JPS6321920A - 無機細片混合全芳香族ポリアミド扁平糸とその製造方法 - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、ポリメタフエニレンイソフタルアミド系全芳
香族ポ’Ｊ７ｊ　ドに無機細片か混合された新規な扁平
糸、その製造方法及び核闘平糸をブラシ素材とし℃用い
た研摩ブラシに関する。

ｂ、従来技術 ポリメタフェニレンイソフタルアミド系全芳香族ボリア
５ド（以下’　ＰＭＩＡ″′と略称することがある）は
、ガラス転移点が約２８０℃、融点と熱分解点がほとん
ど同じで約４２０℃、限界酸素指数が約３０であるため
、耐熱性や難燃性に優れており、また分子の剛直性も適
当なこともあって、Ｎａｍｅ　ｘ■（デュポン社）、フ
ーネツクス■（今人）等の名称で繊維として大量に製造
し、市販されている。これら市販繊維は、例えば特公昭
３８−８７０号、特者昭４７−５０２１９号、米国特許
第３，３６０，５９８号及び特公昭４６−３８６１２号
等の明細書に記載されているよ５に湿式や乾式、あるい
は特公昭４２−８１５号記載のような乾式ジェット−湿
式紡糸法も知られているが、いずれＫ　ｔ−でもいわゆ
る溶融紡糸法によって製造されている。

このようＫＰＭＩＡ（＋Ｊ繊繊維を溶融紡糸法にたよら
ざるを得ない最大の理由は、融点が高（しかも熱分解点
と近接しているために、溶融紡糸がきわめて困難なこと
である。

溶融紡糸法の問題点としては、溶剤の回収あるいは中和
設備の投資、生産性の低さ等によるコスト高があげられ
るが、他に見のがすことの出来ない点かい（つかある。

すなわち、その第１は１００ｄｅ（断面積約０．０１　
ａ　）以上の太デニール繊維（剛毛）の製造がきわめて
困難なことである。溶液紡糸後の脱溶媒過程では、一般
に繊維の外皮部の溶媒が優先的に逃散するから、外皮が
まず最初に凝固し始めるため、繊維が太（なるほど芯部
の脱溶媒が次第に遅れる結果となり、脱溶媒工程を異常
に長くとらざろｔｔ得なくなり、実際問題として生産困
難となるばかりか、物性的には表面と内部の脱溶媒差に
よつ℃微細構造に大きな差が生じて極端なスキンコア構
造となり、それが使用に耐えない程度罠なろからである
。

一方１本発明者は、かつて他の共同研究者ととも釦、全
芳香族ポリアミド重合体を溶融紡糸（、て剛毛を製造す
べく徨々検討し、これに成功し特開昭５７−１９２４３
６号、特開昭５８−１０９６１８号、特開昭５８−１０
９６１９号及び特開昭５９−１４４６０７号の各公報に
おいて提案した。

上記提案におけろ製造方法の要点は、実質的に固体状の
全芳香族ポリアミドを、通電加熱された薄いメツシュ状
の紡糸口金で瞬間的に溶融し、義金芳香族ポリアミドが
実質的に繊維形成能を失わない時間内に該メツシュ状紡
糸口金の多数の細隙から吐出させ、強制引取りしつつた
だちに冷却固化する方法である。

上記のように１−で得られた剛毛は上記公開公報に記載
の如く、その長さ方向に沿っ℃不規則な周期的に断面積
り大きさの変化を有し℃おり、Ｒ維内断面変動係数ＣＶ
　（Ｆ’）が０．０５〜１．０の範囲にあり、形成され
た繊維の断面はおおむね非円形である。

上記剛毛は耐熱ブラシ用素材とＬＴ有用であることがわ
かったが、さらに七の活用の範囲を増大させるためにア
ルミナやカーポランダムの如き無機細片を混合した剛毛
を開発し、特開昭５８−１３６８２９号公報で提案した
。

この提案によろ剛毛は、耐熱性に加え研摩効果があるた
め耐熱性研摩ブラシとしてきわめて有用であることがわ
かったが、無機細片がＰＭＩＡ剛毛内に一様に分散して
いる為、剛毛の強伸度が低く折れやすい欠点があった。

一般に、細片混合率を一定に保持１−たまま強伸度σり
低下を防ぐ手段と０℃は、細片の混合を一様にせず、剛
毛の外周部あるいは逆に中心部に集中させることが有効
であることが知られ℃いる。

しかしながらＰＭＩＡにおい又は、溶液法では、前記の
如（断面積が０．０１−以上の剛毛を成形することがき
わめて困難であるという理由から、また、特開昭５８−
１３６８２９号公報の方法では、メツシュ状紡糸口金を
用いる理由から、上記のような剛毛を製造することは不
可能であった。

そこで本発明者は、ＰＭＩＡ剛毛の成形法そＱ）ものを
見直し更に鋭意研究を進めた結果、特開昭５８−１３６
８２９号公報の提案から太き（発想を転換（−て全芳香
族ポリアミドより主としてなる重合体層（Ａ層）と、無
機細片及び該全芳香族ポリアミドとの混合物よりなる無
機層（Ｂ層）が交互に配置された複合構造糸を製造する
方法を発明し、さらＫこの糸を繊維断面形態的立場から
も検討し℃本発明に達したものである。

Ｃ１発明の目的 本発明の目的は力学的性質の優れた無機細片混合全芳香
族ポリアミドσ〕新規な扁平糸を提供することにある。

本発明の他の目的は１．耐熱性と研摩性に加え耐久性に
優れた全芳香族ポリアミド扁平糸を提供することにある
。

本発明のさらに能の目的は、各種産業資材とし℃活用す
るために無機細片固有の機能（たとえば電気伝導性、磁
性、高比重等）を付加したテープ状のＰＭＩＡＩＡ平糸
を提供することにある。

本発明のさらに池の目的は、ＰＭＩＡよす主とし℃なる
重合体層（Ａ層）と無機細片及びＰＭＩＡとのランダム
混合物よりなる無機層（Ｂ層）とがサイドバイサイドに
配置された構造を呈ｊ２、該Ｂ層における無機細片の割
合が３０重、ｔチ以上の高混合率であるＰＭＩＡ扁平糸
を提供することにある。

