JP4114113B2 - 牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウに関し、さらに詳しくは、深い色合いに染色可能な可染タイプであり、良好な牽切性を有し、紡績糸の強力利用率が高く、容易に超高級番手の製造可能な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、芳香族系ポリアミド繊維を用いたスポーツ用衣料や防護衣料は、芳香族系ポリアミド繊維の染色が不可能に近く、ほとんど染色されていないのが現状である。近年、アウトドアスポーツが盛んになり、芳香族系ポリアミド繊維の耐切創性が画期的に高く、耐熱性も優れていることにより幅広く用いられるようになったが、より色彩豊かなカラフルで軽量で柔軟性を持った、軽快で安全性に優れた、芳香族系ポリアミド繊維を用いたアウトドアスポーツ衣料が強く求められている。また、切創事故を起こし易い作業に以前より幅広く用いられている防護衣料においても、軽量で柔軟性が高く作業性の良い、カラフルで職場環境の明るくなる芳香族系ポリアミド繊維を用いた防護衣料が強く要望されている。
【０００３】
一般に、芳香族系ポリアミド繊維等の高強力繊維は、耐切創性、耐熱性に優れているが、結晶性が高く、分子間結合力が強固で緻密な分子構造を有しているため、染色性が悪く、他の汎用繊維に適用される染色技術により染色するのが困難であり、芳香族系ポリアミド繊維の染色はほとんど実施されていないのが現状であり、次のような改善手段の提案がなされている。
【０００４】
真空減圧による膨潤作用の利用として特開昭６３−２５６７６５号公報が、濃硫酸の紡糸浴中に染料または顔料を分散させる原着法として特開平１−１１１０１４号公報が、染色促進剤に接触させることにより、カチオン染色可能なパラ系アラミド繊維を得るものとして特開平２−４１４１４号公報が、３，４′−オキシジフェニルテレフタルアミドを共重合したアラミド系繊維を分子量４００以下の分散染料の水分散液で１６０℃以上に加熱し染色するものとして特開平５−２０９３７２号公報が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの提案のいずれも着色しうる色相、染着度の範囲が限られ、濃色染めが困難であり、従来の染色設備が使用できないなどの問題を有していた。
【０００６】
軽量化に向けてパラ系アラミド繊維フィラメント糸の細デニール化については、生産性の極端な低下や設備化費用が膨大となるなどの理由で、２００デニールが限界である。設備化されたとしても糸原価が非常な高価なものとなる。このため、細デニール化の手法として、ステープルから一般のカード方式を用いた紡績糸の細番手化が、たとえば、特公昭６１−９４２１号公報に提案されている。細番手を紡績するには繊度を細く（１．５ｄ以下）、繊維長もカード通過性のゆるすかぎり長くされている。しかし繊維長５１ｍ〜６４ｍｍ間で、これ以上長くするとカードにおける開繊作用が強くなりすぎ、ネップ、および短繊維のフィブリル化による白粉が多発し、スパン糸の品質が大幅に低下する、また強力利用率の低下をきたし、高品質な７０S 以上の細番手糸が得られていないのが現状である。
【０００７】
他方、細繊度繊維の可紡性向上を狙いとした紡績方法として牽切紡績があり、トウを牽切してスライバとした後、バルキー紡績糸や高強力紡績糸などを得ることが幅広く行われている。これらに用いられる牽切用トウは、一対又は数対のローラ間で延伸牽切されることから、トウを構成する単繊維の伸度が小さいものは牽切紡績工程通過性が優れており、このことから、アクリル系、ポリビニル系繊維を用いる例が多い。ポリエステルトウ、ポリアミドトウについても、牽切紡績用としては、特開昭５３−９８４１８号公報などに見られるように低伸度化する方法が提案されている。またパラ系アラミド繊維トウについてもたとえば特開昭５８−８７３２３号公報などが提案されている。
【０００８】
従来の芳香族系ポリアミド繊維トウは繊維伸度は低いが、切断伸度の変動率が大きく、また強力が非常に高く、分繊性、静電性も劣ることから、牽切に際して集中切断、集団切断、ミスカットなどが多発し、牽切性、生産性が著しく低いなどの理由から、芳香族系ポリアミド繊維トウの牽切は困難であるとされてきた。また、牽切後のスライバ品質も他合繊トウより大幅に劣っていた。
【０００９】
一般に、カード方式の紡績での可紡限界は、繊度（デニール）／繊維長（インチ）＝１と言われ、この数値以下でないと紡績が実質的に困難である。例えば、繊度２デニールなら、繊維長は２インチ（５１ｍｍ）以上でないと紡績が実質的に困難である。最近の紡績技術の向上によりアクリル系繊維など可紡性に優れた素材では、上記可紡範囲よりかなり広い可紡範囲を有するけれども、他合繊に比べ可紡性が劣る芳香族系ポリアミド繊維では、いまだに、ほぼ上式どおりの可紡限界となっている。
【００１０】
カード方式で７０S 以上の芳香族系ポリアラミド繊維１００％スパン糸を得るには、１．５ｄ以下で８０ｍｍを越える長繊維長を有するスライバが必要であるが、カード方式では満足な可紡性や、良好なスライバ品質が得られず開発上の最大の難点になっていた。
【００１１】
一方、細繊度，長繊維長スライバが可能なことから従来より牽切紡績が用いられているが、従来の芳香族系ポリアミド繊維トウの伸度は４〜６％と低伸度であるが、伸度バラツキが２０〜３０％と大きく、さらに細繊度トウであることから、牽切紡績に適用しても満足なスライバは得られない。
【００１２】
一般の牽切装置であるトウリアクタで市販パラ系アラミド繊維を牽切した場合の牽切挙動をみると、牽切機のプロセスは、クリール上での整トウ、張力調整に次いで延伸域で延伸し、牽切域で牽切し、スライバとするのであるが、市販パラ系アラミド繊維トウで留意すべき点は延伸域での延伸倍率と牽切域での牽切ドラフト倍率の設定である。
【００１３】
延伸域は供給トウを構成する単繊維のすべてを切断伸度直前まで均一に延伸できることが必要であり、この様な牽切を可能にするには、トウを構成する各単繊維の伸度のバラツキが小さいことが重要となる。バラツキが大きいと単繊維群のうち伸度の低い単繊維に合わせる必要がある。もし延伸倍率を大きく設定すると低伸度サイドにある単繊維が切断し、単繊維切れを原因とする延伸域でのローラ巻き付きとなり、操業上トラブルとなる。したがって、延伸倍率は供給単繊維群のうち低い伸度繊維に設定せざるを得ず、供給トウの延伸効率は悪くなり、その結果、大半の単繊維は不十分な延伸状態で牽切域に供給されることになり、牽切不良を招く一つの原因になっている。
【００１４】
一方、牽切域では、できるかぎり小さな延伸倍率で切断することにより安定した牽切性が得られ、生産性向上につながる。延伸域を経て牽切域で切断される単繊維は多少とも切断された瞬間に繊維が伸長回復によりもどされる。伸長回復が大きいと、先端がまるまってネップの潜在要因となるほか、延伸域での繊維の延伸効果が少なくなり、牽切域で再び前記の延伸域の作用と牽切作用を同時におこなわせる必要があり、牽切ドラフト倍率も大きくなる。その結果、牽切域での波打ち現象が起こり集団切断による周期むらの原因となり、ついには牽切不能となるのである。
【００１５】
この牽切域における繊維の伸長回復の定量化は難しいが、本発明者らは、定速伸長型引張り試験機（テンシロン）で測定した単繊維の伸長弾性率と牽切域における繊維の伸長回復との関係が深いことを見い出した。すなわち、市販パラ系アラミド繊維トウは前記伸度バラツキの他、該繊維伸長弾性率が大きく、また単繊維の伸度は小さいが強度（１５ｇ〜２５ｇ／ｄ）が非常に高いため伸度バラツキ、伸長弾性率の僅かの変動により牽切不良になっているのである。
