JP2717247B2 - 嵩高加工糸およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、PTFE系繊維からなる嵩高加工糸およびその
製造方法に関するものである。 ［従来の技術］ ポリテトラフロロエチレン系樹脂は産業用素材の離型
材、易滑材などの用途で、しかも高価であるために、耐
久性、耐熱性などが要求される高価な商品に主として適
用されていた。 しかし、かかるPTFE系繊維から嵩高加工糸を製造する
考えはなく、かかる嵩高加工糸の出現が待たれていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、ポリテトラフロロエチレン系繊維の製造方
法を見直し、さらに検討した結果、製造工程の一部を改
善することにより、簡単に加工糸が得られる事実を究明
し本発明に到達したものである。 本発明によれば、表面面積の高い糸条を容易に提供で
きる。したがって、従来過機能に制限のあった過材
料の性能を大幅に改善することができ、さらには、かか
る嵩高加工糸を併用することにより、易滑性、耐摩擦帯
電性の向上したシートを提供することができたものであ
る。 本発明は、かかる嵩高加工糸を簡単にかつ安定に製造
する方法をも提供するものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決するために次のような
手段を採用する。すなわち、本発明の嵩高加工糸は、実
質的にポリテトラフロロエチレン系繊維束で構成された
糸条であって、該繊維束が部分的に融着されており、非
融着部は開繊し、かつ、絡合されていることを特徴とす
るものであり、また、かかる嵩高加工糸の製造方法は、
90モル％以上がテトラフロロエチレンであるポリテトラ
フロロエチレン系ポリマのディスパージョンとビスコー
スとの混合液を凝固浴中に吐出して凝固した後、この凝
固繊維束状物を焼成、延伸して得た融着繊維束を、複数
束集合させて、部分的に開繊し、かつ、絡合し、開繊、
絡合しない部分を融着部分として残したことを特徴とす
るものである。 本発明においてポリテトラフロロエチレン系（以下PT
FE系という）とは、テトラフロロエチレンのホモポリマ
ーまたは全体の90モル％以上、好ましくは95モル％以上
がテトラフロロエチレンであるコポリマーを意味する。
かかるテトラフロロエチレンに共重合可能な単量体とし
ては、トリフロロエチレン、トリフロロクロロエチレ
ン、テトラフロロプロピレン、ヘキサフロロプロピレン
などのフッ化ビニル化合物やさらにプロピレン、エチレ
ン、イソブチレン、スチレン、アクリロニトリルなどの
ビニル化合物があげられるが、これらに限定する必要は
ない。 かかるモノマーの中でも、フッ化ビニル系化合物、そ
れも、弗素含有量の多い化合物であることが繊維特性の
上から好ましい。 本発明においてPTFE系繊維とは湿式紡糸により製造さ
れる焼結体繊維である。 平均繊度が10d以下、好ましくは3.5d以下、さらに好
ましくは2.5d以下の繊維であり、すなわち、細ければ細
い程、それだけ嵩高加工性は高く、特に2.0d以下、さら
に1.0d以下であるのが好ましい。 本発明のPTFE系繊維において、好ましい繊維は、小角
Ｘ線散乱法により２θ＝１゜の小角Ｘ線散乱強度を測定
した時の値が100cps以下、好ましくは80cps以下、特に
好ましくは50cps以下と小さい上に、広角Ｘ線回析法
（カウンター法）による（110）面の結晶サイズが80Å
以上、好ましくは95Å以上、特に好ましくは100Å以上
の厚さを有するもので、強力や寸法安定性に優れている
特徴を有する。 かかるPTFE系繊維は強度1.0g/d以上、好ましくは1.5g
/d以上、伸度30％以下、好ましくは20％以下、乾熱収縮
率（230℃×30′）20％以下、好ましくは15％以下とい
うバランス特性を有するものが好ましい。 なお、小角Ｘ線散乱強度は小角Ｘ線散乱法（小角Ｘ線
