JPH0797719A

JPH0797719A - 複合繊維

Info

Publication number: JPH0797719A
Application number: JP23982893A
Authority: JP
Inventors: Junyo Nakagawa; 潤洋中川; Takashi Katayama; 隆片山; Hideaki Oka; 秀明岡; Tsugifumi Kashiwamura; 次史柏村
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-11
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3266712B2

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融異方性芳香族ポリエステルからなる高強
度・高弾性率繊維は、摩擦によりフィブリル化しやす
い、耐疲労性が低い等の欠点を有しているが、これらの
欠点を著しく改善し、さらに操業的にも優れた繊維を供
給する。【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が半芳香族ポリアミドからなる
複合繊維であって、該繊維の横断面に占めるＢ成分の面
積比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．１〜０．５であることを
特徴とする繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性、耐疲労性に
優れた高強力高弾性率を有する複合繊維に関するもので
あり、その利用分野は、一般産業用資材、特にロープ、
ゴム補強、ジオテキスタイル、ＦＲＣ用途、コンピュー
ターリボン、プリント基盤用基布、エアーバッグ、バッ
グフィルター、スクリーン紗等に幅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し得る芳香族ポリエ
ステル繊維は、例えば特開昭６１−１７４４０８号公報
にあるように、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向してい
るために、高強力高弾性率を有することが知られてい
る。しかしながら、繊維軸に直角な方向では弱い分子間
力が働くのみであるため、摩擦により容易にフィブリル
が発生しトラブルの原因となっていた。また、キンクバ
ンドや座屈現象が発生し易く、かつそれが極所に集中す
る傾向があることから耐疲労性の低いものであった。こ
れらの欠点を改善する目的で、芯成分が異方性溶融相を
形成し得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号公報で提案されている。

【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、芯鞘構造にすること
で、耐フィブリル化性、耐摩耗性が改良されるのは事実
であるが、鞘成分の屈曲性高分子であるポリフェニレン
サルファイドが未延伸状態のままであるため、鞘の剥離
等の問題がしばしば生じていた。さらにポリフェニレン
サルファイドの軟化点は低く、軟化点以上の温度で熱処
理を行った場合にはフィラメント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は困
難であった。本発明は、鋭意検討を行った結果、鞘の剥
離、耐フィブリル化性、耐疲労性の著しく改善された高
強力高弾性率繊維を見出したものである。

【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
が半芳香族ポリアミドである複合繊維であって、該繊維
の横断面に占めるＢ成分の面積比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が
０．１〜０．５であることを特徴とする複合繊維に関す
るものである。

【０００５】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を言う。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でき
る。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（１）〜（１０）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】

【０００７】好ましい溶融異方性ポリマーは、融点（以
下ＭＰ）が２６０〜３６０℃の範囲のものであり、さら
に好ましくはＭＰが２７０〜３５０℃のものである。Ｍ
Ｐ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があらわれる温度を測定するこ
とにより行った。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例は、下記化２の反復構成単位か
らなるポリマーである。

【０００８】

【化２】

【０００９】上記（Ｅ）、（Ｆ）の反復構成単位からな
る部分が８０モル％以上である全芳香族ポリエステルが
特に好ましく、特に、（Ｅ）、（Ｆ）の反復構成単位か
らなる部分のうち、（Ｆ）の成分が３〜４５モル％を占
める全芳香族ポリエステルが最も好ましい。

【００１０】本発明にいう半芳香族ポリアミドとは、脂
肪族ジアミンと芳香族成分を主とするジカルボン酸とか
ら得られるポリアミドである。脂肪族ジアミンは次式で
示されるが、ｎ＝４〜１２のものが好ましく、より好ま
しくはｎ＝６およびｎ＝９である。ｎ＝９が特に好まし
い。ＮＨ₂−（ＣＨ₂）ｎ−ＮＨ₂ 〔Ｇ〕芳香族成分を主とするジカルボン酸とは、少なくとも６
０モル％以上が芳香族ジカルボン酸であるものをいう。
好ましい例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナ
フタレンジカルボン酸等である。脂肪族ジアミンと芳香
族ジカルボン酸の組合せ例としては上記〔Ｇ〕式のｎ＝
９の脂肪族ジアミンとテレフタル酸の組み合わせが好ま
しい。

