JPS64482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性重合体と磁化性微粉末状物質
との混合体なる繊維、その集束体、その製造法並
びにその集束体を用いた磁性繊維構造体等に関す
る。

更に詳細に言えば繊維軸に垂直な断面の形状が
非円形であり、且つ、該断面積が軸方向に沿つて
不規則な変化を有していることを特徴とする磁化
性微粉末状物質を含む繊維、その集束体ならびに
その製造法等に関する。

磁化性微粉末物質を含んだ繊維状物に関する従
来技術としては単に磁石微粉末を配合した繊維や
それを糸でカバーリングしたもの（特開昭53−
2654）、磁石粉を繊維内に完全に埋没させたもの
又は糸の表面に磁石粉を混練された接着層を塗布
したもの（特開昭53−111118）、ゴムひもに磁化
せしめる物質を25％混合（特開昭54−112953）、
ゴム、合成樹脂に硬磁性材料を含有させた糸を紡
糸し編組した後磁化（特開昭55−30453）、一部も
しくは全体を磁気を帯びた繊維状物質で形成した
編、織地（実開昭55−111983）、少なくとも0.2wt
％の磁性粒子を含有した磁性層と保護層とからな
る複合された磁気繊維（特開昭57−167416）等が
提案されている。しかし、これらの中には磁化性
微粉末物質を多量に含みながら、なお柔軟性にす
ぐれた性能を有する繊維に関するものは見られな
い。

又、従来から磁化性微粉末状物質を多量に含ん
だ細い繊維は紡糸が困難であり、又、紡糸できて
も繊維の太さがかなり大きく、かつ柔軟性に欠け
るという欠点を有していた。

本発明者らはこれらの点について改善すべて鋭
意研究した結果本発明に到達した。すなわち本発
明は、 熱可塑性重合体と磁化性微粉末状物質との混合
物からなる繊維であつて、 (1) 該繊維は、その繊維軸方向に垂直な断面の形
状が非円形であり、その異形係数（Ｄ／ｄ）が
少なくとも1.1であり、且つ、該異形係数が繊
維軸方向に沿つて不規則に変化しており、 (2) 該繊維は、その繊維軸に垂直な断面の面積が
軸方向に沿つて不規則な変化を有しており、そ
の繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕が0.05〜1.5
の範囲にあり、 (3) 該磁化性微粉末状物質が30〜95重量％の範囲
で含有された、 ことを特徴とする磁化性繊維； 該繊維が着磁により磁化された磁性繊維； 熱可塑性重合体と磁化性微粉末状物質との混合
物からなる繊維集束体であつて、 (1) 該集束体を構成する繊維は、その繊維軸方向
に垂直な断面の形状が非円形であり、その異形
係数（Ｄ／ｄ）が少なくとも1.1であり、且つ、
該異形係数が繊維軸方向に沿つて不規則に変化
しており、 (2) 該繊維は、その繊維軸に垂直な断面の面積が
軸方向に沿つて不規則な変化を有しており、そ
の繊維内断面積変動係数［CV(F)］が0.05〜1.5
の範囲にあり、 (3) 該集束体の任意の位置で繊維軸に垂直に該集
束体を切断した場合の各繊維の断面積の変動
が、集束体内繊維断面積変動係数〔CV(A)〕で
表わして0.05〜2.0の範囲であり、 (4) 該磁化性微粉末状物質が、30〜95重量％の範
囲で含有された、 ことを特徴とする磁化性繊維集束体； 少なくとも一方の面に凹凸を有する仕切り部材
によつて仕切られた多数の細隙を有し、且つ該細
隙の或る細隙から押出される溶融液がそれに隣接
する他の細隙から押出される溶融液と該仕切り部
材の凹部を通じて互いに往来し得るように構成さ
れたメツシユ状紡糸口金の該凹凸面を溶融液の吐
出側に向けて溶融した熱可塑性重合体と磁化性微
粉末状物質との懸濁液を押出し、この際、該紡糸
口金の該懸濁液の吐出面及びその近傍に冷却流体
を供給して冷却しながら、該細隙を通じて押出さ
れる懸濁液を引取つて該懸濁液を多数の分離され
た繊維状細流に交換し、固化することを特徴とす
る該磁化性繊維集束体の製造方法； 及び該磁化性繊維集束体を用い、着磁により磁
化されたことを特徴とする磁性繊維構造体であ
る。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の磁化性繊維は、熱可塑性重合体と微粉
末状物質とよりなる混合物より形成されるもので
あり、その繊維形状は、それを繊維軸方向に垂直
に切断した場合の断面形状が非円形であり、しか
も軸方向に沿つて該断面積の変化を有している点
に特徴を有している。

