《橡胶增强用聚酯纤维及其制造方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《橡胶增强用聚酯纤维及其制造方法.pdf(26页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103620109 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620109 A (21)申请号 201280016980.3 (22)申请日 2012.03.16 2011-078799 2011.03.31 JP 2011-078798 2011.03.31 JP 2011-081894 2011.04.01 JP 2011-081895 2011.04.01 JP 2011-081892 2011.04.01 JP D06M 15/55(2006.01) D01F 6/62(2006.01) D01F 6/92(2006.01) D06M 13/1。
2、1(2006.01) D06M 101/32(2006.01) (71)申请人 帝人株式会社 地址 日本大阪 (72)发明人 尾崎大介 岛田慎太郎 寺阪冬树 长濑谕司 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 11219 代理人 金龙河 穆德骏 (54) 发明名称 橡胶增强用聚酯纤维及其制造方法 (57) 摘要 本发明的橡胶增强用聚酯纤维是以对苯二甲 酸乙二醇酯为主要重复单元且固有粘度为 0.85 以上的纤维, 纤维中的末端羧基量为 20 当量 / ton 以上, 基于 X 射线小角度衍射的长周期为 9 12nm, 且在纤维表面附着有具有环氧基的表面处 理剂。另外, 本发明的聚。
3、酯纤维的制造方法如下 : 对固有粘度为 0.9 以上且末端羧基量为 15 当量 / ton 以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔 融挤出, 并在赋予含有碱性固化催化剂的纺丝油 剂后, 以 2000 6000m/ 分钟的速度进行抽取, 接 着进行延伸, 然后赋予含有环氧化合物的整理油 剂, 进行熟化处理。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.09.30 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/056911 2012.03.16 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/132975 JA 2012.10.04 (51)Int.Cl. 权利要。
4、求书 1 页 说明书 23 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书23页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103620109 A CN 103620109 A 1/1 页 2 1. 一种橡胶增强用聚酯纤维, 由以对苯二甲酸乙二醇酯为主要重复单元且固有粘度为 0.85 以上的聚酯构成, 其特征在于, 纤维中的末端羧基量为 20 当量 /ton 以上, 基于 X 射线 小角度衍射的长周期为 9 12nm, 且在纤维表面附着有具有环氧基的表面处理剂。 2. 根据权利要求 1 所述的橡胶增强用聚酯纤维, 其中, 纤维表面的末端羧基量为 。
5、10 当 量 /ton 以下。 3. 根据权利要求 1 所述的橡胶增强用聚酯纤维, 其中, 纤维横轴方向的结晶尺寸为 35 80nm2。 4. 根据权利要求 1 所述的橡胶增强用聚酯纤维, 其中, 纤维中的末端甲基量为 2 当量 / ton 以下。 5. 根据权利要求 1 所述的橡胶增强用聚酯纤维, 其中, 纤维中的氧化钛含量为 0.05 3 重量 %。 6. 根据权利要求 1 所述的橡胶增强用聚酯纤维, 其中, 纤维表面的环氧指数为 1.010-3当量 /kg 以下。 7. 一种聚酯纤维的制造方法, 其特征在于, 对固有粘度为 0.9 以上且末端羧基量为 15 当量 /ton 以上的聚对苯二。