本発明のさらに池の目的は、と記目的の開毛を製造する
ための新規にＬ”（有用な製造方法を提供すること（あ
る。

本発明のさらに池の目的は、耐熱、耐久及び研摩性に優
れた研摩ブラシを提供することＫある。

ｄ、　発明の構成 本発明者の研究結果罠よれば、上記本発明の目的は、全
繰返し単位の８５モルチ以上がメタフエニンンインフタ
ル７ミド単位である全芳香族ポリアミドより主としてな
る重合体層（Ａ層）と、無機細片及び該全芳香族ポリア
ミドとの混合物よりなる無機層（Ｂ層）とより形成され
た扁平糸であり、下記（１）〜０１１） （１）　　下記式で定義されろ扁平度（ＦＬ）が少（と
も１．３の扁平断面２有し。

扁平断面の厚さく１） （１１該扁平断面の厚さｊａ）が０．０５〜３■の範囲
にあり、 （ｉｉｉ）　　核重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）
とが核用平断面の厚さ方向に交互に配置され℃いる、 の条件を満足することを特徴とする無機細片混合全芳香
族ポリアミド扁平糸によつ℃達成される。

本発明のさらに他の目的は、該重合体層（Ａ層）と該無
機層（Ｂ層）とは、前記扁平断面におい℃、面積比で２
０：８０〜９５：５の範囲にある上記載の全芳香族ポリ
アミド扁平糸忙よって達成されろ。

本発明のさらに他の目的は、全繰返し単位の８５モルチ
以上がメタフェニレンイソフタルアミド単位である全芳
香族ポリアミドより主とり。

てなる重合体層（Ａ層）と、無機細片及び該芳香族ポリ
アミドとの混合物よりなる無機層（ＢＯ）とより形成さ
れた複合成形物から、該重合体層（Ａ層）と該無機層（
Ｂ層）とが糸断面において交互に積層された構造を有す
る無機細片混合全芳香族ポリアミド扁平糸を得ろために
、下記（龜）〜ｆｅ）　ＣＦ）φ件乞満足することを特
徴とする全芳香族ポリアミド１平糸の製造方法によつ℃
達成されろ。

（ａｌ　　該複合成形物は、空隙率（８％）が５％以下
であり、且つ少くとも一方向が−様な断面を有する形状
を有したもσつであり、しかもその複合成形物の−様な
断面におい″′Ｃ該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層
）とがサイドバイサイドに配置され℃おり、 （ｂ）　　該複合成形物を、該複合成形物の定められた
−様な断面の垂直方向に実質的に形態を保持したまま移
動し２得ろ通路に強制的に押込みつつ移動させ、 （ｃ）　　次いで該複合成形物を少（とも末端部が少く
とも扁平度１．３の扁平ノズルで構成された細化通路を
有する加熱口金に圧入させ、（ｄ）　　該加熱口金にお
いては、該複合成形物を下記式を満足する軟化温度（Ｔ
ｓ℃）に至るまで該細化通路内を急速に加熱して、該扁
平ノズルから吐出させ℃引取って未延伸扁平糸を形成す
る。

（Ｔｇ＋４０℃）≦Ｔ３≦（Ｔｍ−２０℃）（ｅｌ　　
さらに必要に応じて、該未延伸扁平糸を下記式を満足す
る範囲の温度（Ｔｄ）の延伸ゾーンに導いて少（とも１
．３倍に乾式延伸する。

（Ｔｇ−２０）℃≦Ｔｄく（Ｔｇ＋４０＞℃本発明のさ
らに池の目的は、全繰返１−単位の８５モルチ以上がメ
タフェニレンイソフタルアミド単位である全芳香族ポリ
アミドより主と［。

℃なる重合体層（Ａ層）と、研摩用無機細片及び該全芳
香族ポリアミドとの混合物よりなる無機１（Ｂ層）とよ
り形成された扁平糸であり、下記（１）〜０１１） （１）　　下記式で定義される扁平度（ＦＬ）が少くと
も１．３の扁平断面を有し、 扁平断面の厚さく１） （ロ）　該扁平断面の厚さｆａ）が０．０５〜３Ｉ１ｍ
り）範囲にあり、 ０１：）　　該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）と
が該扁平断面の厚さ方向に交互に配置され℃いる、 の条件を満足する無機細片混合全芳香族ポリアミド扁平
糸をブラシ素材として用いた研摩ブラシ、によつ℃達成
される。

本発明ｉ［おけるポリメタフェニレンイソフタルアミド
系全芳香族ポリアミド（ＰＭＩＡ）は、全繰返し単位の
８５モルチ以上がメクフエニレンインフタル７ミド単位
であるホモホロリアミド又はコポリアミ　ドである。こ
りＰＭＩＡは、アミン成分としてメタフェニレンジアミ
ンを用いるか又はそれと池の芳香族ジアミンを用い、酸
成分とし℃はイソフタル酸又はそれと他の芳香族二塩基
酸又はその誘導体を用いて重縮合（またものである。

本発明のＰＭＩＡの具体的製造法は、特公昭４７−１０
８６３号公報記載の界面重合法が好ましい。なぜならば
、この方法によれば、本発明の剛毛を製造する際の原料
となる成形物を成形する為にきわめて好適な多孔質凝集
粒子状を呈するからである。

本発明に用いられろ無機細片は、例えば炭化カルシウム
、酸化チタン、カオリン、クレイ。

タルク、ケイソウ土、チタン酸カリ、長石、雲母、ガラ
ス粉末、グラファイト、カーボンブランク、二硫化モリ
ブデン、金属粉末（例えば、銅粉、アルミ粉末、鉄粉、
りｑム扮末、ニッケル粉末）　＋　　ｒ　　Ｆｅ１Ｏ＋
　　ｒ　炭化硅素、アルミナ。

ゼｆライト、焼結用セラミック素材等が挙げられる。本
発明の開毛の使用目的に応じ１：適した無機細片が選ば
れる。例えば研磨用ブラシに使用する場合は炭化硅素や
溶融アルミナ等の硬度の大きい無機細片が好んで使用さ
れろ。