【００１１】また、鞘成分ポリマーは、３０℃、０．２
ｇ／ｄｌ、濃硫酸中で測定した対数粘度η_inhが０．５
〜３ｄｌ／ｇにあるものが好ましく、０．７〜２ｄｌ／
ｇであるものがさらに好ましい。また融点は芯ポリマー
の融点より高いことが好ましい。

【００１２】本発明に用いられる芯成分ポリマー及び鞘
成分ポリマーに、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、変性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、
ホリエステルエーテルケトン、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剤を添加しても良い。

【００１３】本発明の複合繊維は、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
横断面形状としては、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。本発明の効果は、断面積比（Ｒ）が０．１〜０．５
のとき発揮される。本発明に言う断面積比とは、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、製造時の芯と鞘の吐出量の体
積比により求めることも出来る。

【００１４】面積比が０．１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
より剥がれたりする場合がある。逆に０．５を越えると
芯成分が相対的に少なくなるため、強度、弾性率の低い
繊維となる。

【００１５】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、弛緩熱処理あるい
は緊張熱処理により性能を更に向上させることが出来
る。熱処理は、窒素等の不活性ガス雰囲気中や、空気の
如き酸素含有の活性ガス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
低湿気体が好ましい。熱処理条件としては、芯成分の融
点マイナス４０℃以下から鞘成分の融点以下まで順次昇
温して行く温度パターンで行うことが好ましい。処理時
間は、目的性能により数分から数十時間行われる。

【００１６】熱の供給は、気体等の媒体を用いる方法、
加熱板、赤外線ヒーター等による輻射を利用する方法、
熱ローラー、熱プレート等に接触させて行う方法、高周
波等を利用した内部加熱方法等がある。熱処理は、目的
により緊張下あるいは無緊張下で行ない、形状はカセ
状、トウ状（例えば、金属網等にのせて行う）、あるい
はローラー間で連続的に処理することも可能である。繊
維の形態はフィラメント状あるいはカットファイバー状
いずれも可能である。緊張熱処理は、芯成分の融点マイ
ナス６０℃以下の温度で、切断強力の５〜５０％の張力
をかけた状態で行うと好都合であり、この処理により弾
性率はさらに改善される。

【００１７】本発明で用いられる鞘成分ポリマーは、結
晶化速度が非常に早く、また配向しやすいため、比較的
低速度、低ドラフトで紡糸した場合であっても十分な配
向結晶化がおこるために、延伸工程なしで充分な繊維性
能を発揮し得るものであり、操業的にも極めて優れたも
のである。以上のように、本発明の繊維は、高強力・高
弾性率の特徴を保持し耐フィブリル化性、耐疲労性、難
燃性、摩擦防融性が著しく改善されたものであり、かつ
染色も可能であるため、一般産業用資材、土木・建築資
材、スポーツ用途、防護衣、ゴム補強資材、電気材料
（特に、テンションメンバーとして）、音響材料等の分
野で広く用いられるが、特に織物の形態で使用する用途
に適している。特に有効な用途としては、スクリーン
紗、コンピュターリボン、プリント基盤用基布、エアー
バッグ、飛行船、ドーム用等の基布、ライダースーツ、
釣糸、各種ライン（ヨット、パラグライダー、気球、凧
糸）、ＰＥＴ用鎖代替糸、ブラインドコード、網戸用支
持コード、自動車や航空機内各種コード、電気製品やロ
ボットの力伝達コード等がある。

