JP2021155903A - マルチフィラメント糸及びこれを用いた熱成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工性が良好で、機械的にも熱的にも両者において寸法安定性に優れるマルチフィラメント糸を提供することにある。【解決手段】 芯成分が高融点ポリアミドで、鞘成分が低融点ポリアミドにより構成される芯鞘型複合長繊維よりなるマルチフィラメント糸であり、マルチフィラメント糸の総繊度が１５０〜２０００デシテックス、マルチフィラメント糸の中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和が２０％以下であることを特徴とするマルチフィラメント糸。【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリアミドからなるマルチフィラメント糸に関し、さらには、マルチフィラメント糸を用いて種々の繊維製品を製造する際や熱処理を施す際の寸法安定性に優れたマルチフィラメント糸に関するものである。

熱融着性を有するポリアミドからなるマルチフィラメント糸としては、ナイロン共重合体により構成されるものが知られている（特許文献１）。特許文献１には、融点８０〜１２０℃のナイロン共重合体から構成される熱接着性繊維が開示され、この技術によれば、熱接着時の熱処理を低温で行うことができ、製造において巻き姿よく巻き取ることが可能であり、操業性よく生産できるというものである。

しかしながら、ポリアミドは、一般に伸度が高く、ポリエステルなどと比較すると、伸びが大きく、寸法安定性に優れているとは言い難いものである。特許文献１の糸は、実施例によれば、切断伸度が１００％を超えている。

特開２００４−１４９９７１号公報

本発明は、熱融着性を有するポリアミド系のマルチフィラメント糸において、加工性が良好で、機械的にも熱的にも寸法安定性に優れるマルチフィラメント糸を提供することを課題とする。

本発明は、芯成分が高融点ポリアミドで、鞘成分が低融点ポリアミドにより構成される芯鞘型複合長繊維よりなるマルチフィラメント糸であり、
マルチフィラメント糸の総繊度が１５０〜３０００デシテックス、マルチフィラメント糸の中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和が２０％以下であることを特徴とするマルチフィラメント糸に関するものである。

本発明で用いられる芯鞘型複合長繊維は、芯成分が高融点ポリアミド、鞘成分が低融点ポリアミドである。芯成分と鞘成分の質量比は、芯成分：鞘成分＝１〜３：１であるのが好ましい。鞘成分の質量比がこの範囲より低いと、熱融着一体化するための鞘成分の量が少なくなるため、芯鞘型複合長繊維相互間が融着によって一体化しにくく融着力が低下する傾向となる。また、鞘成分の質量比がこの範囲より高いと、強力を担う芯成分の量が少なくなり、また、熱処理して得られる熱成形体中において当初の繊維形態を維持している芯成分の径が小さくなり、マルチフィラメント糸や熱成形体の引張強度が低下する傾向となる。芯鞘型複合長繊維の単繊維繊度は任意であるが、４〜２０デシテックス程度がよい。

本発明の芯鞘型複合長繊維は、ポリアミドによって構成される。ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１１、ナイロン１２等が挙げられる。また、これらのポリアミドが共重合してなるものが挙げられる。本発明の芯鞘型複合長繊維を構成するポリアミドとしては、上記したポリアミドのうち、芯成分（高融点ポリアミド）と鞘成分（低融点ポリアミド）とを適宜選択すればよく、芯成分がナイロン６、鞘成分がナイロン６に他のポリアミドが共重合してなる共重合ナイロンを用いることが好ましい。ナイロン６は、融点が２２５℃程度であり、耐熱性を有するため好ましい。また、鞘成分は、芯成分の融点よりも３０℃以上低い融点のものを採用するとよい。より好ましくは５０℃以上低い融点のものである。芯成分と鞘成分において、融点差を設けるのは、本発明のマルチフィラメント糸に熱処理を施した際に、芯成分は熱の影響をうけずに繊維形態を良好に維持し、鞘成分のみが溶融または軟化して熱融着に寄与することができるためである。融点差を３０℃以上、好ましくは５０℃以上設けることにより、熱融着加工性が良好となる。