本発明に用いられろ無機細片の形状は球状１多面体状、
針状あるいは不規則状であってもよい。その粒度は少（
とも２０メツシユのふるいを通過するのが好ま１．＜、
より好ま（−（は５００メツシユのふるいを通過する粒
度である。ただし見掛上大きな粒子であつ℃も、芳香族
ボリアミド粉体との混合過程において、、ｌ：記メツシ
ュサイズに粉砕されろものであればかまわない。最大の
粒度は通常５万メツシュ程度である。

無機細片の形状が針状等の細長いもの（アスパクトレイ
シオが約５以とのもσ〕）は、七Ｑ〕最小断面積が１ｗ
ｊ〜２゜５Ｘ１０−’ｆｆ、好ましくは２．５　Ｘ　１
０−’−〜２．５　Ｘ　１０−’−の範囲のものであれ
ばよく、その最長細片長は５笥〜０．０００５調、好ま
しくは０．２５　ｔｓ　〜０．０００５　ｍ　Ｏ）範囲
のものであればよい。

本発明のＰＭＩＡＱ平糸は下記式で定義されろ扁平度（
ＦＬ）が少くとも１．３の扁平断面を有（、ている。

開平断面の厚さく１） ここで、扁平断面の厚さく１）は、第１図に例示するよ
うにＰＭＩ　Ａ扁平糸の長さ方向に垂直な断面（これを
単に扁平断面と称ｆ）に外接する平行二直線Ｌｔ　、　
Ｌ’ｔ　　のうち間隔が最も短いもσフを採用（−て、
その間隔ｔで定義する。また、扁平断面の幅（Ｗ）は、
上記間隔ｔ’を有する千行二直線に直角方向で扁平断面
罠外接する平行二直線（Ｌｗ　、　Ｌ’ｗ　）の間隔Ｗ
で定義する。

扁平度が１．３未満のＰ　Ｍ　Ｉ　Ａ　Ｊｉｉ　ＸＦ光
は、耐曲げ疲労性への扁平効果が少くプラク素材とＬ　
Ｃも特記すべき特徴が発揮されないし、テープ状扁平糸
としての活用も望めない。

ブラシ素材とＬ℃好適な扁平度（ＰＬ）は２〜５である
。またテープ状として各種産業資材に活用する場合の扁
平度（Ｆ’Ｌ）は２０〜５００程度が好適であり、この
場合、扁平面（Ｌｔ。

Ｌ’ｔ　　側の面）実質的に平行でなめらかであること
が重要である。このようなテープ状の扁平糸は後述の如
く本発明の方法によつ℃始め℃形成された。

本発明の扁平断面糸のＪ７さくｔｌは０．０５〜３酎の
範囲【ある。

厚さが０．０５　ｗｓ未満の扁平糸は、ブラシ素材とし
て柔かすぎて不適当であり、単純に厚さだけならば溶液
法で製造することも不可能ではな一ゝ。

厚さくｔ）が３鶏を越える扁平糸は、ブラシ素材と１．
ては太すぎることと折れ安さの為に不適当であり、単純
に厚さだけならば圧縮成形法で製造することも不可能で
はない。

ブラシ素材として好適な扁平糸の厚さく１）は０．１〜
１鵡の範囲でありさらに好ましくは０．２〜０．５糖の
範囲である。テープ状扁平糸として使用する場合は０．
０５〜０．５ｆｉの範囲の厚さが好ましい。

またプラスチック成形材料と１−で使用する場合は０．
５　ｍ〜２籠の範囲の厚さが好適である。

本発明のｉ〉）１毛はその長さ方向に対する垂直断面罠
おい℃、ＰＭＩＡより主とじ℃なる重合体ｉ　（Ａ　Ｉ
’ｍ　）と、無機細片及び該ＰＭＩＡとのランダム混合
物よりなる無機層（Ｂ層）とが該扁平断面σり厚さ方向
に交互【配置された複合構造を呈する。

第２図〜第４図はこのり台構造の典型的な例を模式的に
示した扁平糸の断面図である。第２図〜第４図の構造の
うち、どれを採用するかは目的によって異るが、本発明
０特徴は第３図り如きサンドインチ構造あるいは第４図
り如き多層構造でより顕著に発揮されろことが多い。た
とえば、本発明の目的の１つである耐熱性と耐久性のあ
る研摩用扁平糸の場合、第３図あるいは第４図の如くア
ルミナあるいはカーポランダムの如き研摩用無機細片と
Ｐ　Ｍ　Ｉ　Ａのランダム混合からなる無機層（Ｂ　ｊ
＊　）がｐ　Ｍ　Ｉ　Ａからなる重合体層（Ａ層）の間
にはさまれ℃いる構造が望ましい。

すなわち、このような構造７呈する＠摩用扁平糸の利点
の１つは、無機層の表面露出度か少いために１研摩作用
に直接か〜わりのない側面からの研摩剤（無機細片）落
ちがきわめて少いことである。この効果は扁平糸を研摩
用ブラシとして使用する場合はもちろん、製品としての
梱包工程や輸送過程でも大きな利点と１４あげろことが
できる。

本発明の扁平糸の池の利点は、無機細片とＰＭＩＡの単
純なランダム構造体に比し℃、引張り強度はもちろん曲
げ耐久性の大きい点を上げろことができろ。すなわち全
芳香族ポリアミドは分子構造的に硬い骨格でできている
から、−般に繊維そのものも硬く、もろ（なりやすい傾
向がある。こりようなＰＭＩＡに無機細片をランダムに
混合した場合は、−層この傾向が増大し、それ＋−２と
太き（ない外部歪でも簡単に破壊し℃しまう。特にブラ
シ素材とし℃は、相当の曲げ剛さな必要するから、かな
りの太さが必要であり曲げ変形時の表面部の歪がかなり
太き（なるから、単純なランダム構造体では非常に折れ
干す（なるわけである。この現象は無機細片の混合率が
増大するほど著しくなる。

ｊ、かし、本発明の第３図の如きサンドインチ状の扁平
糸では、自然挫屈による曲げはＡ層とＢ層の境界線に直
角な方向（即ち曲げ剛さＥｒの最も小さい方向）で起る
から、中心部に存在しかつうすいＢ層で発生する歪はき
わめ℃小さく、従って破壊ｔ−Ｋ　＜　くなる。