6、甲酸乙二醇酯聚合物进行熔融挤出, 并在赋予含有环氧固化催 化剂的纺丝油剂后, 以 2000 6000m/ 分钟的速度进行抽取, 接着进行延伸, 然后赋予含有 环氧化合物的整理油剂, 进行熟化处理。 8. 根据权利要求 1 所述的聚酯纤维的制造方法, 其中, 熟化处理温度为 20 50的范 围。 9. 根据权利要求 1 所述的聚酯纤维的制造方法, 其中, 熟化处理时间为 50 小时以上。 10. 根据权利要求 1 所述的聚酯纤维的制造方法, 其中, 环氧固化催化剂为胺化合物。 权 利 要 求 书 CN 103620109 A 2 1/23 页 3 橡胶增强用聚酯纤维及其制造方法 技术领域 000。
7、1 本发明涉及橡胶增强用纤维, 更详细而言, 涉及高温动态疲劳后的胶粘性优良的 橡胶增强用聚酯纤维及其制造方法。 背景技术 0002 聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物所代表的聚酯纤维具有优良的机械动力学特 性、 理化特性, 工业上可大量生产, 是在以产业材料为代表的诸多用途方面有用的纤维。特 别是高强度且尺寸稳定性优良的聚酯纤维是非常适合作为轮胎、 传动带、 软管等橡胶材料 的加固材料的原材料, 最近越来越要求高性能。例如, 作为 V 带等传动带用绳, 为了免维护 而要求高模量化, 而且, 作为大型的高负荷包布传动带用绳, 要求更进一步的耐疲劳性。另 一方面, 作为轮胎帘布用途, 为了提高轮胎成。
8、形时的成品率, 需要进一步低收缩化、 用于提 高乘坐感觉的高模量化、 以及用于提高用于大型轮胎时的耐疲劳性等。 0003 但是, 与其他作为广泛使用的橡胶增强用纤维的人造纤维等相比, 聚酯纤维虽然 强度高, 但有模量低、 收缩率大的性质。因此, 为了使聚酯纤维高模量化、 低收缩率化, 使用 以高取向的未延伸丝为起始原料并将其延伸的方法 ( 专利文献 1、 专利文献 2 等 )。而且, 为了提高可纺性, 现在也仍然在不断地对纺丝油剂下功夫等进行改良 ( 专利文献 3 等 )。 0004 另外, 由于聚酯纤维由极性低的分子结构构成, 因此, 对于与橡胶的胶粘性, 基本 上存在问题。因此, 作为聚酯。
9、纤维与橡胶的胶粘剂, 普遍使用间苯二酚 - 福尔马林 - 乳胶 (RFL) 类胶粘剂, 并进一步对其改良进行了研究。通常, 广泛采用在用 RFL 类胶粘剂处理前 使用胶粘性提高剂对纤维进行预处理的二浴处理法。此外, 作为通过聚酯纤维方面的改良 来对应该二浴处理方法的方法, 已知有预先通过纺丝工序来赋予胶粘性提高剂的预处理聚 酯纤维 ( 例如专利文献 4、 专利文献 5)。 0005 但是, 无论哪种方法, 通过这些现有方法得到的聚酯纤维均在特别是传动带等所 要求的橡胶中的高温动态疲劳后的胶粘性方面存在性能尚且不足的问题。 0006 专利文献 1 : 日本特开昭 53-58032 号公报 000。
10、7 专利文献 2 : 日本特开昭 57-154410 号公报 0008 专利文献 3 : 日本特开平 7-70819 号公报 0009 专利文献 4 : 日本特开昭 52-96234 号公报 0010 专利文献 5 : 日本特开 2000-355875 号公报 发明内容 0011 发明所要解决的问题 0012 本发明提供在与橡胶的胶粘中高温动态疲劳后的胶粘性极其优良的橡胶增强用 聚酯纤维以及制造方法。 0013 用于解决问题的方法 0014 本发明的橡胶增强用聚酯纤维是由以对苯二甲酸乙二醇酯为主要重复单元且固 说 明 书 CN 103620109 A 3 2/23 页 4 有粘度为 0.85 。
11、以上的聚酯构成的纤维, 其特征在于, 纤维中的末端羧基量为 20 当量 /ton 以上, 基于X射线小角度衍射的长周期为912nm, 且在纤维表面附着有具有环氧基的表面 处理剂。 0015 另外优选 : 纤维表面的末端羧基量为10当量/ton以下、 纤维横轴方向的结晶尺寸 为 35 80nm2、 纤维中的末端甲基量为 2 当量 /ton 以下、 纤维中的氧化钛含量为 0.05 3 重量 %、 纤维表面的环氧指数为 1.010-3当量 /kg 以下。 0016 本发明的另一方面的聚酯纤维的制造方法的特征在于, 对固有粘度为 0.9 以上且 末端羧基量为 15 当量 /ton 以上的聚对苯二甲酸乙。
12、二醇酯聚合物进行熔融挤出, 并在赋予 含有碱性固化催化剂的纺丝油剂后, 以 2000 6000m/ 分钟的速度进行抽取, 接着进行延 伸, 然后赋予含有环氧化合物的整理油剂, 进行熟化处理。 0017 另外, 优选熟化处理温度为 20 50的范围、 熟化处理时间为 50 小时以上, 优选 环氧固化催化剂为胺化合物。 0018 发明效果 0019 根据本发明, 能够提供在与橡胶的胶粘中高温动态疲劳后的胶粘性极其优良的橡 胶增强用聚酯纤维及其制造方法。 附图说明 0020 图 1 是表示将本发明的绳用作芯线的传动带的一个实施方式的截面图。 0021 图 2 是表示将本发明的绳用作芯线的传动带的其他。