【００１６】
また近年芳香族系ポリアミド繊維をアウトドアスポーツ用衣料や防護衣料に幅広く用いられるようになるにつれ、色彩の鮮やかさ、薄さ、軽量化の要求が強く染色可能な芳香族系ポリアミド繊維の要望が強く待ち望まれていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記芳香族系ポリアミド繊維トウの問題点を解決し、深い色合いに染まり、牽切性、生産性の高い芳香族系ポリアミド繊維１００％の高級番手紡績糸を得るための新規な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維染色トウを提供せんとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。
【００１９】
すなわち、牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウにおいて、引張強度が１５ｇ／ｄ以上、結晶サイズ（１１０方向）が３０〜５５オングストロームであり、紡糸した繊維の染色前の水分含量が常に６％以上である染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維からなることを特徴とする牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウである。
【００２０】
上記トウにおいて、トウを構成する単繊維の繊度が６ｄ以下，単繊維の切断強度が１５ｇ／ｄ以上、切断伸度が５％以下、３％伸長時の繊維伸長弾性率が７０％以下、単繊維の切断伸度の変動率が２０％以下、および初期引張抵抗度が２００ｇ／ｄ以上であることが好ましく、濃色染めが可能であり、牽切性良好なトウである。また、前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成する工程と、該フィラメントを染色する工程を連続することなく別々の工程で実施する方法により得られたものであることが好ましく、これらの牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウを染色してなることが好ましい態様である。そして、本発明の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウは、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成し、得られたポリパラフェニレンテレフタルアミドフィラメントを、１００〜１５０℃で５〜２０秒間低温乾燥することにより製造される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
本発明では、かかるトウより得られた紡績糸を用いて柔軟で耐切創性に優れ多種の色相に染色された編織物の製造ができ、更に、超高級番手を用いて超薄物の編織物の製造や、パラ系アラミド繊維のフィラメント細デニール糸の代替が可能となる。
【００２３】
本発明において用いられるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維について説明する。５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つＰＰＴＡと濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成する工程と、該フィラメントを染色する工程を連続することなく別々の工程で実施する方法において、引張強度が１５ｇ／ｄ以上あり、結晶サイズ（１１０方向）が３０〜５５オングストロームであり、染色前の水分含量が常に６％以上、好ましくは１５％以上に維持することによって製造することができる。
【００２４】
本発明において、固有粘度（ηｉｎｈ）は次の方法によって測定したものである。
【００２５】
方程式：ＩＶ（ηｉｎｈ）＝ｌｎ（ηｒｅｌ）／ｃ
［式中、ｃはポリマー溶液の濃度（溶媒１００ｍｌ中０．５ｇのポリマー）であり、そしてηｒｅｌ（相対粘度）は、毛細管粘度計を用いて３０℃で測定した時にポリマー溶液が示す流れ時間とその溶媒が示す流れ時間との間の比率である］で固有粘度（ＩＶ）を定義する。本発明における固有粘度値は、濃硫酸（９６％Ｈ2 ＳＯ4 ）を用いて測定した値である
上記製造法で製造したポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、単繊維の繊度が６ｄ以下、トウのトータルデニール１０万〜４０万デニール、切断強度が１５ｇ／ｄ以上、切断伸度が５％以下、３％伸長時の繊維伸長弾性率が７０％以下で単繊維の切断伸度の変動率が２０％以下、ケン縮数が３〜１３山／ｉｎ、ケン縮度が４〜１１％であることが好ましい。
【００２６】
さらに詳しく本発明について説明をする。
【００２７】
近年産業界では安全第一、職場環境向上がさけばれている、また精密機械などの製造が多く柔軟性，耐熱性、切創性の高い薄手の防護手袋、軽量防護エプロン、薄手のコーテング防護シートなどの要望が非常に高い。またアウトドアスポーツ用衣料においては、カラフルで色彩豊かで柔軟性，耐熱性、切創性の優れた薄手のアウトドアスポーツ用衣料の要望が高い。これには芳香族系ポリアミド繊維の５０デニール〜７０デニールのマルチフィラメントか７０S 〜１００S の紡績糸が必要であるが、現在市販されているマルチフィラメントの最も細いもので２００デニールである、紡績糸で現在量産されているのは６０S （８７デニール）までであり、７０S （７６デニール）についてはいまだに上市されていない、上市されたとしても、現在量産されている６０S でさえスパン糸強力利用率２４％±５％でありさらに悪化すると予想され糸強力不足による糸切れ多発となって量産が不可能となっている。
【００２８】
以下紡績番手６０S 以上の高級番手紡績糸が、容易に製造可能で深い色合いに染色可能な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウについて説明する。
【００２９】
本発明の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（以下パラ系アラミド繊維と記す）トウを構成する単繊維の切断伸度の平均値は５％以下であることが好ましい。より好ましくは４％以下である。単繊維の切断伸度の平均値が５％を越えると牽切性が不良になってくる。
【００３０】
本発明の牽切用パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の３％伸長時の繊維伸長弾性率は、７０％以下とすることが好ましい。より好ましくは６０％以下である。単繊維の３％伸長時の繊維伸長弾性率が、７０％を越えると牽切性が不良となってくる。
【００３１】
本発明において繊維伸長弾性率とは、ＪＩＳ Ｌ １０１３ ７．９Ａ法により試長２０ｃｍ、引張り速度１０ｃｍ／ｍｉｎとし、３％伸長時の弾性率をいう。
【００３２】
延伸域での延伸倍率を効果的に設定することを容易にし、延伸後の残留伸度を小さくし、牽切域での牽切ドラフト倍率を低く、牽切を容易にする観点から、本発明の牽切用パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の切断伸度の変動率は２０％以下が好ましく、さらには１５％以下がより好ましい。
【００３３】
トウの総繊度は操業性、生産性、牽切装置の能力、梱包形態などの観点から、１０万〜４０万デニールが好ましく、さらには、１５万〜３０万デニールがより好ましい。
