JPH086258B2 - 表面変性全芳香族ポリアミド繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は表面強度の改良された全芳香族ポリアミド繊
維に関する。更に詳しくは繊維束を撚り合せて用いるコ
ードやロープ等の用途において、耐摩耗性に優れ、かつ
撚糸強力保持率の優れた全芳香族ポリアミド繊維を提供
するものである。

＜従来技術＞ 近年、全芳香族ポリアミド繊維は有機繊維の中にあっ
て、特に、高強力，高モジュラス，高耐熱性，高耐薬品
性などといった優れた特性を生かして諸分野での新しい
用途に実用化がなされてきている。

しかしながら、かかる繊維は分子の配向や結晶性が高
いが為に繊維軸方向には、その力学特性は卓越した機能
を発揮するものであるが、その反面、繊維軸と直角方向
においては意外にもろいという事実も明らかとなってい
る。

特に繊維同士の擦過や他の物体との擦過により、容易
にフィブリル化が生じ、繊維が摩耗しやすく、従って撚
糸のような工程を経ると優位にあった強力が大きく低下
し、所謂、強力保持率が低いという欠点を示す。

これらの問題を解決する為に撚糸方法や撚糸条件など
の物理的な方法で改善しようという試みがなされている
が繊維表面特性との関係について提案されているもの
は、未だ充分なものがないのが現状である。

これ迄なされている繊維の表面特性の改良による方法
としては例えば固体状のワックス成分を繊維表面に付与
させたり、或いはフッ素樹脂などで繊維表面をコーティ
ングしたりして繊維表面を保護する方法が用いられてい
るが、これらの方法によれば、後加工工程において固着
固状成分が脱落して糸導に堆積するためにこれに因る各
種のトラブルが生じたり、又一方樹脂のコーティングに
よる方法では、その処理速度が限定されて、商業生産上
好ましくないばかりでなく、繊維が集束された形で樹脂
被覆されるため単繊維同士の動きが束縛されてヤーン全
体としては固くなり、従って強力保持率の向上が得られ
ないという欠点を有している。

＜発明の目的＞ 本発明は従来のアラミド繊維の優れた特性をそのまま
維持しながら、繊維の表面の性質を大きく改良する方法
について鋭意研究した結果、ある特定の化合物で繊維の
表面を変性させることによって繊維間の耐摩耗強度を従
来になく著しく高めることができるという重大な事実を
見出し、本発明に到ったものである。

即ち、本発明の目的はコードやロープ等のように撚糸
加工を施して用いるような用途において、耐摩耗性に極
めて優れた表面を有する機能を提供し、従って撚糸後に
おける強力保持率の高い表面変性全芳香族ポリアミド繊
維を提供せんとするものである。

＜発明の構成＞ 即ち、本発明は 繊維表面に固体状のカチオン交換性及び非イオン吸着性
の無機化合物が固着されてなる全芳香族ポリアミド繊維
の表面に、15℃以上の温度で液状を示す分子量3000以上
のポリオキシアルキレン含有の脂肪族ポリエステル系化
合物からなる被膜を有し、該被膜の上に該ポリエステル
系化合物と非相溶性で且つ分子量が900以下の脂肪族系
潤滑剤及び／又はシリコーン系潤滑剤の層を有すること
を特徴とする表面変性全芳香族ポリアミド繊維である。

ここにカチオン交換性及び非イオン吸着性の無機化合
物とはカチオンとの交換能を有し、更に非イオンの吸着
能を有する化合物であり、具体的にはシリカ−アルミ
ナ，シリカ−マグネシア，ベントナイト，カオリン，フ
ーラーズアース，酸性白土，活性白土，モンモリロナイ
ト，バイトサイト，タルクなどであり、これらのカチオ
ン交換性及び非イオン吸着性無機化合物は固体状で繊維
表面に固着される。該化合物（粒子）の大きさは大体0.
01〜５μ程度のものが用いられる。本発明における固着
とは激しい状態での水洗処理や溶剤に浸漬する程度では
まったく脱離しないことをいう。

繊維表面に該無機化合物粒子を固着させるには、たと
えば繊維表面が軟化した状態で該無機化合物粒子を繊維
表面に押し付けて繊維表面に喰い込ませたのち繊維を固
化させることにより行うことができる。すなわち紡出直
後の全芳香族ポリアミド繊維にカチオン交換性及び非イ
オン吸着性無機化合物を吹き付けるかあるいは水にカチ
オン交換性及び非イオン吸着性無機化合物粒子を懸濁さ
せた懸濁液中に全芳香族ポリアミド繊維を浸漬せしめて
繊維表面に無機化合物粒子を付着させ、ついで全芳香族
ポリアミド繊維の２次転移点以上の温度で熱延伸するか
熱処理を施すなどの方法を用いる。

全芳香族ポリアミド繊維とは、例えば所定の芳香族ジ
カルボン酸と芳香族のジアミンとから構成されるパラフ
ェニレンテレフタルアミド或いはその共重合体からなる
ものなどであるが、特に限定されない。

