JP6284221B2

JP6284221B2 - 極細アラミド繊維

Info

Publication number: JP6284221B2
Application number: JP2013239075A
Authority: JP
Inventors: 森　拓也; 森　　拓也; 昭次川口
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP2015098665A

Description

本発明は、マルチフィラメントからなる極細アラミド繊維に関する。さらに詳しくは、単糸繊度が太く毛羽や断糸が少ない極細アラミド繊維に関する。

従来細繊度の糸条を効率的に生産する方法として、太繊度の多条繊維を分割して細繊度の糸条を得る「分繊」と呼ばれる方法が提案されている。しかし、分繊時に各糸条に分けて取り出そうとしても、高強度かつ高弾性率、高耐熱性といった特性を有するアラミド繊維、特にパラ系アラミド繊維は、分繊時に毛羽や断糸が発生し易いため、安定に分繊することが難しい。

そこで、特許文献１には、分繊時における毛羽の発生が無く強度低下が生じないアラミド繊維として、油剤を付着させ、かつ交絡数を５〜６０個／ｍの範囲に限定した糸条が提案されている。この方法によれば、通常のアラミド繊維よりも細繊度（総繊度２２０ｄｔｅｘ）の糸条は得られるものの、本発明が目指している領域から見ると満足できる細繊度とは言えない。

また、上記の特性を有するアラミド繊維、特にパラ系アラミド繊維は、製糸工程及び撚糸工程でガイドやロールから摩擦抵抗を受けることによって、毛羽や断糸が発生する問題点を有しており、結果として、強度が低いアラミド繊維が製造されることとなる。

特開２００４−０１１０４３号公報

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、製糸工程及び撚糸工程における毛羽や断糸の発生が少なく、製糸及び撚糸工程通過性が良好な極細アラミド繊維を提供することを課題とする。

本発明は、単糸繊度３．５〜１０ｄｔｅｘの単糸を用いて総繊度を細くすることにより、上記課題を効率的に解決できるとの知見に基づいてなされたのである。

すなわち、本発明は、単糸繊度が３．５〜１０ｄｔｅｘで、単糸強度が２１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ総繊度が１０〜１００ｄｔｅｘであり、かつ油剤が０．３〜５．０重量％付着しているアラミドマルチフィラメントであることを特徴とする極細アラミド繊維を提供する。

本発明のアラミド繊維は、細繊度の極細繊維でありながら単糸繊度が大きく、そのため破断強力が向上することによって単糸切れが抑制され、効率よく生産することができる。また、フィラメント数が少ないことで、糸条とガイドやロールとの接地面積が減少するため、糸条が受ける摩擦抵抗が低減されることで、製糸工程及び撚糸工程における毛羽の発生が抑制される。

以下、本発明について詳細を説明する。

本発明におけるアラミド繊維は、パラ系アラミド繊維又はメタ系アラミド繊維である。パラ系アラミド繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（東レ・デュポン社製「ケブラー」、テイジンアラミド・ビー・ブイ社製「トワロン」）、コポリパラフェニレン−３，４’−ジフェニルエーテルテレフタルアミド（帝人テクノプロダクツ社製「テクノーラ」）等がある。メタ系アラミド繊維としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド（デュポン社製「ノーメックス」、帝人テクノプロダクツ社製「コーネックス」等がある。

本発明におけるアラミド繊維としては、高強度、高弾性率、耐熱性に優れるパラ系アラミド繊維が好ましく、特に、耐切創性に優れるポリパラフェニレンテレフタルアミド（以下、「ＰＰＴＡ」と称する。）が好ましい。ＰＰＴＡ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り、少量のジカルボン酸及びジアミンを共重合したものも使用することができる。

本発明のアラミド繊維における単糸繊度は、３．５〜１０ｄｔｅｘ、好ましくは４．０〜８．０ｄｔｅｘとするのが適当である。単糸繊度が３．５ｄｔｅｘ未満の場合には、単糸強力が弱く、特に油剤を付与する以前の工程中にあるロールやガイドから受ける摩擦抵抗により単糸切れを引き起こしやすくなるので好ましくない。一方、単糸繊度が１０ｄｔｅｘを超える場合には、紡出時の脱硫酸効率が著しく低下するため、生産性が著しく低下する原因となるので好ましくない。

