JP2002173826A

JP2002173826A - 偏平繊維およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002173826A
Application number: JP2000366765A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Deguchi; 朋斉出口; Tomoyuki Terao; 知之寺尾; Chitose Yoshimura; 千登勢吉村
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】加工適性の良好なＰＢＯ繊維、ＰＢＯ繊維を用
いた不織布、およびＰＢＯ繊維の製造方法を提供するこ
と。【解決手段】繊維断面の長径／短径で規定される偏平度
が２以上であり、かつ短径が７μｍ以下であることを特
徴とする偏平ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾー
ル（以下ＰＢＯ）繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏平化されたＰＢＯ
繊維およびその製造方法に関する。さらに詳しくは耐熱
性の不織布材料、樹脂補強材、摩擦材等の用途に好適な
偏平ＰＢＯ繊維およびこの繊維を簡便で、効率的、かつ
安価に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ
ールとは、ヘテロ環含有ポリマーであるポリベンズアゾ
ールの１つであり、例えば、ポリリン酸を溶媒としてジ
アミノレゾルシノールとテレフタル酸を反応させ重合す
る。ＰＢＯ繊維はこの重合ドープを乾湿式紡糸法を用い
て紡糸し、水洗・乾燥して得られるが、僅かな伸長率で
も極めて高い分子配向を示すため容易に伸びきり鎖構造
が発現し、炭素繊維以上の強度と弾性率を示す。また、
熱分解温度や難燃性においても既存の有機繊維では最高
レベルを示し、次世代のスーパー繊維として様々な用途
展開が期待されている。

【０００３】市場で入手できるＰＢＯ繊維としてはＺＹ
ＬＯＮ（東洋紡績（株）製）が挙げられ、繊維の形態は
紡績糸、フィラメント、ステープル、チョップド繊維、
パルプ等がある。チョップド繊維とは連続繊維を束ねて
所定の寸法にカットしたものであり、パルプはチョップ
ド繊維を叩解して繊維の一部（表面等）または全部をフ
ィブリル化したものである。これらは摩擦材、ガスケッ
ト用補強繊維やＦＲＰ補強繊維としての利用が考えられ
ているが、チョップド繊維を用いて不織布とすることも
可能であり、例えば特開２０００−１６５０００ではＰ
ＢＯ繊維による不織布がプリント基板用の基材としても
有望であることが開示されている。

【０００４】しかしながら、ＰＢＯ繊維の非常に高い強
度のために、ＰＢＯ繊維不織布はスリット加工等の加工
適性に劣る。また、ＰＢＯ繊維不織布を基材とした積層
板はレーザーでの穴あけ性、ドリル加工性等の加工適性
に劣り、この欠点は例えばプリント配線板用の積層板の
加工において重大な欠点となる。上記課題を解決する方
法として、低坪量での薄物化が考えられる。特に近年の
電子機器の軽量・小型化の動向からプリント基板も薄物
化が要求されており、基材不織布の薄物化の要求も高
い。しかしながら、低坪量での薄物化は不織布の引張強
度が低下する、地合いムラが大きくなる、ピンホールが
多くなる等の問題を生じる。

【０００５】これを解決する方法として、繊維の細径化
が考えられる。この方法によれば加工適性が向上するば
かりか、同一坪量での繊維本数が多くなることで地合い
ムラ、ピンポールの低減効果も期待できるとともに、相
対的な結合面積が増加することで不織布の強度向上が期
待できる。しかしながら、現在市場で入手可能なチョッ
プド繊維の繊維径は１．５ｄ（約１１．６μｍ）が最も
細く、この繊維径では加工適性が不十分である。

【０００６】また、パルプを配合する方法も考えられる
が、加工適性を向上させるにはパルプを多量に配合する
必要がある。パルプは２０％程度までの配合量であれば
不織布の強度を向上させる効果もあるが、多量に配合す
るとむしろ強度低下を引き起こしたり、フロック化しや
すいことから地合いが悪化する等の問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、加工
適性の良好なＰＢＯ繊維、ＰＢＯ繊維を用いた不織布、
およびＰＢＯ繊維の製造方法を提供することにあり、特
に不織布とした時の引張強度や加工適性が良好なＰＢＯ
繊維、およびこのような繊維を得るための簡便で、効率
的、かつ安価な製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ＰＢＯ繊
維をサンドミルにて処理することによりＰＢＯ繊維が偏
平化し、この偏平ＰＢＯ繊維を用いた不織布が通常のチ
ョップド繊維を使用した不織布に比べ、引張強度、加工
適性が向上することを見出し、本発明を完成させるに至
った。

