JP6299222B2 - ポリメチルペンテン複合繊維およびそれからなる繊維構造体 - Google Patents
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Description
本発明のポリメチルペンテン複合繊維の比重は、0.83〜1.1であることが好ましい。ポリメチルペンテン系樹脂は、比重が0.83であり、単独で繊維化した場合、軽量性に優れた繊維を得ることができるものの染色することができないという欠点がある。本発明では、低比重のポリメチルペンテン系樹脂と、染色可能な熱可塑性樹脂を複合することによって、軽量性に優れるポリメチルペンテン系樹脂へ発色性を付与することができる。ポリメチルペンテン複合繊維の比重は、複合する熱可塑性樹脂の比重ならびに複合比率に応じて変化する。ポリメチルペンテン複合繊維の比重は、軽量性の観点から小さければ小さいほど好ましいが、1.1以下であることが好ましい。ポリメチルペンテン複合繊維の比重が1.1以下であれば、ポリメチルペンテン系樹脂による軽量性と熱可塑性樹脂による発色性を両立することができるため好ましい。ポリメチルペンテン複合繊維の比重は0.83〜1.05であることがより好ましく、0.83〜1.0であることが更に好ましい。
ポリメチルペンテン系樹脂および熱可塑性樹脂について、パーキンエルマー製示差走査熱量計(DSC)DSC7型を用いて融点を測定した。窒素雰囲気下において、試料約10mgを30℃から280℃まで昇温速度15℃/分で昇温後、280℃で3分間保持して試料の熱履歴を取り除いた。その後、280℃から30℃まで降温速度15℃/分で降温後、30℃で3分間保持した。さらに、30℃から280℃まで昇温速度15℃/分で昇温し、2回目の昇温過程中に観測された吸熱ピークのピーク温度を融点(℃)とした。なお、測定は1試料につき3回行い、その平均値を融点とした。
ポリメチルペンテン複合繊維の原料として用いた海成分の重量、および、島成分の重量、相溶化剤の重量(相溶化剤使用の場合)から、海/島/相溶化剤複合比率(重量比)を算出した。
事前に真空乾燥したポリメチルペンテン系樹脂(a)および熱可塑性樹脂(b)について、東洋精機製キャピログラフ1Bにて、孔径1.0mm、孔長10mmのキャピラリーを使用して窒素雰囲気下で5分間滞留させた後に測定を行った。なお、測定温度は後述する実施例中の紡糸温度と同様とし、剪断速度1216sec−1での見掛け粘度(Pa・s)を溶融粘度(Pa・s)とした。測定は1試料につき3回行い、その平均値を溶融粘度とした。ポリメチルペンテン系樹脂(a)、熱可塑性樹脂(b)の溶融粘度をそれぞれηa、ηbとし、下記式を用いて溶融粘度比を算出した。
溶融粘度比(ηb/ηa)=ηb/ηa
D.繊度
温度20℃、湿度65%RHの環境下において、INTEC製電動検尺機を用いて、実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維100mの繊維をかせ取りした。得られたかせの重量を測定し、下記式を用いて繊度(dtex)を算出した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値を繊度とした。
繊度(dtex)=繊維100mの重量(g)×100
E.強度、伸度
強度および伸度は、実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維を試料とし、JIS L1013:1999(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.5に準じて算出した。温度20℃、湿度65%RHの環境下において、島津製作所製オートグラフAG−50NISMS型を用いて、初期試料長20cm、引張速度20cm/分の条件で引張試験を行った。最大荷重を示す点の応力(cN)を繊度(dtex)で除して強度(cN/dtex)を算出し、最大荷重を示す点の伸び(L1)と初期試料長(L0)を用いて下記式によって伸度(%)を算出した。なお、測定は1試料につき10回行い、その平均値を強度および伸度とした。
伸度(%)={(L1−L0)/L0}×100
F.初期引張抵抗度
初期引張抵抗度は、実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維を試料とし、JIS L1013:1999(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.10に準じて算出した。上記Eと同様に測定を行って荷重−伸長曲線を描き、この曲線の原点近傍において伸長変化に対する荷重変化の最大点を求め、JIS L1013:1999(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.10に記載の式を用いて初期引張抵抗度(cN/dtex)を算出した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値を初期引張抵抗度とした。
