JP2011089235A

JP2011089235A - 芳香族ポリアミド短繊維及びそれからなる紡績糸

Info

Publication number: JP2011089235A
Application number: JP2009245525A
Authority: JP
Inventors: Masao Uchida; 正夫内田
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】工程の低湿化や高湿化などの様々な状況の変化に対応しうる、工程通過性に優れた芳香族ポリアミド短繊維を提供すること。
【解決手段】繊維表面に油剤が付着している芳香族ポリアミド短繊維であって、該油剤が（Ａ）成分を３０〜９０重量％含有し、かつ（Ｂ）成分を５〜２０重量％含有することを特徴とする芳香族ポリアミド短繊維。（Ａ）炭素数が１２〜１８の燐酸エステルであり、かつエステルの５０重量％以上がモノエステルである燐酸エステルのアルカリ金属塩。（Ｂ）炭素数が８〜１８のアルキルアミンに炭素数２〜３のアルキレンオキサイドが付加したエーテル化合物。さらには、該油剤の流動性が２ｃｍ^２以下であることや、該油剤の付着量が、繊維重量に対して０．２０〜０．８０重量％であること、芳香族ポリアミド繊維がポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は芳香族ポリアミド短繊維、特には紡績性能に優れた芳香族ポリアミド短繊維に関する。

芳香族ポリアミド繊維は、ポリエステル繊維や脂肪族ポリアミド繊維等の汎用合成繊維に比べ物性に優れ、近年では各種産業用途や機能性衣料として広く利用されている。中でも高結晶性で耐熱性に優れ大量生産に適することから、一定長に切断された短繊維が、消防服等の特に難燃性が要求される産業用資材や衣料用途に広く使用されている。

しかし、芳香族ポリアミド繊維は他の合成繊維に比べて極めて静電気を帯び易く、紡績のカード工程でのシリンダー部への捲付き、あるいはウェア斑が発生し易く、安定した品質の紡績糸が得られない問題があった。さらに、粗紡や精紡工程では各種ローラーやガイドとの擦過によって、繊維がフィブリルし易く、油剤の粘性も加わって糸導に堆積し易く清掃の頻度が多くなり、作業負担が大きく、作業効率も低下するという問題があった。

これらの問題に対し、特許文献１では、フィブリル化を抑制するために特定炭素数の長鎖アルキル燐酸エステル塩を含む処理剤が提案されている。しかしこの処理剤は特に低湿度下の条件において静電気が発生しやすいという問題があった。そこで特許文献２には若干炭素数の少ないアルキル燐酸エステル塩と含窒素ノニオン型の制電剤を併用することにより、集束性と制電性を両立させた処理剤が開示されている。しかしいずれの方法を用いた場合にも、高湿度下ではスカムの発生やローラーへの巻き付きを十分には抑えることができないという問題があった。
低湿度や高湿度などの様々な状況において十分な加工性を有する芳香族ポリアミド短繊維の開発が待たれていたのである。

特開平９−１８８９６９号公報特開２００１−２０７３７９号公報

本発明は、特に工程の低湿化や高湿化などの様々な状況の変化に対応しうる、工程通過性に優れた芳香族ポリアミド短繊維を提供することにある。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維は、芳香族ポリアミド繊維の表面に油剤が付着している芳香族ポリアミド短繊維であって、該油剤が（Ａ）成分を３０〜９０重量％含有し、かつ（Ｂ）成分を５〜２０重量％含有することを特徴とする。
（Ａ）炭素数が１２〜１８の燐酸エステルであり、かつエステルの５０重量％以上がモノエステルである燐酸エステルのアルカリ金属塩
（Ｂ）炭素数が８〜１８のアルキルアミンに炭素数２〜３のアルキレンオキサイドが付加したエーテル化合物。

さらには、該油剤の流動性が２ｃｍ^２以下であることや、該油剤の付着量が、繊維重量に対して０．２０〜０．８０重量％であること、芳香族ポリアミド繊維がポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維であることが好ましい。
そして、本発明の紡績糸は、上記本発明の芳香族ポリアミド短繊維からなるものであり、紡績することを特徴とする。