ここで断面形状の非円形の程度は、断面におけ
る外接２平行線の最大間隔(D)と、その外接２平行
線の最大間隔(d)との比（Ｄ／ｄ）として表わされ
る異形係数で示すことができる。本発明のフイラ
メントはこの異形係数（Ｄ／ｄ）が少なくとも
1.1であり、殆んどが少なくとも1.2である。

さらに、本発明の繊維は、上記の異形係数
（Ｄ／ｄ）が該繊維の長さ方向に沿つて不規則に
変化している。

本発明の繊維は、その長さ方向に沿つて断面積
の変化を有している。この長さ方向における断面
積の変化は、繊維の任意の１箇所の３cmを選び出
し、それを１mm間隔毎の断面積の大きさを顕微鏡
観察により測定した場合、実質的に断面積の値に
変化が認められるものを言う。この場合、約100
〜約400倍程度の顕微鏡写真を撮り、断面積の変
化を観察するのが便利である。特に前記の如くし
て30個の断面積を測定し、その平均値(A)、30個の
断面積の標準偏差（δA）とを求めて、下記式か
ら算出された断面積変動係数〔CV(F)〕が、0.05
〜1.5の範囲、特に0.08〜1.0の範囲であるような
変化を有しているのが好ましい。

本発明における熱可塑性重合体とは、繊維を形
成し得る重合体の全てを意味し、例えばポリエス
テル、ポリアミド、ポリオレフイン、ポリアセタ
ール、ポリビニル、ポリエーテル、ポリカーボネ
ート、ポリ尿素、ポリウレタン、弗素含有重合体
等の合成樹脂及びゴム等が挙げられる。

さらに具体的には、ポリオレフインまたはポリ
ビニルとしては、例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルニトリ
ル、ポリアクリル酸エステル或はこれらの相互共
重合体； ポリアミドとしては、例えばポリε−カプロラ
クタム、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリヘ
キサメチレンセバカミドの如き脂肪族ポリアミド
及びポリパラフエニレンイソフタルアミド、ポリ
メタフエニレンイソフタルアミド、ポリメタフエ
ニレンテレフタルアミド、ポリ−１，５−ナフチ
レンイソフタルアミド、ポリ−３，4′−ジフエニ
レンテレフタルアミド、ポリメタキシリレンイソ
フタルアミドあるいはこれらの共重合体等の芳香
族ポリアミド； ポリエステルとしては、例えばフタル酸、アソ
フタル酸、テレフタル酸、ジフエニルジカルボン
酸、ナフタリンジカルボン酸などの芳香族ジカル
ボン酸；アジピン酸、セジチン酸、デカンジカル
ボン酸などの脂肪族ジカルボン酸；またはヘキサ
ヒドロテレフタル酸の如き脂環族ジカルボン酸を
二塩基酸成分とし、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、トリメチレングリコール、テト
ラメチレングリコール、デカメチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、２，２−ジメチルプ
ロパンジオールの如き脂肪族グリコール、シクロ
ヘキサンジメタノールの如き脂環式グリコール、
キシリレングリコールの如き芳香脂肪族グリコー
ル、レゾルシノール、ハイドロキノンの如き芳香
族ジヒドロキシ化合物をグリコール成分とするポ
リエステルまたは全芳香族ポリエステル； 弗素含有重合体としては、例えばポリ四弗化エ
チレン、ポリ三弗化塩化エチレン、ポリ二弗化ビ
ニリデン、ポリ四弗化エチレン−六弗化プロピレ
ン共重合体、ポリ四弗化エチレン−パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体、ポリ弗化エチ
レン−エチレン共重合体、ポリ四弗化エチレン−
プロピレン共重合体、ポリ弗化ビニルもしくはポ
リ三弗化塩化エチレン−エチレン共重合体の如き
弗素含有重合体等； ポリカーボネートとしては、例えば各種ビスフ
エノールを使用した重合体； ゴムとしては、例えばクロロプレンゴム、ブタ
ジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチ
レンプロピレンゴム、SBR、ABS、天然ゴム等
があげられる。

