JP2011042907A

JP2011042907A - 着色された全芳香族ポリアミド繊維およびその製造方法

Info

Publication number: JP2011042907A
Application number: JP2009193157A
Authority: JP
Inventors: Saoaya Kuroda; 幸乙綾黒田; Tetsuya Akamatsu; 哲也赤松
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2011-03-03

Abstract

【課題】高強度、高ヤング率を有し着色された全芳香族ポリアミド繊維を提供する。
【解決手段】着色物質を含み、下記要件を満足することを特徴とする全芳香族ポリアミド繊維。
ａ）単繊維の強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度４０％以下、初期ヤング率７０ｃＮ／ｄｔｅｘ、比重１．３６６以下であること。
ｂ）着色物質が含水率６０％以上の含水繊維に含浸吸収されたものであること。
【選択図】なし

Description

本発明は、着色物質が含有された高ヤング率全芳香族ポリアミド繊維およびその製造方法に関する。

全芳香族ポリアミド（以下アラミドと略記する場合がある）繊維にはコーネックス、ノーメックスに代表されるメタ系アラミド繊維とテクノーラ、ケブラー、トワロンに代表されるパラ系アラミド繊維とがある。

これらのアラミド繊維は、ナイロン６、ナイロン６６などの従来から広く使用されている脂肪族ポリアミド繊維と比較して、剛直な分子構造と高い結晶性のために耐熱性、耐炎性（難燃性）などの熱的性質、並びに耐薬品性、強力な耐放射線性、電気特性などの安全性に優れた性質を有している。従って耐炎性（難燃性）や耐熱性を必要とする防護服などの衣料用やバッグフィルターなどの産業資材用、カーテンなどのインテリア用として広く使用されている。
しかしながら、アラミド繊維は分子鎖が剛直且つ高結晶性であるため、反面では、着色物質を付着及び／又は吸収させることは非常に難しいという欠点がある。

このような問題を解決する方法として、例えば、特開昭６３−２５６７６５号公報、特開平２−４１４１４号公報には、濃硫酸の紡糸溶液中に染料あるいは顔料を分散させて製糸を行い、着色糸を得る方法が、更に、特開平３−７６８６８号公報には、硫酸溶液に予め浸漬した後に染色促進剤に接触させることによってカチオン染料に染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）繊維を得る方法が開示されているが、着色し得る色相の範囲や再現性あるいは耐光堅牢度などの点で必ずしも十分とはいえない。

また、分散染料を用いて１６０℃以上の高温で染色する方法も提案されている（特開平５−２０９３７２号公報）が、染色温度が高温になる程、染色機も特別なものが必要になるため、一般的な方法ではない。
さらに、本発明者らは、特開平７−３１６９９０号公報において、パラ系アラミド繊維を７０℃以上のジメチルスルホキシドで処理した後、染色する方法を提案したが、該方法では、染色性は良好であるものの膨潤作用が強過ぎて、繊維の収縮が大きくなり、繊維構造物の幅や長さを制御するのが困難となると共に、強度も低下する。また、コストも高くなるという問題があった。

また、特開２００７−１６３４３号公報において、パラ型アラミド繊維を染色する際の染色助剤として、ベンジルアルコールを用いる方法が紹介されているが、臭気が強く、衛生上問題がある。
また特開２００５−３２５４７１号公報では特定の電解質化合物の存在下で酸性染料で染色することが提案されている。ある程度染色性向上効果はあるものの洗濯堅牢度は満足するものではなかった。

更にアラミド繊維の染色においては、古くからキャリヤーを併用して染色する方法が知られている。たとえば、特開昭５８−８７３７６号公報では、アセトフェノンなどのキャリヤーを大量に使用し、高温、高圧下で染色する方法が提案されているが、染色後の脱キャリヤーを行うことが困難であり、また、アセトフェノンは、臭気が強く作業環境に問題があり排水などの面で環境を汚染するような問題があり現場での使用は問題が多い。

特開昭６３−２５６７６５号公報特開平２−４１４１４号公報特開平３−７６８６８号公報特開平５−２０９３７２号公報特開平７−３１６９９０号公報特開２００７−１６３４３号公報特開２００５−３２５４７１号公報特開昭５８−８７３７６号公報

本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決し、高着色高強度全芳香族ポリアミド繊維およびその製造方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果下記により解決できることを見出したものである。
即ち本発明によれば、
着色物質を含み、下記要件を満足することを特徴とする全芳香族ポリアミド繊維。
ａ）単繊維の強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度４０％以下、初期ヤング率７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重１．３６６以下であること。
ｂ）着色物質が含水率６０％以上の含水繊維に含浸吸収されたものであること。

ここで全芳香族ポリアミド繊維がコポリパラフェニレン・３．４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維であることが好ましい。
また着色物質が、有機顔料、無機顔料、水溶性染料および水不溶性染料であることが好ましい。

