JPS63243315A

JPS63243315A - 有機複合繊維及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63243315A
Application number: JP7337587A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Mashita; 真下　智司; Yoshio Yamaguchi; 山口　良雄; Toru Noguchi; 徹野口; Toshimichi Takada; 俊通高田
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1988-10-11

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】（産業上の利用分野）本発明は有機複合繊維及びその製造方法に係り、セラミ
ックパウダーもしくはウィスカーが繊維中に均一に分散
し、高モジュラスそして耐熱性等に優れる有機複合繊維
及び有機繊維チップの表面にセラミックパウダーもしく
はウィスカーの充填材を付着させたのち、該チップを溶
融混練した後、ノズルより吐出し、冷却固化させること
によって上記充填材を繊維中に均一に分散させてなる有
機複合繊維の製造方法に関する。

（従来技術）ロープ、繊維シート等の農業、土木建築、水産及び一般
産業用、またはチフス、セールクロス等のレジャー産業
用に使用させる繊維は高モジュラス、寸法安定性、耐熱
性が必要であり、このためこれまで繊維自身の高モジユ
ラス化のために、ポリマー自身の分子量を高くするか、
もしくは分子配向性を高める手段がとり行なわれてきた
。更に、後加工によって繊維に延伸と熱固定処理を施し
ていた。

しかし、これらの手段では紡糸された繊維の特性を生か
しながら、後加工によって更に優れた特性が得られる反
面、後加工後の繊維の経時収縮に伴う分子鎖の収縮によ
つモジュラスの低下をきたすとともに寸法安定性の面で
問題が生じていた。

また一方、耐熱性を向上させるために、重合体の構成単
位の改質が改みられている。例えばポリエステル繊維に
おいては末端カルボキシル基の量を規制する方法が特開
昭５８−２０３１０８号公報に開示されている。

しかし、この方法によつ得られた繊維もこれを構成する
単量体に強く依存するところの軟化温度近辺で機械的特
性が低下する傾向があった。

更に、これらの方法とは異なり繊維中に無機充填材、例
えばウィスカーを添加したウィスカー強化繊維の製造方
法が、特開昭５２−１２１５２３号公報、あるいは特開
昭５２−１２０２０５号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、従来のウィスカーを含む複合繊維の製造法では
ウィスカーが紡糸用溶融炉の中で沈下しやすく、ウィス
カーを添加した場合にはウィスカーを均一分散した状態
で溶融紡糸出来ない欠点があつた。

また、たとえ紡糸出来た繊維もウィスカーが不均一に分
散しているため、得られた複合繊維は機械的強度、モジ
ュラスのバラツキが大きく、またその大きさも小さい欠
点があった。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、有機
繊維中に所定量のウィスカーあるいはセラミックパウダ
ーを均一に分散させることにより高モジュラスで且つ優
れた耐熱性を有する有機複合繊維を提供し、更に上記ウ
ィカーあるいはセラミックパウダーの所有量を有機繊維
中に均一分散させた有機複合繊維の製造方法を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段）即ち、本発明の第１の特徴とするところは溶融紡糸可能
な溶融重合体中にセラミックパウダーもしくはウィスカ
ーを混入し、これをノズルから押し出してなる有機複合
繊維であって、上記セラミックパウダーもしくはウィス
カーが０．５〜２０ｖｏ１％の容積比率で混入され均一
に分散してなる有機複合繊維にあり、また第２の特徴と
するところは揮発性溶剤によって有機繊維チップの表面
にセラミックパウダーもしくはウィスカーを付着させた
後、該チップを溶融混練して溶融物中にセラミックパウ
ダーもしくはウィスカーな均一に分散させた後、ノズル
より吐出、冷却固化させてなる有機複合繊維の製造方法
にある。

本発明の製造方法によると、セラミックパウダーあるい
はウィスカーを予め有機繊維のチップ表面に付着させる
ため、従来に比べて多量のセラミックパウダーあるいは
ウィスカーを繊維中に均一に分散させることが可能にな
り、得られた有機複合繊維も高モジュラスと優れた耐熱
性を有する。

