JP2948006B2 - ポリエチレンナフタレート繊維 - Google Patents

ポリエチレンナフタレート繊維

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱性、特に耐湿熱性が
改善されたポリエチレンナフタレート繊維に関し、特に
タイヤコード、ベルトおよびホースなどの産業資材用途
での補強用繊維として好適なポリエチレンナフタレート
繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】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としてはポリエチレンテレフタレー
ト繊維が広く使用されているが、ゴム中に封入され高温
に曝された場合、ゴム中の水分により加水分解を受け、
強度が大きく低下し、ゴム中での耐久性は十分とは言え
ない。このため、耐加水分解性に優れるポリエチレンナ
フタレート繊維をゴム補強用に用いることが提案されて
いる。しかし、ポリエチレンナフタレート繊維を用いた
場合、確かにポリエチレンテレフタレートとの比較では
耐加水分解性は向上するが、単にそれのみでは産業資材
用途に適したものは得られない。例えば、特公昭56―
27639号公報には広角X線回折強度分布曲線におい
てブラグ反射角2θ=18.7°にピークを有する特定
の結晶構造を取らせることにより、耐加水分解性を改良
できることが開示されている。しかし、この提案では、
特定の結晶構造を取らせているために、得られた延伸糸
の強度レベルは5〜6g/de程度に留まり、該提案の
目的である抄紙用カンバスとしては十分な強度レベルで
あるが、ゴム資材等の補強用繊維としては不十分であ
る。一方、ポリエチレンテレフタレート繊維の場合に
は、耐加水分解性の向上策として、末端カルボキシル基
濃度を低減させることは公知であり、例えば、特公平1
―15604号公報および特公平3―47326号公報
には特定のカルボジイミド化合物を紡糸時添加し、ポリ
エチレンテレフタレート繊維のカルボキシル基濃度を低
減させる方策が提案されている。
【0003】しかしながら、ポリエチレンナフタレート
繊維の場合は、元来、耐加水分解性が良いこともあり、
また、ゴム資材分野にまだ充分には用いられていないこ
ともあって、その耐加水分解性の更なる向上については
具体的な提案は、先述の抄紙用カンバンス向けの提案以
外には見当たらないのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、極めて優れ
た耐加水分解性を示す、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として好適なポリエチレン
ナフタレート繊維を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、固
有粘度が0.70以上で末端カルボキシル基量が40e
q/106g以下である、エチレン―2,6―ナフタレ
ート単位を90モル%以上含むポリエステルに、N,
N′―ビス(2,6―ジイソプロピルフェニル)カルボ
ジイミドをポリエステルに対して0.5〜2.5重量%
添加し溶融紡糸して得たポリエチレンナフタレート繊維
であって、下記〜を同時に満足することを特徴とす
るポリエチレンナフタレート繊維により達成される。 0.70≦固有粘度IV≦1.00 末端カルボキシル基量CV≦15eq/106g 強度ST≧9.0g/de 密度d≧1.362g/cm3
【0006】
【発明の実施の形態】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90
モル%以上含んでおればよく、10モル%以下の割合で
適当な第3成分を含む共重合ポリエステルであっても差
し支えない。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。
【0007】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―2,7―ジカルボン酸、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、ネオ
ペンチレングリコール、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オキシ化合物;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、オ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。
【0008】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。
【0009】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。
【0010】本発明のポリエチレンナフタレート繊維
は、その延伸糸の固有粘度が0.7〜1.0である。本
発明でいう固有粘度は、ポリマーあるいは未延伸糸をフ
ェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒に(容
量比6:4)に溶解し、35℃で測定した粘度から求め
