專利名稱：聚酯纖維及其制造方法、以及包含該聚酯纖維的輪胎簾線、輪胎、皮帶增強用纖維材料及皮帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及通常作為產(chǎn)業(yè)資材等、特別是纖維/聚合物復合體等增強用纖維有用 的高強度聚酯纖維及其制造方法。另外，本發(fā)明涉及由這樣的聚酯纖維構(gòu)成的輪胎簾線，特 別涉及具有優(yōu)良的行駛穩(wěn)定性或耐久性的輪胎用輪胎簾線以及使用該輪胎簾線的輪胎。另 夕卜，本發(fā)明涉及含有這樣的聚酯纖維的皮帶增強用纖維材料，特別涉及尺寸穩(wěn)定性和耐疲 勞性優(yōu)良的皮帶增強用纖維材料以及使用該纖維材料的皮帶。
背景技術(shù)：
聚酯纖維具有高強度、高楊氏模量、耐熱尺寸穩(wěn)定性等諸多優(yōu)良的特性，因此，在 衣料用或者產(chǎn)業(yè)用等廣泛領(lǐng)域中使用。而且，已知該聚酯纖維的物性根據(jù)聚合物的縮聚反 應的催化劑種類而有很大不同。例如，銻化合物由于具有優(yōu)良的縮聚催化劑功能，因而廣泛作為聚對苯二甲酸乙 二醇酯纖維的縮聚催化劑使用。另外，在專利文獻1等中記載了添加特定的磷化合物的例 子。在專利文獻2中記載了使用鈦化合物與磷化合物的反應生成物的例子。但是，在使用任一種催化劑的情況下，雖然觀察到制絲性改善的效果，但是該效果 不充分，需要進一步提高制絲性。另外，與該制絲性不良相對應，所得到的纖維物性產(chǎn)生波 動等，因此需要開發(fā)更高性能的聚酯纖維。不過，近年來作為乘用車用子午線輪胎的胎體材料，使用由聚酯纖維制成的簾線 成為主流。其主要原因是聚酯纖維與以往使用的尼龍纖維、人造絲纖維等相比，強度、模 量、尺寸穩(wěn)定性等特性的平衡更優(yōu)良，并且是成本更低的材料(專利文獻3和專利文獻4)。 聚酯纖維中，開發(fā)了通過高速紡絲得到的尺寸穩(wěn)定性和模量優(yōu)良的所謂HMLS(高模量、低 收縮)聚酯纖維，通過使用HMLS聚酯纖維作為乘用車用子午線輪胎的胎體材料，提高了輪 胎的操縱穩(wěn)定性和均勻性。另一方面，最近圍繞汽車的減少環(huán)境負荷、燃油效率上升的需要高漲，因此，除了 上述的操縱穩(wěn)定性提高、均勻性提高的目的以外，還考慮通過減少輪胎的滾動阻力或者減 輕其重量來降低燃油費。例如，采用通過減少輪胎中使用的橡膠量或者減少輪胎增強材料 使用量來實現(xiàn)輪胎輕量化的方法。但是，此時，要求進一步提高以支撐輪胎的纖維為主體的 胎體材料的耐久性或尺寸穩(wěn)定性。另外，胎體材料及構(gòu)成該胎體材料的增強用纖維簾線自 身由于輪胎行駛時受到的反復應力、應變輸入等而發(fā)熱，成為滾動阻力上升的一個原因。對此，例如在專利文獻3中公開了一種聚酯纖維簾線，其作為提高子午線輪胎的 操縱穩(wěn)定性、均勻性的聚酯纖維簾線，包含將作為酸成分的0 10摩爾％間苯二甲酸、作為 醇成分的0 10摩爾％丁二醇和/或丙二醇并且以兩者之和為1 10摩爾％的方式進行 共聚的聚對苯二甲酸乙二醇酯。根據(jù)該方法，雖然通過將聚酯共聚可以使原絲低收縮化，但是，通過共聚纖維的結(jié)晶度下降，從而纖維中的非晶區(qū)域增大，因此，存在暴露于高溫環(huán)境 下的硫化成型時或輪胎行駛時的耐熱性、耐久性下降的問題。另外，聚酯纖維不僅具有高強度、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、耐久性，而且由于其通用性 而作為低成本材料在以橡膠增強用途為代表的各種產(chǎn)業(yè)資材用途中廣泛應用。特別是近年 來隨著世界范圍內(nèi)降低環(huán)境負荷的希望高漲，要求材料的輕量化、能量效率或耐久性提高 等越來越高的性能。例如，以V型皮帶或傳送帶為代表的輸送帶用的聚酯纖維，要求高模 量化、尺寸穩(wěn)定性的提高、以及耐久性的提高。
基于這樣的背景，作為提高皮帶用聚酯纖維的耐久性的技術(shù)，公開了例如在構(gòu)成 聚酯纖維的聚酯中變更為特殊的金屬催化劑或者添加共聚成分或抗氧化劑的技術(shù)(例如， 專利文獻5和專利文獻6)。但是，這些技術(shù)中通過添加第三成分導致強度或模量下降，作為皮帶增強用纖維 存在不能得到充分的尺寸穩(wěn)定性或耐久性的問題。另外，成本提高，在經(jīng)濟方面也存在問 題?，F(xiàn)有技術(shù)中，仍未得到具有充分性能的皮帶增強用纖維。專利文獻1 日本特開昭62-206018號公報專利文獻2 日本特開2002-293909號公報專利文獻3 日本特開平11-241281號公報專利文獻4 日本特開2000-96370號公報專利文獻5 日本特開2001-98418號公報專利文獻6 日本特開2005-273024號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通常由催化劑粒子等引起的孔隙等缺陷少、物性波動或毛 刺產(chǎn)生少的聚酯纖維。另外，本發(fā)明的目的在于提供適合于發(fā)揮優(yōu)良的均勻性、行駛穩(wěn)定 性、耐久性、并且減小滾動阻力的輪胎的聚酯輪胎簾線、以及使用該輪胎簾線的充氣輪胎。 