13、例子的截面图。 0022 标号说明 0023 1 V 带 0024 2 带橡胶的布 0025 3 芯线 0026 4 胶粘橡胶层 0027 5 压缩橡胶层 0028 6 短纤维 0029 7 肋部 0030 8 V 多楔带 具体实施方式 0031 本发明的橡胶增强用聚酯纤维是由以对苯二甲酸乙二醇酯为主要重复单元的聚 酯构成的纤维。 作为该聚酯的主要重复单元的含量, 相对于构成聚酯的全部二羧酸成分, 优 选含有 80 摩尔 % 以上的该重复单元。特别优选含有 90 摩尔 % 以上的该重复单元的聚酯。 另外, 如果在聚酯聚合物中第 3 成分为少量, 则也可以是含有适当该第 3 成分的共聚物。 00。
14、32 另外, 作为该聚酯纤维的固有粘度, 需要为 0.85 以上, 优选 1.10 以下。而且, 优选 0.89 1.05 的范围、 特别优选 0.90 1.00 的范围。如果固有粘度小于 0.85, 则聚酯纤维 的强度不充分, 特别是不能充分抑制在橡胶加硫工序中的强度下降。 0033 而且, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维的基于 X 射线小角度衍射的长周期需要为 9 12nm。此处所说的基于 X 射线小角度衍射的长周期是指纤维纵轴方向 ( 对纤维进行纺 说 明 书 CN 103620109 A 4 3/23 页 5 丝的方向 ) 的聚酯聚合物中结晶与结晶的间隔。本发明的橡胶增强用聚酯纤维的该长周。
15、期 表示结晶间的间隔短。 结果, 直接连接结晶与结晶的系带分子的数量增多, 能够将用作橡胶 增强用纤维时橡胶中的纤维的强度维持率保持得很高。 因此, 如后所述, 即使在纤维聚合物 中的末端羧基量比现有技术多的情况下, 通过进行环氧处理等表面处理, 也能够得到充分 的耐久性。另外, 通过使纤维的长周期在这样的范围内, 纤维的物性变成适于高模量、 低收 缩率的橡胶增强用纤维的物性。 0034 为了使长周期如上所述地为 12nm 以下, 可以通过进行高速纺丝来实现, 低速纺丝 中该长周期的值变大。另外, 高速纺丝化也有极限, 作为长周期, 9nm 的范围是下限。而且, 作为基于 X 射线小角度衍射的。
16、长周期, 优选 10nm 11nm 的范围。 0035 另外, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维优选纤维横轴方向 ( 与对纤维进行纺丝的方 向垂直的方向 ) 的结晶尺寸为 35 80nm2的范围。对于本发明的聚酯纤维而言, 虽然作为 其纤维纵轴的结晶间隔的长周期短到 12nm 以下, 但为了得到高强度纤维, 结晶大也是必要 的, 本发明中优选纤维横轴方向的结晶尺寸生长到 35nm2以上。但是, 如果结晶尺寸过大, 则纤维变得刚直, 疲劳性降低, 因此优选 80nm2以下。而且, 作为纤维横轴方向的结晶尺寸, 优选 40 70nm2的范围。这样, 结晶在纤维的横轴方向生长, 由此系带分子容易向纤维横 。
17、轴方向发展, 因此, 在纤维的纵横方向构筑三维结构, 成为特别适合本发明这样的橡胶增强 用途的纤维。另外, 通过采用这样的三维结构, 纤维的损耗系数 Tan 变低。结果, 能够抑 制重复应力下的发热量, 从而能够将施加重复应力后的胶粘性能保持得较高, 成为在橡胶 增强用途中特别优选的纤维。 0036 而且, 对于本发明的橡胶增强用聚酯纤维而言, 其聚合物整体的羧基量需要为 20 当量 /ton 以上, 其纤维表面需要附着有具有环氧基的表面处理剂。以往, 对于特别是用在 高温、 高振动等高负荷环境下的橡胶增强用聚酯纤维而言, 为了使其耐热劣化性提高的目 的等, 通常的方法是使聚合物的羧基量保持在。
18、 15 当量 /ton 以下、 更理想的是保持在 10 当 量 /ton 以下。但是, 本发明人发现, 对于橡胶增强用聚酯纤维而言, 除了维持纤维的强度以 外, 维持与橡胶的胶粘性的必要性也很高, 如本发明的聚酯纤维这样基于 X 射线小角度衍 射的长周期小到 9 12nm、 并且对表面进行环氧处理时 20 当量 /ton 以上的羧基量最适合 用于橡胶增强。而且, 作为聚合物中的羧基量, 优选的是末端羧基量的上限为 40 当量 /ton 以下、 更优选 30 当量 /ton 以下、 最优选 21 25 当量 /ton 的范围。 0037 本发明的橡胶增强用聚酯纤维的表面附着有具有环氧基的表面处理。
