JPH09310223A - 芳香族ポリアミド剛毛 - Google Patents
芳香族ポリアミド剛毛Info
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Abstract
的特性、並びに良好な耐熱性を有すると共に、酸やアル
カリなどに対する耐薬品性の良好なパラ型芳香族ポリア
ミド剛毛を提供する。 【解決手段】 光学的に等方性な芳香族ポリアミド溶液
から形成された剛毛であって、該剛毛の繊度が10〜2
00デニール、偏平度が3以下で、かつ強度が15g/
de以上、伸度が4.0%以下、初期モジュラスが50
0g/de以上の特性を有する芳香族ポリアミド剛毛。
Description
弾性特性を有すると共に耐薬品性にも優れ、テンション
メンバー、テグス、カテーテルその他の工業分野一般に
広く利用できる芳香族ポリアミド剛毛に関する。
直性や耐摩耗性により研磨用ブラシやテグスなどに広く
用いられている。また、耐熱性と耐摩耗性の要求の厳し
い研磨ブラシ用途などにはメタ配向芳香族ポリアミド剛
毛も用いられている。
高弾性、高剛直性などの優れた力学特性により、タイヤ
等のゴム製品やプラスチック製品の補強用として産業資
材やレジャー用途に展開が期待されている。しかしなが
ら、従来のパラ配向芳香族ポリアミド剛毛は、光学的に
異方性な溶液を湿式製糸してなるポリパラフェニレンテ
レフタルアミド剛毛(特表平4−500394号公報)
であり、剛直性、力学特性、耐熱性などには優れている
が、酸やアルカリ等に対する耐薬品性が未だ不十分であ
るという問題があった。
パラ型芳香族ポリアミドからなる太デニール繊維が提案
されている。しかしその目的は、高撚数コードを用いる
ロープ、ホース、ベルト他の工業分野に展開するため
に、撚糸強力利用率を向上させようというもので、繊維
の断面形状を偏平にして断面2次モーメントを低下さ
せ、撚糸時の捻り変形を容易にしたものである。したが
って、繊度が10デニール以上の太デニール繊維におい
てはその偏平度が極めて大きいものしか提案されておら
ず、かかる繊維では剛直性が不十分で外力により容易に
変形するため、剛毛とは到底いえないものである。
術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、高い剛
直性、高強度・高弾性率などの優れた力学的特性、及び
良好な耐熱性を有し、かつ耐薬品性の良好なパラ型芳香
族ポリアミド剛毛を提供することにある。
を達成せんと鋭意検討した結果、特にコポリパラフェニ
レン・3、4’オキシジフェニレン・テレフタラミド繊
維を代表とする光学的に等方性な溶液を湿式製糸してな
る繊維は、紡糸後に高倍率で延伸する必要があるため、
繊度が10デニール以上の剛毛を得るためには未延伸糸
の繊度を極めて大きいものにする必要があり、その結
果、紡糸時の脱溶媒が不十分になったり不均一になった
りして、強度・弾性率などの力学的特性に優れた剛毛を
得ることは困難であったが、ドープ温度及び凝固浴温度
を従来よりも高くすると共に、凝固浴中の良溶媒濃度を
従来よりも低濃度にしたとき、繊維中に欠陥が発生する
ことなく脱溶媒速度が向上し、単繊維繊度が大きくても
均一凝固が可能となって耐薬品性に優れた芳香族ポリア
ミド剛毛が得られることを見出し本発明に至ったもので
ある。
性の溶液から形成された芳香族ポリアミド剛毛であっ
て、該剛毛の繊度が10〜200デニール、偏平度が3
以下、並びに力学特性が下記を同時に満足することを特
徴とする芳香族ポリアミド剛毛。」が提供される。 強度:15g/de以上 伸度:4.0%以下 初期モジュラス:500g/de以上
ミドは、繰り返し単位の80モル%以上、好ましくは9
0モル%以上が下記の繰り返し単位からなる芳香族ポリ
アミド又は芳香族コポリアミドであり、光学的に等方性
な溶液を形成するものである。
の又は相異なる芳香族残基である。但し、芳香族残基の
水素原子はハロゲン原子又は低級アルキル基で置換され
ていてもよい。)
%、好ましくは20〜60モル%が3、4’オキシジフ
ェニレンテレフタラミドで、85〜20モル%、好まし
くは80〜40モル%がパラフェニレンテレフタラミド
であるコポリアミドが酸やアルカリに対する耐久性に優
れるので好ましい。
ては、例えば特開昭51ー76386号公報、特開昭5
1ー134743号公報、特開昭51−136916号
公報等に記載されている。なお、該芳香族ポリアミドの
重合度は特に限定する必要はなく、該ポリマーが溶媒に
溶けて光学的に等方性のドープを形成するのであれば、
成形加工性を損なわない範囲内で重合度は大きい方が好
ましい。また該ポリマーには紫外線吸収剤、無機・有機
顔料、その他の添加剤を配合してもよい。
を有機溶媒に溶解させてまず光学的に等方性のドープと