本発明における重合体層（Ａ層）と無機層（Ｂ層）の合
計数に関しては曲げ耐久性の観点で第３図の３層が望ま
しいが、他の機能を重視する場合は２層あるいは４層に
した方が有用な場合がある。たとえば扁平糸の表面に無
機層を露出させたい場合は第２図の如き２層がよい。

また、扁平糸に電気的あるいは磁性的な機能を付与した
い場合は第４図の如き７層程度の方が有用である場合が
認められた。しかしながら層の数をいたずらに多（する
と成形物の成形が煩雑になる弊害がでるばかりでなく、
１０層以上になると多層化の効果に限界が生じ℃（る。

本発明によれば扁平糸の８層におけろ無機細片の含有割
合は任意に変えろことができるが、本発明の扁平糸の特
徴は３０〜９５％（重量）の高混合率の範囲で一層発揮
される。このような高混合率は、本発明の新規な方法に
よっ℃始め℃可能であることが実証されたものである。

また、本発明の方法によれば、扁平糸の長さ方向に対す
る垂直断面におけるＡ層とＢＷＩＱ面績比ｌ任意の割合
に変えることもできろが、本発明の特徴は２０：８０〜
９５二５の範囲で一層発揮される。

本発明の方法に用いられる複合成形物は第５図に示すよ
うＫ、少（とも一方向（図面ではＹ方向）が−様な断面
を有する形状を有〔１、かつ空隙率（εチ）が５チ以下
のものである。ここでいう空隙率（Ｃチ）とは、成形物
の見掛けの体積をＶａ　、成形物を構成するＰＭＩＡ成
分及び無機細片成分の真の体積をＶｒ　　としたとき下
記式で定義される。

Ｖａ　　−Ｖｒ ｔ　　＝　−Ｘ　　１　０　０　チ） Ｖａ 本発明の扁平糸を製造するためには、８が５チ以下、好
ま【、＜は１％以下Ｑ）成形物を原料とすべきである。

Ｃが５％以上を越えた成形物を用いた場合は、製造過程
で扁平系内圧多数ガスが混入し、得られる同平糸σツカ
学的性質が低下ｆ、″Ｃ本発明の目的が達成されない。

と記複合成形物の製造方法は特定されるものではないが
、ＰＭＩＡとし℃は界面重合法による多孔質の凝集粒子
状粉体ケ用い圧縮成形する方法か好ま（、い。圧縮成形
の東件は、成形物の形状ｆよつＣＰｑｉ々異るが、ＰＭ
ＩＡのガラス転移点（Ｔ、℃）以上融点以下の温度及び
２０〜１０００Ｋｐ／−の圧力で実施すべきである。

複合成形物の−様な断面は第５図の如き長方形が好まし
い。またこの成形物は特別の場合を除い℃有限の長さ含
有するから、原料とし工の複数の成形物σ〕−様な断面
の形状及び面積は実質的に同一でなければならない。

第５図の如き板状の複合成形物は第６図の如き圧縮成形
機によって下記の如く製造することができる。

まず、原料とし”ＣＰＭＩＡ粉体（３）と無機細片とＰ
ＭＩＡの混合粉体に）ＣＢ＋を用意ｊ１、好ましくはそ
れらの粉体を２００℃程度に予熱した上、Ａ成分とＢ成
分の所望の複合割合に応じ℃、まず第１のＡ成分（Ａ−
１）を、上加熱盤２が図面裏方向にスライド（、て上部
がひらいている圧縮成形磯内に供給（−１ついでＢ成分
、さらに第２０）Ａ成分（Ａ−２）？：供給する。つぎ
に、加熱盤２を図面表方向にスライドさせて蓋をｊｌ、
油圧シリンダー８のピストン７を上方に作動させ℃漸次
外圧し℃ゆく。この圧縮成形器の外壁すなわち、上加熱
盤２．加熱枠３．下加熱盤４内には全℃ヒーターが内蔵
され℃おり、３００〜３５０℃にコントルールさｎてい
る。漸次外圧つづけ℃ゆき、ヤがて圧力が１〜２０にり
／〜、好ましくは３〜１０Ｋｆ／ｌｎｉに違［、たら、
ピストンの作動を１時停止させる。ピストンの停止と同
時に圧縮圧は減少しはじめるが、その圧力が１／１０以
下、好ましくは実質的に０に降圧したら再びピストンを
作動させて昇圧を開始する。

圧縮圧が１〜２０Ｋｆ／−に違１．た段階でのこの１時
停止過程は、ＰＭＩＡ粉末集合体の内部への熱伝達、Ｐ
ＭＩ　Ａ重合体内部への均一な水分の封じ込め、空気、
余分な水分の除去等の役割をはだす上できわめて重要で
ある。

この１時停止過程は少くとも１回は必要であり好ましく
は２回、さらに好ま（、＜は３〜７回もうけるべきであ
る。すなわち、第１回の１時停止過程で圧力が実質的に
ＯＫなったら再び昇圧を開始し、圧力が１〜２０に４／
−に達したら２回目の１時停止過程をもうけ、圧力が実
質的ＫＯＫ違１．たらまた昇圧を開始する。上記の昇降
圧操作を終了１．たら最終的な昇圧を少（とも３０に９
／ｃ！Ｉにして、必要ならば一定時間その状態を保持し
、゛１１層の均一化をはかり圧縮成形を終了させろ。

成形物の取り出しは、第５図の成形器の場合、上加熱盤
２を図面裏方向にスライドさせて上部を解放してから、
ピストン７を上方に作動させ。

ＰＭＩ　Ａ成形物を外部に押し出し℃行う。ＰＭＩＡ成
形物が成形器の内壁に粘着すると取り出しが困難となる
場合があるので成形器の内壁をフッ素樹脂加工し℃おく
等の離型得策をほどこすことが望ましい。

このようＫして得られろ成形物は、第５図の如く少（と
も一方向（Ｚ方向）が−様な断面を有する形状を有した
ものであり、かつその−様な断面においてＡ層とＢ層が
サイドバイサイドに配置された構造となる。

第７図は第４図の板状成形物夕中間原料と〔−て本発明
の扁平糸を製造する装置の概略図である。

第７図において、第４図の如き板状成形物１０は、定め
られた−様な断面の垂直方向（２方向）を上に向け℃、
すべり台２０上に図の如く多数並べられる。このように
並べられた成形物１０は、ガイド壁３０に沿つ１：順次
下方に供給され、押込ローラー郡４０（図面では３ｈｉ
の１対ローラー）に至り、ローラー間で把持されつつ強
制的に予熱ゾーンＣＺｐ’）に押込まれろ。

