溶融紡糸してポリエステル未延伸糸を製造する段階、及び前記ポリエステル未延伸糸を延伸する段階を含む前記ポリエステル繊維の製造方法を提供する。
【００１１】
以下、発明の具体的な具現例によるポリエステル繊維及びその製造方法について、さらに詳細に説明する。ただし、これは発明の一つの例示として提示されるものであり、これによって発明の権利範囲が限定されることではなく、発明の権利範囲内で具現例に対する多様な変形が可能であることは当業者に自明である。
【００１２】
追加的に、本明細書の全体おいて、特別な言及がない限り「含む」または「含有」とは、ある構成要素（または構成成分）を特別な制限なしで含むことを称し、他の構成要素（または構成成分）の付加を除くことと解釈されない。
【００１３】
一般に、シートベルト用原糸としては、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）を主成分とする高強度ポリエステル繊維が幅広く使用されている。また、このようなシートベルト用糸は、高強度が維持されなければならないのはもちろんであるが、自動車に装着して使用時、脱付着過程で繰り返される摩擦を激減するために、すべり効率が良好であることが要求される。
【００１４】
このようなシートベルトは最も重要な乗客保護のために、車両事故時に人を車体に固定させて２次被害を減らす役割を果たさなければならないので、高強力糸で設計されているため、主に高モジュラス、低切伸形態のポリエステル繊維が使用されている。特に、ポリエステルは分子構造上ナイロンなどに比べて剛柔性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の高い構造を有するようになって、高いモジュラス（ｈｉｇｈ  ｍｏｄｕｌｕｓ）の特性を有するようになる。
【００１５】
しかし、このように剛柔性の高い既存の高モジュラスポリエステル繊維を使用してシートベルトを製造した場合、車両衝突時、シートベルトの過度な強直性のため、人がケガをする原因になる。
【００１６】
そこで、本発明はポリエステル繊維に含まれるモノフィラメントの伸び率の範囲を最適化することによって、高強力を維持し、衝撃吸収性に優れ、耐摩耗性及び耐熱強力保持率が著しく向上したシートベルトの製造に効果的に適用することができる。
【００１７】
特に、本発明者らの実験結果、所定の特性を有するポリエステル繊維を使用してシートベルトなどを製造することにより、優秀な機械的物性と共に、さらに向上したすべり特性及び衝撃吸収性能などを確保できることが明らかになった。
【００１８】
このことにより、発明の一具現例により、本発明は所定の特性を有するポリエステル繊維が提供される。前記ポリエステル繊維は、常温で測定された１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．４％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が３．５％以上であり、７．０ｇ／ｄ応力での伸び率が６．０％以上となりうる。
【００１９】
このようなポリエステル繊維は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分として含むのが好ましい。この時、前記ＰＥＴは、その製造段階において種々の添加剤が添加されるもので、シートベルトに製造時に優秀な機械的物性を確保するためには、少なくとも７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上を含むことができる。以下、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）という用語は、特別な説明なしでポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）高分子が７０モル％以上である場合を意味する。
【００２０】
前記発明の一具現例によるポリエステル繊維は、後述する溶融紡糸及び延伸条件下で製造されて、常温で測定されたポリエステル原糸の１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．４％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が３．５％以上であり、７．０ｇ／ｄ応力での伸び率が６．０％以上伸張する特性を示すようになった。
【００２１】