【０００９】上記の問題を解決するための本発明は、以
下の発明を包含する。（１）繊維断面の長径／短径で規定される偏平度が２以
上であり、かつ短径が７μｍ以下であることを特徴とす
る偏平ＰＢＯ繊維。（２）上記（１）の発明に記載された偏平ＰＢＯ繊維を
主成分とする不織布。（３）ＰＢＯ繊維をサンドミル処理することを特徴とす
る偏平ＰＢＯ繊維の製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における偏平ＰＢＯ繊維と
は、繊維断面の長径／短径で規定される偏平度が２以上
のＰＢＯ繊維である。偏平度が２に満たないと本発明が
意図する偏平ＰＢＯ繊維の性質を充分に発揮することが
できない。偏平度の上限は特に設けないが、あまりに大
きすぎると繊維がカールしたり、ひどい場合には丸まっ
たり、折重なってしまうため偏平度５０以下が好まし
く、さらに好ましくは３０以下である。

【００１１】また本発明の偏平ＰＢＯ繊維は、偏平度が
２以上という条件を満たすのみでは本発明の目的を達す
ることが出来ず、さらにその短径が７μｍ以下であると
いう条件を満たす必要がある。現在、入手可能なＰＢＯ
チョップド繊維は最も細いもので１．５デニール（繊維
径約１１．６μｍ）程度であるが、短径を７μｍ以下と
することで充分な加工適性が得られるとともに、不織布
とした場合には繊維層数が増加し、ピンホールの発生を
効果的に抑制することが可能となる。なお、短径が小さ
いほど上記効果は向上するため、短径の下限は特に設け
ないが、あまりに小さいと単繊維の強度が低下するた
め、０．５μｍ以上が好ましい。

【００１２】本発明の偏平ＰＢＯ繊維の繊維長は特に限
定しないが、平均繊維長が１ｍｍ以上であることが好ま
しい。繊維長が短くなると不織布として使用する場合、
不織布の強度が低下し、特に１ｍｍ未満では湿式不織布
製造時にワイヤーからの繊維の脱落が多くなるといった
不具合も生じる。

【００１３】このような偏平ＰＢＯ繊維を用いて不織布
をつくると、繊維の偏平面が水平方向に配向するため繊
維同士の接触が面接触となり、点接触である円形断面繊
維に比べて繊維同士の接触面積が増加し、不織布の強度
が向上する。従って本発明の偏平ＰＢＯ繊維はその特徴
的な形状から不織布、特にプリント基板用の薄物不織布
に使用することが好ましい。

【００１４】また本発明の偏平ＰＢＯ繊維は、不織布の
原料以外にも様々な用途に使用出来る。例えば同等の繊
維長であればチョップド繊維やパルプよりも分散性が良
好なため、ＦＲＰ等の補強繊維として高率配合が可能で
あり、表面平滑性も向上する。また摩擦材、ガスケット
用補強繊維等にも好適な繊維である。これらの用途に使
用する場合、繊維の比表面積が増加し、樹脂との接触面
積が増えるため、補強効果が増す。

【００１５】またこのような偏平形状を持つＰＢＯ繊維
自体、従来存在しないものであるが、本発明者等は通常
の円形断面を有するＰＢＯチョップド繊維をサンドミル
処理することにより、容易に偏平形状を持つＰＢＯ繊維
を得られることを見出した。

【００１６】本発明で用いるサンドミルは、固定した容
器に挿入した攪拌機を高速で回転させて容器内に充填し
たメディアとＰＢＯ繊維を攪拌する装置である。サンド
ミルの形態には縦型、横型があるが、どちらも使用可能
である。具体的にはサンドグラインダー、ダイノミル、
ウルトラビスコミルなどの名称の装置が挙げられる。

【００１７】サンドミル処理に用いられるメディアの種
類としてはガラスビーズ、アルミナビーズ、ジルコニア
ビーズ、ジルコンビーズ、スチールビーズ、チタニアビ
ーズなどが使用可能であり、平均粒径は０．１ｍｍ程度
の微小のものから、６ｍｍ程度の大粒径のものまで使用
可能である。これらメディアの材質の種類、平均粒径、
サンドミルの回転数、処理濃度および処理時間等の処理
条件を適宜選択することで偏平度のコントロールが可能
である。

