(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維軸方向に１個の三角形状または四角形状の中空部を有する単糸を含み、かつ下記（１）〜（４）の条件を同時に満足することを特徴とするポリエステル繊維。
（１）破断強度６．０cN/dtex以上
（２）破断伸度１０〜２０％
（３）中空率６〜４０％
（４）動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下。
【請求項２】
エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とすることを特徴とする請求項１に記載のポリエステル繊維。
【請求項３】
ポリエステル繊維の固有粘度が０．８以上、単糸繊度が３〜２０dtexであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリエステル繊維。
【請求項４】
偏向蛍光法による非晶配向が０．９３以下である請求項１〜３いずれか１項に記載のポリエステル繊維。
【請求項５】
中空部の断面形状が三角形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリエステル繊維。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載のポリエステル繊維の製造方法であって、固有粘度０．８以上のポリエステルを、吐出後のマルチフイラメントを構成する単糸断面に１個の中空部を形成するように、スリット状に設けた吐出孔より溶融押し出しした後に冷却し、油剤を付与した後、引き取りローラーによって引き取り、一旦巻き取った後、または一旦巻き取ることなく延伸し、ワインダーで巻き取るポリエステル繊維の製造方法において、中空部を三角形状または四角形状とし、引き取りローラーの周速度が１５００ｍ／分以上であることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法。
【請求項７】
最終巻き取り速度が４０００ｍ/分以上であることを特徴とする請求項６に記載のポリエステル繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用途に使用されるポリエステル繊維に関する。さらに詳しくは撚糸、熱セット後の強力利用率に優れ、係留ロープ等の船舶資材や延縄等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホースとして使用されるポリエステル繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレートからなる繊維は耐候性、耐摩耗性、寸法安定性等に優れることから、係留ロープ等の船舶資材や延縄、底曳網、定置網等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホース、シートベルト用途などに広く使用されている。これらのうち、ロープやゴム補強などの用途では撚糸、熱セットされた後に使用に供される。ポリエステル繊維は上述のような長所を有するものの、ナイロン繊維、その他の高強力繊維に較べると強力の面で劣るという欠点があった。
【０００３】
そこで、撚糸、熱セット後使用される用途において使用されるポリエステル繊維製品の高強力化を図る試みが原糸そのものの強度を高めることによって、また、撚糸以降の加工時における強力低下を少なくする（強力利用率を高める）ことによってなされている。
【０００４】
前者の方法としては紡出糸の固有粘度を高くし、かつ延伸倍率を高くする方法があり、後者の方法としては、仕上げ油剤の改良により単繊維間の摩擦係数を下げることが行われている。また、特開平１−１８３５８８号公報には撚糸時の強力利用率を高めるために繊維自身を中空形状とする方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固有粘度を高くし、かつ延伸倍率を高くする方法では原糸の高強度化に伴い伸度が低下し、安定に製糸を行うことができなくなることから生産性が低下するという問題点があった。
【０００６】
また、仕上げ油剤の改良により単繊維間の摩擦係数を下げる方法では糸条の収束性が低下するほか、巻き取り時のパッケージ形状の崩れが発生しやすくなるという問題点があった。
【０００７】
