专利名称：聚酯纤维及其制造方法、以及包含该聚酯纤维的轮胎帘线、轮胎、皮带增强用纤维材料及皮带的制作方法
技术领域：
本发明涉 及通常作为产业资材等、特别是纤维/聚合物复合体等增强用纤维有用 的高强度聚酯纤维及其制造方法。另外，本发明涉及由这样的聚酯纤维构成的轮胎帘线，特 别涉及具有优良的行驶稳定性或耐久性的轮胎用轮胎帘线以及使用该轮胎帘线的轮胎。另 夕卜，本发明涉及含有这样的聚酯纤维的皮带增强用纤维材料，特别涉及尺寸稳定性和耐疲 劳性优良的皮带增强用纤维材料以及使用该纤维材料的皮带。
背景技术：
聚酯纤维具有高强度、高杨氏模量、耐热尺寸稳定性等诸多优良的特性，因此，在 衣料用或者产业用等广泛领域中使用。而且，已知该聚酯纤维的物性根据聚合物的缩聚反 应的催化剂种类而有很大不同。例如，锑化合物由于具有优良的缩聚催化剂功能，因而广泛作为聚对苯二甲酸乙 二醇酯纤维的缩聚催化剂使用。另外，在专利文献1等中记载了添加特定的磷化合物的例 子。在专利文献2中记载了使用钛化合物与磷化合物的反应生成物的例子。但是，在使用任一种催化剂的情况下，虽然观察到制丝性改善的效果，但是该效果 不充分，需要进一步提高制丝性。另外，与该制丝性不良相对应，所得到的纤维物性产生波 动等，因此需要开发更高性能的聚酯纤维。不过，近年来作为乘用车用子午线轮胎的胎体材料，使用由聚酯纤维制成的帘线 成为主流。其主要原因是聚酯纤维与以往使用的尼龙纤维、人造丝纤维等相比，强度、模 量、尺寸稳定性等特性的平衡更优良，并且是成本更低的材料(专利文献3和专利文献4)。 聚酯纤维中，开发了通过高速纺丝得到的尺寸稳定性和模量优良的所谓HMLS(高模量、低 收缩)聚酯纤维，通过使用HMLS聚酯纤维作为乘用车用子午线轮胎的胎体材料，提高了轮 胎的操纵稳定性和均勻性。另一方面，最近围绕汽车的减少环境负荷、燃油效率上升的需要高涨，因此，除了 上述的操纵稳定性提高、均勻性提高的目的以外，还考虑通过减少轮胎的滚动阻力或者减 轻其重量来降低燃油费。例如，采用通过减少轮胎中使用的橡胶量或者减少轮胎增强材料 使用量来实现轮胎轻量化的方法。但是，此时，要求进一步提高以支撑轮胎的纤维为主体的 胎体材料的耐久性或尺寸稳定性。另外，胎体材料及构成该胎体材料的增强用纤维帘线自 身由于轮胎行驶时受到的反复应力、应变输入等而发热，成为滚动阻力上升的一个原因。对此，例如在专利文献3中公开了一种聚酯纤维帘线，其作为提高子午线轮胎的 操纵稳定性、均勻性的聚酯纤维帘线，包含将作为酸成分的0 10摩尔％间苯二甲酸、作为 醇成分的0 10摩尔％丁二醇和/或丙二醇并且以两者之和为1 10摩尔％的方式进行 共聚的聚对苯二甲酸乙二醇酯。根据该方法，虽然通过将聚酯共聚可以使原丝低收缩化，但是，通过共聚纤维的结晶度下降，从而纤维中的非晶区域增大，因此，存在暴露于高温环境 下的硫化成型时或轮胎行驶时的耐热性、耐久性下降的问题。另外，聚酯纤维不仅具有高强度、优良的尺寸稳定性、耐久性，而且由于其通用性 而作为低成本材料在以橡胶增强用途为代表的各种产业资材用途中广泛应用。特别是近年 来随着世界范围内降低环境负荷的希望高涨，要求材料的轻量化、能量效率或耐久性提高 等越来越高的性能。例如，以V型皮带或传送带为代表的输送带用的聚酯纤维，要求高模 量化、尺寸稳定性的提高、以及耐久性的提高。
基于这样的背景，作为提高皮带用聚酯纤维的耐久性的技术，公开了例如在构成 聚酯纤维的聚酯中变更为特殊的金属催化剂或者添加共聚成分或抗氧化剂的技术(例如， 专利文献5和专利文献6)。但是，这些技术中通过添加第三成分导致强度或模量下降，作为皮带增强用纤维 存在不能得到充分的尺寸稳定性或耐久性的问题。另外，成本提高，在经济方面也存在问 题。现有技术中，仍未得到具有充分性能的皮带增强用纤维。专利文献1 日本特开昭62-206018号公报专利文献2 日本特开2002-293909号公报专利文献3 日本特开平11-241281号公报专利文献4 日本特开2000-96370号公报专利文献5 日本特开2001-98418号公报专利文献6 日本特开2005-273024号公报
发明内容
