(57)【要約】【課題】産業資材分野、特にゴム補強用繊維、あるいはフィルタやクッション材などの不織布として好適な、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が均一なポリエチレンナフタレート繊維を提供すること。【解決手段】全繰り返し単位中の少なくとも９０モル％がエチレン−２，６−ナフタレート単位であるポリエチレンナフタレートから形成された繊維であって、さらに下記（ａ）〜（ｄ）を満足するポリエチレンナフタレート短繊維。  （ａ）０．４５ｄＬ／ｇ≦極限粘度≦１．００ｄＬ／ｇ  （ｂ）繊維径分散度≦２０％  （ｃ）１．１ｄｔｅｘ≦単繊維繊度≦１００ｄｔｅｘ  （ｄ）３ｍｍ≦繊維長≦２００ｍｍ【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
全繰り返し単位中の少なくとも９０モル％がエチレン−２，６−ナフタレート単位であるポリエチレンナフタレートから形成された繊維であって、さらに下記（ａ）〜（ｄ）を満足するポリエチレンナフタレート短繊維。
（ａ）０．４５ｄＬ／ｇ≦極限粘度≦１．００ｄＬ／ｇ
（ｂ）繊維径分散度≦２０％
（ｃ）１．１ｄｔｅｘ≦単繊維繊度≦１００ｄｔｅｘ
（ｄ）３ｍｍ≦繊維長≦２００ｍｍ
【請求項２】
単繊維繊度が１．１〜１５ｄｔｅｘである請求項１記載のポリエチレンナフタレート短繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリエチレンナフタレート短繊維に関する。さらに詳しくは繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が均一なポリエチレンナフタレート短繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレン−２，６−ナフタレート単位を主たる構成成分とするポリエチレンナフタレート繊維は、高強度、高弾性率および優れた熱寸法安定性を示し、タイヤコードを始めとするゴム補強材等の分野でポリエチレンテレフタレート繊維を凌駕する性能を示すものと期待されている（例えば特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
しかしながらポリエチレンナフタレート繊維の製造工程において、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径についての説明はなされておらず、公知の技術とは言い難い。このような断面径の分散が大きい繊維束は、ゴム補強用繊維、あるいはフィルタやクッション材などの不織布として用いた場合、その特性が十分に発揮されるものではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６３６１２号公報
【特許文献２】特開平６−３４６３２２号公報
【特許文献３】特開平１０−８８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、繊維径の均一なタイヤコード、ベルト、ホースなどのゴム資材の補強用繊維、あるいはフィルタやクッション材などの不織布として好適な、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が均一なポリエチレンナフタレート短繊維を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らの研究によればポリエチレンナフタレート樹脂を吐出するシェアレートを１２００ｓ−１以下とすることにより、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径の分散度が２０％以下である、断面径が均一なポリエチレンナフタレート短繊維が得られることを見出した。
【０００７】
かくして全繰り返し単位中の少なくとも９０モル％がエチレン−２，６−ナフタレート単位であるポリエチレンナフタレートから形成された繊維であって、さらに下記（ａ）〜（ｄ）を満足するポリエチレンナフタレート短繊維。
（ａ）０．４５ｄＬ／ｇ≦極限粘度≦１．００ｄＬ／ｇ
（ｂ）繊維径分散度≦２０％
（ｃ）１．１ｄｔｅｘ≦単繊維繊度≦１００ｄｔｅｘ
（ｄ）３ｍｍ≦繊維長≦２００ｍｍ
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポリエチレンナフタレート短繊維は繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が非常に均一であり、産業資材分野、特にゴム補強用繊維、あるいはフィルタやクッション材などの不織布として好適な繊維である。また本発明におけるポリエチレンナフタレート繊維に捲縮を付与することなくカットしたものは、例えば抄紙などの不織布の用途として好適な繊維である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明でいうポリエチレンナフタレートは、エチレン−２，６−ナフタレート単位を全繰り返し単位中９０モル％以上含んでいる必要があり、１０モル％以下の割合で適当な第３成分を含む重合体であっても差し支えない。なかでもエチレン−２，６−ナフタレート単位を９５モル％以上含んでいることがより好ましい。エチレン−２，６−ナフタレート単位を９０モル％未満であると目的とする用途に対して耐熱性が不足するので好ましくない。一般にポリエチレン−２，６−ナフタレートは、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下適当な反応条件のもとにエチレングリコールと縮重合せしめることによって合成される。このとき、ポリエチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に適当な１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合ポリエステルが合成される。
【００１０】
