JPS59137535A - 合成繊維の延伸方法 - 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】 （、）　　発明の利用分野 本発明は合成繊維の熱延伸方法に関する。

さらに詳しくは、熱板上で高温で高倍率に延伸して、高
強力の合成繊維を得る延伸方法に関するものである。

（ｂ）　　従来技術 近年、合成繊維に対する要求が高度化し、特に高強力・
高モジユラス化の要請に対し、種々の新規な素材が開発
・検討されてきている。それらのうち、ある種のもの、
特に芳香族ポリアミド、芳香族コポリ７ミド、芳香族オ
キサジアゾール／メチルヒドラジドコポリマー等からな
る高性能合成繊維にあっては、そのすぐれた性能を発現
させるため、未延伸糸を３００℃以上（例えば３５０〜
６００℃）の高温度で徐々に配向を高めながら高倍率に
延伸する工程が適用され、この工程においては、熱処理
効率を向上させるために延伸時に繊維束を加熱する手段
として熱板が用いられている。この際、繊維束は前記熱
板に接触する繊維表面が軟化するまで加熱されて延伸さ
れるため、熱板とそれに接触した繊維との摩擦力が高く
なり、延伸時に繊維束を構成しているフィラメントが切
断され、毛羽の発生を引きおこし、しばしば延伸中に断
糸を誘発するという現象を引きおこす。

このような断糸を防ぐ方法として、熱板の温度を下げる
方法も考えられるが、その場合には、繊維の温度を高く
することができず、従って延伸倍率を高くできないため
、延伸によって繊維の高強力を発現させることができな
い。

また、延伸に供される繊維の温度を均一に高くさせる非
接触加熱延伸を採用する方法も考えられるが、その場合
、繊維を加熱して、所定の温度にするには、長時間の加
熱時間が必要であり、実用上の困難を伴う。

（ｃ）　　発明の目的 本発明の目的は、前記の如く合成繊維を高温度の熱板を
用いて高倍率に延伸する際に発生する毛羽、糸切れ等の
トラブルを防止することにあり、繊維表面が軟化しても
、熱板上での断糸な抑制できる工業的に有利な方法を提
供せんとするものである。

（ｄ）　　発明の構成 すなわち本発明は合成繊維を表面温度ａＯＯ℃以上の熱
板を用いて熱延伸するに際し、未延伸糸に水和物を含ま
ない不活性な微粉末を塗布して後、前記熱板上で徐々に
分子配向を高めながら延伸することを特徴とする合成繊
維の延伸方法である。

本発明において使用する［水和物を含まない不活性な微
粉末］とは、無水の無機物がらなり、３００℃以上の延
伸温度で水、有機溶媒９弱酸あるいは弱アルカリと反応
をしない微粉末である。

含水した無機化合物は、繊維表面に塗着させて後、該繊
維を高温に加熱する際、水和水を媒体として二次凝集体
を形成する傾向にあるので、含水無機化合物は、繊維表
面に微粉末として塗布しても、熱板に接触する際は粗粒
子となって、微粉末としての効果はなくなってしまう。

このため、本発明で使用する微粉末は繊維表面に塗布後
、加熱毀伸するときにも、微粉末状態を保っているもの
でなければならない。

なお、ポリエステルやナイロンのよ５に、比較的低い温
度でネック延伸させる場合に延伸性を改善するためコロ
イド粒子を付着させることが知られているが、この場合
は繊＃ＩＩＣ塗着させられた無機化合物粒子は二次凝集
体を形成して粗粒子となっても、繊維相互間の接圧があ
まり高くないために粗粒子化による繊維の損傷は少なく
、粒子が繊維間に介在しているだけでもよく、むしろ、
粒子を繊維に塗着させるプロセス上から微粒子化してコ
ロイドの分散状態をよくすることが必要であり、コロイ
ドの分散状態を良好にする微粒子としてコロイダル硅酸
フルミやコｐイダルシリカのように水和性コロイドを形
成させて用いられている。しかし、本°発明においては
、このようなゲル化して二次凝集体を形成するよ５な水
和性コシイドを形成５するものは適用できないのである
。

また、本発明において、繊維表面に塗布。

付着させる微粉末が、化学的に活性であると、該繊維表
面が軟化する温度まで加熱したときに、繊維が微粉末と
化学反応するために変質して、繊維が劣化して高強力糸
を得ることができないので、塗布する微粉末は化学的に
不活性でなければならない。

