JPH0310723B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポリフルオロエチレン系繊維および
その製造方法、特に摩擦係数が小さく、気液分離
特性や接着性に優れたポリフルオロエチレン系繊
維およびその製造方法に関するものである。

［従来技術］ 従来、ポリテトラフルオロエチレン繊維に代表
されるポリフルオロエチレン系繊維は、その離型
性など優れた特性を有するために、産業用素材を
始めとして広範囲の分野で重宝されているが、フ
ルオロエチレン系ポリマーは溶融粘度が高く、こ
のため紡糸に際しノズル詰りを起し易かつたり、
また曳糸性も悪くて製糸時に糸切れし易い等の欠
点があつた。このため現在のところ、溶融紡糸に
よる異形断面繊維の生産は、困難とされており、
産業的に製品化されていないのが実情である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、ポリフルオロエチレン系繊維
の異形断面化における従来技術の上記問題点、即
ち、フルオロエチレン系ポリマー自体の溶融粘度
が高いことや、それにもとづく紡糸時の曳糸性な
いし糸切れ等の諸問題を解消して、繊維表面に複
数個の尖鋭端を有する異形断面繊維を提供するこ
とにある。また本発明の他の目的は、摩擦係数の
小さい、また例えばデミスターの充填材として用
いたときの気液分離性能や、さらに他種繊維類と
混用する際の接着性などに優れた、ポリフルオロ
エチレン系異形断面繊維を提供ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記課題は、 (1) オレフイン／テトラフルオロエチレン共重合
体、ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオ
ロエチレン共重合体、パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル／テトラフルオロエチレン共重合
体、ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ
アルキルビニルエーテル／テトラフルオロエチ
レン共重合体およびオレフイン／クロロトリフ
ルオロエチレン共重合体から選ばれた少なくと
も１種のフルオロエチレン系共重合体からな
り、かつ繊維表面に複数個の尖鋭端を有する異
形断面繊維であることを特徴とするポリフルオ
ロエチレン系繊維。

(2) オレフイン／テトラフルオロエチレン共重合
体、ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオ
ロエチレン共重合体、パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル／テトラフルオロエチレン共重合
体、ヘキサフルオロプロピレン／パーフルオロ
アルキルビニルエーテル／テトラフルオロエチ
レン共重合体およびオレフイン／クロロトリフ
ルオロエチレン共重合体から選ばれた少なくと
も１種のフルオロエチレン系共重合体を溶融紡
糸する方法において、紡糸口金の吐出孔が複数
個の尖鋭端を有する孔形状であり、かつ該口金
からの紡出糸を溶融温度〜（溶融温度−50℃）
の間でアニーリングした後、100℃以下の温度
に冷却する、と共に紡糸速度を５〜20ｍ／分に
制御することを特徴とするポリフルオロエチレ
ン系繊維の製造方法。

によつて解決することができる。

まず、本発明のポリフルオロエチレン系繊維に
ついて説明する。

すなわち、本発明によれば、従来から異形断面
の形成しにくい繊維というイメージの強いポリフ
ルオロエチレン系繊維の概念を打破し、これまで
の用途展開で要求特性を満足できなかつた分野に
おいても十分に適用可能な程に性能アツプが達成
でき、さらに気液分離性能や接着性能の向上、さ
らにまた他種繊維や他種樹脂との混用や分散が容
易に達成できるという特徴が発揮できる。

本発明繊維は、テトラフルオロエチレン系コポ
リマーおよびクロロトリフルオロエチレン系コポ
リマーのうちから選択されるフルオロエチレン系
コポリマーで構成される。

ここにおいて、テトラフルオロエチレン系コポ
リマーとは、テトラフルオロエチレン成分と、オ
レフイン、たとえばエチレン、プロピレン、イソ
ブチレン、スチレンなどとのコポリマー、あるい
はヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル、たとえばパ
ーフルオロプロピルビニルエーテル、パーフルオ
ロエチルビニルエーテルなどとのコポリマーであ
る。一方、クロロトリフルオロエチレン系コポリ
マーとは、クロロトリフルオロエチレン成分と、
オレフイン、たとえばエチレン、プロピレン、イ
ソブチレン、スチレンなどとのコポリマーであ
る。

