WO2022039033A1 - ポリアミドマルチフィラメントおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2022039033A1
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dtex
multifilament
polyamide multifilament
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南井一志
重野久雄
潤間崇志
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東レ株式会社
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    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
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Definitions

  • the present invention relates to a polyamide multifilament.
  • Polyamide 6 also known as “polycaprolactum” and polyamide 66 (also known as “polyhexamethylene adipamide”) multifilaments have higher strength and elongation than general-purpose multifilaments such as polyester and polypropylene, and are excellent in fluff quality. Therefore, it is used in a wide variety of industrial applications such as airbags, sports racket guts, ropes, fishing nets, and bag belts.
  • airbags As an indispensable safety device to protect occupants in the event of a vehicle collision, airbags with rapidly increasing installation rates are used to protect the driver, passengers in the passenger seat, and knees, which have been introduced from the beginning.
  • the mounting area continues to expand, such as for chest protection built into the seat and for head protection installed in the ceiling above the window.
  • various studies have been made to reduce the weight and size of the base fabric used for airbags. I came.
  • the total fineness of the polyamide 66 yarn used for the airbag base fabric was generally 940 dtex, but in recent years, 470 dtex is mainly used, and further, low fineness of 235 dtex or less is also used. It is becoming more like.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique for obtaining fine-fine and high-strength polyamide fibers having excellent fluff quality, which can provide an airbag having excellent compactness. It is proposed that 100 to 250 dtex is set to 50 to 470 dtex in Patent Document 2. However, even if the section of the example is seen, only fibers having a fineness of up to 175 dtex are obtained, the total fineness is reduced to 150 dtex or less, and further to 100 dtex or less, and the fiber has high strength that can be used as an industrial fiber. No specific example of the raw yarn is given. The reason for this is that, as described in Patent Document 1 (paragraph [0021]), it is difficult to stably obtain high-strength fibers when the total fineness becomes thin.
  • the reason for this is that when a multifilament with a small total fineness is obtained, the influence of retention in the molten state until the polyamide chip is melted and spun, and the influence of defects such as bubbles remaining in the fiber during spinning become large. be. That is, in a general facility for producing fibers for high-strength industrial materials such as raw yarn for airbags, a spinning section that discharges a high total fineness of about 235 to 2000 dtex and a multi-stage heat for exhibiting high strength. Although it is composed of a direct stretching machine combined with a stretching machine, the problem that occurs when a multifilament having a fineness of 100 dtex or less is manufactured by using such a device is not considered.
  • Patent Document 3 paragraphs [0005] to [0008]
  • Patent Document 4 paragraph [paragraph [paragraph]]
  • fine foreign matter is generated by thickening, thermal deterioration, and gelation due to long-term retention of the polymer, and the foreign matter is mixed in the yarn to cause yarn-making failure, resulting in high strength and fluff quality.
  • Good polyamide fibers cannot be obtained.
  • Patent Document 5 In response to the demand for higher strength of polyamide fibers for clothing, in Patent Document 5, a hot plate obtained by heat-fixing or heat-stretching and once winding the yarn into a package is further heated to 170 to 205 ° C. A means of heat-stretching 1.15 times or more by contacting the yarn has been proposed. However, this means is a two-step method in which the spinning step and the drawing step are separated, and not only the steps become complicated, but also the winding speed is about 1000 m / min, the production speed is slow, and the cost is high. I am concerned.
  • Patent Document 6 as a product obtained in a process that can be commercialized, only a polyamide multifilament having a strength of up to 7.3 cN / dtex is obtained, and fibers and clothing for industrial materials such as airbags are obtained. The strength was insufficient to improve the durability of the fabric.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-22939 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-20566 JP-A-2007-254945 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-133566 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-247022 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-88577
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a polyamide multifilament having fineness, high strength, excellent toughness, and good fluff quality, and as described above, an airbag. It is an object of the present invention to provide a polyamide multifilament capable of reducing the weight of industrial materials such as the above and improving the durability of clothing fabrics. Further, according to the present invention, it is possible to obtain a polyamide multifilament having good production efficiency.
  • the raw materials used for the polyamide multifilament of the present invention include, for example, nylon 6, nylon 66, nylon 12, nylon 46, nylon 56, nylon 610, a copolymerized polyamide of nylon 6 and nylon 66, nylon 6 with polyalkylene glycol and dicarboxylic acid. , Copolymerized polyamide obtained by copolymerizing diamine or the like, and is known as a polymer in which repeating units are linked by an amide bond.
  • the polyamide is not particularly limited, but it is preferable to use the polyamide 66 having excellent impact resistance and heat resistance.
  • the polyamide multifilament of the present invention may contain a component other than the polyamide, if necessary, and such components include, for example, a terminal sequestering agent such as a monocarboxylic acid and a matting agent such as titanium oxide.
  • a terminal sequestering agent such as a monocarboxylic acid
  • a matting agent such as titanium oxide.
  • examples thereof include polymerization catalysts such as phosphorus compounds, heat resistant agents, antioxidants such as copper compounds and halides of alkali metals or alkaline earth metals, and heat stabilizers.
  • the content ratio of the polyamide contained in the polyamide multifilament is preferably 95% by weight or more, and more preferably 97% by weight or more. If the content of the polyamide is less than 95% by weight, the heat resistance may decrease.
  • the polyamide multifilament of the present invention has a total fineness of 30 to 150 dtex. More preferably, it is in the range of 50 to 120 dtex. When the total fineness is less than 30 dtex, it is difficult to secure a sufficient value as the total strength as a multifilament, and single yarn breakage occurs when stretching at a high magnification in order to obtain high strength. It is easy and the possibility of fluffing is high. If the total fineness exceeds 150 dtex, it does not lead to weight reduction of industrial materials and improvement of durability of garment fabrics.
  • the strength of the polyamide multifilament of the present invention is 7.5 to 10.0 cN / dtex, more preferably 8.0 to 9.7 cN / dtex.
  • the polyamide fiber is suitable for industrial materials such as airbags and woven fabrics with excellent durability. If the strength is less than 7.5 cN / dtex, it is insufficient to improve the durability of fibers for industrial materials such as airbags and fabrics for clothing.
  • the polyamide fiber has a strength exceeding 10.0 cN / dtex, mechanical stretching at a high magnification is required, single yarn breakage is likely to occur, and the fluff quality is deteriorated.
  • Such polyamide multifilament is not suitable for fibers for industrial materials such as airbags, which require high quality.
  • the elongation of the polyamide multifilament of the present invention is 15.0% to 35.0%, more preferably 17.0% to 30.0%.
  • the strong elongation product is preferably 38 cN / dtex ⁇ (% 1/2 ) or more, and more preferably 40 cN / dtex ⁇ (% 1/2 ) or more. ..
  • the strength (cN / dtex) and the elongation (%) refer to the values measured under the constant speed elongation conditions shown in the standard time test of JIS L1013 (1999) 8.5.1, and the strength product is [strength]. It is a value calculated by [ ⁇ ⁇ (elongation)].
  • the upper limit is not particularly limited, but it is practical to set it to 50.0 cN / dtex ⁇ (% 1/2 ) or less.
  • the polyamide multifilament of the present invention preferably has a thread spot (U%) of 1.2% or less. It is more preferably 1.0% or less, and particularly preferably 0.8% or less. By setting the U% to 1.2% or less, no stain spots or streaks are generated during dyeing as a woven fabric, and the appearance is good and the product quality is excellent.
