JP2558003B2 - アラミドバインダー繊維 - Google Patents

アラミドバインダー繊維

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JP2558003B2 JP2170095A JP17009590A JP2558003B2 JP 2558003 B2 JP2558003 B2 JP 2558003B2 JP 2170095 A JP2170095 A JP 2170095A JP 17009590 A JP17009590 A JP 17009590A JP 2558003 B2 JP2558003 B2 JP 2558003B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、従来のポリ(メタフェニレンイソフタルア
ミド)系バインダー繊維に比べて著しく高いバインダー
性能を有し、実質上結晶化されていないアラミドバイン
ダー繊維に関するものである。更に詳細には、耐熱性に
すぐれ強力が高く、寸法安定性が良好で金属腐蝕性の低
い不織布合成紙等に有用なアラミドバインダー繊維に関
するものである。
<従来技術> ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)繊維は、す
ぐれた耐熱性と難燃性とを有するため非衣料用、衣料用
の両分野において不織布等として広く利用されている
が、たとえば耐熱性が要求される不織布の分野では耐熱
性でかつバインダー性能の高いアラミドバインダー繊維
が要望されている。
従来のアラミドバインダー繊維としては、ポリメタフ
ェニレンイソフタルアミドからなる未延伸熱処理繊維あ
るいは延伸未熱処理などが知られている(特開昭58−14
4152号公報) このうち、未延伸未熱処理繊維は、バインダー性能が
実用的になお不充分であり、その向上が要望されてい
る。また繊維中の残存塩素量が多いため、不織布に用い
たときの金属腐食問題がある。一方、延伸未熱処理繊維
は、未延伸未熱処理繊維に比べさらにバインダー性能が
劣るという問題がある。
<発明の目的> 本発明の目的は、上述の問題を解決したアラミドバイ
ンダー繊維を提供することにある。即ち、従来のアラミ
ドバインダー繊維に比べてバインダー性能が高く、耐熱
性,高強力性,寸法安定性にすぐれた金属腐食性の低い
アラミドバインダー繊維を提供することにある。
<発明の構成> 上述の目的を達成する本発明のアラミドバインダー繊
維は 「ポリマー繰返し単位の80モル%以上が下記一般式で示
される単位からなるアラミド繊維であって、Tg+25℃に
おける乾熱収縮率が30〜60%、N−メチルピロリドンに
溶解するまでの時間が5分以下、繊維中の溶媒含有率が
2〜15%、残存塩素量が5000ppm以下であることを特徴
とするアラミドバインダー繊維。
(R,R′は−H,−CH3,−Cl)」 である。
本発明の繊維を構成する重合体は、ポリ(メタフェニ
レンイソフタルアミド)単独重合体が最も好ましいが、
ポリマー繰返し単位の80モル%以上が下記一般式で示さ
れる単位からなるものである。
(R,R′は−H,−CH3,−Cl) またポリメタフェニレンイソフタルアミド系重合体の
場合、該重合体の性質を本質的に変化させない程度の少
量の(約20モル%以下程度の)第3成分を共重合したも
のでもよい。かかる第3成分としては、例えばテレフタ
ル酸,パラフェニレンジアミン,メタキシリレンジアミ
ン等があげられる。
繊維を構成する重合体の重合度は、N−メチル−2−
ピロリドン(NMP)中で測定した固有粘度(I.V.)とし
て0.7〜2.5の範囲内にあることが好ましい。I.V.が0.7
未満では繊維の破断強度の大きなものが得られ難い。I.
V.が2.5を越えると溶液粘度が高くなるのでポリマー濃
度を低くする必要があり、その場合得られる糸粘度は低
く、一方溶媒使用量が増えるという不利な結果になる。
また重合体には、必要に応じ、着色剤,紫外線吸収
剤,耐光性安定剤,難燃剤等の各種添加剤を含有せしめ
てもよい。
本発明のアラミドバインダー繊維は、上述の如きポリ
マーから構成され、かつTg+25℃における乾熱収縮率
(DHS)が30〜60%(好ましくは35〜55%)で、20℃のN
MP100cc中に0.02gの繊維を入れ繊維の表面より溶解し、
繊維の形態が消滅するまでの時間(SOT)が5分以内
(好ましくは3分以内)のものであり、さらに、繊維中
の溶媒含有率(以下SVという)が2〜15%(好ましくは
3〜10%)の範囲にあるものである。
DHSが30%未満の場合は、不織布を無荷重の状態で300
℃で48時間熱処理した後の強力(以後300℃耐熱強力と
いう)が低下し、60%を越える場合も同様に低下する。
従来の未延伸熱処理繊維、延伸熱処理繊維のDHSはそれ
ぞれ22%,70%である。
一方、SOTが5分を越えると、結晶化が進行しはじめ
るためかバインダー性能が低下し300℃耐熱強力が低下