既存のポリエステルは、一般に剛柔性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の高い分子構造を有するもので、これによって高いモジュラスの特性を示し、シートベルトに製造時に衝撃吸収性能及びすべり特性が著しく劣るようになる。しかし、調節された溶融紡糸及び延伸工程を通して得られた前記ポリエステル繊維は高強力、低モジュラスの特性を示し、以前に知られていたポリエステル産業用原糸より低い初期モジュラスを示す。特に、前記ポリエステル繊維は４０乃至１００ｇ／ｄ、好ましくは５０乃至１００ｇ／ｄ、さらに好ましくは５５乃至９５ｇ／ｄの初期モジュラスを示すことができる。また、本発明のポリエステル繊維は、このような低い初期モジュラスと共に、延伸が最小化された特徴を有する。つまり、前記ポリエステル繊維は、常温で測定時に、ポリエステル原糸が１．０ｇ／ｄの応力時、０．４％以上または０．４％乃至１．８％、好ましくは０．７％以上または０．７％乃至１．５％が伸び、４．０ｇ／ｄの応力時は、３．５％以上または３．５％乃至２０％、好ましくは４．０％以上または４．０％乃至１８％が伸び、７．０ｇ／ｄの応力時は、６．０％以上または６．０％乃至２５％、好ましくは７．０％以上または７．０％乃至２０％が伸びることができる。このような低い初期モジュラス及び低延伸特性により、前記ポリエステル繊維は、既存の高モジュラス、低切伸繊維を含むシートベルトにおいて、低い耐摩耗性及び衝撃吸収性能の低下問題などを解決し、優秀な機械的物性と共にさらに向上した耐摩耗性、強力保持率などを示すことができる。
【００２２】
前記ポリエステル繊維は、米国材料試験協会規格ＡＳＴＭ  Ｄ  ８８５の方法により測定したモジュラス（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）が伸度１％で、つまり、１％伸張した地点で６０乃至１００ｇ／ｄｅ、好ましくは７５乃至９５ｇ／ｄｅであり、伸度２％で、つまり、２％伸張した地点で２０乃至６０ｇ／ｄｅ、好ましくは２２乃至５５ｇ／ｄｅとなりうる。既存の一般産業用糸としてポリエステル繊維の場合、１％伸張した地点でのモジュラス（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）が１１０ｇ／ｄｅ以上であり、２％伸張した地点でのモジュラスが８０ｇ／ｄｅ以上であることと比較すれば、本発明のポリエステル原糸は著しく低いモジュラスを有することができる。
【００２３】
この時、前記ポリエステル繊維のモジュラスは、引張試験時に得られる応力−変形度線図の弾性区間の傾きから得られる弾性係数の物性値で、物体を両側で引っ張る時、物体の伸びる程度と変形される程度を示す弾性率に該当する値である。前記繊維のモジュラスが高ければ弾性は良好であるが、疲労にぜい弱で、つまり、長い使用時に物性低下が発生し、また、過度に強直で、事故時にシートベルト自体が損傷される場合が発生しうる。モジュラスが過度に低い場合、事故時に乗客を固定する役割を果たすことができなくて、車両の内部にぶつかる２次被害が発生しうる。このように、従来に比べて低い範囲の初期モジュラスを有するポリエステル繊維から製造されたシートベルトは、既存のシートベルトで現れる事故時にシートベルト自体の強直性による２次被害を最小化するだけでなく、長時間の使用による物性低下現象を最小化することができる。特に、本発明のポリエステル繊維は、このように長期使用によってシートベルト適用時に要求する最適物性範囲を満たさないことで、事故時に乗客を固定できないなどの問題を解決することができ、優秀な機械的物性と共に、さらに向上した耐摩耗性、強力保持率などを示すことができる。
【００２４】
これと同時に、前記ポリエステル繊維は、以前に知られていたポリエステル繊維に比べてさらに向上した固有粘度、つまり、０．８ｄｌ／ｇ以上または０．８ｄｌ／ｇ乃至１．２ｄｌ／ｇ、好ましくは０．８５ｄｌ／ｇ以上または０．８５ｄｌ／ｇ乃至１．１５ｄｌ／ｇ、さらに好ましくは０．９０ｄｌ／ｇ以上または０．９０ｄｌ／ｇ乃至１．１０ｄｌ／ｇの固有粘度を示すことができる。前記固有粘度は、ポリエステル繊維を使用してシートベルトを製造時に、十分なタフネス（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）を発現するために、このような範囲で確保されるのが好ましい。
【００２５】
特に、前記原糸の固有粘度が０．８ｄｌ／ｇ以上になると、低延伸で高強力を発揮してシートベルトとしての要求強力を満たすことができるので好ましく、そうでない場合、高延伸に物性が発現しなければならないようになる。このように高延伸を適用する場合、繊維の配向度が上昇して、高モジュラスの物性が得られる。したがって、前記原糸の固有粘度を０．８ｄｌ／ｇ以上に維持し低延伸を適用して低モジュラス発現が可能となるようにするのが好ましい。また、前記ポリエステル繊維の固有粘度が１．２ｄｌ／ｇを超える場合に、延伸工程で延伸張力が上昇して工程上の問題を起こすこともあるので、１．２ｄｌ／ｇ以下がさらに好ましい。特に、本発明のポリエステル繊維はこのように高い程度の固有粘度を維持することによって、車両の衝突時に十分な強度で乗客を支持する高強力特性を確保できると共に、低延伸で、さらに向上した衝撃吸収特性がさらに与えられる。