  • the lower limit is not particularly limited, but it is practical to set it to 0.3% or more.
  • the polyamide multifilament of the present invention preferably has an elongation coefficient of variation of 1.00% or less when loaded with 3 cN / dtex. It is more preferably 0.80%, and particularly preferably 0.50% or less.
  • the coefficient of variation is 1.00% or less, the elongation of the multifilament is made uniform when a constant load is applied to an industrial fabric such as an airbag, which is advantageous in terms of suppressing misalignment.
  • the coefficient of variation is caused by the variation in the crystal structure, in the case of the woven fabric, it leads to the suppression of the dyeing spots.
  • the difference between the sulfuric acid relative viscosity of the polyamide chip used and the sulfuric acid relative viscosity of the obtained polyamide multifilament is controlled. Is simple. If this difference in viscosity is large, local thickening or hydrolysis may occur due to thermal cross-linking or the like from the raw material chip to the yarn. In the case of thickening, there are places where the crystal orientation locally increases in the longitudinal direction of the fiber, while in the case of hydrolysis, there are places where the crystal orientation locally decreases in the longitudinal direction of the fiber, and the elongation varies. Is easy to generate.
  • the coefficient of variation of elongation under 3cN / dtex load is obtained by the method described in the section of Examples.
  • the polyamide multifilament of the present invention preferably has a fluff number of 0 to 3 / 10,000 m or less, particularly preferably 0 to 2 / 10,000 m, and more preferably 0 to 1 / 10,000 m. Since the number of fluffs is small, it can be applied to applications that require excellent fluff quality such as airbags.
  • the number of fluffs is a value obtained by measuring the total number of fluffs with a filament length of 100,000 m or more while rewinding at a speed of 150 m / min and converting it into the number per 10,000 m.
  • the number of bubbles contained in the polyamide filament constituting the polyamide multifilament is preferably 50 cells / cm or less, that is, 0 to 50 cells / cm, and particularly 0 to 30 cells / cm. Further, it is preferably 0.2 to 20 pieces / cm.
  • the number of bubbles contained in the polyamide filament exceeds 50 cells / cm, the strength of the single fiber containing the bubbles decreases. This means that the bubbles in the single fiber inhibit the stretching.
  • the polymer being melted excessively takes in moisture in the air, which causes hydrolysis and a decrease in the viscosity of the polyamide, resulting in insufficient crystal orientation, resulting in a decrease in strength.
  • the fluff quality also deteriorates.
  • the number is 0.2 or more, the molten polymer takes in the moisture in the air to obtain a raw yarn having good fluff quality.
  • the pressure of the extruder when extruding the polyamide may be set to 20.0 to 80.0 kPa.
  • FIG. 1 is a schematic view of a direct spinning and drawing device preferably used in the present invention.
  • FIG. 1 the method for producing the polyamide multifilament of the present invention will be described by taking FIG. 1 as an example.
  • a polyamide raw material chip which is a raw material for the polyamide multifilament of the present invention, is prepared.
  • a method for polymerizing the polyamide a known polymerization method can be used.
  • the relative sulfuric acid viscosity (hereinafter, may be simply referred to as “viscosity”) of the polyamide raw material chip used in the polyamide multifilament of the present invention is preferably 2.8 to 3.9, more preferably 3.3 to 3.9. be.
  • viscosity of the chip is preferably 2.8 to 3.9, more preferably 3.3 to 3.9. be.
  • the viscosity of the chip is 4.0 or more, when the total fineness is within the specified range in the present invention, fine foreign matter is generated due to thickening, thermal deterioration, and gelation due to long-term retention of the polymer, resulting in fluff quality. Will get worse.
  • the viscosity of the chip is less than 2.8, it becomes difficult to obtain a polyamide multifilament having the strength specified in the present invention.
  • the relative sulfuric acid viscosity is a value measured at 25 ° C. using an Ostwald viscometer using a solution of 1 g of chips in 100 ml of 98% sulfuric acid and 98% sulfuric acid in which the chips are not dissolved. The details of the measurement are as described in the section of Examples.
  • the direct spinning and drawing method is used, and when the relative sulfuric acid viscosity of the polyamide chip used as a raw material is ⁇ a and the relative sulfuric acid viscosity of the produced polyamide multifilament is ⁇ b,
  • is less than 0.2.
  • ⁇ 0.3 has extremely good fluff quality, high strength elongation, and little variation in elongation at 3% elongation. Can be obtained as.
  • the above-mentioned polyamide chip having a relative sulfuric acid viscosity is prepared, dried, and then supplied to an extruder type spinning machine. It is placed on the spinneret by a measuring pump and melt-spun.
  • the pressure of the extruder supply unit is preferably 20.0 to 80.0 kPa instead of vacuum (pressure 0.0 kPa). More preferably, it is 40.0 to 60.0 kPa.
  • the pressure in the extruder supply section is less than 20.0 kPa, the fluff quality may deteriorate due to thickening, thermal deterioration, and gelation of the polymer, and high-strength yarn may not be obtained.
  • the pressure of the extruder supply unit is 80.0 kPa or more, the number of bubbles contained in the polyamide filament increases, and further, the hydrolysis reaction of the polymer becomes dominant, so that high-strength yarn cannot be obtained.
  • the polyamide discharged from the spinneret 1 passes through the heating cylinder 2 surrounding a range of 5 to 300 cm from directly below the spinneret.
  • the temperature inside the heating cylinder is preferably ⁇ 30 to + 30 ° C., more preferably ⁇ 15 to + 15 ° C. with respect to the melting point of the polymer polyamide.
  • the unstretched yarn 5 that has passed through the high temperature atmosphere is then cooled and solidified by blowing air at 10 to 80 ° C., preferably 10 to 50 ° C. by the cross-flow cooling device 3. Further, when the cooling air exceeds 80 ° C., the single fiber sway during spinning becomes large, so that the single fibers collide with each other and cause deterioration of the spinning property.
  • the obtained cooling yarn can be coated with an oil agent by a known refueling device 4, picked up by a take-up roll 6, stretched, and then wound up.
  • a known oil agent can be used as the oil agent, but in order to suppress the winding of the single thread on the take-up roll 6, the adhesion amount is preferably 0.3 to 1.5% by weight, more preferably 0.5 to 0.5% by weight. It is 1.0% by weight.
  • the spinning speed defined by the rotation speed of the take-up roll 6 is preferably 500 to 1200 m / min, more preferably 600 to 800 m / min.
  • the spinning speed is 500 m / min or more, the final production speed is sufficient, and the polyamide multifilament can be produced efficiently and inexpensively.
  • it is 1200 m / min or less, it is preferable because the occurrence of thread breakage and fluff can be suppressed.
  • the stretching speed represented by the maximum speed of the stretching roll is preferably 2800 m / min or more, more preferably 3000 m / min or more.
  • the spun yarn obtained by these above-mentioned methods can be drawn, relaxed heat-treated, wound, etc. by using a known method.
  • the spun yarn taken up by the take-up roller 6 (1FR) is referred to as a yarn feeding roller 7 (2FR), a first drawing roller 8 (1DR), and a second drawing roller.
  • the yarn is wound in the order of 9 (2DR) and the relaxation roller 10 (RR) to perform heat treatment and drawing treatment, and the yarn is wound on the winder 11.