【００３４】
パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維のケン縮数は３〜１３山／ｉｎ、ケン縮度は４〜１１％が好ましい。ケン縮数が３山／ｉｎ、ケン縮度が４％より少なくなると、トウ中の単繊維の分繊性が悪くなり牽切性が悪化する。ケン縮数が１３山、ケン縮度が１１％より多くなると、ケン縮による座屈が多くなり単繊維が損傷し強力低下が起こり、短繊維切れによる延伸域でのローラ巻き付きや、牽切域での集団切れによる牽切性不良となり紡績糸の強力低下を招き好ましくない。
【００３５】
引張り応力について説明する、初期応力／歪み曲線の傾きを表し、グラム／デニールで表示する。
【００３６】
引張り応力は２００ｇ／ｄ以上のものを採用することが好ましい。防護衣料などの要求される特性から２５０ｇ／ｄがより好ましい。
【００３７】
パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の強度は、防護衣料などの要求される強度特性から１５ｇ／ｄ以上あるものである。
【００３８】
単繊維の断面形状、断面構造、光沢については特に制限はない。
【００３９】
また、ローラ巻き付き防止、牽切性向上、静電気防止を目的に界面活性剤を付与するのが良い、付与方法としては、浸漬法、噴霧法（スプレ法）いずれで付与してもよく、好ましくは、浸漬法で紡糸工程中あるいは染色後に繊維に付与するのが良い。
【００４０】
本発明の染色可能なトウは、後述の方法により得られた未延伸サブトウを特殊なな集束法により適当本数集束してホットローラーに導き、１００℃１０秒間の熱処理と同時に１．００１〜１．００６倍に延伸したのち一定厚さになるよう集束し、押し込みクリンパでケン縮を付与して染色前の水分含有率を常に６％以上、好ましくは１５％以上に維持することによって得られる。染色前の水分含有率が６％未満のときは、染色斑がおこりやすい。
【００４１】
本発明におけるポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）とは、テレフタル酸とパラフェニレンジアミンを重縮合して得られる重合体であるが、少量のジカルボン酸およびジアミンを共重合したものも使用できる。本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つＰＰＴＡと濃硫酸から光学異方性ドープを作り、該ドープを紡糸口金の細孔を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、ネルソンローラに導いて水酸化ナトリュウム水溶液で中和処理し、水洗工程をへてホットロールによってわずかに乾燥し、フィラメントとしてチューブに巻き取る工程を途切れることなく通過させて得られる。巻き取ったパラ系アラミド繊維は、染色工程までの間に乾燥しないようポリエチレンフイルムなどによって包装される。このときパラ系アラミド繊維の結晶化度は５０％以下である。この段階で繊維の引張り弾性率は４００ｇ／Ｄを越えており高弾性率糸としての性能を備えているが、弾性率をさらに向上させるために、乾燥後３５０〜４００℃で５〜１０秒熱処理すると結晶化度は５０％を越えるのが普通である。
【００４２】
また、染色は５００〜１００００デニールのサブトウの状態で行なうことが好ましく、染色、整トウの作業性から３０００〜６０００デニールのサブトウの状態であることがより好ましい。
【００４３】
サブトウを染色後、前記同様に適当本数集束して、クリンプ、界面活性剤を付与してトウを製造することができる。
【００４４】
本発明に用いるＰＰＴＡの固有粘度（ηｉｎｈ）は５以上が望ましい。固有粘度（ηｉｎｈ）５未満では、高強度、高弾性率の繊維物性が得られにくい。
【００４５】
本発明のパラ系アラミド繊維、結晶サイズ（１１０方向）が、３０〜５５オングストロームであり、かつ水分量が常に６％以上であることが重要である。結晶サイズ（１１０方向）が、３０オングストローム未満では繊維の緻密化が不十分で高強度、高弾性率の繊維物性が得られにくくなり、また、５５オングストロームを越えると染色が難しくなる。
【００４６】
また、本発明の染色前の結晶化度は３０〜５０％であることが好ましい。結晶化度が３０％未満では、繊維の引張り強度、引張り弾性率が劣り、５０％以上では染色が困難となる。
【００４７】
ここで、水分量が常に６％以上とは、６％に乾燥した履歴を持たないということである。水分量が６％以下に乾燥すると構造が緻密となり、染色が困難となる。再び水分を付与しても染色性は回復しない。好ましくは結晶化度が３５〜４５％であり、パラ系アラミド繊維の水分率は１５〜１００％が好ましい。このような水分率にするには、紡糸したパラ系アラミド繊維を、１００〜１５０℃で５〜２０秒間低温乾燥することが好ましい。乾燥温度が１００℃未満では水分の除去が難しく、チューブに巻き取った後の扱いに問題を生じる。１５０℃を越えると結晶化が進み、染色が困難になる。
【００４８】
本発明においては、このような物性を有するパラ系アラミド繊維を染色処理する。染色の方法は、特殊な方法を必要とせず、既存の合成繊維の染色設備を用いることができる。適量の染料と助剤および酸を加えてＰＨを調整し、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し３０分間染色することによって達せられる。染料はカチオン染料、分散染料等を用いることができるが、緻密な構造にも浸透しやすいカチオン染料が好ましい。
【００４９】
つぎに上記染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウをダークブルーに染色した染色方法の一例について述べる。
【００５０】
ｏｗｆは乾燥した繊維重量に対する染料の重量％を示す。ｇ／ｌは調合した染浴１リットルに対する助剤の重量割合いを示す。
【００５１】
染料
”Ａ．Ｙ．７ＧＬＬ” （バイエル社製） ０．１％ｏｗｆ
”ＫＡ．Ｒ．ＧＬ” （日本化薬社製） ２．０％ｏｗｆ
”Ｔ．Ｂ．ＴＢＬＭ” （保土谷化学社製） ８．０％ｏｗｆ
助剤
”ネオデスポンＡＣ” （モーリン化学社製） ２ｇ／ｌ
酢酸 ２０ｇ／ｌ
硝酸ソーダ ２０ｇ／ｌ
”テリールキャリヤＡ１１１”（明成化学社製） ２０ｇ／ｌ
浴比１：１５、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し、３０分間染色した。染色後、非イオン活性剤と還元剤からなる浴で、８０℃２０分間還元洗浄し、脱水乾燥後、静電気防止、紡績性向上を目的に界面活性剤を浸漬法にて付与した。
【００５２】
【実施例】
以下、実施例を上げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における特性値等の測定法は次の通りである。
【００５３】
＜結晶化度＞広角Ｘ線解析法によった。
【００５４】
Ｘ線解析装置：（株）理学電機社製 ４０３６Ａ２型
Ｘ線原 ：ＣｕＫα線（Ｎｉフイルター使用）
＜結晶サイズ＞広角Ｘ線解析法によった。
【００５５】
Ｘ線解析装置：（株）理学電機社製 ４０３６Ａ２型
Ｘ線原 ：ＣｕＫα線
湾曲結晶モノクロメータ（グラファイト使用）
＜固有粘度＞固有粘度ＩＶ＝（ηｉｎｈ）は、９８．５重量％の濃硫酸に濃度（Ｃ）＝０．５ｇ／ｄｌでポリマーを溶かした溶液を３０℃で常法により測定する。
【００５６】
（ηｉｎｈ）＝（ｌｎ・ηｒｅｌ）／Ｃ
（ｌｎは自然対数）
＜繊維の強伸度特性＞
糸条の引張り強度、引張り弾性率（初期引張り抵抗度）は、ＪＩＳ Ｌ １０１３によった。