19、剂。在此, 作 为表面处理剂, 优选含有环氧化合物, 该环氧化合物为在1分子中具有2个以上环氧基的环 氧化合物的一种或两种以上的混合物。 更具体而言, 优选含卤素的环氧类, 例如可以列举通 过与环氧氯丙烷多元醇或多元酚合成而得到的物质, 优选丙三醇缩水甘油醚、 聚丙三醇缩 水甘油醚、 间苯二酚二缩水甘油醚、 山梨糖醇缩水甘油醚、 乙二醇二缩水甘油醚等化合物。 作为含有这样的环氧化合物的表面处理剂在纤维表面上的附着量, 为0.051.5重量%, 优 选0.101.0重量%。 根据需要, 也可以在表面处理剂中混合平滑剂、 乳化剂、 防静电剂、 其 他添加剂等。 0038 本发明的附着有具有环氧基的。
20、表面处理剂的橡胶增强用聚酯纤维, 优选其纤维表 面的环氧指数为 1.010-3当量 /kg 以下。而且, 每 1kg 表面处理聚酯纤维的环氧指数优选 为 0.0110-3 0.510-3当量 /kg。纤维表面的环氧指数高时, 有未反应的环氧化合物多 说 明 书 CN 103620109 A 5 4/23 页 6 的倾向, 例如产生如下问题 : 在捻丝工序中带有粘性的浮泥大量产生在导辊类上等, 纤维的 工序通过性降低, 并且引起捻丝斑等产品品位下降。 0039 本发明的橡胶增强用聚酯纤维如上附着有具有环氧基的表面处理剂, 但更优选环 氧固化催化剂附着在该纤维表面上。 在此, 作为环氧固化催化剂,。
21、 是使作为本发明的必须成 分的环氧化合物固化的固化剂。 作为优选的环氧固化催化剂, 具体可以列举胺化合物, 其中 优选脂肪族胺化合物。更优选的是, 对碳原子数 4 22 的脂肪族胺加成 2 20 摩尔环氧 乙烷和 / 或环氧丙烷后得到的胺化合物。 0040 而且, 作为这样的本发明的橡胶增强用聚酯纤维的表面 ( 原丝表面 ) 的末端羧基 量, 优选 10 当量 /ton 以下。本发明的橡胶增强用聚酯纤维中聚合物整体的羧基量如前所 述为 20 当量 /ton 以上, 作为通过与附着到纤维表面的环氧化合物的反应的纤维表面的羧 基量, 优选比其少的 10 当量 /ton 以下。这样, 聚合物中的羧基。
22、在纤维表面与环氧基反应, 由此, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维能够具有极其优良的胶粘性能。 此时, 纤维表面的末端 羧基量多而过量残留时, 存在耐热性、 胶粘性降低的倾向。 0041 另外, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维优选其纤维中的末端甲基量为2当量/ton以 下。更优选不含有末端甲基。这是因为, 聚酯聚合物中的甲基反应性低, 不与环氧基反应。 这样的聚酯聚合物中的末端甲基多是来自原料中的对苯二甲酸二甲酯。因此, 本发明的橡 胶增强用聚酯纤维优选由通过不使用对苯二甲酸二甲酯的直接聚合法(直接酯化法)得到 的聚酯聚合物构成。当构成纤维的聚合物中没有末端甲基或末端甲基少时, 能够确保与表 面处理剂中。
23、的环氧基的高反应性, 从而能够确保高的胶粘性和表面保护性能。 0042 本发明的橡胶增强用聚酯纤维, 优选纤维中的氧化钛含量为 0.05 3 重量 % 的范 围。通常, 在高强度聚酯纤维中含有氧化钛会导致异物引起的制丝性的降低, 因此, 大多要 避免含有氧化钛。但是, 为了防止生产工序中因摩擦造成的强度降低、 橡胶中的聚酯纤维 的疲劳性降低, 从维持最终产品的强度的观点来看, 优选聚酯纤维中含有如上所述少量的 氧化钛。如果氧化钛含量少于 0.05 重量 %, 则存在用于使延伸工序等中作用于辊与纤维之 间的应力分散的平滑效果不充分的倾向, 并且存在对最终得到的纤维的高强度化不利的倾 向。相反, 。
24、如果含量高于 3 重量 %, 则氧化钛在聚合物内部作为异物发挥作用, 阻碍延伸性, 存在最终得到的纤维的强度也降低的倾向。 0043 作为这样的本发明的橡胶增强用聚酯纤维的强度, 优选 4.0 10.0cN/dtex 的范 围。更优选 5.0 9.5cN/dtex。如果强度过低, 当然耐久性差, 但过高的结果也是有在橡胶 中的耐久性变差的倾向。 例如, 如果在极限的高强度下进行生产, 则有在制丝工序中容易发 生断丝的倾向, 并且有作为工业纤维时品质稳定性存在问题的倾向。 0044 另外, 纤维在 180下的干热收缩率优选为 1 15%。如果干热收缩率过高, 则存 在加工时的尺寸变化变大的倾向,。