かかるコポリマーは、中でも融点が240〜320℃
程度のものが、紡糸性ならびに異形断面形状を好
適に維持する上から望ましい。

上記テトラフルオロエチレン系コポリマーにお
いて、テトラフルオロエチレン成分は、好ましく
は50〜５重量％、より好ましくは40〜５重量％、
一層好ましくは30〜５重量％である。一方、クロ
ロトリフルオロエチレン系コポリマーにおいて、
クロロトリフルオロエチレン成分は、好ましくは
60〜40重量％、より好ましくは50〜40重量％であ
る。

上記構成成分からなるフルオロエチレン系コポ
リマーは、成形性が著しく優れており、吐出口金
の形状を押し出された後にも保持する特性を有し
ている。また該コポリマーは溶融時の流動特性が
極めて良好であり、特に溶融粘度が10000〜
20000poisという溶融紡糸に好適な粘度を有して
いる。このため、上記コポリマーを異形断面繊維
用の紡糸口金で溶融紡糸すると、繊維は紡糸の周
辺条件の効果と相俟つて、口金の孔形状が忠実に
反映された断面形状となる。

また本発明繊維においては、繊維の横断面が複
数個、好ましくは３葉〜８葉の尖鋭端を有する形
状である。この尖鋭端は繊維の摩擦係数を一層小
さくさせる。またこの尖鋭端は繊維の表面積を増
大させ、このためこの繊維を例えばデミスターの
充填材として用いたとき、気液分離性能を大幅に
向上させるように作用する。

なお、この尖鋭端の微細な部分でも全くフイブ
リル化せず、したがつて、本発明繊維は紡糸時に
毛羽や糸切れが生じることがなく、安定した紡糸
ができる。

また本発明繊維は、異形断面繊維であることか
ら、丸断面糸に比して他種繊維との接着性が優れ
ているばかりか、他種繊維や他種樹脂との馴染み
がよく、混用や分散が均一かつ容易となる。この
ため少量の本発明繊維を他種繊維ないし他種樹脂
と混用することで、混用品の表面特性、特に滑り
特性を容易に向上することができる。

次に、本発明繊維の製造例を、テトラフルオロ
エチレン系コポリマーを例にとつて、第２図を参
照しながら説明する。

本発明におけるテトラフルオロエチレン系コポ
リマーは、前述したように、融点が240〜320℃の
範囲のものが望ましい。

かかるコポリマーは該融点より約50℃高い温度
で加熱溶融筒１で溶融された後、フイルターにか
けられ、溶融コポリマーは口金装置に導入され
る。

本発明で用いる口金装置は特別な構造を有す
る。

すなわち、その口金装置には口金真下から約
200mmまでの間に、アニーリングするための加熱
ゾーン２（加熱溶融筒）を備えている。この加熱
ゾーン２は、コポリマーの溶融温度近くに加熱さ
れているが、紡出糸それ自体は口金真下から放熱
状態にあり、結局、口金真下から約100mmまでの
間では溶融温度〜（溶融温度−30℃）の間の温度
でアニーリングされ、その後の約100mmまでの間
では、さらに（溶融温度−30℃）以下の温度〜
（溶融温度−50℃）の間の温度でアニーリングさ
れ、この領域全体としては、溶融温度〜（溶融温
度−50℃）の範囲で紡出糸をアニーリングすると
いう作用を有する。かかる加熱ゾーンは、さらに
口金の保護作用をあわせて有するものである。

本発明の特徴的な部分は、上記加熱ゾーン２
と、それに続いて設けた冷却ゾーン３にある。

この冷却ゾーン３には、２種の方法がある。そ
の一つは冷却浴４により一挙に100℃以下に冷却
する方法、他の一つは、加熱ゾーン２に続いて空
気領域を設定し、紡出糸を（溶融温度−100℃）
程度まで冷却した後に、水または温水で構成され
た冷却浴４中で、100℃以下に冷却する方法であ
る。

本発明においては、上記いずれの方法であつて
もよいが、異形断面性の上からは紡出糸全体を
徐々に冷却する、換言すれば、紡出糸全体を等し
く冷却するのが最も好ましく、その意味から後者
の方が空冷領域で繊維の尖鋭端部と中心部との物
性調整が可能である点で好ましい。この空冷領域
の長さは繊維繊度が大きくなる程短く、最も短い
もので100mm程度である。反対に繊度が小さい程、
長くする。最も長いもので500mm程度とする。い
ずれにしても、紡出直後の糸条はアニーリングを
充分にしておくことにより、後の延伸によつて生
じる尖鋭端部と中心部との歪が著しく軽減され、
延伸により異形断面形状が歪むことがなく、優れ
た繊維特性を有するポリフルオロエチレン系繊維
とすることができる。

