JP2011058133A - 産業繊維構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリエチレンナフタレート繊維を含む産業繊維構造体であって、該ポリエチレンナフタレート繊維のX線広角回折より得られる結晶体積が100〜200nm3であり、かつ結晶化度が30〜60%である産業繊維構造体。さらには、該ポリエチレンナフタレート繊維が、リン原子をエチレンナフタレート単位に対して0.1〜300mmol%含有するものであることや、該ポリエチレンナフタレート繊維が、金属元素を含むものであり、該金属元素が周期律表における第4〜5周期かつ3〜12族の金属元素およびMgの群より選ばれる少なくとも1種以上の金属元素であることが好ましい。また該ポリエチレンナフタレート繊維の強力が6〜11cN/dtexであることが好ましい。
【選択図】なし
Description
産業繊維構造体としては、主に繊維からなるシート状の構造を有する物であって、ポリエチレンナフタレート繊維を糸条またはコードとして織編物として編組したものや、不織布として構造体としたものを挙げることができる。中でも主に織物からなる高強力な産業繊維構造体は、様々な用途に有効に用いられる。より具体的には、シートベルトウェビング、スリングベルト、抄紙用キャンパス、エアバック用基布、セールクロスなどが挙げられる。また表面に接着処理や樹脂加工が施されることも好ましく、例えばポリエチレンナフタレート繊維を製織し表面を樹脂加工することによりセールクロスに最適な産後繊維構造物を得ることができる。もっとも繊維重量に比べ樹脂重量の比率が高くなると柔軟性や屈曲疲労性や低下する傾向にあるため、樹脂よりも繊維の比率が高いことが好ましい用途もある。その場合、繊維構造体の内部には樹脂が存在せず、表面のみに樹脂が存在することや、繊維のみからなる繊維構造体であることが好ましい。そのように繊維構造体内部に空隙が存在することにより保温性も高くなり、例えばシートベルトであれば、肌に触れた際の冷たさを低減させることができる。
結晶化度 Xc={ρc(ρ−ρa)/ρ(ρc−ρa)}×100 数式(1)
式中
ρ :ポリエチレンナフタレート繊維の比重
ρa :1.325(ポリエチレンナレフタレートの完全非晶密度)
ρc :1.407(ポリエチレンナレフタレートの完全結晶密度)。
すなわち、主たる繰り返し単位がエチレンナフタレートであるポリマーを溶融し、紡糸口金から吐出するポリエチレンナフタレート繊維の製造方法であって、溶融時のポリマー中に下記一般式(1)であらわされる少なくとも1種類のリン化合物添加した後に紡糸口金から吐出し、紡糸速度が4000〜8000m/分であり、紡糸口金から吐出直後に溶融ポリマー温度より50℃を超える高い温度の加熱紡糸筒を通過し、かつ延伸する製造方法により得ることできる。
さらに一般式(1)中で用いられているR1の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、ベンジル基であることが好ましく、それらは未置換のもしくは置換されたものであっても良い。このときR1の置換基としては立体構造を阻害しないのであることが好ましく、例えば、ヒドロキシル基、エステル基、アルコキシ基等で置換されているものが好ましい。また上記(1)のArで示されるアリール基は、例えば、アルキル基、アリール基、ベンジル基、アルキレン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子で置換されていても良い。
紡糸ドラフト=πD2V/4W (数式2)
(式中、Dは口金の孔径、Vは紡糸引取速度、Wは単孔あたりの体積吐出量を示す)
幅25〜100mm程度の生機スリングベルトであることが好ましい。さらにはこの生機スリングベルトを熱処理を施したり、染色を行うことが好ましい。
繊維の結晶体積、最大ピーク回折角はBruker社製D8 DISCOVER with GADDS SuperSpeedを用いて広角X線回折法により求めた。
結晶体積は、繊維の広角X線回折において2Θがそれぞれ15〜16°、23〜25°、25.5〜27°に現れる回折ピーク強度の半価幅より、それぞれの結晶サイズをフェラーの式(数式3)、
より算出し、下式により結晶1ユニットあたりの結晶体積とした。
結晶体積(nm3)=結晶サイズ(2Θ=15〜16°)×結晶サイズ(2Θ=23〜25°)×結晶サイズ(2Θ=25.5〜27°)
最大ピーク回折角は、広角X線回折において強度が最も大きいピークの回折角を求めた。
フェノールとオルソクロロベンゼンとの混合液(6:4)を溶媒として使用し35℃で測定した。
引張荷重測定器((株)島津製作所製オートグラフ)を用い、JIS L−1013に従って測定した。
JIS L1013 B法(フィラメント収縮率)に準拠し、180℃で30分間の収縮率とした。
赤外線毛羽センサーを使用し、走行糸1万メートル当たりの毛羽数をカウントした。
JIS D4604に準拠し、シートベルトウェビングを水の噴霧無しで100時間暴露し、処理前後の強力保持率を測定した。
(繊維の製造)
