JP6076758B2

JP6076758B2 - 芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメント

Info

Publication number: JP6076758B2
Application number: JP2013015574A
Authority: JP
Inventors: 俊幸西尾; 波左間　令一; 令一波左間
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: JP2014145143A

Description

本発明は、ポリアミド系モノフィラメントに関するものである。

ポリアミド繊維は、高強度、高柔軟性、高透明性を有する。そのため、釣り糸、魚網等の水産資材及び抄紙カンバス、ベルト布、カバン地、カーペット、カーマット、カーシート等に広く使用されている。近年、特に、資材においてのニーズが高まっており、盛土補強や最終処分場、河川や海浜の整備、地滑り対策や道路の法面保護などの用途において、多岐に渡って使用されるようになっている。上記の資材としては、用途に応じて織物、編物及び不織布等が選択されており、要求される強度レベルに応じて様々な形態のポリアミド繊維が使用されている。

ポリアミド繊維は、上記の特性の他にも、他の素材に比べて耐摩耗性が良好であるという利点を有する。しかしながら、厳しい条件下での使用においては、耐摩耗性が不十分である場合がある。たとえば、内部に石を詰めた網や袋などの土木資材用途に使用した際に、製品の内部において詰めた石が流動することによって摩擦や衝撃を受けたり、製品の外部において流石や流木等による摩擦や衝撃を受けたり等、繊維の多方向から負荷がかかる場合がある。このような場合には、毛羽が発生したり、擦り切れたりするという問題があった。

この問題に鑑み、本件出願人は、特定の曲げ弾性率を有するポリアミド系エラストマーを特定量ブレンドしたポリアミド樹脂を用いることによって、より耐磨耗性に優れたポリアミド繊維を得ることを提案した（特許文献１）。

特開２０１２−３６５１９号公報

本発明者等は、耐摩耗性を有するポリアミド繊維の開発をさらに進めているなかで、ポリアミド樹脂としてナイロン１１を用いることにより、ある特性を有することを見出した。本発明は、この見出した特性を活かして、優れた耐久性を有するポリアミドモノフィラメントを提供することを課題とする。

本発明は、ナイロン１１と、ナイロン１１系のエラストマーとを特定の形態に複合することにより、フィラメントの屈曲疲労性において、環境湿度の影響を受けず、乾湿状態のいずれにおいても一定の優れた耐久性を発揮するという知見に基づきなされたものである。

すなわち、本発明は、ナイロン１１と、ポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックポリアミド共重合体とが複合されてなるモノフィラメントであり、
該モノフィラメントは、フィラメントの横断面が芯鞘複合断面を呈し、
ナイロン１１が芯部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が鞘部を形成する芯鞘複合断面である、あるいは、
ナイロン１１が鞘部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が芯部を形成する芯鞘複合断面であり、
フィラメント中にポリエーテルブロックポリアミド共重合体を少なくとも３０質量％含むことを特徴とする芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメントを要旨とするものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のモノフィラメントは、ナイロン１１とポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックポリアミド共重合体とが複合されている。ナイロン１１は、１１−アミノウンデカン酸を重縮合することにより得られるものである。そして、１１−アミノウンデカン酸は、ヒマ（トウゴマ）の種子から抽出されたひまし油を元に生成されるものであるため、植物由来成分からなるものである。

なお、ナイロン１１中には、少量であればε−カプロラクタムやヘキサメチレンジアンモニウムアジペートなどの他のポリアミド形成単量体を共重合したものでもよい。

本発明におけるポリエーテルブロックポリアミド共重合体は、ハードセグメントとソフトセグメントとがブロック共重合してなるエラストマーであり、ハードセグメントはナイロン１１、ソフトセグメントであるポリエーテルは、ポリアルキレングリコールが用いられ、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等が挙げられる。