本発明によれば、特に工程の低湿化や高湿化などの様々な状況の変化に対応しうる、工程通過性に優れた芳香族ポリアミド短繊維が提供される。

本発明は、芳香族ポリアミド繊維の表面に油剤が付着している芳香族ポリアミド短繊維に関するものである。ここで芳香族ポリアミド繊維を構成する芳香族ポリアミドについて述べると、一般式−ＮＨ−Ａｒ_１−ＮＨ−ＣＯ−Ａｒ_２−ＣＯ−及び／または−ＮＨ−Ａｒ_３−ＣＯ−なる繰返し単位（Ａｒ_１、Ａｒ_２、Ａｒ_３はそれぞれ独立に二価の芳香族基である）で表わされるものである。具体例としては、ポリハ゜ラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリハ゜ラベンツアミド、ポリ-３，４′−オキシジフェニレンテレフタルアミド／ポリハ゜ラフェニレンテレフタルアミド共重合体である。

本発明の芳香族ポリアミド繊維は、以上のような芳香族ポリアミドからなるパラ系芳香族ポリアミド繊維（いわゆるパラ系アラミド繊維）やメタ系芳香族ポリアミド繊維（いわゆるメタ系ポリアミド繊維）を挙げることができるが、本発明の効果は短繊維として生産、加工が行われることが多い、メタ系芳香族ポリアミド繊維であることが特に好ましい。またここで好ましいメタ系芳香族ポリアミド繊維としては、２０重量％までは、他の共重合成分を混合しても良く、共重合成分としては、パラ系芳香族ポリアミド成分であることが特に好ましい。

なお、この好ましいメタ系芳香族ポリアミド繊維としては、固有粘度は、０．５ｇ／１００ｍｌの濃硫酸溶液（３０℃）で測定した値が０．８〜４．０、特に１．０〜３．０のものであることが好ましい。さらに、難燃剤、着色剤、耐光向上剤、艶消し剤、導電剤などの添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。

また本発明の芳香族ポリアミド短繊維の長さとしては２００ｍｍ以下、通常は０．２〜１５０ｍｍ、より好ましくは３８〜７６ｍｍの範囲であることが好ましい。また繊度としては２５ｄｔｅｘ以下、通常は０．５〜１５ｄｔｅｘ、より好ましくは１．３〜３．３ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。このような形状の短繊維であると、紡績して紡績糸とすることが容易となる。

本発明の芳香族ポリアミド繊維は、このような繊維の表面に油剤が付着しているものであって、その油剤が下記の（Ａ）成分を３０〜９０重量％含有し、かつ（Ｂ）成分を５〜２０重量％含有することを必須とするものである。
（Ａ）炭素数が１２〜１８の燐酸エステルであり、かつエステルの５０重量％以上がモノエステルである燐酸エステルのアルカリ金属塩
（Ｂ）炭素数が８〜１８のアルキルアミンに炭素数２〜３のアルキレンオキサイドが付加したエーテル化合物。

特に本発明においては、使用される（Ａ）成分の燐酸エステルのアルカリ金属塩が、炭素数が１２〜１８の燐酸エステルであり、かつエステルの５０重量％以上がモノエステルであることに特徴が有る。さらにはエステルの６０重量％以上、特には７０重量％以上がモノエステルであることが好ましい。このようにモノエステル含有量が多くなることによりたとえ濃縮されても油剤の流動性を低く抑えることが可能となる。また湿度変化による流動性や粘度の変化が少なく、安定生産を行うことが可能となる。

また、アルカリ金属塩の炭素数は１２〜１８であることが必要であり、さらには炭素数が１６〜１８であることが好ましい。炭素数が少ないと粘着性が増加し、紡績工程でのローラーへの巻き付きやスカムの発生が増加する。一方炭素数が多い場合には、繊維の集束性が低下して工程通過性が悪化する。

そして本発明で用いられるこのアルカリ金属塩としては、ナトリウム塩、カリ塩、リチウム塩を挙げることができる。より具体的にはラウリルホスフェートのカリウム塩、ラウリルホスフェートのナトリウム塩、セチルホスフェートのカリウム塩、オレイルホスフェートのカリウム塩、ステアリルホスフェートのカリウム等であることが好ましい。
このような燐酸エステル塩は炭素数が１２〜１８の高級アルコールと無水燐酸から合成することができる。