25、 使用了纤维的成形品的尺寸稳定性容易变差。 0045 需要说明的是, 在本发明的聚酯纤维以短纤维的形态使用时, 切断前的纤维的物 性在上述的范围内即可, 例如优选干热收缩率的值为 1 15% 的范围。 0046 本发明的聚酯纤维的单丝细度没有特别限定, 但从制丝性的观点考虑, 优选 0.1100dtex/单丝。 特别是, 作为软管、 传动带等的橡胶增强用纤维、 产业材料用纤维, 从 强度、 耐热性、 胶粘性的观点考虑, 优选 1 20dtex/ 单丝。 0047 关于总细度, 也没有特别限定, 优选 10 10000dtex, 特别是作为软管、 传动带等 说 明 书 CN 103620109 。
26、A 6 5/23 页 7 的橡胶增强用纤维、 产业材料用纤维, 优选2506000dtex。 另外, 作为总细度, 优选例如以 将 2 根 1000dtex 的纤维合捻成总细度为 2000dtex 的方式在纺丝、 延伸的中途或各自结束 后进行 2 10 根的合捻。 0048 这样的本发明的橡胶增强用聚酯纤维, 可以通过例如作为本发明的另一方面的聚 酯纤维的制造方法得到。 0049 本发明的聚酯纤维的制造方法是如下制造方法 : 对固有粘度为 0.9 以上且末端羧 基量为 15 当量 /ton 以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物进行熔融挤出, 并在赋予含有环 氧固化催化剂的纺丝油剂后, 以 2000。
27、 6000m/ 分钟的速度进行抽取, 接着进行延伸, 然后 赋予含有环氧化合物的整理油剂, 进行熟化处理。 0050 本发明中, 作为熔融挤出中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物, 是聚酯的主要 重复单元为对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物。 在此, 作为该聚酯的主要重复单元的含量, 相对 于构成聚酯的全部二羧酸成分, 优选含有 80 摩尔 % 以上的该重复单元, 特别优选含有 90 摩 尔 % 以上的该重复单元。另外, 如果在聚酯聚合物中第 3 成分为少量, 则也可以是含有适当 该第 3 成分的共聚物。 0051 另外, 作为该聚酯聚合物的固有粘度, 需要为 0.9 以上, 更优选 0.93 1.10。
28、、 特别 是 0.95 1.07 的范围。如果固有粘度小于 0.9, 则熔融纺丝得到的聚酯纤维的强度降低, 难以得到高强度聚酯纤维。 0052 而且, 本发明的聚酯纤维的制造方法的特征在于, 聚合物的固有粘度为 0.9 以上, 并且聚合物的末端羧基量高达 15 当量 /ton 以上。作为上限, 优选 30 当量 /ton 以下, 作为 聚合物阶段的末端羧基量, 优选 16 25 当量 /ton 的范围, 特别优选 18 23 当量 /ton 的 范围。通常, 对于橡胶增强用的高强度聚酯纤维而言, 认为末端羧基量少是必须的。因此, 尽管生产率低, 但大多使用末端羧基量多的聚合物。 但是, 对于橡。
29、胶纤维复合体的耐久性来 说, 纤维强度以及橡胶和纤维间的胶粘力是重要的, 本发明人们着眼于此, 将末端羧基量调 节到如上所述高的范围内, 以20006000m/分钟的高速进行纺丝, 并通过其他条件即组合 高速纺丝和最佳环氧处理, 实现了能得到更佳的橡胶增强用聚酯纤维。 而且, 在本发明的制 造方法中, 不需要强制减少末端羧基量, 因此聚合物聚合时的成品率、 生产率也提高, 能够 降低该聚合物甚至纤维的生产成本。 0053 另外, 作为进行熔融纺丝的聚酯聚合物的聚合方法, 目前有由对苯二甲酸二甲酯 和乙二醇制造的 DMT 法 ( 酯交换法 ) 以及由对苯二甲酸和乙二醇制造的直接聚合法 ( 直接 。
30、酯化法 ), 在本发明的制造方法中, 可以使用其中任意一种。但是, 利用 DMT 法制造的聚对 苯二甲酸乙二醇酯, 作为其末端基团, 除了本发明必须的羧基外, 还存在来自对苯二甲酸二 甲酯的甲基末端。 该甲基末端由于不与整理油剂中的环氧基反应, 因而优选含量少, 在本发 明中, 作为聚酯聚合物, 优选不存在末端甲基的、 通过直接聚合法制造的聚酯聚合物。通过 使用直接聚合法聚酯聚合物, 能够将在纤维表面的羧基与环氧基的反应性保持在更高的水 平。 0054 而且, 作为本发明中使用的聚酯聚合物, 优选聚合物中的氧化钛含量为 0.05 3 重量%的范围。 如果氧化钛含量少于0.05重量%, 则在纤维。