実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維を白金−パラジウム合金で蒸着した後、日立製走査型電子顕微鏡(SEM)S−4000型を用いて、繊維軸に対して垂直な断面、すなわち繊維横断面を観察し、繊維横断面の顕微鏡写真を撮影した。平均繊維径を測定するための観察は300倍で行い、無作為に抽出した30本の繊維の直径を測定し、その平均値を平均繊維径(μm)とした。島成分の分散径を求めるための観察は300倍、500倍、1000倍、3000倍、5000倍、10000倍、30000倍、50000倍の各倍率で行い、顕微鏡写真を撮影する際には100個以上の島成分が観察できる最も低い倍率を選択した。撮影された写真について、同一の写真から無作為に抽出した100個の島成分の直径を測定し、その平均値を島成分の分散径(μm)とした。繊維横断面に存在する島成分は必ずしも真円とは限らないため、真円ではない場合には面積を測定して、真円に換算した際の直径を島成分の分散径として採用した。
上記Hで測定した100個の島成分の分散径を基にして、標準偏差(σALL)および平均値(DALL)を算出した後、下記式によって島成分の分散径の変動係数CV(%)を算出した。
変動係数CV(%)=(σALL/DALL)×100
J.比重
比重は、実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維を試料とし、JIS L1013:1999(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.17の浮沈法に準じて算出した。重液には水を用い、軽液にはエチルアルコールを用いて比重測定液を調製した。温度20±0.1℃の恒温槽中において、繊維試料約0.1gを比重測定液に30分間放置した後、試料の浮沈状態を観察した。浮沈状態に応じて重液または軽液を添加して、さらに30分間放置した後に試料が浮沈平衡状態となったのを確認して、比重測定液の比重を測定し、試料の比重を算出した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値を比重とした。
実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維を用いて筒編みを作製して試料とし、精練を70℃で20分間行った後、乾熱セットを160℃で2分間行い、常法に従って染色した。染色後の試料を、ミノルタ製分光測色計CM−3700d型を用いてD65光源、視野角度10°、光学条件をSCE(正反射光除去法)としてL*値を測定した。なお、測定は1試料につき3回行い、その平均値をL*値とした。各繊維についての具体的な染色方法は、以下のとおりである。
実施例によって得られたポリメチルペンテン複合繊維について、上記Jで算出した繊維の比重を軽量性の指標として、◎、○、△、×の4段階で評価した。評価は、◎が最も良く、○、△の順に悪くなり、×が最も劣ることを示す。繊維の比重が「1.0未満」を◎、「1.0以上1.1未満」を○、「1.1以上1.2未満」を△、「1.2以上」を×とし、「1.0以上1.1未満」の○以上を合格とした。
上記Mで染色した筒編みのL*値を発色性の指標として、◎、○、△、×の4段階で評価した。評価は、◎が最も良く、○、△の順に悪くなり、×が最も劣ることを示す。L*値が「40未満」を◎、「40以上50未満」を○、「50以上60未満」を△、「60以上」を×とし、「40以上50未満」の○以上を合格とした。
洗濯堅牢度の評価は、JIS L0844:2004(洗濯に対する染色堅ろう度試験方法)A−2号に準じて行った。上記Mで染色した筒編みを試料として、大栄科学製作所製ラウンダメーターを用いて添付白布とともに試料を洗濯処理した後、試料の変退色の度合いをJIS L0804:2004に規定の変退色用グレースケールを用いて級判定し、添付白布の汚染の度合いをJIS L0805:2005に規定の汚染用グレースケールを用いて級判定することによって、洗濯堅牢度を評価した。なお、洗濯堅牢度は1〜5級まで0.5級間隔で表され、5級が最も優れており、1級が最も劣るものである。洗濯堅牢度が「4級以上5級未満」を◎、「3級以上4級未満」を○、「2級以上3級未満」を△、「2級未満」を×とし、「3級以上4級未満」の○以上を合格とした。
摩擦堅牢度の評価は、JIS L0849:2004(摩擦に対する染色堅ろう度試験方法)7.1の乾燥試験に準じて行った。上記Mで染色した筒編みを試料として、大栄科学精機製学振型摩擦試験機RT−200を用いて白綿布(かなきん3号)で試料へ摩擦処理を施した後、白綿布の汚染の度合いをJIS L0805:2005に規定の汚染用グレースケールを用いて級判定することによって、摩擦堅牢度を評価した。なお、摩擦堅牢度は1〜5級まで0.5級間隔で表され、5級が最も優れており、1級が最も劣るものである。摩擦堅牢度が「4級以上5級未満」を◎、「3級以上4級未満」を○、「2級以上3級未満」を△、「2級未満」を×とし、「3級以上4級未満」の○以上を合格とした。
耐光堅牢度の評価は、JIS L0842:2004(紫外線カーボンアーク灯光に対する染色堅ろう度試験方法)に準じて行った。上記Iで染色した筒編みを試料として、スガ試験機製紫外線オートフェードメーターU48AUを用いてカーボンアーク灯光照射を行い、試料の変退色の度合いをJIS L0804:2004に規定の変退色用グレースケールを用いて級判定することによって、耐光堅牢度を評価した。なお、耐光堅牢度は1〜5級まで0.5級間隔で表され、5級が最も優れており、1級が最も劣るものである。耐光堅牢度が「4級以上5級未満」を◎、「3級以上4級未満」を○、「2級以上3級未満」を△、「2級未満」を×とし、「3級以上4級未満」の○以上を合格とした。