適当な第３成分としては、（ａ）２個のエステル形成性官能基を有する化合物：例えばシュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸；シクロプロパンジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、デカリンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸；フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−１，４−ジカルボン酸、ナフタレン−１，５−ジカルボン酸、ナフタレン−１，８−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、３，４’−ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３，５−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのカルボン酸；グリコール酸、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸；プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジブチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ｐ，ｐ′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，２−ビス（ｐ−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、ポリアルキレングリコールなどのジヒドロキシ化合物；それらの機能的誘導体；前記カルボン酸、オキシカルボン酸、ジヒドロキシ化合物またはそれらの機能的誘導体から誘導される高重合度化合物や、（ｂ）１個のエステル形成性官能基を有する化合物、例えば安息香酸、ベンジルオキシ安息香酸、メトキシポリアルキレングリコールなどが挙げられる。ここで機能的誘導体とは他の官能基を持つ化合物と反応させることによりエステル基を形成できる官能基を有する誘導体のことを表す。
【００１１】
さらに（ｃ）３個以上のエステル形成性官能基を有する化合物、例えばグリセリン、ペンタエリスルトール、トリメチロールプロパン、トリメシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸なども重合体が実質的に線状である範囲内で使用可能である。
また、前記ポリエステル中に二酸化チタンなどの艶消剤やリン酸、亜リン酸およびそれらのエステルなどの安定剤が含まれていてよいことはいうまでもない。
【００１２】
本発明の繊維を形成するポリエチレンナフタレートは、その極限粘度（ＩＶ）が０.４５ｄＬ／ｇ以上１．００ｄＬ／ｇ以下であることが必要である。さらに好ましくは０.４９〜０．８０ｄＬ／ｇである。本発明でいう極限粘度は繊維をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒（容積比６：４）に溶解し、３５℃で測定した粘度から求めた値である。極限粘度が０.４５ｄＬ／ｇ未満では、ポリエチレンナフタレート短繊維の強度、タフネスが低下する。一方、極限粘度が１.００ｄＬ／ｇを越えるようなポリエチレンナフタレートは溶融粘度が極端に高く、また紡糸（溶融）温度を上げすぎる熱分解反応が進行するため紡糸工程が不良となり易く、ポリエチレンナフタレート短繊維の製造が難しくなることがある。ポリエチレンナフタレートを重合する際に溶融重合又は固相重合などの重合様式、重合温度、圧力、重合時間等を適宜調節することによりこの極限粘度の範囲になるようにすることができる。さらに、繊維化する際に充分乾燥を行うなどの手法により、その極限粘度の低下を抑制することにより実現することができる。
【００１３】
本発明におけるポリエチレンナフタレート短繊維は通常知られている溶融紡糸装置を用いて、溶融紡糸することができる。ただし、紡糸口金孔径が０．６０〜０．８０ｍｍの口金を用いて溶融紡糸し、溶融紡糸時の口金孔からのシェアレートが１２００ｓ−１以下であることが好ましい。より好ましくは１０００ｓ−１以下である。シェアレートが１２００ｓ−１を越えると、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が不均一となって好ましくない。シェアレートが１２００ｓ−１以下にするためには紡糸に使用する口金孔の径を上記の範囲内で大きくすることにより達成することができる。また後述のように紡糸時の条件の1つである吐出量とのバランスによっても設定することが出来る。
【００１４】
さらに得られるポリエチレンナフタレート繊維の繊維径分散度が２０％以下である必要がある。繊維径分散度とは５０本以上の単糸について繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径を実測しその標準偏差を平均値で割った値である。より好ましい繊維径分散度は１０％以下である。繊維径分散度が２０％を越えると、例えば不織布などの産業用途に使用した際に強度などの物性が均一とならないので好ましくない。繊維径分散度を２０％以下にするためには口金から吐出するポリマーのシェアレートを１２００ｓ−１以下にするなどにより達成することができる。
【００１５】