【００５７】
＜水分率＞水分率の測定は、ＪＩＳ １０１３によった。
【００５８】
付着水分率（％）＝（Ｗ−Ｗ’）×１００／Ｗ’
ここに、Ｗ：試料採取時の質量
Ｗ’：試料の絶乾時質量
＜染色性（Ｌ値）＞
Ｌ値の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２９に従った。測定機器は（株）住化分析センター製Ｍａｃｂｅｔｈ Ｃｏｌｏｒ Ｅｙｅｓ３０００を用いた。
【００５９】
同一色の場合は、数値が小さいほど良く染着されていることを示す。
【００６０】
＜牽切性＞
トウリアクターにおける牽切性を、○（極めて良好）、△（やや問題あり）、×（不良）の３段階で５名による目視判定評価した。
【００６１】
＜見掛上ネップ＞
トウリアクター揚がりスライバ１０ｇ中のネップ数を、○（ネップなく良好）、△（０〜１個でやや問題あり）、×（１個以上あり不良）の３段階で目視評価した。
【００６２】
（実施例１〜２、比較例１〜３）
通常の方法で得られたＰＰＴＡ（ηｉｎｈ＝６．５）を９９．９％の濃硫酸に溶かし、ポリマー濃度１９．０％、温度８０℃の紡糸ドープとし、孔径０．０６ｍｍの細孔数１０００個を有する口金からわずかの間空気中へ紡出した後、４℃の水中に導いて凝固させ、ネルソンローラに導き、８％の水酸化ナトリウム水溶液で中和処理し、水洗後ホットローラで１１０℃１５秒間乾燥してプラスチックのチューブに巻き取る工程を途切れることなく通過させて、フイラメント数１０００からなる総繊度１５００デニール（絶乾換算）のパラ系アラミド繊維Ａ（サブトウ）を得た。これらのサブトウ１３３本を、厚さ、熱処理ムラ防止のためクリールおよびガイドバーで収束し、１００℃のホットローラにおいて１．００３に延伸したののち、オイリング付与後押し込みクリンパで９山／ｉｎ８％のケン縮を付与した水分含有率４０％、単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールのトウを作製した
これらのパラ系アラミド繊維の物性を表１に示した。
【００６３】
【表１】
なお、上記パラ系アラミド繊維サブトウ（１５００デニール）を次の条件でダークブルーに染色した。ｏｗｆは乾燥した繊維重量に対する染料の重量％を示す。ｇ／ｌは調合した染浴１リットルに対する助剤の重量割合いを示す。
【００６４】
染料
”Ａ．Ｙ．７ＧＬＬ” （バイエル社製） ０．１％ｏｗｆ
”ＫＡ．Ｒ．ＧＬ” （日本化薬社製） ２．０％ｏｗｆ
”Ｔ．Ｂ．ＴＢＬＭ” （保土谷化学社製） ８．０％ｏｗｆ
助剤
”ネオデスポンＡＣ” （モーリン化学社製） ２ｇ／ｌ
酢酸 ２０ｇ／ｌ
硝酸ソーダ ２０ｇ／ｌ
”テリールキャリヤＡ１１１”（明成化学社製） ２０ｇ／ｌ
浴比１：１５、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し、３０分間染色した。染色後、非イオン活性剤と還元剤からなる浴で、８０℃２０分間還元洗浄し、脱水乾燥後、静電気防止、紡績性向上を目的に界面活性剤を浸漬法にて付与した（実施例１）。
【００６５】
比較例１として従来市販トウ（登録商標名：東レ・デュポン社“ケブラー”トウ）を次の方法により製造した。“ケブラー”を常法により乾湿式紡糸した後、延伸サブトウ１５００デニールを１３３本収束し、厚さむら防止のためのクリールおよびガイドバーで集束しオイリング付与後、押し込みクリンパで１０山／ｉｎ、８％のケン縮数、度を付与した後１１０℃乾熱で１５分間乾燥し、単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールのトウを作製後実施例１と同様に染色して浸漬法にてオイリング付与後乾燥して染色トウを作製した。一方、比較例２、実施例２、比較例３として本発明のパラ系アラミド繊維延伸サブトウをできるだけ、つれやたるみが発生しないようクリールおよびガイドバーにより１３０本集束し、１００℃のホットローラーを用いて、それぞれ１．００１，１．００５，１．００７倍に延伸した。その後、ムラ防止のためクリールおよびガイドバーで集束し、押し込みクリンパで１０山／ｉｎ、８％のケン縮数、度を付与した後、実施例１と同様に染色して浸漬法にてオイリング付与後乾燥し、３種類の単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールの染色トウを作製した。なお、延伸倍率を１．００７（比較例３）とすると延伸時に単繊維切れが多発し、操業性が大幅に劣り量産困難なため評価対象からはぶいた。以上の４種のトウの代表特性を表２に示した。
【００６６】
【表２】
次いで、これらトウをオーエム製作所製トウリアクタ（ＴＲ−II型）に各トウ１本（２０万デニール）を供給し牽切をおこなった。各トウの適正延伸倍率を探索し牽切性を評価した。評価結果を表３に示した。なお、適性延伸倍率は三段延伸域の全倍率である。本発明の実施例１、実施例２のトウは低伸度で伸度バラツキも小さく、伸長弾性率も低いことから牽切性良好であり、ネップもフィブリル化繊維も少ない高品質のスライバが得られた。またこれを用いた編織物の品質も良好であった。比較用トウ（比較例１、比較例２）はトウの伸度が高く、変動率も大きく３％伸長時の伸長弾性率も７０％以上あり牽切ドラフト倍率が大きくなり牽切不良であった。
【００６７】
上記３水準の牽切スライバを用いソ毛紡績方式によりそれぞれメートル番手１／５２の紡績糸得た、この紡績糸を用い２０ゲージ筒編機２本給糸により編地を作成して染色性をＬ値により評価した。
【００６８】
実施例１、実施例２は濃色に染色されＬ値も４７と染色性良好な編製品であった、比較例１はＬ値６６．８と高く淡色で染色性が劣るものであった。比較例２は牽切性は不良であるが染色性はＬ値４７．５と良好であった。結果を表３に示した。
【００６９】
【表３】
表３のトウリアクタ牽切性結果からわかるように、本発明のトウは低伸度であり伸度バラツキも小さく、伸長弾性率も低いことから牽切性良好であり、該トウから、ネップもフィブリル化繊維も少ない長繊維長の高品質スライバが得られた。またこれを用いた編織物の染色性も良好であった。
【００７０】
これに対し、トウ製造時の延伸倍率の低い市販トウ及び比較用トウ（比較例１、比較例２はトウの伸度が高いほか、変動率も大きいことからトウリアクタでの高延伸倍率が得られず、しかも３％時の伸長弾性率も７０％以上あり、牽切ドラフト倍率が大きくなり牽切不良であった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明により、染色性、耐切創性、耐熱性、柔軟性に優れ、薄くて軽量、濃色で多種の色相に染色可能なアウトドアースポーツ衣料や、防護衣料の製造可能な牽切用パラ系アラミド繊維トウを提供することが可能となった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウに関し、さらに詳しくは、深い色合いに染色可能な可染タイプであり、良好な牽切性を有し、紡績糸の強力利用率が高く、容易に超高級番手の製造可能な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、芳香族系ポリアミド繊維を用いたスポーツ用衣料や防護衣料は、芳香族系ポリアミド繊維の染色が不可能に近く、ほとんど染色されていないのが現状である。近年、アウトドアスポーツが盛んになり、芳香族系ポリアミド繊維の耐切創性が画期的に高く、耐熱性も優れていることにより幅広く用いられるようになったが、より色彩豊かなカラフルで軽量で柔軟性を持った、軽快で安全性に優れた、芳香族系ポリアミド繊維を用いたアウトドアスポーツ衣料が強く求められている。また、切創事故を起こし易い作業に以前より幅広く用いられている防護衣料においても、軽量で柔軟性が高く作業性の良い、カラフルで職場環境の明るくなる芳香族系ポリアミド繊維を用いた防護衣料が強く要望されている。