た値である。固有粘度が0.70未満では耐加水分解性
が低下するだけでなく、高強度、高タフネスな糸質の繊
維は得られず、補強用繊維としては不適当である。一
方、固有粘度が1.0を超えるような繊維は、紡糸工程
が不良となりやすく、実用上望ましくない。
【0011】また、末端カルボキシル基量は15eq/
106g以下とする必要があり、15eq/106gを越
えると耐加水分解性が不十分となる。
【0012】さらに、強度は9g/de以上、繊維の密
度は1.362g/cm3以上とする必要があり、いず
れか一方が上記未満の場合にも、耐加水分解性は不十分
となる。
【0013】以上に述べたごとく、本発明では、単繊維
デニールが8デニール未満のポリエチレンナフタレート
繊維において、固有粘度が0.70〜1.0で末端カル
ボキシル基量を15eq/106g以下となし、且つ強
度9.0g/de以上といった高配向度とし、また密度
1.362g/cm3以上といった結晶化の進んだ繊維
構造をとらせることによって、はじめて極めて優れた耐
加水分解性を有する繊維が得られることを見出したので
ある。
【0014】本発明のポリエチレンナフタレート繊維を
ゴム補強用繊維として用いた場合、従来のポリエチレン
テレフタレート繊維を用いた場合は言うまでもなく、従
来の高強度ポリエチレンナフタレート繊維と比較して
も、その耐久性は格段に優れており、その工業的意義は
大きい。
【0015】本発明のポリエチレンナフタレート繊維を
製造する方法としては、例えば以下の方法が例示され
る。
【0016】すなわち、エチレン―2,6―ナフタレー
ト単位を90モル%以上含むポリエチレンナフタレート
樹脂を溶融紡糸する際に、固有粘度が0.7以上でカル
ボキシル末端基量が40eq/106g以下の樹脂に
N,N′―ビス(2,6―ジイソプロピルフェニル)―
カルボジイミドを0.5〜2.5重量%添加してカルボ
キシル末端基量が15当量/106g以下のポリエチレ
ンナフタレート未延伸糸を得、しかる後、熱延伸して強
度9g/de以上で、かつ密度が1.362g/cm3
以上の繊維とする方法が好ましく採用される。
【0017】溶融紡糸時に化合物を添加し、ポリエステ
ル樹脂の末端カルボキシル基量を低下させる方法は、従
来種々提案されている。しかし、これらの方法はいずれ
もポリエチレンテレフタレートを主たる対象としてお
り、添加する化合物としては、エポキシ化合物(特公昭
44―27911号公報など)、環状炭酸エステルやカ
ルボジイミド化合物(特公昭55―9091号公報な
ど)が提案されている。しかしながら、本発明者らの検
討によれば、溶融紡糸温度を310℃以上とする必要の
あるポリエチレンナフタレートの場合、エポキシ化合物
や環状炭酸エステルでは重合度の低下が大であったり、
発泡が激しいために、実質上使用できないことを見い出
し、さらに検討した結果、特定のモノカルボジイミド化
合物を添加した場合には、ポリエチレンナフタレートの
重合度を低下させることなく末端カルボキシル基を効果
的に減少させ得ることを見い出したのである。
【0018】すなわち、紡糸時の熱分解や副反応が少な
くポリエチレンナフタレートポリマーの重合度低下がな
いことから、本発明ではモノカルボジイミド化合物とし
て、N,N′―ビス(2,6―ジイソプロピルフェニ
ル)―カルボジイミドを使用する。なお、ビスカルボジ
イミド化合物の如きポリカルボジイミド化合物は、ポリ
エチレンナフタレートを急速に高重合度化させるため、
ポリエチレンナフタレートとポリカルボジイミド化合物
との混練が難しくなるので好ましくない。
【0019】該モノカルボジイミド化合物の添加方法
は、従来公知の方法が任意に採用できる。例えば、粉末
状、溶融物、又は不活性溶剤例えば、キシレン、o―ジ
クロロベンゼンなどに溶解した溶液を、樹脂チップと混
合したり、エクストルーダーの入り口部に注入すればよ
い。
【0020】次に、該モノカルボジイミド化合物と樹脂
の紡糸機内での滞留時間は、樹脂温度が300℃以上に
達してから2分以上6分以内とし、また、紡糸での樹脂
の最高温度は330℃以下とすることが好ましい。30
0℃に達してからの時間が2分に達しないと、末端カル
ボキシル量が十分低下せず、一方、6分を越えると該モ
ノカルボジイミド化合物自体が分解を起こしてくるた
め、耐加水分解性が劣ってくる傾向にある。また、紡糸
時の樹脂温度が300℃に達しない場合には安定に溶融
紡糸できなくなるか、できたとしても弱糸しか得られな
い。逆に、330℃を越えるとポリエチレンナフタレー
トの固有粘度が大きく低下したり、モノカルボジイミド
化合物が分解したりするため、十分な強度や耐加水分解
性が得られない傾向にある。
【0021】紡糸口金から吐出されたポリエチレンナフ
タレートは、冷却、固化されて仕上げ油剤を付与した
後、一旦未延伸糸として巻き取り、次いで延伸を行うい
わゆる別延伸法によって、あるいは紡糸工程に連続して
延伸工程に未延伸糸を送る直延伸法によって延伸糸とす
ることができる。その具体的な紡糸、延伸方法は特に限
定されず、従来公知の方法を採用すればよいが、得られ
る延伸糸の強度が9g/de以上、密度が1.362g
/cm3以上となるよう適宜紡糸延伸条件を設定する必
要がある。好ましい製糸方法としては、紡糸口金直下に
雰囲気温度275℃以上で長さが20cm以上の加熱筒
を設定し、紡糸速度を1000m/分以下で引き取って
