JPH03113016A - 複合アラミド繊維およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸水や吸湿しても寸法安定性が高く。

かつ熱接着性があり、その上、高強度の複合アラミド繊
維とその製法に関する。

〔従来の技術〕

ポリパラフェニレンテレフタルアミドをはじめとするア
ラミドは繊維にすると高強度化できるので、広く展開さ
れている。

かかるアラミド繊維の欠点の一つは吸水することにより
寸法が変化しやすいことである。これはアラミドを補強
材として使うときには大きな問題点であった。さらにア
ラミド繊維は溶融しないので他のものと熔融接着できな
いという欠点があった。

かかる欠点の改善は、アラミドの本質的な欠点としてあ
まり検討されていなかった。

なお、アラミドの複合繊維としては、アラミドとポリア
ミドを複合化する技術が特公平１−３５０９０号公報に
開示されている。しかしながら。

かかる技術によるものは、ポリアミドとの複合繊維であ
るので、吸水することにより寸法が変化することを阻止
することは困難であった。またその目的とするところも
本発明とは全く別のものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

すなわち１本発明の目的は、吸水時でも寸法変化が少な
く、その上、熱接着性があり、しかも高強度である複合
材料の基材にも展開できる複合繊維およびその製造法を
提供することにあ為。

〔課題を解決するための手段〕

かかる現状に鑑み１本発明者らは、従来の研究概念に囚
われることなく、鋭意検討を重ねた結果。

本発明に到達した。本発明は、前記の問題点を解決する
ため、以下の構成を有する。

すなわち９本発明の複合アラミド繊維は、主鎖の結合が
主にパラ結合であるアラミド成分とポリエーテルエーテ
ルケトン成分よりなる複合繊維であって、該アラミド成
分は複合繊維の中で繊維状であることを特徴とする複合
アラミド繊維である。

また、かかる本発明の複合アラミド繊維において、好ま
しくは、複合繊維の中のアラミド繊維状物のアスペクト
比が２０以上であり、かつ、繊維状のアラミド成分が複
合繊維の横断面積１０００平方μ当り３本以上存在する
複合アラミド繊維である。

また、上記の本発明の複合アラミド繊維において、好ま
しくは、アラミド成分が、ポリパラフェニレンテレフタ
ルアミドである複合アラミド繊維である。

また１本発明の複合アラミド繊維の製法°は、主鎖の結
合が主にパラ結合であるアラミドと芳香族のポリエーテ
ルエーテルケトンをそれぞれ硫酸に溶解し１次にアラミ
ドとポリエーテルエーテルケトンを複合繊維の中で共に
連続するように両者を複合し、　ＩＩ孔を通して繊維状
に形成し９次に凝固させることを特徴とする複合アラミ
ド繊維の製法である。

あるいは、また２本発明の複合アラミド繊維の製法は、
主鎖の結合が主にパラ結合であるアラミドとポリエーテ
ルエーテルケトンを硫酸に溶解混合した溶液に、主鎖の
結合が主にパラ結合であるアラミドの硫酸溶液を合流せ
しめ２次に細孔を通して繊維状に形成し１次に凝固させ
ることを特徴とする複合アラミド繊維の製法である。

また、好ましくは、上述２つの複合アラミド繊維の製法
において、凝固後の繊維をポリエーテルエーテルケトン
のガラス転位温度以上で熱処理する方法である。

〔作用〕

以下、さらに詳細に本発明を説明する。

本発明によれば、容易に、耐熱・耐薬品性を有し、かつ
、高い機械的強度を有し、その上、良好な熱接着性を有
する繊維が作れることは驚くべきことである。

まず、最初に本発明の複合繊維を構成するポリマについ
て述べる。

最初にアラミド成分について述べる。

本発明に用いられるアラミドとしては、主鎖の結合が主
にパラ結合からなるものを総称するものである・すなわ
ち、パラフェニレンや、１．４−ナフチレン、４．４−
ビフェニレン、さらには１゜５−ナフチレン、２．６−
ナフチレン、４．４−トリフェニレンのように対称性が
高い結合からなるアラミドを総称する。