また、本発明で用いられる油剤は、この（Ａ）成分であるアルカリ金属塩を３０〜９０重量％含有することが必要であり、さらには４０〜７０重量％であることが好ましい。（Ａ）成分である燐酸エステルのアルカリ金属塩は、制電性と高油膜特性を有しており、紡績のカードや練条工程での静電気の発生を防止したり、高速運転時の糸切れや捲き付きを防止し、工程通過性や工程安定化に効果がある。油剤中における（Ａ）成分の含有量が３０重量％未満の場合には、制電性が不良となり、静電気発生に伴うローラー捲き付き等が発生し易く、紡績性が著しく損なわれる。逆に、９０重量％を越えると均一付着が困難となり、繊維の集束性も低下するために紡績性が損なわれる。

次に（Ｂ）成分について説明する。本発明で用いられる油剤は、（Ｂ）成分である炭素数が８〜１８のアルキルアミンに炭素数２〜３のアルキレンオキサイドが付加したエーテル化合物を必須とするものである。さらにはアルキレンオキサイドとしては炭素数２のエチレンオキサイドであることが好ましく、アルキルアミンとしては炭素数１２〜１６であることが好ましい。またその含有量は５〜３０重量％であることが必要であり、さらには１０〜２０重量％であることが好ましい。（Ｂ）成分のアミノエーテル化合物は油剤の繊維表面への均一付着化や紡績工程におけるスラーバーの集束性を高めることに有効である。この（Ｂ）成分の油剤中含有量が５重量％未満の場合、濡れ性が悪く、繊維表面が均一に濡れなくなるほか、集束性が悪化し紡績性が不安定になる。逆に２０重量％を越えると、油剤全体の粘性が大きくなりすぎるために、紡績工程でのローラー捲付きやスカムの付着が多くなり、紡績性が著しく悪化する。

本発明ではこのように高油膜特性を有する（Ａ）成分と、均一付着性の高い（Ｂ）成分を同時に用いることにより、集束性が高く、紡績工程での安定生産性に優れた芳香族ポリアミド短繊維を得ることができるようになったのである。

なお、本発明では（Ａ）成分及び（Ｂ）成分に加えて、通常短繊維油剤に使用されているアニオン界面活性剤や、ノニオン界面活性剤、さらには乳化調整剤、抗菌剤、防腐剤、紫外線吸収剤等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択使用することができる。

また、本発明の芳香族ポリアミド短繊維に用いられる油剤はさらにその油剤の流動性が２ｃｍ^２以下であることが好ましい。なおここでいう油剤の流動性は、ガラスシャーレに油剤２ｇを入れ、１０５℃の熱風乾燥機で２時間処理した後、該油剤を３５℃×９０％ＲＨの恒温恒湿度槽内で５日間、調湿後、油剤を０．１ｇ採取しガラス板に約１ｃｍ角に広げ、更にガラス板を乗せた上に２ｋｇの荷重を乗せかかる油剤の流動後の面積を測定した値をいう。

このような高湿度条件に長時間放置後の油剤の流動性は、紡績工程での粘性に対応しており、本発明の油剤はこのように流動性を抑えることにより、紡績工程でのローラー巻き付きやスカムの付着を防止することができるようになったのである。このように流動性を抑えるためには燐酸エステルのアルカリ金属塩のモノエステル含有量を増加させることで可能となったものである。炭素数を多くすることによっても一般的に粘着性は低下するが、このような高湿度雰囲気下では流動性を十分に低下させることができない。本発明ではモノエステル含有量が多いために、高湿度下で油剤が濃縮されても粘度の増加が起こらず、流動性を低く抑えることができるのである。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維は、上記の成分からなる油剤が付着したものであるが、その油剤の付着量としては、繊維重量に対して０．２〜０．８重量％であることが好ましい。その付着方法は特に限定する必要はないが、例えば、油剤を１〜１０％の水溶液として、ローラー法、浸漬沫、スプレー法等の任意の方法により、紡糸、延伸等任意の段階で付与することができる。処理剤の付着量は、繊維に対して０．２〜０．８重量％、特に０．３〜０．７重量％とすることが望ましい。

また本発明の芳香族ポリアミド短繊維は、後の加工が行いやすいように捲縮をかけたものであることが好ましく、捲縮数としては捲縮数としては６〜１５個／２５ｍｍ、捲縮率としては７．５〜１９％の範囲であることが好ましい。