繊維束に塗布、付着させる微粉末は、塗布後、延伸終了
まで、繊維表面に残存していてはじめて軟化した繊維表
面と熱板との摩擦力が低くなり、高倍率延伸時に、繊維
を構成しているフィラメントが切断され難くなるのであ
り、その微粉末が繊維表面を実質的に均一に覆っている
ことが必須の要件となるのである。

微粉末が繊維表面を全体に均一に覆っていないと、微粉
末で覆われていない繊維表面が、熱板と接触した部分で
、摩擦力のためにフィラメント切れが発生するので、本
発明の目的を達成することができない。

従って、微粉末の塗布量は、繊維表面を均一に覆うに足
る分必要であるが、塗布量が多すぎると、繊維が巻取ら
れるまでのプロセスあるいは繊維を加工するプロセスで
微粉末が繊維から脱離して糸導を汚すなどのトラブルを
生じるばかりでなく、繊維をゴム補強。

ＦＲＰ用等に使用した場合ゴム、または樹脂に対する接
着性を低下せしめるので、微粉末は必要最少量でなけれ
ばならなく、従って少量で微粉末を繊維を均一に覆うに
は、微粉末の粒子径が小さいほど好ましく、微粉末の粒
子の大きさが１μ以下であるものがより効果的である。

なお、本発明において粒子の大きさとは、各微粉末の内
接球の直径の平均値を意味する。

これに対し、微粉末の粒子径が大きいと、繊維を均一に
被覆するためには多量の微粉末を用いる必要があるばか
りでなく、粒子が大きいためだけの原因によっても延伸
プロセス。

巻取プロセスおよび加工プロセスでの粉末の脱離の量が
多くなり好ましくな（・。

延伸前に繊維に塗布する微粉末の量は、繊維（未延伸糸
）の重量に対して０．０１ないしｉ　ｖｔチ、好ましく
は０．０５ないし０．５ｖｔチである。

本発明に使用される好ましい微粉末とし【は、グラファ
イトなどの炭素微粉末、微粒子化硅素、無水二酸化硅素
、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化錫な
どの非水溶性で化学的に不活性の金属酸化物、あるいは
、それらの混合物およびそれらの合金微粉末があげられ
る。

本発明において水利水を含まない不活性な微粉末を未延
伸糸に塗布する方法としては、該微粉末を水に分散させ
た水分散液に未延伸糸を浸漬させることが好ましく、こ
の場合オイリングローラ−法に比して均一に繊維に塗布
させることができ、繊維への塗布量を調節する方法とし
ては、浸漬時間を変更するか、分散液の濃度を変える方
法、更には浸漬後の未延伸糸を絞りローラー間で絞り出
す方法等を採用できる。

本発明に用いる微粉末を水に分散させる方法として、超
音波等を用いて物理的に分散させる方法もあるが、分散
状態を安定化させるためＫは、化学的に不活性な非イオ
ン界面活性剤および／あるいは延伸時の加熱でアニオン
成分が揮発してしまうアミン系アニオン界面活性剤およ
び／あるいは延伸時の加熱でアニオン成分が揮発してし
まうアンモニウム塩アニオン界面活性剤を少量用いても
よい。

本発明の方法が適用される合成繊維としては、軟化温度
以上で熱延伸される有機合成繊維すべてを含み、例えば
、ポリエチレン、ポリプルピレン、ポリアミド、ポリエ
ステル等の熱可塑性ポリマーを主成分とする熱可塑性ポ
リマーがあげられる。

しかし、本発明の方法は近年高強力・高モジュラス繊維
として開発されている以下の如き合成繊維に適用すると
その効果が顕著である。このような合成繊維としては次
のような繊維があげられる。

イ）繰返し単位が、下記一般式で示される芳香族コポリ
アミドを主成分とする繊維。

−ＮＲ，−ｈｒｌ−ＮＲ，−ＣＯ−Ａｒ、−ＣＯ−（Ａ
）及び／又は −ＮＲ，−Ａｒｌ−ＣＯ−（Ｂ） ロ）繰返し単位が、下記一般式で示される芳香族コポリ
アミドヒドラジドを主成分とする繊維。