以下、本発明に係る有機複合繊維の製造方法を添付図面
に従って説明する。

第１図は本発明の製造方法における有機繊維チップの前
処理工程を示す説明図である。セラミックパウダーもし
くはウィスカーの無機質充填材（１）と直径１〜３ｍｍ
、長さ２〜４ｍｍの有機繊維チップ（２）を、アセトン
、メチルエチルケトン等の揮発性溶剤（３）の入った容
器（４）に投入し、容器内を撹拌した後、該チップ（２
）を容器（４）から取り出す。

有機繊維チップ（２）はその表面が濡れた状態になり、
無機質充填材（１）がその表面に付着している。

尚、本発明の前処理工程では揮発性溶剤の入った容器に
有機繊維チップのみを投入した後、該チップを容器から
取り出し、これを無機質充填材の入った他の容器に入れ
て撹拌し、無機質充填材を有機繊維チップに付着させる
こともできる。

上記無機質充填材を付着させた有機繊維チップはその後
、下記に示す紡糸機のホッパーに投入されるが、この工
程では無機質充填材がほとんど該チップに付着している
。溶融混練工程に入って溶剤が揮発すると無機質充填材
が有機繊維チップから分離して有機繊維チップの溶融物
と均一に混合する。

このように、無機質充填材を付着した有機繊維チップ（
２）は第２図に示される紡糸機より紡糸される。

即ち、第２図に示される紡糸機（５）はスクリューを内
蔵した温度調節可能なエキストルーダ（６）の一端にホ
ッパー（７）を、他端にノズル（８）をもった構造を有
している。上記前処理した有機繊維チップ（２）はポツ
パー（７）に投入され、その後有機繊維の融点より２０
〜４０℃高い温度（例えばナイロン６では２５０℃）に
調節されたエキストルーダ（６）へ導入されると、溶融
混練されノズル（８）の位置するところまで移動する。

エキストルーダ（６）内の有機繊維チップは溶融状態に
なり、セラミックパウダーもしくはウィスカーが沈下せ
ず均一に混合することが必要である。エキストルーダ（
６）で混練された溶融重合体はノズル（８）から吐出さ
れると、冷却固化されながら巻取速度２０〜３０ｃｍ／
ｓｅｅでボビン（９）に巻き取られる。

本発明においては、予め有機繊維チップの表面に無機質
充填材が付着しているため、紡糸機のホッパー内では上
記無機質充填材が、該チップから分離しにくくなり、そ
してエキストルーダ内では溶融した有機繊維チップと均
一に混合する。そのため、ノズルから吐出したモノフィ
ラメントは巻取速度を大きくしても切断することなく容
易にボビンに巻き取ることが可能になる。

そして、得られた有機複合繊維中の無機質充填材は均一
に分離分散して、該有機繊維複合繊維の高モジュラス及
び耐熱性向上に寄与している。

本発明において使用される有機繊維チップは溶融紡糸可
能であり、例えばナイロン６、ナイロン６６等の種々の
ポリアミド、共重合ポリアミド、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート
、ポリウレタン等であるが、このうちこれらのポリマー
を２種類使用するコンジュゲートヤーンにも適用可能で
ある。

そして、上記有機繊維に混入される無機質充填材のうち
セラミックパウダーは粒径が０．０５〜１００μｍで、
例えば炭化珪素（ＳｔＣ）、炭化チタン（ＴＩＣ）、炭
化ホウ素（８４Ｇ）、炭化タングステン（ＷＣ）等の炭
化物、窒化珪素（８１３Ｎ４　）、窒化アルミニウム（
ＡＩＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化チタン（ＴＩＮ）
等の窒化物及びアルミナ（Ａ１３０３）、ジルコニア（
ＺｒＯ３）、ベリリア（Ｂｅｄ）等の酸化物であり、最
も好ましくは炭化珪素または窒化珪素である。また、ウ
ィスカーとしてはα−炭化珪素（α−８ＩＣ）、β−炭
化珪素（β−８ＩＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３０ａ）、α−
アルミナ（Ａ１３０３）、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
スズ、黒鉛、Ｆｅ、Ｃｕ。