31、化后的延伸工序等中, 存在用于 使作用于辊与纤维之间的应力分散的平滑效果不充分的倾向, 并且存在对最终得到的纤维 的高强度不利的倾向。相反, 如果含量多于 3%, 则氧化钛在聚合物内部作为异物发挥作用, 说 明 书 CN 103620109 A 7 6/23 页 8 阻碍延伸性, 存在最终得到的纤维的强度也降低的倾向。通常, 在高强度聚酯纤维的制造 中, 由于聚合物中含有氧化钛会导致异物引起的制丝性的降低, 因此, 大多要避免含有氧化 钛。但是, 为了防止生产工序中因摩擦造成的强度降低、 橡胶中的聚酯纤维的疲劳性降低, 优选聚酯聚合物中含有如上所述少量的氧化钛。 0055 另外, 为了使聚酯聚。
32、合物的固有粘度为 0.9 以上, 也优选本发明中使用的聚酯聚 合物通过固相聚合而得到。 这是因为, 在本发明的制造方法中, 至少聚合物阶段的固有粘度 在熔融纺丝前的阶段需要高到 0.9 以上。 0056 在本发明的聚酯纤维的制造方法中, 需要以 2000 6000m/ 分钟的高速抽取上述 聚酯聚合物, 然后进行延伸。 如上以高速进行抽取时, 在延伸前的阶段, 纤维是部分取向丝, 通过与之后的延伸组合, 成为高模量、 低收缩率的聚酯纤维。而且, 通过如上所述地进行高 速纺丝, 还能够提高其生产率。 0057 作为从喷丝头挤出的聚酯聚合物的挤出量, 从生产率方面来看, 优选 420g/ 分 钟 1。
33、800g/ 分钟的范围, 更优选 500g/ 分钟 1000g/ 分钟。另外, 作为挤出聚合物时的 纺丝拉伸比 ( 喷丝头的聚合物挤出线速度 / 抽取速度 ), 优选 500 4000 的范围, 更优选 1000 2500。通过采用这样的高纺丝拉伸比, 能够促进纤维的取向结晶化。 0058 这样, 在本发明的制造方法中, 必须以高速进行纺丝, 更优选在从喷丝头挤出后立 即使其通过熔融聚合物温度以上的加热纺丝筒。此时, 作为加热纺丝筒的长度, 优选 10 500mm。 刚从喷丝头挤出后的聚合物容易立即取向, 容易发生断丝, 因此, 优选如上地使用加 热纺丝筒进行延迟冷却。 穿过加热纺丝筒后的纺丝。
34、线优选接着通过吹30以下的冷风来进 行冷却。更优选 25以下的冷风。 0059 而且, 这样通过高速纺丝得到的聚酯纤维, 优选基于 X 射线小角度衍射的长周期 为 12nm 以下。为了使长周期减小至上述范围, 优选使熔融纺丝速度更高速化, 低速纺丝中 该长周期的值会变大。另外, 在工业上, 作为长周期的下限, 优选约 9nm。而且, 作为该基于 X 射线小角度衍射的长周期, 优选 10nm 11nm 的范围。 0060 这里所说的长周期是指纤维纵轴方向(对纤维进行纺丝的方向)的聚酯聚合物中 结晶与结晶的间隔。 该长周期小表示聚酯纤维中结晶间的间隔短。 当长周期为上述范围时, 结果, 分子不发生。
35、中断, 直接连接结晶与结晶的系带分子的数量变多, 能够将作为橡胶增强 用纤维使用时橡胶中的纤维的强度维持率保持得很高。因此, 在即使在聚合物中的末端羧 基量比现有技术多的条件下进行纺丝的本申请的制造方法的情况下, 通过进行环氧处理等 表面处理, 也能够得到充分的耐久性。另外, 如果是这样的长周期的范围, 则纤维的物性变 为适于高模量、 低收缩率的橡胶增强用纤维的物性。 0061 另外, 作为对通过这样进行高速纺丝而得到纤维进行延伸的条件, 优选在纺丝后 延伸到 1.5 5.0 倍。通过这样进行高倍率的延伸, 能够得到更高强度的延伸纤维。 0062 作为本发明中聚酯纤维的延伸方法, 可以使用从抽。
36、取辊抽取后暂时缠绕的所谓分 别延伸法进行延伸, 但优选利用从抽取辊连续向延伸工序供给未延伸丝的所谓直接延伸法 进行延伸。另外, 作为延伸条件, 优选 1 段至多段延伸, 作为延伸负荷率, 优选 60 95%。延 伸负荷率是指进行延伸时的张力相对于纤维实际断丝时的张力的比。 0063 作为延伸时的预热温度, 优选在比聚酯未延伸丝的玻璃转化点低 20的温度以上 且比结晶化开始温度低 20的温度以下进行。延伸倍率取决于纺丝速度, 优选以相对于断 说 明 书 CN 103620109 A 8 7/23 页 9 裂延伸倍率而言延伸负荷率达到 60 95% 的延伸倍率进行延伸。另外, 为了维持纤维的强 度。