  • Pre-stretch stretching is performed between 1FR and 2FR, and the first-stage stretching is performed between 2FR and 1DR, and the second-stage stretching is performed between 1DR and 2DR.
  • the temperature of 2FR is set to 30 to 50 ° C. and the temperature of 1DR is set to 100 to 225 ° C.
  • pre-stretch stretching and first-stage stretching are performed by thermal stretching at around the glass transition temperature.
  • the remaining stretching and heat setting temperature is usually preferably in the range of 180 to 240 ° C. More preferably, it is 200 to 220 ° C.
  • the total draw ratio (hereinafter, also simply referred to as “stretch ratio”), that is, the ratio when stretching is performed between the take-up roller 6 and the second draw roller 9, in order to obtain a high-strength polyamide multifilament, a high draw ratio is obtained.
  • the winding speed is usually preferably 2000 to 5000 m / min, more preferably 2500 to 4500 m / min. Further, it is preferable to wind the cheese on a cheese strip with a winding device under the condition that the winding tension is 20 to 250 gf.
  • the thickening, thermal deterioration, gelation, and hydrolysis of the polyamide polymer are suppressed, the influence of air bubbles on the mechanical properties is small, and the total fineness is as fine as 150 dtex or less. Further, it is possible to obtain a polyamide multifilament having high strength and high elongation, that is, high toughness and high quality.
  • Sulfuric acid relative viscosity ( ⁇ r): Using a polymer chip or raw yarn as a sample, 0.25 g of the sample was dissolved in 25 ml of 98% sulfuric acid, measured at 25 ° C. using an Ostwald viscometer, and calculated from the following formula. .. The measured value was obtained from the average value of 5 samples.
  • ⁇ r number of seconds for sample solution to flow down / number of seconds for sulfuric acid only to flow down.
  • Strength / strength / elongation Measured under constant speed elongation conditions shown in JIS L1013 (1999) 8.5.1 standard time test.
  • the multifilament sample was prepared by using "TENSILON" UCT-100 manufactured by Orientec, with a gripping interval of 25 cm and a tensile speed of 30 cm / min. The strength was determined from the elongation of the point showing the maximum strength on the SS curve, the elongation was determined from the elongation of the point showing the maximum strength on the SS curve, and the strength was determined by dividing the strength by the total fineness.
  • the multifilament sample was sampled every 1 m in the longitudinal direction, the measurement was performed at 5 points, and the average value was obtained from the measurement data.
  • Thread spot (U%) Using USTER TESTER IV manufactured by zellweger uster, the sample length was 500 m, the measurement thread speed was 25 m / min, and the measurement was performed at 1/2 Inert.
  • Number of fluffs The obtained fiber package is rewound at a speed of 150 m / min, and a laser fluff detector "Flytech V" manufactured by Heberline Co., Ltd. is installed at a position 2 m away from the thread being rewound and detected. The total number of fluff was evaluated. The evaluation was performed on a multifilament of 100,000 m or more, and the number was converted into the number per 10,000 m and displayed.
  • (9) Number of bubbles The number of bubbles observed was evaluated using a lens with a magnification of 1000 times with a microscope "VHX-5000" manufactured by KEYENCE. If bubbles are present in the fiber, a stretch-inhibited portion is generated starting from the bubbles. Therefore, after observing the bubbles with an optical lens having a magnification of 1000 times, the stretch-inhibited portion is confirmed with a polarizing lens. By doing so, it was confirmed that it was a bubble. Sampling was performed to cut out fibers of the same length from all the polyamide filaments constituting the polyamide multifilament. However, sampling was performed so that the total length of the cut fibers was 100 cm. Observation was performed on the cut-out sample, and the total number of bubbles was converted into the number per 1 cm and displayed. The sample to be cut out does not have to be exactly 100 cm as long as 100 cm is secured as the total length to be measured.
  • Example 1 A 5% by weight aqueous solution of copper acetate was added as an antioxidant to the nylon 66 chips obtained by liquid phase polymerization and mixed, and 68 ppm of copper was adsorbed with respect to the polymer weight. Next, a 50% by weight aqueous solution of potassium iodide and a 20% by weight aqueous solution of potassium bromide were added and adsorbed to 100 parts by weight of the polymer chip so as to be 0.1 part by weight of potassium, respectively, to form a batch type solid phase polymerization apparatus. Using solid phase polymerization, nylon 66 pellets having a relative sulfuric acid viscosity of 3.75 were obtained.
  • the obtained nylon 66 pellets were supplied to an extruder having a diameter of 110 mm and melted under an atmosphere of a melting temperature of 300 ° C. and a pressure of 50.0 kPa in the extruder supply section.
  • the molten polymer was dispensed by a metering pump so that a multifilament having a total fineness of 80 dtex could be obtained, and the molten polymer was placed in a spinning pack. Then, after filtering in a spinning pack with a metal non-woven fabric filter having a roughness of 40 ⁇ m, spinning was performed using a device having a configuration as shown in FIG. 1 through a base having circular holes and 24 holes.
  • a heating cylinder having a heating cylinder length of 20 cm was installed 3 cm below the base surface, and the temperature inside the cylinder was heated to 250 ° C.
  • the in-cylinder atmosphere temperature is the air temperature in the central portion of the length of the heating cylinder, which is 1 cm away from the inner wall.
  • a cross-flow type chimney that blows air from one direction was attached directly under the heating cylinder, and cold air at 18 ° C. was blown onto the yarn at a rate of 35 m / min to cool and solidify, and then an oil agent was applied to the yarn.
  • the undrawn yarn to which the oil was applied was wound around 1FR rotating at a surface speed of 800 m / min and taken up, and then drawn at a total draw ratio of 4.3 times.
  • the take-up thread is continuously stretched by 5% between the take-up roller and 2FR without being wound once, and then the first step is stretched at a rotation speed ratio of 2.80 times, and then the rotation speed.
  • the second step was stretched at a ratio of 1.46 times, and the film was wound at a speed of 3400 m / min.
  • the roller surface of 1FR and 2FR is mirror-finished, 1DR, 2DR and RR are satin-finished, and the roller temperature is 1FR unheated, 2FR 40 ° C., 1DR 150 ° C., 2DR 225 ° C., and RR.
  • the entanglement treatment was performed by injecting high-pressure air from the direction perpendicular to the traveling yarn in the entanglement applying device.
  • a guide for regulating the running thread was provided before and after the entanglement applying device, and the pressure of the injected air was kept constant at 0.2 MPa.
  • Example 2 The procedure was the same as in Example 1 except that the total fineness and the total draw ratio of the polyamide multifilament were changed as shown in Table 1.
  • Example 6 The procedure was the same as in Example 1 except that the number of single fibers of the polyamide multifilament was changed as shown in Table 1.
  • Example 9 The procedure was the same as in Example 1 except that the total draw ratio was changed as shown in Table 1.
  • Example 11 to 12 The procedure was the same as in Example 1 except that the pressure of the extruder supply section and the total draw ratio were changed as shown in Table 1.
  • Table 1 shows the results of evaluating the physical properties of the polyamide multifilaments obtained in Examples 1 to 12.
  • the polyamide multifilament of the present invention has good fluff quality while having fineness and high strength.