前述した熱可塑性重合体は、単独であつてもよ
く、また２種以上の緊密なミクロブレンド混合物
であつてもよく、また、本発明者らが先に提案し
た、２種以上の重合体が比較的大きな溶融相を成
して混合しているようなマクロブレンド混合物と
して使用することもできる（特開昭57−29610号
公報参照）。更に重合体は可塑性や溶融粘度を増
大させるために可塑剤、粘度増加剤などを含有し
ていてもよい。また前記重合体中には、通常繊維
の添加剤として使用される光安定剤、顔料、熱安
定剤、難燃剤、滑剤等が含有されていてもよい。

本発明における磁化性微粉末状物質としては、
着磁により磁性を帯びる物質であれば、いかなる
材質のものでもよい。該材質としては強磁性体及
びフエリ磁性体等が好ましく、例えば、鉄、コバ
ルト、ニツケル等の金属；これらの金属の１種以
上とアルミニウム、チタン、銅、白金、炭素等の
１種以上からなる合金；酸化鉄、フエライト等を
主成分とする金属酸化物；鉄、コバルト、ニツケ
ル等と希土類元素との化合物等が挙げられる。こ
れらの中でも、酸化鉄、ハード・フエライト（マ
グネトプランバイト型結晶構造をもつ亜鉄酸塩）、
コバルトを希土類元素との化合物、ニツケル、ア
ルミニウム、コバルト、チタン、銅、白金、炭素
などの１種以上を含む鉄又は鉄合金（例えばアル
ニコ磁石）等が特に好ましい。

本発明において該微粉末は熱可塑性重合体との
接着性を増す為、カツプリング剤等で表面処理さ
れていても良い。

該磁化性微粉末状物質は、その90％以上が3μ
以下の粒径、好ましくは2μ以下の粒径を有して
いる。これより荒い粒度では該磁化性微粉末状物
質の磁気特性が低下するので好ましくない。又、
粒度分布も狭い方が好ましい。

該微粉末状物質は本発明の繊維において30〜95
重量％、好ましくは50〜90重量％、更に好ましく
は60〜85重量％の範囲で含有される。

本発明における繊維は、その平均断面積が１×
10^-4〜２×10mm²の範囲にあり、好ましくは２×
10^-4〜１×10mm²である。

本発明における磁化性繊維集束体は、前記した
磁化性繊維の多数からなる集束体であつて、その
任意の位置で繊維軸に垂直に切断した場合の各繊
維の断面積の変動が、集束体内繊維断面積変動係
数〔CV(A)〕で表わして0.05〜2.0の範囲にあるこ
とを特徴とするものである。

このCV(A)は、該集合体から無作意に100本の部
分集束体を抽出し、その任意の位置における断面
を顕微鏡観察によりその各断面の大きさを測定
し、その平均値（）と、その100個の断面積の
標準偏差（δA）を求めて、下記式 から算出することができる。本発明におけるCV
(A)は、好ましくは0.1〜1.5の範囲にあり、特に0.2
〜1.0の範囲のものが好適である。

即ち、本発明の磁化性繊維集束体は、その任意
の位置で軸方向に垂直に切断した場合の各繊維の
断面の大きさおよび形状が不規則に実質的に異な
つていることを特徴としている。

前記の如き磁化性繊維集束体は、本発明者等が
先に提案した熱可塑性重合体の溶融物から繊維を
製造する方法、例えば特開昭56−140110号公報及
び特開昭57−39208号公報に開示された方法にお
いて該溶融物として該磁化性微粉末状物質と熱可
塑性重合体とよりなる混合物を使用することによ
つて製造することができる。