【００２６】
したがって、このような低い初期モジュラス及び高い伸び率、好ましくは高い固有粘度を示すポリエステル繊維を利用して、優秀な機械的物性、耐摩耗性、耐熱強力保持率、及び衝撃吸収効果を同時に示すシートベルトまたはウェビング用製品を製造するのが可能になる。したがって、前記ポリエステル繊維を利用すれば、シートベルトの製造工程上で熱変形及び強力低下を著しく低くして、優秀な機械的物性及び強力保持率を確保すると同時に、自動車の衝突時にシートベルト自体によって乗客に加えられる衝撃を最小化して、搭乗者を安全に保護することができる。
【００２７】
一方、前記発明の一具現例によるポリエステル繊維は、引張強度が８．８ｇ／ｄ以上または８．８ｇ／ｄ乃至１１．０ｇ／ｄ、好ましくは９．０ｇ／ｄ以上または９．０ｇ／ｄ乃至１０．０ｇ／ｄを示すことができ、切断伸度が１３％以上または１３％乃至２７％、好ましくは１４％以上または１４％乃至２５％を示すことができる。また、前記ポリエステル繊維は、乾熱収縮率が９％以下または１．５％乃至８％、好ましくは８％以下または２％乃至８％を示すことができる。前記乾熱収縮率は、１７７℃で２分間０．０１ｇ／ｄの固定荷重を付加する条件下で測定した値を基準とする。
【００２８】
既に上述したように、固有粘度、初期モジュラス、及び伸び率などを最適範囲で確保することによって、本発明のポリエステル繊維は優れた程度で強度及び物性を確保することができるだけでなく、シートベルトに製造時に耐摩耗性及び耐熱強力保持率などで優れた性能を発揮することができる。
【００２９】
前記ポリエステル繊維は、単糸纎度が８．０ＤＰＦ以上または８．０乃至２０ＤＰＦ、好ましくは８．５ＤＰＦ以上または８．５乃至１８ＤＰＦでありうる。前記原糸がシートベルトまたはウェビング用製品に効果的に使用されるためには、シートベルトの厚さとモジュール装着側面で低繊度、高強力に維持しなければならないので、適用可能な原糸の総纎度は４００乃至１，８００デニール、好ましくは５００乃至１，７００デニールとなりうる。前記原糸のフィラメント数は、多いほどソフトな触感を与えるが、多過ぎる場合には放射性が良くないことがあるので、フィラメント数は５０乃至２４０、好ましくは５５乃至２２０となりうる。
【００３０】
前記ポリエステル繊維は、また、コーティングなどの熱処理工程における変形を防止することができるように、結晶化度が４３％乃至５０％、好ましくは４４％乃至４９％、さらに好ましくは４４％乃至４８％となりうる。前記原糸の結晶化度は、シートベルト用織物に適用時、熱的形態安定性の維持などのために４０％以上となることができ、前記結晶化度が５５％を超える場合に、非結晶領域が減少することによって衝撃吸収性能が劣る問題点が発生する可能性があるので、５５％以下、となるのが望ましい。
【００３１】
また、前記ポリエステル繊維は紡糸時の糸損傷を防止し、原糸の耐摩擦性を向上させ、強力低下を最小化できるように追加的に添加剤を含むことができる。特に、前記ポリエステル繊維はＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＢａＳＯ４などからなる群より選択した１種以上の無機添加剤を含むことができる。この時、前記無機添加剤は、前記ポリエステル繊維に対して１００乃至１，２００ｐｐｍ、好ましくは２００乃至１，０００ｐｐｍの含有量で含まれる。
前記無機添加剤は、効果的な染色性及び延伸工程における糸損傷を最小化する側面で１００ｐｐｍ以上、好ましくは２００ｐｐｍ以上で含まれる。また、前記無機添加剤は、繊維の放射性改善及び優れた原糸の機械的物性の確保の側面で１、２００ｐｐｍ以下、好ましくは１、０００ｐｐｍ以下で含まれるのが好ましい。
【００３２】
一方、上述のような発明の一具現例によるポリエステル繊維は、ポリエステル重合体を溶融紡糸して未延伸糸を製造し、前記未延伸糸を延伸する方法で製造でき、上述したように、これら各段階の具体的条件及び進行方法がポリエステル繊維の物性に直／間接的に反映されて、上述した物性を有するポリエステル繊維を製造することができる。
【００３３】
特に、このような工程最適化を通して、常温で測定されたポリエステル原糸の１．０ｇ／ｄ応力での伸び率が０．４％以上であり、４．０ｇ／ｄ応力での伸び率が３．５％以上であり、７．０ｇ／ｄ応力での伸び率が６．０％以上伸張するポリエステル繊維を確保できることが明らかになった。したがって、このようなポリエステル繊維は、低い初期モジュラス及び高い伸び率の範囲を同時に示して、優秀な機械的物性、耐摩耗性、強力保持率、及び衝撃吸収性能を有するシートベルトまたはウェビング用製品に望ましく適用される。
【００３４】