する。SVについても2〜15%の範囲を外れると300℃耐
熱強力が低下する。2%未満ではバインダー性能が低下
する。15%を越えるとアラミドバインダー繊維自身の耐
熱性が低下し、不織布にした場合、300℃耐熱強力が低
下する。繊維中の残存塩素量が5000ppmを越えると金属
腐蝕性が実用上問題となる。
本発明の繊維強度は、1.0g/de以上が好ましく、単糸
繊度は0.5〜50de(さらに好ましくは1〜10de)が好ま
しい。0.5de未満ではアラミドバインダー繊維の強力が
実用上不充分となる。50deを越えると、不織布とした場
合、アラミドバインダー繊維以外の繊維との結合力が低
下する。
繊維の形態としては、捲縮の有無は限定されない。不
織布用としては繊維長3〜160mm,捲縮数5〜15個/イン
チの範囲が好ましい。また、合成紙用のアラミドバイン
ダー繊維の場合は未捲縮繊維をカットしたものが好まし
く、繊維長の好適範囲は0.5〜20mmである。
本発明のアラミドバインダー繊維はポリメタフェニレ
ンイソフタルアミドの場合たとえば下記の如き方法によ
って工業的に製造することができる。
アラミドの製糸方法は、乾式紡糸あるいは湿式紡糸の
いずれの方式でも良いが、たとえば湿式の場合、凝固液
の組成,温度,浸漬時間等を調整してドープ中のポリマ
ー濃度を約20%として紡出し凝固浴で紡出繊維(未延伸
繊維)中の溶媒含有率を30〜90重量%に下げ、ついで洗
浄浴で洗浄して繊維中の溶媒含有率を20%以下に調整し
た後、延伸する。
延伸条件は、まず60〜100℃の温水延伸浴中にて1段
又は2段以上で合計1.05〜2.20倍、好ましくは1.2〜2.0
倍に延伸し、引続き1段以上の温水浴中にて60〜100℃
で洗浄し繊維中の溶媒含有率および繊維中の残存塩素量
を好適領域(5000ppm以下)に調整した後、100〜180℃
で乾燥して巻取る。
本発明の繊維を得るためには延伸条件と温水浴中での
洗浄が重要であり、(a)温水延伸浴中での温水延伸倍
率を1.05〜2.2倍に保つこと(b)温水延伸後、1段以
上の温水浴にて洗浄し、繊維中の溶媒含有率を2〜15
%,繊維中の残存塩素量を5000ppm以下に調節すること
が重要である。得られた繊維を熱板等で280℃以上の温
度で熱セットすると、NMPに対する溶解性が悪くなりア
ラミドバインダー繊維の良好な特性を失うので高温熱セ
ットはさけなければならない。
公知のアラミドバインダー繊維としては、前述のとお
りポリメタフェニレンイソフタルアミドの未延伸未熱処
理繊維あるいは延伸未熱処理繊維などがあるが、特開昭
58−144152号公報等に記載されているように前者は全く
延伸されていないため、強度が1.0g/de未満と低く、ま
た乾熱収縮率は約22%と低く、該繊維をバインダー繊維
とした不織布の300℃耐熱強力は低く実用的に不充分で
ある。一方、後者は、たとえば2.7倍に延伸した繊維を
使用しているが、この場合乾熱収縮率が70%と高くこれ
をバインダー繊維として使用した不織布は300℃耐熱強
力が低く不充分である。
本発明の重合体は、溶液重合法,界面重合法などから
得るが、金属腐蝕の原因となる残存塩素量を少なくする
ためには特公昭47−10863号公報に記載の界面重合法に
よって得られる無塩重合体がより好ましい。
<発明の効果> 上述のごとき本発明のアラミドバインダー繊維はTg+
25℃における乾熱収縮率を30〜60%、20℃のNMP中での
溶解時間を5分以内、繊維中の溶媒含有量を2〜15重量
%,繊維中の残存塩素量を5000ppm以下に特定すること
により、不織布としたときの耐熱強力が高く、金属腐蝕
性の低いアラミドバインダー繊維としたものである。本
発明の繊維は、不織布用としてのみならず、パルプと繊
維とからなる合成紙用のバインダー繊維としても不織布
と同様の効果を奏する。
また本発明の繊維を不織布のバインダー繊維として使
用した場合、不織布の300℃乾熱収縮率を低目におさえ
ることができる。
[実施例] 以下、実施例により本発明のアラミドバインダー繊維
の製造法を示す。なお、実施例における評価はそれぞれ
下記の方法で実施した。
(1) Tg+25℃における乾熱収縮率(DHS) (イ) 試料採取 トウサンプルより約3000Deのトウ約50cmを採り試料と
する。試験長(30cm)を決める。
試料の両端を輪にして結び、目盛板に吊るして下側に
100gの荷重を掛けた後、試験長30cmのところに木綿糸で
固く結び目を作りl0とする。
(ロ) 熱処理 試料はもつれないようにして篭に入れ、Tg+25℃の乾
燥機で15分間熱処理する。
(ハ) 収縮率の測定 試料を乾燥機より取り出し、そのまましばらく放置し
たのち試料を目盛板に吊るし、100gの荷重を掛けて結び
目の長さ(l1)を測定する。
(ニ) DHSの計算 次式によりDHSを算出する。測定回数はn=3でその
平均値で表す(小数点以下1ケタまで) (2) ガラス転移温度(Tg) デュポン社製、Du Pont901 DSC Moduleを用い、昇温