−ＮＲＩ　−Ａｒ１−Ｃｏ−Ｎｕ−ＮＵ　−（Ｃ）−Ｎ
Ｒ，−Ａｒ、−ＮＲ８−（ｎ） −ＮＲ４−Ａ　ｒｌｌ　−Ｃｏ　−（１）−ｃｏ−Ａｒ
４−Ｃｏ　−（Ｆ） ハ）繰返し単位が、下記一般式で示される芳香族オキサ
ジアゾール／メチルヒドラジドコポリマーを主成分とす
る繊維。

前記イ）口）ハ）の繊維としては、例えば次のような繊
維があげられる。

イ）直線及び／又は平行軸の結合手を有する芳香族残基
（例えばｐ−７エニレン、２，６ナフタレン４１４′−
ジフェニル等）からなる全芳香族ポリアミドに３．４′
−ジフェニルエーテル、　　４．４’−ジフェニルエー
テル、ｍ−フェニレン等を共重合したり、更に芳香族残
基の水素原子の一部をハロゲン原子及び／又は低級フル
キル基で置換することにより、繊維に成形した場合の延
伸性を高めた芳香族コポリアミド繊維。

このような繊維としては、とりわけ、モノマ一単位が −ＨＮ舎ＮＨ− −ＨＮ沓０噛−ＮＨ− の３成分からなる芳香族コポリアミドエーテルをアミド
系溶媒に溶解した溶液から紡糸した繊維が特に好ましい
。

口）直線及び／又は平行軸の結合手を有する芳香族残基
からなる全芳香族ポリアミドにヒドラジド結合を導入（
例えば した芳香族コポリアミドヒドラジド繊維。

ハ）例えば以下の繰返し単位群 からなる芳香族オキサジアゾール／メチルヒドラジドコ
ポリマー繊維。

上記イ）〜ハ）の繊維においては、充分な性能を発揮さ
せるためＫは、繊維が軟化状態になる如き、３００℃よ
りも高い温度の熱板を用いて熱延伸することが必要であ
る。

また例えばポリエチレンの如き熱可塑性繊維を非常な高
倍率（１０〜５０倍）で延伸することＫより、高強力・
高モジュラス繊維を得る場合においても多フィラメント
の繊維集合体で死神操作を実施しようとすると、繊維の
軟化状態での延伸が避けられない。

なお、延伸に用いる熱板は表面（接糸面）温度を３００
″Ｃ以上の所定延伸温度に維持できるものであれば、い
かなる構造のものでもよく、また延伸倍率、延伸速度等
の条件は繊維の種類や未延伸糸の分子配向状態等に応じ
て適宜選定すればよい。

（、）　　４明の効果 本発明方法をこれら熱延伸時軟化状態で延伸する合成繊
維に適用することにより、熱板加熱での延伸性を向上さ
せ繊維性能を損うことなく、繊維を構成するフィラメン
ト切れを防止あるいは著しく低減することが可能となる
。特に少量の付与で大きな効果を得られるため、繊維を
ゴム補強、ＦＲＰ等に使用した場合、ゴム又は樹脂に対
する接着性を殆ど又は全く低下せしめないという利点を
有する。

（ｆ）　　実施例 以下本発明方法を実施例によって説明する。

なお、以下の例において用いる主な特性値は次の如く測
定される値である。

（１）　　ポリマーの固有粘度ＩＶ　（１ｎｈｅｒｅｎ
ｔ　ｖｉｓｅｏｓｌｔｙ）オストワルド型粘度管を用い
、溶媒のみの流下時間をｔｏ（秒）、ポリマーの希薄溶
液の流下時間をｔ（秒）、該希薄溶液中のポリマー濃度
なＣ（１／ｄｅ　）とすると Ｉ　Ｖ　＝’　”　（ｔ／　ｔｏ　）＜　ａ　＠／　＃
　＞で表わされる。特に断わらない限り、溶媒は９７．
５　％硫酸、ｃ＝＝ｏ、ｓｙ／ｄｅとし、３０℃で測定
する。