このようなポリエステル繊維の製造方法について、各段階別にさらに具体的に説明する。
【００３５】
前記ポリエステル繊維の製造方法は、固有粘度が１．０ｄｌ／ｇ以上のポリエステル重合体を２７０℃乃至３１０℃で溶融紡糸してポリエステル未延伸糸を製造する段階、及び前記ポリエステル未延伸糸を延伸する段階を含む。
【００３６】
最初に、添付した図面を参照して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の溶融紡糸及び延伸工程の実施形態について簡略に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一具現例により、前記溶融紡糸及び延伸段階を含むポリエステル繊維の製造工程を模式的に示す工程図である。図１に示すように、本発明によるポリエステル繊維の製造方式は上述したことと同様の方式で製造されたポリエステルチップを溶融させて、口金を通して放射された溶融高分子を急冷空気（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ−ａｉｒ）で冷却させて、油剤ロール１２０（またはオイル−ジェット）を利用して未延伸糸に油剤を付与し、前集束機（ｐｒｅ−ｉｎｔｅｒｌａｃｅｒ）１３０を使用して一定の空気圧力で未延伸糸に付与された油剤を原糸の表面に均一に分散させることができる。以降、多段の延伸装置（１４１〜１４６）を通じて延伸過程を経た後、最終的にセカンド集束機（２ｎｄ  Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｒ）１５０で一定の圧力で原糸をインターミングル（ｉｎｔｅｒｍｉｎｇｌｅ）させ、巻取機１６０で巻取って原糸を生産することができる。
【００３８】
本発明の製造方法は、先ず、ポリエチレンテレフタレートを含む高粘度の重合体を溶融紡糸してポリエステル未延伸糸を製造する。
【００３９】
この時、低い初期モジュラス及び高い伸び率の範囲を満たすポリエステル未延伸糸を得るためには、前記溶融紡糸工程はポリエステル重合体の熱分解を最小化できるように低い温度範囲で行うのが好ましい。特に、高粘度のポリエステル重合体の固有粘度及びＣＥＧ含有量などに対して工程による物性低下を最小化できるように、つまり、ポリエステル重合体の高い固有粘度及び低いＣＥＧ含有量を維持できるように低温紡糸、例えば、２７０乃至３１０℃、好ましくは２８０乃至３０５℃、さらに好ましくは２８２乃至２９８℃温度で行うことができる。ここで、紡糸温度とは射出機（Ｅｘｔｒｕｄｅｒ）温度を称し、前記溶融紡糸工程を３１０℃を超えて行う場合には、ポリエステル重合体の熱分解が多量で発生して、固有粘度の低下による分子量の減少及びＣＥＧ含有量の増加が大きくなりえ、原糸の表面損傷による全般的な物性の低下を招くようになって好ましくない。これに反し、前記溶融紡糸工程を２７０℃未満で行う場合にはポリエステル重合体の溶融が困難となり、Ｎ／Ｚ表面冷却で放射性が落ちることもあるので、前記温度範囲内で溶融紡糸工程を行うのが好ましい。
【００４０】
前記ポリエステル重合体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分として含むのが好ましい。この時、前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、その製造段階で種々の添加剤が添加されることができ、シートベルトに製造時、優秀な機械的物性を確保するためには少なくとも７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上を含むことができる。
【００４１】
また、前記ポリエステル重合体は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＢａＳＯ４等からなる群より選択された１種以上の無機添加剤を含むことができる。この時、前記無機添加剤は、前記ポリエステル重合体に対して１００乃至１，２００ｐｐｍ、好ましくは２００乃至１，０００ｐｐｍの含有量で含まれる。このような無機添加剤に関するさらに具体的な内容は上述したことと同様である。
【００４２】
実験結果、このような低い温度範囲でＰＥＴ銀の溶融紡糸工程を行うことによって、ポリエステル重合体の分解反応を最小化し、高い固有粘度を維持して高い分子量を確保することによって、後続する延伸工程で高い延伸比率を適用しなくても高強力の原糸を得ることができ、このように低延伸工程を行うことによってモジュラスを効果的に下げることができるので、上述した物性を満足するポリエステル繊維が得られることが明らかになった。
【００４３】
