JPH11189916A - アラミド繊維およびその製造方法 - Google Patents
アラミド繊維およびその製造方法Info
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- JPH11189916A JPH11189916A JP36801797A JP36801797A JPH11189916A JP H11189916 A JPH11189916 A JP H11189916A JP 36801797 A JP36801797 A JP 36801797A JP 36801797 A JP36801797 A JP 36801797A JP H11189916 A JPH11189916 A JP H11189916A
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Abstract
率を有するか、または極めて高い弾性率で、かつ十分な
強度を有するアラミド繊維を提供することを課題とする
ものである。 【解決手段】強度が28g/Dを越え、弾性率が700
〜1200g/Dであるアラミド繊維、あるいは強度が
22〜28.5g/D、弾性率が950〜1200g/
Dであであるアラミド繊維。
Description
を有するアラミド繊維およびその製造方法に関する。
維は、高強度、高耐熱性等の優れた特性を有するため、
産業用途、衣料用途に広く利用されている。
いては、米国特許第3,767,756号にエアギャッ
プ紡糸工程が提案され、硫酸98〜100.2%に溶か
した芳香族ポリアミドの液晶を用いて、凝固、水洗、乾
燥する工程で高強力、高弾性のアラミド繊維を得る方法
が記載されている。この発明を基本として、さらに高強
力糸を得る試みがなされ、一層の高強力糸が得られてい
る。
は、ポリマー粘度4.0以上、硫酸98〜100.2%
に溶かした芳香族ポリアミドの溶液を用いて、紡糸、凝
固、水洗、乾燥する工程で、洗浄張力が乾燥張力の1/
3、即ち、2g/D以上(Dは繊維束で測定した単糸デ
ニール)の張力で洗浄し、300℃以下の温度で乾燥す
ることが記載されている。この中で、乾燥張力は、通常
の2.5g/D以下に比べてはるかに高い3〜7g/D
にして、水分を少なくとも10%にすることにより、よ
り高強力が得られることを示している。
低張力下で乾燥した後の水分は原糸の強度に影響しない
が、高張力または中張力で乾燥すると、0.5g/D以
上の強度上昇が得られ、弾性率も向上することが記載さ
れている。また、水洗、中和の張力を増加させるとそれ
だけ乾燥張力を下げても高強度が得られることに着目
し、原糸強度と弾性率が、実施例Iでは各々27.3g
/D、799g/D、実施例IIでは27.4g/D、
849g/D、また、26.2g/D、900g/Dの
実施例もあり、さらに実施例IIIには強度27.8〜
26.4g/D、弾性率869〜909g/Dの記載例
もある。
特許第3767756号では3〜7g/D、米国特許第
4726922号では3.7〜5.23g/Dと通常の
1g/D以下の張力に対し、3〜7倍の張力で乾燥して
おり、商業生産としては、毛羽、タルミの発生が懸念さ
れ、品質の低下が避けられないので、このような方法で
はこれ以上の高強度、高弾性糸を得るのは困難である。
一方、米国特許第5173236号では低張力(0.0
5〜0.35g/D)洗浄、乾燥で、口金と凝固浴の組
合せにより、27.9〜26.5g/Dの強度を得てい
るが、弾性率は470〜483g/Dと低いレベルであ
る。
び米国特許第4,560,743号にも、低張力乾燥
(0.11〜0.45g/D)で、単糸フィラメントの
強度が35〜40.2g/d(dは単糸で測定した単糸
デニール)、弾性率540〜470g/dの原糸を得た
という記載がある。しかし、単糸フィラメントの強度と
マルチフィラメントの強度では、後者の方が低く出るの
が一般的である。例えば、上記公開公報で、ケブラー
“K−49”の単糸フィラメントは32g/Dと記載さ
れているが、通常試販されているケブラー“K−49”
のマルチフィラメントはパンフレットに24g/Dと記
載されており、両者に大きな開きがある。これはマルチ