【００１８】

【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、本発明はこれらの実施例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）、（Ｆ）が７２／２
８モル％である異方性溶融相を形成する芳香族ポリエス
テル重合体を用いた。この重合体の物性は、ＭＰ＝２７９℃、ＭＶ＝３９０poise、η_inh＝４．４３
ｄｌ／ｇであった。融点ＭＰは、メトラー社製ＴＡ−３０００
ＤＳＣで求めた吸熱ピーク温度である。溶融粘度ＭＶ
は、東洋精機キャビログラフ１Ｂ型を用い３００℃の温
度で、剪断速度γ＝１０００sec^-1の時の値である。対
数粘度η_inhは、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で測定し、次式で求められ
る値である。 η_inh＝１ｎ（η_rel）／Ｃ鞘成分Ｂとして〔Ｇ〕式ｎ＝９のジアミンとテレフタル
酸からなるη_inh＝０．９２ｄｌ／ｇ、ＭＰ＝３１７℃
の半芳香族ポリアミド重合体を使用した。

【００１９】面積比Ｒ＝０．３３で図１に示す構造のノ
ズル径０．１５ｍｍφ、５０ホールの口金より温度３３
０℃、紡糸速度１０００ｍ／分で紡糸し、２５０デニー
ルのフィラメントを得た。得られた紡糸原糸の性能は強度（ＤＴ）：９．７ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：２．２％弾性率（ＩＭ）：５４７ｇ／ｄであった。また、紡糸原糸のＤＳＣ測定を行ったとこ
ろ、紡糸原糸の鞘成分がすでに配向結晶化しているため
に、ＤＳＣ測定のための加熱を行っても、結晶化はほと
んど進行しないことから、ポリアミドの結晶化に基づく
発熱ピークは殆ど見られなかった。この紡糸原糸を２６
０℃で２時間、２７７℃で１０時間窒素ガス雰囲気中で
熱処理した。得られた熱処理糸は、繊維間膠着は殆ど無
く、以下の性能を有していた。強度（ＤＴ）：２２．６ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：３．５％弾性率（ＩＭ）：５９５ｇ／ｄ

【００２０】実施例２芯成分ポリマーに実施例１の異方性溶融相を形成する芳
香族ポリエステル重合体を用い、鞘成分ポリマーに
〔Ｇ〕式ｎ＝６のジアミンとジカルボン酸成分としてア
ジピン酸／イソフタル酸／テレフタル酸＝１０／２０／
７０からなるη_inh＝０．９８ｄｌ／ｇ、ＭＰ＝３１０
℃の半芳香族ポリアミド重合体を使用した。紡糸温度を
３４０℃にしたこと以外、実施例１と同様の方法で２５
０デニールのフィラメントを得た。得られた紡糸原糸の
性能は強度（ＤＴ）：８．０ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：１．９％弾性率（ＩＭ）：５３０ｇ／ｄであった。実施例１と同様の方法で熱処理を行い、得ら
れた繊維はヤーン間の膠着は殆どみられず、性能は強度（ＤＴ）：２０．７ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：３．４％弾性率（ＩＭ）：５６７ｇ／ｄであった。