一方、特開平１−１８３５８８号公報に提案されている、撚糸時の強力低下を改善するために繊維として中空形状のものを使用する方法は上述のような問題もなく、撚糸時の強力利用率向上のためには有効な手法であるが、未だ撚糸時の強力改善は不十分であった。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の有する課題を背景になされたもので、その目的は従来公知の技術では得られなかった撚糸、熱セット後の高い強力利用率を有するポリエステル繊維を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的はかかるポリエステル繊維を、高い生産性で得ることができる製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のポリエステル繊維は、主として次の構成を有する。すなわち、繊維軸方向に１個の三角形状または四角形状の中空部を有する単糸を含み、かつ下記（１）〜（４）の条件を同時に満足することを特徴とするポリエステル繊維。
（１）破断強度６．０cN/dtex以上
（２）破断伸度１０〜２０％
（３）中空率６〜４０％
（４）動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下
である。
【００１０】
さらに、本発明のポリエステル繊維においては、次の（ａ）〜（ｄ）がそれぞれ好ましい態様であり、これらの条件を適用することによって、さらに優れた効果の取得を期待することができる。
（ａ）エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とすること。
（ｂ）ポリエステル繊維の固有粘度が０．８以上であり、単糸繊度が３〜２０dtexであること。
（ｃ）偏光蛍光法による非晶配向が０．９３以下であること。
（ｄ）中空部の断面形状が三角形状であること。
【００１１】
また、本発明のポリエステル繊維の製造方法は、前記ポリエステル繊維の製造方法であって、固有粘度０．８以上のポリエステルを、吐出後のマルチフイラメントを構成する単糸断面に１個の中空部を形成するように、スリット状に設けた吐出孔より溶融押し出した後に冷却し、油剤を付与した後、引き取りローラーによって引き取り、一旦巻き取った後または一旦巻き取ることなく延伸し、ワインダーで巻き取るポリエステル繊維の製造方法において、中空部を三角形状または四角形状とし、引き取りローラの周速度が１５００ｍ／分以上であることを特徴とするポリエステル繊維の製造方法である。さらに、本発明のポリエステル繊維の製造方法は、次の（ｅ）の条件を適用することによって、さらに優れた効果の取得を期待することができる。
（ｅ）最終巻き取り速度が４０００ｍ／分以上であること。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、中空部を有するポリエステル繊維の撚糸、熱セット時の強力利用率をさらに向上する方法について鋭意検討した結果、繊維中の非晶部の構造が強力利用率に対して重要な役割を果たしており、この非晶部の構造を特定の範囲とすることにより撚糸・熱セット後の強力利用率を高めることができることを見い出し、本発明に達したものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明のポリエステル繊維はエチレンテレフタレートを基本的な繰り返し単位とするポリマから形成されていることが好ましいが、本発明の効果を損ねない範囲で１０％以下の共重合成分を含んでいてもよい。共重合される成分としては例えばイソフタール酸、カプロラクトン、アジピン酸、ジフェニルカルボン酸、セバチン酸、ｐ−オキシ安息香酸、ブタンジオール、プロピレングリコール、１，４−ヒドロキシメチルシクロヘキサンなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明のポリエステル繊維の強度は６．０cN/dtex以上であることが必須であり、好ましくは７．０cN/dtex以上である。強度が６．０cN/dtexに満たない場合にはたとえ撚糸、熱セット時の強力利用率を高めても得られる製品における強力が高くならないことから好ましくない。
【００１５】
破断伸度は１０〜２０％であることが必須であり、好ましくは１１〜１６％である。破断伸度が１０％未満の場合には加撚時の強力利用率が低くなることから好ましくなく、逆に破断伸度が２０％を越える場合には高強力のポリエステル繊維が得られにくいことから好ましくない。
【００１６】