まず未延伸糸を得る。次いで第1段延伸を全延伸倍率の
80%以上の倍率で行った後、225〜250℃の温度
の加熱ロールと非加熱ロールとの間で定長あるいは3%
以下の制限収縮を行って巻き取る方法を例示することが
できる。
【0022】
【実施例】以下実施例で本発明を更に詳細に説明する。
なお、実施例における測定値は以下の方法によったもの
である。 (ア)強度、伸度:JIS L 1070に準拠して測
定した。 (イ)密度:重液として四塩化炭素、軽液としてn―ヘ
プタンを用い、密度勾配管法によって測定した。 (ウ)末端カルボキシル基量:A.Conix著Mak
romolecularChemie 26,226
(1958)に記載の方法に準拠し、溶媒としてm―ク
レゾール/キシレン混合溶媒(容量比6/4)を用い、
繊維は未延伸糸について測定した。 (エ)耐湿熱性:繊維を弛緩状態とし、120℃の飽和
水蒸気中に20日間連続放置したときの強度保持率で評
価した。
【0023】[実施例1] 固有粘度0.85、末端カルボキシル基量28eq/1
6gのポリエチレン―2,6―ナフタレートチップお
よびN,N′―ビス(2,6―ジイソプロピルフェニ
ル)カルボジイミドを重量比ポリエチレン―2,6―ナ
フタレート/N,N′―ビス(2,6―ジイソプロピル
フェニル)カルボジイミド=100/1.8(カルボジ
イミド50当量/106g)の割合で固体ブレンドした
混合物をエクストルーダーに供給した。混練された溶融
ポリマーをギアポンプ、パックを経て口金から吐出し
た。紡糸機の温度はポリマーが溶融したエクストルーダ
ーの後半部にて305℃から318℃とし、以降口金か
ら吐出するまでの温度も318℃とした。この間の吐出
に要した時間は約4分であった。口金の直下に設置した
350℃、40cm長の加熱筒を通過せしめた後、長さ
30cmにわたって相対湿度65%、温度25℃の冷却
風にて冷却固化させた。冷却固化された糸条にオイリン
グローラで油剤を付与した後、200m/分で巻き取っ
た。未延伸糸の固有粘度は0.74、末端カルボキシル
基量は12eq/106g、単糸繊度は28deであっ
た。
【0024】次いで未延伸糸を1%のプリテンションを
かけた後、155℃の加熱供給ロール(FR)と第1段
延伸ロール(IR)との間で第1段延伸(倍率DRI)
を行い、次いで第1段延伸ロールと第2段延伸ロール
(2R)との間で第2段延伸(延伸倍率1.03倍)を
行った。さらに、熱セット工程として2R(加熱)と非
加熱の巻取ロール(WR)間で2%の弛緩率(DR3)
で収縮熱セットを行って、200m/分で巻き取った。
なお、一部実験No.(6,7)では、非加熱とした第
2段延伸ロールから熱セットすることなく巻き取った。
これらの結果を表1に示す。なお、市販のタイヤヤーン
用ポリエチレンテレフタレート繊維の特性も参考に表1
に示す。
【0025】
【表1】
【0026】[実施例2] 実施例1の実験No.1において、N,N′―ビス
(2,6―ジイソプロピルフェニル)カルボジイミドの
添加量を変化させる以外は同様に行なった。結果を表2
に示す。
【0027】
【表2】
【0028】[比較例] 固有粘度0.70、末端カルボキシル基量40当量/1
6gのポリエチレン―2,6―ナフタレートチップを
用い、紡糸機の最高温度を315℃とした以外は実施例
1の実験No.1と同様に行った。この時、未延伸糸の
固有粘度は0.63、末端カルボキシル基量は21eq
/106gであり、強度は8.9g/de、密度は1.
361g/cm3であった。耐湿熱性は38%であっ
た。
【0029】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のポリエ
チレンナフタレート繊維は、従来のポリエチレン―2,
6―ナフタレート繊維に比較して極めて優れた耐湿熱性
を有しているので、特に、タイヤコードやベルトなどの
産業資材用補強繊維として好適でありその工業的意義は
極めて大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−104919(JP,A) 特開 昭58−163717(JP,A) 特公 昭52−66(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D01F 6/62 301 - 308 D01F 6/92 301 - 309 D02G 3/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固有粘度が0.70以上で末端カルボキ
    シル基量が40eq/10 6 g以下である、エチレン―
    2,6―ナフタレート単位を90モル%以上含むポリエ
    ステルに、N,N′―ビス(2,6―ジイソプロピルフ
    ェニル)カルボジイミドをポリエステルに対して0.5
    〜2.5重量%添加し溶融紡糸して得たポリエチレンナ
    フタレート繊維であって、下記〜を同時に満足する
    ことを特徴とするポリエチレンナフタレート繊維。 0.70≦固有粘度IV≦1.00 末端カルボキシル基量CV≦15eq/10 6 強度ST≧9.0g/de 密度d≧1.362g/cm 3
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