回析法）により測定される。 また、（110）面の結晶サイズは広角Ｘ線回析法（カ
ウンター法）により測定される。 本発明は、実質的にポリテトラフロロエチレン系繊維
束で構成された糸条であって、該繊維が部分的に融着し
ているものである。すなわち、実質的とは略100％のPTF
E系繊維であることを意味し、部分的に融着していると
いう意味は開繊が不完全であることを意味するものであ
る。この不完全な開繊が本発明において重要な要件であ
り、これによって、嵩高加工性を大幅に改善することが
できたものである。 かかる嵩高加工糸は、糸の状態またはシート状物とし
た後、アルカリ金属処理や低温プラズマ処理などを施し
て、接着改善処理を施すこともできる。 かかる嵩高加工糸は次のようにして製造される。 すなわち、紡糸原液としてビスコースとPTFEディスパ
ージョンとの混合液を用い、これを凝固浴中に吐出し、
凝固した後、水洗精練する。精練後アルカリ水に浸漬し
て絞った後、得られたテープ状繊維束を乾燥するか、そ
のまま焼成工程に導き、300〜450℃で焼成すると共に、
少なくとも５〜10倍延伸する。次いでこの焼成繊維は30
0〜340℃の高温雰囲気中で酸化熟成する方法でテープ状
焼結体繊維束を製造する。 本発明の製法上の特徴としては、紡糸原液から洗浄、
アルカリ処理などの各工程で使用する水や薬剤は全て純
度の高い、不純物（異物）の少ない系が採用されている
ことがあげられる。かかる系を採用することによって、
初めて単糸切れや毛羽立ちを制御し、さらに結晶のよく
成長したボイドの少ない繊維を提供し得たものである。
さらに、工程中で生成される粒子はできるだけ制御し、
大きな異物は排除するように配慮すべきである。 すなわち、かかる製糸工程で使用される水は、いずれ
の工程においても、イオン交換水または蒸溜水が用いら
れる。 上記PTFEディスパージョンは、イオン交換水にPTFEを
20〜75％、好ましくは60％前後配合分散させたものであ
る。分散剤としては、非イオン界面活性剤またはアニオ
ン界面活性剤が使用されるが、特に非イオン界面活性剤
が選択される。配合量はPTFE量に対して３〜10％であ
る。かかる分散剤としては、たとえばポリオキシアルキ
レングリコール系非イオン界面活性剤、アルキルアリル
ポリエーテルアルコール（“トライトンＸ−100"）など
がある。 ディスパージョンの大きさは0.005〜１μ程度である
が、小さい方が紡糸性や繊維特性がよく、好ましくは平
均粒子径を0.6μ以下に調整する。 ビスコースは、セルロース３〜15％、好ましくは５〜
10％、苛性ソーダ２〜12％、好ましくは６〜９％、二硫
化炭素27〜32％、好ましくは28〜30％であり、その重合
度は200〜600、好ましくは300〜400の組成物が選択され
る。 かかるPTFEディスパージョンとビスコースとを混合し
て紡糸原液とするが、この際、紡糸原液の混合ポリマー
中のPTFEは60〜98％、好ましくは70〜96％、特に好まし
くは87〜93％の範囲の組成に調整されるが、PTFE濃度が
高い方が繊維特性もよくなる。すなわち、紡糸原液中の
セルロース濃度は５〜20％、好ましくは10〜15％程度で
ある。 この原液の粘度は20℃で30〜190pois程度であるが、
好ましくは50〜140poisに調整する。混合原液のディス
パージョン分散性を安定化させるために、さらに非イオ
ン界面活性剤やグリセリン、ヘキサメタリン酸塩などの
分散剤を添加することができる。この分散剤の添加量は
PTFEの量に対して３〜10％程度である。 かかる原液に、粒径が100μ以下、好ましくは50μ以
下の二硫化モリブデンを0.5〜30％、好ましくは３〜20
％混合すると、分繊性ならびに強力剛性、耐摩耗性が向
上する。 かかる原液は脱泡されるが、この時に水分が蒸発し、
PTFE粒子が凝集する問題がある。この凝集粒子は通常20