【００２１】比較例１鞘成分に脂肪族ポリアミドであるナイロン６６を用い、
温度３０７℃で紡糸したこと以外、実施例２と同様の方
法で２５０デニールのフィラメントを得た。得られた紡
糸原糸の性能は強度（ＤＴ）：７．２ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：１．８％弾性率（ＩＭ）：５０７ｇ／ｄであった。また、紡糸原糸のＤＳＣ測定を行ったとこ
ろ、紡糸原糸の鞘成分がほとんど配向結晶化していない
ため、ＤＳＣ測定時の加熱により結晶化が進行しポリア
ミドの結晶化に基づく発熱ピークが明瞭に現れた。この
紡糸原糸を２４０℃で２時間、２５０℃で１０時間窒素
ガス雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理糸は、ヤー
ン間および繊維間に膠着が激しく、巻き返し時に毛羽が
多発した。性能は強度（ＤＴ）：１３．１ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：２．０％弾性率（ＩＭ）：５１０ｇ／ｄであり、熱処理温度が低いため、性能向上が僅かであっ
た。さらに温度を上げて実施例１と同様の熱処理を行っ
た場合は膠着が極めて激しいために糸を巻き返すことは
不可能であった。比較例２実施例１の芯成分ポリマーのみをノズル径０．１３ｍｍ
φ、５０ホールの口金を用い、紡糸温度３１５℃、紡糸
速度１０００ｍ／分で紡糸し、２５０デニールのフィラ
メントを得た。得られた紡糸原糸の性能は強度（ＤＴ）：１２．１ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：２．０％弾性率（ＩＭ）：５７０ｇ／ｄであった。これを実施例１と同様の方法で熱処理を行っ
た。得られた熱処理糸の性能は、強度（ＤＴ）：２６．０ｇ／ｄ伸度（ＤＥ）：３．７％弾性率（ＩＭ）：６１２ｇ／ｄであった。実施例１、２および比較例１、２の繊維と耐
フィブリル化、繊維間摩耗、耐疲労性の比較結果を表１
に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明にいう耐フィブリル化とは、ヤーン
を１００ｇの張力下で９０度の角をつくる３点のクロム
鏡面ガイド棒に通し、１００ｍ／分で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×、殆ど無いものを○、全く無いものを◎として評価
した。本発明にいう繊維間摩耗とは、２５０デニールの
フィラメントを４本引き揃え８０ｔ／ｍの撚合わせたヤ
ーンをつくり、これを３回撚合わせしたものに２ｋｇの
荷重をかけ、反転回転体でヤーンを往復運動により繊維
間摩耗させ、切断するまでの往復回数を求めたものであ
る。本発明にいう耐疲労性とは、２５０デニールのフィ
ラメントを４本引き揃え３１５ｔ／ｍの上撚と下撚の双
糸とし、コードをつくりゴム中に包埋しベルトをつく
り、ベルト屈曲テスト法で４５ｍｍφプリー径を用い１
０万回屈曲したあとの強力保持率で評価した。

【００２４】実施例１及び実施例２は、鞘成分が十分配
向結晶化しているために、強度、弾性率ともに高く、耐
フィブリル化性、耐疲労性に優れたものであった。一
方、比較例１は、鞘成分ポリマーに脂肪族ポリアミドを
用いているために配向結晶化が進行せず、従って、強度
は必然的に低いものとなっている。また、鞘繊維の強度
が低いために、摩擦により容易にほぐれて鞘繊維が剥離
し、耐疲労性は極めて低いものとなっている。比較例２
は、溶融異方性芳香族ポリエステルのみを用いているた
め、強度、弾性率は優れているが、フィブリル化しやす
いという欠点は改善されていない。

【００２５】また、実施例１と比較例２の繊維を用い、
タテ糸密度４８本／吋、ヨコ糸密度４８本／吋のタフタ
を製織した。実施例１の繊維を用いて製織した場合は、
フィブリル化がほとんど生じず、トラブルもなく１００
０ｍの製織が可能であった。一方比較例１のものは、フ
ィブリル化が原因のタテ糸開口不良が多発し、停止が頻
繁におこり、２００ｍ以上の製織は不可能であった。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、比較的低速度、低ドラフトで
紡糸した場合であっても、十分に鞘成分の配向結晶化が
進行することにより、高強度・高弾性率を有し、かつ表
面フィブリル化がおこらず、耐摩耗性、耐疲労性にすぐ
れている繊維を提供することに成功したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合繊維製造に用いられる紡糸装置の
一例の模式図である。

【図２】本発明の代表的な複合繊維の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏村次史岡山県倉敷市酒津2045番地の１株式会社クラレ内

Claims

【特許請求の範囲】

【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が半芳香族ポリアミドであ
る複合繊維であって、該繊維の横断面に占めるＢ成分の
面積比Ｒ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．１〜０．５であること
を特徴とする複合繊維。