ポリエーテルブロックポリアミド共重合体の曲げ弾性率は、３００ＭＰａ以上であることが好ましい。３００ＭＰａ以下であると、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体の柔軟性が増す傾向となり、フィラメントを製造する紡糸工程で糸切れが発生しやすい傾向となり、取り扱いにくく、また、得られるモノフィラメントに剛性が付与できない傾向となる。そして、モノフィラメントを用いて製織等する際に取り扱いにくく、耐熱性も劣る傾向となる。また、フィラメントを製造する際の生産性が劣る傾向となる。一方、曲げ弾性率の上限は、モノフィラメントの屈曲疲労性を考慮すると、６５０ＭＰａ程度がよく、６００ＭＰａ程度がより好ましい。

ポリエーテルブロック共重合体の融点は、１８０℃以上であることが好ましい。融点が１８０℃未満であると耐熱性が劣り、フィラメント製造の際の取扱性が悪く、操業性や生産性が劣る傾向となる。また、モノフィラメントは耐熱性を要する用途には適用しにくく、用途の幅が制限される傾向となる。

本発明においてポリエーテルブロックポリアミド共重合体としては、商業的に入手できるアルケマ社製の商品名「ＰｅｂａｘＲｎｅｗ７２Ｒ５３」「ＰｅｂａｘＲｎｅｗ７０Ｒ５３」等を好適に用いることができる。

本発明のモノフィラメントは、芯鞘複合断面を呈しており、ナイロン１１が芯部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体を鞘部とする芯鞘複合型、あるいは、ナイロン１１が鞘部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が芯部を形成する芯鞘複合型である。鞘部にポリエーテルブロックポリアミド共重合体を配すると、得られるフィラメント強度が向上する傾向にあり好ましい。一方、芯部にポリエーテルブロックポリアミド共重合体を配すると、繊維を製造する際の生産性が向上するため好ましい。なお、本発明のモノフィラメントにおいては、ナイロン１１とポリエーテルブロックポリアミド共重合体との配置を、芯部と鞘部のいずれの組合せとしても、モノフィラメントの屈曲疲労において、環境湿度の影響を受けず、乾湿状態のいずれにおいても、両者ともに一定の優れた耐久性を発揮する。

本発明においては、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体を、フィラメント中に３０質量％以上含むものとする。３０質量％未満であると、本発明が目的とする屈曲疲労において、良好な耐久性を発揮しにくくなる。ポリエーテルブロックポリアミド共重合体の含有量の上限については、フィラメント強度を考慮して７０質量％程度がよい。なお、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が配される芯成分あるいは鞘成分中には、本発明の効果を損なわない範囲、すなわち少量であれば、他のポリマーをブレンドしてもよい。他のポリマーとしては、ポリアミド系重合体が好ましく、ナイロン１１がより好ましい。

本発明のモノフィラメントにおける芯部と鞘部の比率は、３０／７０〜７０／３０の範囲がよい。

本発明のモノフィラメントを構成する樹脂には、必要に応じて、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、チッ化ケイ素、クレー、タルクなどの各種無機粒子や架橋高分子粒子、各種金属粒子などの粒子類、その他従来公知の酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、艶消剤、無機充填剤、補強剤、耐熱剤、着色剤、顔料、抗酸化剤、着色防止剤、耐光剤、包接化合物、帯電防止剤、各種界面活性剤、各種強化繊維類等の各種添加剤が、本発明の効果を損なわない範囲内で添加されていてもよい。

本発明のモノフィラメントは、芯鞘複合型であるが、その断面形状は、特に限定されるものではなく、楕円も含む円形、三角や四角等の多角形、十字形やＹ字形等の各種の異形断面や、中空部を有する中空断面のものなどであってもよい。

本発明のモノフィラメントの直径は、用いる用途に応じて適宜選択すればよいが、剛直な剛性を有するものでありながら、耐折性（屈曲疲労性）に優れる効果をより顕著に奏させることを考慮すれば、直径０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは０．２〜０．６ｍｍである。