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100重量部とエチレングリコール50重量部との混合物に酢酸マンガン四水和物0.030重量部、酢酸ナトリウム三水和物0.0056重量部を攪拌機、蒸留搭及びメタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、150℃から245℃まで徐々に昇温しつつ、反応の結果生成するメタノールを反応器外に留出させながら、エステル交換反応を行い、引き続いてエステル交換反応が終わる前にフェニルホスホン酸(PPA)を0.03重量部(50ミリモル%)を添加した。その後、反応生成物に三酸化二アンチモン0.024重量部を添加して、攪拌装置、窒素導入口、減圧口及び蒸留装置を備えた反応容器に移し、305℃まで昇温させ、30Pa以下の高真空下で縮合重合反応を行い、常法に従ってチップ化して極限粘度0.62のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。このチップを65Paの真空度下、120℃で2時間予備乾燥した後、同真空下240℃で10〜13時間固相重合を行い、極限粘度0.74のポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。
得られたポリエチレンナフタレート繊維300本を経糸とし、51mmのシートベルトウェビングを製織した。次いで、得られた織布をポリエステル系ウレタン樹脂の水分散液に浸し、絞った後180℃、2分間熱処理を施し、49mm幅のシートベルト用ウェビングを得た。評価結果を表1に示す。
得られたポリエチレンナフタレート繊維を2本合糸し、それを経糸として30本用い、また、緯糸として560デシテックス96フィラメントのポリエステル糸を用い、織密度19本/2.54cm(1インチ)で51mm幅の生機スリングベルトを製織した。この生機スリングベルトを処理加工機に通し、130℃で120秒熱処理を施し、スリングベルトを得た。得られたスリングベルトはパッド染色剤を付与し、温度250℃、染色時間1分間の条件で染色した。従来対比、マルチフィラメントの毛羽欠点が少なく、高強力でありかつ耐光性の高いスリングベルトが得られた。
得られたポリエチレンナフタレート繊維をウォータージェットルーム織機を用い、経糸及び緯糸に配して、経密度が53本/2.54cm(1インチ)、緯密度が同じく53本/2.54cm(1インチ)の平織物に製織した後、精錬、加熱セットを施した。次に金属ロールの温度が180℃の一対の金属ロール/弾性ロールカレンダーを用い、線圧が20N/cm、速度6m/分の条件で上記平織物をカレンダー加工してエアバッグ用の基布を得た。得られた基布は従来に比べ、マルチフィラメントの毛羽欠点が少なく、高強力且つ寸法安定性に優れ、高温熱処理時の強力維持率の優れたものであった。
得られたポリエチレンナフタレート糸を用い、経密度:110本/2.54cm(1インチ)、緯密度:90本/2.54cm(1インチ)のリップストップ構造を持つ織物を製織した。該織物を精錬・リラックス処理した後、サーキュラー染色機を用いて130℃の温度で染色処理を行い、乾燥処理した。次いで、下記処方の樹脂加工液を含浸法により織物に付着させた後、熱処理と乾燥を行った。得られたセールクロスはマルチフィラメントの毛羽欠点が少なく、高強力で伸びが少なく、寸法安定性、耐熱性に優れたものであった。
(樹脂液の処方)
MEK 60重量部
U135(ポリウレタン樹脂、セイコー化成(株)製) 100重量部
ST90(シリコーン樹脂) 40重量部
架橋剤(コロネートHL10) 3重量部
実施例1のポリエチレンー2,6−ナフタレートの重合において、エステル交換反応が終わる前にリン化合物であるフェニルホスホン酸(PPA)を用いる代わりに、正リン酸を40mmol%添加したこと以外は、実施例1と同様に実施してポリエチレンナフタレート樹脂チップを得た。この該樹脂チップを用い実施例1と同様にして溶融紡糸を行ったが、紡糸での断糸が多発し満足に製糸することができないものであった。かろうじて採取された糸条を用いて、実施例1と同様にシートベルト用ウェビングを得た。評価結果等を表1に併せて示す。
ちなみに紡糸筒温度を400℃から300℃とした場合や、加熱紡糸筒長さを350mmから135mmとした場合には、製糸性がさらに悪化し、繊維が採取できなかった。
Claims (7)
- ポリエチレンナフタレート繊維を含む産業繊維構造体であって、該ポリエチレンナフタレート繊維のX線広角回折より得られる結晶体積が100〜200nm3であり、かつ結晶化度が30〜60%であることを特徴とする産業繊維構造体。
- 該ポリエチレンナフタレート繊維が、リン原子をエチレンナフタレート単位に対して0.1〜300mmol%含有するものである請求項1記載の産業繊維構造体。
- 該ポリエチレンナフタレート繊維が、金属元素を含むものであり、該金属元素が周期律表における第4〜5周期かつ3〜12族の金属元素およびMgの群より選ばれる少なくとも1種以上の金属元素である請求項1または請求項2に記載の産業繊維構造体。
- 該ポリエチレンナフタレート繊維の強力が6〜11cN/dtexである請求項1〜3のいずれか1項記載の産業繊維構造体。
- 産業繊維構造体がポリエチレンナフタレート繊維からなる糸条を経糸として製織したシートベルトウェビングまたはスリングベルトである請求項1〜4のいずれか1項記載の産業繊維構造体。
- 産業繊維構造体がポリエチレンナフタレート繊維を製織したエアバック用基布である請求項1〜4のいずれか1項記載の産業繊維構造体。
- 産業繊維構造体がポリエチレンナフタレート繊維を製織し樹脂加工したセールクロスである請求項1〜4のいずれか1項記載の産業繊維構造体。
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