JPS6052618A - ポリオキシメチレン繊維 - Google Patents

ポリオキシメチレン繊維

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JPS6052618A
JPS6052618A JP15740383A JP15740383A JPS6052618A JP S6052618 A JPS6052618 A JP S6052618A JP 15740383 A JP15740383 A JP 15740383A JP 15740383 A JP15740383 A JP 15740383A JP S6052618 A JPS6052618 A JP S6052618A
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JP
Japan
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fibers
polyoxymethylene
stretching
fiber
yarn
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Pending
Application number
JP15740383A
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English (en)
Inventor
Teruhiko Matsuo
輝彦 松尾
Taiichi Murao
村尾 泰一
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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Publication date
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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】 本発明はポリオキシメチレン繊維に関し、更に詳しくは
、分子配向が高く、高強度で高引張り弾性率であり、か
つ適度なボイドを有する樹脂やセメントの強化用に適し
たポリオキシメチレン繊維に関する。
′ポリオキシメチレンは、剛性に優れているので、ホモ
ポリマーおよびそれの共重合ポリマー共に射出成形品と
してエンジニアリング用途に広く使われているが、ポリ
オキシメチレンからなる繊維は、工業用としては一部市
販されているものの、汎用的なものではない。しかし、
高強度で高弾性率を示すポリオキシメチレン繊維および
それの製造方法は下記のいくつかの刊行物に開示されて
いる。
すなわち、米国特許3,479,314号および同3.
536,219号には、ポリオキシメチレンにN。
N−ジメチルホルムアミドのような揮発性を有する物質
を混合して溶融紡糸し、得られた未延伸糸を2段延伸法
で延伸する方法が開示されてお沙、これKよれば強度1
.7 GPa s引張り弾性率19GPaのポリオキシ
メチレン繊維が得られている。
またPolymer Englneering and
 5cience、0ctober。
1974、 Vol、14. No、 10の682〜
686ページ(著者クラーク、スコツト)には、ポリオ
キシメチレン繊維の超延伸技術が開示され、ポリオキシ
メチレンの未延伸糸に自然延伸比に相出する約7倍の延
伸を施した後、ポリオキシメチレンの融点より約30℃
低い温度で、かつQ、 5 ni1程度の低い歪速度で
2段目の延伸を施すことにより、第1図の人に示すよう
に、延伸比約20倍で引張シ弾性率35 GPaまで得
られている。
さらに昭和58年度電子通信学会総合大会(昭和58年
4月2日開催)講演論文集分冊7の7−300ページに
は、ポリオキシメチレンホモポリマーの未延伸ロッド(
6mφ)、パイプ(外径3鶴、内径1關)およびテープ
(厚さ0.50幅15n)の誘電加熱延伸技術が開示さ
れ(著者中耕、小中、山川)、これによれば、第1図の
Bで示されるように、延伸比約30倍までの延伸が可能
であシ、引張シ弾性率60 GPaまで得られている。
またPolymer Preprints、 Japa
n、 VOl、 32. No、 4.768.769
ページには、同じ中耕、小中、山中による誘電加熱延伸
技術が開示されており、ポリオキシメチレンのパイプ(
外径3IIIIIl、内径1 m )の延伸において、
歪速度を3.2im”から0.45 tnitt−”へ