この際、予熱ゾーンは該成形物１の定めろｎた−様な断
面の垂直方向（Ｚ方向）に実質的【Ｃ形態を保持【−た
まま移動し得る通路を有することが必要であり、第７図
の装置は、その通路を成形物の定められた−様な断面（
ａＸｂ）より若干大きい程度の相似形断面空間を有する
予熱ボックス５０で形成している。こＱ）予熱ボックス
の壁にはヒーター５０′がうめ込まれ℃おり、通路の温
度は正確にフントロールされろ。

この通路は必ずしも第７図のようなボックス形である必
要はなく、予熱ゾーン内の成形物が常に一定の路を正確
に移動するように規制され℃おればよい。たとえば、同
じようなホンクス型であっても内壁が波型を呈し℃い℃
もよい。

このような予熱ボックス５０によって形成された予熱ゾ
ーン圧おいて、ＰＭＩＡ成形物は、ＰＭＩＡのガラス転
移点（Ｔｇ℃）より２０℃高い温度を越えない予熱温度
（７９℃）まで斯次子熱されつつ予熱ゾーン（Ｚｐ　）
の末端部まで移動されろ。

この予熱温度（７９℃）は、ＰＭＩＡの成形物の内部温
度を測定して制御すべきであるが、予熱ゾーンの長さく
ｚｐ　）すなわち予熱ボックスの長さを十分長くとり、
通路の温度をＴｐ　Ｋ制御することにより間接的に制御
可能である。

好ましい予熱温度（Ｔｐ　）は、予熱ゾーン内の成形物
が高い押込み圧によっても、実質的に断面が変らない最
大の温度に丁べきである。

もしＴｐ　　が高すぎると、予熱ゾーン内の成形物が熱
により軟化してその断面形態を太き（変えてしまい、予
熱ボックスの内壁と粘着しあるいは座屈ｊ７て通路内で
つまってしまうし、逆にＴｐ　が低すぎろと次の軟化ゾ
ーンであまりにも急速に温度を上げざるを得なくなり、
昇温むらが発生する。

予熱温度Ｔｐ　及び次の工程の軟化温度Ｔ８　　の適当
な範囲はＰＭＩＡ成形物の熱的変化にともなう種々の挙
動を詳細に検討することによっ℃見出された。

たとえば、示差熱分析（ＤＴＡ）や示差走査熱量測定（
ＤＳＣ）によれば、ガラス転移点（Ｔｇ）や融点（Ｔｍ
）を知ることができろうＤＴＡ　ＪＦＤＳＣで得られる
ＴｇやＴｍは測定条件によって若干異ることがあるので
本発明では、理学電気■製ＴＨＥＲＭＯＦＬＥＸ　ＤＳ
Ｃ−８２３０’に用い、チッソ中で２ミリグラムのサン
プルを２℃／分の速度で昇温さゼ測定１．たＤＳＣ曲線
におい℃、ガラス転移温度領域（２８０℃附近）の変化
曲線がらＴｇ＋とＴｇ　　’に読みとりその中点をもっ
てＴｇ　　と定め、融解温度領域（４２０℃附近）の吸
熱ピークをもつＣＴｍ　　と定めた。

また、熱重量分析（ＴＧＡ）がら熱分解点が求められ、
ＰＭＩＡＫ関してはＴｍ　　とはｙ同じであることがわ
かるっなお、昇温速度１０℃／憎による空気中のＴＧＡ
曲線を詳細に調べてみると、このようなおそい昇温速度
では３８０’Ｃ附近からゆるやかな重量減少傾向がみら
れる７、従つてこの程反り温度状態を長（保持すること
は好ましいことではないことがわかる。

さらに動的粘弾性測定装！（前記）や熱機械分析装置（
たとえば、理学電装置のサーモフレックスＴＭＡ装置に
よれば、ＰＭＩＡの成形物の試料片に関（−１一定荷重
下の伸び（収縮）曲線が得られる）によればＰＭＩＡＱ
熱的変化にともなう力学的性質の応答を知ることができ
る。

これらの測定結果によれば約（Ｔｇ−１０℃）から弾性
率の低下が太き（なり始めるが約（１ｇ＋２０℃）まで
は粘性的な抵抗が強（外力に対し℃あまり太き（は変形
しない。しかしながら約（Ｔｇ＋４０℃）からきわめ１
急速に軟化しはじめ流動性が発生する。本発明者はこの
温度をＰＭＩ　Ａの軟化点と呼んでいる。

以上のような基礎的検討結果をふまえ、ＰＭＩＡ成形物
の予熱温度Ｔｐ　　を種々変え℃押込み実験をした結果
によれば、予熱温度が１ｇ＋２０℃を越えろとＰＭＩＡ
を押出すに必要な最低の圧力（約２０ＫＬｉ／ｃｒＩ）
でも成形物は予熱ゾーン内で圧縮変形（２、成形物の断
面が拡大したり座屈したりして、予熱ゾーンの通路の内
壁に粘着し、通路での移動がなめらかに行われなくなる
。

予熱温度σり具体的な設定にあたっては、軟化（−たＰ
ＭＩＡを扁平断面ノズルから押出すのべ必要な圧力を考
慮する必要がある。この圧力は軟化ゾーンの構造や軟化
温度等種々の要因にょつ℃変るが、本発明者の実験結果
によれば２０Ｋｇ／　ｅｙｄ　〜１０００　Ｋｙ　／　
ａｄの範囲で、チリ、必要ｔｘ　圧力は押込ローラー群
４０の数の増大によっ℃得られる。予熱ゾーンの成形物
の基本的役割は、軟化したＰＭＩＡを扁平断面ノズルか
ら押出す為のいわばフランジャーり如きもσ）であるか
ら実質的にその形態を保持１−ていることが重要である
。従って高圧押出１−り際は、弾性率の低下が大きくな
りはじめろ温度（Ｔｇ−１０℃）以下に丁べきである。