芯成分または鞘成分を構成するポリアミドは、本発明の効果を達成する範囲であれば、他の共重合成分が少量含まれていてもよく、また顔料、難燃剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等の添加剤を含有してもよい。

マルチフィラメント糸の総繊度は、衣料等のテキスタイル用途ではなく、土木・建築・農業・水産・林業等の産業分野において適用することを想定すると、１５０〜３０００デシテックスである。また、マルチフィラメント糸を構成する長繊維数は、５０〜３００本程度である。

本発明のマルチフィラメント糸は、中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５℃）×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和が２０％以下である。本発明において、中間伸度（Ｘ）とは、マルチフィラメント糸の引張試験の応力−伸び曲線における引張強力値（最大荷重時）の４分の1の荷重時の伸度をいう。中間伸度の値が小さいと、荷重を負荷した際の寸法変化が小さく、機械的な寸法変化に優れているといえる。より具体的には、中間伸度（Ｘ）は、２〜８％が好ましい。中間伸度（Ｘ）が２％未満となると、寸法変化は小さくなって、より機械的な寸法変化に優れるといえるが、マルチフィラメント糸を用いて繊維製品とする際の製造工程や加工工程において、例えば、編み機における針の高速挙動に対して追従しにくくなることもあり、下限は２％以上がよい。上限は、８％以下とすることにより、機械的な寸法変化に優れたものといえる。

中間伸度（Ｘ）は、ＪＩＳ Ｌ １０１３（２０１０）８．５．１引張強さ及び伸び率 標準時試験 に準じて、定速伸長形引張試験機を用い、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した際に描かれる応力−伸び曲線において、最大荷重が引張強さであり、その最大荷重（引張強さ）の値の４分の１の荷重時の伸度（％）を求め、１０個の平均値を中間伸度（Ｘ）とする。

本発明のマルチフィラメント糸は、中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和が２０％以下であり、外力を与えた際の機械的寸法変化と加熱した際の熱的寸法変化の両者に優れる。（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）とは、熱処理前後での糸長の変化率であり、ＪＩＳ Ｌ １０１３（２０１０）８．１８．２乾熱寸法変化率ｂ）フィラメント寸法変化率（Ｂ法）に基づき、（鞘成分の融点−５）℃に設定した乾燥機中に吊り下げた状態で１５分間放置し、乾燥寸法変化率（％）を算出し、５個の平均値を、（鞘成分の融点−５）×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）とした。芯鞘型複合繊維であって、鞘成分がバインダー成分として機能する、いわゆる熱バインダー繊維は、熱に対する収縮は生じるものであるが、本発明においては、（鞘成分の融点−５）×１５分の条件での乾熱収縮率が好ましくは１５％以下、より好ましくは１３％以下であることにより、熱を与えた際の寸法変化に優れるものとなり、繊維製品を製造する工程や、得られた繊維製品に熱処理を施す熱処理工程における取り扱い性に優れる。なお、乾熱収縮率の下限は小さいほどよいが、８％程度であればよい。したがって、中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和の下限は、１０％程度がよい。

本発明のマルチフィラメント糸は、複合溶融紡糸法により製造され、これを集束してマルチフィラメント糸とする。なお、製造工程において、溶融紡糸後に引き取った糸条は、加熱延伸ローラーにて２段階の熱延伸を行うことにより、良好な寸法安定性を有するマルチフィラメント糸を得ることができる。

得られたマルチフィラメント糸は、そのまま繊維製品として、鞘成分の融点以上で芯成分の融点未満の温度に加熱し、芯鞘型複合長繊維相互間を融着させて、モノフィラメント糸状の熱成形体としてもよい。本発明に用いる繊維製品としては、マルチフィラメント糸を編組して紐とする、製網して網とする、又は製編織して織物あるいは編物にするのが好ましい。編物としては、目の大きいメッシュ状のものも含まれ、特に養殖網等の漁網として使用すると、目の大きいメッシュでありながら、形態保持性が良好であることから好ましい。この繊維製品を、鞘成分の融点以上で芯成分の融点未満の温度に加熱し、芯鞘型複合長繊維相互間を融着させて、外観上はプラスチック様の紐、撚糸、コード、ロープ、網、織物又は編物よりなる熱成形体を得る。本発明における熱成形体は、剛性と機械的強度が優れる。

