JP2865899B2 - 耐候性の改良された高強力高弾性率繊維 - Google Patents

耐候性の改良された高強力高弾性率繊維

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶融異方性ポリマーから
なる高強力高弾性率繊維に、カーボンブラックおよび/
または紫外線吸収剤を含有する樹脂をコートした耐候性
の改良された繊維またはそれからなる糸条に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】溶融異方性ポリマーを紡糸して、高強度
・高弾性率繊維が得られることは特開昭54−7769
1号公報および特開平1−92408号公報等に記載さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】溶融異方性ポリマーか
ら得られる繊維は、高強力高弾性率を示し、かつ耐摩耗
性やクリープ特性、寸法安定性等にも優れた性能を示す
ため、近年工業的に大いに注目を浴びている。しかしな
がら、この種の繊維の問題点として、耐候性が不十分な
ことがある。このため、この種繊維は外側を他の繊維で
カバリングしたりして用いられているが、その用途には
制限を受けていた。本発明は、耐候性の良好な屋外で使
用出来る溶融異方性ポリマーからなる繊維あるいは該繊
維を用いたコードやロープ、ネットを提供するにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は溶融異方性ポリ
マーからなる強度10g/d以上、弾性率400g/d
以上の繊維またはそれからなる糸条(A)100重量部
に、樹脂(a)を2〜20重量部並びにカーボンブラッ
ク(b)および/または紫外線吸収剤(c)を0.5〜
4重量部付与した繊維またはそれからなる糸条である。
【0005】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーと
しては、例えば、下記に示す反復構成単位の組み合わせ
からなるポリマーが挙げられる。
【0006】
【化1】
【0007】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーと
して最も好ましいのは、下記化2の反復構成単位からな
るポリマーである。
【0008】
【化2】
【0009】本質的に上記〔E〕、〔F〕の反復構成単
位が80モル%以上である全芳香族ポリエステルが好ま
しい。中でも特に、〔F〕の反復構成単位が3〜45モ
ル%である全芳香族ポリエステルが好ましい。
【0010】本発明にいう溶融異方性とは、溶融相にお
いて光学的異方性を示すことである。この特性は、例え
ば、試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温
加熱し、試料の透過光を観察することにより認定出来
る。
【0011】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーに
は、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレン
テレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、
ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリエーテルエステルケトン、フッソ樹脂等の熱
可塑性ポリマーを添加しても良い。また、酸化チタンや
カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボン
ブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を10重量%以内であ
れば含有しても良い。
【0012】次に、溶融異方性ポリマーの紡糸方法につ
いて述べる。溶融異方性ポリマーは、ノズルを通過する
ときの剪断速度を103〜105sec-1とすると、紡糸
時に著しい分子配向が生じるため、通常のポリエチレン
テレフタレート紡糸原糸などに行なわれている紡糸後の
延伸を行なわなくとも、紡糸原糸(紡糸しただけの繊
維)のままで強度10g/d以上、弾性率400g/d
以上の繊維となる。本発明にいう剪断速度γは、円型ノ
ズルの場合は次式により求めることが出来る。 γ=4Q/πr3(sec-1) 但し r:ノズル孔の半径(cm) Q:単孔当りのポリマー吐出量(cm3/sec)
【0013】紡糸原糸は、熱処理することにより、強度
・弾性率を更に向上させることが可能である。熱処理
は、該溶融異方性ポリマーからなる繊維の融点をTmと
するとき、Tm−80℃〜Tmの温度で行われる。該繊
維の融点は熱処理につれ上昇するので、熱処理温度は順
次上昇していく温度パターンが好ましい。該熱処理雰囲
気としては、窒素、アルゴン等の不活性ガスや空気等の
活性ガス、減圧下あるいはそれらを組み合わせた雰囲気
がある。