かかる方法によつて、従来のオリフイスによる
繊維手段では得られないか、或いは得ることが極
めて困難であつて多量の磁化性微粉末状物質を含
有する繊維を工業的に有利に製造することが可能
となる。

本発明によれば、前記微粉末状物質を含有する
繊維は、溶融した熱可塑性重合体と固体の磁化性
微粉末状物質との混合懸濁液を、仕切り部材によ
つて仕切られた多数の細隙を有する紡糸口金であ
つて、吐出側の隣接する細隙間に非連続的凸起部
が設けられており、該凸部間に存在する凹部区域
を通じて或る細隙から押出される該懸濁液がそれ
に隣接する他の細隙から押出される懸濁液と互い
に往来し得るような紡糸口金から押出し、この際
該紡糸口金の懸濁液の吐出面及びその近傍に冷却
流体を供給して冷却しながら、該細隙を通じて押
出される懸濁液を引取つて該懸濁物を多数の分離
された繊維状細流に変換し、固化することにより
製造される。

本発明の該集束体製造法において用いられる紡
糸口金は、近接した多数の細隙を有するメツシユ
状口金であり、 α＝Va−Vf／Va×100 〔式中、αは紡糸口金における多数の細隙の占め
る空隙率〔％〕であり、Vaは紡糸口金のメツシ
ユ状部の単位面積下で占める見掛け上の全体積あ
り、Vfは紡糸口金のメツシユ状部の単位面積下
における細隙を取囲むメツシユ状部材の占める全
体積である。〕 で表わされる空隙率が約10％以上、好ましくは約
25〜90％であることを特徴としている。

また、本発明において用いられる紡糸口金は、
近接した多数の細隙を有し、且つ隣接する細隙か
ら押出された懸濁液が互いに往来し得るような構
造を有しており、より安定な紡糸を可能とする構
造であることを特徴としている。

前記紡糸の際、口金の少なくとも吐出表面は加
熱されているのが好ましい。この口金の吐出側表
面を加熱するためには、該口金表面にエネルギー
を供給する必要がある。その方法は種々存在する
が、該口金表面を自己発熱せしめる場合、伝熱に
より加熱する場合、両者を併用する場合がある。

該口金表面を自己発熱せしめる手段としては、
該口金表面を導電体で構成し、直流又は交流電源
と接続して通電せしめて、該口金表面に発生する
ジユール熱を利用する方法（以下通電加熱法と呼
ぶ）、該口金表面を導電体で構成し、それに好適
な周波数の誘導磁界を印加し、うず電流を生成せ
しめ発熱せしめる、所謂誘導加熱を利用する方
法、該口金表面を導電体で構成し、それに好適な
周波数の電界を印加し、誘電体損失を生じせし
め、発熱せしめる所謂誘電加熱を利用する方法等
がある。それに好適な周波数の電界を印加し、誘
電体損失を生じせしめ発熱せしめ、所謂誘電加熱
を利用する方法等がある。

通電加熱法及び誘電加熱法に使用可能な材料と
しては白金、金、銀、銅、チタン、バナジウム、
タングステン、イリジウム、モリブデン、パラジ
ウム、鉄、ニツケル、クローム、コバルト、鉛、
亜鉛、ビスマス、スズ、アルミニウム等の金属単
体、ステンレススチール、ニクロム、タンタル、
しんちゆう、りん青銅、ジユラルミン等の合金、
黒鉛、シリコーン、ゲルマニウム、セレン、酸化
スズ、酸化インジウム、酸化鉄、酸化ニツケル等
の主として半導体の性質を呈する無機化合物、ポ
リアセチレン、ポリフエニレン等の半導体の性質
を呈する有機化合物等、10^-7〜10⁹Ωcm程度の比
抵抗を有する物質を上記紡糸態様の口金に形成し
たものが有利に使用される。

本発明の方法において紡糸口金として、通電に
より発熱する物質より形成された網（金網）ある
いはフオトエツチングにより成形されたメツシユ
状多孔板等を用いるのが好適である。網の目開
は、繊維の太さなどによつて決められる。

