JPH03891A

JPH03891A - ポリフェニレンスルフィド繊維からなる紙状材とその製造方法

Info

Publication number: JPH03891A
Application number: JP13298489A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Fukada; 深田　俊輔; Kenkichi Yagi; 八木　健吉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1991-01-07
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2890470B2

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、ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳと
略称する）系繊維からなる紙様の構造体（以下、紙状材
と呼ぶ）とその製造方法に関する。

さらに詳しくは、特に各種産業用資材として耐熱性はも
ちろんのこと、耐化学薬品性、電気特性に優れ、特異な
剛性にも富むＰＰＳ紙状材に関するものであり、これら
の特性を生かした各種産業用の各種の基材はもちろんの
こと、絶縁紙、被覆紙、分離用シート状物、音響材料な
どの分野に優れた性能を発揮し得るＰＰＳ紙状材とその
製造方法に関するものである。

［従来技術］エンジニャリングプラスチックとして著名なＰＰＳ重合
体は、各種プラスチックの原材料として使用されている
ことはもちろんのこと、特に、その形態として繊維構造
化、不織布構造化の試みがなされ、たとえば、米国特許
第４４５４１８９号明細書にはスパンボンド不織布とそ
の製造技術が提案されているところである。

このような技術は、従来から知られていると宮える嵩高
である布状シートとその製造技術を提供してはいるもの
の、緻密な紙状構造体を作るまでには至っていな（、そ
のような従来技術により特に緻密な紙状構造体を得るた
めには、外部からポリイミドなどのフェス接着を行なう
などの後加工による方法によらねばならなかったもので
ある。

しかしながら、この方法によると、特に用いられる外部
添加接着剤の性能とコストに左右される製品が提供され
ることになって、必ずしも好ましいものではなく、同時
にまた、完全なＰＰＳ固有の特性を生かすことが難しく
なったり、製造上の問題としても種々の繁雑な手段を必
要とするなどの不都合があった。

また、ＰＰＳの紙様の構造体を得るための別の試みとし
て、たとえば特開昭６１−２８９１６２号公報にはＰＰ
Ｓ重合体からなる未延伸短繊維を延伸短繊維に混合させ
てウェッブを形成し、これを加熱と加圧により圧着する
という方法が提案されている。

しかしながら、このような方法では短繊維から成るため
に強度特性面の改良を図ることが困難なことはもちろん
、未延伸ＰＰＳ繊維に特有の加熱収縮が非常に大きく、
かつ収縮応力が高いために、処理操作が特に困難である
とともに、さらに延伸繊維との混合により繊維相互間の
圧着性においても問題があり、結局、得られる紙状の構
造体は機械的強度が低く摩擦にも弱いものになってしま
うなどの問題があって、全く実用的なものではなかった
。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、前述したような各種従来技術における
問題点を解消し、緻密で高剛性に富み、引張強度、引裂
強力において優れているとともに、実質的に外部接着剤
を含まないことにより、ＰＰＳ本来の工業的特性を十分
に発揮し得る純ＰＰＳ重合体繊維からなる紙状材とその
製造方法を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］上述した目的を達成する本発明のポリフェニレンスルフ
ィド繊維からなる紙状材は、紙様の構造体であり、ポリ
フェニレンスルフィド重合体からなる繊度０．１デニー
ルないし１０デニール未満の繊維から構成され、強度０
．０１ｋｇ／ａｍ／ｇ／−以上、引裂強力０．００５ｋ
ｇ／ｇ／ｄ以上、密度が０．０４ｇ／ｃｃ以上であるこ
とを特徴とする紙状材である。