さらに全芳香族ポリアミド繊維の製造方法であって、含水繊維に着色物質を含浸吸収させる前又は含浸吸収させた後に延伸処理を行い、該延伸処理が湿熱、水浴、温水浴の群から選ばれる少なくとも１種の方法で１％以上延伸することを特徴とする全芳香族ポリアミド繊維の製造方法。
が提供される。

含水繊維に着色物質を含浸吸収させることにより容易に高濃度で着色された全芳香族アラミド繊維が得られる。

実施例２で得られた本発明の高着色全芳香族ポリアミド繊維比較例１の発明外の全芳香族ポリアミド繊維比較例２の発明外の全芳香族ポリアミド繊維比較例３の発明外の全芳香族ポリアミド繊維比較例４の発明外の全芳香族ポリアミド繊維

本発明の全芳香族ポリアミド繊維は、着色物質を、含水状態の全芳香族ポリアミド繊維（以後含水繊維と呼ぶ場合がある）内部に高濃度で含浸吸収させた高着色高強度ポリアミド繊維である。含水繊維とは繊維結晶構造内部に多量に水を保持しているものを指し、湿式あるいは乾式湿式紡糸で得られた未乾燥状態の繊維をさす。

本発明で好ましく使用する芳香族ポリアミド繊維としては、パラ型芳香族ポリアミド繊維である、ＰＰＯＤＰＡ繊維（帝人テクノプロダクツ株製テクノーラ）、或いはメタ型芳香族ポリアミド繊維であるポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ株製テイジンコーネックス）などが好ましく例示される。その中でも強度、初期ヤング率、乾熱３００℃下１５分間処理時の収縮を考慮すると、コポリパラフェニレン−３，４‘オキシジフェニレンテレフタルアミド（以後ＰＰＯＤＰＡと略称する）繊維が好ましい。

これらは紡糸後の未延伸凝固糸（水洗工程を経ていても構わない）において、着色物質が含浸されやすいサイトを有しているとともに、延伸されることにより、高度に配向され、高強力物性が得られる。延伸方法としては、含水繊維を水浴あるいは温水浴中で延伸することにより、該含水による水置換可能なサイトを残したまま（着色物質が含浸可能なサイトを残存したまま）強度、初期モジュラス性能を上げることが可能である。
この場合の延伸倍率は、処理浴温度によりことなり、適正な曳糸性を得られる１％以上延伸することにより、所望の原糸物性糸を得ることが可能である。

一方、ＰＰＯＤＰＡ繊維と同様なパラ型芳香族ポリアミド繊維であるＰＰＴＡ（例えばケブラー、テイジントワロン）は、溶液液晶性であり剛直ポリマーを溶媒に溶かし乾湿式紡糸法で繊維化される。すなわちずり応力を加えることにより延伸しなくとも高度に配向した状態で繊維化される。これらはリオトロピック液晶を示し、分子が自発的に互いに平行に配向する（自発配向）。該自発配向は、非常に緻密でありドメインの連続形成されることにより、紡糸直後でも高強力繊維が得られる。また該繊維は、水が含まれていることにより部分配向緩和を保持することが可能と思われ、既報の染色性改良などが提示されているが、着色物質が染料に限られており、今回のようないかなる着色物質をも含有させようとする場合、ドメインの連続が均一構造であるために含有し難く、尚且つ発色性も優れない。

前記繊維特性として、ラマン配向係数（ＸＸ／ＹＹ）が２以上１７以下であることが好ましく推奨される。
着色物質を含浸吸収させるためには全芳香族ポリアミド繊維としては、湿式あるいは乾式湿式紡糸で得られる６０％以上の含水率を有する湿式紡糸後の含水未乾燥未延伸糸（凝固糸）であることが好ましい。６０％未満であれば着色物質が含浸し難く高発色性とはならない。

本発明の着色物質を含浸させる好ましい方法としては、繊維（長繊維、短繊維）を好ましくは繊維構造物（紡績糸、製編織布帛等）とした後、着色物質を水溶液に溶解または分散した公知の浴槽（染色機等を含む）に導入し、常温常圧下、加温常圧下、加温加圧下での浸漬処理、パディング処理、スチームキュア処理で可能であるが、着色物質の種類によって、任意に変更して構わない。
着色物質としては、有機顔料（ブラックカーボン含む）、無機顔料、水溶性染料および不溶性染料などが推奨され、これらの何れか一種以上が含有されていればよい。