37、并提高尺寸稳定性, 优选在延伸工序中在 170至纤维熔点以下的温度下进行热固。而 且, 延伸时的热固温度优选 170 270的范围。 0064 而且, 本发明的聚酯纤维的制造方法以预处理聚酯纤维为前提, 作为该预处理方 法, 在将聚合物熔融挤出后, 赋予含有环氧固化催化剂的纺丝油剂, 然后高速地进行抽取, 接着进行延伸, 然后赋予含有环氧化合物的整理油剂, 并进行加热处理。 0065 作为刚熔融纺丝后的纺丝油剂中含有的环氧固化催化剂, 只要是使之后的整理油 剂中含有的环氧化合物固化的环氧固化剂即可, 优选碱性固化催化剂, 特别优选胺化合物。 更具体而言, 合适的是例如脂肪族胺化合物等、 更优选。
38、对碳原子数 4 22 的脂肪族胺加成 了环氧乙烷和 / 或环氧丙烷 2 20 摩尔后得到的胺化合物。 0066 在本发明的制造方法中, 作为纺丝油剂, 除了上述环氧固化催化剂之外, 还可以含 有平滑剂、 乳化剂、 防静电剂等通常的聚酯纤维的纺丝油剂中使用的物质作为其他的纺丝 油剂构成成分。但是, 该纺丝油剂中优选不含有环氧化合物。更具体而言, 作为上述其他成 分, 可列举 : 作为平滑剂的矿物油、 脂肪酸酯类, 作为乳化剂的高级醇类或环氧乙烷 (EO) 加 成物, 作为防静电剂的阴离子型、 阳离子型的各种表面活性剂等。 0067 这样的纺丝油剂的各成分的比例优选如下组合 : 环氧固化催化剂 (。
39、 胺化合物 等 )3 20 重量 %、 平滑剂 30 80 重量 %、 乳化剂 20 70 重量 %、 其他添加剂适量而达到 100 重量 %。通过这样配合, 能够使得到的预处理丝的胶粘性、 耐久性提高, 并且能在发挥纺 丝油剂本来的平滑性、 集束性的功能的同时减少制丝工序中导辊、 延伸辊等的污染。 0068 本发明的橡胶增强用纤维可以通过上述的本发明的另一方面的聚酯纤维的制造 方法等得到。 而且, 为了用于橡胶增强, 优选将本发明的橡胶增强用聚酯纤维制成复丝并加 捻成绳的形态使用。 这样的橡胶增强用聚酯纤维绳, 通过对复丝纤维进行加捻, 强度利用率 平均化, 其橡胶中的疲劳性提高。作为捻数,。
40、 优选 50 1000 次 /m 的范围, 也优选进行下捻 和上捻并合捻后得到的绳。作为捻系数, 优选 K=TD1/2(T 是每 10cm 的捻数、 D 是捻绳的细 度 ) 为 990 2500。 0069 而且, 构成进行合捻前的丝线的单丝数优选 50 3000 根。通过制成上述的复丝, 耐疲劳性、 柔软性进一步提高。细度过小时, 有强度不足的倾向。相反, 细度过大时, 存在过 粗而得不到柔软性的问题, 并且存在纺丝时容易发生单丝间的粘着而难以制造稳定的纤维 的倾向。 0070 另外, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维, 优选在其表面赋予纤维和橡胶用的 RFL( 间 苯二酚 - 福尔马林 - 乳胶。
41、 ) 类胶粘剂。胶粘处理后的本发明的橡胶增强用聚酯纤维, 通过 埋入到未加硫橡胶中并进行加硫, 能够制成纤维和橡胶的复合体, 最适合用作橡胶材料的 传动带、 软管等。 0071 这样的本发明的橡胶增强用聚酯纤维在保持高模量、 低收缩率的物性的同时, 聚 合物中的羧基末端与表面处理剂中的环氧基反应, 具有高胶粘性。另外, 是固有粘度高、 纤 维轴方向的长周期小、 耐久性优良的纤维, 且由于与基于该纤维表面的环氧基和羧基末端 的表面保护效果的协同作用, 成为在橡胶中的胶粘耐久性极其优良的纤维。 因此, 特别是本 发明的橡胶增强用聚酯纤维, 即使在橡胶中发生弯曲疲劳后, 也能够将与该橡胶的胶粘性、 。
42、耐疲劳性保持在高水平, 成为高温动态疲劳后的胶粘性极其优良的橡胶增强用聚酯纤维。 说 明 书 CN 103620109 A 9 8/23 页 10 特别是, 作为伴随 V 带等的弯曲、 高速转动等运转的纤维和橡胶的复合体, 即使在发生了高 负荷的动态变形的状态下, 也能确保高的耐疲劳性, 同时由于高模量和低收缩率而具有免 维护性等, 从而能够以高水平来满足需要的各种特性。 0072 而且, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维适合以绳、 织物、 短纤维等各种形态用作纤维 增强复合体。 0073 例如, 在进行捻丝而成为纤维绳的形态的情况下, 可以用作软管增强用绳、 传动带 增强用绳。 0074 在将本发。
43、明的聚酯纤维用作软管增强用绳时, 在确保高模量、 低收缩率的物性的 同时, 具有高胶粘性。 另外, 是长周期小、 耐久性优良的纤维, 且由于与基于该纤维表面的环 氧基和羧基末端的表面保护效果的协同作用, 成为在软管基体中的胶粘耐久性极其优良的 纤维绳。 此外, 使用了本发明的聚酯纤维的软管增强用纤维绳, 即使在软管基体中发生弯曲 疲劳后, 也能够将与该基体的胶粘性、 耐疲劳性保持在高水平, 成为高温动态疲劳后的胶粘 性极其优良的软管增强用纤维绳。这样的软管增强用纤维绳最合适用作各种软管、 特别是 橡胶软管。 0075 作为软管, 优选由上述本发明的聚酯纤维构成的软管增强用纤维绳与橡胶或树脂 构。