中空率は６〜４０％であることが必須であり、好ましくは１０〜３０％である。中空率が６％未満の場合には中空糸の有する加撚時の歪み吸収効果が十分には発揮されにくくなる。中空糸を撚糸して使用する場合には撚糸構造の中で部分的にフィラメントが変形し、部分的に中空形状を維持しなくなることは避けがたいが、中空率が４０％を越える場合には肉厚が薄くなるため加撚時の初期の段階で中空部の変形が生じやすくなり、その結果加撚時の強力利用率の向上効果が得られにくくなることから好ましくない。
【００１７】
また、本発明のポリエステル繊維は動的粘弾性測定におけるｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下であることが必須であり、好ましくは１４３℃以下である。ｔａｎδのピーク温度が１４５℃よりも高い場合には、例え繊維の形状を中空形状としても十分に高い強力利用率は得られず、ｔａｎδのピーク温度が１４５℃以下になるような繊維内部の微細構造と、繊維の形態としての中空形状の両方を併せ持つ繊維のみが特異的に良好な強力利用率を示す。
【００１８】
本発明のポリエステル繊維の固有粘度は０．８以上であることが高強度化、撚糸時の形状維持性および撚糸後ゴム中で使用される際の耐ゴム中劣化特性の点から好ましい。
【００１９】
また、ポリエステル繊維の単糸繊度は特に限定されるものではないが、好ましくは３〜２０dtexであり、さらに好ましくは４〜１５dtexである。単糸繊度をかかる範囲にすることにより、中空部が変形しにくいポリエステル繊維を得ることが出来る。
【００２０】
さらに、本発明のポリエステル繊維の偏光蛍光法によって測定された非晶配向（Ｆ）は０．９３以下であることが、良好な強力利用率を得るために好ましく、さらに好ましくは０．９０以下である。
【００２１】
本発明のポリエステル繊維はその内部に繊維方向に連続する実質上１個の中空部を有するものであっても、あるいは隔壁によって隔てられた実質上複数の中空部を有するものであってもよい。
【００２２】
中空部の断面形状は三角形状または四角形状である。撚糸時等の圧縮による断面の変形のしやすさは中空部の断面形状に依存し、加工中に容易に中空形状が破損すれば所期の機能を発揮できないことから、中空部の形状は変形しにくい形状とするのが好ましい。通常の溶融紡糸によると中空部の形状はエッジの明確な多角形となることはなく、ほぼ真円に近い形かあるいは角の丸まった多角形（三角形であればおむすび状の形状）になるが、これらの中では中空部の形状は角の丸まった三角形とするのが容易に潰れにくいことから好ましい。
【００２３】
本発明のポリエステル繊維は公知の顔料を含有させたり、公知の染料により染色させたりすることができる。公知の顔料としてはカーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄等の無機顔料やフタロシアニン系、ペリノン系、ペリレン系等の有機系の顔料があげられる。染料としては主として分散染料が用いられる。
【００２４】
次に本発明のポリエステル繊維の製造方法について説明する。
本発明のポリエステル繊維の製造方法は、固有粘度０．８以上のポリエステルを、吐出後のマルチフイラメントを構成する単糸断面に少なくとも１個以上中空部を形成するように、スリット状に設けた吐出孔より溶融押し出した後に冷却し、油剤を付与した後、引き取りローラーによって引き取り、一旦巻き取った後または一旦巻き取ることなく延伸し、ワインダーで巻き取るものである。
【００２５】
撚糸、熱セット時の高い強力利用率を得るためには高応力の紡糸を行い、ある程度配向の進んだ中空形状の未延伸糸を延伸することが必要であり、このために中空の未延伸糸を引き取るローラーの周速度は１５００ｍ／分以上であることが必要であり、好ましくは１８００ｍ／分以上、さらに好ましくは２０００ｍ／分以上である。引き取りローラーの周速度が１５００ｍ／分に満たない場合には高い強力利用率が得られない。
【００２６】
延伸は一旦巻き取った後別工程として実施しても、あるいは一旦巻き取ることなく紡糸工程に引き続き連続して行うこともできるが、生産性の点からは一旦巻き取ることなく紡糸工程に引き続き連続して延伸を行うことが好ましい。この際の最終巻き取り速度は４０００ｍ／分以上であることが好ましい。
【００２７】
中空形状を有するポリエステル繊維は、易溶出成分を芯成分に用いた芯鞘構造の繊維を一旦作り、芯部を溶出させる方法によっても得ることができるが、本発明のポリエステル繊維の製造方法では溶融したポリマをスリット状に設けた吐出孔より溶融押し出しすることによって行う。使用されるスリット状の吐出孔形状とそれにより得られるポリエステル繊維の断面を図１に例示するが、本発明のポリエステル繊維の製造方法で使用される吐出部の形状は図１のＡ、Ｂである。