フィラメントが、強度ばらつきを持った単糸フィラメン
トの集合体であるからである。市場では一般にマルチフ
ィラメントの物性を用いて各用途への設計がなされる。
従って、たとえ単糸フィラメントで高強度であっても、
商業生産ベースでは、単糸強度はばらつきを持ってお
り、その集合体であるマルチフィラメントの強度、弾性
率は単糸と同レベルであることは決してない。即ち、市
場では、マルチフィラメントの高強度、高弾性率を得る
ことが要求されているのである。
ラメントの強度が28.5g/Dを越えるもの、あるい
は弾性率が950g/Dを越え、かつ強度が22g/D
以上である高強度、高弾性糸はない。
適応できるマルチフィラメントの物性向上を目的とし、
極めて高い強度で、かつ十分な弾性率を有するか、また
は極めて高い弾性率で、かつ十分な強度を有するアラミ
ド繊維およびそれらの製造方法を提供することを課題と
するものである。
としての本発明は、強度が28.5g/Dを越え、弾性
率が700〜1200g/Dであるアラミド繊維、およ
び強度が22〜28.5g/D、弾性率が950〜12
00g/Dであるアラミド繊維であり、また、これらの
アラミド長繊維糸条、アラミド繊維加工品およびアラミ
ド繊維強化物である。
金を通してエアーギャップを経て凝固浴に紡出し、水
洗、中和、乾燥工程を経てアラミド繊維を製造するに際
し、単糸繊度を1.4以下にし、単位時間当たりの凝固
液量と通過糸質量の比(Mass Ratio)を250以上と
し、口金と出孔径を2.0mil以下とし、紡糸速度と
口金吐出線速度の比を1.0〜7.0に保つことを特徴
とする強度が28g/Dを越え、弾性率が700〜12
00g/Dであるアラミド繊維を製造する方法である。
さらに芳香族ポリアミドの硫酸溶解物を口金を通してエ
アーギャップを経て凝固浴に紡出し、 水洗、中和、乾
燥工程を経てアラミド繊維を製造するに際し、単糸繊度
を1.4以下にし、単位時間当たりの凝固液量と通過糸
質量の比(Mass Ratio)を250以上とし、口金と出孔
径を2.0mil以下とし、(デニールによって口金吐
出孔径を適正化することが望ましく、500以下、2.
0milが好ましい。)紡糸速度と口金吐出速度の比を
1.0〜7.0に保って製造した繊維を緊張下で熱処理
することを特徴とする 強度が22〜28.5g/D、
弾性率が950〜1200g/Dであるアラミド繊維を
製造する方法である。
香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸がアミド結合した構
造単位を有する重合体であり、芳香族ジアミンとして
は、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミ
ン、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル、3,4´
−ジアミノジフェニルエーテルまたはこれらの核置換化
合物等が挙げられ、ジカルボン酸としては、テレフタル
酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等
が挙げられるが、中でもp−フェニレンジアミンとテレ
フタル酸の組合せが好ましい。
マルチフィラメント状にしたものをいう。
ポリマーを使用し、米国特許第3,767,765およ
び4,965,033号で示される液晶を用いたエアギ
ャップ紡糸工程のみで高強力糸を得ることが好ましい。
ラ系芳香族ポリアミド繊維の基本製造プロセスは、エア
ギャップ紡糸工程で液晶の性質を呈するポリマー硫酸溶
解物を口金吐出孔から押出し、繊維の形態になってから
エアギャップを通って凝固浴に導かれる。ここで、溶媒
である濃硫酸は凝固浴である稀硫酸に移動する。その
後、繊維は洗浄、中和、乾燥して巻き取られ、必要に応
じてさらに熱処理される。凝固浴の技術に関しては米国
特許第4,965,033号に記載されている。本発明
は上記特許を基本とし、工程の各ステップを組み合わせ
て商業的に高品質の高強力糸(強度28.5g/D以
上、弾性率700〜1200g/D)および高弾性糸
(弾性率950〜1200g/D、強度22〜28.5
g/D)を提供するものである。
は、通常商業生産されてている繊維より細いものが好ま
