JPH06123013A - 耐疲労性の改良された高強力高弾性率繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐フィブリル性、耐疲労性を改良した、高強
力・高弾性率繊維を供給するものである。 【構成】 芯成分Ａが異方性溶融相を形成し得る芳香族
ポリエステル、鞘成分Ｂが分岐ポリ（アリーレンスルフ
ィッド）である樹脂からなる複合繊維で、Ｂ成分の面積
比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．０５〜０．６である芯鞘型
複合繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐薬品性、耐摩耗性に
優れた高強力高弾性率繊維を供給するものであり、その
利用分野は、一般産業用資材、特に耐薬品性ロープ、布
帛、バグフィルター等およびＦＲＣ用途、プリント基板
用基布、スクリーン紗等に広く活用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】異方性溶融相を形成する芳香族ポリエス
テル繊維は、例えば特開昭６１−１７４４０８号公報に
あるように、高強力高弾性率となることが知られてい
る。これらの繊維は、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向
しているため繊維軸方向にフィブリルが発達し、高強力
高弾性率を有する繊維となるが、繊維軸に直角な方向で
は弱い分子間力が働くのみで、摩耗により容易にフィブ
リル化が発生し、トラブルの原因となっていた。また、
アルカリ等により加水分解を受け物性低下をおこす欠点
もあった。これらの欠点を改善する目的で、芯成分が異
方性溶融相からなる芳香族ポリエステル、鞘成分がポリ
フェニレンサルファイド（以下ＰＰＳと略す）からなる
複合繊維が、本発明者らにより特開平１−２２９８１５
号公報に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２２９８１
５号公報に記載されている如く、鞘成分をＰＰＳとする
ことで、耐フィブリル化性、摩耗性が改良されるのは事
実であるが、鞘成分のＰＰＳが延伸されていないため、
未結晶化の状態のままであり、そのため、長時間放置し
たり、高温雰囲気にさらされると、結晶化し、ヒビ割
れ、鞘剥離等のトラブルを発生する。また鞘成分は、強
度、弾性率に全く寄与しないため、鞘成分が多くなるほ
ど強度、弾性率が低くなる。また、未結晶化状態である
鞘成分の軟化点が低いため、熱処理中に、フィラメント
間、ヤーン間の膠着が発生するため、強度アップに十分
な熱処理条件を採用することができなかった。本発明者
らは、鋭意検討を行った結果、表面フィブリル化の生じ
ない、耐疲労性の著しく改善された高強力、高弾性率繊
維を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、芯成分Ａが異
方性溶融相を形成し得る芳香族ポリエステル、鞘成分Ｂ
が、その８０重量％以上が分岐ポリ（アリーレンスルフ
ィド）である樹脂からなる複合紡糸繊維であって、該繊
維の横断面に占めるＢ成分の面積比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）
が０．０５〜０．６であることを特徴とする耐疲労性の
改良された高強力高弾性率繊維である。

【０００５】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーと
しては、例えば、下記に示す反復構成単位の組み合わせ
からなるポリマーが挙げられる。

【０００６】

【化１】

【化１】

【０００７】好ましい溶融異方性ポリマーは、融点ＭＰ
が２６０〜３６０℃の範囲のものである。ＭＰの測定
は、示差走査熱量計（メトラー社製ＤＳＣ）で観察され
る主吸熱ピークのピーク温度で行った。より好ましくは
ＭＰが２７０〜３２０℃のものである。

【０００８】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーと
して最も好ましいのは、下記化２の反復構成単位からな
るポリマーである。

【０００９】

【化２】

【００１０】特に上記〔Ｅ〕、〔Ｆ〕の反復構成単位が
合計で８０モル％以上である全芳香族ポリエステルが好
ましい。中でも特に、〔Ｅ〕と〔Ｆ〕の合計量に対する
〔Ｆ〕の反復構成単位が３〜４５モル％である全芳香族
ポリエステルが好ましい。本発明にいう溶融異方性と
は、溶融相において光学的異方性を示すことである。こ
の特性は、例えば、試料をホットステージにのせ、窒素
雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することに
より認定出来る。

【００１１】本発明に用いられる溶融異方性ポリマーＡ
には、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネー
ト、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリエーテルエステルケトン、フッソ樹脂等
の熱可塑性ポリマーを添加しても良い。また、酸化チタ
ンやカオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カー
ボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を１０重量％以内
であれば含有しても良い。

【００１２】本発明の鞘成分Ｂは、その８０重量％以上
が分岐ポリ（アリーレンスルフィド）である樹脂であ
り、本発明に言う分岐ポリ（アリーレンスルフィド）樹
脂とは、芳香族単位の総モルを基準に約８０〜９９．９
モル％の芳香族単位が下記化３である。