さらに得られるポリエチレンナフタレート繊維の単繊維繊度は１．１〜１００ｄｔｅｘであり、繊維長が３〜２００ｍｍである必要がある。単繊維繊度が１．１ｄｔｅｘ未満の繊維は安定して紡糸を継続することができる吐出量とすることが難しい、または、口金の孔数増加に伴う紡糸性不良が増加するなどの点から好ましくない。一方、単繊維繊度が１００ｄｔｅｘ以上では不織布などに成形加工した際に硬くなってしまい、不織布の風合いが優れたものとならないので好ましくない。単繊維繊度は好ましくは１．１〜２０ｄｔｅｘであり、より好ましくは１．１〜１５ｄｔｅｘ、よりもっと好ましくは１．１〜１３ｄｔｅｘ、更によりもっと好ましくは１．１〜１２ｄｔｅｘ、最も好ましくは１．１〜１１ｄｔｅｘである。単繊維繊度は紡糸工程での口金の孔の大きさ、吐出量、ドラフト、シェアレート等の条件、延伸工程での延伸倍率の設定条件等により適宜調製することができる。繊維長は３ｍｍ未満であると繊維の後の工程における高次加工の過程で繊維末端から僅かに抜け出ることがあり、この抜け出る割合がより高くなってしまうので好ましくない。繊維長が２００ｍｍを超えると紡績工程を始めとして工程通過性が不良となって好ましくない。繊維長は好ましくは４〜１００ｍｍであり、より好ましくは４〜７０ｍｍ、最も好ましくは５〜５５ｍｍである。
【００１６】
更に本願のポリエチレンナフタレート繊維を製造する際には、紡糸口金孔径が０．３０〜０．８０ｍｍの口金を用いて溶融紡糸することが好ましい。紡糸口金孔径が０．３０〜０．８０ｍｍの範囲を越えると繊維の繊維径分散度が２０％以上となって好ましくない。
【００１７】
また、本発明のポリエチレンナフタレート繊維の断面形状については特に限定されるものではなく、例えば丸形、楕円形、三角・四角・六角などの多角形、星形・十（十字形）・Ｙ字形・Ｈ字形・花びら形・帽子形などの異形断面、および中空形などを挙げることができ、これらの形状を一部変更したものや合成したものでもよい。また、これらの各種の断面形状を組み合わせてもよい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、各物性値は下記の方法により測定したものである。
【００１９】
（１）繊維の強伸度、繊度、繊維長
引張荷重測定器（島津製作所オートグラフ）を用い、ＪＩＳ  Ｌ−１０１５に記載された方法に従って測定した。
【００２０】
（２）繊維径分散度：Ｖ
繊維径分散度は、繊維の繊維軸方向に対して垂直な断面におけるセクション写真を撮影し、断面径を測定した後繊維断面の面積を計算し、下記計算式により算出した。
【数１】
2008057090.tif 000002
Ｘｉ：繊維断面の面積、  ｘ：ΣＸｉ／ｎ、  ｎ：測定したサンプル数
以下の実施例、比較例においてはサンプル数１０で測定を行った。
【００２１】
（３）極限粘度：ＩＶ
極限粘度は繊維サンプルをフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒（容積比６：４）に溶解し、３５℃でウベローデ型粘度計を用いて測定した粘度から求めた値である。
【００２２】
（４）１孔当たりの吐出量：Ｑ１
１孔当たりの吐出量は、口金からのポリエチレンナフタレートポリマーの１分間当たりの吐出量を実測し、口金孔数で割ることにより算出した。この値を調整することによってもシェアレートを所定の値に制御することも出来る。
【００２３】
（５）シェアレート：γ
吐出線速度は、下記計算式により算出した。
【数２】
2008057090.tif 000003
γ：シェアレート、  Ｑ２：１孔当たりの１秒間の吐出量、  Ｄ：口金の孔径、  ρ：溶融ポリマー密度
【００２４】
［実施例１］
溶融粘度０．６２ｄＬ／ｇのエチレン−２，６−ナフタレートチップを３１０℃の温度で溶融後、孔径０．６５ｍｍの吐出孔を２５０ホール有する紡糸口金から２．０ｇ／分・ホールで吐出した。吐出された糸条は冷却風を吹き付けて固化し、オイリングローラーで油剤を付与した後、５００ｍ／分の速度で巻き取った。ついで未延伸糸を第１延伸ローラーと第２延伸ローラーの間で１１０〜１４０℃に加熱して第１段延伸（延伸倍率：２．０〜４．０倍）を行い、引き続き第２延伸ローラーと第３延伸ローラーの間で１１０〜１４０℃に加熱して第２段延伸（延伸倍率：１．００〜１．５０倍）を行った後、さらに２００℃の熱セットローラーにて熱セットした。延伸糸を７０〜１２０℃に予熱し、押し込み式のクリンパーにて捲縮を付与した。その後所定の長さに繊維をカットした。繊維製造時の条件、得られた短繊維の物性を表１に示した。
【００２５】
［実施例２］
紡糸口金孔径が０．６０ｍｍ、１．３ｇ／分・ホールであること以外は実施例１と同一の方法で繊維を得た。繊維製造時の条件、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００２６】
［実施例３］
紡糸口金孔径が０．６０ｍｍ、０．９４ｇ／分・ホールであること以外は実施例１と同一の方法で繊維を得た。繊維製造時の条件、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００２７】
［実施例４］
紡糸口金孔径が０．４０ｍｍ、０．９４ｇ／分・ホールであること以外は実施例１と同一の方法で繊維を得た。繊維製造時の条件、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００２８】
［比較例１］
紡糸口金孔径が０．２６ｍｍ、１．３ｇ／分・ホールであること以外は実施例１と同一の方法で繊維を得た。繊維製造時の条件、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００２９】
［比較例２］
紡糸口金孔径が０．２６ｍｍ、０．２３ｇ／分・ホール、紡糸速度が８００ｍ／分であること以外は実施例１と同一の方法で繊維を得た。繊維製造時の条件、得られた繊維の物性を表１に示した。
【００３０】
【表１】
2008057090.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のポリエチレンナフタレート繊維は繊維軸方向に対して垂直な断面における断面径が非常に均一であり、産業資材分野、特にゴム補強用繊維、あるいはフィルタやクッション材などの不織布として好適な繊維である。また本発明におけるポリエチレンナフタレート繊維に捲縮を付与することなくカットしたものは、例えば抄紙等の不織布用途として好適な短繊維である。このような繊維は上述の用途に好適な繊維となる点において産業上非常に有意義である。