下げたところ、引張シ弾性率が35 GPaから60 
GPa向上したこと、およびとの誘電加熱延伸で得られ
る超延伸ポリオキシメチレンは引張シ弾性率が40 G
Pa以上になるとボイド率が10%を越エルコとが記載
されている。
しかし、これらの文献中には、ポリオキシメチレ/の繊
維でこのような引張シ弾性率が得られた例の記載はない
本発明者の検討によれば、上記の誘電加熱延伸法を、未
延伸糸の径が高々400μ鴫(約1800デニール)で
あるポリオキシメチレンの繊維に応用した場合には、繊
維では比表面積が大きいので、誘電加熱による内部発熱
よりも繊維表面からの放熱の方が速く、延伸に必要な温
度(140℃以上)が得られなかったり、均一な温度に
することが不可能であったシして、低い延伸比で繊維の
切断が起こシ、延伸比20倍を越える超延伸を行なうこ
とができず、その結果、引張り弾性率が40 GPa以
上のポリオキクメチレン繊維は得られないことがわかっ
た。すなわち、上述の誘電加熱延伸法はロッド、パイプ
、テープなどの大物厚物のみに適用可能な方法であシ、
繊維には適用できないことがわ′かった。このように公
知技術では、引張り弾性率が40 GPa以上であるポ
リオキシメチレン繊維は実現されていない。
ところで樹脂やセメントなどを繊維で強化した複合材料
の強化用繊維として、アラミド繊維あるいは炭素繊維が
使用されている。この二つの繊維は、同じく強化用繊維
として使われるガラス繊維やアスベスト繊維に比べると
、比重が小さく、高強度、高弾性率を示すので航空機等
圧用いる軽量の複合材料用の強化用繊維として使用され
つつある。
しかし、これらの二つの繊維は極めて高価であるために
、用途に限界がアシ、安価で軽量な強化用繊維の出現が
望まれている。一方、セメントの強化用繊維としては、
アスベスト繊維が広く使われているが、アスベスト繊維
は発がん性の傾向を有するために、アスベストと代替可
能な強化用繊維の出現が望まれている。
本発明の目的は、工業用繊維材料および強化用繊維に適
したすぐれた性能を有し、特に引張シ弾性率が40 G
Pa以上で、引張シ強度が1.5 GPa以上のポリオ
キシメチレン繊維を提供することにある。
本発明者らは、この目的を達するために鋭意研究した結
果、ポリオキシメチレン繊維の未延伸糸の配向度を低く
抑え、かつ外部加熱によって多段延伸することKよシ、
延伸比20倍を超える超延伸が、ポリオキクメチレン繊
維においても可能であることを見出し、本発明を完成す
るに到ったものである。
本発明は、単糸繊度50デニール以下で、複屈折率が0
.090以上で引張夛弾性率が40 GPa以上である
ことを特徴とするポリオキシメチレン繊維である。
本発明におけるポリオキシメチレン繊維の単糸繊度は5
0デニール以下であることが必要である。
単糸の断面が円形の場合には、単糸繊度50デニールは
直径約70μ罵に相当する。単糸繊度が50デニールを
越えると、単位重量当シの表間積(比表面積)が小さく
なシ、樹脂中セメントの強化用に用いる場合、ボイドが
存在するとはいえ、マトリックスの樹脂やセメントとの
接着力が不足し、強化用には使用できなくなる。また工
業用として用いる場合にも、単糸繊度が50デニールを
越えると剛直性が増すために、屈曲によって破壊されや
すくなる。単糸繊度は好ましくは25デニール以下、更
に好ましくは10デニール以下が良い。
単糸繊度の下限は特に限定されず、紡糸および延伸が可
能な範囲であればよい。
本発明のポリオキシメチレン繊維の複屈折率(後述の測
定法による)は0.090以上であることが必要である
。複屈折率が0.090未満であると、引張シ強度が1
.5 GPa以上、熱収縮率が4チ以下になることがな
く、従って強化用繊維としては不十分な物性となる。ま
た、強化用として用いる時に、マ) IJラックス樹脂
やセメントとの接着に大きく寄与するボイドの比率が低
く、好ましい範囲である51以上にはならない。複屈折
率の好ましい範囲は0.10以上である。
本発明のポリオキシメチレン繊維の引張り弾性率は40
 GPa以上でなければならない。引張り弾性率が40
 GPa未満では、樹脂またはセメントの強化用として
は不十分で、ましてやアラミド繊維や炭素繊維との代替
は不可能である。引張り弾性率の好ましい範囲は50 
GPa以上である。
上記ポリオキシメチレン繊維を構成するポリオキシメチ
レンは、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを原料と
して公知の重合法で得られるものでよい、またポリオキ