  • the polyamide multifilament of the present invention was produced with various total fineness. Compared with Examples 11 and 12 and Comparative Examples 1 to 5 described below, thickening can be suppressed by melting the polymer in an atmosphere of a pressure of 50.0 kPa in the extruder supply section, and the target polyamide multifilament can be suppressed. Has been obtained. Further, as the total fineness decreases and the single fiber fineness becomes finer, cooling becomes advantageous and the strong elongation product of the polyamide multifilament tends to improve. On the other hand, when the single fiber fineness was made too fine as in Example 8, the uniform cooling property in the chimney style was poor, and the effect on the thread spots (U%) appeared.
  • Examples 11 to 12 are examples in which the pressure of the extruder supply unit is 25.0 kPa and 75.0 kPa, respectively. There was a tendency for thickening or hydrolysis from the chip to the multifilament to occur, and an effect on the coefficient of variation of elongation under a 3cN / dtex load was observed.
  • Comparative Example 5 The procedure was the same as in Comparative Example 4 except that the pressure of the extruder supply section and the total draw ratio were changed as shown in Table 2.
  • Reference Example 2 The physical characteristics of a general polyamide multifilament for clothing manufactured according to the description of Example 1 of International Publication WO2016 / 076184 are shown as Reference Example 2.
  • Table 2 shows the results of evaluating the physical properties of the polyamide multifilaments obtained in Comparative Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2.
  • Reference Example 1 is a polyamide multifilament having a total fineness of 175 dtex, and the polymer is melted under vacuum (under an atmosphere of an extruder supply unit pressure of 0.0 kPa), so that the polymer thickens to some extent. With this total fineness, it can be seen that a polyamide multifilament having a level of strength required for industrial fibers is obtained. However, since the total fineness is large, it is not sufficient to achieve the object of the present invention, which aims to reduce the weight of industrial materials such as airbags and improve the durability of clothing fabrics with high production efficiency.
  • Comparative Example 1 a polyamide multifilament having a total fineness of 110 dtex was produced by the same method as in Reference Example 1, but in this case, silk reeling was impossible.
  • Comparative Example 2 when the same polyamide multifilament as in Comparative Example 1 was spun at a draw ratio of 3.6 times, the yarn could be spun. However, the obtained polyamide multifilament was thickened and thermally deteriorated due to long-term polymer retention, lost its strength, and fluffed frequently.
  • Comparative Example 3 a polyamide multifilament having a total fineness of 80 dtex was produced under the same silk-reeling conditions as in Comparative Example 2, but in this case, silk-reeling was impossible.
  • Comparative Example 4 when the draw ratio was reduced to 3.2 times in Comparative Example 3 and the yarn was produced, the yarn could be produced. However, the obtained polyamide multifilament thickened and deteriorated due to long-term polymer retention, lost its strength, and fluffed frequently. Compared with Comparative Examples 1 and 2, in Comparative Examples 3 and 4, the residence time of the polymer was increased due to the fineness, and the thickening of the polymer became more remarkable, so that the stretchability of the polymer was lost and the polymer was high. It can be seen that silk reeling at the draw ratio is impossible.
  • Comparative Example 5 the polymer was produced by the same method as in Example 1 except that the polymer was melted in an atmosphere of an extruder supply unit pressure of 101.3 kPa, but in this case, the hydrolysis reaction of the polymer became remarkable and the multifilament was obtained. The result was that the viscosity of the chip was much lower than the viscosity of the chip. Further, as the amount of air bubbles in the yarn increases, fluffing occurs frequently, and the strength specified in the present invention cannot be achieved.