本発明における熱成形体は、比較的広い現場で用いられる資材として好適である。たとえば、メッシュシート等の建築工事用シート、剥落防止シート等の土木工事用又は建築工事用シート、養殖網等の漁網として好適に用いることができる。

本発明に係るマルチフィラメント糸は、芯成分が高融点ポリアミドで、鞘成分が低融点ポリアミドよりなる芯鞘型複合長繊維で構成され、機械的および熱的に寸法安定性に優れることから、加工性が良好で、取り扱い性に優れ、産業資材として種々の幅広い用途において好適に用いることができる。

実施例１
芯成分として、融点２２５℃、溶融粘度［ηｍｅｌｔ］２０００ｄＰａ・ｓ（せん断速度１０００（１／秒）時）のポリアミド６を準備した。一方、鞘成分として、融点１５５℃、溶融粘度［ηｍｅｌｔ］１８００ｄＰａ・ｓ（せん断速度１０００（１／秒）時）の共重合ポリアミド（アルケマ社製 Ｐｌａｔａｍｉｄ Ｍ１４２５Ｆ）を準備した。

溶融粘度［ηｍｅｌｔ］は、１．３ｋＰａ以下、１００℃の加熱減圧条件下で１２時間乾燥を行った後、島津製作所製フローテスターＣＦＴ−５００型を使用し、予熱時間１８０秒、ノズル０．５φ×２．０ｍｍ、測定温度２７０℃で測定した。

孔径０．５ｍｍで孔数１９２個の芯鞘型複合紡糸口金を備えた複合溶融紡糸装置を用い、上記したポリアミド６と共重合ポリアミドを供給し、口金温度を２７０℃とし、芯成分：鞘成分＝３：１（質量比）として、複合溶融紡糸した。紡糸口金直下に設けた温度２５０℃、長さ１５ｃｍの加熱筒内を通過させた後、長さ２０ｃｍの環状吹付装置で、冷却温度１５℃、速度０．７ｍ／秒で冷却し、芯鞘型複合長繊維を得た。

得られた芯鞘型複合熱接着性繊維１９２本が収束した糸条に、油剤を付与して、温度４５℃のローラーにて速度６３２ｍ／分で引き取り、引き続き、引き取り速度が１．０２倍、温度７０℃に設定された引き取りローラーで引き取り、その後、温度７０℃の延伸ローラーで２．８倍の第１延伸を行い、次いで、温度１３５℃の延伸ローラーで１．３倍の第２延伸を行い、その後、温度１２５℃のローラーで５％の弛緩処理を行って、１．５％のリラックスをかけながら速度２２００ｍ／分のワインダーに巻き取り、１４００デシテックス／１９２本のマルチフィラメント糸を得た。

得られたマルチフィラメント糸の中間伸度は６．４％、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率は１２．１％、中間伸度（Ｘ）と（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との和は１８．５％であった。また、このマルチフィラメント糸の切断伸度は、４０．６％であった。

得られたマルチフィラメント糸をボビンに巻取り、このボビンを８打角打製紐機に設置して、８本組紐を得た。この８本組紐を温度１７０℃で２分間の条件で加熱して、熱成形を行い、棒状の熱成形体を得た。

得られた実施例１の８本組紐と熱成形体を試料とし、以下の方法により酸性に対する耐久試験を行った。また、比較として、ナイロン６のみからなるマルチフィラメント糸（９４０デシテックス／９６本）を２本引き揃えた引き揃え糸を用い、８打角打製紐機にて８本組紐を作成し、比較の８本組紐とした。