0μ以上にもなるので、本発明ではかかる凝集粒子を形
成させないか成長させないように制御することが重要で
あり、本発明では特に10℃以下の低温真空混合方式が水
分の蒸発が少ないことから好ましく採用される。真空度
は約10Torr程度である。さらに脱泡後原液を過するこ
とも好ましい。 かかる紡糸原液は次に無機鉱酸または／および無機鉱
酸塩で構成される凝固浴水溶液中に紡出される。かかる
無機鉱酸としては、硫酸が好ましいが、硝酸、塩酸、リ
ン酸なども適用され得る。無機鉱酸の含有量は0.1〜50
％、好ましくは0.5〜35％、さらには0.5〜15％である。 また必要により併用する無機鉱酸塩としては、硫酸ア
ンモン、硫酸亜鉛、硫酸ナトリウムなどの硫酸塩があげ
られるが、好ましくは硫酸ナトリウムが選択される。か
かる無機鉱酸塩は30％以下程度添加配合される。 かかる凝固浴中に前記紡糸原液が押し出されて、マル
チフィラメントとして紡出、凝固する。この時の紡出速
度はたとえば約20〜50m/分以下でゆっくり紡糸する。 この凝固繊維はそのまま40〜90℃、好ましくは80℃近
辺の温水下で十分に精練される。この精練温度は空洞の
発生にも関連があるので、制御を的確にすることであ
る。しかし異形断面糸を製造する場合にはこの精練浴温
度を60℃以下の低温に維持するのが形態維持性の上から
好ましい。この精練工程で金属塩を十分に脱落させてお
くことが、繊維特性の上から好ましく、よい影響を及ぼ
す。 精練された繊維は、次いでアルカリ洗浄してから絞
る。 かかるアルカリ処理浴としては、アルカリ金属または
アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩から選
ばれた化合物の水溶液を用いる。該化合物の濃度は繊維
重量に対して0.001〜２％程度（0.0005〜0.05mol/l）で
ある。かかる金属は焼成をスムーズに進行させる作用を
有するので、繊維に（0.003〜0.32％程度）付着させて
おく。 アルカリ処理後の繊維束は焼成段階でテープ状に融着
される。本発明はその状態で最終の交絡段階まで、酸
化、延伸などの処理が施される点に特徴を有する。 すなわち、アルカリ処理後の繊維束は300〜450℃、好
ましくは320〜400℃で焼成されてテープ状に融着する。
この場合、焼成と延伸を別々にしてもよい、同時に延伸
してもよい。延伸は少なくとも５〜10倍に延伸する。こ
の時の焼成はセルロース炭化物が3.0重量％以下になる
まで炭化する条件を選択するのが好ましい。得られるテ
ープ状繊維束はセルロース炭化物を含有しているため
に、褐色ないしは黒色を呈している。 かくして得られるテープ状繊維束は、さらに300℃以
上、好ましくは310〜340℃で、少なくとも50時間、好ま
しくは60時間以上空気酸化するとともに熟成することに
よつ白色化される。 得られたテープ状焼結体繊維束、すなわち融着繊維
を、開繊、交絡処理する。ここで開繊、交絡とは、開繊
するとともに交絡させることであり、最終的な糸条の形
として、交絡されていることが、表面面積が高く、過機
能の大幅に改善された糸条を提供する上で重要である。
かかる交絡処理としては、たとえば空気噴射交絡処理、
ギヤー擦過交絡処理などがあげられる。 たとえば、空気噴射交絡処理の場合は、該テープ状焼
結体繊維束を１本または２本以上エァーノズル内に導い
て圧空を吹き付けて開繊し、ループを形成する方法であ
る。押し込み交絡処理の場合は、連続的に該テープ状焼
結体繊維束を１本または２本以上二つのギヤーの間に導
入して擦過することにより、開繊する方法である。 本発明においては、空気噴射交絡処理の方が交絡性の
高い加工糸を提供する。 次に、実施例で本発明をさらに詳しく説明する。 ［実施例］ 実施例１ 分散剤としてアルキルアリルポリエーテルアルコール
を用いてイオン交換水に分散されたPTFE系樹脂を60％含