（ｉ）　　繊維の引張特性 インストーン引張試験機により、初長 ２５ＣＩＩ！ｌ引張速度１ｏｒｘ／分とし、２０℃。

６５−ＲＩｔの雰囲気中で背伸曲線を測定するつこれよ
り強度（Ｅｌ　／ｄｅ　）　、伸度（％）、ヤング率（
１／ｄｓ　）を算出する。

実施例１ 下記モノマ一単位 −ＩＮ＜軒Ｎト　　　　　　２５モルチにより構成され
るＩＶ＝３．１　　の芳香族コポリアミドエーテルを、
ＣａＣ７ｔ　　を含有するＮ−メチル−２−ピルリドン
（ＮＭＰ）に６重量％溶解せしめた、艶消剤を含まない
ポリマー溶液を、孔径０．２．５００孔の口金から４　
ｙ　ｏ　１１分の吐出速度で押し出した。空気中を約１
０頷走行させた後、５０℃のＮＭＰ／水（３０／７０重
量Ｓ＞の凝固浴中で凝固させ３０ｍ／分の速度で巻き上
げ、ひきつづき５０℃の水浴で洗浄した。水洗糸（未延
伸糸）を粒径０．８μの５ｓｏ２３％と（ｐ　ＯＫ　）
１．ラウリルエーテル０．１チの水分散液に浸漬させ、
絞りｐ−ラーで絞った後、乾燥ｐ−テラー上乾燥した。

ＳｔＯ，の付着量は乾燥糸重量に対して約０．３チであ
った。引きつづき咳糸条を表面温度ＳＯＯ℃、有効長２
飢の熱板上で１２．０倍に菟伸し、油剤を付与した後巻
取った。得られた糸の物性は、 デニール　　　　　　７６８ｄｅ 強　　　度　　　　　　　　　　ｚｓ、３　ｌＩ／ｄｓ
＋伸　　　度　　　　　　　　　　　　４．４　％初期
モジュラス　　　ｅ２ｏ９／ｄｅ であった。延伸時の糸切れはほとんどな゛く延伸性は極
めて良好であった。

比較例１ ８１Ｏ２の水分散液の代わりに、コロイダルシリカの水
分散液（コロイド化前の粒径０．５μ。

Ｓ　ｔＯ，としての濃度３チ）に浸漬する以外は実施例
１と同様にして延伸糸を得た。得られた糸の物性は実施
例１とはとんと変らないが、延伸時の糸切れは１０回／
　２．０　ｋｇで延伸性は極めて不良であった。糸上の
粒子の大きさはほとんど力１２μ以上であった。

実施例２ 実施例Ｉにおいてｓ　ｉｏ、の粒径を変えて延伸性を評
価した。その結果は下表の通りであった。

実施例３ 実施例１において８ｉ０．の分散助剤（ｐｏｌｃ）１゜
ラウリルエーテルの代わりに種々の乳化分散助剤を変え
て延伸性を評価したところ、延伸性に差はなかったが、
下表のように、強度、伸度に変化が認められた。

この結果、Ａ４，５．６の乳化分散助剤を用いたときの
強伸度物性がとくにすぐれていることが確認された。

実施例４ 実施例１において８１０．の代りにカーボングラファイ
ト（粒径０．３μ）、亜鉛革（粒径０．２μ）。

硅素微粉末（０，５μ）を用いたところ、いずれも延伸
性は良好であった。

比較のため、高温で水と反応する窒化硼素微粉末（０，
８μ）、塩基性の強い酸化アンチモン＜　ｓｂ、ｏ、）
微粉末（０，５μ）を用いたところ、蔦伸糸は強度がそ
れぞれ１８．４　＃　／ｒｌ＠　、　　ｌ　７．５　Ｉ
Ｉ／ｄａで良好な糸物性のものは得られなかった。

実施例５ 次表に示すポリマー溶液を実施例１１Ｃ準じて紡糸・延
伸したところｔ・ずれも延伸時の断糸はほとんどなく、
延伸性は良好であったが、比較例１に準じて紡糸・延伸
したところ、いずれも延伸時の断糸が多く、２　ｋｇ巻
の採取が困難であった。

