JP6284749B2 - 分繊性に優れたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維 - Google Patents

Description

本発明は、分繊性に優れたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維に関する。さらに詳しくは、分繊工程における毛羽や断糸の発生が抑制されたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維に関する。

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、一般的なアラミド繊維の製造方法として湿式紡糸及び乾湿式紡糸法が用いられるため製造の際に口金から吐出された各単糸は凝固浴を経由する際に凝固液から繊維引っ張り方向とは異なる力を受ける。このため、凝固液を通過する際に少なからず単糸間の交絡が混入することで分繊により各糸条に分けて取り出そうとしても、紡糸工程で混入した交絡のため分繊時に毛羽や断糸が発生し易く、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、極細アラミド繊維は得られていない。またこの方法は、一旦細繊度糸を紡出した後に合糸した糸条を分繊する方法であるため、細繊度の糸条の効率的な生産方法とは言えない。

特開２００４−０１１０４３号公報

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、分繊工程における毛羽や断糸の発生が抑制された分繊性に優れるポリパラフェニレンテレフタルア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の単糸を用いて単糸の交絡度を極力抑えることにより、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３．５〜１０ｄｔｅｘの単糸を５〜１００フィラメント有し、かつ、ＪＩＳ Ｌ−１０１３：２０１０ ８．１５に準拠して測定された交絡度が１を超えて５以下であることを特徴とする分繊性に優れたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を提供する。
また本発明は、上記のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維から分繊してなる、総繊度３．５〜１５０ｄｔｅｘの極細ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を提供する。

本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を分繊に適用すれば、分繊時における毛羽や断糸が発生しにくい。したがって、本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を分繊することにより、極細アラミド繊維を効率的に安定生産することができる。本発明によりアラミド繊維製品の品質改善、例えば、より柔軟性に優れる防護衣料やより細いケーブルを補強可能な高強度繊維の提供が可能となる。

以下、本発明について詳細を説明する。

本発明におけ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。）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。

ＰＰＴＡ繊維の製造方法の代表例は、ＰＰＴＡを濃硫酸に溶解して１８〜２０重量％の粘調な溶液とし、該溶液を紡糸口金からせん断速度２５，０００〜５０，０００ｓｅｃ^−１で吐出して、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秒間熱処理し、熱処理後の繊維をボビンに巻き取る方法である。熱処理の前工程又は後工程として、油剤付与を行う。

本発明のＰＰＴＡ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、分繊時に単糸が糸条間で交絡し易くなることで、分繊時に毛羽や断糸が発生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、紡出後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ＰＰＴＡ繊維を構成するフィラメント数は、５〜１００、好ましくは１０〜５０とするのが適当である。構成フィラメント数が５未満の場合には、単フィラメント当たりの凝固液及び工程から受ける抵抗が大きくなることで、単糸切れを引き起こしやすくなり、ＰＰＴＡ繊維を安定に生産することが難しくなる。一方、構成フィラメント数が多くなるにつれてフィラメント同士が交絡しやすくなることで、分繊時に毛羽や断糸が発生しやすくなり、１００を超える場合には、毛羽の発生や断糸回数が顕著に増大する傾向が見られるようになるので好ましくない。

本発明のＰＰＴＡ繊維の交絡度は１を超えて５以下である。本発明においては、紡糸工程通過時の張力を常に高張力に保つことで、交絡度をこの範囲に抑制でき、またこの範囲とすることで容易かつ安定的な分繊が可能になる。一方、交絡度が増加すると、分繊を行う際に交絡繊維が絡まったり引張られたりすることで断糸が発生し易くなり、交絡度が５を超える場合にはこの傾向が顕著に見られるため分繊が難しくなる。また、より好ましくは交絡度が４．５以下であり、この場合に分繊における断糸や毛羽発生が著しく減少する。

本発明において、付着させる油剤の種類は特に限定されるものではなく、従来公知の油剤を任意に使用することができ、分繊を行うＰＰＴＡ繊維に応じて適宜選択すればよい。油剤の付着量も特に限定はなく、水分量を０％に換算したＰＰＴＡ繊維重量に対して、０．１〜５．０重量％、好ましくは０．２〜２．０重量％の範囲が望ましい。

ＰＰＴＡ繊維の単糸の引張強度は、該繊維を用いた防護衣料等に対して高強度を付与する点より、一般的な高強度繊維が有する強度である１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。他の高機能繊維、例えば全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ＬＣＰ（液晶ポリマー）繊維、ポリケトン繊維等との交織織物にも、遜色なく用いることができる。

