| 【発明の名称】 |
ポリフェニレンサルファイド繊維および工業用織物 |
| 【発明者】 |
【氏名】山上 隆之
【氏名】木下 明
【氏名】山田 廣徳
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| 【要約】 |
【課題】高強度でかつ屈曲耐久性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、特にＰＰＳモノフィラメント、およびこれを用いた工業用織物を提供する。
【解決手段】本発明のＰＰＳモノフィラメントは、ＪＩＳ−Ｌ１０１３−７．５の規定に準じて測定した引張強度が３．０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上で、かつＪＩＳ−Ｌ１０９５−７．１０．２Ｂに規定の屈曲摩耗試験により測定した繊維が切断するまでの往復摩耗回数が５５００回以上であることを特徴とし、炭酸カルシウムを０．０１〜２．０重量％含有するポリフェニレンサルファイド組成物からなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ＪＩＳ−Ｌ１０１３−７．５の規定に準じて測定した引張強度が３．０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上で、かつＪＩＳ−Ｌ１０９５−７．１０．２Ｂに規定の屈曲摩耗試験により測定した繊維が切断するまでの往復摩耗回数が５５００回以上であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維。
【請求項２】 炭酸カルシウムを０．０１〜２．０重量％含有するポリフェニレンサルファイド組成物からなることを特徴とする請求項１に記載のポリフェニレンサルファイド繊維。
【請求項３】 前記炭酸カルシウムの平均粒子径が０．０５〜５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリフェニレンサルファイド繊維。
【請求項４】 前記繊維が直径５０〜２５００μｍのモノフィラメントであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリフェニレンサルファイド繊維。
【請求項５】 織物を構成する緯糸および／または経糸の少なくとも一部が、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリフェニレンサルファイド繊維からなることを特徴とする工業用織物。
【請求項６】 前記織物が、抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布熱接着工程用ネットコンベア、および乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターから選ばれたいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の工業用織物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度でかつ屈曲耐久性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維、特にモノフィラメントおよびこのポリフェニレンサルファイド繊維を使用した抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布熱接着工程用ネットコンベア、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターなどの工業用織物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳという）は、耐熱性と耐薬品性に優れたポリマであることから、これらの特性を必要とする工業用部品、繊維、工業用織物、フィルム、シートおよびプレートなどの各種成形品として広く用いられてきた。
【０００３】しかしながら、ＰＰＳからなる繊維、特にモノフィラメントは、繰り返し屈曲と擦過を受けた時の耐摩耗性の点や、工業用織物に製織する時に経糸が繊維軸方向に割れやすい点などの屈曲耐久性に問題があり、特に、ＰＰＳモノフィラメントの場合は引張強度を高くするほど屈曲耐久性が著しく低下する傾向があることから、従来からこの点の改善がしきりに求められていた。
【０００４】従来知られているＰＰＳモノフィラメントの屈曲耐久性改善手段としては、ＰＰＳモノフィラメントの製糸時での延伸や熱セット工程において、ＰＰＳの融点以上を含む高温で短時間熱処理する方法（特開平４−２２２２１７号公報）があるが、この方法では適性な条件が取りにくく、生産性が低いばかりか、十分な屈曲耐久性向上効果が得られないという問題を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従来技術における問題点を解決するために検討した結果なされたものであり、これまで高強度化により低下していた屈曲耐久性を大幅に改善したＰＰＳモノフィラメントなどの繊維およびこの繊維を使用した抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布熱接着工程用ネットコンベア、乾燥機、熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターなどの各種工業用織物の提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明のＰＰＳモノフィラメントは、ＪＩＳ−Ｌ１０１３−７．５の規定に準じて測定した引張強度が３．０ＣＮ／ｄｔｅｘ以上で、かつＪＩＳ−Ｌ１０９５−７．１０．２Ｂに規定の屈曲摩耗試験により測定した繊維が切断するまでの往復摩耗回数が５５００回以上であることを特徴とし、かかる特性を満たすには、炭酸カルシウムを０．０１〜２重量％含有するポリフェニレンサルファイド組成物からなることを必須の要件とする。
【０００７】なお、本発明のＰＰＳモノフィラメントにおいては、前記炭酸カルシウムの平均粒子径が０．０５〜５μｍであること、および前記繊維が直径５０〜２５００μｍのモノフィラメントであることが好ましい条件であり、これらの条件の適用によって、一層優れた効果の取得を期待することができる。