実施例６ 下記のモノマ一単位 ＝ＨＮ（ンＣ０ＮＨＮＨ−３５モルチ ーＨＮ舎Ｎト　　　　　　１５モルチ から構成されるＩＴ　−４，３（ＣａＣｊ２２．５チを
含むＮ、Ｎ’−ジメチルアセトアミド中３０’Ｑで測定
）の芳香族コポリアミドヒドラジドの湿式紡出糸条（フ
ィラメント数１００）を水洗、水洗糸を実施例１に準じ
て処理し、表面温度４４０　”にの熱板上で３．１倍に
延伸したところ、延伸時の断糸はほとんどなく良好であ
ったが、比較例１に準じて処理して延伸したところ蔦伸
糸の断糸が多く、２時巻の採取が困難であった。

実施例７ 構成単位 からなるＩＶ＝Ｌ５　　の芳香族（オキサジアゾール／
メチルヒドラジド）コポリマーを１００チ硫酸にとかし
たポリマー濃度ｌｏ％の溶液な孔径０．１ｍ＋孔数１０
０の紡糸口金より空気中に押し出し、約１０ｍ空気中を
走行させた後１５チの硫酸水溶液中で凝固させた。得ら
れた糸、を水洗し、水洗糸を実施例１に準じて処理し３
８０℃の熱板上で６．８倍に延伸したところ、延伸時の
断糸はほとんどなく良好であったが、比較例１に準じて
処理して延伸したところ延伸時の断糸が多く、２−巻の
採取が困難であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、合成繊維を表面温度３００　℃以上の熱板を用いて
   熱延伸するに際し、未延伸糸に水和水を含まない不活性
   な無機微粉末を塗布して後。 前記熱板上で徐々に分子配向させながら蓋伸することを
   特徴とする合成繊維の延伸方法。 ２、微粉末の粒子の大きさが１μ以下である特許請求範
   囲第１項記載の合成繊維の延伸方法。 ３、微粉末が炭素、硅素、酸化硅素または金属酸化物、
   または、それらの２種以上の混合物である特許請求範囲
   第１項又は第２項記載の合成繊維の延伸方法。 ４、微粉末の塗布を、非イオン界面活性剤、アミン系ア
   ニオン界面活性剤及びアンモニウム塩アニオン界面活性
   剤からなる群から選ばれた少なくとも１１１の界面活性
   剤と、水和物な含まない不活性な微粉末と、からなる水
   分散液に未蔦伸糸な浸漬させることにより行う特許請求
   範囲第１項、第２項又は第３項一記載の合成繊維の延伸
   方法。 ５、合成繊維が、下記一般式 ％式％ で示される構成単位からなる芳香族フポリアミドを主成
   分とする繊維である特許請求の範囲第１項〜第４項の何
   れか１項に記載の合成繊維の延伸方法。 ６　、　　Ａｒ、　ｌ　Ａｒ２１　Ａｒ３の８０モルチ
   以上が下記芳香族残基 （洲　　　　　　（Ａ） −ｏ−０−◎−（Ｂ） であり、かつ構成単位（Ｂ）のモルチが１０〜４０チで
   ある特許請求の範囲第５項記載の合成繊維の延伸方法。 ７、　　Ｒ１＊　Ｒ２＋　Ｒ８がすべて水素原子である
   特許請求の範囲第５項又は第６項記載の合成繊維の延伸
   方法。 ８、合成繊維が、下記一般式 ％式％（） （） （１） （） で示される繰返し単位からなる芳香族コポリアミドヒド
   ラジドを主成分とする繊維である特許請求の範囲第１項
   〜ｇ４項の何れか１項記載の合成繊維の延伸方法。 ９　、　　Ａｒ１　ｒ　Ａｒｃ　ｌ　Ａｒｃ　ｌ　Ａｒ
   ４の８θモルチ以上がｐ−フェニレン残基である特許請
   求の範囲第８項記載の合成繊維の延伸方法。 １０、　　Ｒ１ｒ　Ｒｔ　＋　”８がすべて水素原子で
   ある特許請求の範囲第８項又は第９項記載の合成繊維の
   延伸方法。 １１、合成繊維が、下記式 で示される繰返し単位からなる芳香族オキサジアゾール
   ／メチルヒドラジドコポリマーを主成分とする繊維であ
   る特許請求の範囲第１項〜第４項の何れか１項に記載の
   合成繊細の延伸方法。 １２　、　　Ａｒ１１　Ａｒｃの８０モルチ以上がｐ−
   フェニレン残基である特許請求の範囲第１１項記載の合
   成繊維の延伸方法。