また、本発明のポリフェニレンスルフィド繊維からなる
紙状材の製造方法は、ポリフェニレンスルフィド重合体
よりなるとともに、繊度０．１デニールないし１０デニ
ール未満であってかつ完全延伸繊維の８０％未満の配向
度である未延伸繊維からなり、かつ、目付が１０ｇ／ｒ
ｒｒないし５００ｇ／ｒｒｆ、１３０℃の加熱雰囲気中
で面積収縮率が０ないし２５％以下である短繊維もしく
は長繊維からなるウェッブを用い、該ウェッブを温度１
３０℃ないし２５０℃の加熱下でのプレス処理に供する
ことを特徴とするポリフェニレンスルフィド繊維からな
る紙状材の製造方法である。

［作用］以下、さらに詳しく本発明について説明をする。

本発明においてＰＰＳ重合体とは、米国特許第３９１２
６９５号明細書に開示されているようなジクロルベンゼ
ンとＮａ２　Ｓからなる重合物を言う。特に、中でも、
通常、繊維用として供されるものは３００℃におけるメ
ルトフローレートが１０ないし５００程度の溶融粘度の
ものであることが好ましいものである。

まず、本発明のＰＰＳ紙状材を製造するプロセスから説
明すると、上述のようなＰＰＳ重合体は、たとえば、通
常の溶融押出機により３００℃以上の温度で溶融され、
該溶融物を計量ポンプを経て多数の細孔を有する紡糸口
金から繊維状物として吐出する。該細孔の形状は、通常
は０．１ｍｍから０．５ｍｍの直径のものであり、１個
の口金当たり１０ないし３００個、多い場合には２００
０個程度もの細孔が配置されるものである。吐出量は、
１個の細孔当り毎分０．１ｇないし１０ｇ１好適には毎
分０．５ｇないし２ｇの量で吐出される。

吐出された糸条は、通常は周速５００ｍ／分ないし数千
ｍ７分のゴデーローラに巻付け、集束して巻き取るかも
しくはトウ状で受箱に収納される。

このような方法で得られたＰＰＳ繊維は、その複屈折が
０．００３ないし０．１２程度を示し、切断伸度３０％
ないし５００％となる。

本発明ではこれらの繊維を、必要なれば後延伸を追加す
ることによって、繊度が０．１デニールないし１０デニ
ール未満でありかつ複屈折が完全延伸繊維の８０％未満
、好ましくは８０％未満で２０％以上となるように調整
し、さらに繊維群を拡開してウェッブ状とする。この場
合の複屈折は、０．００４ないし０．１６の範囲にある
が、より好適には０．００５ないし０．１１０の範囲内
にあるものが紙状にするための緻密化処理を行なうのに
望ましい。

上記のような繊維からなる該ウェッブ状物は、１３０℃
の加熱雰囲気中で面積収縮率が０ないし２５％以下の特
徴を有するものである。また、該ウェッブは、適宜長繊
維のままであるいは短繊維化されたものによって構成さ
れてもよい。該ウェッブ状物の目付は、Ｌｏｇｌｏｆな
いし５００ｇ／Ｍとすることが実際的で良好な紙状材を
得る上で必要である。

また、本発明の好適な態様として、溶融押出しをした糸
条を高速空気流に随伴させて高速噴射紡糸をすることは
、特に上述の所望の配向度（完全延伸繊維の配向度の８
０％未満）の繊維を、機械的延伸を行なうことなく形成
せしめる点、および、連続繊維を拡開し均一なウェッブ
を形成できる点において好適なものである。このように
紡糸された繊維を次段階で機械的延伸を行なうことなく
所望の複屈折になるよう繊維の配向度を達成した場合は
、機械的延伸、すなわち２段以上のローラ間でストレッ
チをかける場合に多くある延伸残留歪を残すことが少な
いので、捕集したウェッブの熱処理による面積収縮を低
く保つことができることになり、製造工程の安定化、最
終品質の高級化に著しく寄与し得るものである。