また、前記溶融紡糸工程は、ポリエステル重合体の分解反応を最小化する側面で、さらに低い紡糸張力下で行われるように、つまり、紡糸張力を最小化できるように、例えば、前記ポリエステル重合体を溶融紡糸する速度を３００乃至１，０００ｍ／ｍｉｎの低速に調節でき、好ましくは３５０乃至７００ｍ／ｍｉｎに調節することができる。
【００４４】
一方、このような溶融紡糸工程を経て得られた未延伸糸は、０．８ｄｌ／ｇ以上または０．８ｄｌ／ｇ乃至１．２ｄｌ／ｇ、好ましくは０．８５ｄｌ／ｇ乃至１．１５ｄｌ／ｇ、さらに好ましくは０．９０ｄｌ／ｇ乃至１．１０ｄｌ／ｇの固有粘度を示すことができる。
【００４５】
特に、上述したように、高強力低モジュラスのポリエステル繊維を製造するためには、未延伸糸製造工程で高粘度ポリエステル重合体、例えば、固有粘度１．０ｄｌ／ｇ以上のポリエステル重合体を使用して、溶融紡糸及び延伸工程を通してこのような高粘度範囲を最大限維持して、低延伸で、高強力を発揮できるので、モジュラスを効果的に下げるのが好ましい。ただし、前記ポリエステル重合体の溶融温度の上昇による分子鎖の切断と、紡糸パックにおける吐出量による圧力の増加を防止するためには、固有粘度が２．０ｄｌ／ｇ以下であるのがさらに好ましい。
【００４６】
そして、前記ＰＥＴチップは、モノフィラメントの纎度が８．０ＤＰＦ以上または８．０乃至２０ＤＰＦ、好ましくは８．５ＤＰＦ以上または８．５乃至１８ＤＰＦの範囲となるように考案された口金を通して紡糸されるのが好ましい。つまり、紡糸中の糸切れの発生、及び冷却時の交互間の干渉による糸切れが発生する可能性を低くするためには、モノフィラメントのデニールが８．０ＤＰＦ以上はなるのが好ましく、冷却効率を上げるためにはモノフィラメントの纎度が２０ＤＰＦ以下であるのがさらに好ましい。
【００４７】
また、前記ＰＥＴを溶融紡糸した後には冷却工程を付加して前記ＰＥＴ未延伸糸を製造することができる。このような冷却工程は１５乃至６０℃の冷却風を加える方法で行うことが好ましく、それぞれの冷却風の温度条件で冷却風量を０．４乃至１．５ｍ／ｓに調節するのが好ましい。これにより、発明の一具現例による諸般物性を示すＰＥＴ未延伸糸をさらに容易に製造することができる。
【００４８】
一方、このような紡糸段階を通してポリエステル未延伸糸を製造した後には、このような未延伸糸を延伸して延伸糸を製造する。この時、前記延伸工程は５．０乃至６．５、好ましくは５．０乃至６．２の総延伸比条件下で行える。前記ポリエステル未延伸糸は溶融紡糸工程を最適化して、高い固有粘度と低い初期モジュラスを維持する状態である。したがって、６．５を超えて高い延伸比の条件下で前記延伸工程を行えば、過延伸水準になって前記延伸糸に切糸または毛羽などが発生し、高い繊維の配向度によって低伸び率、高モジュラスの原糸が製造される。特に、このように高い延伸比の条件下で原糸の伸び率が低下しモジュラスが増加する場合、シートベルトなどに適用時、耐摩耗性及び耐熱強力保持率などが良くない可能性がある。反面、比較的に低い延伸比下で延伸工程を行えば、繊維配向度が低くて、これから製造されたポリエステル繊維の強度が一部低くなりうる。ただし、物性側面で５．０以上の延伸比下で延伸工程を行えば、例えば、シートベルトなどへの適用に適した高強力、低モジュラスのポリエステル繊維の製造が可能なので、前記延伸工程は５．０乃至６．５の延伸比の条件下で行うのが好ましい。
【００４９】
本発明の他の好適な実施形態によれば、直接紡糸延伸工程で高強度及び低収縮の性質を同時に満足させながら、低いモジュラスのポリエステル繊維を製造するために高粘度のポリエチレンテレフタレート重合チップを使用して溶融紡糸した後、ワインダに巻取るまで多段コデットローラを経て、延伸、熱固定、弛緩、巻取る工程を含むことができる。
【００５０】
前記延伸工程は、前記未延伸糸をオイルピックアップ量０．２％乃至２．０％の条件下でコデットローラを通過させた後に行うことができる。
【００５１】
前記弛緩過程で弛緩率は１％乃至１４％が好ましく、１％未満である場合には収縮率の発現が難しく、高い延伸比の条件下と同様に高い繊維配向度の形成により高伸率、低モジュラス繊維製造が困難となりえ、１４％を超過する場合にはコデットローラ上で糸震えが激しくなって作業性を確保することができない。
【００５２】
また、前記延伸工程では前記未延伸糸をほぼ１７０乃至２５０℃の温度下で熱処理する熱固定工程を追加的に行うことができ、好ましくは前記延伸工程の適切な進行のために１７５乃至２４０℃、さらに好ましくは１８０乃至２４５℃の温度で熱処理することができる。ここで、温度が１７０℃未満の場合には、熱的効果が十分でないため、弛緩効率が劣って収縮率の達成が難しく、２５０℃を超過する場合には、熱分解による原糸の強度低下及びローラ上タールの発生が増加して作業性が低下しうる。
【００５３】
この時、巻取り速度は２，０００乃至４，０００ｍ／ｍｉｎ、好ましくは２，５００乃至３，７００ｍ／ｍｉｎで行える。
【００５４】