【０００３】
一般に、芳香族系ポリアミド繊維等の高強力繊維は、耐切創性、耐熱性に優れているが、結晶性が高く、分子間結合力が強固で緻密な分子構造を有しているため、染色性が悪く、他の汎用繊維に適用される染色技術により染色するのが困難であり、芳香族系ポリアミド繊維の染色はほとんど実施されていないのが現状であり、次のような改善手段の提案がなされている。
【０００４】
真空減圧による膨潤作用の利用として特開昭６３−２５６７６５号公報が、濃硫酸の紡糸浴中に染料または顔料を分散させる原着法として特開平１−１１１０１４号公報が、染色促進剤に接触させることにより、カチオン染色可能なパラ系アラミド繊維を得るものとして特開平２−４１４１４号公報が、３，４′−オキシジフェニルテレフタルアミドを共重合したアラミド系繊維を分子量４００以下の分散染料の水分散液で１６０℃以上に加熱し染色するものとして特開平５−２０９３７２号公報が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの提案のいずれも着色しうる色相、染着度の範囲が限られ、濃色染めが困難であり、従来の染色設備が使用できないなどの問題を有していた。
【０００６】
軽量化に向けてパラ系アラミド繊維フィラメント糸の細デニール化については、生産性の極端な低下や設備化費用が膨大となるなどの理由で、２００デニールが限界である。設備化されたとしても糸原価が非常な高価なものとなる。このため、細デニール化の手法として、ステープルから一般のカード方式を用いた紡績糸の細番手化が、たとえば、特公昭６１−９４２１号公報に提案されている。細番手を紡績するには繊度を細く（１．５ｄ以下）、繊維長もカード通過性のゆるすかぎり長くされている。しかし繊維長５１ｍ〜６４ｍｍ間で、これ以上長くするとカードにおける開繊作用が強くなりすぎ、ネップ、および短繊維のフィブリル化による白粉が多発し、スパン糸の品質が大幅に低下する、また強力利用率の低下をきたし、高品質な７０S 以上の細番手糸が得られていないのが現状である。
【０００７】
他方、細繊度繊維の可紡性向上を狙いとした紡績方法として牽切紡績があり、トウを牽切してスライバとした後、バルキー紡績糸や高強力紡績糸などを得ることが幅広く行われている。これらに用いられる牽切用トウは、一対又は数対のローラ間で延伸牽切されることから、トウを構成する単繊維の伸度が小さいものは牽切紡績工程通過性が優れており、このことから、アクリル系、ポリビニル系繊維を用いる例が多い。ポリエステルトウ、ポリアミドトウについても、牽切紡績用としては、特開昭５３−９８４１８号公報などに見られるように低伸度化する方法が提案されている。またパラ系アラミド繊維トウについてもたとえば特開昭５８−８７３２３号公報などが提案されている。
【０００８】
従来の芳香族系ポリアミド繊維トウは繊維伸度は低いが、切断伸度の変動率が大きく、また強力が非常に高く、分繊性、静電性も劣ることから、牽切に際して集中切断、集団切断、ミスカットなどが多発し、牽切性、生産性が著しく低いなどの理由から、芳香族系ポリアミド繊維トウの牽切は困難であるとされてきた。また、牽切後のスライバ品質も他合繊トウより大幅に劣っていた。
【０００９】
一般に、カード方式の紡績での可紡限界は、繊度（デニール）／繊維長（インチ）＝１と言われ、この数値以下でないと紡績が実質的に困難である。例えば、繊度２デニールなら、繊維長は２インチ（５１ｍｍ）以上でないと紡績が実質的に困難である。最近の紡績技術の向上によりアクリル系繊維など可紡性に優れた素材では、上記可紡範囲よりかなり広い可紡範囲を有するけれども、他合繊に比べ可紡性が劣る芳香族系ポリアミド繊維では、いまだに、ほぼ上式どおりの可紡限界となっている。
【００１０】
カード方式で７０S 以上の芳香族系ポリアラミド繊維１００％スパン糸を得るには、１．５ｄ以下で８０ｍｍを越える長繊維長を有するスライバが必要であるが、カード方式では満足な可紡性や、良好なスライバ品質が得られず開発上の最大の難点になっていた。
【００１１】
一方、細繊度，長繊維長スライバが可能なことから従来より牽切紡績が用いられているが、従来の芳香族系ポリアミド繊維トウの伸度は４〜６％と低伸度であるが、伸度バラツキが２０〜３０％と大きく、さらに細繊度トウであることから、牽切紡績に適用しても満足なスライバは得られない。
【００１２】
一般の牽切装置であるトウリアクタで市販パラ系アラミド繊維を牽切した場合の牽切挙動をみると、牽切機のプロセスは、クリール上での整トウ、張力調整に次いで延伸域で延伸し、牽切域で牽切し、スライバとするのであるが、市販パラ系アラミド繊維トウで留意すべき点は延伸域での延伸倍率と牽切域での牽切ドラフト倍率の設定である。
【００１３】
延伸域は供給トウを構成する単繊維のすべてを切断伸度直前まで均一に延伸できることが必要であり、この様な牽切を可能にするには、トウを構成する各単繊維の伸度のバラツキが小さいことが重要となる。バラツキが大きいと単繊維群のうち伸度の低い単繊維に合わせる必要がある。もし延伸倍率を大きく設定すると低伸度サイドにある単繊維が切断し、単繊維切れを原因とする延伸域でのローラ巻き付きとなり、操業上トラブルとなる。したがって、延伸倍率は供給単繊維群のうち低い伸度繊維に設定せざるを得ず、供給トウの延伸効率は悪くなり、その結果、大半の単繊維は不十分な延伸状態で牽切域に供給されることになり、牽切不良を招く一つの原因になっている。
【００１４】
一方、牽切域では、できるかぎり小さな延伸倍率で切断することにより安定した牽切性が得られ、生産性向上につながる。延伸域を経て牽切域で切断される単繊維は多少とも切断された瞬間に繊維が伸長回復によりもどされる。伸長回復が大きいと、先端がまるまってネップの潜在要因となるほか、延伸域での繊維の延伸効果が少なくなり、牽切域で再び前記の延伸域の作用と牽切作用を同時におこなわせる必要があり、牽切ドラフト倍率も大きくなる。その結果、牽切域での波打ち現象が起こり集団切断による周期むらの原因となり、ついには牽切不能となるのである。
【００１５】
この牽切域における繊維の伸長回復の定量化は難しいが、本発明者らは、定速伸長型引張り試験機（テンシロン）で測定した単繊維の伸長弾性率と牽切域における繊維の伸長回復との関係が深いことを見い出した。すなわち、市販パラ系アラミド繊維トウは前記伸度バラツキの他、該繊維伸長弾性率が大きく、また単繊維の伸度は小さいが強度（１５ｇ〜２５ｇ／ｄ）が非常に高いため伸度バラツキ、伸長弾性率の僅かの変動により牽切不良になっているのである。
【００１６】
また近年芳香族系ポリアミド繊維をアウトドアスポーツ用衣料や防護衣料に幅広く用いられるようになるにつれ、色彩の鮮やかさ、薄さ、軽量化の要求が強く染色可能な芳香族系ポリアミド繊維の要望が強く待ち望まれていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記芳香族系ポリアミド繊維トウの問題点を解決し、深い色合いに染まり、牽切性、生産性の高い芳香族系ポリアミド繊維１００％の高級番手紡績糸を得るための新規な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維染色トウを提供せんとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。