  • Reference Example 2 is an example in which a polyamide multifilament is manufactured in a general facility for manufacturing clothing fibers based on the description of WO2016 / 076184. In this case, it can be seen that there is almost no polymer thickening due to the shorter residence time of the polymer as compared with the case of using general equipment for producing fibers for industrial materials. On the other hand, since the number of stretching steps is one and the drawing is at a low magnification, the strength is not sufficient, and the crystal structure tends to vary in the fiber longitudinal direction, and the elongation changes under a 3cN / dtex load. The effect on the coefficient was significant.
  • the polyamide multifilament of the present invention has fineness, high strength, and good fluff quality, it is suitable mainly for reducing the weight of industrial materials such as airbags and improving the durability of clothing fabrics.

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Abstract

本発明が解決しようとする課題は、細繊度で高強度かつ毛羽品位良好なポリアミドマルチフィラメントを提供することであり、この課題の解決のためにポリアミド樹脂からなる総繊度30.0~150.0dtex、強度7.5~10.0cN/dtex、伸度15.0~35.0%であることを特徴とするポリアミドマルチフィラメント、であることを本旨とする。

Description

ポリアミドマルチフィラメントおよびその製造方法
 本発明は、ポリアミドマルチフィラメントに関する。
 ポリアミド6(別名「ポリカプロラクタム」)やポリアミド66(別名「ポリヘキサメチレンアジパミド」)のマルチフィラメントは、ポリエステルやポリプロピレン等の汎用マルチフィラメントと比較して強伸度が高く、毛羽品位に優れるため、産業用途として、エアバッグ、スポーツラケット用ガット、ロープ、漁網、鞄用ベルト等の多岐に渡る用途に用いられている。
 ここでは一例としてエアバッグをとりあげる。車両衝突時に乗員を保護する必須の安全装置として、装着率が急速に向上しているエアバッグは、初期から導入されてきた運転者保護用、助手席搭乗者保護用に加え、膝保護用、座席シートに内蔵された胸部保護用、窓上部の天井内に装着された頭部保護用など、搭載部位の拡大を続けている。搭載部位の増加と、年々向上する低燃費化への要求、近年の車両内空間の拡大化傾向に伴い、エアバッグに使用される基布は軽量化・コンパクト化を進めるべく各種の検討がなされてきた。
 エアバッグ基布に使用されるポリアミド66原糸の総繊度は、以前は940dtexが一般的であったが、近年では主に470dtexが使用され、さらには235dtex以下の低繊度の原糸も使用されるようになってきている。
 特許文献1および特許文献2ではコンパクト性に優れたエアバッグを提供し得る細繊度かつ高強度なポリアミド繊維を毛羽品位良く得る技術が開示されており、総繊度としては特許文献1にあっては100~250dtexとすることが、特許文献2にあっては50~470dtexとすることが提案されている。しかし、その実施例の項をみてもせいぜい繊度175dtexまでの繊維しか得られておらず、150dtex以下、更には100dtex以下にまで総繊度を細くし、かつ産業用繊維として使用可能な高い強度を有する原糸の具体的な例は記載されていない。この理由は特許文献1(段落[0021])に記載されたとおり、総繊度が細くなると高強度の繊維を安定して得ることが困難なためである。
 この理由は、総繊度の小さなマルチフィラメントを得る場合にはポリアミドチップを溶融して紡糸するまでの溶融状態での滞留の影響や紡糸時に繊維内に残る気泡などの欠陥の影響が大きくなるためである。すなわち、エアバッグ用原糸などの高強度な産業資材用繊維を生産する一般的な設備においては、235~2000dtex程度の高い総繊度を吐出する紡糸部と、高い強度を発現するための多段熱延伸機が組み合わされた直接延伸機から構成されているが、このような装置を用いて100dtex以下の繊度のマルチフィラメントを製造した場合に発生する問題について考慮されていないということである。より具体的には、産業資材用繊維を生産する一般的な設備で100dtex以下にまで細繊度化した場合には、特許文献3(段落[0005]~[0008])、特許文献4(段落[0013])に記載されている通り、ポリマーの長期滞留による増粘、熱劣化、ゲル化によって微小異物を生成し、その異物が糸中に混入することで製糸障害を引き起こし、高強度かつ毛羽品位良好なポリアミド繊維が得られなくなるのである。このように細繊度のマルチフィラメントでありながら高強度かつ毛羽品位が良好なポリアミド繊維を製造することは困難を極めていた。
 一方で、衣料用の高強度ポリアミドマルチフィラメントの分野では、近年、衣料用途既存高次加工品の更なる高強度化や薄地化、コンパクト化のニーズ等により原糸の高強度化とそれに伴う細繊度化が要求されている。
 このような衣料用のポリアミド繊維の高強度化の要求に対して、特許文献5で、延伸熱固定または熱延伸して一旦パッケージに巻き取った糸条を更に170~205℃に加熱した熱板に接触させて1.15倍以上に熱延伸する手段が提案されている。しかしながら、この手段では紡糸工程と延伸工程とを分けた2工程での方法となり、工程が煩雑になるだけでなく、巻き取り速度が1000m/min程度で生産速度が遅く、コストが高くなることが懸念される。また、特許文献6にては、事業化可能な工程で得られた製品として、せいぜい強度7.3cN/dtexまでのポリアミドマルチフィラメントしか得られておらず、エアバッグ等の産業資材用繊維や衣料用布帛の耐久性向上を図るうえでは強度不足であった。
特開2017-222939号公報 特開2003-20566号公報 特開2007-254945号公報 特開2008-133566号公報 特開平11-247022号公報 特開2002-88577号公報
 本発明の目的は、上記の問題を解決しようとするものであり、細繊度で高強度で靱性にも優れかつ毛羽品位が良好なポリアミドマルチフィラメントを提供することであり、上述のようにエアバッグ等の産業用資材の軽量化、衣料用布帛の耐久性向上を図ることが可能なポリアミドマルチフィラメントを提供することである。また、本発明によれば、生産効率としても良好なポリアミドマルチフィラメントを得ることができる。
 本発明は上記課題を解決するために鋭意検討したものであり、主として下記の構成からなる。
(1)ポリアミドからなり、総繊度が30~150dtex、強度が7.5~10.0cN/dtex、伸度が15.0~35.0%であるポリアミドマルチフィラメント。
(2)ポリアミドからなり、総繊度が50~120dtex、強度が8.0~9.7cN/dtex、伸度が17.0~30.0%、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数が1.00%以下であるポリアミドマルチフィラメント。
(3)毛羽数が0~3個/万mである前記(1)または(2)に記載のポリアミドマルチフィラメント。
(4)ポリアミドマルチフィラメントを構成するポリアミドフィラメント内に含まれる気泡の数が50個/cm以下である前記(1)~(3)いずれかに記載のポリアミドマルチフィラメント。
(5)前記(1)または(2)に記載のポリアミドマルチフィラメントの製造方法であって、ポリアミドチップを準備する工程、直接紡糸延伸法を用いて製糸する工程を有し、前記ポリアミドチップの硫酸相対粘度をηa、製糸されたポリアミドマルチフィラメントの硫酸相対粘度をηbとしたとき、|ηa-ηb|<0.3であるポリアミドマルチフィラメントの製造方法。