（１）酸性に対する耐久試験
硫酸（９８％ 特級 関東化学株式会社製）を使用し、５Ｎの硫酸水溶液を作製した。次いで、試料（８本組紐、熱成形体、比較の８本組紐）を、試料の質量に対し１０倍以上の質量の酸性水溶液中に浸漬し、９６０時間放置した。９６０時間経過後、試料を酸性水溶液から引き上げて、純水で１０秒間×２回すすいだ後、流水で１分間洗った。その後２日間風乾させて、試料に含まれる水分を除去した乾燥試料の引張強さ（Ｎ１）を測定した。引張強さは、上記した中間伸度（Ｘ）の測定と同様の方法、条件により引張強さを求めた。そして、酸性水溶液に浸漬する前の試料（８本組紐、熱成形体、比較の８本組紐）の引張強さ（Ｎ０）も、同一条件で測定し、強力保持率（％）＝（Ｎ１／Ｎ０）×１００を算出した。

ポリアミドは、酸に対する耐久性が劣る傾向にあるが、本発明のマルチフィラメント糸を組紐にした後、熱処理した熱成形体は、個々のフィラメントにおける鞘成分の低融点ポリアミドが溶融一体化して固化し、芯部の高融点ポリアミドを覆うことにより、８本組紐や比較の８本組紐（ポリアミド６のみからなる単相タイプの長繊維によって構成されたマルチフィラメント糸からなる組紐）と比較して強力保持率が向上していることがわかる。

（２）アルカリ性に対する耐久試験
５Ｎの硫酸水溶液に代えて、水酸化ナトリウム（９９％ マルゼン株式会社製）を用いて３Ｎの水酸化ナトリウム水溶液としたこと以外は、上記した（１）酸性に対する耐久試験と同一の方法で、アルカリ性に対する耐久試験を行い、強力保持率（％）を算出した。

結果を表２に示す。

（３）耐屈曲疲労性
実施例１で得られた熱成形体を試料とし、以下の方法により屈曲疲労に対する耐久試験を行った。すなわち、マイズ試験機社製のＭＩＴ耐折度試験機を用いて試料を角度±１２０°、試験速度１７５ｒ／ｍｉｎで特定の回数の屈曲処理をおこない、屈曲処理後の試料の引張強さを測定し、強力保持率を算出した。引張強さは、上記した中間伸度（Ｘ）の測定と同様の方法、条件により求め、強力保持率は、強力保持率（％）＝（屈曲処理後の引張強さ（Ｎ）／屈曲処理前の引張強さ（Ｎ））×１００ により求めた。なお、試料の数は５個とし、５個の平均値を引張強さとし、その結果を表３に示す。

表３の結果からも分かるように、耐屈曲疲労試験では、熱成形体は、５０００回の屈曲
後であっても、初期の強力の８割を超える値を保持し、熱成形体であるにもかかわらず、
柔軟性も有し、屈曲に対して優れた耐久性を有するものであった。

Claims (5)

1. 芯成分が高融点ポリアミドで、鞘成分が低融点ポリアミドにより構成される芯鞘型複合
   長繊維よりなるマルチフィラメント糸であり、
   マルチフィラメント糸の総繊度が１５０〜３０００デシテックス、マルチフィラメント糸
   の中間伸度（Ｘ）と、（鞘成分の融点−５）℃×１５分の条件での乾熱収縮率（Ｙ）との
   和が２０％以下であることを特徴とするマルチフィラメント糸。
2. 高融点ポリアミドと低融点ポリアミドとの融点差が、３０℃以上であることを特徴とす
   る請求項１記載のマルチフィラメント糸
3. 芯成分がナイロン６、鞘成分が共重合ナイロンであることを特徴とする請求項１記載の
   マルチフィラメント糸。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のマルチフィラメント糸によって構成される繊維製
   品であって、繊維製品が紐、撚糸、コード、ロープ、網、織物または編物であることを特
   徴とする繊維製品。
5. 請求項４記載の繊維製品を、芯鞘型複合長繊維の鞘成分が溶融する温度でかつ芯成分の
   融点未満の温度で加熱し、芯鞘型複合長繊維同士を鞘成分が融着固化することによって一
   体化させることを特徴とする熱成形体の製造方法。