【００２８】
本発明のポリエステル繊維の製造方法の上記以外の部分は従来公知のポリエステル繊維の溶融紡糸方法と同様の方法によって行うことができる。以下にその一例を示す。口金板への吐出孔の配列は１列もしくは複数列の環状配列であっても、全面に配孔されたものであってもよい。
【００２９】
口金下、冷却風吹き出し部までの間には必要に応じて加熱筒や断熱筒を設けることができる。本発明では高重合度のポリマを使用するので口金下に５〜４０ｃｍの加熱筒あるいは断熱筒を用いることが好ましい。もちろん加熱筒と断熱筒は併用しても差し支えない。
【００３０】
吐出された繊維は冷却されるが、冷却は空気、窒素などの気体の吹き付けによるのがよい。気体吹き出し装置も通常の溶融紡糸で使用されるユニフロー型、プッシュ・プル型、環状吹き出し型などをそのまま使用することができる。延伸部にはホットローラー、延伸熱板延伸の他、延伸熱源としてスチームや加熱空気などの流体を使用してもよい。延伸段数は特に限定されないが好ましくは２段以上の複数段延伸で行い、必要に応じて延伸後に１５％以下の弛緩処理を施した後巻き取られる。
【００３１】
本発明のポリエステル繊維を構成する個々のフィラメントの中空率は厳密に同一である必要はなく、中空率の異なるフィラメントから構成されていてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲において中空部を有さないフィラメントが一部に混在してもよい。
【００３２】
さらには例えばロープなどの用途に複数の繊維を合糸して使用するに際しては、本発明のポリエステル繊維を中空部を有さない他の繊維とともに使用することもできる。
【００３３】
中空形状と低いｔａｎδピーク温度の組合せによって特異的に加撚時の強力利用率が向上するメカニズムについては完全に理解されているわけではないが、以下のような作用によるものと考えられる。
【００３４】
コードあるいはロープ状物のような撚糸構造物においてはそれらを構成する個々のフィラメントは周囲のフィラメントから圧縮変形歪みを発生させるような力を受け、かかる力によりフィラメントの内部構造がダメージを受けると撚糸構造物として担える最大応力が低下する。本発明のポリエステル繊維においては繊維を構成するフィラメントが中空形状を有しているために周囲からの圧縮歪みを受けた際にもその初期には自らの断面の変形によって吸収することでフィラメントの内部構造が受けるダメージが小さくなる。さらに大きな圧縮によってポリマー自身がダメージを受けるような変形に至った際にも繊維内部の非晶部分がルーズな構造を有しているために外部からの力を緩和しやすくなり、強力の低下が小さくなるものと考えられる。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例に基づきさらに詳細に説明する。なお、本発明における諸特性の測定方法は以下の通りである。
【００３６】
（１）強度・伸度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１３により測定した。（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分で強伸度曲線を描くことにより求めた。
【００３７】
（２）中空率
試料を樹脂に包埋し繊維軸に対し垂直にカットした後、光学顕微鏡を用いて２００〜５００倍の倍率で断面写真を撮った。得られた断面写真から単糸２０本を任意に選び出し、単糸全体の面積（ＳA）と中空部の面積（ＳB）とから次の式によって求めた。
中空率＝ＳB／ＳA×１００。
【００３８】
（３）固有粘度（ＩＶ）
オルソクロロフェノール１００ｍｌに対し試料８ｇを溶解した溶液の相対粘度ηをオストワルド粘度計を用いて２５℃で測定し、次の近似式によって求めた。
ＩＶ＝０．０２４２η＋０．２６３４。
【００３９】
（４）ｔａｎδのピーク温度
東洋ボールドウィン（株）製ＤＤＶ−II型動的粘弾性測定装置を用い、振動数１１０Ｈｚ、昇温速度３℃／分で室温から２００℃までの範囲で測定を行い、最も大きなｔａｎδを示す温度を求めた。
【００４０】
（５）非晶配向（Ｆ）
５５℃に保たれた蛍光剤（Mikephor ETN）０．２ｗｔ％水溶液中にポリエステル繊維を４時間浸漬、撹拌し、水洗後風乾して測定試料とする。測定には日本分光工業（株）製ＦＯＭ−１偏光蛍光光度計を使用し、透過法により励起波長３６５ｎｍ、蛍光波長４２０ｎｍで偏光板により繊維軸方向の相対蛍光強度（Ａ）と繊維軸に直交する方向の相対蛍光強度（Ｂ）を測定し、Ａ、Ｂから次の式によって求めた。