そして、好ましいアラミドとしては下記のものが挙げら
れる。

すなわち、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリ
パラフェニレン−２，６−ナツタルアミド、ポリパラベ
ンズアミド、また特開昭６３−７５１）１号公報に記載
されている共重合アラミド。

ポリパラフェニレン−４，４−ジフェニルジカルボキシ
アミド、ポリ４，４−ジフェニレンテレフタルアミド、
ポリ４，４−ジフェニレンテレフタルアミドとポリパラ
フェニレンテレフタルアミドの共重合体、また、さらに
特公昭５７−１９２０４号公報、特公昭５７−１９２０
５号公報に開示されているアラミド等である。なお、こ
れらのアラミドの一部にメチル基や塩素等が付加されて
いてもなんら問題ない。そして、特に好ましいものとし
ては、ポリパラフェニレンテレフタルアミドおよびその
共重合体である特開昭６３−７５１）１号公報に記載さ
れている共重合アラミドである。

かかるポリマは、繊維にしたとき極めて高強度化。

また高弾性率化しやすく、かつ比較的低コストで作れる
という利点がある。

次にポリエーテルエーテルケトンとは、下記の構造式に
示される芳香族のポリエーテルエーテルケトンを称する
。

なお、このポリエーテルエーテルケトンの一部にメチル
基や塩素、さらにスルホン酸基等が付加されていても何
等構わない。本ポリエーテルエーテルケトンは耐薬品性
が極めて高く、かつ熱接着性が優れるので特に好ましい
。

本発明の複合繊維は、少なくともかかる２種のポリマを
必須の成分として構成されるものであり。

他の樹脂や安定剤、添加剤等が含まれていても同等差支
えない。

次にがかるポリマからなる複合繊維の形態について述べ
る。アラミドとポリエーテルエーテルケトンとは双方と
も複合繊維の中で連続している。

そして、アラミド成分は複合繊維の中で繊維状であるこ
とを必須とするものである。アラミドが繊維状でなく２
粒子状等であると複合繊維の強度が低く好ましくない。

アラミド繊維状物のアスペクト比としては２０以上であ
ることが好ましい。アスペクト比としてより好ましいの
は１００以上である。当然のことではあるが、アスペク
ト比が事実状無限大の連続繊維であることも極めて好ま
しい。

複合繊維の複合形態は従来公知の形態がとれ。

特に限定されるものではない。すなわち、芯−鞘繊維、
バイメタル型繊維、芯が多数存在する高分子配列体型繊
維、また２分割剥離型繊維、中空の高分子配列体型繊維
、中空の分割剥離型繊維、ブレンド繊維、また複合繊維
のアラミド繊維状物からさらに細いアラミドのフィブリ
ル状物がポリエーテルエーテルケトン成分に出ている繊
維も好ましい。かかる繊維の場合は、アラミドとポリエ
ーテルエーテルケトンとの接合が強化されるので複合繊
維の物性が安定化するのである。

そして９本発明として特に好ましい繊維の断面形状はア
ラミドがポリエーテルエーテルケトンにより被覆された
構造の繊維である。

すなわち、芯−鞘繊維、高分子配列体繊維、ブレンド繊
維である。さらに好ましいのは、芯−鞘繊維、高分子配
列体繊維である。かかる繊維の場合は、アラミドが複合
繊維の中で連続しているので極めて高強度にできるとい
う利点がある。また。

複合繊維の吸湿、吸水による寸法変化率も低くできる。

また、熱接着性も高くできるという利点がある。

また、複合繊維の中のアラミドの本数は、前記の通り１
本であってもよいが、ポリエーテルエーテルケトンの中
にある程度多くすると、複合繊維＼ の物性が安定するので好ましい。すなわち、複合物性が
安定するので好ましい。より好ましくは。

５本以上のアラミド繊維状物が存在することである。ア
ラミド繊維状物のアスペクト比１本数は複合繊維の横断
面の連続的観察、樅断面の観察等にアラミド繊維状物の
直径が細いと、複合繊維が高強度化し、また耐衝撃性も
高くなるので好ましい、また１本発明の複合繊維を接着
基材として使うときには、凹凸が小さくなるので好まし
いものである。