しく、具体的には0.3〜1.4d、さらに好ましくは
0.5〜1.2dである。
多数本引揃えた長繊維糸条とすることが好ましく、その
時の長繊維糸条の繊度は50〜1000Dであるが、さ
らにこれらを合糸すれば50〜10000Dである。ま
た、この長繊維糸条は、通常の繊維の公知の交絡方法に
より、交絡させて使用することも可能である。
造方法について、ポリ(パラフェニレンテレフタラミ
ド)を例にとって説明する。
約19.50重量%溶液になるように硫酸に溶解し、凝
固点以上の温度(約70℃)でその溶液を紡糸工程に導
く。この紡糸工程では、紡糸液を例えば孔径2.0mi
lの口金を通し、エアギャップを経て低温(例えば3
℃)の希流酸に導いて繊維状に形成し、ついで、水洗、
中和工程を経て乾燥後、繊維を巻取る。
を向上させるには、繊維が口金から凝固浴に入るまでの
間にいかに液晶ドメインを配向し、固定するかという点
と、各単糸ごとにいかに均一な凝固を行なうかという点
が重要なポイントとなる。
ことにより、強度と弾性率をある程度調整することも可
能である。
してポリマーを繊維状に凝固させるため、繊維の内外層
に2層構造が形成されるが、この2層構造をできるだけ
減少させ、表層部分を多くすることが重要である。
製造するには次の条件を守ることが好ましい。
に吐出孔を細径化する手段がある。デニールが太くなる
と公知である2.5milの吐出孔では十分な配向は得
られず、2.0mil以下が好ましいさらに、単糸繊度
は1.4以下にすることが好ましい。これにより、高配
向の紡出糸が得られ、急速かつ均一に凝固させることが
できる。
特許第4,965,033号に定義されている凝固液量
と通過糸質量の速度比(Mass Ratio)を150以上とす
ることが好ましく、さらに好ましくは250以上であ
る。これにより十分均一な凝固糸が得られる。
が開いたロート状トレーの孔に紡出糸を通過させ、凝固
液を同時に流し込むトレー方式と、紡出糸に凝固液のジ
ェットを噴射するジェット方式を組み合わせるのが好ま
しい。
ェット速度と紡出糸の糸速度の比(Flow Ratio)は1.
0〜1.5が好ましい。この範囲を保つことにより、弛
みのない、高強度の糸が得られる。
7.0に保つことが必要であるが、1.1〜2.0が好
ましく、これにより、糸切れおよび単糸間の癒着を防止
することができる。
ーの粘度低下が起こり、高速では紡糸直後の張力が高く
なり高強力糸が得られなくなる傾向がある。したがっ
て、紡糸速度はデニールごとに最適化することが望まれ
る。
る張力も単糸強力に影響し、フィードロールと乾燥ロー
ル間のストレッチ率は1.1〜1.5が好ましい。乾燥
張力も単糸デニールを最径化することにより十分な高配
向を持っているため、米国特許第4,726,922号
に示されるような3〜7g/dの高強力は必要ない。
て高い強度と十分な弾性率を有するが、これを熱処理す
ることにより、さらに弾性率を向上させることができ
る。ただし、その際、強度は若干低下する。
6,922号に記載されているように200℃以上、3
00℃以下の温度が好ましい。
発明の高強力糸、高弾性糸を得ることができる。
様に加工することが可能であり、種々の加工品とするこ
とができる。
配備することにより、アラミド繊維強化物とすることが
できる。マトリックスとしては、天然ゴム、合成ゴム、
ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、P
PO樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂、モルタル、セメント等の無機
マトリックス等が挙げられる。
単繊維をマトリックス中に混練する方法、繊維糸条にマ
トリックスを含浸させる方法、繊維布帛にマトリックス
を含浸させる方法などが挙げられる。
な加工品や撚糸形態あるいは原糸を直接供給してベル
ト、タイヤコード、光ファイバーテンションメンバー、
防弾具等の各種産業資材、建材、補強材等の工業材料、
耐火服、手袋等の衣料などに利用できる。
る。
て、ポリマー濃度19.50重量%とし、70℃の溶液
状態で紡糸工程に導いた。凝固液はエアーギャップを経
た後、3℃の稀硫酸を用い、凝固はトレー方式とジェッ