この冷却ゾーン３では、１段にしろ２段にしろ
上記加熱ゾーン２でアニーリングされた紡出糸を
一挙に100℃以下、好ましくは60℃以下に冷却
（急冷）して形態保持するところに特徴がある。

すなわち、溶融コポリマーは上記の如き口金装
置を通り、前記加熱ゾーンと冷却ゾーンとの相乗
効果により、異形断面口金形状の尖鋭端部の形状
をそのまま維持し、紡糸速度を５〜20ｍ／分の範
囲内として紡出される。すなわち、紡出糸は口金
における複数個の鋭利な尖鋭端を有する形状がほ
ぼ忠実に保持された状態で紡出されるのである。

かかる紡出糸は、続いて延伸工程５に導かれ
る。

この場合の延伸としては、引取ロールに巻き取
つた後、延伸する方法、あるいは引取ロールを通
して直接延伸ロールによつて延伸する方法等があ
る。延伸倍率は１段延伸法または２段延伸法のい
ずれの場合も、好ましくは３〜10倍、より好まし
くは４〜７倍である。

かくして得られる本発明のポリフルオロエチレ
ン系繊維は、第１図に示すように、鋭利な尖鋭端
のある断面形状を示し、この形状は未延伸時から
延伸後においても保持されている点が、本発明の
特徴である。

［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明する。

実施例 １ テトラフルオロエチレン・エチレンコポリマー
［ダイキン工業(株)製；“ネオフロン”、融点；260
℃］を内径20mmφのエクストルーダ型溶融紡糸機
により、315℃で溶融し、この溶融コポリマーを
毎分15ｇの割合で異形断面口金（オクタローバ
ル）を通して紡糸した。この紡出糸条を口金下に
設けた約250℃、100mmの加熱ゾーンでアニーリン
グし、続いて冷却浴中で25℃に冷却しながら10
ｍ／分の紡糸速度で引き取り、未延伸糸を得た。

この未延伸糸を150℃の加熱雰囲気中を通過さ
せながら延伸倍率６倍で１段延伸し、続いて230
℃の下で熱セツトした。

得られた糸の断面形状は、第１図に示すとお
り、８葉の鋭利な尖鋭端を有する繊維であつた。
この繊維の表面積は丸断面糸の約３倍となり、こ
の繊維をたとえばデミスターの充填材として用い
たとき、気液分離性能の大幅な向上が十分期待で
きる。

またこの繊維は、繊度150dで、強度2.9ｇ／ｄ、
伸度18％という優れた物理特性を有するフツ素繊
維であつた。

実施例 ２ テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキ
ルビニルエーテルコポリマー（三井デユポン社
製；“テフロン”PFA−340−Ｊ、融点；305℃）
を、内径20mmφのエクストルーダ型溶融紡糸機に
より、360℃で溶融し、この溶融コポリマーを毎
分15ｇの割合で異形断面口金（オクタローバル）
を通して紡糸した。この紡出糸条を口金下に設け
た約295℃、100mmの加熱ゾーンでアニーリング
し、続いて冷却浴中で60℃に冷却しながら10ｍ／
分の紡糸速度で引き取り、未延伸糸を得た。

この未延伸糸を150℃の加熱雰囲気中を通過さ
せながら延伸倍率５倍で１段延伸し、続いて230
℃の下で熱セツトした。

得られた糸の断面形状は、実施例１と同じく、
８葉の鋭利な尖鋭端を有する繊維であつた。この
繊維の表面積は丸断面糸の約３倍となり、この繊
維をたとえばデミスターの充填材として用いたと
き、気液分離性能の大幅な向上が十分期待でき
る。

またこの繊維は、繊度100dで、強度1.0ｇ／ｄ、
伸度17％を示した。

実施例 ３ エチレン・クロロトリフルオロエチレンコポリ
マー（米国アウジモント社製；“ヘイラー”、融
点；240℃）を、内径40mmφのエクストルーダ型
溶融紡糸機により、270℃で溶融し、この溶融コ
ポリマーを毎分15ｇの割合で異形断面口金（オク
タローバル）を通して紡糸した。この紡出糸条を
口金下に設けた約230℃、100mmの加熱ゾーンでア
ニーリングし、続いて冷却浴中で25℃に冷却しな
がら15ｍ／分の紡糸速度で引き取り、未延伸糸を
得た。