しかしなから予熱温度ｔあまり低（しすぎると軟化ゾー
ンでの昇温か困難となり、押出し速度があげに（くなろ
。予熱温度の好ましい範囲は（Ｔｇ−３０℃）乃至（、
’ｒｇ　−１０℃）である。

本発明における予熱ゾーンの長さＺｐ　は、成形物の内
部の温度を上記の予熱温度まで昇温させろに十分な長さ
を有している。従って予熱ゾーン内を定速で移動する成
形物の温度は、予熱ボックスのＩｕ度をＴｐ　　に設定
し℃おばば、予熱ゾーンの途中でＴｐ　　に達し、こり
温度を保持したまま予熱ゾーンの末端部まで移動する。

ここでいう予熱ゾーンの末端部とは、次の工程の加熱口
金７０（軟化ゾーン）の入口へ至る約１０調以内の箇所
をいう。理想的には予熱温度Ｔｐは予熱ゾーンの完全な
末端まで（’ｒｇ＋２　ｏ℃）を越えない温度に保持さ
れるのが望ましいが、軟化ゾーンの入口へ至る約１０Ｗ
以内の部分なら、熱伝導の関係で若干越え℃もさ１．つ
かえない、【７かしながら予熱温度Ｔｐ　は軟化ゾーン
のできるだけ直前まで（Ｔｇ＋２０℃）を越えたいよ５
に工夫すべきであり１本発明者の検討結果によれば、第
１に予熱温度を上記好まＣ１い範囲、（Ｔｇ−３０℃）
乃至（Ｔｇ−１０℃）に設定すること、第２に予熱ゾー
ンと軟化ゾーンり境界を第７図６０の如き断熱材で断熱
すること、第３に加熱口金からの熱伝導を最小にするこ
との３点が有効である。

さて１以上の如き予熱温度Ｔｐ　Ｋ予熱された成形物は
、第７図の加熱口金によつ℃構成された軟化ゾーンに圧
入されろ。こＱ）軟化ゾーンは、少くとも末端部が扁平
断面ノズルで構成された細化通路を有する少くとも長さ
３■の軟化押出り７部である。

この軟化ゾーンσ〕役割は、第一に予熱されたＰＭＩＡ
成形物を駅化温度Ｔｓ　　まで急速加熱して軟化するこ
とであり、第二に軟化させなからの細化過程でＰＭＩ　
Ａ成形物の連結部を圧着（−て連結（１，連続軟化物に
変換することであり。

第三に該連続軟化物を扁平断面ノズルから均一に吐出さ
せろことである。

以上の役割を有効にはたさせろために種々工夫を＃！す
るが、１例ン第７図の加熱口金７０の近傍の拡大図であ
る第８図で示す。すなわち、予熱ゾーンにおいＣＴｐ　
に予熱された成形物は、第７図の如（断面がＶ字形のイ
ンレットを有する加熱口金７０に圧入される。

加熱口金７０には、ヒーター７０’が設置されており、
圧入された複合成形物１０は、このヒーターによって加
熱されたインレットの内壁に接触して表面から軟化され
つつ、Ａ層とＢ層のサイドバイサイド構造を保持１．た
まま細化されつつ移動ｊ７、逐には紡糸に必要な（’ｒ
ｇ＋４０℃）＜：　Ｔ　ｓ＜：　（Ｔｍ　−２０℃）Ｋ
達し、図面直角方向に近接ｊ、″Ｃ配置された複数の扁
平断面ノズルＮで細分化されて扁平断面糸状と１−て押
出されろ。

この際、加熱口金の設定温度はＴ１１　　より当然高め
に設定されろが、その程度は成形物σつ移動速度に依存
する。

尚、第８図に示す口金７０におけろ扁平断面ノズル部■
近傍の下面拡大図ケ第９図に示す。

第９図におい℃ノズルの厚さσ）と；陽Ｗは、製造する
扁平糸の厚さｆｔｌと幅（ロ）Ｋ対応し℃適宜設定すれ
ばよいが、本発明の扁平糸に適用されるＴ及びＷは、Ｔ
ｍ０．１〜６　ｍ　、　Ｗ　＝　０．５〜１００■の範
囲が好ましく、扁平断面の扁平度Ｔ／Ｗは少（とも１．
３にすべきである。

このような口金から押し出されるＰＭＩＡ複合物の断面
におけるＡ層とＢ層の配置及び割合は、もとＱ）複合成
形物と実質的に全（変らない。

すなわち、成形物の厚さａが扁平ノズルの厚さくｔ）Ｋ
圧縮された割合だけＡ層、Ｂ層の厚さが圧縮されるだけ
である。

扁平断面ノズルＮから吐出された無機細片混合ＰＭＩＡ
の多数の扁平断面細流は、保温ボックス８０かうなる長
さＺｋ　の保温ゾーンに吐出され、引取りローラー９０
によって少くとも１．２倍のドラフト比で強制的に引取
られる。この際、該保温ゾーンにおいては、該オリフィ
スの吐出口近傍温度（Ｔｋ℃）を、Ｔｇ　＜Ｔｋ　＜（
Ｔｍ　−２０℃）の範囲に維持すべきである。

ここでノズルの吐出口近傍温度とは、ノズルの吐出口か
ら３■乃至１０ｍ＋はなれた箇所の空間温度をいう。Ｔ
ｋ　がＰＭＩＡのガラス転移点Ｔｇ　以下の場合は、ノ
ズル表面の冷却による吐出むらが発生したり、急冷のた
めドラフトがあがらないばかりかむらが発生し５ＪＰす
（なる。

Ｔｋ　の好ましい範囲は（Ｔｇ＋５０℃）＜Ｔｋ＜（Ｔ
ｍ−５０℃）であって、軟化ゾーンにおけろ軟化温度Ｔ
ｓ　　とはｙ等しく設定するのかよい。

引取りローラー９０によつ１引取られたサイドバイサイ
ド構造を呈する無機細片混合全芳香族ポリアミド剛毛１
０′はそのまま製品とし℃採用してもよいが、Ｔｇ　近
傍の温度で延伸Ｌ℃強度アンプをはかることができる。

尚、扁平断面ノズルから吐出されるＰＭＩＡ複合物の扁
平断面糸状は、保温ゾーンにおい℃、隣接糸状相互の粘
着を防止し、延伸しやす（するために若干の分子配向を
与える目的で少（とも１．２倍のドラフト比で引張り、
また、さらに強伸度をアップするためには延伸工程で少
くとも１．３倍延伸する。