本発明のアラミド繊維の総繊度は、１０〜１００ｄｔｅｘの範囲であり、好ましくは２０〜１００ｄｔｅｘ、より好ましくは３０〜１００ｄｔｅｘの範囲である。総繊度が１０未満の場合には、紡糸におけるポリマー吐出量が過剰に少なくなり安定した吐出状態を保つことが難しくなるため、アラミド繊維を安定に生産することが難しくなる。一方、総繊度が１００を超える場合には、ロール・ガイドとの接触面積が増大し摩擦係数が高くなることで、毛羽や単糸切れを起こしやすくなる。

アラミド繊維を構成するフィラメント数は２〜２８本である。例えば、５ｄｔｅｘの単糸を２０本程度束ねることによって、総繊度が１００ｄｔｅｘとなる。

アラミド繊維の単糸の引張強度は、１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、より好ましくは１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは２１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上あれば、高強力繊維としての機能を充分発揮できるからである。この点からはパラ系アラミド繊維が望ましい。

本発明のアラミド繊維を得る方法には２通りあり、いずれの方法を適用しても良い。第１は、所望の紡糸口金から紡出した単糸繊度３．５〜１０ｄｔｅｘの単糸を、総繊度が１０〜１００ｄｔｅｘになるよう集束し、マルチフィラメントを直接得る方法である。

第２は、所望の紡糸口金から紡出した単糸繊度３．５〜１０ｄｔｅｘの単糸を適宜な大きさの繊維束としたマルチフィラメントを従来公知の分繊機にて適宜分割して得る方法である。

ＰＰＴＡ繊維の場合は、ＰＰＴＡを濃硫酸に溶解した濃度１８〜２０重量％の粘調な溶液を、直径０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの吐出孔を環状に配置した口金から、せん断速度２５，０００〜５０，０００ｓｅｃ^−１で吐出させ、わずかの間空気中に紡出後、水中へ紡糸し、紡糸浴中で凝固した繊維を水酸化ナトリウム水溶液で中和処理した後、１００〜３００℃で５〜１２０秒間、熱処理を行い、水分率２０％以下とすることで、製造することができる。紡糸工程通過時の張力を常に高張力に保つことで、繊維の交絡を抑制し、容易かつ安定的に分繊可能なアラミド繊維を製造することができる。

そして、熱処理後の繊維は、一旦ボビンに巻き上げられた後、ボビンから巻き出されて、捲縮、撚糸等の加工処理が施され加工糸となる。繊維の捲縮処理、撚糸処理は従来公知の方法で行うことができる。

ＰＰＴＡ繊維に対する油剤の付与は、紡糸工程中、１度でも複数回に分けて実施しても良い。複数回に分けて行う場合は、有効成分量が低い油剤を付与した後、有効成分量が高い油剤を付与することが好ましい。

油剤の付着量は、水分量を０％に換算したアラミド繊維重量に対して、０．３〜５．０重量％が好ましく、より好ましくは０．５〜３．０重量％が適当である。油剤付着量が０．３重量％未満の場合には、油剤機能である制電性、平滑性が十分に発揮されなくなり、ロール・ガイドとの摩擦係数が高くなることで、製糸工程及び加工工程での毛羽や単糸切れ発生等の操業不調を引き起こすため好ましくない。一方、油剤付着量が５．０重量％を超える場合には、繊維表面に付着した余剰油剤がロール・ガイドと接触した際に脱落し、製糸工程及び加工工程でのスカム増加による操業不調を引き起こすため好ましくない。

油剤の種類は特に限定されるものではなく、平滑剤、制電剤、乳化剤、添加剤等を混合分散させた従来公知の油剤を用いることができる。

油剤のなかでも、ポリエーテル及び／又はポリエステルを主成分とする油剤が、平滑性に優れており、走行糸条が接触する機材の摩耗が少なく、毛羽や糸切れも抑制される点で好ましい。

ポリエーテル及びポリエステルは、従来公知の化合物を用いることができる。具体的な化合物としては、例えば、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体の片末端又は両末端を脂肪酸で封鎖した化合物などのポリエーテル；多価アルコールと脂肪酸とのエステル化物のアルキレンオキサイド付加物、そのカルボン酸エステルなどのポリエステルが挙げられる。これらの主成分に、アニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、鉱物油等を１種又は２種以上混合した油剤を適用できる。