すなわち、アラミド繊維状物の太さは、ｍいことが好ま
しい場合も多くあり、アラミド繊維状物の太さが１５μ
以下、さらに好ましくは７μ以下になると前述した高強
度化、耐衝撃性の向上、凹凸の減少の傾向が高くなる。

次にアラミドとポリエーテルエーテルケトンの比率であ
るが、アラミドが１０重量％〜９０重量％であることが
好ましい。

１０重量％未満であると複合繊維の強度はあまり向上し
ない。一方、アラミドが９０重量％を超過するとポリエ
ーテルエーテルケトンの破壊等が起こりやすく好ましく
ない。

より好ましいアラミドの比率は２５重量％〜８５重量％
である。

なお２本発明のアラミド複合繊維は、アラミドとポリエ
ーテルエーテルケトンのみよりなってもよいが、その他
のポリマ、可塑剤、耐光剤、帯電防止剤、螢光増白剤、
難燃剤等が含有されていてもよい。また、酸化チタン、
酸化鉄、カーボンブラック等の無機物等が含有されてい
てもよい。

また、アラミドとポリエーテルエーテルケトンの相溶性
をよくすべく、各種の添加剤を添加したり、アラミド、
ポリエーテルエーテルケトンを変性することも特に好ま
しいことである。

次に本発明のアラミド複合繊維の製法について述べるが
、二つの製法がある。

まず、第一の方法について述べる。まずアラミドとポリ
エーテルエーテルケトンをそれぞれ硫酸に溶解する。な
お、アラミド、ポリエーテルエーテルケトンの製法は従
来公知の方法等により作られ、特に限定されるものでは
ない。硫酸は高濃度硫酸が適しており９５％以上である
ことが好ましい。溶液濃度はアラミド、またポリエーテ
ルエーテルケトンの分子量等により大幅に変わり一概に
は言えない。しかし、アラミドは硫酸中で所謂液晶状態
を示す濃度にすることが好ましい。こうすることにより
、得られる複合繊維の強度化が高くできる。また、適度
に温度をかけることも好ましいことである。

次に両溶液を複合流になるように複合する。複合する方
法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法が広
く使える。すなわち１口金部等で複合することが好まし
い。複合比率は複合繊維のアラミドとポリエーテルエー
テルケトンの比率により変わるので目的に応じて決める
べきものである。次にこうして合流した複合流を細孔を
通し繊維状に成形し、引続き凝固させる。かかる製糸の
′過程で適宜磁場や電場をかけることも好ましい。

凝固の方法も特に限定されるものではなく、従来公知の
方法等が広く適用できる。

残留した溶剤を除去するため凝固の過程で、また、その
後適宜、炭酸水素ナトリウム等をはじめとする薬剤を使
うことは好ましいことである。

また、適宜、酸系の強度や弾性率をアップするために延
伸することも好ましい。さらに、複合繊維の吸水による
寸法変化率を少なくする上で、ポリエーテルエーテルケ
トンのガラス転位温度以上で熱処理するとことは特に好
ましい。

次に第二の方法について述べる。まずアラミドとポリエ
ーテルケトンを濃硫酸に溶解し、混合する。両者は別々
に濃硫酸に溶解してもよいし、また別々に溶解し２次に
混合してもよい。このときのアラミド成分とポリエーテ
ルケトン成分の比率は前者が後者より少なくする。特に
好ましいのは。

前者が２０〜４５重量％とすることである。

次に、このアラミドとポリエーテルケトンの混合溶液と
アラミドの硫酸溶液を複合する。以下。

上記と同様に混合物とアラミドからなる溶液の複合流を
細孔を通し繊維状に成形し、引続き凝固させる。

この第二の方法の場合にも第一の方法と同様に延伸や、
ポリエーテルケトンのガラス転位温度以上で熱処理等を
することは特に好ましい。

本発明の複合アラミド繊維は、高強度であると共に、吸
湿、吸水しても寸法変化がしに＜＜、また、特にアラミ
ド成分がポリエーテルエーテルケトンで覆われた形態の
繊維は耐薬品性も高く、難燃性も高く、その上、熱接着
性があるので、繊維としての利用はもとより、アラミド
を補強成分とするポリエーテルケトンの成形物にもでき
るので下記の広い用途が考えられるものである。