【００１３】

【化３】

【００１４】ポリ（アリーレンスルフィド）の製造方法
としては、工業的には、ｐ−ジクロロベンゼンで代表さ
れるｐ−ジハロベンゼンと硫化ナトリウムを反応させて
ハロゲン元素をハロゲン化ナトリウムとして取り除き、
前記化３のような重合体を製造する方法が用いられてい
るが、本発明で用いられる分岐ポリ（アリーレンスルフ
ィド）は、分子中に２個より多いハロゲン原子の置換基
を有するポリハロ芳香族化合物を重合の際にｐ−ジハロ
ベンゼンに対して０．１〜５モル％添加することにより
得られる。

【００１５】本発明に言う分子中に２個より多いハロゲ
ン原子の置換基を有するポリハロ芳香族化合物とは、式
ＲＸｎによって表わすことができ、式中各Ｘは、塩素、
臭素、および沃素より成る群から選ばれ、ｎは３から６
までの整数であり、そしてＲは、約４までのアルキル置
換を有することのできる原子価ｎの多価芳香族基であ
り、Ｒ中の炭素原子の合計数は６から約１６までの範囲
内である。本発明方法に於いて用いることができる分子
当たり２個より多いハロゲン原子の置換基を有するいく
つかのポリハロ芳香族化合物の例には、１，２，３−ト
リクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、
１，３−ジクロロ−５−ブロモベンゼン、１，２，４−
トリヨウドベンゼン、１，２，３，５−テトラブロモベ
ンゼン、ヘキサクロロベンゼン、１，３，５−トリクロ
ロ−２，４，６−トリメチルベンゼン、２，２′，４，
４′−テトラクロロビフエニル、２，２′，５，５′−
テトラ−ヨウドビフエニル、２，２′，６，６′−テト
ラブロモ−３，３′，５，５′−テトラメチルビフエニ
ル、１，２，３，４−テトラクロロナフタレン、１，
２，４−トリブロモ−６−メチルナフタレン、及び類似
のもの、およびその混合物が含まれる。鞘成分Ｂに含有
されていてもよいその他の含有成分としては、ｐ−ジハ
ロベンゼン、アルカリ金属スルフィド類、有機アミド類
といった反応物や、２０重量％未満の他のポリマーや、
添加物たとえば顔料、カーボン、熱安定剤、紫外線吸収
剤、滑剤、蛍光増白剤等が含まれていてもよい。

【００１６】本発明の鞘成分は、分岐構造を有し、繊維
化およびその後の熱処理工程で架橋構造をとるため、鞘
の皮膜強度が強く、摩耗等による鞘成分の剥離トラブル
はほとんど生じない。また、架橋構造により熱処理時の
膠着発生が少なく、そのため芯成分のである溶融液晶ポ
リマーの熱処理（固相重合）を強化出来るため、高強力
で高弾性率を有する繊維となる。

【００１７】本発明の芯鞘繊維は、公知の方法、例えば
図１に示されるノズル構造で得られる。得られる繊維の
断面形状としては、例えば図２のものが含まれる。なお
図中、Ａが芯成分ポリマー、Ｂが鞘成分ポリマーであ
る。本発明の効果を更に発揮させるためには、複合比率
を０．０５〜０．６とすることである。本発明に言う複
合比率（Ｒ）とは、芯成分の断面積をＡ、鞘成分の断面
積をＢとするときＲ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）で表わされる。断
面積比は、繊維横断面の顕微鏡写真から求められるが、
製造時には、芯と鞘の吐出量を体積比で調整することに
より行われる。

【００１８】複合比率が０．０５未満では、鞘成分によ
る被覆が十分ではなく、一部芯が露出したり、摩擦や摩
耗により、剥れたりする場合がある。逆に０．６を越え
ると芯成分が減少し、結果として強度、弾性率の低い繊
維となる。本発明の繊維において芯成分は鞘成分により
完全に被覆されている必要はない。

【００１９】本発明の複合繊維は、紡糸しただけで既に
十分な強度、弾性率を有しているが、弛緩熱処理や緊張
熱処理により性能をさらに向上させることができる。熱
処理は、窒素等の不活性雰囲気や、空気の如き酸素含有
の活性雰囲気中または減圧下で行うことが可能である。
熱処理雰囲気は露点が−４０℃以下の気体が好ましい。
好ましい熱処理温度条件としては、鞘成分の融点以下で
かつ、芯成分の融点マイナス４０℃以下から順次昇温し
て行くパターンが挙げられる。処理時間は、目的の性能
により数分から数十時間行うことが出来る。

