JP2011174197A

JP2011174197A - 芳香族ポリアミド短繊維

Info

Publication number: JP2011174197A
Application number: JP2010038804A
Authority: JP
Inventors: Masao Uchida; 正夫内田
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】工程が低湿度下の状況においても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】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５０〜９５重量％、（Ｂ）成分を５〜１０重量％含有し、かつ該油剤の繊維重量に対する付着量が０．２〜０．４重量％であ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６〜１２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、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や、該油剤が（Ｃ）成分を６〜１２重量％含有するものであることが好ましい。
（Ｃ）ラウリルエーテルのエチレンオキサイド付加物。
【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、繊維がフィブリル化し易く、油剤の粘性も加わって糸導に堆積するために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。しかしまだ、低湿度下での静電気の発生や、スカムの発生を十分には抑えることができないという問題があった。

特開平９−１８８９６９号公報特開２００１−２０７３７９号公報

本発明は、特に工程が低湿度下の状況においても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５０〜９５重量％、（Ｂ）成分を５〜１０重量％含有し、かつ該油剤の繊維重量に対する付着量が０．２〜０．４重量％であることを特徴とする。
（Ａ）炭素数が６〜１２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、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や、該油剤が（Ｃ）成分を６〜１２重量％含有するものであることが好ましい。
（Ｃ）ラウリルエーテルのエチレンオキサイド付加物。

本発明によれば、特に工程が低湿度下の状況においても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、ポリパ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、ポリパラベンズアミド、ポリ-３，４′−オキシジフェニレンテレフタルアミド／ポリパ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（いわゆるメタ系アラミド繊維）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。

ここでメタ系芳香族ポリアミドについてさらに詳細に述べると、下記（イ）〜（ハ）の芳香族ポリアミドを混合したポリマーからなる繊維であることが好ましい。
（イ）アミン成分が、キシレンジアミン３５〜１００モル％、芳香族ジアミン６５〜０モル％、酸成分が芳香族ジカルボン酸からなる芳香族ポリアミド
（ロ）アミン成分が、炭素数１〜４のアルキル置換基を少なくとも１つ有するフェニレンジアミンまたは置換基を有さない芳香族ジアミンであり、酸成分が芳香族ジカルボン酸よりなる芳香族ポリアミド
（ハ）アミン成分が、１〜４のハロゲン置換基を有するフェニレンジアミン４０〜１００モル％と、置換基を有さない芳香族ジアミン６０〜０モル％とからなり、酸成分が芳香族ジカルボン酸からなる芳香族ポリアミド。

そして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５０〜９５重量％含有し、かつ（Ｂ）成分を５〜１０重量％含有することを必須とするものである。
（Ａ）炭素数が６〜１２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６〜１２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５５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、空気中の水分を極めて吸収しやすく、低湿度下の環境であっても静電気の発生を極めて有効に低減させることが可能になった。またモノエステルがエステルの７０重量％以下であることも好ましい。モノエステルが多すぎると油剤の粘着性が高くなり、各種のローラー（ゴム、金属等）に糸が捲き付きやすくなり紡績性が若干低下する傾向にある。

また、アルカリ金属塩の炭素数は６〜１２であることが必要であり、さらには炭素数が８〜１１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。より具体的にはカプロイルホスフェートのカリウム塩、カプロイルホスフェートのナトリウム塩、カプリルホスフェートのカリウム塩、カプリルホスフェートのナトリウム塩、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等であることが好ましい。特にカプリルホスフェートのカリウム塩やラウリルホスフェートのカリウム塩を用いた場合、少量であってもより高い制電性を付与することが可能となる。
このような燐酸エステル塩は炭素数が６〜１２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５０〜９５重量％含有することが必要であり、さらには７５〜９０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５０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、９５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。

この（Ａ）成分は、芳香族ポリアミド繊維の表面に存在する場合、その途中工程にて繊維の紡績機のローラーやガイドに接した時に金属表面に吸着、配向することにより、繊維と金属との摩擦抵抗を有効に抑えうる。紡績工程であるカード、練条、精紡の工程での糸切れを有効に防止できるのである。さらにこの（Ａ）成分は吸湿した場合でも油剤の粘性が低く、また本発明の芳香族ポリアミド短繊維は繊維表面への油剤付着量が少なく、余分な油剤が金属表面にてスカムとなる可能性が低い。このため本発明では紡績工程でのローラー巻き付き等を有効に防止でき、紡績工程における工程通過性を安定化させるために極めて有効である。

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、より具体的にはオクチルアミンのエチレンオキサイド付加物、ラウリルアミンのエチレンオキサイド付加物、オレイルアミンのエチレンオキサイド付加物等を挙げることができる。

またその含有量は５〜１０重量％であることが必要であり、さらには６〜９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）成分は濡れ剤成分として（Ａ）成分を繊維表面に均一に付着させる効果に優れ、より制電性を向上させることができるのである。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１０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０．２〜０．４重量％であることが必要である。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、浸漬法、飛沫を噴霧する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０．２〜０．３重量％とすることが望ましい。本発明の配合において付着量が多すぎる場合には、工程途中の金属ロール上などにスカムが発生するという問題点があったが、本発明では上記の油剤成分を用いることにより、その欠点を克服できたのである。

そして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、さらにその配合比率と繊維への付着量を制御することにより、特に低湿度下における集束性が高く、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。
中でも本発明で用いる油剤に併用する成分としては下記の（Ｃ）成分があることが、油剤中の含有量としては６〜１２重量％であることが好ましい。
（Ｃ）ラウリルエーテルのエチレンオキサイド付加物。
この（Ｃ）成分を含有することにより、より濡れ性を向上させる効果を得ることができる。

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、特に低湿度の条件下において、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を芳香族ポリアミド繊維の表面に少量付着することにより、後の工程では油剤が均一に斑無く付着し、低湿度下でも静電気の発生が少なくすることができた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。

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−と引取ローラーとの間でウェブから１０ｃｍ離れた高さ（位置）における静電気量（キロボルト：ｋＶ）を春日式静電気測定器により測定した。

（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。

（４）油剤付着量
原綿２ｇ（Ｗ_１）及びアルミ皿（Ｗ_２）秤量後、迅速抽出機を用いて、エタノール１５ｍｌの溶媒に浸漬、押し付けて、油剤をアルミ皿に抽出した。アルミ皿上のエタノールのみを蒸発乾固後、アルミ皿（Ｗ_３）を秤量し、次式より油剤付着量（ｏｐｕ、単位；％）を求めた。
ｏｐｕ（％）＝{（Ｗ_３−Ｗ_２）／Ｗ_１}×１００

［実験例１、２、比較例１〜３］
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記載の各油剤に再度浸漬し、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０．２５％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の長さに切断し芳香族ポリアミド短繊維を得た。
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３，４、比較例４〜６］
実施例１の油剤において、繊維表面への油剤付着量を変更した以外は実施例１と同じ条件にて芳香族ポリアミド短繊維を得た。得られた短繊維の紡績性を評価し、結果を表２に示す。

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５０〜９５重量％、（Ｂ）成分を５〜１０重量％含有し、かつ該油剤の繊維重量に対する付着量が０．２〜０．４重量％であ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６〜１２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。
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記載の芳香族ポリアミド短繊維。
該油剤が（Ｃ）成分を６〜１２重量％含有するものである請求項１または２記載の芳香族ポリアミド短繊維。
（Ｃ）ラウリルエーテルのエチレンオキサイド付加物。