ポリオキシアルキレン含有の脂肪族ポリエステル系化
合物とはポリエチレングリコール，ポリプロピレングリ
コール，ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキ
レングリコール類の一種又はそれらの共重合体と、カプ
リン酸，ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ス
テアリン酸，オレイン酸等の一塩基酸、或いはアジピン
酸，アゼライン酸，セバシン酸等の二塩基酸の一種又は
複数種の酸とのエステルをいう。

ここでは特に、その分子量が3000以上で、且つ15℃以
上の温度で液状のものをいう。

この分子量が3000以下のものではここに目的とする繊
維表面の耐摩耗強度の高いものが得られず、又、15℃以
上の温度で液状でないと繊維上への付与に際して取扱い
がむづかしいばかりでなく、繊維の後加工の際にいわゆ
るスカムと呼ばれる固形物による糸導等への堆積汚れの
原因となり好ましくない。

かかる高分子量エステル化合物はその分子構造から高
粘性でありその液膜の強度が強く、極圧下での潤滑性を
高める。従って撚糸等の作用により繊維間に高接圧がか
かっても繊維間の自由度がある。即ち繊維間摩擦力を低
減し、繊維表面の耐摩耗強度を高めて撚糸による強力低
下を抑える。

しかし、この反面、粘度が高いためにこの生成膜を有
する繊維は、糸導ガイド類上を走行する場合には走行摩
擦が高くなり、単糸が糸導ガイド類にとられて毛羽が発
生するなど諸トラブルが生じるので単独では全く用いる
ことはできない。従って、本発明の場合低摩擦系潤滑剤
の併用が必要である。

二種の化合物を併用するとそれが互いに親和性がない
場合は別として通常、相溶し合って、せっかく、低摩擦
系潤滑剤を用いてもその効果が発揮されない。従って本
発明で適用される潤滑剤としてはポリオキシアルキレン
含有の脂肪族ポリエステル系化合物と非相溶性であるこ
とが必要である。

更に本発明の場合、あらかじめ繊維表面がカチオン交
換性及び非イオン吸着性に変性されているので、前記の
高分子量ポリオキシアルキレン含有の脂肪族ポリエステ
ル系化合物は優先的に繊維表面に吸着され、従って低摩
擦系潤滑剤はその被膜の上に形成され、その走行摩擦低
減の目的が達成されることになる。

このように、高分子量ポリオキシアルキレン含有の脂
肪族ポリエステル系化合物からなる極圧潤滑剤とこれに
対して低摩擦系の潤滑剤とが繊維上で二層構造をとるこ
とが本発明の重要ポイントである。

本発明で用いられるポリオキシアルキレン含有のポリ
エステル系化合物と非相溶性の潤滑剤は分子量が900以
下の脂肪族系潤滑剤及び／又はシリコーン系潤滑剤であ
る。

脂肪族系潤滑剤としては、鉱物油アルコールと塩基酸
とのエステル類、或いは天然の油脂類などをいうが低摩
擦系潤滑剤として好ましく用いられるのはオクチルパル
ミテート，オレイルオレエート，イソステアリルオレー
ト等の一価のアルコールと一塩基酸とのエステルであ
る。

この場合分子量が900を越えると粘度も高く、従って
低摩擦系潤滑剤として用いることはできない。

又、脂肪族系以外の例えば芳香環を有する化合物の場
合も摩擦が高いので、これらも用いることはできない。
脂肪族以外の潤滑剤ではジメチルシリコーンに代表され
るシリコーン系潤滑剤を用いることができる。この中で
もその粘度が300cst（30℃で）以下の低粘度のジメチル
シリコーンが低摩擦性に対して好ましい。高分子量のポ
リオキシアルキレン含有の脂肪族ポリエステル系化合物
（Ａ）と分子量が900以下の脂肪族系潤滑剤（Ｂ）及び
／又はシリコーン系潤滑剤の繊維上への処理は、前記し
た如く、あらかじめ繊維上にカチオン交換性及び非イオ
ン吸着性の無機化合物を固着させた後、まず化合物
（Ａ）を付与処理し、該繊維表面に該化合物の被膜を形
成せしめ、その後、その上から潤滑剤（Ｂ）を付与処理
せしめてもよいが化合物（Ａ）と潤滑剤（Ｂ）とを同時
に付与処理してもよい。同時付与しても前述の理由から
化合物（Ａ）は繊維側に吸着され、結果としては二回に
分けて付与処理したと同様の効果が得られる。

又、これらの付与処理に際してはかかる剤を水に含有
された水系の繊維用処理液として或いは、実質的に水を
含まない溶媒に剤を含有させた非水系繊維処理液として
処理してもよく又、更に付与処理する手段としてはオイ
リングローラーや計量オイリングノズル，スプレーなど
公知の手段のいずれを用いてもよい。