另外，本發(fā)明的目的在于提供含有尺寸穩(wěn)定性和耐疲勞性優(yōu)良的聚酯纖維的皮帶增強用纖 維材料以及使用該纖維材料的皮帶。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的提供如下1 18項。1. 一種聚酯纖維，包含聚酯，其特征在于，包含層狀納米粒子，所述層狀納米粒子 包含二價金屬和磷化合物，并且1個邊的長度為5 lOOnm，層間間隔為1 5nm。2.如上述1所述的聚酯纖維，其中，該二價金屬為選自周期表第4 5周期第3 12族的金屬元素和Mg的組中的至少一種以上的金屬元素。3.如上述1或2所述的聚酯纖維，其中，該二價金屬為選自Zn、Mn、Co和Mg的組 中的至少一種以上金屬。4.如上述1 3中任一項所述的聚酯纖維，其中，該金屬-磷化合物來自下述通式 (I)表示的磷化合物，
權(quán)利要求
一種聚酯纖維，包含聚酯，其特征在于，包含層狀納米粒子，所述層狀納米粒子包含二價金屬和磷化合物，并且1個邊的長度為5～100nm，層間間隔為1～5nm。
2.如權(quán)利要求1所述的聚酯纖維，其中，該二價金屬為選自元素周期表第4 5周期第 3 12族的金屬元素和Mg的組中的至少一種以上的金屬元素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聚酯纖維，其中，該二價金屬為選自Zn、Mn、Co和Mg的組 中的至少一種以上金屬。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的聚酯纖維，其中，該金屬-磷化合物來自下述通式 (I)表示的磷化合物，
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的聚酯纖維，其中，構(gòu)成該層狀納米粒子的金屬-磷 化合物為苯基膦酸衍生物。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的聚酯纖維，其中，聚酯中的金屬和磷的含量滿足下 式(III)和下式(IV)，10 彡 M 彡 1000(III)0. 8 彡 Ρ/Μ 彡 2. 0 (IV)式中，M表示金屬元素相對于構(gòu)成聚酯的二元羧酸成分的毫摩爾％，P表示磷元素的毫 摩爾％。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的聚酯纖維，其中，聚酯的主要重復單元選自由對苯 二甲酸乙二醇酯、2，6_萘二甲酸乙二醇酯、對苯二甲酸丙二醇酯、2，6_萘二甲酸丙二醇酯、 對苯二甲酸丁二醇酯和2，6-萘二甲酸丁二醇酯組成的組。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項所述的聚酯纖維，其中，聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯。
9.如權(quán)利要求1 8中任一項所述的聚酯纖維，其中，纖維的赤道方向的XRD衍射中， 在2 θ = 5 7°具有衍射峰。
10.一種聚酯纖維的制造方法，將包含層狀納米粒子的聚酯進行熔融紡絲，其特征在 于，該層狀納米粒子包含二價金屬和磷化合物，并且其形狀是1個邊的長度為5 lOOnm、層 間間隔為1 5nm。
11.如權(quán)利要求10所述的聚酯纖維的制造方法，其中，該層狀納米粒子是通過在制造 工序中添加二價金屬和磷化合物而在內(nèi)部析出的粒子。
12.—種輪胎簾線，其由包含權(quán)利要求1 9中任一項所述的聚酯纖維的纖維構(gòu)成。
13.一種充氣輪胎，其中，使用權(quán)利要求12所述的輪胎簾線。
14.如權(quán)利要求13所述的充氣輪胎，其中，在充氣輪胎的胎面的內(nèi)部配置的帶束層和 胎體簾布層的至少一個中使用該輪胎簾線。
15.一種皮帶增強用纖維材料，其由包含權(quán)利要求1 9中任一項所述的聚酯纖維的纖 維構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求15所述的皮帶增強用纖維材料，其中，皮帶增強用纖維材料為加捻的纖維簾線。
17.如權(quán)利要求15所述的皮帶增強用纖維材料，其為織物，經(jīng)紗是包含聚酯纖維的紗線。
18.一種皮帶，其由權(quán)利要求15 17中任一項所述的皮帶增強用纖維材料、和橡膠或 樹脂構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供由催化劑粒子等引起的孔隙等缺陷少、物性波動或毛刺產(chǎn)生少的聚酯纖維。本發(fā)明的聚酯纖維，包含層狀納米粒子，所述層狀納米粒子包含二價金屬和磷化合物，并且1個邊的長度為5～100nm，層間間隔為1～5nm。另外，本發(fā)明提供包含這樣的聚酯纖維的輪胎簾線、輪胎、皮帶增強用纖維材料和皮帶。
文檔編號D03D15/00GK101946032SQ20108000110
公開日2011年1月12日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者伊藤誠司, 寺阪冬樹, 島田慎太郎, 戶賀崎潤一 申請人:帝人纖維株式會社