無機細片と〔、てアルミナヤカーボランダム等を用いた
本発明の扁平糸は、第１０図の如きチャンネルブラシの
ブラシ素材に用いられ、ブラシルールに加工されて研摩
用ブラシとして活用される。この場合はＰＭＩＡ重合体
層（Ａ層）の耐曲げ疲労性を向とさせるために第７図の
引取りｐ−ラー９０の延伸直後に、延伸プレートと延伸
ローラーを設置して延伸ゾーンをもうけ乾式延伸すべき
である。延伸ゾーンにおける延伸温度Ｔｄ　をＴｇ−２
０℃＜Ｔａ　＜Ｔｇ＋　４０℃の範囲に設定し少（とも
１．３倍の延伸倍率で乾式延伸することが必要である。

延伸にあたつ℃は、扁平糸が所望の延伸温度にできるだ
け早（−様に違することが重要であり、第８図の口金か
ら紡糸される複数の扁平糸は１線に配列され℃いるから
延伸プレートに一様に接触するので好都合である。延伸
ゾーンの加熱方式はこのような加熱プレートのほかに非
接触のボックス型でもよい。いずれに０℃も扁平糸の温
度を所定の延伸温度まで均一に加熱する必要があるため
加熱ゾーンの長さを十分長くしてお（必要がある。装置
と扁平０間に温度差をあまりもうけるのは好ましくない
。

延伸温度がＴｇ−２０℃以下では、非プロトン系極性溶
媒を含まないｐＭＩＡ扁平糸扁平台、大変形が困難であ
り、１．３倍以上延伸することが困難となる。逆にＴｇ
＋４０℃以上ではＰＭＩＡが流動１．ヤすくなり、延伸
プレートに粘着したり、自重で切断するトラブルが多発
するばかりでなく、あまり配向せずむしろ結晶化方向へ
進むので好ま（７くない。

耐曲げ疲労性の優れた扁平糸を製造するためのより好ま
しい延伸条件は、延伸温度Ｔｄ　が（ＴＦＣ−１０℃）
　（：、　Ｔｄ　＜（７ｇ＋２０℃）の範囲で、延伸倍
率１．３倍以上、特に１．５倍〜３．０倍の範囲である
。

非プロトン系極性溶剤を含まないＰＭＩＡｊｉ！平糸の
場合紡糸から延伸まで連続して実施することがきわめて
重要な意味をもつ。たとえばＰＭＩＡ剛毛の未延伸糸を
空気中に数量すると吸湿し″Ｃ７チ程度Ｑ）水分率とな
るが、この水分を含んだまま急激に延伸温度まで加熱す
ると発泡して延伸が困難となる場合かあるが、紡糸延伸
を連続化する本発明では、そのような心配は全（ないっ ｅ、　実施例 実施例１ メタフェニレンジアミンとイソフタル酸りｐリドをテト
ラヒドロフラン／水の界面で重合して得たポリメタフェ
ニレンインフタル７ミドの平均粒子径が５０μｍ　の多
孔質凝集粒子の粉体を重合体原料とし℃採用した。こり
ＰＭＩＡ粉体（Ｎ−メチルビｐｌＪトン中で測定した固
有粘度が１．３５、ＤＳＣ″′Ｃ−測定（、たＴｇ及び
Ｔｍはそれぞれ２７７℃、４２３℃）１００％（Ａ成分
）とこの粉体に平均粒径が３４μのホワイトアルミナ（
不二見研摩材工業Ｕ）を６０％混合した無機細片混合粒
体（Ｂ成分）を用意］−１第１図の圧縮成形機を用い、
Ａ−１，Ａ−２成分をそれぞれ４０２、Ｂ成分を３５１
第６図の如く積層し℃、３２０℃、１００匂／ｄ圧で圧
縮成形し、第４図の如き板状の複合成形物（１÷８　ｍ
。

ｂ　＝　ｃ　＝　１００■、ｔ＝ｏ、１チ）を多数製造
１゜た。

次にこの複合成形物を原料とし、第７図の装置を用いて
第１表の条件で剛毛な製造した。

得られた剛毛の物性は第２表の通りである。

第　　１　　表 第２表 上記の扁平糸をブラシ素材として第１０図の如きチャン
ネルブラシを作成１−１これ？：ｌ：７−ラーの外周に
巻付けて研摩用ブラシロールにした。

この研究用ブラシロールを製鉄の過熱ラインの研摩、洗
浄用に使用り、たところ、従来使用され工いろ研摩剤混
合ナイロン剛毛ブラシに比してきわめて耐熱性が高いた
め、長期使用に耐えたばかりでな（、過熱ラインの冷却
を緩和させろ効果があり、省エネに寄与することが明ら
かとなった。

尚、研摩効果に関しても、Ａ層とＢ層の摩耗差により扁
平糸の先端におい一’（ｉ−！、　Ｂ　層が常に山形に
突出する状態となり、きわめ１犬ぎいことが明らかとな
った。

実施例２ 実施例１と同一りＰＭＩＡ粉体（Ａ成分）と、平均粒径
が２０μのストロンチウムフェライト粉体７０％ランダ
ム混合粉体（Ｂ成分）を用意し、第６図の圧縮成形機ｌ
用い、Ａ−１成分。

Ａ−２成分をそれぞれ４０ＰとＢ成分３０？づつを第６
図の如く積層＋＝１圧縮成形（１、第５図の如き板状の
複合成形物を多数製造（−た。

次にこの複合成形物を原料とし、第７図の装置を用いて
、第３表の条件でテープ状扁平糸を製造した。

得られた剛毛の断面形態は第３図の如きものであり、物
性は第４表の通りであった。

次にこの扁平糸を、Ａ、Ｂ層に平行な方向にＮ極とＳ極
を分極するよ５に磁化せしめテープ状の磁性扁平糸を作
成した。

この扁平糸は、ストロンチウムフェライトの同率ランダ
ム扁平糸よりＴｇ　以上におげろ熱変形性に優れている
だけでな（、ストロンチウムフェライトの高密度効果と
扁平効果の為か予想以上に強い磁性を示［、た。