シメチレンのホモポリマーが好ましいが、共重合ポリマ
ー、例えば共重合比5モル−以下の共重合ポリマーも使
用可能である。
これらのポリマーには種々の顔料、帯電防止剤、可塑剤
などの添加剤が含まれていてもよい。
本発明のポリオキシメチレン繊維は、一般にポリオキシ
メチレンを含むポリマーを、溶融紡糸して単糸繊度が1
500デニール(断面が円形の場合、直径が400μ以
下で、結晶の配向度が80チ以下である未延伸糸を得、
次いでこれを140〜160℃の加熱下に全体の延伸比
が20倍以上になるように多段延伸することによって製
造することができる。このような高倍率の延伸(超延伸
)を行なうことによシ、分子配向が極限近くまで高めら
れたポリオキシメチレン繊維を得ることができる。その
製法の一例を挙げれば、単糸繊度1500デニール以下
で、結晶配向度がson以下であるポリオキシメチレン
のホモポリマーからなる未延伸糸を熱板によって140
〜160℃に加熱し、10倍以下の延伸比で第1段目の
延伸を行ない、続いて繊維を同じく熱板によって140
〜160℃に加熱し、全延伸比が20倍以上になるよう
な延伸比で第2段以降の延伸を行なう。この際第2段目
以降の延伸は歪速度が5−一1以下になるように行なう
のが好ましい。
本発明でいう繊維は、マルチフィラメント、モノフフィ
ラメント、トウまたはこれらを切断した繊維のいずれを
も含み、単糸の断面形状は円形および異型のいずれでも
よい。
本発明のポリオキシメチレン繊維は通常、ボイドを有し
ているが、とのボイドの含有率は容積比で20−以下で
あることが好ましい。本発明の繊維を樹脂やセメントの
強化用として使用すると、何ら表両処理を施すことfi
<−r)リックスとの接(9) 着力が極めて高いのは、とのボイドが接着方向上に大き
く寄与しているためであることがわかった。
すなわち、とのボイドの存在が本発明の繊維の強化用と
しての適性を大きく高めている。ボイド率が高すぎると
、マトリックスの樹脂やセメントと混練する際に繊維が
破壊されやすくなる。したがって、ボイド率の好ましい
範囲は5〜15チである。
本発明のポリオキシメチレン繊維の結晶配向度は通常、
95−以上であり、複屈折率(Δn)の値と結晶の配向
度の値から次式を用いて算出される非晶部の配向度は8
〇−以上である。
Δn−ΔncXcfc+Δna(1−Xc)faΔnc
s=70X10−” 、Δnam180X10−”xc
:結晶化度 f c :結晶部の配向度f鳳:非晶部の
配向度 本発明のポリオキシメチレン繊維は、1.5GPa以上
という極めて大きな破断強度を有する。この1、5 a
pa以上の破断強度はナイロンやポリエチレンテレフタ
レートのようなポリエステル繊維のよ(10) うな汎用合成繊維では得られたことのない水準である。
また本発明のポリオキシメチレン繊維は熱に対する寸法
安定性が極めて良く、160℃での収縮率が43−以下
である。
本発明のポリオキシメチレン繊維を樹脂やセメントの強
化用として用いると、マトリックスとの接着が驚くほど
曳好になり、極めてすぐれた複合材料が得られる。特に
セメント強化用として大量に使われているアスベスト繊
維は発がん性を有すると考えられるために、本発明のポ
リオキシメチレン繊維はその代替品として極めて有望で
ある。
また本発明の繊維はナイロンやポリエステルなどの工業
用繊維と同様な用途に広く使用が可能であることは勿論
、安価で、高性能であるために、アラミド繊維や炭素繊
維のように極めて高性能であるが、高価である繊維の用
途にも使用可能である。
本発明における繊維の諸物性の測定方法は以下のようで
ある。
(1)複屈折率(八n 、) (11) 偏光顕微鏡でベレツクコンベンセータを用いて、常法に
従って測定する。
(2)ボイド率(Vチ) 繊維の断面積8 (cil)と長さL(α)と重量W(
I)から、繊維の見掛は密度ρa(II/c11)を次
式に従ってめる。
SLρa=e+W −aと繊維の真の密度βから次式に従ってVをめる。f
は密度勾配管を用いて常法に従って測定する。
v −−X 100 (チ) ρ (3)引張シ弾性率 引張試験機を用いて、糸長10cIt、引張速度10露
/iの条件で、1嗟程度伸長する。1m/分のチャート
速度で得られるS−Sカーブの初期勾配から、常法に従
って引張弾性率を算出する。
(4)破断強伸度 未延伸糸は糸長5α、引張速度50 cIt/ ll1
1 、延伸糸は糸長25α、引張速度30 (211/
 mの条件で引張試験機を用いて、それぞれ常法通シに
破断強(12) 伸度の測定を行なう。