上述のウェッブ状に捕集した後に、本発明の方法では、
該ウェッブを、さらに温度１３０℃ないし２５０℃の加
熱下でのプレス処理に供することより繊維相互間の圧着
と熱安定化処理を行なわしめるものである。このとき、
プレス方式は、平板プレスあるいはカレンダーローラー
プレス方式等のいずれであってもよいが、好適には、プ
レス前のシートへの張力掛け、プレス後の冷却とプレス
シートへの張力付加などの補足的処理を比較的自在に付
加し得る点からカレンダーローラ一方式がよい。

処理温度は、速度、圧力などの条件の選択によっても変
わり、必ずしも一概には言えない点もあるが、好ましく
は１４０℃ないし２２０℃の範囲で行なうのが、操作上
また紙状材の品質の安定化ができる点で好ましいもので
ある。

また、カレンダーローラープレスにより熱プレスを行な
う場合には、少なくとも線圧５００ｋｇ／ｍ以上の少な
くとも上下一対のカレンダーローラーを用いて行なうの
が好ましく、また、少なくとも上下一対の該カレンダー
ローラーとしては、スチール製のカレンダーローラーを
用いているものを使用するのが好ましいものである。

上述の通りの加熱下での熱プレス処理により、実質的に
外部接着成分が用いられることなく、構成繊維どうしの
自己接着により形態が保持されているＰＰＳ紙状材が得
られるものである。

なおまた、本発明の方法では、上述の温度１３０℃ない
ｔ、　２５０℃の加熱下でのプレス処理に供する前に、
該ウェッブを拘束または未拘束状態下に１００℃以上１
４０℃以下の温度での予備熱プレス処理に供することが
好ましい。

この予備熱プレス処理工程は、引き続く上述の高温プレ
ス処理時の熱収縮による操作性を良好なものにするのに
効果的であり、ひいては品質の改良につながることはも
ちろんのこと、該ウェッブの非常に破損しやすいという
取り扱い性を改善できる点でも効果を有するものである
。かかる点から、該予備熱処理の方式としては、ベルト
プレスもしくは一対の熱ロールによるカレンダリングに
よる処理が好ましい。その温度は、１４０℃を越えない
ことがウェッブの熱収縮上から好ましく、より好適には
１２０℃以下、さらに好適には１１０℃以下の温度で行
なうのがよい。１４０℃を越えるとウェッブの熱収縮率
が高く、たとえ拘束下に熱処理したとしても拘束直前の
ウェッブが輻射熱、あるいは加熱体からの熱移動により
不均一な収縮を起こしたりすることがあり好ましくない
。

このような傾向は、１２５℃近辺より高くなるにつれて
徐々に表われてくるので十分に注意をすることが望まし
い。

以上の本発明の方法をより効果的に発揮せしめる上にお
いて、ＰＰＳ重合体の中に０．０１モル％ないし２モル
％のトリクロルベンゼンを重合せしめた場合、紡糸延伸
工程中の延伸歪が吸収され、かつウェッブの熱収縮の応
力が低下するため前述のウェッブ熱処理、圧着処理が著
しくやりやすくなり、高品位の紙状材が得られる。

さらにまた、ＰＰＳ重合体を溶媒から固化させた顆粒品
を溶融造粒することなく、そのままか、または乾燥し溶
融紡糸する場合、溶融造粒した場合に比べ、ウェッブの
予備熱処理および融着処理における収縮安定性に著しく
寄与する。多分このことは、トリクロルベンゼン共重合
による多次元的分子構造の発生、これら構造の熱的変化
工程が、ちょうど溶融紡糸、特に高速紡糸条件による繊
維構造形式過程と繊維の熱処理過程に収縮機能を緩和す
る方向に寄与することを意味しているものとも考えられ
るが、実用上の効果には驚くべきものがある。