 本発明により、細繊度でありながら高強度で靱性にも優れかつ毛羽品位が良好なポリアミドマルチフィラメントを提供することができ、産業用資材の軽量化、衣料用布帛の耐久性向上を図ることができる。
本発明のポリアミドマルチフィラメントを製造する工程の例を説明するための概略図である。
 以下に、本発明について例を挙げつつ説明する。しかし、本発明は下に説明された具体的な例に限定して解釈されるものではない。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントに用いる原料としては例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン56、ナイロン610や、ナイロン6とナイロン66の共重合ポリアミド、ナイロン6にポリアルキレングリコール、ジカルボン酸、ジアミン等を共重合させた共重合ポリアミドなどが挙げられ、アミド結合によって繰り返し単位が連結している高分子として知られている。ポリアミドであれば特に制限はないが、このうち、耐衝撃性と耐熱性に優れたポリアミド66を用いることが好ましい。本発明のポリアミドマルチフィラメントは、必要に応じて、ポリアミド以外の成分が含まれていても良く、そのような成分としては、例えば、モノカルボン酸等の末端封鎖剤、酸化チタン等の艶消し剤、リン化合物等の重合触媒や耐熱剤、銅化合物およびアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物等の酸化防止剤や耐熱安定剤が挙げられる。ポリアミドマルチフィラメントに含まれるポリアミドの含有割合が95重量%以上であることが好ましく、97重量%以上であることがより好ましい。ポリアミドの含有割合が95重量%未満の場合には、耐熱性が低下することがある。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントは、総繊度が30~150dtexである。より好ましくは50~120dtexの範囲である。総繊度が30dtex未満では、マルチフィラメントとしての総強力としても十分な値を確保することが困難であり、また、高い強度を得るために高倍率で延伸を行った際に単糸切れが発生しやすく、また、毛羽が発生する可能性が高くなる。総繊度が150dtexを超えた場合、産業用資材の軽量化や衣料用布帛の耐久性向上には繋がらない。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントの強度は、7.5~10.0cN/dtexであり、より好ましくは8.0~9.7cN/dtexである。強度がかかる範囲であると、エアバッグ等の産業資材や耐久性の優れた衣料用布帛に好適なポリアミド繊維となる。強度7.5cN/dtex未満では、エアバッグ等の産業資材用繊維や衣料用布帛の耐久性向上には不十分である。強度10.0cN/dtexを超えるポリアミド繊維とする場合、高倍率での機械的延伸が必要となり、単糸切れが発生しやすく、また、毛羽品位が悪化する。かかるポリアミドマルチフィラメントは、品位を要求されるエアバッグ等の産業資材用繊維には不適である。
 また本発明のポリアミドマルチフィラメントの伸度としては、15.0%~35.0%であり、17.0%~30.0%であることがより好ましい。伸度は高いほど好ましいが、ポリアミドで所定の強度を得るためには伸度としては現実的に35.0%以下となる。この範囲とすることで、ポリアミドマルチフィラメントのタフネス性、破断仕事量を増大させ、優れた耐久性を維持することができる。
 総繊度、単繊維繊度にも依存するが、強伸度積は38cN/dtex・(%1/2)以上であることが好ましく、より好ましくは40cN/dtex・(%1/2)以上である。強伸度積が高いことで、毛羽発生、糸切れ等が抑制され、高強度でも極めて品位の高いポリアミドマルチフィラメントが得られる。なお、強度(cN/dtex)および伸度(%)は、JIS L1013(1999) 8.5.1の標準時試験に示される定速伸長条件で測定した値をいい、強伸度積は[強度×√(伸度)]で算出される値である。上限としては特に制限はないが、50.0cN/dtex・(%1/2)以下とすることが実用的である。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントは糸斑(U%)が1.2%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、1.0%以下であり、特に好ましくは0.8%以下である。U%を1.2%以下とすることにより、衣料用布帛としての染色時に染色斑、筋の発生が無く、外観良好で製品品位に優れたものとなる。下限としては特に制限はないが、0.3%以上とすることが実用的である。
 また、本発明のポリアミドマルチフィラメントは、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数が1.00%以下であることが好ましい。さらに好ましくは0.80%、特に好ましくは0.50%以下である。該変動係数が1.00%以下であることにより、エアバッグ等の産業用途布帛に一定荷重が掛かった際、マルチフィラメントの伸度は均一化され、目ずれの抑制の点で有利である。また、該変動係数は結晶構造のバラツキに起因することから、衣料用布帛の場合では染色斑の抑制につながる。3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数を1.00%以下に抑制するための手段としては、用いるポリアミドチップの硫酸相対粘度と得られたポリアミドマルチフィラメントの硫酸相対粘度との差を制御することが簡便である。この粘度の差が大きい場合は、原料チップから糸になるまでに熱架橋などによる局所的な増粘または加水分解が発生していることがある。増粘の場合は繊維長手方向に局所的に結晶配向が増大する箇所が発生し、一方、加水分解の場合は繊維長手方向に局所的に結晶配向が低下する箇所が発生し、伸度のバラツキを発生させやすい。なお、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数は実施例の項で説明した方法によって求められる。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントは毛羽数が0~3個/万m以下であることが好ましく、特に0~2個/万m、更には0~1個/万mであることが好ましい。毛羽数が少ないことで、エアバッグ等の優れた毛羽品位を要求される用途への展開が可能となる。なお、毛羽数は150m/分の速度で巻き返しながらフィラメント長10万m以上で毛羽総数を測定し、1万mあたりの個数に換算した値をいう。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントは該ポリアミドマルチフィラメントを構成するポリアミドフィラメント内に含まれる気泡の数が50個/cm以下、すなわち0~50個/cmであることが好ましく、特に0~30個/cm、更には0.2~20個/cmであることが好ましい。ポリアミドフィラメント内に含まれる気泡の数が50個/cmを超える場合には、気泡を含んだ単繊維の強度が低下する。これは、単繊維中の気泡が延伸を阻害することを意味する。加えて、溶融中のポリマーが空気中の水分を過剰に取り込むことにより加水分解の発生、ポリアミドの粘度低下を引き起こし、結晶配向が不足したりし、その結果、強度が低下することとなる。また、毛羽品位についても悪化する。一方で、0.2個以上である場合は、溶融ポリマーが空気中の水分を取り入れることで毛羽品位良好な原糸を得ることができる。気泡を低減するための方法としては、例えば、ポリアミドを押し出す際のエクストルーダーの圧力を20.0~80.0kPaとすることが挙げられる。
 図1は本発明で好ましく用いられる直接紡糸延伸装置の概略図である。
 以下、図1を例にとり、本発明のポリアミドマルチフィラメントの製造方法について説明する。
 まず、本発明のポリアミドマルチフィラメントの原料となるポリアミドの原料チップを準備する。ポリアミドの重合方法は、公知の重合方法を用いることができる。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントに用いるポリアミド原料チップの硫酸相対粘度(以下、単に「粘度」ということがある)は、2.8~3.9が好ましく、より好ましくは3.3~3.9である。チップの粘度が4.0以上であると、総繊度を本発明での規定範囲に取った際に、ポリマーの長期滞留による、増粘、熱劣化、ゲル化により微小異物が生成し、毛羽品位が悪化する。チップの粘度が2.8未満である場合には本発明で規定の強度を有するポリアミドマルチフィラメントを得ることが難しくなる。なお、硫酸相対粘度は、チップ1gを100mlの98%硫酸に溶解した溶液と、チップを溶解していない98%硫酸とを用い、オストワルド粘度計を用いて25℃で測定した値をいう。測定の詳細は実施例の項で説明したとおりである。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントを製造するに際しては、直接紡糸延伸法を用い、原材料として用いるポリアミドチップの硫酸相対粘度をηa、製糸されたポリアミドマルチフィラメントの硫酸相対粘度をηbとしたとき、|ηa-ηb|<0.3であることが好ましい。好ましくは、|ηa-ηb|は0.2未満である。例えば、|ηa-ηb|<0.3で製造されたポリアミドマルチフィラメントは、毛羽品位が極めて良好であり、また、強伸度が高く、3%伸張時の伸度のバラツキも少ないポリアミドマルチフィラメントとして得ることができる。詳細は不明であるが、|ηa-ηb|<0.3を充たすことで、ポリマーの長期滞留による増粘や熱劣化を抑制し、あるいは、ポリアミドの加水分解が抑制されるためと考えられる。また、生産性の点で許容されるのであれば、ポリアミドマルチフィラメントを製造した後の検査工程で選別を行うことも可能である。