Ｎｉ等であり、直径０．０５〜３μｍ、長さ５〜５００
μｍ程度の形状からなる針状単結晶体である。

上記セラミックパウダーもしくはウィスカーはシランカ
ップリング剤やチタンカップリング剤等で処理するとマ
トリックスの有機繊維中への分散性が良好となる。上記
セラミックパウダーもしくはウィスカーの添加量は容積
比率でＱ、５ｖｏ１％から２０ｖｏ１％、好ましくは５
から１５ｖｏ１％であり、Ｑ、５ｖｏ１％未満の場合は
繊維の長手方向におけるセラミックパウダーもしくはウ
ィスカーの分散性が悪くなり、目的とする効果を発揮で
きない。また２０ｖｏ１％を越えて添加すると繊維自身
が剛直すぎて、繊維の後加工に悪影響を及ぼすことにな
る。

以下、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例）極限粘度１．５のナイロン６チップ（直径１〜３ｍｍ、
長さ３ｆｎｍ）１００重量部をアセトンを入れた容器に
浸油した後、これを取り出して所定量の炭化珪素ウィス
カーを入れた容器に投入してブレンドした。これによっ
て、ナイロン６チップの周囲に炭化珪素ウィスカーを付
着させる前処理を終えた。ここで使用した炭化珪素ウィ
スカーは比重３．１８、直径０．０５〜１．５μｍ１長
さ２０〜２００μｍであった。

続いて、上記前処理したナイロン６チップを第２図に示
される紡糸機のホッパーに投入してエキストルーダを通
じてノズルから吐出し、冷却固化してボビンに巻き取っ
た。上記紡糸機において、エキストルーダの温度が２５
０℃、巻取速度が２ＱＱｍｍ／ｓｅｅ、ノズル径が２ｍ
ｍである。ナイロン６チツプの表面に炭化珪素ウィスカ
ーが付着しているために、該ウィスカーのみがエキスト
ルーダ内へ落下せず、エキストリーダー内で溶融した６
ナイロンチツプと共に混合され、これによってモノフィ
ラメントは切断せずにボビンに巻き取られた。

次に巻き取ったモノフィラメントの荷重−伸長曲線を測
定し、初期モジュラスを求めた。この結果は第３図に示
される。これによると、炭化珪素の充填率が５ｖｏ１％
未満の場合、未充填のモノフィラメントに比べて、複合
モノフィラメントの初期引張抵抗度は増加することなく
、むしろ低下する傾向にある。炭化珪素の充填率が５ｖ
ｏ１％以上の場合、複合モノフィラメントの初期引張抵
抗度は非常に大きくなり、充填効果が顕著になっている
。

また、上記複合モノフィラメントと未充填モノフラメン
トの温度分散をレオログラフ−ソリッド（東洋精機製）
によって求めた。

この結果は第４図に示されるが、未充填モノフィラメン
トと複合モノフィラメントの貯蔵弾性率（Ｅｏ）は低温
からナイロン６のガラス移転温度（５０℃前後）まで変
化が無い。しかし、５０℃以上の温度になると、未充填
モノフィラメントのＥｏの低下は複合モノフィラメント
よりも大きくなっており、更に１３０℃付近から起こる
ナイロン６の流動領域において、未充填モノフィラメン
ト及び５ｖｏ１％充填複合モノフィラメントは流動が急
檄に起こり測定不能の状態になった。

しかし、１Ｑｖｏ１％以上の複合モノフィラメントは、
更に高温まで測定が可能であり、高いＥ。

を維持し耐熱性を示した。

比較例実施例と同様のナイロン６チップ１００重量部に対して
５．１０．３０重量部の炭化珪素ウィスカーを紡糸機の
ホッパーへ投入して紡糸したが、ナイロン６チップが前
処理されていないために、炭化珪素ウィスカーがナイロ
ン６チップと分離してエキストルーダ内へ落下して溶融
したナイロン６と不均一に混合し、ノズルから吐出した
モノフィラメントは巻取速度２００ｍｍ／ｓｅｅで切断
した。