非晶配向Ｆ＝（１−Ｂ／Ａ）×１００。
【００４１】
（６）ロープの強力利用率
（株）オリエンテック社製“テンシロン”引張試験機を用い、ロープ強力を測定し、次式によって求めた。
強力利用率（％）＝（ロープの強力[Ｎ]×１００）／（延伸糸繊度［dtex]×強度[cN/dtex]×撚合わせ本数）×１００。
【００４２】
（実施例１〜２および比較例１〜２）
固有粘度１．２０のポリエチレンテレフタレートのペレットをエクストルーダで溶融させ、計量ポンプによりスリット内径１．５０ｍｍ、スリット幅０．１５ｍｍ、スリット間隔０．２５ｍｍの３つのスリット状を設けた孔数２４０の紡糸口金に配し、３００℃で溶融紡糸した。紡出された糸条を温度３２０℃、長さ３００ｍｍの加熱筒を通過させ、次いで常温、風速３０ｍ／分のユニフロー型チムニーを通過させ冷却した後、給油ローラーで給油を施した後、紡糸引き取りローラーで引き取り、一旦巻き取ることなく引き続き表１に示す条件で２段延伸し弛緩処理して巻き取ることによりポリエステル繊維を製造した。得られたポリエステル延伸糸の物性および繊維構造パラメーターを表２に示す。次ぎにこの延伸糸１０本を合糸して１８０回／ｍの下撚りをかけ、次いでこの下撚り糸３本を合糸して２１０回／ｍの中撚りをかけ、さらに中撚り糸３本を合糸して８０回／ｍの上撚りをかけた。次ぎにこの合糸、撚糸糸を１００℃の熱湯水に２分間浸漬させ熱セットを施しロープを作成した。得られたロープの強力および強力利用率を表２に示す。
【００４３】
（実施例３）
得られた延伸糸の下撚り合糸本数を２０本とした以外は実施例１と同様の製糸工程によりポリエステル繊維を製造し、合糸、撚糸、熱セットを施しロープを作成した。得られたポリエステル延伸糸の物性、繊維構造パラメーターおよび得られたロープの強力、強力利用率を表１に示す。
【００４４】
表１から明らかなように、本発明の方法によれば撚糸、熱セット後のロープ強力は十分に高く、すなわち高い強力利用率でロープを作成することができた。これに対して、延伸糸の強度が本発明の範囲外である比較例１の場合、得られたロープの強力利用率は高いものの、強力の面で問題があった。また、繊維構造パラメータであるｔａｎδのピーク温度が本発明の範囲外である比較例２の場合には、得られたロープの強力および強力利用率が十分ではなかった。
【００４５】
【表１】
0004826011.tif 000002
（実施例４〜５および比較例３〜５）
固有粘度１．２０のポリエチレンテレフタレートのペレットをエクストルーダで溶解させ、計量ポンプにより表２に示すような孔数２４０の紡糸口金に配し、３００℃で溶融紡糸した。紡出された糸条を温度３２０℃、長さ３００ｍｍの加熱筒を通過させ、次いで常温、３０ｍ／分のユニフロー型チムニーを通過させ冷却した後、給油ローラーで給油を施した後、周速度２３００ｍ／分で回転する紡糸引き取りローラーで引き取った。引き続き糸条を周速度２３００ｍ／分、３９００ｍ／分、５４５０ｍ／分、５２３２ｍ／分で回転する加熱されたローラー群に順次巻き掛け２段延伸および弛緩処理して巻き取ることによりポリエステル繊維を製造した。得られたポリエステル延伸糸の物性および繊維構造パラメーターを表２に示す。引き続き実施例１と同様の方法により撚糸、熱セットを行いロープを作成した。得られたロープの強力、強力利用率を表２に示す。表２から明らかなように本発明の方法によれば撚糸、熱セット後のロープ強力および強力利用率が高いロープを得ることができた。
【００４６】
これに対して、中空率が本発明の範囲外である比較例４、中空部を有さない比較例５の場合には撚糸、熱セット後の強力利用率が低く、充分な強力を持ったロープを得ることができなかった。
【００４７】
【表２】
0004826011.tif 000003
【００４８】
【発明の効果】
本発明の方法の通りポリエステル繊維の形態として中空形状と繊維内部の微細構造をある特定の範囲とすることにより、撚糸、熱セット後の強力利用率を高めることが可能となる。本発明の方法で得られる繊維は、係留ロープ等の船舶資材や延縄、底曳網、定置網等の漁業資材、タイヤ等のゴム資材の補強繊維や送水ホース、シートベルト用途等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する紡糸口金のスリット形状と得られる繊維断面の概略図を示す。
【符号の説明】
１：スリット内径
２：スリット幅
３：スリット間隔
【図１】
0004826011.tif 000004