この本発明の芳香族ポリアミド短繊維は、低湿から高湿のさまざまな環境の下で、捲き付きやスカムの発生が極めて少なく安定した紡績性が得られる。これはモノエステル含有量と炭素数が規定された特定の燐酸エステルのアルカリ金属塩化合物と、アルキルアミンにアルキレンオキサイドが付加されたエーテル化合物とを有する油剤が芳香族ポリアミド繊維の表面に付着しているために、後の工程では油剤の性状が固状化されているためであると考えられる。本発明の芳香族ポリアミド系短繊維は、カード工程、練条工程等の紡績工程における工程通過性が極めて優れているのである。

本発明の紡績糸は、この本発明の芳香族ポリアミド短繊維からなるものであり、捲縮をかけた芳香族ポリアミド短繊維を混打綿、カード工程、練条工程により紡績することにより得られる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の％はすべて重量％を示す。また夫々の評価は下記の方法に従った。

（１）カード通過性
２５℃、６５％ＲＨの条件下で３００ゲレン／ヤード（０．９１４４ｍ）、１２ｒｐｍでカードにかけ口出し時のコイラーチュ−ブ詰りおよびカレンダーロールとコイラー間でのスライバーの垂れを観察した。総合的に問題のないものを○とし、紡績性等が特に不良で円滑に加工できない場合を×、中間のものを△と判定した。
（２）カード静電気発生
２５℃、４５％ＲＨの条件下で３００ゲレン／ヤード（０．９１４４ｍ）、１２ｒｐｍでカードにかけドッファ−と引取ローラとの間でウェブから１０ｃｍ離れた高さ（位置）で春日式静電気測定器で静電気量（キロボルト：ｋＶ）を測定した。
（３）練条通過性
また、練条工程における特性としては、２５℃、湿度６５％の条件下で３００ゲレン／ヤード（０．９１４４ｍ）を１８０ｍ／分の紡速で練条機を３回通過させ、口出し時の練条ローラー詰りや練条ローラーへの捲付きを観察し、総合的に良好なものを○とし、特に不良で円滑に練条工程を通過できないものを×、中間を△と判定した。

［実施例１］
固有粘度１．８のポリメタフェニレンイソフタルアミドを塩化カルシュウム水溶液中に押し出し、凝固させ単繊維繊度２．２ｄｔｅｘ、計１４万ｄｔｅｘのトウとなし、これを水洗後３．２倍に沸水中で延伸し、ついで乾燥し３４０℃で熱処理し、表１記載の各油剤に浸漬し、クリンパ−に供給して、クリンパ−での絞り率を調整して油剤付着量を０．５％とした後、クリンパ−で捲縮性能を付与し、１２０℃で乾燥熱処理を行い、５１ｍｍの長さに切断した。
短繊維は捲縮数１２山／インチ（２．５４ｃｍ）、捲縮度は１９％であった。得られた短繊維の紡績性を評価した結果を併せて表１に示す。

［実施例２〜４、比較例５〜７］
表１記載の各油剤に変更した以外は、実施例１と同様に芳香族ポリアミド短繊維を作成し、実施例１と同様に加工性を評価した。結果を表１に併せて示す。

Claims

芳香族ポリアミド繊維の表面に油剤が付着している芳香族ポリアミド短繊維であって、該油剤が（Ａ）成分を３０〜９０重量％含有し、かつ（Ｂ）成分を５〜２０重量％含有することを特徴とする芳香族ポリアミド短繊維。
（Ａ）炭素数が１２〜１８の燐酸エステルであり、かつエステルの５０重量％以上がモノエステルである燐酸エステルのアルカリ金属塩
（Ｂ）炭素数が８〜１８のアルキルアミンに炭素数２〜３のアルキレンオキサイドが付加したエーテル化合物
該油剤の流動性が２ｃｍ^２以下である請求項１記載の芳香族ポリアミド短繊維。
該油剤の付着量が、繊維重量に対して０．２０〜０．８０重量％である請求項１または２記載の芳香族ポリアミド短繊維。
芳香族ポリアミド繊維がポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維である請求項１〜３のいずれか１項記載の芳香族ポリアミド短繊維。
請求項１〜４のいずれか１項記載の芳香族ポリアミド短繊維からなる紡績糸。
請求項１〜４のいずれか１項記載の芳香族ポリアミド短繊維を紡績することを特徴とする紡績糸の製造方法。