【００１９】
すなわち、牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウにおいて、引張強度が１５ｇ／ｄ以上、結晶サイズ（１１０方向）が３０〜５５オングストロームであり、紡糸した繊維の染色前の水分含量が常に６％以上である染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維からなることを特徴とする牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウである。
【００２０】
上記トウにおいて、トウを構成する単繊維の繊度が６ｄ以下，単繊維の切断強度が１５ｇ／ｄ以上、切断伸度が５％以下、３％伸長時の繊維伸長弾性率が７０％以下、単繊維の切断伸度の変動率が２０％以下、および初期引張抵抗度が２００ｇ／ｄ以上であることが好ましく、濃色染めが可能であり、牽切性良好なトウである。また、前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成する工程と、該フィラメントを染色する工程を連続することなく別々の工程で実施する方法により得られたものであることが好ましく、これらの牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウを染色してなることが好ましい態様である。そして、本発明の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウは、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成し、得られたポリパラフェニレンテレフタルアミドフィラメントを、１００〜１５０℃で５〜２０秒間低温乾燥することにより製造される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
本発明では、かかるトウより得られた紡績糸を用いて柔軟で耐切創性に優れ多種の色相に染色された編織物の製造ができ、更に、超高級番手を用いて超薄物の編織物の製造や、パラ系アラミド繊維のフィラメント細デニール糸の代替が可能となる。
【００２３】
本発明において用いられるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維について説明する。５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つＰＰＴＡと濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成する工程と、該フィラメントを染色する工程を連続することなく別々の工程で実施する方法において、引張強度が１５ｇ／ｄ以上あり、結晶サイズ（１１０方向）が３０〜５５オングストロームであり、染色前の水分含量が常に６％以上、好ましくは１５％以上に維持することによって製造することができる。
【００２４】
本発明において、固有粘度（ηｉｎｈ）は次の方法によって測定したものである。
【００２５】
方程式：ＩＶ（ηｉｎｈ）＝ｌｎ（ηｒｅｌ）／ｃ
［式中、ｃはポリマー溶液の濃度（溶媒１００ｍｌ中０．５ｇのポリマー）であり、そしてηｒｅｌ（相対粘度）は、毛細管粘度計を用いて３０℃で測定した時にポリマー溶液が示す流れ時間とその溶媒が示す流れ時間との間の比率である］で固有粘度（ＩＶ）を定義する。本発明における固有粘度値は、濃硫酸（９６％Ｈ2 ＳＯ4 ）を用いて測定した値である
上記製造法で製造したポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、単繊維の繊度が６ｄ以下、トウのトータルデニール１０万〜４０万デニール、切断強度が１５ｇ／ｄ以上、切断伸度が５％以下、３％伸長時の繊維伸長弾性率が７０％以下で単繊維の切断伸度の変動率が２０％以下、ケン縮数が３〜１３山／ｉｎ、ケン縮度が４〜１１％であることが好ましい。
【００２６】
さらに詳しく本発明について説明をする。
【００２７】
近年産業界では安全第一、職場環境向上がさけばれている、また精密機械などの製造が多く柔軟性，耐熱性、切創性の高い薄手の防護手袋、軽量防護エプロン、薄手のコーテング防護シートなどの要望が非常に高い。またアウトドアスポーツ用衣料においては、カラフルで色彩豊かで柔軟性，耐熱性、切創性の優れた薄手のアウトドアスポーツ用衣料の要望が高い。これには芳香族系ポリアミド繊維の５０デニール〜７０デニールのマルチフィラメントか７０S 〜１００S の紡績糸が必要であるが、現在市販されているマルチフィラメントの最も細いもので２００デニールである、紡績糸で現在量産されているのは６０S （８７デニール）までであり、７０S （７６デニール）についてはいまだに上市されていない、上市されたとしても、現在量産されている６０S でさえスパン糸強力利用率２４％±５％でありさらに悪化すると予想され糸強力不足による糸切れ多発となって量産が不可能となっている。
【００２８】
以下紡績番手６０S 以上の高級番手紡績糸が、容易に製造可能で深い色合いに染色可能な牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウについて説明する。
【００２９】
本発明の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（以下パラ系アラミド繊維と記す）トウを構成する単繊維の切断伸度の平均値は５％以下であることが好ましい。より好ましくは４％以下である。単繊維の切断伸度の平均値が５％を越えると牽切性が不良になってくる。
【００３０】
本発明の牽切用パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の３％伸長時の繊維伸長弾性率は、７０％以下とすることが好ましい。より好ましくは６０％以下である。単繊維の３％伸長時の繊維伸長弾性率が、７０％を越えると牽切性が不良となってくる。
【００３１】
本発明において繊維伸長弾性率とは、ＪＩＳ Ｌ １０１３ ７．９Ａ法により試長２０ｃｍ、引張り速度１０ｃｍ／ｍｉｎとし、３％伸長時の弾性率をいう。
【００３２】
延伸域での延伸倍率を効果的に設定することを容易にし、延伸後の残留伸度を小さくし、牽切域での牽切ドラフト倍率を低く、牽切を容易にする観点から、本発明の牽切用パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の切断伸度の変動率は２０％以下が好ましく、さらには１５％以下がより好ましい。
【００３３】
トウの総繊度は操業性、生産性、牽切装置の能力、梱包形態などの観点から、１０万〜４０万デニールが好ましく、さらには、１５万〜３０万デニールがより好ましい。
【００３４】
パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維のケン縮数は３〜１３山／ｉｎ、ケン縮度は４〜１１％が好ましい。ケン縮数が３山／ｉｎ、ケン縮度が４％より少なくなると、トウ中の単繊維の分繊性が悪くなり牽切性が悪化する。ケン縮数が１３山、ケン縮度が１１％より多くなると、ケン縮による座屈が多くなり単繊維が損傷し強力低下が起こり、短繊維切れによる延伸域でのローラ巻き付きや、牽切域での集団切れによる牽切性不良となり紡績糸の強力低下を招き好ましくない。
【００３５】
引張り応力について説明する、初期応力／歪み曲線の傾きを表し、グラム／デニールで表示する。
【００３６】