アラミド繊維に付着した油剤量は、ｎ−ヘキサン等の有機溶媒で油剤成分のみ抽出し、溶媒を留去することにより測定することができる。

本発明のアラミド繊維は極細繊維であるため、該繊維を織編物の素材として或いはカバリング糸の鞘糸として用いることにより、軽量かつ着用感、フィット性に優れた衣料やスポーツ着を製造することができる。また、高密度で製織することが容易であるため、防弾チョッキ、作業用手袋などの防護衣料として好適な、カバーファクターが大きい織物を製造することができる。

あるいは、電線ケーブル、光ファイバーケーブル、補強用糸として用いることにより、従来よりも細い高強度のケーブルを提供することができる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
通常の方法で得られたＰＰＴＡ（分子量約２０，０００）１ｋｇを４ｋｇの濃硫酸に溶解し、直径０．１ｍｍのホールを２５個有する口金から剪断速度３０，０００ｓｅｃ^−１となるよう吐出し、４℃の水中に紡糸した後、１０重量％の水酸化ナトリウム水溶液で１０℃×１５秒の条件で中和処理した。その後、１５０℃×１５秒間の加熱処理をした後、ポリエーテルを主成分とする油剤を２．０重量％付与し、巻き取り工程にてボビンに巻き取り、水分率１０％のＰＰＴＡ繊維を得た。

（実施例２）
実施例１において、直径０．１ｍｍのホールを１２個有する口金を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、ＰＰＴＡ繊維を得た。

（実施例３）
実施例１において、紡糸以降巻き取り工程までで糸にかかる張力をいずれの工程においても１ｇ／ｄｔｅｘ以上の張力を保ったまま処理を行うことで得た総繊度１００ｄｔｅｘのＰＰＴＡ繊維を、分繊機にて２分割分繊を行って、総繊度５０ｄｔｅｘのＰＰＴＡ繊維を得た。

（比較例１）
実施例１において、直径０．１ｍｍのホールを５０個有する口金を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、ＰＰＴＡ繊維を得た。

（比較例２）
実施例１において、直径０．１ｍｍのホールを２５個有する口金から剪断速度２０，０００ｓｅｃ^−１で吐出した以外は、実施例１と同様の方法で、ＰＰＴＡ繊維を得た。

（比較例３）
実施例１において、油剤の付与量を０．２％とした以外は、実施例１と同様の方法で、ＰＰＴＡ繊維を得た。

＜ロールとフィラメント間の摩擦係数＞
得られたＰＰＴＡ繊維について、セラミックロール、梨地表面金属ロール、鏡面金属ロールとの摩擦係数を測定した。

＜毛羽発生頻度＞
得られたＰＰＴＡ繊維について、撚糸加工を行った際の毛羽発生頻度を目視観察により評価した。

実施例及び比較例で得たＰＰＴＡ繊維の物性、ならびに、単糸強度（ＪＩＳＬ−１０１３準拠）の測定結果、摩擦係数及び毛羽発生の有無の評価結果を表１に示す。

本発明のアラミド繊維は、単糸繊度が大きいので、従来のアラミド繊維に比べて単糸の引張強度が高く単糸切れを抑制することができ、また、フィラメント数が少ないので、撚糸工程等におけるロール素材との接触面積が小さく、その結果、摩擦抵抗が低減し毛羽発生を抑制することができた。

本発明のアラミド繊維は、毛羽の無い極細繊維であるため、新規な特性を付与する繊維として各種用途に有用である。

Claims

単糸繊度が３．５〜１０ｄｔｅｘで、単糸強度が２１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、かつ総繊度が１０〜１００ｄｔｅｘであり、かつ油剤が０．３〜５．０重量％付着しているアラミドマルチフィラメントであることを特徴とする極細アラミド繊維。
油剤が、ポリエーテル及び／又はポリエステルを主成分とする油剤である請求項１記載の極細アラミド繊維。
補強用糸あるいはカバリング糸の鞘糸に用いられる請求項１または２のいずれか１項記載の極細アラミド繊維。
請求項１〜３のいずれか１項記載の極細アラミド繊維を鞘糸に用いたことを特徴とするカバリング糸。
請求項１〜３のいずれか１項記載の極細アラミド繊維を少なくとも経糸又は緯糸の一部に用いていることを特徴とする織編物。