【００２０】熱の供給は、気体等の媒体を用いる方法、
加熱板、赤外ヒーター等による輻射を利用する方法、熱
ローラ、プレート等に接触して行う方法、高周波等を利
用した内部加熱方法等がある。処理は、目的により、緊
張下あるいは無緊張下で行なわれる。処理の形状は、カ
セ状、チーズ状、トウ状（例えば金網等にのせて行
う）、あるいはローラ間の連続処理によって行われる。
繊維の形態は、フィラメント、カットファイバーいずれ
も可能である。緊張熱処理は、芯成分の融点より６０℃
以上低い温度で、切断強力の１０〜５０％の張力をかけ
た状態で行うことが好都合であり、この処理で弾性率お
よび耐疲労性が更に改善される。

【００２１】本発明によって得られる繊維を用いた産業
上の利用例としては次の様のようなものが挙げられる。 １．樹脂補強用（カーボン、ガラス繊維との複合化）に
使用されるもの スキー板、ゴルフクラブやゲートボールのヘッドおよび
シャフト、テニスやバトミントンのラケットフレーム、
ヘルメット、バット、メガネフレーム、プリント基盤、
モーター回転子のスロット、絶縁物、パイプ、高圧容
器、自動車、自動二輪車、二輪車、列車、船、飛行機、
宇宙船等の一次あるいは二次構造体 ２．ゴム補強用に使用されるもの タイヤ、ベルト、各種タイミングベルト、ホースのゴム
補強用資材 ３．パイプ状で使用されるもの １）摩耗材（他繊維との混合使用、樹脂の補強）、ブレ
ーキライニング、クラッチフェーシング、軸受け ２）その他 パッキン材、ガスケット、濾過材、研磨材 ４．カットファィバー、チョップドヤーン状で使用され
るもの 紙（絶縁紙、耐熱紙）、スピーカー用振動材、セメント
補強材、樹脂補強材 ５．フィラメント、紡績糸ヤーン状で使用されるもの コントロールケーブル、ヒーター線芯糸、テンションメ
ンバー（光ファイバー、ヘッドホーンコード等）、ロー
プ、コード、ザイル、命綱、釣糸、延網 ６．織物あるいは編物状で使用されるもの スクリーン紗、コンベアベルト、ヨットセール、テン
ト、濾過布、膜類、防弾チョッキ、安全手袋、安全ネッ
ト、耐熱耐炎服、前掛け等保護具、ゴム補強用基布、自
動車、列車、船、飛行機、宇宙船等の内張等が挙げられ
る。 織物としては、他繊維との交織も可能であり、例えば経
糸に金属細線（１０〜１００μｍ）、緯糸に本発明の繊
維（１０〜１００μｍ）からなる基布は、電気部品材料
用（プリント基板や、各種コネクター類）に使用され
る。

【００２２】本発明に言うフィブリル化とは、ヤーンを
１００ｇの張力下で三点のチタンガイドに通し、１００
ｍ／ｍｉｎで１時間走行させた時のガイドに付着するフ
ィブリルの量により、多いものを×、全く出ないものを
○、中間を△として評価した。本発明に言う耐疲労性強
力保持率とは、約１５００ｄｒ（５００ｄｒ×３本）の
ヤーンを、下撚２８０Ｔ／ｍ、上撚２８０Ｔ／ｍの双糸
とし、コードをつくり、ゴム中に包理して行うベルト屈
曲テスト法で２５万回処理した後の強力保持率で評価し
た。

【００２３】本発明に言う摩耗性とは、試料ヤーンを１
０本引揃え、反転回転体と他端の滑車とに１．５回ヨリ
合せ、８の字状にセットし滑車に３ｋｇの荷重をかけ、
反転回転体でヤーンを往復ヨリ合せ摩耗させ切断までの
回数を求める繊維間摩耗と、１／１０ｇ／ｄの荷重をか
け、直径１０ｃｍの丸砥石（回転数：１００回／分、接
触角：１００度）で切断までの回数で示すグラインダー
摩耗テストの両者で評価した。