 次に、|ηa-ηb|<0.3を充たす製造方法の例を説明すると、前記した硫酸相対粘度を有するポリアミドチップを準備し、乾燥を行った後、エクストルーダー型紡糸機へ供給し、計量ポンプにより紡糸口金へ配し、溶融紡糸する。この際、ポリマーの増粘、熱劣化、ゲル化を抑制するためには、エクストルーダー供給部の圧力は真空(圧力0.0kPa)ではなく、20.0~80.0kPaであることが好ましい。より好ましくは40.0~60.0kPaである。エクストルーダー供給部の圧力が20.0kPa未満の場合はポリマーの増粘、熱劣化、ゲル化により毛羽品位が悪化し、また、高強度の糸が得られなくなることがある。エクストルーダー供給部の圧力が80.0kPa以上の場合は、ポリアミドフィラメントに含まれる気泡の数が増加し、さらにはポリマーの加水分解反応が優位となることで高強度の糸が得られなくなる。
 図1を参照して説明すると、紡糸口金1から吐出されたポリアミドは、紡糸口金の直下から5~300cmの範囲を囲む加熱筒2を通過させることが好ましい。この加熱筒内の温度としてはポリマーポリアミドの融点に対し-30~+30℃が好ましい形態であり、より好ましくは-15~+15℃である。紡出糸条を直ちに冷却せず、上記加熱筒で囲まれた高温雰囲気中を通して徐冷することにより、溶融紡糸されたポリアミド分子の配向が緩和され、単繊維間の分子配向均一性を高めることができるため、ポリアミドマルチフィラメントの高強度化が可能となる。一方、高温雰囲気中を通過させることなく直ちに冷却すると、未延伸糸の配向が高まり、かつ単繊維間の配向度バラツキが大きくなる。かかる未延伸糸を熱延伸すると、結果として高強度ポリアミドマルチフィラメントが得られない可能性がある。
 高温雰囲気中を通過した未延伸糸条5には、次いで、クロスフロー冷却装置3により10~80℃、好ましくは10~50℃の風を吹きつけて冷却固化する。また、冷却風が80℃を超える場合には、紡糸時の単繊維揺れが大きくなるため、単繊維同士の衝突等が発生し、製糸性悪化の原因となる。
 その後、得られた冷却糸条は公知の給油装置4にて油剤を付与し、引き取りロール6で引き取り、延伸した後、巻き取ることができる。油剤は公知の油剤を用いることができるが、引き取りロール6上での単糸巻き付きを抑制するために、その付着量は0.3 ~ 1.5重量%が好ましく、さらに好ましくは0.5 ~1.0重量% である。
 また、引き取りロール6の回転速度で定義される紡糸速度は500~1200m/分であることが好ましく、より好ましくは600~800m/分である。紡糸速度が500m/分以上であると、最終的な生産速度も充分となり、生産効率良く、安価にポリアミドマルチフィラメントを製造できる。1200m/分以下とすると、糸切れや毛羽の発生を抑制できるので好ましい。また、延伸ロールの最高速度で表される延伸速度は2800m/分以上であることが好ましく、より好ましくは3000m/分以上である。
 これら前記した方法で得られた紡出糸は、公知の方法を用いて延伸や弛緩熱処理、および巻取り等を行うことができる。ここでは2段延伸の場合について具体的に例示すると、引き取りローラ6(1FR)にて引き取られた紡出糸を給糸ローラ7(2FR)、第1延伸ローラ8(1DR)、第2延伸ローラ9(2DR)、および弛緩ローラ10(RR)といった順序で糸条を捲回して熱処理及び延伸処理を行い、ワインダー11に巻き取る。
 1FRと2FRの間において、プレストレッチ延伸、2FRと1DRの間において1段目の延伸を行い、2段目の延伸は1DRと2DRの間で行う。2FRの温度は30~50℃、1DRの温度を100~225℃に設定し、プレストレッチ延伸、1段目延伸はガラス転移温度前後で熱延伸を行うことが好ましい。残りの延伸および熱セット温度は通常180~240℃の範囲の温度で行うことが好ましい。より好ましくは200~220℃である。
 総合延伸倍率(以下、単に「延伸倍率」ともいう)、すなわち引き取りローラ6から第2延伸ローラ9間で延伸を行う際の倍率について、高強度のポリアミドマルチフィラメントを得るためには、高い延伸倍率を採用することが好ましく、本発明記載の繊度範囲であれば、3.8~5.0倍で延伸すればよい。なお。巻取速度は通常2000~5000m/分であることが好ましく、2500~4500m/分であることがより好ましい。また、巻取張力は20~250gfの条件下で巻取装置にてチーズ条に巻き上げることが好ましい。
 以上に説明した方法を用いれば、ポリアミドポリマーの増粘や熱劣化、ゲル化、加水分解が抑制され、また、気泡による機械物性への影響も小さく、総繊度として150dtex以下の細い繊度であっても、高強度かつ高伸度、すなわち高い靱性で、かつ品位のよいポリアミドマルチフィラメントを得ることができる。
 以下、実施例により本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は実施例に具体的に示された態様に限定して解釈されるものではない。本発明における各特性の定義および測定法は以下の通りである。
 (1)硫酸相対粘度(ηr):ポリマーチップまたは原糸を試料として、試料0.25gを98%硫酸25mlに溶解し、オストワルド粘度計を用いて25℃で測定し、以下の式から求めた。測定値は5サンプルの平均値から求めた。
    ηr=試料溶液の流下秒数/硫酸のみの流下秒数   。
 (2)総繊度:JIS L1090(1999)により測定した。
 (3)単繊維数:JIS L1013(1999) 8.4の方法で算出した。
 (4)単繊維繊度:総繊度を単繊維数で除して算出した。
 (5)強力・強度・伸度:JIS L1013(1999) 8.5.1標準時試験に示される定速伸長条件で測定した。マルチフィラメント試料をオリエンテック社製“テンシロン”(TENSILON)UCT-100を用い、掴み間隔は25cm、引張り速度は30cm/分で行った。強力はS-S曲線における最大強力、伸度はS-S曲線における最大強力を示した点の伸びから求め、強度は強力を総繊度で除して求めた。マルチフィラメント試料について長手方向に1mおきにサンプリングを行い、測定は5点において行い、その測定データから平均値を求めた。
 (6)糸斑(U%):zellweger uster社製のUSTER TESTER IVを用いて試料長:500m、測定糸速度:25m/minにて、1/2Inertで測定した。
 (7)3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数:前記(5)の強力・伸度測定と同条件でSS曲線を求め、3cN/dtexの荷重が掛かった際の伸度を求めた。また、測定は、測定するマルチフィラメント試料について繊維長手方向に1mおきにサンプリングを行い、測定は10点において行い、その測定データから平均値、標準偏差を算出し、下記の式によって求めた。
変動係数=[標準偏差]/[平均値]×100 (%)     。
 (8)毛羽数:得られた繊維パッケージを150m/分の速度で巻き返し、巻き返し中の糸条から2m離れた箇所にヘバーライン社製レーザー式毛羽検知機“フライテックV”を設置し、検知された毛羽総数を評価した。評価は10万m以上のマルチフィラメントに対して行い、1万mあたりの個数に換算して表示した。
 (9)気泡数:キーエンス社製マイクロスコープ“VHX-5000”にて、倍率1000倍のレンズを使用し、観測される気泡数を評価した。繊維中に気泡が存在する場合には、その気泡を起点として延伸が阻害された部分を生じるので、倍率1000倍の光学レンズにて気泡を観測した後、偏光レンズにて延伸阻害部分を確認することで、気泡であることを確認した。ポリアミドマルチフィラメントを構成する全てのポリアミドフィラメントから同一長さの繊維を切り出すサンプリングを行った。但し、切り出した繊維の長さの合計が100cmとなるようにサンプリングを行った。切り出したサンプルについて観察を行い、その合計気泡数を1cmあたりの個数に換算して表示した。なお、切り出すサンプルは測定する長さの合計として100cmを確保してあれば厳密に100cmである必要はない。
 (実施例1)