なし、これを湿式紡糸・延伸して得られるものである。
光学的に異方性のドープから得られる剛毛は、その詳細
な理由は不明であるが、繊維の微細構造が緻密でなくな
るためと推定され、耐薬品性が不十分で本発明の目的を
達成することができない。ここでドープは、芳香族ポリ
アミドが溶解していて光学的に等方性を示している限
り、溶液重合を行った後の有機溶媒ドープそのままで
も、別途得られた芳香族ポリアミドを有機溶媒に溶解せ
しめたものでもよい。
は、公知の非プロトン性有機極性溶媒を用いればよく、
例を挙げるとN−メチル−2−ピロリドン、N−エチル
−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセ
トアミド、N,N−ジメチルプロピオンアミド、N,N
−ジメチルブチルアミド、N,N−ジメチルイソブチル
アミド、N−メチルカプロラクタム、N,N−ジメチル
メトキシアセトアミド、N−アセチルピロリジン、N−
アセチルピペリジン、N−メチルピペリドン−2、N,
N’−ジメチルエチレン尿素、N,N’−ジメチルプロ
ピレン尿素、N,N,N’,N’−テトラメチルマロン
アミド、N−アセチルピロリドン、N,N,N’,N’
−テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシドなどであ
る。
得られた芳香族ポリアミドを溶媒に溶解せしめる場合に
は、ポリマーの溶解性を向上せしめるために溶解助剤と
して無機塩を適当量添加しても差し支えない。このよう
な無機塩としては、例えば、塩化リチウム、塩化カルシ
ウム等が挙げられる。この他、メチル−トリ−n−ブチ
ルアンモニウム塩化物、メチル−トリ−n−プロピルア
ンモニウム塩化物、テトラ−n−プロピルアンモニウム
塩化物、テトラ−n−ブチルアンモニウム塩化物のよう
な四級アンモニウム塩でもよい。
ドープを湿式製糸してなる本発明の剛毛は、その繊維横
断面における偏平度は3以下、好ましくは2以下、特に
好ましくは1.5以下である必要がある。ここに偏平度
とは、繊維軸に直角な横断面において直交する最長軸
(a)と最短軸(b)との比率(a/b)である。なお
繊維断面の形状については、その表面がなめらかな場合
だけでなく、表面に凹凸を有するものであってもよい。
この偏平度が3を越える場合には、断面2次モーメント
が低下して容易に変形しやすくなるため、剛直性が不十
分となって剛毛としては不適当になる。
好ましくは20〜100デニールの範囲内にあることが
必要である。繊度が10デニール未満の場合には、剛直
性が不十分となって、剛毛として要求される形態保持性
を満足させることができなくなる。一方200デニール
を越える場合には、湿式紡糸時の凝固性が低下して不均
一なものとなりやすく、その結果、延伸工程の工程調子
を悪化させ、得られる剛毛の力学的特性が不十分なもの
となるため好ましくない。
くは20〜30g/deである。強度は高いほど好まし
いが、剛毛の繊度を大きくすると強度は一般に低下する
傾向があり、15g/de未満になると高強度繊維とし
ての芳香族ポリアミド剛毛の特徴がなくなる。
2.5〜3.5%の範囲が適当である。3.5%を越え
る場合には、テグスやテンションメンバーとして用いる
場合、伸びが大きすぎるという問題を生じる。
以上、特に600〜1000g/deの範囲が適当であ
る。500g/de未満の場合には、高弾性繊維として
の特徴がなくなる。
剛毛は、前述の光学的に等方性のドープを湿式紡糸・延
伸して製造される。この場合、該ドープを凝固浴の中に
直接吐出してもよいし、あるいはエアギャップを設けて
もよいが、特に後者の方法(半乾半湿湿式紡糸:ドライ
ジェット紡糸)が力学的特性に優れた剛毛を得やすいの
で好ましい。
ら力学的特性に優れた剛毛を得るためには、上記の湿式
製糸方法において、芳香族ポリアミドドープの溶媒が均
一に凝固浴中に抜け出て均一に凝固されることが肝要で
ある。そのため本発明においては、従来では条件設定を
変化させても不可能であると考えられていたドープ濃
度、ドープ温度、凝固浴温度、凝固浴濃度(良溶媒濃
度:良溶媒を添加して凝固速度調節)及び凝固浴内浸漬
時間を選択組み合わせて、芳香族ポリアミド剛毛に欠陥
ができないように凝固速度を調節する。すなわち、例え
ばポリマーがコポリパラフェニレン・3、4’オキシジ
フェニレン・テレフタラミドの場合、濃度5〜8%、温
度80〜120℃、好ましくは濃度5.5〜6.5%、
温度100〜120℃のドープ(N−メチル−2−ピロ
リドン溶液)を用い、温度60〜90℃、濃度10〜2
5%、好ましくは温度70〜80℃、温度15〜20%
のN−メチル−2−ピロリドン水溶液を凝固浴とすれ
ば、その脱溶媒性が良好で均一に凝固された未延伸糸を
得ることができる。
は配向・結晶化していないので、この後延伸・熱処理し