又、処理液としては本発明の化合物（Ａ）および潤滑
剤（Ｂ）の他に制電剤などの他の化合物を必要に応じて
繊維用処理剤に混合して用いてもよい。

繊維用処理剤としての付与量は繊維重量に対して0.1
〜５重量％が好ましい。付与量は化合物（Ａ），潤滑剤
（Ｂ）の各々が繊維重量に対して0.1〜２重量％程度の
範囲が好ましい。

＜発明の効果＞ 本発明は、繊維の加工工程で糸導ガイド上を走行する
際に、その走行摩擦を高めることなく、従って走行時の
毛羽，糸切れを起すことなく、又、全芳香族ポリアミド
繊維の本来有する高強力，高モジュラスといった優れた
特性を生かしたまま表面の耐摩耗強度の高い全芳香族ポ
リアミド繊維を提供するものである。

＜実施例＞ 以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。

尚、本発明において評価に用いた特性値は次の方法に
従って測定した。

（１） 繊維表面の耐摩耗強さ 図−１に示すように1500デニール1000フィラメントの
繊維Ｙの両端を一定回転（500rpm）で回転する円板1,2
に取りつけ、その繊維を滑車3,4を通してＡ点にて撚数
が２ターンとなるように撚をかけて交差させ500gの荷重
６を掛けた滑車５に掛ける。

なおＡ点での繊維の交差角は40゜とし又繊維の繰り返
し往復ストローク長は50mmとした。

このように繊維と繊維とを繰返し擦過させて擦過切断
までの時間を秒数で表し、耐摩耗強さとして評価した。

（２） 走行摩擦係数 図２に示すように原糸パッケージ１から解舒された繊
維Ｙは糸導ガイド２を経て更にＳ状の張力コンペンセン
ター３で張力T₁を20gに調整し、表面粗度11Sの60φの円
筒状摩擦体４を接触角180゜で接しその出側張力（T₂）
を測定後、表面速度300m/minの回転ローラー５を介して
糸束を走行せしめた。このときの摩擦係数をμ＝（1/
π）ln（T₂/T₁）で算出した。

（３） 繊維強力保持率 （ｉ） インストロン引張試験機を用い初長25cmの繊維
サンプルを20℃,65％RHの雰囲気下で引張速度10cm/分の
条件で引張り切断強力を測定して、これより繊維の強度
（g/de）を求めた。

（ii） インストロン引張試験機を用い10cm当り40ター
ンの下撚及び上撚をかけた二本撚コードを（ｉ）と同様
の測定条件で測定しコードの強度（g/de）を求めた。

これらのコード強度の繊維強度に対する比から強力保
持率を求めた。

（４） 総合判定 以上の測定法により評価した結果を総合評価し良〜不
良を○〜×で示した。

実施例１〜5,比較例１〜６ テレフタル酸ジクロライドとパラフェニレンジアミン
及び3,4′−ジアミノジフェニルエーテルからなるパラ
全芳香族ポリアミドを紡出し、水洗を繰返し、ついで水
洗後にベントナイト水分散液を付着せしめて500℃で熱
延伸し非脱落性のベントナイト0.42％を繊維表面に有す
るカチオン交換性及び非イオン吸着性の全芳香族ポリア
ミド繊維（1500デニール1000フィラメント）を得た。

この全芳香族ポリアミド繊維の延伸の直後に表１に示
す組成からなる15％の水系エマルジョンを固形分量が繊
維重量に対して3.5％となるように付与し、乾燥して捲
取った。

得られた繊維を前記の評価方法により、評価した結果
を表２に示した。

表２の比較例６は全芳香族ポリアミド繊維としてカチ
オン交換性及び非イオン吸着性無機化合物が付与されて
いない繊維について実施例１の油剤を付与して同様に比
較評価した結果を示した。

これらの結果より本発明が著しい効果を示すことが明
らかである。

【図面の簡単な説明】 図１は繊維表面の耐摩耗強さ測定装置の概略図である。
1,2は円板、3,4,5は滑車、６は荷重、Ａは繊維の交叉
点、Ａは繊維である。 図２は繊維の走行摩擦係数測定装置の概略図である。１
はパッケージ、２は糸導ガイド、３は張力コンペンセー
ター、４は円筒状摩擦体、５は回転ローラー、T₁,T₂は
張力測定器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｄ０６Ｍ 101:36

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維表面に固体状のカチオン変換性及び非
   イオン吸着性の無機化合物が固着されてなる全芳香族ポ
   リアミド繊維の表面に15℃以上の温度で液状を示す分子
   量3000以上のポリオキシアルキレン含有の脂肪族ポリエ
   ステル系化合物からなる被膜を有し、該被膜の上に該ポ
   リエステル系化合物と非相溶性で且つ分子量が900以下
   の脂肪族系潤滑剤及び／又はシリコーン系潤滑剤の層を
   有することを特徴する表面変性全芳香族ポリアミド繊
   維。