一方、本発明のポリエステル繊維は、高強力、低モジュラス、高伸率の特性を示すことによって、シートベルト、タイヤコード（ｔｉｒｅ  ｃｏｒｄ）、ホース（ｈｏｓｅ）、及びチューブ（ｔｕｂｅ）等のゴム補強用繊維または漁網用繊維などと色々な用途の産業用資材に適するように使用することができる。本発明はポリエステル繊維を含むシートベルトなどを提供する。
【００５５】
特に、本発明のポリエステル繊維を緯糸及び経糸で利用して、ビーミング（ｂｅａｍｉｎｇ）、製織、工程を経てシートベルトなどを製造することができる。前記シートベルトなどは通常の小幅製織機を使用して製造でき、ある特定織機を使用することに限られない。
ただし、平織形態に製織時にはレピア織機（Ｒａｐｉｅｒ  Ｌｏｏｍ）やエアージェット織機（ＡｉｒＪｅｔＬｏｏｍ）またはウォータージェット織機（Ｗａｔｅｒ  Ｊｅｔ  Ｌｏｏｍ）等を使用して製造することができる。
【００５６】
本発明のポリエステル繊維を使用して製造されたシートベルトなどは、六角棒による耐摩耗性の評価で測定した強力保持率が８５％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上となりうる。これと共に、前記六角棒による耐摩耗性の評価で測定した引張強度が２，９５０ｋｇｆ以上、好ましくは３，０００ｋｇｆ以上、さらに好ましくは３，０５０ｋｇｆ以上となりうる。前記シートベルトは上述のように優れた耐磨耗特性を示すことによって、長期間使用時にも物性の低下を最小化し、事故時に乗客を固定する役割を効果的に果たすことができる。
【００５７】
また、前記シートベルトの耐熱強力保持率は８５％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上となりうる。一般にシートベルトは高温の環境下で染色工程を行って製品化される。この場合、既存のポリエステル繊維を使用すれば、染色地の伸び率を合わせるために、染色時２００℃以上の高温の条件下で１％〜２０％の収縮が進められるようになる。しかし、この場合に染色工程における収縮によって、シートベルトの生地よりも機械的物性などが顕著に落ちるようになる。そのために、本発明のポリエステル繊維は高強力、低モジュラス、高伸率の特性によって、染色時に染色地の伸び率を合わせるために収縮させなくても、むしろ延伸しながら染色を行うようになるので、優秀な機械的物性を確保することができ、高温の環境下で染色工程を行っても優れた耐熱強力保持率で染色地の物性が維持または改善される効果を得ることができる。
【００５８】
一方、前記シートベルトは、衝撃吸収率４５％以上、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは５５％以上となりうる。前記シートベルトの衝撃吸収率は、最大荷重付加時の仕事量を基準として、荷重除去時の仕事量の比で測定することができる。本発明のシートベルトが従来に比べて向上した衝撃吸収率を有することによって、事故時に乗客に加えられる衝撃を最小化すると同時に、シートベルト自体が損傷されることを予防できる長所がある。
【００５９】
本発明において前記記載された内容以外の事項は必要に応じて加減が可能であるので、本発明では特に限定しない。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、所定の範囲で初期モジュラス、伸び率、収縮率、及び強度などが最適化されて、優秀な機械的物性と共に耐摩耗性、強力保持率などに優れたポリエステル繊維が提供される。
【００６１】
このようなポリエステル繊維は、高強力、低モジュラス、および高伸率で最適化されることによって、収縮率を著しく低くし、優秀な機械的物性を得ることができるだけでなく、これと同時に、優れた耐摩耗性、強力保持率、及び衝撃吸収性能を確保することができて、自動車の衝突時に十分な強度で乗客を支持する高強力特性を確保できると共に、乗客に加えられる衝撃を最小化して搭乗者を安全に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一具現例によるポリエステル繊維製造工程を模式的に示す工程図である。
【図２】本発明の一具現例によるポリエステル繊維を含むシートベルトに対する六角棒による耐摩耗性の評価に用いられる装置の模式図である。
【図３】本発明の一具現例によるポリエステル繊維を含むシートベルトに対する衝撃吸収性能の評価に用いられる荷重−伸び率曲線の一例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示するが、下記の実施例は本発明を例示するものであり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることではない。
＜実施例１〜５＞
【００６４】