【0014】本発明の効果が顕著に発揮されるのは溶融
異方性ポリマーからなる繊維またはコードの径が5mm
以下の場合である。比較的径の太い例えば10mm以上
のロープやコードでは、外側の繊維が紫外線のバリアー
材となり、内側の繊維の劣化を防ぐので実質的に物性の
低下が少ない場合があるためである。
【0015】次に溶融異方性ポリマーからなる繊維に付
与するカーボンブラックおよび/または紫外線吸収剤を
含む樹脂組成物(B)について述べる。本発明に用いら
れる樹脂としてはポリウレタン、ポリビニールアルコー
ル、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
アクリル酸エステル、エチレン酢酸ビニル共重合体等が
挙げられる。中でも好ましくは柔軟性と加工性の点でポ
リウレタンやポリアクリル酸エステルである。これら樹
脂はエマルジョンまたはジメチルホルムアルデヒド等の
溶剤に溶解した溶液として用いられる。これら樹脂の働
きは、カーボンブラックおよび/または紫外線吸収剤の
繊維表面への均一な付着を助けることおよび加工工程あ
るいは使用時において、カーボンブラックおよび/また
は紫外線吸収剤の繊維表面からの脱落を、繊維表面に形
成される強固な樹脂膜により防止することである。更
に、コードやロープ、ネット等に加工した後において、
ヒートセットを行なうと、樹脂が再溶融して、各フィラ
メントを一体化してセットするため、光が繊維内部まで
入射することを構造的に防ぐ働きをさせることも出来
る。
【0016】本発明者らの研究によると、溶融異方性ポ
リマーから得られる繊維は、特に波長340〜380m
μの紫外線を吸収し劣化することが判明した。そこで、
本発明は繊維表面にカーボンブラックおよび/または紫
外線吸収剤を付与させこの波長領域の光をカット又は吸
収する点に特徴を有するものである。
【0017】本発明に用いるカーボンブラックとして
は、樹脂に均一に分散する点で平均粒径1〜500mμ
のものが好ましい。上述した樹脂のエマルジョンや溶液
にカーボンブラックを均一に分散させるために、カーボ
ンブラックは界面活性剤等との混合物の状態で用いるこ
とが好ましい。
【0018】本発明に用いる紫外線吸収剤としては、ベ
ンゾフェノン系やベンドトリアゾール系化合物あるいは
酸化チタンや酸化セリウム系紫外線吸収剤が用いられ
る。最も好ましいのは、効果が失活しにくい点でセリウ
ム系紫外線吸収剤である。紫外線吸収剤は、上述した樹
脂のエマルジョンや溶液に均一に分散させた状態で用い
るために、水や有機溶剤に溶解あるいは分散させた状態
で樹脂と混合することが好ましい。上記紫外線吸収剤に
は酸化防止剤や光安定剤等を併用して用いても良い。
【0019】溶融異方性ポリマーからなる繊維またはそ
れからなる糸条(A)100重量部に対する樹脂(a)
の付与量は、2〜20重量部である。2重量部未満では
樹脂の脱落を生じ好ましくない。また、20重量部を越
えると、実質的に機能を有さない樹脂が繊維表面に多く
付着することとなり、見掛けの強度が低下すると共に、
耐熱性等に問題を生じる場合がある。好ましい付与量は
3〜8重量部である。カーボンブラック(b)の付与量
は、繊維またはそれからなる糸条(A)100重量部に
対して0〜3重量部必要である。添加量の増加と共に耐
光性は向上するが、3重量部を越えると効果が飽和とな
り、経済上好ましくない。カーボンブラック含有樹脂組
成物(B)の繊維表面に形成する膜の強度を考慮すると
最適値は0.5〜1.0重量部である。紫外線吸収剤
(c)の付与量は、繊維またはそれからなる糸条(A)
100重量部に対して0〜1重量部必要である。添加量
の増加と共に耐光性は向上するが、1重量部を越えると
効果が飽和となり経済上好ましくない。カーボンブラッ
クおよび/または紫外線吸収剤は合計で繊維またはそれ
からなる糸条(A)100重量部に対して0.5〜4重
量部付与することが必要である。0.5重量部未満では
耐候性向上効果が十分でなく、4重量部を越えると効果
が飽和となり経済上好ましくない。好ましくは、0.8
〜2重量部である。
【0020】カーボンブラックおよび/または紫外線吸
収剤は樹脂と混合され、樹脂組成物(B)としてエマル
ジョンあるいは溶液の状態で公知のデップニップ方式や
ローラタッチ方式あるいは一定量の液をノズルより繊維
(A)に導き付着させる方法等で、繊維(A)に付与す
ることが出来る。樹脂組成物(B)は、繊維表面を均一
に被覆していることが好ましい。樹脂組成物(B)は、
熱硬化タイプや反応タイプ、架橋タイプであっても良
い。樹脂組成物(B)のエマルジョンあるいは溶液を繊
維表面に付与した繊維(A)は、乾燥・熱処理工程を経
て、繊維表面に樹脂組成物(B)の被膜が形成される。
紫外線遮蔽効果を達成するため被膜の厚さは1〜50μ
mが好ましい。本発明の繊維は、前述した如く撚糸工程
を経て、ロープやコード、ネット等にした後セット工程
を行ったとき本発明の効果が特に有効に発揮される。こ
れまで繊維またはそれからなる糸条(A)に樹脂組成物