有するディスパージョンを114部と、ビスコース（セル
ロース8.9％と苛性ソーダ5.4％、二硫化炭素29％／セル
ロース量、残りイオン交換水）100部とを８℃の真空ミ
キサーに装填し、真空度10Torrで21時間混合・脱泡し
て、紡糸原液を作った。 この紡糸原液を、0.12mmφのホールを240個有する口
金に43g/分で導き、23m/分の速度で23℃に制御された凝
固浴中に吐出させた。凝固浴は硫酸７％、硫酸ソーダ20
％をイオン交換水に溶解してなる水溶液を用いた。 この凝固繊維は80℃のイオン交換水槽に導かれ、約29
m/分の速度でゆっくりと十分に洗浄され、マングルで絞
られた後、苛性ソーダ濃度が0.05mol/lであるイオン交
換水溶液に浸漬し、苛性ソーダを繊維重量に対して0.32
％含有せしめた。 このアルカリ含有繊維を次に380℃に加熱されたロー
ルに接触させて焼成して、テープ状の焼結体繊維束を作
成した。 この焼成テープを、次に350℃の加熱ロールに接触さ
せながら７倍に延伸した。 このテープを、弛緩状態で320℃に加熱された空気雰
囲気中に72時間放置した。 かくして得られたテープは白色であり、該テープを構
成する融着繊維の単繊維繊度3.5d、強度1.3g/d、伸度1
6.1％、乾熱収縮率（230℃X30分）12.3％というバラン
スのとれた特性を有していた。 この繊維の小角Ｘ線散乱法による２θ＝１゜の小角Ｘ
線散乱強度は38cpsであり、広角Ｘ線回析法による（11
0）面の結晶サイズは107Åであった。 このテープを２本エァーノズルに供給し、4Kg/cm²の
圧空で交絡させた。 得られた嵩高加工糸をカートリッジフィルターに適用
し、下記条件で循環過して、その性能を評価した。結
果は第１図に示した。 なお、比較として、ポリエステル系繊維を用いて実施
例１と同一条件で嵩加工糸としたものをカートリッジフ
ィルターに適用した。 ［循環過条件］ ダスト：酸化アルミニウム粉末（＃1000、＃400、＃280
を各2gを水60lに混合したもの） 流 量:5l/min ［発明の効果］ 本発明は、表面面積が高く、かつ絡合性にすぐれた嵩
高加工糸を提供するものである。 本発明の嵩高加工糸からなる過材料はその過機能
を大幅に改善することができ、さらには、かかる嵩高加
工糸を併用したシート状物は、抗ピル性、易滑性、防汚
性、耐摩擦帯電性の４拍子揃った性能を達成する。 さらに、本発明の加工糸は、各種用途に適用可能であ
り、しかもその製品設計の自由度も極めて高い特徴を有
する。

【図面の簡単な説明】 第１図は嵩高加工糸をカートリッジフィルターに用いた
場合の、使用経過時間に対する圧損を示すグラフであ
る。 図中 A:本発明の嵩高加工糸使いのフィルター B:PET系繊維嵩高加工糸使いのフィルター

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．実質的にポリテトラフロロエチレン系繊維束で構成
   された糸条であって、該繊維束が部分的に融着されてお
   り、非融着部は開繊し、かつ、絡合されていることを特
   徴とする嵩高加工糸。 ２．該ポリテトラフロロエチレン系繊維が、焼結体であ
   る特許請求の範囲第１項記載の嵩高加工糸。 ３．該ポリテトラフロロエチレン系繊維が、3.5d以下で
   ある特許請求の範囲第１項記載の嵩高加工糸。 ４．90モル％以上がテトラフロロエチレンであるポリテ
   トラフロロエチレン系ポリマのディスパージョンとビス
   コースとの混合液を凝固浴中に吐出して凝固した後、こ
   の凝固繊維束状物を焼成、延伸して得た融着繊維束を、
   複数束集合させて、部分的に開繊し、かつ、絡合し、開
   繊、絡合しない部分を融着部分として残したことを特徴
   とする嵩高加工糸の製造方法。 ５．該延伸工程が、酸化熟成処理の後である特許請求の
   範囲第４項記載の嵩高加工糸の製造方法。