所定の固有粘度を有するポリエステル重合体を溶融紡糸して冷却する方法でポリエステル未延伸糸を製造した後に、前記未延伸糸を所定の延伸比で延伸しながら熱処理を行って、ポリエステル繊維を製造した。この時、ポリエステル重合体の固有粘度と溶融紡糸工程時の紡糸速度、紡糸張力、紡糸温度条件、延伸比、熱処理温度は下記表１に表した通りであり、それ以外の条件はポリエステル繊維製造のための通常の条件に従った。
【００６５】
【表１】
2013531143.tif 000003
前記実施例１〜５により製造されたポリエステル繊維に対して、次の方法で物性を測定し、測定された物性は下記表２にまとめた。
【００６６】
１．引張強度及び切断伸度
ポリエステル原糸の引張強度及び切断伸度を万能材料試験器（Ｉｎｓｔｒｏｎ）を使って測定した。試料長は２５０ｍｍであり、引張速度は３００ｍｍ／ｍｉｎにし、初期ロッド（ロード）は０．０５ｇ／ｄに設定した。
【００６７】
また、このように測定した引張強度及び伸度による強伸度曲線で各引張強度（１．０ｇ／ｄ、５．０ｇ／ｄ、８．８ｇ／ｄ）に該当する伸び率値（％）を確認し、また、原糸の最高強度地点での強度（ｇ／ｄ）及び最大伸度（％）を確認した。
【００６８】
２．初期モジュラス
米国材料試験協会規格ＡＳＴＭＤ８８５の方法でモジュラス（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）及び強伸度を測定し、それぞれ伸度１％及び２％で、つまり、１％及び２％伸張した地点でモジュラスを下記表２に表した。
【００６９】
３．乾熱収縮率
英国テストライト（Ｔｅｓｔｒｉｔｅ）社のＴｅｓｔｒｉｔｅ  ＭＫ−Ｖ装備を使って、１７７℃で２分間０．０１ｇ／ｄの固定荷重を付加する条件下で測定した。
【００７０】
４．結晶化度
ポリエステル繊維の密度ρは、ｎ−ヘプタンと四塩化炭素を利用した密度勾配管法により２５℃で測定し、結晶化度は下記計算式１により計算した。
【００７１】
［計算式１］
Ｘｃ（結晶化度）＝ ρｃ（ρ−ρａ）／ρ（ρｃ−ρａ）
上記の式中、ρは原糸の密度、ρｃは結晶の密度（ＰＥＴの場合は１．４５７ｇ／ｃｍ３）、及びρａは非結晶の密度（ＰＥＴの場合は１．３３６ｇ／ｃｍ３）である。
【００７２】
５．固有粘度
四塩化炭素を利用して試料から油剤を抽出し、１６０±２℃でＯＣＰ（Ｏｒｔｈｏ  Ｃｈｌｏｒｏ  Ｐｈｅｎｏｌ）で溶かした後、２５℃の条件で自動粘度測定器（Ｓｋｙｖｉｓ−４０００）を利用して粘度管での試料粘度を測定して、下記計算式２によりポリエステル繊維の固有粘性度（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ、ＩＶ）を求めた。
【００７３】
［計算式２］
固有粘性度（ＩＶ）={（０．０２４２×Ｒｅｌ）＋０．２６３４}×Ｆ
上記の式中、
Ｒｅｌ＝溶液秒数×溶液比重×粘度係数／ＯＣＰ粘度であり、
Ｆ＝Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＣｈｉｐのＩＶ／ Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｈｉｐを標準動作で測定した三つの平均ＩＶ、である。
【００７４】
６．単糸纎度
単糸纎度は、糸枠を利用して、原糸を９、０００ｍほど取り、その重量を測って、原糸の総纎度（Ｄｅｎｉｅｒ）を求めた後、フィラメント数で除する方法で測定した。
【００７５】
【表２】
2013531143.tif 000004
＜比較例１〜５＞
【００７６】
下記表３に記載された条件を除いては、実施例１〜５と同様な方法により比較例１〜５のポリエステル繊維を製造した。
【００７７】
【表３】
2013531143.tif 000005
上記比較例１〜５により製造されたポリエステル繊維の物性を、下記表４にまとめた。
【００７８】
【表４】
2013531143.tif 000006
＜製造例１〜５＞
【００７９】
実施例１〜５により製造されたポリエステル繊維を使用して、小幅織機を通して製織物（ｗｅｂｂｉｎｇ）を製作し、染色工程を経てシートベルトの試片を製造して、次の方法で物性を測定した。
【００８０】
ａ）六角棒による耐摩耗性の評価
前記シートベルト試片に対する六角棒による耐摩耗性を次のような方法で測定評価した。
【００８１】
最初に、シートベルト試片を図２に示した試験装置に付着して、試片の一端に重量２．３５±０．０５ｋｇの錘を付け、他端を六角棒の上を横切って振動ドラムに固定した。試片を毎分３０±１回、行政３３０±３０ｍｍで六角棒２ケ所の角で２、５００回往復摩擦させた後、万能材料試験器（Ｉｎｓｔｒｏｎ）を使って試片の引張強度及び強力保持率を測定した。この時、六角棒の１回使用した角は、そのまま再度使用しないようにした。
【００８２】