本発明で得られるＰＰＳ紙状材は、ＰＰＳ重合体の長繊
維からなる密度０．０４ｇ／ｃｃ以上の非常に緻密で、
外部接着剤を使用することなく、すべてＰＰＳ長繊維が
隣接点で接合するため切断強度０．０１ｋｇ／ｃｍ／ｇ
／ｎｆ以上の強い紙状材テアって、かつ、最も特徴とす
るところは、引裂強力が０゜００５ｋｇ／ｇ１０ｆ以上
の同じレベルの重量目付の各種重合体からなる短繊維紙
状材あるいはフィブリッド紙状材に比べて粘り強い紙状
材が得られる点である。

また、本発明のＰＰＳ紙状材は、熱的に非常に安定なも
のであり、具体的には、たとえば１８０無張力熱処理で
面積収縮率が１０％以下等の熱収縮特性を有するもので
ある。

これらの特徴の発揮されるゆえんは、長繊維からなる高
密度紙状材であること、各長繊維の特定の配向繊維によ
る接合品であること、かつ特定配向繊維を溶融すること
なく表面の圧着に期待した効果の実現による。このよう
なＰＰＳ長繊維からなる紙状材は、類例を見ないユニー
クな新規製品であり、各種の産業用被覆材はもちろん、
その電気特性、耐化学薬品性、耐熱性、高剛性に性能を
発揮する濾材、成形材や音響部材など特殊用途にも有用
である。

本発明による製造方法の改良のためには、予備熱処理の
省略、接合処理前におけるシート張力の増強、接合処理
アウトのシート冷却及び張力掛けなど多くの態様がある
が、それらの改良方法も全て本発明方法の範囲に含まれ
ることは言うまでもない。

また、接合前後のシートの模様付け、立体成型、他素材
との複合貼り合せ、構成繊維の断面形状の変更などの製
品形態の変更も本発明の範囲に含まれることは言うまで
もない。

［実施例］以下、実施例により、本発明の構成、効果について具体
的に説明をする。

ｐ−ジクロルベンゼン１．０２モル、硫化ソーダ１モル
、苛性ソーダ０．１４モル、トリクロルベンゼン０．　
２モルの配分によりｎ−メチルピロリドン中で触媒存在
下で重合させたＰＰＳ共重合体を再生、脱塩、顆粒品と
し、メルトフロー１７−ト７０の重合体を作り、該顆粒
品を１８０℃熱風中で４時間乾燥させ、３２０℃の溶融
押出機で溶融し、直径０．３ｍ＋ｎの細孔が７０個穿設
された紡糸口金から毎分単孔当り１ｇの割合で糸条を吐
出した。このとき、口金下１００ｃｍの位置に空気ジェ
ットを配し、２　ｋｇ　／　ｃｌ　Ｇの圧縮空気を送太
し、吐出糸条を吸引噴出させ、毎分４０００ｍの速度で
繊度２，２デニール、複屈折０．０９の連続フィラメン
トとし、該フィラメントを衝突板に当て個々のフィラメ
ントに開繊させ、ジェット装置の下方４０ｃｍに配した
金網上に幅６０ｃｍのウェッブ状に捕集し、目付け５０
ｇ／ｎｆになるように金網を移動させた。

金網の末端に金属製一対のカレンダーロールを配し、温
度１００℃で線圧１トン／ｍの予備プレスを行ない、次
いで金属（スチール）製の一対の熱カレンダーで温度１
８０℃、線圧５トン／ｍの押圧処理を行なった。

得られたシートは、表面が平滑な良好な紙状のものであ
り、密度は０．　７ｇ／ｃｃ、引張強度は０゜０４　ｋ
ｇ　／　ａｍ　／　ｇ　／　ａｒ　％引裂強力０．０２
５ｋｇ／ｇ／ｍ２の強靭で従来にない良好なＰＰＳの紙
状材と認められるものであった。

なお、ここで１、引張強度は、テンシロン引張試験機に
より３ｃｍ幅のストリップ法で切断時の強力を測定し、
測定に供した試料の目付けで割った値であり、引裂強力
は、舌法体により測定した値を目付で割った値である。