本発明のモノフィラメントを用いて、例えば製編織することにより各種の基材を得ることができる。なお、モノフィラメントが剛性を有するものであることから、本発明のモノフィラメントを用いて製織して織物を得ることにより、剛性のある形態安定性に優れた織物を得ることが好ましい。この織物は、剛性がありながら耐折性に優れているため、例えば、抄紙用フェルトの基材として好適に用いることができる。すなわち、本発明のモノフィラメントを製織した織物の両面にフェルトとなるウェブを積層しニードルパンチ処理により一体化するにあたり、ニードル針がモノフィラメント上に落下しようとした際、モノフィラメントには剛性があり、かつ耐折性にも優れるため、モノフィラメントは、針から容易に逃げることができ、針による損傷を逃れることができる。また、抄紙用フェルト用途に限らず、短繊維ウェブや長繊維ウェブとモノフィラメントからなる織物とを積層し、ニードルパンチで良好に一体化させて、形態安定性と剛性に優れた複合基材を得ることができる。

本発明においては、芯鞘型複合形態であるモノフィラメントであって、芯部あるいは鞘部のどちらか一方の成分にナイロン１１を配し、また他方の成分にポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックポリアミド共重合体を配している。本発明のモノフィラメントが耐折性（屈曲疲労性）に優れる理由は、モノフィラメントに適度な弾性を付与することにより、屈曲疲労によりフィラメントが受ける応力をエラストマーに吸収させることによって耐久性が向上するためであると推測する。また、ナイロン１１は吸湿性が高くないため、乾燥状態であっても湿潤状態であっても、フィラメントの状態が変化することなく、一定の耐久性を維持することができると考える。

本発明のモノフィラメントによれば、ナイロン１１と、ナイロン１１系のエラストマーとが特定の芯鞘複合形態に配されることにより、フィラメントの屈曲疲労に対して、環境湿度の影響を受けず、乾湿状態のいずれにおいても一定の優れた耐久性を発揮することができ、様々な用途に適用可能となる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、各種特性は、下記の方法で測定したものである。
（１）強度、伸度：ＪＩＳＬ１０１３引張強さ及び伸び率の標準時試験に記載の方法に従い、定速伸長型の試験機を使用し、つかみ間隔２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（２）熱水収縮率：ＪＩＳＬ１０１３フィラメント収縮率試験に記載の方法に従い、測定した。
（３）熱応力：カネボウエンジニアリング社製熱応力測定器（ＫＥ−II）を用い、昇温速度１５０℃／分で得られた温度−応力曲線のピーク時の温度（℃）及び応力（ｃＮ／ｄＴ）を読み取った。
（４）ＭＩＴ耐折度試験：ＪＩＳＰ８１１５に記載のＭＩＴ耐折度試験に準じて、マイズ試験機社製、ＭＩＴ耐折度試験機を用い、荷重５Ｎ、クランプ先端Ｒ０．３８ｍｍ、つかみ間隔０．４ｍｍ、試験速度１７０ｒｐｍで実施し、耐折回数を計測した。乾燥状態の評価は、標準状態（室温２０±２℃、湿度６５±２％）で２４時間以上放置した試料を用い、一方、湿潤状態の評価は、純水（水温２０±２℃）に２４時間以上浸漬し、試験直前に水より取り出した試料を用いて測定した。なお、本発明においては、乾燥状態および湿潤状態のいずれにおいても８０００回以上であることが好ましい。

実施例１
芯部に配する樹脂として、ナイロン１１チップ（アルケマ社製商品名「ＢＥＳＮＯ」）を用意した。一方、鞘部に配する樹脂として、熱可塑性エラストマーのポリアミド系樹脂であり、ポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックアミド共重合体のチップ（アルケマ社製商品名「ＰｅｂａｘＲｎｅｗ７２Ｒ５３」曲げ弾性率５６０ＭＰａ、融点１８６℃）を用意した。