この未延伸糸を110℃の加熱雰囲気中を通過さ
せながら延伸倍率3.5倍で１段延伸し、続いて200
℃の下で熱セツトした。

得られた糸の断面形状は、実施例１と同じく、
８葉の鋭利な尖鋭端を有する繊維であつた。この
繊維の表面積は丸断面糸の約３倍となり、この繊
維をたとえばデミスターの充填材として用いたと
き、気液分離性能の大幅な向上が十分期待でき
る。

またこの繊維は、繊度500dで、強度1.6ｇ／ｄ、
伸度13％を示した。

［発明の効果］ 本発明のポリフルオロエチレン系繊維は、特定
のフルオロエチレン系コポリマーからなり、かつ
繊維表面に複数個の鮮明な尖鋭端部を有する断面
形状の異形断面繊維であつて、この繊維断面の尖
鋭端により、摩擦係数が著しく小さくなる。また
前記尖鋭端により繊維の表面積が著しく増大す
る。このため本発明繊維は、たとえばデミスター
の充填材として用いたとき、気液分離性能の大幅
な向上が期待できる。また本発明繊維は、異形断
面繊維であることから、丸断面糸に比して他種繊
維との接着性が向上するばかりか、他種繊維や他
種樹脂との馴染みがよく、混用や分散が均一かつ
容易となる。このため少量の本発明繊維を他種繊
維ないし他種樹脂と混用することで、混用品の表
面特性、特に滑り特性を容易に改良することがで
きる。

また、本発明の製造方法によれば、従来の溶融
紡糸において、ポリマーの溶融粘度が高くて口金
詰りを起し易かつたり、また曳糸性も悪くて製糸
時に糸切れし易い等の欠点が一挙に解消し、毛羽
や糸切れが大幅に減少するばかりか、口金孔形状
をほぼ忠実に反映した、所望の断面形状のポリフ
ルオロエチレン系繊維が、安定かつ容易に紡糸す
ることができる。なお、前記尖鋭端においても全
くフイブリル化することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で作られた本発明繊維の複数
個の尖鋭端のある断面形状を示す顕微鏡写真、ま
た第２図は本発明における口金装置および紡糸プ
ロセスを示す概略図である。 （符号の説明）、１：加熱溶融筒、２：加熱ゾ
ーン、３：冷却ゾーン、４：冷却浴、５：延伸工
程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オレフイン／テトラフルオロエチレン共重合
   体、ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロ
   エチレン共重合体、パーフルオロアルキルビニル
   エーテル／テトラフルオロエチレン共重合体、ヘ
   キサフルオロプロピレン／パーフルオロアルキル
   ビニルエーテル／テトラフルオロエチレン共重合
   体およびオレフイン／クロロトリフルオロエチレ
   ン共重合体から選ばれた少なくとも１種のフルオ
   ロエチレン系共重合体からなり、かつ繊維表面に
   複数個の尖鋭端を有する異形断面繊維であること
   を特徴とするポリフルオロエチレン系繊維。 ２ 尖鋭端が３〜８葉である特許請求の範囲第１
   項記載のポリフルオロエチレン系繊維。 ３ オレフイン／テトラフルオロエチレン共重合
   体、ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロ
   エチレン共重合体、パーフルオロアルキルビニル
   エーテル／テトラフルオロエチレン共重合体、ヘ
   キサフルオロプロピレン／パーフルオロアルキル
   ビニルエーテル／テトラフルオロエチレン共重合
   体およびオレフイン／クロロトリフルオロエチレ
   ン共重合体から選ばれた少なくとも１種のフルオ
   ロエチレン系共重合体を溶融紡糸する方法におい
   て、紡糸口金の吐出孔が複数個の尖鋭端を有する
   孔形状であり、かつ該口金からの紡出糸を溶融温
   度〜（溶融温度−50℃）の間でアニーリングした
   後、100℃以下の温度に冷却する、と共に紡糸速
   度を５〜20ｍ／分に制御することを特徴とするポ
   リフルオロエチレン系繊維の製造方法。