【００２４】

【実施例】以下実施例により本発明をより具体的に説明
するが、本発明は、これにより限定されるものではな
い。 実施例１ 芯成分Ａとして前記構成単位（Ｅ）と（Ｆ）が７３／２
７モル％である全芳香族ポリエステルポリマーを用い
た。 このポリマーの物性は、 ＭＰ＝２８１℃，ＭＶ＝５００ｐｏｉｓｅ ηｉｎｈ＝５．０ｄｌ／ｇ である。融点ＭＰは、メトラー社製ＴＡ−３０００ＤＳ
Ｃで求めた吸熱ピーク温度である。溶融粘度ＭＶは、東
洋精機製キャピログラフ１Ｂ型を用い３００℃の温度
で、剪断速度γ＝１０００／１ｓｅｃの時の値である。
対数粘度（ηｉｎｈ）は次のようにして求めた。試料を
ペンタフルオロフェノールに０．１重量％溶解し（６０
〜８０℃）、６０℃の恒温槽中でウベローデ型毛管粘度
計（例えば高分子学会編“高分子科学実験法”東京化学
同人Ｐ１７９（１９８６）東京）で測定する。 ηｉｎｈ＝［１ｎ（ηｒｅｌ）］／Ｃ 鞘成分Ｂとして、重合時に、１，２，４−トリクロロベ
ンゼンを０．１５モル％添加したポリ（ｐ−フェニレン
スルフィド）を用いた。

【００２５】複合比率Ｒ＝０．３３で図１に示す５０ホ
ールの口金より温度３１５℃で複合紡糸した。ノズル径
は０．１５ｍｍφで、巻取速度１０００ｍ／分で２５０
デニールのフィラメントを得た。得られた繊維性能は 強度（ＤＴ）：９．１ｇ／ｄ 伸度（ＤＥ）：２．１％ 弾性率（ＩＭ）：５０１ｇ／ｄ 断面積比（Ｒ）：０．３３ 結節強度（ＫＴ）：４．２ｇ／ｄ ループ強度（ＬＴ）：６．８ｇ／ｄ であつた。この繊維を、２４０℃で２時間、２７７℃で
１５時間Ｎ↓2ガス中で熱処理した。

【００２６】得られた熱処理糸は、ヤーン間の膠着はな
く、 ＤＴ＝２４．２ｇ／ｄ ＤＥ＝３．８％ ＩＭ＝５３２ｇ／ｄ ＫＴ＝１０．３ｇ／ｄ ＬＴ＝１４．８ｇ／ｄ であった。

【００２７】比較例１ 鞘成分として、分岐構造を含まないポリ（ｐ−フェニレ
ンスルフィド）樹脂を用いたこと以外、本質的に実施例
１と同様の方法で２５０デニールのフィラメントを得
た。得られた繊維性能は ＤＴ＝８．７ｇ／ｄ ＤＥ＝２．０％ ＩＭ＝４７７ｇ／ｄ Ｒ＝０．３３ ＫＴ＝３．８ｇ／ｄ ＬＴ＝５．９ｇ／ｄ であつた。この繊維を実施例１と同条件で熱処理した
が、ヤーン間の膠着が激しく解舒出来なかった。そこ
で、２４０℃で１時間、２６０℃で２時間、２６５℃で
１５時間Ｎ↓2ガス中で熱処理した。ヤーン間の膠着は
無く、フィラメント間も実施例１と同程度となった。得
られた繊維の性能は ＤＴ＝１８．２ｇ／ｄ ＤＥ＝３．０％ ＩＭ＝４９７ｇ／ｄ ＫＴ＝７．７ｇ／ｄ ＬＴ＝１０．３ｇ／ｄ であつた。両者について、耐フィブリル化、耐疲労性、
繊維間摩耗グラインダー摩耗の評価結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】本発明の繊維は、高強力、高弾性率である
ばかりでなく、耐フィブリル性、耐疲労性が優れ、か
つ、繊維間摩耗、グラインダー摩耗に対しても優れた性
能を示している。

【００３０】

【発明の効果】本発明の芯鞘型複合繊維は高強力・高弾
性率を有しているとともに、耐フィブリル性や耐摩耗性
においても優れ、さらに長期間経過後や高温雰囲気中に
長時間放置した後においてもひび割れや鞘成分の剥離を
生じることが少なく、しかも繊維の強度を高めるための
熱処理の際に繊維間膠着を生じることが実質的にない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維を製造するのに用いられるノズル
の断面図である。

【図２】本発明の繊維の断面図である。

【符号の説明】

Ａ…芯成分ポリマー Ｂ…鞘成分ポリマー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯成分Ａが異方性溶融相を形成し得る芳
   香族ポリエステル、鞘成分Ｂがその８０重量％以上が分
   岐ポリ（アリーレンスルフィド）である樹脂からなる複
   合紡糸繊維であって、該繊維の横断面に占めるＢ成分の
   面積比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．０５〜０．６であるこ
   とを特徴とする高強力高弾性率繊維。