本发明的目的在于提供通常由催化剂粒子等引起的孔隙等缺陷少、物性波动或毛 刺产生少的聚酯纤维。另外，本发明的目的在于提供适合于发挥优良的均勻性、行驶稳定 性、耐久性、并且减小滚动阻力的轮胎的聚酯轮胎帘线、以及使用该轮胎帘线的充气轮胎。 另外，本发明的目的在于提供含有尺寸稳定性和耐疲劳性优良的聚酯纤维的皮带增强用纤 维材料以及使用该纤维材料的皮带。本发明为了实现上述目的提供如下1 18项。1. 一种聚酯纤维，包含聚酯，其特征在于，包含层状纳米粒子，所述层状纳米粒子 包含二价金属和磷化合物，并且1个边的长度为5 lOOnm，层间间隔为1 5nm。2.如上述1所述的聚酯纤维，其中，该二价金属为选自周期表第4 5周期第3 12族的金属元素和Mg的组中的至少一种以上的金属元素。3.如上述1或2所述的聚酯纤维，其中，该二价金属为选自Zn、Mn、Co和Mg的组 中的至少一种以上金属。4.如上述1 3中任一项所述的聚酯纤维，其中，该金属-磷化合物来自下述通式 (I)表示的磷化合物，
权利要求
一种聚酯纤维，包含聚酯，其特征在于，包含层状纳米粒子，所述层状纳米粒子包含二价金属和磷化合物，并且1个边的长度为5～100nm，层间间隔为1～5nm。
2.如权利要求1所述的聚酯纤维，其中，该二价金属为选自元素周期表第4 5周期第 3 12族的金属元素和Mg的组中的至少一种以上的金属元素。
3.如权利要求1或2所述的聚酯纤维，其中，该二价金属为选自Zn、Mn、Co和Mg的组 中的至少一种以上金属。
4.如权利要求1 3中任一项所述的聚酯纤维，其中，该金属-磷化合物来自下述通式 (I)表示的磷化合物，
5.如权利要求1 4中任一项所述的聚酯纤维，其中，构成该层状纳米粒子的金属-磷 化合物为苯基膦酸衍生物。
6.如权利要求1 5中任一项所述的聚酯纤维，其中，聚酯中的金属和磷的含量满足下 式(III)和下式(IV)，10 彡 M 彡 1000(III)0. 8 彡 Ρ/Μ 彡 2. 0 (IV)式中，M表示金属元素相对于构成聚酯的二元羧酸成分的毫摩尔％，P表示磷元素的毫 摩尔％。
7.如权利要求1 6中任一项所述的聚酯纤维，其中，聚酯的主要重复单元选自由对苯 二甲酸乙二醇酯、2，6_萘二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸丙二醇酯、2，6_萘二甲酸丙二醇酯、 对苯二甲酸丁二醇酯和2，6-萘二甲酸丁二醇酯组成的组。
8.如权利要求1 7中任一项所述的聚酯纤维，其中，聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
9.如权利要求1 8中任一项所述的聚酯纤维，其中，纤维的赤道方向的XRD衍射中， 在2 θ = 5 7°具有衍射峰。
10.一种聚酯纤维的制造方法，将包含层状纳米粒子的聚酯进行熔融纺丝，其特征在 于，该层状纳米粒子包含二价金属和磷化合物，并且其形状是1个边的长度为5 lOOnm、层 间间隔为1 5nm。
11.如权利要求10所述的聚酯纤维的制造方法，其中，该层状纳米粒子是通过在制造 工序中添加二价金属和磷化合物而在内部析出的粒子。
12.—种轮胎帘线，其由包含权利要求1 9中任一项所述的聚酯纤维的纤维构成。
13.一种充气轮胎，其中，使用权利要求12所述的轮胎帘线。
14.如权利要求13所述的充气轮胎，其中，在充气轮胎的胎面的内部配置的带束层和 胎体帘布层的至少一个中使用该轮胎帘线。
15.一种皮带增强用纤维材料，其由包含权利要求1 9中任一项所述的聚酯纤维的纤 维构成。
16.如权利要求15所述的皮带增强用纤维材料，其中，皮带增强用纤维材料为加捻的纤维帘线。
17.如权利要求15所述的皮带增强用纤维材料，其为织物，经纱是包含聚酯纤维的纱线。
18.一种皮带，其由权利要求15 17中任一项所述的皮带增强用纤维材料、和橡胶或 树脂构成。
全文摘要
本发明提供由催化剂粒子等引起的孔隙等缺陷少、物性波动或毛刺产生少的聚酯纤维。本发明的聚酯纤维，包含层状纳米粒子，所述层状纳米粒子包含二价金属和磷化合物，并且1个边的长度为5～100nm，层间间隔为1～5nm。另外，本发明提供包含这样的聚酯纤维的轮胎帘线、轮胎、皮带增强用纤维材料和皮带。
文档编号D03D15/00GK101946032SQ20108000110
公开日2011年1月12日 申请日期2010年1月12日 优先权日2009年1月16日
发明者伊藤诚司, 寺阪冬树, 岛田慎太郎, 户贺崎润一 申请人:帝人纤维株式会社