上記Mで染色した筒編みについて、5年以上の品位判定の経験を有する検査員5名の合議によって◎、○、△、×の4段階で評価した。評価は、◎が最も良く、○、△の順に悪くなり、×が最も劣ることを示す。「非常に均一に染色されており、全く染め斑が認められない」を◎、「ほぼ均一に染色されており、ほとんど染め斑が認められない」を○、「ほとんど均一に染色されておらず、うっすらと染め斑が認められる」を△、「均一に染色されておらず、はっきりと染め斑が認められる」を×とし、「ほぼ均一に染色されており、ほとんど染め斑が認められない」の○以上を合格とした。
海成分としてポリメチルペンテン(PMP)(三井化学製DX820、融点232℃、MFR180g/10分)を80重量%、島成分としてポリ乳酸(PLA)(融点168℃、重量平均分子量14.5万)を20重量%の配合比で、二軸エクストルーダーを用いて混練温度260℃で混練を行った。二軸エクストルーダーより吐出されたストランドを水冷した後、ペレタイザーにて5mm長程度にカットして、ペレットを得た。なお、海成分と島成分の溶融粘度比は1.7であった。得られたペレットを95℃で12時間真空乾燥した後、エクストルーダー型溶融紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度260℃で紡糸口金(吐出孔径0.3mm、吐出孔長0.6mm、孔数36、丸孔)から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温20℃、風速25m/分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、1000m/分で回転する第1ゴデットローラーで引き取り、第1ゴデットローラーと同じ速度で回転する第2ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って180dtex−36fの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を第1ホットローラー温度90℃、第2ホットローラー温度130℃、延伸倍率1.8倍の条件で延伸し、100dtex−36fの延伸糸を得た。得られたポリメチルペンテン複合繊維の延伸糸を用いて、丸編機で筒編みを作製した後、前述の方法で精練、乾熱セット、染色を行った。
海成分をポリメチルペンテン(PMP)(三井化学製RT18、融点232℃、MFR26g/10分)に変更した以外は、実施例1と同様にポリメチルペンテン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。なお、海成分と島成分の溶融粘度比は1.1であった。
海成分と島成分の複合比率を表1に示すとおり変更した以外は、実施例1と同様にポリメチルペンテン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。
海成分のポリメチルペンテン(PMP)(三井化学製DX820、融点232℃、MFR180g/10分)と、島成分のポリ乳酸(PLA)(融点168℃、重量平均分子量14.5万)を95℃で12時間真空乾燥した後、海成分を80重量%、島成分を20重量%の配合比でプレッシャーメルター型複合紡糸機へ供給して別々に溶融させ、紡糸温度260℃で海島型複合用紡糸口金(吐出孔径0.3mm、吐出孔長0.6mm、孔数36、丸孔)から吐出させて紡出糸条を得た。なお、海島型複合用紡糸口金として、実施例6では島成分数が8個のものを用い、実施例7では島成分数が32個のものを使用した。この紡出糸条を風温20℃、風速25m/分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、1000m/分で回転する第1ゴデットローラーで引き取り、第1ゴデットローラーと同じ速度で回転する第2ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って180dtex−36fの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を第1ホットローラー温度90℃、第2ホットローラー温度130℃、延伸倍率1.8倍の条件で延伸し、100dtex−36fの延伸糸を得た。得られたポリメチルペンテン複合繊維の延伸糸を用いて、丸編機で筒編みを作製した後、前述の方法で精練、乾熱セット、染色を行った。
相溶化剤としてアミノ変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)(JSR製ダイナロン8630P)を外割で5重量%添加した以外は、実施例1と同様にポリメチルペンテン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。なお、PMP、PLA、SEBSの複合比率(重量比)は80/20/5であり、PMP、PLA、SEBSの合計を100とした場合には76.2/19.0/4.8に換算される。