44、成的纤维增强软管。 0076 这样的软管例如如果是橡胶软管, 则可以如下制造。 首先, 通过编织机将得到的纤 维绳以预定角度配置在由管橡胶构成的内层之上, 以达到预定密度。 接着, 在其上配置层间 橡胶片后, 再次用编织机配置纤维绳, 并进行预定次数。最后, 在配置了由用于保护外侧增 强纤维的盖橡胶构成的外层后, 例如在蒸汽加硫斧中对其进行蒸汽加硫, 从而制成橡胶软 管。而且, 上述纤维绳的配置优选形成螺旋结构。 0077 近年来, 使用纤维增强软管的情况正变得更加严苛。例如, 在汽车中, 引擎室变得 更加紧凑, 为了提高能量效率, 正逐渐推进引擎室内的高温化。这种情况下, 特别是在用于 刹车。
45、系统配管等用途中, 为了使软管的大小不变, 要求增强纤维绳在高温、 施加张力的状态 下的高水平的尺寸稳定性。而且, 特别是在可移动部分使用软管时, 要求在软管内的气体、 液体的内压变动、 以及外在物理因素使软管形状发生变化时具有耐久性。 0078 本发明的聚酯纤维的收缩低且尺寸稳定性优良, 并且与橡胶的胶粘性优良, 耐疲 劳性提高。使用这样的本发明的聚酯纤维的软管能够以高水平满足上述要求。 0079 另外, 本发明的橡胶增强用聚酯纤维也适合用作传动带增强用纤维材料。作为该 传动带增强用纤维材料, 优选将得到的聚酯纤维制成复丝并加捻成绳的形态加以使用的传 动带增强用纤维材料。或者, 优选将得到的。
46、聚酯纤维制成织物的形态进行使用的传动带增 强用纤维材料。 0080 例如, 在传动带增强用纤维材料为织物时, 构成该织物的经丝优选由本发明的聚 酯纤维形成的丝线。作为丝线, 优选上述纤维绳形态。 0081 更具体而言, 在用作织物形状的传动带增强用材料时, 优选 : 对上述的本发明的聚 酯纤维实施捻丝, 并将 1000 1500 根排列作为经丝, 在这些经丝上配置聚酰胺纤维、 聚乙 烯醇纤维等合成纤维的无捻丝或捻系数 5000 以下的捻丝作为纬丝, 同时进行织布, 制成传 动带增强用纤维材料。 0082 作为该织物的织物组织, 没有特别限定。但是, 就斜纹组织或缎纹组织而言, 在伸 说 明 书。
47、 CN 103620109 A 10 9/23 页 11 长一定量时强度会提高, 在用作传动带的基布时能够以少的拉伸产生大的张力, 而且能够 减少传动带移动时的噪声的产生, 因此特别优选, 适合用于输送机传动带等传动带。 0083 这些织物与上述纤维绳同样, 优选在其表面赋予胶粘剂。例如, 在橡胶增强用途 中, 优选使用 RFL 类胶粘处理剂进行处理。胶粘处理后的本发明的传动带增强用纤维材料, 通过埋入到未加硫橡胶中并进行加硫, 能够形成传动带。 0084 本发明的聚酯纤维在保持高模量、 低收缩率的物性的同时, 具有高胶粘性。另外, 是耐久性优良的纤维, 在基体中的胶粘耐久性也极其优良。 因此。
48、, 含有本发明这样的聚酯纤 维的传动带增强用纤维材料, 即使在基体中发生弯曲疲劳后, 也能够将与该基体的胶粘性、 耐疲劳性保持在高水平, 成为高温动态疲劳后的胶粘性极其优良的传动带增强用纤维材 料。特别是, 作为伴随 V 带等的弯曲、 高速转动等运转的纤维和基体的复合体, 即使在高负 荷的动态变形的状态下, 也能够确保高的耐疲劳性, 同时因高模量和低收缩率而兼具免维 护性等, 从而能够以高水平满足要求的各种特性。 0085 使用了本发明这样的聚酯纤维的传动带增强用纤维材料特别适合作为 V 带等动 力传递传动带的芯线。图 1 和图 2 示出其典型的使用例。图 1 示出得到的 V 带 1 的纵截面 图。作为该 V 带, 也可以是由天然纤维或合成纤维丝织成的带橡胶的布 2 仅存在于传动带 的上表面或下表面的类型的传动带。由本发明的聚酯纤维构成的芯线 3 埋设于与压缩橡胶 层 5 邻接的胶粘橡胶层 4 中。压缩橡胶层 5 中在传动带宽度方向混入有短纤维 6。 0086 另外, 使用了本发明的聚酯纤维的纤维绳的使用例不限于图1这样类型的V带, 也 可以用作由带橡胶的布2包覆了整个传动带的包布类型的V带的芯线, 另外, 也可以作为如 图 2 所示地位于上述压缩橡胶层 5 且在传动带长度方向具有多个肋部 7 的 V 多楔带 8 的芯 线使用。 0087 另外, 传动带增强用纤维材料也可。