て配向・結晶化させる。延伸温度は、芳香族ポリアミド
のポリマー骨格にもよるが、300〜550℃が適当で
あり、また延伸倍率は8倍以上、特に10〜12倍の範
囲が適当である。
説明する。なお、実施例で使用したポリマー溶液(ドー
プ)は下記の溶液重合法で調整し、また繊維横断面の偏
平度は下記の方法で測定した。
いる錨形撹拌翼を有する混合槽に、水分約20ppmの
N−メチル−2−ピロリドン(以降、NMPと称す)2
05リットルを投入し、パラフェニレンジアミン276
4gと3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5114
gとを精秤して投入し溶解させた。このジアミン溶液
に、温度30℃、撹拌回転数64回/分の状態におい
て、テレフタル酸クロライド10320gを精秤して投
入した。溶液の温度が反応熱によって53℃まで上昇し
た後、60分間加熱して85℃まで昇温した。85℃で
さらに15分間撹拌を続けて溶液の粘度上昇が終了した
ことをもって重合反応終了とした。この後、水酸化カル
シウム22.5重量%を含むNMPにスラリー16.8
kgを投入し、20分間撹拌を続けてpH5.4とした
ドープを目開き20ミクロンのフィルターで濾過して、
ポリマー濃度6重量%のポリマー溶液(以下単にドープ
と称す)を調整した。
した断面写真を撮り、直交する最長軸(a)と最短軸
(b)を測定し、その比(a/b)を求める。この測定
を10回繰り返し、その平均値を偏平度とした。
ドープを使用して剛毛の製糸を行った。紡糸はドライジ
ェット紡糸方式で、ノズルは丸断面で直径0.6mm、
ランド長0.90mm、ノズル数は1孔の口金を使用
し、吐出量7.9g/分,ドープ温度110℃で吐出し
たのち、温度70℃、NMP濃度20重量%の水溶液中
で凝固させ、紡糸速度15m/分で凝固浴より引きだ
し、次いで水洗後、350℃で3.0倍さらに520℃
で3.5倍に2段熱延伸したのち200m/分の速度で
巻取って、繊度が20.2デニールの剛毛を得た。この
剛毛物性は以下のとおりであった。 強度 :23.0g/de 破断伸度:3.0% 初期モジュラス:705g/de 偏平度 :1.5
た以外は実施例1と同様の方法で繊度が50.1デニー
ルの剛毛を得た。この剛毛の物性は以下のとおりであっ
た。 強度 :22.5g/de 破断伸度:3.0% 初期モジュラス:710g/de 偏平度 :1.8
ンド長1.5mm、吐出量が39.6g/分、NMP水
溶液濃度が10重量%である以外は実施例1と同様の方
法で繊度が100.8デニールの剛毛を得た。この剛毛
の物性は以下のとおりであった。 強度 :21.5g/de 破断伸度:2.9% 初期モジュラス:695g/de 偏平度 :1.9
る以外は実施例3と同様の方法で繊度が180.3デニ
ールの剛毛を得た。この剛毛の物性は以下のとおりであ
った。 強度 :19.2g/de 破断伸度:2.8% 初期モジュラス:690g/de 偏平度 :2.1
8mmの4つの円の間を幅0.08mm、長さ0.3m
mのスリットで直線状に結んだ形状である口金を使用
し、吐出量24g/分、紡糸速度30m/分、延伸倍率
9.8倍にする以外は実施例1と同様の方法で繊度が4
5デニールの剛毛を得た。得られた剛毛の特性は以下の
とおりであり、偏平度が大きいために剛性は不十分で曲
がりやすいものであった。 デニール:45.0デニール 強度 :18.5g/de 破断伸度:3.50% 初期モジュラス:610g/de 偏平度 :4.6
剛毛について、酸及びアルカリに対する耐薬品性を測定
した。その結果を表1に示す。なお耐酸性は95℃、2
0%硫酸水溶液中に100時間浸漬後の強力保持率で表
示した。また耐アルカリ性は95℃、10%水酸化ナト
リウム水溶液中に100時間浸漬後の強力保持率で表示
した。
性のドープを湿式紡糸・延伸してなる剛毛なので、高い
剛直性並びに、高強度・高弾性率といった優れた力学的
特性を有すると共に、その詳細な理由は不明であるが、
酸やアルカリに対する耐久性が著しく向上した優れた耐
薬品性を有する。したがって、これらの特性が要求され
る分野での性能が大幅に向上する。
Claims (2)
- 【請求項1】 光学的に等方性の溶液から形成された芳
香族ポリアミド剛毛であって、該剛毛の繊度が10〜2
00デニール、偏平度が3以下、並びに力学特性が下記
を同時に満足することを特徴とする芳香族ポリアミド剛
毛。 強度:15g/de以上 伸度:4.0%以下 初期モジュラス:500g/de以上 - 【請求項2】 芳香族ポリアミドが、コポリパラフェニ
レン・3、4’オキシジフェニレン・テレフタラミドで
ある請求項1記載の芳香族ポリアミド剛毛。
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