すなわち、高強度繊維、補強材、光ファイバー用補強材
、耐熱フィルター、耐薬品性フィルターアラミドを補強
成分とするポリエーテルエーテルケトン成形物の基材、
ネット眼鏡フレーム、プロペラ、棒、板、窓枠、ブライ
ンド、パラボラアンテナ用基材、流し、航空機用基材、
航空機用壁材１ｎ燃性床、実験室用流し、コンクリート
補強材、海洋資材、臨海資材、臨海コンクリート用資材
、ヘルメット、成形用チップ、プリント基板。

ローブ、防護服、スクリーン紗、フィルター用補強材、
炭素繊維との混繊糸、無機繊維との混繊糸。

高強度フィルム状物２屋根、テント、仮設屋根。

セールクロス、高強度クロス、各種のフレーム。

自転車のフレーム、ベルト基材、タイヤコード。

タイミングベルト、無段変速機用ベルト慴動部材材、低
収縮率熱融着資材、車両用資材、椅子。

家具、超伝導電線用補強材、ゴルフシャフト基材。

ラケット基材、黒板用基材、ガツト耐放射線性資材、難
燃性資材、テンションメンバー等である。

〔実施例〕

以下、実施例により、さらに詳しく説明する。

なお、当然のことではあるが２本発明がこれら実施例に
拘束されないことはいうまでもない。

実施例　ｌ Ａ、紡糸用アラミドの調整：特開昭６３−２１９１８号
公報に記載されている方法に基づき、ポリパラフェニレ
ンテレフタルアミドを試作し、ポリパラフェニレンテレ
フタルアミドが１９重量％の硫酸溶液を得た。この液は
偏光顕微鏡で観察すると光学異方性を示した。また、該
ポリパラフェニレンテレフタルアミドは固有粘度が５．
６であった。

Ｂ、ポリエーテルエーテルケトンの調整：ＩＣ■社製の
ポリエーテルエーテルケトン樹脂を２０℃の特級の濃硫
酸に添加し、溶解し、濃度１５％溶液を得た。

次に両液を試作した島の数が１０島の高分子配列体を作
る口金に通し、８０℃で複合紡糸し２次に５℃に保持さ
れた凝固槽に浸漬し、さらに水洗し、引き取った。紡糸
の巻き取り速度は１５０ｍ／分であった。なお、この過
程はすべて窒素シール下で実施した。さらに、該巻き取
り糸をアルカリ水溶液で中和し、さらに水洗し、乾燥し
、アラミド複合繊維を得た。さらに３００℃の窒素シー
ルされた加熱炉の中で１．０２倍の延伸をし、アラミド
複合繊維の延伸とポリエーテルケトンの熱処理を実施し
た。得られた繊維は下記の諸特性を持つものであった。

■アラミド（島）／ポリエーテルケトン（海）＝７５／
２５　（重量比） ■島の数＝１０ ■繊度＝約７デニール ■強度＝　１７　ｇ／ｄ ■伸度＝３．８％ ■弾性率＝５８０ｇ／ｄ ■複合繊維の中のアラミドの状態：１０本のアラミド繊
維が規則的に配列した複合繊維であり。

かつ各繊維は連続していて、また太さも均一であった。

アスペクト比＝１００以上（アラミドは連続しているの
で、実質的には無限大である。）■吸水による寸法変化
：０，０７％（吸水による寸法変化は１時間、複合繊維
を室温の水に浸漬し。

次に１３０℃の空気中で乾燥した時の収縮率を見た）。

■耐アルカリ性：１００％（１０％の水酸化ナトリウム
の２０℃溶液に繊維を１００時間浸漬した時の強度保持
率） ■熱接着性：あり。ポリエーテルエーテルケトンの融点
以上で複合繊維をプレスすると容易に複合繊維どうしが
融着した。