ト方式を併用した。紡糸後、水洗、アルカリ洗浄、乾燥
工程を経てアラミド繊維を得、強度、弾性率および伸度
を測定した。本発明の製造条件で得られた原糸物性の結
果を表1に示す。
8.5g/D以上で弾性率も700g/D以上の高性能
原糸が得られた。
件は公知の条件である原糸物性を表1にまとめて示し
た。比較例1〜2は本発明に比べ、明らかに原糸強度、
弾性率の低下が認められる。
に示す。
例5、6および7で得られたアラミド繊維を200℃以
上、好ましくは230℃〜300℃の温度で連続的に熱
処理したものである。その原糸物性を表2に示す。
表1の比較例1、2で得られたアラミド繊維を実施例9
〜11とほぼ同じ熱処理条件で処理したものである。
来の750g/Dレベルに比べ飛躍的に向上している。
ることにより、50〜10000Dなど任意のデニール
が得られる。
度、極めて高い強度で、かつ十分な弾性率を有するか、
または極めて高い弾性率で、かつ十分な強度を有するた
め、従来進出なかった各種用途に適用が可能である。
Claims (11)
- 【請求項1】強度が28.5g/Dを越え、弾性率が7
00〜1200g/Dであであるアラミド繊維。 - 【請求項2】強度が22〜28.5g/D、弾性率が9
50〜1200g/Dであであるアラミド繊維。 - 【請求項3】破断伸度が2.0〜4.5%である請求項
1または2記載のアラミド繊維。 - 【請求項4】単糸繊度が0.3〜1.5dである請求項
1〜3いずれか記載のアラミド繊維。 - 【請求項5】アラミドがポリ(pーフェニレンテレフタ
ラミド)である請求項1〜4いずれか記載のアラミド繊
維。 - 【請求項6】請求項1〜5いずれか記載のアラミド繊維
からなる長繊維糸条が50〜10000Dであるアラミ
ド長繊維糸条。 - 【請求項7】各単繊維が互いに交絡している請求項6記
載のアラミド長繊維糸条。 - 【請求項8】請求項1〜5いずれか記載のアラミド繊維
を加工したアラミド繊維加工品。 - 【請求項9】請求項8記載のアラミド繊維加工品をマト
リックス中に配備したアラミド繊維強化物。 - 【請求項10】芳香族ポリアミドの硫酸溶解物を口金を
通してエアーギャップを経て凝固浴に紡出し、 水洗、
中和、乾燥工程を経てアラミド繊維を製造するに際し、
単糸繊度を1.4以下にし、単位時間当たりの凝固液量
と通過糸質量の比(Mass Ratio)を250以上とし、口
金と出孔径を2.0mil以下とし、紡糸速度と口金吐
出速度の比を1.0〜7.0に保つことを特徴とする強
度が28.5g/Dを越え、弾性率が700〜1200
g/Dであるアラミド繊維を製造する方法。 - 【請求項11】芳香族ポリアミドの硫酸溶解物を口金を
通してエアーギャップを経て凝固浴に紡出し、 水洗、
中和、乾燥工程を経てアラミド繊維を製造するに際し、
単糸繊度を1.4以下にし、単位時間当たりの凝固液量
と通過糸質量の比(Mass Ratio)を250以上とし、口
金と出孔径を2.0mil以下とし、紡糸速度と口金吐
出速度の比を1.0〜7.0に保つことを特徴とする強
度が22〜28.5g/D、弾性率が950〜1200
g/Dであるアラミド繊維を製造する方法。
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JP36801797A JP3911654B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | アラミド長繊維の製造方法 |
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JPH11189916A true JPH11189916A (ja) | 1999-07-13 |
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JP36801797A Expired - Lifetime JP3911654B2 (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | アラミド長繊維の製造方法 |
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