【００１８】サンドミル容器の中に充填するメディアの
量は、最密充填量の５０〜９０％、中でも６０〜８５％
が好ましい。充填率が低すぎるとＰＢＯ繊維が十分に処
理されずに容器から出てくるいわゆるショートパスを起
こす。また、充填率が高い方が処理効率は良好である
が、高くし過ぎると連続式の場合、ＰＢＯ繊維が通り難
くなるという問題が生じる。

【００１９】サンドミル処理に使用するＰＢＯチョップ
ド繊維の繊維径は、目的とする偏平ＰＢＯ繊維の断面積
（偏平度、短径により決定される）に見合う断面積を持
つものが適宜選択される。例えば、偏平度２、短径７μ
ｍの偏平ＰＢＯ繊維を目的とするならば、繊維径１１μ
ｍ程度のチョップド繊維を用いると良い。また、ＰＢＯ
チョップド繊維の繊維長が長すぎると、後に述べる懸濁
液中での分散性が悪化する、サンドミル処理中に繊維同
士が絡まり合うといった問題が生じるため、繊維長とし
ては１０ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは６ｍｍ
以下である。

【００２０】ＰＢＯ繊維をサンドミルで処理する時は、
ＰＢＯのチョップド繊維を媒体に分散させたスラリー状
で行なう。媒体としては取り扱いの容易性、汎用性など
から水が通常最も適しているが、水を嫌う用途など特殊
な目的の為にメタノール、エタノールなどの有機溶媒お
よびこれらの有機溶剤と水との混合媒体を使用してもよ
い。また分散液の中に繊維の分散性を良くするために分
散剤等を添加してもよい。（以下の説明は「水懸濁液」
によって行なう。）

【００２１】サンドミル処理時におけるＰＢＯチョップ
ド繊維の水懸濁液の固形分濃度は、通常０．１〜４．０
重量％の範囲で調節する。０．１重量％未満では処理効
率が悪く、４．０重量％を超える濃度で処理すると十分
な処理がなされない、もしくは試料が通りにくくなり、
繊維同士が絡まってしまう等の問題が発生する。処理効
率を考慮すれば、０．３〜２．０重量％の範囲で調節す
ることが望ましい。

【００２２】サンドミル処理の処理方法についても特に
限定されず、バッチ式あるいは連続式の何れの方法でも
良いが、生産効率を重視するならば連続式が好ましい。
連続式の場合には、送り流量を変更することで滞留時間
（処理時間）を変更できる。また数台の装置を直列に接
続して処理することも可能である。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、勿論本発明はこれらによって限定されるも
のではない。なお、実施例において％とあるのは特に断
わらない限り重量％を表す。

【００２４】実施例１繊維長３．０ｍｍのＰＢＯチョップド繊維（商品名：ザ
イロンＨＭ、繊維径１．５ｄ／東洋紡績（株）製／偏平
度１）を水に分散して固形分濃度１．０％のスラリーを
調整した。次に、平均粒径３ｍｍのアルミナビーズを充
填率７８％（最密充填量に対して）となるように充填し
た容量２０６リットルのサンドミル（ＲＬ２５０Ｈ／ア
シザワ（株）製）に、該スラリーを流量１５リットル／
ｍｉｎの条件で流送し、回転数５５２ｒｐｍで処理し
た。なお、処理温度は冷却用循環水の温度を調節するこ
とにより３０℃に調節して処理を行った。処理後の繊維
の偏平度は１９．８、短径は２．３μｍであった。処理
後のＰＢＯ繊維を傾斜型抄紙機で乾燥後の米坪が１７．
５ｇ／ｍ²となるように湿式法でシート化した。このシ
ートにオンマシンで熱硬化性エポキシ樹脂エマルジョン
を乾燥後の不織布中での含有率が３０％となるようにス
プレー法で添加し、加熱乾燥した。次いで、ロール温度
２００℃の熱キャレンダーにより密度０．６５ｇ／ｃｍ
³となるように処理して不織布を得た。

【００２５】実施例２実施例１におけるアルミナビーズの充填率を７２％とし
た以外は、実施例１と同様にしてサンドミル処理を行っ
た。処理後の繊維の偏平度は２．８、短径は６．２μｍ
であった。この繊維を用いて、実施例１と同様にして不
織布を得た。

【００２６】比較例１実施例１におけるＰＢＯチョップド繊維のスラリー濃度
を０．１％、スラリー流量を３０リットル／ｍｉｎとし
た以外は、実施例１と同様にしてサンドミル処理を行っ
た。処理後の繊維の偏平度は１．８、短径は７．６μｍ
であった。この繊維を用いて、実施例１と同様にして不
織布を得た。