本発明方法は、前記の如き特徴を有する紡糸口
金を使用するために、この紡糸口金の吐出面を上
方に向けることにより、吐出面上に押出された該
懸濁液が細流としての引取り方向と逆方向に重力
が作用し、吐出面上の細隙間での懸濁液の往来が
より容易となり、それによつて各細隙への懸濁液
の供給も一層安定化されることになる。即ち、本
発明における集束体の製造は、該紡糸口金の吐出
面を上方に向けて、吐出面の法線ベクトルが重力
と逆方向のベクトルと方向が全く一致するか、は
ずれても数度程度の範囲である、所謂上方紡糸に
よることが望ましい。

この様に多数の細隙を有する紡糸口金を用い、
上方紡糸を行なう本発明の製造法においては、紡
糸口金に負荷される圧力を小さくすることが出
来、それによつて紡糸口金の機械的強度、例えば
紡糸口金の厚さを極めて薄いものとすることが可
能となつた。この極めて薄い紡糸口金を用いるこ
とによつて、供給された懸濁液があたかも紡糸口
金の仕切部材で単に裁断されるが如く細流化され
るため、吐出時における圧力損失が小さくするこ
とが出来、それ故に本発明の如き固体の微粉末状
物質を高濃度に含有した懸濁液を用いた紡糸が安
定に行なうことが可能となつた。特に従来のオリ
フイス紡糸によつては極めて困難とされていた固
体微粉末状物質の高濃度含有液からの比較的細い
繊維、あるいは極細の繊維の紡糸が本発明方法に
よつてはじめて可能となつた。即ち、本発明によ
り磁化性微粉末状物質の含有量が高いことが必要
とされる磁化性繊維の製造が可能である。

また、本発明法においては、吐出直後の冷却効
果を大きくすることが出来、一層短い距離とより
短い時間で紡糸口金を離れた細流の温度を急激に
低下せしめることが可能となるため、より一層配
向の進んだ未延伸繊維を安定に製造することが容
易となる。これまでオリフイス紡糸により試みら
れた高濃度の磁化性微粉末状物質を含有した繊維
は強度の点で実用上問題であつたけれども、配向
の進みやすい本発明法によつて実用に耐え得る強
度を有する高濃度磁化性微粉末状物質含有繊維が
得られる様になり、これまで得られなかつた比較
的細い該繊維、さらには極細の繊維も得ることが
可能である。

また、前記の如き特徴を有する本発明の集束体
の製造法によれば、繊維軸方向に沿つてその断面
形状及び断面積が不規則に変化している等の前記
特徴ある磁化性繊維及びその集束体を得ることが
できる。該繊維及び繊維集束体は、その断面形状
及び断面形状によつて、従来の磁化性繊維では得
られなかつた柔軟性に富み、且つ、磁化性微粉末
状物質を多量に含有するものである。

本発明の集束体製造法において、吐出速度に比
して細流の引取り速度を大きくすることにより、
断面形状及び断面積の変化がより大きく、配向が
より進んだ、即ち、より柔軟性に富み、強度もよ
り高い磁化性繊維が得やすい。

さらに本発明の磁化性繊維及びその集束体は、
その断面形状が非円形であり、その不規則な変化
を有しており、場合によつては種々の特殊な断面
形状、例えば、三角、星形、Ｔ型等の断面形状を
とることも出来ることから、表面積が大きい特徴
を有している。それ故に繊維表面を利用する用
途、例えば磁性フイルター等においてはその特徴
がいかんなく発揮される。

本発明の磁化性繊維は、単繊維として用いるこ
とも出来、磁化性繊維集束体は、フイラメント状
態又は切断したステープル状で巻縮した状態ある
いは巻縮しない状態で用いることが出来る。その
形態としては、例えば、糸あるいは編物、織物、
ウエブ、不織布、その他の繊維構造体を挙げるこ
とができる。これらの構造体において必要に応じ
て、通常の繊維を混合して用いることも可能であ
る。

さらに、本発明の磁化性繊維またはその集合体
あるいはそれを用いた繊維構造体に着磁する方法
としては、公知のいかなる方法を用いてもよく、
例えば繊維あるいは集束体の状態で磁場中に保つ
方法、繊維構造体とした後に磁場中に保持する方
法等があげられる。尚、紡糸時に着磁することも
可能であり、脱磁と着磁を組み合わせることもで
きる。