つまり１寸法安定性が高く、耐薬品性が高く。

かつ熱融着性があり、その上、高強度・高弾性率の繊維
が得られた。

比較例　１ 比較として、実施例１のアラミドを単独で実施例１と同
様に製糸した繊維の特性を調べたところ。

該繊維の吸水による寸法変化率は０．３１％と高く。

一方耐アルカリ性は６１％と低いものであり、また、熱
融着性もない繊維であった。

実施例　２ 下記の条件で実施例１の海と島の比率を島が４０重量％
、海が６０重量％（なお、この場合のポリエーテルケト
ンは２５重量％硫酸溶液）になるように変更し、その他
は実施例１と同様にしてアラミド複合繊維を製糸した。

本繊維を収束してポリエーテルケトンの融点より高温で
ある３４０℃の熱プレスロールに通し。

板状物を作ったところ、ポリエーテルエーテルケトンが
熔融して接着し７表面が均一な板状物が得られた。

実施例　３ 実施例１のアラミドの硫酸溶液と実施例１のポリエーテ
ルケトンの硫酸溶液を混合攪拌したちのを実施例１の海
成分にし、アラミドの硫酸溶液を島成分にして、さらに
その外側に実施例２のポリエーテルケトンの硫酸溶液を
複合化し、３重構造からなる複合繊維を作った。製糸で
は特に問題はなかった。この繊維の断面構造は、外側に
ポリエーテルケトンがあり、その内側には比較的太いア
ラミドがあり、そのアラミド繊維の間にはフィブリル状
のアラミドがポリエーテルエーテルケトンの中に分散し
ているものであった。

かかる本発明による複合アラミド繊維は特にアラミドと
ポリエーテルエーテルケトンの接着性が高く、屈曲させ
てもフィブリル化しにくいものであった。

〔発明の効果〕

本発明の構成をとることにより、下記の大きな効果をも
たらす。

■ポリエーテルエーテルケトンの寸法安定性が高いので
、吸湿、吸水による寸法変化の少ない複合アラミド繊維
である。

■特にアラミド成分が繊維の表面に露出しない繊維構造
にするとことにより、極めて耐アルカリ性の高い複合ア
ラミド繊維を実現できる。

■ポリエーテルエーテルケトンが熱可塑性なので９熱接
着性を有する複合アラミド繊維である。

■ポリエーテルエーテルケトンが耐フィブリル性る複合
アラミド繊維である。

■本発明の複合アラミド繊維は、プレス処理等すること
により、容易にアラミド強化ポリエーテルエーテルケト
ンとなり得る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）主鎖の結合が主にパラ結合であるアラミド成分と
   ポリエーテルエーテルケトン成分よりなる複合繊維であ
   って、該アラミド成分は複合繊維の中で繊維状であるこ
   とを特徴とする複合アラミド繊維。
2. （２）複合繊維の中のアラミド繊維状物のアスペクト比
   が２０以上であり、かつ、繊維状のアラミド成分が複合
   繊維の横断面積１０００平方μ当り３本以上存在する請
   求項１に記載の複合アラミド繊維。
3. （３）アラミド成分が、ポリパラフェニレンテレフタル
   アミドである請求項１に記載の複合アラミド繊維。
4. （４）主鎖の結合が主にパラ結合であるアラミドと芳香
   族のポリエーテルケトンをそれぞれ硫酸に溶解し、次に
   アラミドとポリエーテルエーテルケトンを複合繊維の中
   で共に連続するように両者を複合し、細孔を通して繊維
   状に形成し、次に凝固させることを特徴とする複合アラ
   ミド繊維の製法。
5. （５）主鎖の結合が主にパラ結合であるアラミドとポリ
   エーテルエーテルケトンを硫酸に溶解混合した溶液に、
   主鎖の結合が主にパラ結合であるアラミドの硫酸溶液を
   合流せしめ、次に細孔を通して繊維状に形成し、次に凝
   固させることを特徴とする複合アラミド繊維の製法。
6. （６）凝固後の繊維をポリエーテルエーテルケトンのガ
   ラス転位温度以上で熱処理することを特徴とする請求項
   ４または５に記載の複合アラミド繊維の製法。