 液相重合で得られたナイロン66チップに酸化防止剤として酢酸銅の5重量%水溶液を添加して混合し、ポリマー重量に対し、銅として68ppm添加吸着させた。次に沃化カリウムの50重量%水溶液および臭化カリウムの20重量%水溶液をポリマーチップ100重量部に対してそれぞれカリウムとして0.1重量部となるよう添加吸着させ、バッチ式固相重合装置を用いて固相重合させて硫酸相対粘度が3.75のナイロン66ペレットを得た。得られたナイロン66ペレットを直径110mmのエクストルーダーへ供給し、溶融温度300℃、エクストルーダー供給部の圧力50.0kPaの雰囲気下で溶融した。溶融ポリマーは計量ポンプにより総繊度80dtexのマルチフィラメントが得られるように吐出量を調整し、紡糸パックへ配した。その後、紡糸パック内で40μmの粗さを有する金属不織布フィルターで濾過したのち、円形孔・孔数24の口金を通して、図1に示すような構成の装置を用い、紡糸した。口金面より3cm下には加熱筒長20cmの加熱筒を設置し、筒内雰囲気温度が250℃となるように加熱した。ここで筒内雰囲気温度とは、加熱筒長の中央部で、内壁から1cm離れた部分の空気温度である。加熱筒の直下には一方向から風を吹き付けるクロスフロー型チムニーを取付け、糸条に18℃の冷風を35m/分の速度で吹き付け冷却固化した後、糸条に油剤を付与した。
 油剤を付与された未延伸糸条を表面速度800m/分の速度で回転する1FRに捲回して引取った後、総合延伸倍率4.3倍で延伸を行った。引取り糸条は一旦巻き取ることなく連続して引取りローラと2FRとの間で5%のストレッチをかけた後、引き続いて回転速度比2.80倍で1段目の延伸、次いで回転速度比1.46倍で2段目の延伸を行い、3400m/分の速度で巻き取った。1FR、2FRのローラ表面は鏡面仕上げであり、1DR、2DR、RRは梨地仕上げとし、また各ローラ温度は、1FRは非加熱、2FRは40℃、1DRは150℃、2DRは225℃とし、RRは150℃とした。かかる溶融紡糸、延伸によりナイロン66マルチフィラメントを得た。交絡処理は、交絡付与装置内で走行糸条に直角方向から高圧空気を噴射することにより行った。交絡付与装置の前後には走行糸条を規制するガイドを設け、噴射する空気の圧力は0.2MPaで一定とした。
 (実施例2~5)
 ポリアミドマルチフィラメントの総繊度および総合延伸倍率を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様に行った。
 (実施例6~8)
 ポリアミドマルチフィラメントの単繊維数を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様に行った。 
 (実施例9~10)
 総合延伸倍率を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様に行った。
 (実施例11~12)
 エクストルーダー供給部の圧力および総合延伸倍率を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様に行った。
 これら、実施例1~12で得られたポリアミドマルチフィラメントの物性を評価した結果を表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1より明らかなように、本発明のポリアミドマルチフィラメントは細繊度かつ高強度でありながら毛羽品位が良好である。
 実施例1~5では種々の総繊度で本発明のポリアミドマルチフィラメントを製造した。実施例11、12および下記する比較例1~5と比べて、エクストルーダー供給部の圧力50.0kPaの雰囲気下でポリマーを溶融することで増粘を抑制できており、目的とするポリアミドマルチフィラメントが得られている。また、総繊度が減少し単繊維繊度が細くなる程、冷却有利となりポリアミドマルチフィラメントの強伸度積は向上する傾向にある。一方で、実施例8のように、単繊維繊度を細化し過ぎた場合には、チムニー風での均一冷却性が乏しくなり、糸斑(U%)への影響が表れた。実施例11~12は、エクストルーダー供給部の圧力をそれぞれ25.0kPa、75.0kPaにて製糸した例である。チップからマルチフィラメントへの増粘または加水分解が発生する傾向がみられ、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数への影響が認められた。
 (参考例1)
 ポリアミドマルチフィラメントの総繊度を175dtexにし、エクストルーダー供給部の圧力0.0kPa雰囲気下で溶融したこと以外は、実施例1と同様に行った。
 (比較例1~2)
 ポリアミドマルチフィラメントの総繊度を110dtexにし、総合延伸倍率を表2の通りに変更した以外は、参考例1と同様に行った。
 (比較例3~4)
 ポリアミドマルチフィラメントの総繊度を80dtexにし、総合延伸倍率を表2の通りに変更した以外は、参考例1と同様に行った。
 (比較例5)
 エクストルーダー供給部の圧力および総合延伸倍率を表2の通りに変更したこと以外は、比較例4と同様に行った。
 (参考例2)
 国際公開WO2016/076184の実施例1の記載にしたがって製造した一般的な衣料用ポリアミドマルチフィラメントの物性を参考例2として示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 比較例1~5、参考例1、2で得られたポリアミドマルチフィラメントの物性を評価した結果を表2に示した。
 参考例1は、総繊度175dtexのポリアミドマルチフィラメントを製造したものであり、真空下(エクストルーダー供給部圧力0.0kPa雰囲気下)でのポリマー溶融であるためポリマー増粘が多少生じているが、この総繊度であれば産業用繊維として求められるレベルの強度をもったポリアミドマルチフィラメントが得られていることが分かる。しかし、総繊度が大きいために、生産効率よくエアバッグ等の産業用資材の軽量化、衣料用布帛の耐久性向上をはかろうとする本願発明の目的を達成するには十分ではない。
 比較例1では、総繊度110dtexのポリアミドマルチフィラメントを参考例1と同様の方法で製造しているが、この場合、製糸不可能であった。比較例2では、比較例1と同様のポリアミドマルチフィラメントを延伸倍率3.6倍で製糸したところ、製糸可能であった。しかし、得られたポリアミドマルチフィラメントは長時間のポリマー滞留により増粘、熱劣化し、強度を失っており、毛羽が多発した。
 比較例3では、総繊度80dtexのポリアミドマルチフィラメントを比較例2と同様の製糸条件で製造していることとなるが、この場合、製糸不可能であった。比較例4では、比較例3において延伸倍率を3.2倍にまで延伸倍率を落として製糸したところ、製糸可能であった。しかし、得られたポリアミドマルチフィラメントは長時間のポリマー滞留により増粘、劣化し、強度を失っており、毛羽が多発した。比較例1~2と比べて、比較例3~4では細繊度化していることでポリマーの滞留時間は増加し、ポリマーの増粘がさらに顕著となることでポリマーの延伸性が失われ、高延伸倍率での製糸が不能になっていることが分かる。
 比較例5では、エクストルーダー供給部圧力101.3kPaの雰囲気下でポリマーを溶融すること以外は実施例1と同様の方法で製造したが、この場合、ポリマーの加水分解反応が顕著となり、マルチフィラメントの粘度がチップ粘度を大きく下回る結果となった。さらに、糸中の気泡量が増大することにより毛羽が多発し、本発明で規定する強度を達成することができなかった。
 参考例2は、WO2016/076184の記載をもとに、衣料用繊維を製造する一般的な設備においてポリアミドマルチフィラメントを製造した例である。この場合、産業資材用繊維を製造する一般的設備を用いる場合に較べてポリマーの滞留時間が短いことで、ポリマー増粘はほとんど無いことが分かる。一方で、延伸段数は1段かつ低倍率延伸であるため、強度として十分なものではなく、また、繊維長手方向に結晶構造バラツキが生じやすい傾向にあり、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数への影響が大きく表れた。
 本発明のポリアミドマルチフィラメントは、細繊度で高強度かつ毛羽品位良好であるために、主にエアバッグ等の産業資材の軽量化、衣料用布帛の耐久性向上を図ることに好適である。
1:紡糸口金
2:加熱筒
3:クロスフロー冷却装置
4:給油装置
5:糸条
6:引取りローラ(1FR)
7:給糸ローラ(2FR)
8:第1延伸ローラ(1DR)
9:第2延伸ローラ(2DR)
10:弛緩ローラ(RR)
11:ワインダー

Claims (5)

  1. ポリアミドからなり、総繊度が30~150dtex、強度が7.5~10.0cN/dtex、伸度が15.0~35.0%であるポリアミドマルチフィラメント。
  2. ポリアミドからなり、総繊度が50~120dtex、強度が8.0~9.7cN/dtex、伸度が17.0~30.0%、3cN/dtex荷重時の伸度の変動係数が1.00%以下であるポリアミドマルチフィラメント。
  3. 毛羽数が0~3個/万mである請求項1または2に記載のポリアミドマルチフィラメント。
  4. ポリアミドマルチフィラメントを構成するポリアミドフィラメント内に含まれる気泡の数が50個/cm以下である請求項1~3いずれかに記載のポリアミドマルチフィラメント。
  5. 請求項1または2に記載のポリアミドマルチフィラメントの製造方法であって、ポリアミドチップを準備する工程、直接紡糸延伸法を用いて製糸する工程を有し、前記ポリアミドチップの硫酸相対粘度をηa、製糸されたポリアミドマルチフィラメントの硫酸相対粘度をηbとしたとき、|ηa-ηb|<0.3であるポリアミドマルチフィラメントの製造方法。
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