引張り応力は２００ｇ／ｄ以上のものを採用することが好ましい。防護衣料などの要求される特性から２５０ｇ／ｄがより好ましい。
【００３７】
パラ系アラミド繊維トウを構成する単繊維の強度は、防護衣料などの要求される強度特性から１５ｇ／ｄ以上あるものである。
【００３８】
単繊維の断面形状、断面構造、光沢については特に制限はない。
【００３９】
また、ローラ巻き付き防止、牽切性向上、静電気防止を目的に界面活性剤を付与するのが良い、付与方法としては、浸漬法、噴霧法（スプレ法）いずれで付与してもよく、好ましくは、浸漬法で紡糸工程中あるいは染色後に繊維に付与するのが良い。
【００４０】
本発明の染色可能なトウは、後述の方法により得られた未延伸サブトウを特殊なな集束法により適当本数集束してホットローラーに導き、１００℃１０秒間の熱処理と同時に１．００１〜１．００６倍に延伸したのち一定厚さになるよう集束し、押し込みクリンパでケン縮を付与して染色前の水分含有率を常に６％以上、好ましくは１５％以上に維持することによって得られる。染色前の水分含有率が６％未満のときは、染色斑がおこりやすい。
【００４１】
本発明におけるポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）とは、テレフタル酸とパラフェニレンジアミンを重縮合して得られる重合体であるが、少量のジカルボン酸およびジアミンを共重合したものも使用できる。本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維は、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つＰＰＴＡと濃硫酸から光学異方性ドープを作り、該ドープを紡糸口金の細孔を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、ネルソンローラに導いて水酸化ナトリュウム水溶液で中和処理し、水洗工程をへてホットロールによってわずかに乾燥し、フィラメントとしてチューブに巻き取る工程を途切れることなく通過させて得られる。巻き取ったパラ系アラミド繊維は、染色工程までの間に乾燥しないようポリエチレンフイルムなどによって包装される。このときパラ系アラミド繊維の結晶化度は５０％以下である。この段階で繊維の引張り弾性率は４００ｇ／Ｄを越えており高弾性率糸としての性能を備えているが、弾性率をさらに向上させるために、乾燥後３５０〜４００℃で５〜１０秒熱処理すると結晶化度は５０％を越えるのが普通である。
【００４２】
また、染色は５００〜１００００デニールのサブトウの状態で行なうことが好ましく、染色、整トウの作業性から３０００〜６０００デニールのサブトウの状態であることがより好ましい。
【００４３】
サブトウを染色後、前記同様に適当本数集束して、クリンプ、界面活性剤を付与してトウを製造することができる。
【００４４】
本発明に用いるＰＰＴＡの固有粘度（ηｉｎｈ）は５以上が望ましい。固有粘度（ηｉｎｈ）５未満では、高強度、高弾性率の繊維物性が得られにくい。
【００４５】
本発明のパラ系アラミド繊維、結晶サイズ（１１０方向）が、３０〜５５オングストロームであり、かつ水分量が常に６％以上であることが重要である。結晶サイズ（１１０方向）が、３０オングストローム未満では繊維の緻密化が不十分で高強度、高弾性率の繊維物性が得られにくくなり、また、５５オングストロームを越えると染色が難しくなる。
【００４６】
また、本発明の染色前の結晶化度は３０〜５０％であることが好ましい。結晶化度が３０％未満では、繊維の引張り強度、引張り弾性率が劣り、５０％以上では染色が困難となる。
【００４７】
ここで、水分量が常に６％以上とは、６％に乾燥した履歴を持たないということである。水分量が６％以下に乾燥すると構造が緻密となり、染色が困難となる。再び水分を付与しても染色性は回復しない。好ましくは結晶化度が３５〜４５％であり、パラ系アラミド繊維の水分率は１５〜１００％が好ましい。このような水分率にするには、紡糸したパラ系アラミド繊維を、１００〜１５０℃で５〜２０秒間低温乾燥することが好ましい。乾燥温度が１００℃未満では水分の除去が難しく、チューブに巻き取った後の扱いに問題を生じる。１５０℃を越えると結晶化が進み、染色が困難になる。
【００４８】
本発明においては、このような物性を有するパラ系アラミド繊維を染色処理する。染色の方法は、特殊な方法を必要とせず、既存の合成繊維の染色設備を用いることができる。適量の染料と助剤および酸を加えてＰＨを調整し、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し３０分間染色することによって達せられる。染料はカチオン染料、分散染料等を用いることができるが、緻密な構造にも浸透しやすいカチオン染料が好ましい。
【００４９】
つぎに上記染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウをダークブルーに染色した染色方法の一例について述べる。
【００５０】
ｏｗｆは乾燥した繊維重量に対する染料の重量％を示す。ｇ／ｌは調合した染浴１リットルに対する助剤の重量割合いを示す。
【００５１】
染料
”Ａ．Ｙ．７ＧＬＬ” （バイエル社製） ０．１％ｏｗｆ
”ＫＡ．Ｒ．ＧＬ” （日本化薬社製） ２．０％ｏｗｆ
”Ｔ．Ｂ．ＴＢＬＭ” （保土谷化学社製） ８．０％ｏｗｆ
助剤
”ネオデスポンＡＣ” （モーリン化学社製） ２ｇ／ｌ
酢酸 ２０ｇ／ｌ
硝酸ソーダ ２０ｇ／ｌ
”テリールキャリヤＡ１１１”（明成化学社製） ２０ｇ／ｌ
浴比１：１５、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し、３０分間染色した。染色後、非イオン活性剤と還元剤からなる浴で、８０℃２０分間還元洗浄し、脱水乾燥後、静電気防止、紡績性向上を目的に界面活性剤を浸漬法にて付与した。
【００５２】
【実施例】
以下、実施例を上げて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における特性値等の測定法は次の通りである。
【００５３】
＜結晶化度＞広角Ｘ線解析法によった。
【００５４】
Ｘ線解析装置：（株）理学電機社製 ４０３６Ａ２型
Ｘ線原 ：ＣｕＫα線（Ｎｉフイルター使用）
＜結晶サイズ＞広角Ｘ線解析法によった。
【００５５】
Ｘ線解析装置：（株）理学電機社製 ４０３６Ａ２型
Ｘ線原 ：ＣｕＫα線
湾曲結晶モノクロメータ（グラファイト使用）
＜固有粘度＞固有粘度ＩＶ＝（ηｉｎｈ）は、９８．５重量％の濃硫酸に濃度（Ｃ）＝０．５ｇ／ｄｌでポリマーを溶かした溶液を３０℃で常法により測定する。
【００５６】
（ηｉｎｈ）＝（ｌｎ・ηｒｅｌ）／Ｃ
（ｌｎは自然対数）
＜繊維の強伸度特性＞
糸条の引張り強度、引張り弾性率（初期引張り抵抗度）は、ＪＩＳ Ｌ １０１３によった。
【００５７】
＜水分率＞水分率の測定は、ＪＩＳ １０１３によった。
【００５８】
付着水分率（％）＝（Ｗ−Ｗ’）×１００／Ｗ’
ここに、Ｗ：試料採取時の質量
Ｗ’：試料の絶乾時質量
＜染色性（Ｌ値）＞
Ｌ値の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２９に従った。測定機器は（株）住化分析センター製Ｍａｃｂｅｔｈ Ｃｏｌｏｒ Ｅｙｅｓ３０００を用いた。
【００５９】
同一色の場合は、数値が小さいほど良く染着されていることを示す。
【００６０】
＜牽切性＞
トウリアクターにおける牽切性を、○（極めて良好）、△（やや問題あり）、×（不良）の３段階で５名による目視判定評価した。
【００６１】
＜見掛上ネップ＞