【００２７】比較例２実施例１におけるサンドミル処理を行わなかった以外
は、実施例１と同様にして不織布を得た。

【００２８】比較例３繊維長３．０ｍｍのＰＢＯチョップド繊維８０部とＰＢ
Ｏパルプ（東洋紡製）２０部を混合したスラリーを用
い、実施例１と同様にして不織布を得た。

【００２９】比較例４繊維長３．０ｍｍのＰＢＯチョップド繊維２０部とＰＢ
Ｏパルプ（東洋紡製）８０部を混合したスラリーを用
い、実施例１と同様にして不織布を得た。

【００３０】実施例および比較例の不織布の評価結果を
表１に示す。表からも明らかなように、本発明の偏平Ｐ
ＢＯ繊維による不織布は、通常の円形断面のＰＢＯチョ
ップド繊維による不織布に比べ、加工適性が良好で、不
織布の強度も向上する。

【００３１】測定方法及び評価方法＜偏平度の測定＞繊維を軽く押さえつけて伸ばしなが
ら、偏平面が密着するように粘着テープに貼り付け、こ
れをエポキシ樹脂で包埋した。樹脂を硬化させた後、ダ
イヤモンドナイフを装着したミクロトームを用いて繊維
の長さ方向と直角方向に断面を削り出し、繊維横断面の
光学顕微鏡像を撮影した。図に示す、繊維横断面像にお
ける繊維の最大長（これを長径とする）、および最大長
の中間点で最大長の線分と直交する線分が繊維断面と交
わる長さ（これを短径とする）を測定した。この長径と
短径を用い、下記式で定義される偏平度を算出した。円
形断面の繊維では偏平度は１となる。偏平度＝長径／短径なお、測定は５０本の繊維で行い、その平均値を偏平度
として採用した。

【００３２】＜不織布の引張強度（ｋｇｆ／１５ｍｍ）
＞幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍとなるように不織布を裁
断し、スパン１００ｍｍ、引張り速度１０ｍｍ／ｍｉｎ
の条件で引張り強度を測定した。測定は縦方向、横方向
で１０点づつ行い、縦横の平均値を算出した。この縦横
それぞれの平均値を相乗平均し、不織布の引張強度とし
た。

【００３３】＜不織布の地合い＞不織布の地合いは透過
光による目視評価とし、以下の基準で評価した。 ○：シートの濃淡ムラが少なく、ピンホールも少ない。 △：シートの濃淡ムラおよび／あるいはピンホールはあ
るが概ね良好である。 ×：シートの濃淡ムラおよび／あるいはピンホールが多
く、不適である。

【００３４】＜不織布の加工適性＞不織布の巻取５００
ｍをスリッターで２分割し、１００ｍ毎のスリッター断
面を観察して、以下の基準で加工適性を評価した。 ○：断面に毛羽を生じることなくスリットされている。 △：断面に多少の毛羽は生じるが概ね良好である。 ×：断面に多くの毛羽を生じ、スリット適性に欠ける。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】前記したごとく、本発明の偏平ＰＢＯ繊
維は耐熱性の不織布材料、樹脂補強材、摩擦材等の用途
に好適な繊維である。特に本発明の偏平ＰＢＯ繊維は通
常の円形断面を有するＰＢＯ繊維に比べ、不織布とした
ときの引張強度、加工適性が良好である。また、本発明
の製造方法により、前記偏平ＰＢＯ繊維を簡便、効率
的、かつ安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】通常のＰＢＯ繊維の繊維断面を示す。

【図２】本発明の偏平ＰＢＯ繊維の繊維断面を示す。

【符号の説明】

１長径２短径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B154 AA06 AB02 BA51 BB33 BB60 BD20 DA30 4L035 DD02 FF01 FF05 MD07 4L047 AA26 AB02 AB09 BA21 CB05 CC14 4L055 AF35 EA08 EA16 FA13 FA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維断面の長径／短径で規定される偏平度
が２以上であり、かつ短径が７μｍ以下であることを特
徴とする偏平ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾー
ル（以下ＰＢＯ）繊維。
【請求項２】請求項１に記載された偏平ＰＢＯ繊維を主
成分とする不織布。
【請求項３】ＰＢＯ繊維をサンドミルにて処理すること
を特徴とする偏平ＰＢＯ繊維の製造方法。