(5)結晶の配向度 試料面内のb軸(繊維軸と垂直方向)を中心として試料
を回転させ、試料の方向をかえてX線回折の強度分布を
測定する。この測定チャートから半価幅2θをめ、次式
より結晶配向度fcを算出する。
fc=(180−28)/180 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 第2図に示すような溶融紡糸機を用い、スピンヘッド1
に取り付けられた径0.235mの円孔を10孔有する
紡糸口金2から押出温度190℃でポリオキシメチレン
ホモポリマー(Mn3700s融点176℃)を押し出
し、この溶融糸冬物4を冷風チャンバー3の冷風によシ
冷却し、その下方のチムニ−8を経て巻取機7により巻
き取シ、巻取速度200 m/分で2000デ=−ル/
1o−yイラメントの未延伸糸を製造した。この未延伸
糸の結晶の配向度は75%であった。なお図中、5(1
3) は保温域、6はオイリング四−ル、9は床面を示す。
得られた未延伸糸10を、第3図に示す熱板加熱式の延
伸機に供給して第1段目の延伸を行なった。そのときの
熱板14の長さは70cm、温度145℃、延伸比は8
倍、延伸速度は1m/分であった。図中の11はフリー
ロール、12は供給ロール、13は押えロール、15は
延伸ロール、16は巻取機である。第1段の延伸を終了
したポリオキシメチレン繊維を再び同じ延伸機に供給し
、前回と同じ温度、同じ速度で2.9倍の延伸を行なっ
た。この時の全延伸比は23倍となった。なお、2段目
延伸の際の歪速度は0.93 m−’であった。
得られたポリオキシメチレンの物性を第1表に実施例2 紡糸巻取速度を第2表に示すように変化させる以外は実
施例1と同様にしてポリオキシメチレン繊維の未延伸糸
を製造した。その結果、巻取速度が50〜400 m1
mで得られた未延伸糸の結晶の配向度(fc)はいずれ
も80チ以下であるが、巻取速度goon/I”で得ら
れた未延伸糸の結晶配向度は81.2%であり、80チ
を越えたものであった。
この未延伸糸を、第3図の熱板加熱延伸機(熱板長さ7
0 ctu )を用い、熱板の温度140℃、延伸比8
倍、延伸速度1m/分で第1段の延伸を行なった。
第1段の延伸を終了したポリオキシメチレン繊維を再び
同じ延伸機で熱板温度140℃、延伸速度1m/分で延
伸比を2.08倍(歪速度Q、 7 m−”)に設定し
、第2段の延伸を行なった。第2段の延伸が終了したポ
リオキシメチレン繊維を、同じ延伸機を用いて、熱板温
度145℃延伸速度ITrL/分で延伸比をおのおの切
断直前の延伸比に設定し、(15) 第三段の延伸を行なつ九。到達した最大延伸比および最
大延伸比で得られた繊維の物性を第2表に示す。
上述の実施例の結果から、本発明のポリオキシエチレン
繊維は、高複屈折率、高結晶配向度、高引張弾性率、高
強度および好適なボイド率を有することが明らかである
(16)
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のポリオキシメチレン成形品の延伸倍率
と引ab弾性率との関係を示す図、第2図は、本発明の
実施例におけるポリオキシメチレン繊維の製造に用いら
れる溶融紡糸機の概念図、第3図は、本発明の実施例に
おけるポリオキシエチレン繊維の製造に用いられる延伸
機の概念図である。 1・・・スピンヘッド、2・・・紡糸口金、3・・・冷
風チャンバー、7・・・巻毛機、8・・・チムニ−19
・・・床面、10・・・未延伸糸、12・・・供給ロー
ル、14・・・熱板、15・・・延伸ロール、16・・
・巻取機。 代理人 弁理士 川 北 武 長 (17) 越仲偕ギ 第2図  2 ×5 −4 9

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単糸繊度が50デニール以下、複屈折率0.09
    0以上、および引張シ弾性率が40 GPJ1以上であ
    ることを特徴とするポリオキシメチレン繊維。 (2、特許請求の範囲第1項において、さらにボイド率
    が20容量−以上、結晶配向度95チ以上、強度1.5
     GPa以上であることを特徴とするポリオキシ シシチレン繊維。
JP15740383A 1983-08-29 1983-08-29 ポリオキシメチレン繊維 Pending JPS6052618A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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