これらのチップの水分率を０．０５質量％に調整した後、エクストルーダー型溶融押出機に供給し、紡糸温度を芯側が２４５℃、鞘側が２４０℃となるように設定して溶融計量押出し、孔径１．８ｍｍの紡糸孔を有する複合紡糸用口金より吐出させた。吐出した糸条を５０℃の水で冷却後、引き続いて８５℃の湯浴中で３．５倍に延伸（第一段延伸）し、その後、１２５℃の乾熱ヒーター中で１．５倍に延伸（第二段延伸）した。さらに、１３５℃の温度で０．８８倍の弛緩熱処理を行い、芯鞘比７０：３０の１４２０ｄｔｅｘ、線径０．４１ｍｍの実施例１の芯鞘複合モノフィラメントを得た。

実施例２
芯部に配する樹脂として、熱可塑性エラストマーのポリアミド系樹脂であり、ポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックアミド共重合体のチップ（アルケマ社製商品名「ＰｅｂａｘＲｎｅｗ７２Ｒ５３」曲げ弾性率５６０ＭＰａ、融点１８６℃）を用意した。一方、鞘部に配する樹脂として、ナイロン１１チップ（アルケマ社製商品名「ＢＥＳＮＯ」）を用意した。

これらのチップの水分率を０．０５質量％に調整した後、エクストルーダー型溶融押出機に供給し、紡糸温度を芯側２４０℃、鞘側２４５℃となるように設定して溶融計量押出し、孔径が１．８ｍｍの紡糸孔を有する複合紡糸口金より吐出させた。吐出した糸条の冷却および延伸は、実施例１と同様に行い、芯鞘比７０：３０の１４４０ｄｔｅｘ、線径０．４１ｍｍの実施例２の芯鞘複合モノフィラメントを得た。

比較例１
ポリアミド樹脂として、ナイロン１１チップ（アルケマ社製商品名「ＢＥＳＮＯ」）を用意した。このチップの水分率を０．０５質量％に調整した後、エクストルーダー型溶融押出機に供給し、紡糸温度を２７５℃として、孔径１．６ｍｍの紡糸孔を有する紡糸口金より吐出させた。吐出した糸条を２５℃の水で冷却後、引き続いてこれを９５℃の湯浴中で３．２倍に延伸（第一段延伸）し、その後、１９５℃の乾熱ヒーター中で２．４倍に延伸（第二段延伸）した。さらに、２００℃の温度で０．９０倍の弛緩熱処理を行い、１４３０ｄｔｅｘ、線径０．４１ｍｍの比較例の単相形態のモノフィラメントを得た。

比較例２，３
比較例１において、ポリアミド樹脂として、ナイロン６（比較例２）およびナイロン６１２（比較例３）を用意し、比較例１と同様にして単相形態のモノフィラメントを得た。

実施例１、２、比較例１〜３で得られたモノフィラメントの特性値を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例のモノフィラメントは、比較例と比べ、所定の強伸度物性、収縮率、熱応力を維持しつつ、耐折度試験において乾湿条件下においての変化が少なく、高い水準を維持していることが分かる。

Claims

ナイロン１１と、ポリアミド成分がナイロン１１であるポリエーテルブロックポリアミド共重合体とが複合されてなるモノフィラメントであり、
該モノフィラメントは、フィラメントの横断面が芯鞘複合断面を呈し、
ナイロン１１が芯部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が鞘部を形成する芯鞘複合断面である、あるいは、
ナイロン１１が鞘部を形成し、ポリエーテルブロックポリアミド共重合体が芯部を形成する芯鞘複合断面であり、
フィラメント中にポリエーテルブロックポリアミド共重合体を少なくとも３０質量％含むことを特徴とする芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメント。
ポリエーテルブロックポリアミド共重合体の曲げ弾性率が３００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメント。
ポリエーテルブロックポリアミド共重合体の融点が１８０℃以上であることを特徴とする請求項１または２記載の芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメント。
請求項１〜３のいずれか１項記載の芯鞘複合ポリアミド系モノフィラメントを用いて製織されたことを特徴とする織物。