表2に示すとおり、島成分をポリ乳酸からそれぞれの熱可塑性樹脂へ変更した。熱可塑性樹脂として、実施例9ではポリエチレンテレフタレート(PET)(東レ製T701T、融点257℃)、実施例10ではポリプロピレンテレフタレート(PPT)(シェル製コルテラCP513000、融点225℃)、実施例11ではナイロン6(N6)(東レ製アミランCM1017、融点225℃)、実施例12ではナイロン66(N66)(東レ製CM3001−N、融点265℃)、実施例13ではポリメチルメタクリレート(PMMA)(三菱レイヨン製アクリペットVH000、融点140℃)、実施例14では無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MPP)(三洋化成製ユーメックス1010、融点142℃)、実施例15ではセルロースアセテートプロピオネート(CAP)(イーストマンケミカル製CAP−482−20、融点195℃)、実施例16ではセルロースジアセテート(CDA)(ダイセル製アセチ、フタル酸ジエチル22%含有、融点160℃)を使用した。ポリメチルペンテンについては、実施例9、11〜13では三井化学製RT18を用い、実施例10、14〜16では三井化学製DX820を使用した。紡糸温度については、実施例9、12では290℃、実施例10、11、13、14では260℃、実施例15、16では240℃とした。その他の条件については、実施例1と同様にポリメチルペンテン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。なお、海成分と島成分の溶融粘度比は、それぞれ表2に示すとおりであった。
島成分を添加せず、ポリメチルペンテンを単成分で使用した以外は、実施例1と同様にポリメチルペンテン繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。なお、染色には実施例1と同じ分散染料を使用した。
芯鞘型複合用紡糸口金(吐出孔径0.3mm、吐出孔長0.6mm、孔数36、丸孔)を用い、芯成分と鞘成分を表3に示す複合比率とした以外は、実施例6と同様にポリメチルペンテン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。なお、比較例2〜4においては、海成分は鞘成分に相当し、島成分は芯成分に相当する。
比較例5
海成分として高密度ポリエチレン(HDPE)(プライムポリマー製ハイゼックス2200J、融点135℃)を80重量%、島成分としてエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)(三井・デュポン製エバフレックスEV150、融点61℃)を20重量%の配合比で、二軸エクストルーダーを用いて混練温度155℃で混練を行った。二軸エクストルーダーより吐出されたストランドを水冷した後、ペレタイザーにて5mm長程度にカットして、ペレットを得た。なお、海成分と島成分の溶融粘度比は2.8であった。得られたペレットを95℃で12時間真空乾燥した後、エクストルーダー型溶融紡糸機へ供給して溶融させ、紡糸温度155℃で紡糸口金(吐出孔径0.3mm、吐出孔長0.6mm、孔数36、丸孔)から吐出させて紡出糸条を得た。この紡出糸条を風温20℃、風速25m/分の冷却風で冷却し、給油装置で油剤を付与して収束させ、250m/分で回転する第1ゴデットローラーで引き取り、第1ゴデットローラーと同じ速度で回転する第2ゴデットローラーを介して、ワインダーで巻き取って100dtex−36fの未延伸糸を得た。得られた高密度ポリエチレン複合繊維の未延伸糸を用いて、丸編機で筒編みを作製した後、前述の方法で精練、乾熱セット、染色を行った。なお、染料は上記M項記載の酸性染料を使用した。
海成分をポリプロピレン(PP)(日本ポリプロ製ノバテックFY6、融点170℃)、混練温度、紡糸温度をそれぞれ190℃に変更した以外は、比較例5と同様にポリプロピレン複合繊維および筒編みを作製した後、精練、乾熱セット、染色を行った。
Claims (5)
- 海成分がポリメチルペンテン系樹脂であり、島成分が熱可塑性樹脂である海島構造からなり、島成分の熱可塑性樹脂が、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリアクリロニトリル、熱可塑性ポリウレタン、セルロース誘導体からなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、島成分数が8個以上であり、繊維横断面における島成分の分散径の変動係数CVが1〜50%であることを特徴とするポリメチルペンテン複合繊維。
- 海成分/島成分の複合比率(重量比)が20/80〜99/1である請求項1に記載のポリメチルペンテン複合繊維。
- 繊維横断面における島成分の分散径が0.001〜2μmである請求項1または2に記載のポリメチルペンテン複合繊維。
- 繊維の比重が0.83〜1.1である請求項1〜3のいずれかに記載のポリメチルペンテン複合繊維。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のポリメチルペンテン複合繊維を少なくとも一部に用いることを特徴とする繊維構造体。
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