こうして得られた本発明によるＰＰＳの紙状材は、通気
性に富み、耐水性に優れ、固有の電気絶縁性、耐薬品性
、熱安定性を有し、フィルタ・−類、電気被覆材用途に
非常に有用なものであった。

［発明の効果］本発明により得られるＰＰＳ紙状材は、従来の合繊フィ
ブリッドからなる紙に比べ、フィラメントを構成素材と
し特殊な接合要件を具備しているため、外部からの接着
材あるいは分散剤などを実質的に含むことなく、純ＰＰ
Ｓ重合体の機能を保持し得る紙状材を提供できるために
、前述の各分野に優れた効果を発揮する。

また、この紙状材は、従来のフィブリッド抄紙法とは全
く異なる方式をとっているため、生産性の向上、技術の
繁雑性の解消はもちろんのこと、最近の技術としての短
繊維からの抄紙法や融着型短繊維の混合抄紙法などに比
べても十分に品質特性に優れている。

また、長繊維を出発原料と１−て、乾式抄紙法による本
発明の方法は、特に、緻密化接合処理時の熱収縮挙動を
改良し得て、均一で安定な生産を可能にする技術を実現
し得たものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）紙様の構造体であり、ポリフェニレンスルフィド
重合体からなる繊度０．１デニールないし１０デニール
未満の繊維から構成され、切断強度０．０１ｋｇ／ｃｍ
／ｇ／ｍ＾２以上、引裂強力０．００５ｋｇ／ｇ／ｍ＾
２以上、密度が０．０４ｇ／ｃｃ以上であることを特徴
とする紙状材。
（２）長繊維からなり、実質的に外部接着成分が用いら
れることなく該長繊維により自己接着されているもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
紙状材。
（３）ポリフェニレンスルフィド重合体よりなるととも
に、繊度０．１デニールないし１０デニール未満であっ
てかつ完全延伸繊維の８０％未満の配向度である未延伸
繊維からなり、かつ、目付が１０ｇ／ｍ＾２ないし５０
０ｇ／ｍ＾２、１３０℃の加熱雰囲気中で面積収縮率が
０ないし２５％以下である短繊維もしくは長繊維からな
るウェッブを用い、該ウェッブを温度１３０℃ないし２
５０℃の加熱下でのプレス処理に供することを特徴とす
るポリフェニレンスルフィド繊維からなる紙状材の製造
方法。
（４）ポリフェニレンスルフィド重合体が、トリクロル
ベンゼンが添加量０．０１モル％ないし２モル％で添加
されてなるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第（３）項記載のポリフェニレンスルフィド繊維からな
る紙状材の製造方法。
（５）温度１３０℃ないし２３０℃の加熱下でのプレス
処理に供する前に、温度１００℃ないし１４０℃の予備
熱プレスを行なうように構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第（３）項または第（４）項記載のポリフェ
ニレンスルフィド繊維からなる紙状材の製造方法。
（６）ポリフェニレンスルフィド重合体よりなるととも
に、繊度０．１デニールないし１０デニール未満であっ
てかつ完全延伸繊維の８０％未満の配向度である未延伸
繊維からなり、かつ、目付が１０ｇ／ｍ＾２ないし５０
０ｇ／ｍ＾２、１３０℃の加熱雰囲気中で面積収縮率が
０ないし２５％以下である短繊維もしくは長繊維からな
るウェッブを、少なくとも上下一対のカレンダーローラ
ー間に供給して少なくとも線圧５００ｋｇ／ｍ以上でか
つ温度１３０℃以上で熱プレス接着と熱処理を行なうこ
とを特徴とするポリフェニレンスルフィド繊維からなる
紙状材の製造方法。
（７）少なくとも上下一対のカレンダーローラーが、ス
チール製のカレンダーローラーを用いたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載のポリフェ
ニレンスルフィド繊維からなる紙状材の製造方法。