速度を2℃/分とした以外はJIS K7121の方法により測
定した。
(3) NMP中での溶解時間(SOT) 20℃のNMP100cc中に0.02gの繊維を入れ、繊維の形態
が消滅するまでの時間(単位;分)を測定した。
(4) 繊維中の溶媒含有率(SV) (イ) 秤量 糸条約3gを採取し、精秤する。この重さをW1とする。
(ロ) 抽出 水分率既知の標準メタノール1にて60℃で1日間試
料を抽出する。
(ハ) 水分測定 抽出メタノールの水分をカールフィッシャー法で測定
し、抽出された水分をW2とする。
(ニ) 蒸発乾固 抽出メタノールを蒸発乾固する(次第に高い温度で行
い、最終的には300℃とし、全体で5時間行う) (ホ) 秤量 残渣を秤量し、この重さをW3とする。抽出後の試料を
130℃で1時間乾燥し、秤量する。この重さをW4とす
る。
(ヘ) 計算 次式により残留溶媒率SVを算出する (5) ライスレンゲ(不織布強力) 熱処理前の不織布を巾2cm長さ30cmに切り取り、目付
けA(g/m2)を測定する。次にこのサンプルを300℃で4
8時間フリーの状態で乾熱処理したのち20cmの間隔で把
持し、1m/minの速度で引張試験を行い強力B(g)を求
め、次式によりライスレンゲを求める。
ライスレンゲ =B(g)/A(g/m2)×1/0.02(cm)×1/1000(km) =B/A×1/20(km) (6) 不織布の300℃熱収縮率 不織布を300℃で15分間熱処理し、縦方向(繊維軸方
向)の収縮率を熱処理前後の寸法を測定し次式から求め
た。
(7) 金属の腐蝕(CL) 鉄板上に不織布を置き、ガラス板にて不織布を覆い、
常温下で6ケ月間放置した後、鉄板の腐蝕の程度を評価
した。
実施例1〜5,比較例1〜5 特公昭47−10863号公報に記載の界面重合法により製
造された固有粘度(I.V.)1,4のポリ(メタフェニレン
イソフタルアミド)重合体を特公昭48−17551号公報に
記載の湿式紡糸法により紡糸して得た未延伸繊維を、一
旦水洗し、その後、次表に示す条件にて延伸及び水洗等
を実施し、捲縮を施した後、38mmにカットした。この後
特開昭58−144152号公報に記載の製造法により90%の結
晶化させた市販のポリ(メタフェニレンイソフタルアミ
ド)繊維に、10%の該繊維を混合し目付50gの不織布を
得た。得られた不織布を300℃で48時間熱処理したのち
引張試験を行い、ライスレンゲ(不織布の300℃耐熱強
力)を求めた。
実施例6〜8,比較例6,7 テレフタル酸の1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン溶液を撹拌しながら、テレフタル酸モノカリウム塩を
触媒として窒素雰囲気下200℃で、トリレン−2,4−ジイ
ソシアネートを徐々に加えて5時間重合せしめ、得られ
た重合液を濃縮して、ポリ(4−メチル−1,3−フェニ
レンテレフタルアミド)を13%含有する1,3−ジメチル
−2−イミダゾリジノン溶液を得た。
この紡糸原液を脱泡し、特公昭48−17551号公報に記
載の湿式紡糸法により紡糸して得た未延伸繊維を、一旦
水洗し、その後、次表に示す条件にて延伸及び水洗等を
実施し、捲縮を施した後38mmにカットした。この後、実
施例1〜5と同様に不織布化し評価した。
実施例9〜11,比較例8,9 2500部のテトロヒドロフランに152.5部のイソフタル
酸クロライドを溶解し0℃に冷却した。次に2500部の水
にメタキシリレンジアミン102.3部と無水の炭酸ナトリ
ウム111.3部を溶解し5℃に冷却した後、激しく撹拌し
ながら上記テトラヒドロフラン溶液を加えた。3分後に
2500部の水を加え5分間撹拌を続けた後、生成したポリ
マーを瀘別し2500部の水で3回水洗した後100℃で減圧
乾燥した。得られたポリマーのI.V.は0.73であった。
このようにして得られたポリメタキシリレンイソフタ
ルアミド20重量%とメタフェニレンジアミンとイソフタ
ール酸クロライドとより重合したポリメタフェニレンイ
ソフタルアミド(I.V=1.80)(80重量%)とをN−メ
チル−2−ピロリドンにポリマー全体の濃度が20.0重量
%となるように溶解して紡糸液を調製した。
この紡糸原液を用い、実施例1〜8と同様に紡糸し、
カット綿を得たのち不織布化し評価した。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリマー繰返し単位の80モル%以上が下記
    一般式で示される単位からなるアラミド繊維であって、
    Tg+25℃における乾熱収縮率が30〜60%,N−メチルピロ
    リドンに溶解するまでの時間が5分以下、繊維中の溶媒
    含有率が2〜15%、残存塩素量が5000ppm以下であるこ
    とを特徴とするアラミドバインダー繊維。 (R,R′は−H,−CH3,−Cl)
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