以下、実施例を挙げて、本発明の構成および効果を詳細に説明する。
尚、実施例／比較例で行った被染色物の評価方法は下記の方法に従って行った。
・着色性
マクベスカラーアイ（ＭａｃｂｅｔｈＣＯＬＯＲ−ＥＹＥ）モデルＣＥ−３１００を用いて、明度指数Ｌ＊を求めた。明度指数Ｌ＊は数値が小さい程、濃染化されていることを示す。
＊明度指数とは、ＪＩＳＺ８７０１（２度視野ＸＹＺ系による色の表示方法）又はＪＩＳＺ８７２８（１０度視野ＸＹＺ系による色の表示方法）に規定する三刺激値のＹを用いて、次式より求められるものである。
Ｙ／Ｙｎ＞０．００８８５６の場合
Ｌ＊＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）１／３−１６
Ｙ／Ｙｎ≦０．００８８５６の場合
Ｌ＊＝９０３．２９（Ｙ／Ｙｎ）
Ｙ：ＸＹＺにおける三刺激値の値
Ｙｎ：完全拡散反射面の標準の光によるＹの値
・強伸度
ＪＩＳＬ１０１３に準拠して行った。
・初期ヤング率
前記強伸度測定チャートより、初期傾きを通常既知方法にて算出した。
・比重
ＪＩＳＬ１０９６に準拠して行った。

［実施例１］
帝人テクノプロダクツ株製テクノーラ１６７０Ｔ１０００の凝固糸を８０℃温浴中で延伸倍率２倍の延伸糸を得た。該ＰＰＯＤＰＡ糸（含水率８０％）を下記着色浴で９８℃下６０分間撹拌浸漬処理し、水洗、常法にて還元洗浄、水洗、風乾し評価した。
・染料（Ｃ．Ｉ．ＤｉｓＢｌｕｅ−５６：ＫａｙａｌｏｎＰ．ＢｌｕｅＥＢＬ−Ｅ）６％ｏｗｆ
・分散剤（ディスパーＶＧ）０．５ｇ／ｌ
・酢酸０．３ｃｃ／ｌ

［実施例２］
着色浴での処理を１３０℃下６０分間とした以下は、実施例１と同様に処理し評価した。

［実施例３］
着色浴中の染料を下記とした以外は、実施例１と同様に処理し評価した。
・染料（Ｃ．Ｉ．ＤｉｓＢｌｕｅ−７９：ＭｉｋｅｔｏｎＰ．Ｎ−ＢｌｕｅＧＬ−ＳＦ）６％ｏｗｆ

［実施例４］
着色浴での処理を１３０℃下６０分間とした以下は、実施例３と同様に処理し評価した。

［実施例５］
着色浴を下記とした以外は、実施例１と同様に処理し評価した。
・染料（Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ−５４：ＫａｙａｃｒｙｌＢｌｕｅＧＳＬ−ＥＤ）６％ｏｗｆ
・分散剤（ディスパーＴＬ）０．５ｇ／ｌ
・酢酸０．３ｃｃ／ｌ
・硝酸Ｎａ２５ｇ／ｌ

［実施例６］
着色浴での処理を１３０℃下６０分間とした以外は、実施例５と同様に処理し評価した。

［実施例７］
着色浴を下記とし、常温下７日間撹拌浸漬処理した以外は、実施例１と同様に処理し評価した。
・ＬｕｍｏｇｅｎＦｌｏｔ．３０５（ＢＡＳＦジャパン製）

［比較例１］
実施例１において帝人テクノプロダクツ株製テクノーラ１６７０Ｔ１０００の凝固糸（含水率８５％）を延伸しない以外は同様に処理し評価した。

［比較例２］
帝人テクノプロダクツ株製テクノーラ１６７０Ｔ１０００の凝固糸（含水率８５％）を乾燥させ、含水率２．５％の未延伸糸（ＵＤ糸）を実施例１と同様に処理し評価した。

［比較例３］
帝人テクノプロダクツ株製テクノーラ４８０Ｔ２４の凝固糸（含水率８５％）を乾燥させ、含水率２．０％の未延伸糸（ＵＤ糸）を３５０℃の高温ローラーで延伸倍率１．１で延伸した以外は実施例２と同様に処理し評価した。

［比較例４］
全芳香族ポリアミド繊維を含水率４１．５％のテイジンアラミド株製トワロン（ＰＰＴＡ未乾燥糸）とした以外は、同様に処理し評価した。
評価結果を表１に示す。

本発明の着色された全芳香族ポリアミド繊維は防護服などの衣料用やカーテンなどのインテリア用として有用である。

Claims

着色物質を含み、下記要件を満足することを特徴とする全芳香族ポリアミド繊維。
ａ）単繊維の強度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度４０％以下、初期ヤング率７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、比重１．３６６以下であること。
ｂ）着色物質が含水率６０％以上の含水繊維に含浸吸収されたものであること。
全芳香族ポリアミド繊維がコポリパラフェニレン・３．４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維である請求項１記載の全芳香族ポリアミド繊維。
着色物質が、有機顔料、無機顔料、水溶性染料および水不溶性染料である請求項１〜２いずれかに記載の全芳香族ポリアミド繊維。
請求項１〜３記載の全芳香族ポリアミド繊維の製造方法であって、含水繊維に着色物質を含浸吸収させる前又は含浸吸収させた後に延伸処理を行い、該延伸処理が湿熱、水浴、温水浴の群から選ばれる少なくとも１種の方法で１％以上延伸することを特徴とする全芳香族ポリアミド繊維の製造方法。