本発明のＰＰＴＡ繊維を従来公知の分繊機にて適宜分割することで、従来にない極細繊度のＰＰＴＡ繊維を得ることができる。得られる極細ＰＰＴＡ繊維の総繊度は、３．５〜１５０ｄｔｅｘ、好ましくは１０〜１５０ｄｔｅｘ、より好ましくは３０〜１００ｄｔｅｘが適当である。３．５ｄｔｅｘ未満の場合には、糸の強力が弱く、織物及び編物の製造時に断糸し易くなる。１５０ｄｔｅｘを超える場合には、３分割以上の分繊をした場合は、分繊時に毛羽や断糸が発生し難いＰＰＴＡ繊維を得ることが難しくなり、２分割分繊した場合は、繊維の生産性が著しく低下する。

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、２００℃×１５秒間の加熱処理をした後、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１５０ｄｔｅｘの総繊度を有するＰＰＴＡ繊維を調製した。紡糸以降巻き取り工程までで糸にかかる張力は、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った。

（実施例２）
実施例１において、口金ホール数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、総繊度を３００ｄｔｅｘとしたＰＰＴＡ繊維を調製した。

（実施例３）
実施例１において、口金ホール数１００個有する口金を用いた以外は実施例１と同様の方法で、総繊度を３５０ｄｔｅｘとしたＰＰＴＡ繊維を調製した。

（比較例１）
実施例２と同様の方法で、総繊度を３００ｄｔｅｘとしたＰＰＴＡ繊維を調製した。その際に、各工程にかかる張力制御を行わず処理を行った。この結果、ＰＰＴＡ繊維の持つ交絡度８．７を有する繊維を得た。

（比較例２）
実施例３と同様の方法で、総繊度を２００ｄｔｅｘに変更し、単糸繊度２．０ｄｔｅｘのフィラメントを有するＰＰＴＡ繊維を調製した。

（比較例３)
口金ホール数１５０個有する口金を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、総繊度を６００ｄｔｅｘとしたＰＰＴＡ繊維を調製した。

＜交絡度＞
ＪＩＳ Ｌ−１０１３：２０１０ 化学フィラメント糸試験方法 ８．１５に準拠した。

＜分繊時の断糸回数＞
１本のボビンについて分繊速度５０ｍ／ｍｉｎにて３分割分繊を１０，０００ｍ実施した。断糸が発生した場合には分繊設備を停止した後に再度分割を行い、分繊を再開した。この作業を合計５回実施し平均断糸回数を算出した。

＜毛羽発生有無＞
分繊後に巻き取られたボビン表面に存在する毛羽及びループを目視観察し発生の有無を確認した。

実施例及び比較例で得たＰＰＴＡ繊維について、単糸強度（ＪＩＳ Ｌ−１０１３準拠）、交絡度、ならびに、３分割分繊を巻きとり速度５０ｍ／ｍｉｎにて１０，０００ｍ実施した際の平均断糸回数、毛羽発生の有無の評価結果を表１に示す。

実施例で得られたＰＰＴＡ繊維は、分繊機にて３分割分繊を行った際、毛羽の発生や断糸の発生率が低く、５０ｍ／ｍｉｎの巻き取り速度にて容易にかつ安定して分繊することが可能であった。

本発明のＰＰＴＡ繊維では、フィラメント数を規定するとともに高張力下で繊維を製造することにより、製造の際に単糸間で生じる交絡を限りなく減少させることができ、単糸同士の分割性が良好で、分繊時の毛羽や断糸を抑制することができ、高品位の分繊糸をきわめて安定して得ることが出来る。

本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を分繊した極細アラミド繊維は、高強度かつ細繊度の繊維として、防護衣料、補強用繊維等に有用である。

Claims (3)

1. 単糸繊度３．５〜１０ｄｔｅｘの単糸を５〜１００フィラメント有し、かつ、ＪＩＳ Ｌ−１０１３：２０１０ ８．１５に準拠して測定された交絡度が１を超えて５以下であることを特徴とする分繊性に優れたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維。
   
2. ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を構成する単糸の強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１記載のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維。
3. 請求項１又は２記載のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維から分繊してなる、総繊度３．５〜１５０ｄｔｅｘの極細ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維。