トウリアクター揚がりスライバ１０ｇ中のネップ数を、○（ネップなく良好）、△（０〜１個でやや問題あり）、×（１個以上あり不良）の３段階で目視評価した。
【００６２】
（実施例１〜２、比較例１〜３）
通常の方法で得られたＰＰＴＡ（ηｉｎｈ＝６．５）を９９．９％の濃硫酸に溶かし、ポリマー濃度１９．０％、温度８０℃の紡糸ドープとし、孔径０．０６ｍｍの細孔数１０００個を有する口金からわずかの間空気中へ紡出した後、４℃の水中に導いて凝固させ、ネルソンローラに導き、８％の水酸化ナトリウム水溶液で中和処理し、水洗後ホットローラで１１０℃１５秒間乾燥してプラスチックのチューブに巻き取る工程を途切れることなく通過させて、フイラメント数１０００からなる総繊度１５００デニール（絶乾換算）のパラ系アラミド繊維Ａ（サブトウ）を得た。これらのサブトウ１３３本を、厚さ、熱処理ムラ防止のためクリールおよびガイドバーで収束し、１００℃のホットローラにおいて１．００３に延伸したののち、オイリング付与後押し込みクリンパで９山／ｉｎ８％のケン縮を付与した水分含有率４０％、単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールのトウを作製した
これらのパラ系アラミド繊維の物性を表１に示した。
【００６３】
【表１】
【００６４】
染料
”Ａ．Ｙ．７ＧＬＬ” （バイエル社製） ０．１％ｏｗｆ
”ＫＡ．Ｒ．ＧＬ” （日本化薬社製） ２．０％ｏｗｆ
”Ｔ．Ｂ．ＴＢＬＭ” （保土谷化学社製） ８．０％ｏｗｆ
助剤
”ネオデスポンＡＣ” （モーリン化学社製） ２ｇ／ｌ
酢酸 ２０ｇ／ｌ
硝酸ソーダ ２０ｇ／ｌ
”テリールキャリヤＡ１１１”（明成化学社製） ２０ｇ／ｌ
浴比１：１５、６０℃で染色を開始し、６０分間で１３０℃に昇温し、３０分間染色した。染色後、非イオン活性剤と還元剤からなる浴で、８０℃２０分間還元洗浄し、脱水乾燥後、静電気防止、紡績性向上を目的に界面活性剤を浸漬法にて付与した（実施例１）。
【００６５】
比較例１として従来市販トウ（登録商標名：東レ・デュポン社“ケブラー”トウ）を次の方法により製造した。“ケブラー”を常法により乾湿式紡糸した後、延伸サブトウ１５００デニールを１３３本収束し、厚さむら防止のためのクリールおよびガイドバーで集束しオイリング付与後、押し込みクリンパで１０山／ｉｎ、８％のケン縮数、度を付与した後１１０℃乾熱で１５分間乾燥し、単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールのトウを作製後実施例１と同様に染色して浸漬法にてオイリング付与後乾燥して染色トウを作製した。一方、比較例２、実施例２、比較例３として本発明のパラ系アラミド繊維延伸サブトウをできるだけ、つれやたるみが発生しないようクリールおよびガイドバーにより１３０本集束し、１００℃のホットローラーを用いて、それぞれ１．００１，１．００５，１．００７倍に延伸した。その後、ムラ防止のためクリールおよびガイドバーで集束し、押し込みクリンパで１０山／ｉｎ、８％のケン縮数、度を付与した後、実施例１と同様に染色して浸漬法にてオイリング付与後乾燥し、３種類の単繊維繊度１．５ｄ、総繊度２０万デニールの染色トウを作製した。なお、延伸倍率を１．００７（比較例３）とすると延伸時に単繊維切れが多発し、操業性が大幅に劣り量産困難なため評価対象からはぶいた。以上の４種のトウの代表特性を表２に示した。
【００６６】
【表２】
【００６７】
上記３水準の牽切スライバを用いソ毛紡績方式によりそれぞれメートル番手１／５２の紡績糸得た、この紡績糸を用い２０ゲージ筒編機２本給糸により編地を作成して染色性をＬ値により評価した。
【００６８】
実施例１、実施例２は濃色に染色されＬ値も４７と染色性良好な編製品であった、比較例１はＬ値６６．８と高く淡色で染色性が劣るものであった。比較例２は牽切性は不良であるが染色性はＬ値４７．５と良好であった。結果を表３に示した。
【００６９】
【表３】
【００７０】
これに対し、トウ製造時の延伸倍率の低い市販トウ及び比較用トウ（比較例１、比較例２はトウの伸度が高いほか、変動率も大きいことからトウリアクタでの高延伸倍率が得られず、しかも３％時の伸長弾性率も７０％以上あり、牽切ドラフト倍率が大きくなり牽切不良であった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明により、染色性、耐切創性、耐熱性、柔軟性に優れ、薄くて軽量、濃色で多種の色相に染色可能なアウトドアースポーツ衣料や、防護衣料の製造可能な牽切用パラ系アラミド繊維トウを提供することが可能となった。
Claims (7)
- 引張強度が１５ｇ／ｄ以上、結晶サイズ（１１０方向）が３０〜５５オングストロームであり、紡糸した繊維の染色前の水分含量が常に６％以上である染色可能なポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維からなることを特徴とする牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- 前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウを構成する単繊維の繊度が６ｄ以下，単繊維の切断強度が１５ｇ／ｄ以上、切断伸度が５％以下、３％伸長時の繊維伸長弾性率が７０％以下、単繊維の切断伸度の変動率が２０％以下、および初期引張抵抗度が２００ｇ／ｄ以上であることを特徴とする請求項１記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- トウを構成する単繊維のケン縮が３〜１３山／ｉｎ、ケン縮度が４〜１１％であることを特徴とする請求項１または２に記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- トウのトータルデニールが１０〜４０万Ｄであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- 前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維が、５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成する工程と、該フィラメントを染色する工程を連続することなく別々の工程で実施する方法により得られたものであり、染色前の水分含量を常に６％以上に維持して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウを染色してなることを特徴とする牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウ。
- ５以上の固有粘度（ηｉｎｈ）を持つポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）と濃硫酸から紡糸用ドープをつくり、該ドープを紡糸口金の細口を通して一旦空気中に紡出し、直ちに水中に導き凝固させ、高強度、高弾性率のフィラメントを形成し、得られたポリパラフェニレンテレフタルアミドフィラメントを、１００〜１５０℃で５〜２０秒間低温乾燥することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の牽切用ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維トウの製造方法。
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