かくして、本発明によつて得られる磁性繊維及
び磁性繊維構造体の用途としては、広範囲にわた
つて期待され、例えば磁性フアスナー、磁性フイ
ルター、磁性シート（車カバー用シート等）、健
康衣料、磁気テープ、ワイヤメモリー、磁性粉体
等の検出素子、布状磁石等を用いた玩具等が挙げ
られる。

以下、実施例をあげて本発明を詳述するが、本
発明はこれらに何等限定を受けるものではない。

なお、実施例中の「部」は重量部をあらわす。

実施例 １ 熱可塑性重合体としてポリプロピレン（宇部興
産社製S115M）20部に粒径約1μの微粉末状のバ
リウム・フエライト80部を混合し、50φエクスト
ルーダーで230〜270℃の温度で混練し、紡糸口金
に平織30メツシユの金網（日本フイルコン社製）
を用いて該紡糸口金に2V、50Vの電流を通し自
己発熱させながら急冷し、引取り速度５ｍ／分で
フイラメント状繊維集束体を得た。該繊維は断面
形状が非円形であり、長さ方向に対し断面積の変
化を有しており、該集束体のCV(A)は0.6であり、
そのうちの１本の繊維の〔CV(F)〕は0.5であり、
Ｄ／ｄは1.6であつた。該フイラメント状繊維集
束体は非常にしなやかであつた。

実施例 ２ 熱可塑性重合体としてポリブテン−１（ゼネラ
ル・サイエンスコーポレーシヨン製）20部に粒径
約1μの微粉末状のSrフエライト（日本弁柄工業
(株)製）80部をニーダーで十分混合して後チツプ化
した。該チツプを30φエクストルーダーで200〜
230℃の温度で溶融懸濁液化し、紡糸口金に平織
30メツシユの金網（日本金網商工(株)）を用いて該
口金に2V、48Aの電流を流し、自己発熱させな
がら吐出せしめた後、急冷し引取り速度５ｍ／分
でフイラメント状繊維集束体を得た。その集束体
のCV(A)は0.5であり、そのうち１本の繊維の
〔CV(F)〕は0.35、Ｄ／ｄは1.5であつた。又、繊
維平均断面積は約５×10^-3mm²であつた。

又、該フイラメント集束体は非常にしなやかで
あつた。

実施例 ３ 熱可塑性重合体としてポリエチレンテレフタレ
ート（極限粘度〔η〕＝0.64−帝人(株)製）を用い、
エクストルーダの温度を280〜300℃とする以外全
て実施例２と同様の操作を行ない、フイラメント
状繊維集束体を得た。その集束体のCV(A)は0.4で
あり、そのうちの１本の繊維の〔CV(F)〕は0.25
であり、Ｄ／ｄは1.4であつた。

実施例 ４ 実施例２で得たフイラメント状繊維集束体をウ
エブ状にし、バインダー（アクリル酸エステル）
で不織布状に固定させた後、6000エルステツドの
磁場をかけ着磁した。該不織布の表面ガウスを測
定したところ100ガウスであつた。尚、目付は300
ｇ／m²であつた。該不織布はしなやかであり、柔
軟性に富んでいた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁化性繊維の側面を例示する
電子顕微鏡写真（倍率は100）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性重合体と磁化性微粉末状物質との混
   合物からなる繊維であつて、 (1) 該繊維は、その繊維軸方向に垂直な断面の形
   状が非円形であり、その異形係数（Ｄ／ｄ）が
   少くとも1.1であり、且つ、該異形係数が繊維
   軸方向に沿つて不規則に変化しており、 (2) 該繊維は、その繊維軸に垂直な断面の面積が
   軸方向に沿つて不規則な変化を有しており、そ
   の繊維内断面積変動係数［CV(F)］が0.05〜1.5
   の範囲にあり、 (3) 該磁化性微粉末状物質が60〜85重量％の範囲
   で含有されており、 (4) 着磁により磁化された ことを特徴とする磁性繊維。