（効果）以上のように本発明においては、予め有機繊維チップの
表面にセラミックパウダーあるいはウィスカー等の無機
質充填材を付着させる前処理工程を採用しているために
、紡糸機のホッパーでは無機質充填材が有機繊維チップ
の表面から分離しにくいためにエキストルーダ内で有機
繊維チップの溶融物と均一に混合され、切断することな
く紡糸することができ、また多量の無機質充填材の添加
量を多くすることも可能になった。そして、このように
して得られた有機複合繊維は無機質充填材が均一に分散
され、特に所定量の無機質充填材が混入されると高モジ
ュラスで且つ優れた耐熱性を有することが明らかになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法における有機繊維チップの前
処理工程を示す説明図、第２図は本発明の製造方法に使
用される紡糸機の断面図、第８図は有機複合繊維におけ
る炭化珪素ウィスカーの混入量（ｖｏ１％）と初期モジ
ュラスの関係を示すグラフ、そして第４図は所定量の炭
化珪素ウィスカーを含む有機複合繊維における測定温度
と貯蔵弾性率との関係を示すグラフである。（１）・・・無機質充填材（２）・・・有機繊維チップ（４）・・・容器（５）・・・紡糸機（６）・・・エキストルーダ（７）・・・ホッパー（８）・・・ノズル特許出願人　　三ツ星ベルト株式会社第１図第３図尤、ン＼に駆辷、（ｖｏｆ　　ン４ン第４図３嘉洟（’Ｑ）手続補正書（自発）昭和６２年　８月　４日昭和６２年特許願第７３３７５号２、発明の名称有機複合繊維及びその製造方法３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　神戸市長田区浜添通４丁目１番２１号５、補正の
対象明細書の「発明の詳細な説明」の欄（１）明細書筒３頁８行目の「この方法によっ得られた
」を「この方法によって得られた」と補正する。（２）明細書第４頁１０行目の「上記ウィカー」を「上
記ウィスカー」と補正する。（３）明細書第４頁１１行目の「所有量」を「所定量」
と補正する。（４）明細書第８頁４行目の「該有機繊維複合繊維」「
該有機複合繊維」と補正する。（５）明細書第８頁９行目の「ポリエステル」を削除す
る。（６）明細書第１０頁８〜９行目の「これを取り出して
〜を入れた容器に投入して」を「これに所定量の炭化珪
素ウィスカーを投入して」と補正する。（７）明細書第１１頁５行目の「切断せずに」の前に「
平滑且つ均一な大きさで」を挿入する。（８）明細書第１１頁１２〜１３行目の「増加すること
なく、むしろ低下する傾向にある。」を「顕著な増加は
見られない。」と補正する。（９）明細書第１２頁１８〜１４行目の「１００重量部
に対して５．１０，３０重量部の」を「に対して２．５
．１５ｖｏ１％の容積比率で混入した」と補正する。（１０）明細書第１２頁２０行目の「巻取速度」の前に
「太さが不均一で炭化珪素ウィスカーの分散も極めて悪
いものとなり」を挿入する。（１１）明細書第１３頁９行目の「多量の」を削除する
。以上

Claims

【特許請求の範囲】１、溶融紡糸可能な重合体中にセラミックパウダーもし
くはウィスカーを混入し、これを紡糸することによって
得られた有機複合繊維であって、上記セラミックパウダ
ーもしくはウィスカーが０．５〜２０ｖｏ１％の容積比
率で混入されていることを特徴とする有機複合繊維。２、予め揮発性溶剤に浸漬した有機繊維チップの表面に
セラミックパウダーもしくはウィスカーを付着させた後
、該チップを溶融混練して溶融物中にセラミックパウダ
ーもしくはウィスカーを均一に分散させた後、ノズルよ
り吐出して冷却固化してなることを特徴とする有機複合
繊維の製造方法。