(B)を付与することを述べて来たが繊維またはそれか
らなる糸条(A)を織物、編物、不織布等の布帛やコー
ド、ロープ、ネットの状態とした後、樹脂組成物(B)
を付与しても良い。
【0021】本発明の耐候性の改良された高強力・高弾
性率繊維は、一般産業資材、スポーツ、防護衣等の分野
に広く用いられるが、特に有効な用途としては、比較的
径の小さいロープ、コード、漁網、陸上ネット(安全ネ
ット、ゴルフ練習場のネット他)、釣糸、パラグライダ
ー、気球、カイト等のライン、アンテナ支持、ペット用
クサリ代替晶、ブラインド用コード、テント用ロープ、
登山用ロープ、自動車内各種コード、電気製品内の張力
伝達コード、ロボットの力伝達コード等がある。
【0022】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明は、これらの実施例により限定される
ものではない。 実施例1、比較例1 前記反復構成単位〔E〕と〔F〕が7:3である全芳香
族ポリエステルポリマーを作成した。このポリマーの性
質は ηinh=5.8dl/g 融点(MP)=280℃ であった。ηinhの測定は、試料をペンタフルオロフ
ェノールに0.1重量%溶解し(60〜80℃)、60
℃の恒温槽中で、ウツペローデ型粘度計で測定する。 ηinh=ln(ηrel)/C 但し、ηrel:相対粘度、C:溶液濃度 MPの測定は、示差走査熱量計(メトラー社製DSC)
で観察される主吸熱ピークのピーク温度で行った。この
全芳香族ポリエステルを紡糸温度315℃で0.15m
m径で300ホールの口金より、巻取速度2000m/
分で紡糸し、1500d/300fのマルチフィラメン
トを得た。得られた紡糸原糸の強度は12.5g/dで
弾性率は580g/dであった。このマルチフィラメン
トを、除湿空気(水分率30ppm)にて260℃で2
時間、280℃で12時間熱処理した。得られた熱処理
糸の強度は26.3g/d、弾性率は620g/dであ
った。この繊維に、粒径18〜33mμのカーボンブラ
ック2重量部、水溶性酸化セシウム糸紫外線吸収剤1重
量部、ポリエステル系ウレタンエマルジョン10重量部
からなる樹脂組成液を、デップニップ方式にて付着さ
せ、160℃で30秒間乾燥した。繊維に付着した樹脂
組成物は5.7重量%であった。繊維に対してカーボン
ブラックは0.9重量%、紫外線吸収剤は0.4重量%
付着していた。
【0023】未処理の繊維、および樹脂組成物をコート
した繊維について、サンシャインウェザーメーターで2
00時間照射した後、この2種の繊維の強力保持率を測
定した結果、未処理品が52%であったのに対し、コー
ト品は68%であった。次に、これらのヤーンに300
回/mの下撚をしたもの2本に、180回/mの上撚を
行い、0.5g/dの張力下で180℃で1分間熱セッ
トした。これらを上記と同様にサンシャインウェザーメ
ーターで200時間照射し、強力保持率を測定した。未
処理品の強力保持率は53%であったのに対し、本発明
のコート品の強力保持率は75%と良好であった。
【0024】実施例2〜5、比較例2 実施例1で得られた熱処理糸を用い、表1に示すポリウ
レタン系樹脂組成物を、該熱処理糸に付与し、実施例1
と同様に、下撚300回/m、上撚180回/mのコー
ドを作り、熱セっト処理を行なった。得られたコードに
ついて、サンシャインウェザーメーターで200時間照
射し、強力保持率を求めた結果を表1に示す。 比較例3 樹脂付着量を25%とする以外実施例5と同様にコード
を作成した。得られたコードは径が太くなり、かつコー
ド重量が増大して見掛けの強度が低下した。また、樹脂
量を増加したことによる耐光性の改善は認められなかっ
た。
【0025】
【表1】
【0026】実施例6 実施例1において、酸化セシウム系紫外線吸収剤の代り
に液体ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤を用い、表
2に示す付着量とする以外実施例1と同様の方法で、熱
セットコードを作成した。耐候性の結果を表2に示す。
実施例7 実施例1において、樹脂として、アクリル酸エマルジョ
ンを用い、表2に示す付着量とする以外実施例1と同様
の方法で熱セットコードを作成した。耐候性の結果を表
2に示す。
【0027】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D06M 11/74,11/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融異方性ポリマーからなる強度10g
    /d以上、弾性率400g/d以上の繊維またはそれか
    らなる糸条100重量部に、樹脂を2〜20重量部並び
    にカーボンブラックおよび/または紫外線吸収剤を0.
    5〜4重量部付与した繊維またはそれからなる糸条。
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