特に、前記シートベルト試片の強力保持率は、米国材料試験協会規格ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６方法により測定した。前記試片の引張強度は温度２０±２℃、相対湿度６５％±２％で２４時間放置させた後、クランプ間距離が２２０±２０ｍｍとなるように設置して、引張速度が分当り１００ｍｍとなるように荷重を加えて、試片が破断する時まで引っ張って破断時の引張強度を測定した。
【００８３】
ｂ）耐熱強力保持率の評価
前記シートベルト試片に対する耐熱強力保持率を次のような方法で測定評価した。
【００８４】
最初に、前記シートベルト試片に対して染色工程を行う前に生地製織物の状態で引張強度（Ｔ１）を測定し、染色槽で染液をピックアップ（Ｐｉｃｋ−ｕｐ）して２００℃以上の高温で熱処理を施した後、染色地製織物の状態で引張強度（Ｔ２）を測定して、前記生地強力対比染色地強力の百分率値で耐熱強力保持率（％、Ｔ１／Ｔ２×１００）を酸側した。この時、シートベルト試片に対する引張強度は、米国材料試験協会規格ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２５６方法により上述の通り測定した。
【００８５】
ｃ）衝撃吸収性能の評価
前記シートベルト試片に対する衝撃吸収性能を次のような方法で測定評価した。
【００８６】
最初に、シートベルト試片を温度２０±２℃、相対湿度６５％±２％で２４時間放置させた後、試片にクランプ間距離が２２０±２０ｍｍとなるように設置して、引張速度が分当り１００ｍｍとなるように荷重を加えて、最大荷重が１、１３０ｋｇ（１１．１ｋＮ）に達した時、直ちに引張と同じ速度で荷重を減少させて、図３に示したような荷重−伸び率曲線値を求めた。
【００８７】
ここで、初期荷重から最大荷重までの引張−荷重時の曲線で生じる仕事量面積（△ＡＢＤ）を初期荷重の標点距離で除して、単位長さ当り仕事量を求めた。また、引張−荷重時の曲線ＡＢと荷重除去時の曲線ＢＣが取り囲む仕事量面積（△ＡＢＣ）を求めて、次の計算式３により衝撃吸収率に該当する仕事量の比（％）を算出した。
【００８８】
［計算式３］
仕事量の比=（△ＡＢＣ／△ＡＢＤ）×１００
実施例１〜５により製造されたポリエステル繊維を使用して製造されたシートベルトに対する物性測定結果を、下記表５に表した。
【００８９】
【表５】
2013531143.tif 000007
＜比較製造例１〜５＞
【００９０】
比較例１〜５により製造されたポリエステル繊維を使用したことを除いては、製造例１〜５と同様な方法によりシートベルトの試片を製造して物性を測定し、下記表６に表した。
【００９１】
【表６】
2013531143.tif 000008
上記表５に表したように、実施例１〜５により高い固有粘度と伸び率及び低い初期モジュラスなどを有するポリエステル繊維で製造された製造例１〜５のシートベルトは、耐摩耗性評価後の強力保持率が９５．８％乃至９８．５％であり、引張強度が３，１５０乃至３，２１０ｋｇｆであると同時に、２００℃以上の高温条件下で染色工程を行った後の耐熱強力保持率が１００％以上で、非常に優れた特性を有することが分かる。また、前記製造例１〜５のシートベルトは、衝撃吸収性が６３％乃至７０％で優れたシートベルトの特性を有することによって、優れた耐衝撃吸収性、強力保持率などを有することが確認できる。
【００９２】
反面、上記表６に表したように、比較例１〜５のポリエステル繊維を使用して製造された比較製造例１〜５のシートベルトは、このような特性を充足できないことが確認された。特に、比較製造例１〜５のシートベルトは、耐摩耗性評価後の強力保持率が７８．２％乃至８１．５％に過ぎず、引張強度が２，８８０乃至２，９３０ｋｇｆと著しく劣ることが分かる。特に、２００℃以上の高温条件下で染色工程を行った後の耐熱強力保持率が８５％以下と非常に良くないことが分かる。これと同時に、比較製造例１〜５のシートベルトは、衝撃吸収性が３２％乃至４４％に著しく劣ることが分かり、このような場合、事故時に衝撃吸収性が落ちって乗客がケガをする恐れがある。特に、上述したように、比較製造例１〜５のシートベルトは、強力保持率が著しく劣って長期使用時に物性低下が急激に現れるため、事故時に乗客を保護できない状態になる可能性がある。
【図１】
2013531143.tif 000009
【図２】
2013531143.tif 000010
【図３】
2013531143.tif 000011
【国際調査報告】
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2013531143.tif 000013
2013531143.tif 000014
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