この磁性扁平糸は、耐熱性と熱変形性に優れているため
、耐熱磁性プラスチック材料と〔２て種々の形態に加工
され各徨産業資材に活用された。

第３表 第　　４　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の無機細片混合全芳香族ポリアミド扁
平糸の厚さくｔ）２６険）、及び扁平度（ＦＬ）を測定
する方法を示す図である。 第２図〜第４図は本発明の無機細片混合全芳香族ボリア
ミド扁平糸の断面構造の典型的な例を模式的に示す図で
ある。 第５図は、本発明の閘毛製造方法におい℃、中間原料と
し℃用いられる板状の複合成形物の例である。 第６図は、第５図の板状複合成形物を製造する逸の圧縮
成形機の断面図である。 第７図は、第５図の板状複合成形物を中間原料として本
発明の扁平糸を製造する装置の概略図である。 ！８図は、第７図の加熱口金７０の近傍の拡大図である
。 第９図は、第８図の口金７０における扁平断面ノズル部
Ｎ近傍の下面拡大図である。 第１０図は、本発明の研摩ブラシの１例であるチャンネ
ルブラシの１部を示す見取り図である。 特許出願人　帝人株式会社で２５、 代理人　弁理士　　前　　１）　純　　博（１捧７図 ２面の；＞：（内容に変更なし） 司９　続　ネ市　正　褐　（方式） 昭和６１年１０月ジノＥ１ ４寺ｎ’Ｆ１ｙ長官層ジ １、事件の表示 特願昭　６１　−　１６０９０２　　＠２、発明の名称 無機細片混合仝芳香族ポリアミド扁平糸、その製造方法
及びブラシ代表者　　岡　　本　　佐四部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、全繰返し単位の８５モル％以上がメタフエニレンイ
   ソフタルアミド単位である全芳香族ポリアミドより主と
   してなる重合体層（Ａ層）と、無機細片及び該全芳香族
   ポリアミドとの混合物よりなる無機層（Ｂ層）とより形
   成された扁平糸であり、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）（ｉ）
   下記式で定義される扁平度（ＦＬ）が少くとも１．３の
   扁平断面を有し、 ＦＬ＝扁平断面の巾（ｗ）／扁平断面の厚さ（ｔ）（ｉ
   ｉ）該扁平断面の厚さ（ａ）が０．０５〜３ｍｍの範囲
   にあり、 （ｉｉｉ）該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）とが
   該扁平断面の厚さ方向に交互に配置されている、 の条件を満足することを特徴とする無機細片混合全芳香
   族ポリアミド扁平糸。 ２、該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）とは、前記
   扁平断面において、面積比で２０：８０〜９５：５の範
   囲にある第１項記載の全芳香族ポリアミド扁平糸。 ３、該無機層（Ｂ層）は、その層における無機細片の含
   有割合が重量で３０〜９５％の範囲である第１項記載の
   全芳香族ポリアミド扁平糸。 ４、前記扁平断面において該重合体層（Ａ層）と該無機
   層（Ｂ層）とが合計で２〜５の層で形成される第１項記
   載の全芳香族ポリアミド扁平糸。 ５、全繰返し単位の８５モル％以上がメタフェニレンイ
   ソフタルアミド単位である全芳香族ポリアミドより主と
   してなる重合体層（Ａ層）と、無機細片及び該芳香族ポ
   リアミドとの混合物よりなる無機層（Ｂ層）とより形成
   された複合成形物から、該重合体層（Ａ層）と該無機層
   （Ｂ層）とが糸断面において交互に積層された構造を有
   する無機細片混合全芳香族ポリアミド扁平糸を得るため
   に、下記（ａ）〜（ｅ）の条件を満足することを特徴と
   する全芳香族ポリアミド扁平糸の製造方法。 （ａ）該複合成形物は、空隙率（ε％）が５％以下であ
   り、且つ少くとも一方向が一様な断面を有する形状を有
   したものであり、しかもその複合成形物の一様な断面に
   おいて該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）とがサイ
   ドバイサイドに配置されており、 （ｂ）該複合成形物を、該複合成形物の定められた一様
   な断面の垂直方向に実質的に形態を保持したまま移動し
   得る通路に強制的に押込みつつ移動させ、 （ｃ）次いで、該複合成形物を少くとも末端部が少くと
   も扁平度が１．３の扁平断面ノズルで構成された細化通
   路を有する加熱口金に圧入させ、 （ｄ）該加熱口金においては、該複合成形物を下記式を
   満足する軟化温度（Ｔ＿ｓ℃）に至るまで該細化通路内
   を急速に加熱して、該扁平ノズルから吐出させて引取つ
   て未延伸扁平糸を形成する、 （Ｔ＿ｇ＋４０℃）≦Ｔ＿ｓ≦（Ｔ＿ｍ−２０℃）（但
   しＴ＿ｇ及びＴ＿ｍは、それぞれ全芳香族ポリアミドの
   ガラス転移点（℃）及び融点（℃）を意味する。） （ｅ）さらに必要に応じて該未延伸扁平糸を下記式を満
   足する範囲の温度（Ｔ＿ｄ）の延伸ゾーンに導いて少く
   とも１．３倍に乾式延伸する。 （Ｔ＿ｇ−２０℃）≦Ｔ＿ｄ≦（Ｔ＿ｇ＋４０℃）６、
   全繰返し、単位の８５モル％以上がメタフェニレンイソ
   フタルアミド単位である全芳香族ポリアミドより主とし
   てなる重合体層（Ａ層）と、無機細片及び該全芳香族ポ
   リアミドとの混合物よりなる無機層（Ｂ層）とより形成
   された扁平糸であり、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ） （ｉ）下記式で定義される扁平度（ＦＬ）が少くとも１
   ．３の扁平断面を有し、 ＦＬ＝扁平断面の巾（ｗ）／扁平断面の厚さ（ｔ） （ｉｉ）該扁平断面の厚さ（ａ）が０．０５〜３ｍｍの
   範囲にあり、 （ｉｉｉ）該重合体層（Ａ層）と該無機層（Ｂ層）とが
   該扁平断面の厚さ方向に交互に配置されている、 の条件を満足する無機細片混合全芳香族ポリアミド扁平
   糸をブラシ素材として用いたブラシ。