【０００８】また、本発明の工業用織物は、織物を構成する緯糸および／または経糸の少なくとも一部が、上記のポリフェニレンサルファイド繊維からなることを特徴とし、これら工業用織物の具体例としては、抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布熱接着工程用ネットコンベア、および乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターから選ばれたいずれかが挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】本発明の繊維を構成するＰＰＳとは、ポリマの繰り返し単位の９０％以上がｐ−フェニレンサルファイドからなるポリマであり、工業的には、ｐ−ジクロルベンゼンに硫化ナトリウムを重縮合反応させて得ることができる。また、ｐ−ジクロルベンゼンの１０モル％未満のトリクロルベンゼンを分岐成分として共重縮合させたポリマであってもよい。
【００１１】ＰＰＳのメルトフローレート（以下、ＭＦＲという）は、５〜５００ｇ／１０分の範囲のものを使用することができる。ここでいうＭＦＲとは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−８６に準拠して、温度：３１６℃、オリフィス径２．０９５ｍｍ、オリフィス長さ：８．００ｍｍ、荷重：５Ｋｇの条件にて測定したものであり、１０分当りの流出ポリマ量（ｇ）で表される値である。
【００１２】ＰＰＳは、通常粉末で得られるポリマであるが、溶融紡糸に供する前に、エクストルダーなどで粉末ＰＰＳを融点以上の温度に加熱して溶融・混練した後に、必要に応じてフィルター類でろ過して異物を取り除き、ガット状に押し出して冷却後カッティングするなどの方法により、ペレット状に加工して用いることができる。
【００１３】また、ＰＰＳ粉末あるいはＰＰＳペレットからオリゴマー類を除去する目的で、溶融紡糸などの成形に供する前に、ＰＰＳ粉末あるいはＰＰＳペレットを、概ね１００〜１８０℃で１〜２４時間、減圧下で乾燥して用いることが好ましい。
【００１４】本発明の高強度でかつ屈曲耐久性に優れたＰＰＳ繊維は、特定の平均粒子径を有する炭酸カルシウムを特定量含有するＰＰＳ組成物を溶融紡糸に供することによって得ることができる。
【００１５】本発明のＰＰＳ繊維における炭酸カルシウムの平均粒子径および添加量は任意に設計することができるが、平均粒子径が０．０５〜５μｍ、特に０．１〜２μｍ、ＰＰＳに対する添加量が０．０１〜２．０重量％、特に０．０５〜１．５重量％の範囲であることが好ましく、この範囲であれば、目的とする高強度かつ優れた屈曲耐久性の特性を十分に満たすことができる。
【００１６】すなわち、炭酸カルシウムの平均粒子径および添加量が上記の範囲未満では、屈曲耐久性が十分に向上せず、またこれらが上記の範囲を越えると、引張強度および製糸性の低下が招かれることになる。
【００１７】なお、使用する炭酸カルシウムの平均粒子径の調整に当っては、平均粒子径の異なる２種以上の炭酸カルシウムを混合することもできる。
【００１８】本発明のＰＰＳ繊維中における炭酸カルシウムは、ＰＰＳの末端基などとは反応せずに、均一に分散した形で存在しているものと考えられる。
【００１９】本発明のＰＰＳ繊維は、モノフィラメントの他に、マルチフィラメント、不織布、ステープルファイバーおよび綿状などの形態を包含するものである。また、繊維の形態としては、単一構造の他に、芯鞘複合糸、海島型複合糸、バイメタル複合糸および多層複合糸などの種々の形態を含むものである。
【００２０】本発明のＰＰＳ繊維は、直径５０〜２５００μｍのモノフィラメントである場合に最良の効果を発揮する。
【００２１】モノフィラメントに代表される本発明のＰＰＳ繊維の繊維軸方向に垂直な断面の形状（以下、断面形状もしくは断面という）としては、円、扁平、正方形、半月状、三角形、５角以上の多角形、多葉状、ドッグボーン状、繭型などが挙げられ、いかなる断面形状を有するものであってもよい。
【００２２】本発明のＰＳ繊維、特にＰＰＳモノフィラメントを工業用織物の構成素材として用いる場合には、モノフィラメントの断面形状が円もしくは扁平の形状であることが望ましい。特に、ＰＰＳモノフィラメントを抄紙用ドライヤーキャンバスの経糸として使用する場合には、防汚性を有効に発現させることと、キャンバスの平坦性という観点から、ＰＰＳモノフィラメントの断面形状が扁平であることが望ましいい。
【００２３】本発明における扁平とは、楕円、正方形もしくは長方形のことであるが、数学的に定義される正確な楕円、正方形もしくは長方形以外に、概ね楕円、正方形もしくは長方形に類似した形状、例えば正方形および長方形の４角を丸くした形状を含むものである。また、楕円の場合には、この楕円の中心で直角に交わる長軸の長さ（ＬＤ）と短軸の長さ（ＳＤ）とが、正方形もしくは長方形の場合には、長方形の長辺の長さ（ＬＤ）と短辺の長さ（ＳＤ）とが、いずれも式１．０≦（ＬＤ）／（ＳＤ）≦１０を満足する関係にあることが好ましい。
【００２４】ここで、ＰＰＳモノフィラメント断面の重心を通る線分の長さは、用途によって適宜選択することができるが、なかでも５０〜２５００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２５】本発明のＰＰＳ繊維の製造は、公知の溶融紡糸方法を採用することができる。例えば、ＰＰＳモノフィラメントは、原料であるＰＰＳチップと、所定量の炭酸カルシウム粉末またはＰＰＳに炭酸カルシウムを高濃度に添加したマスターバッチとを、エクストルダーに供給しながら混練し、ついでエクストルダの先端部に設置したポリマ流線入替器、濾過層などを経て紡糸口金より押出し、冷却・延伸・熱セットを行う方法などにより製造することができる。
【００２６】本発明の工業用織物とは、本発明のＰＰＳ繊維、特にＰＰＳモノフィラメントを、織物の緯糸および／または経糸の少なくとも一部に使用したものであり、それらの具体例としては、抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布、熱接着工程用ネットコンベア、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよび各種フィルターなどが挙げられる。そして、これらの工業用織物は、屈曲耐久性が優れるという有用な特性を発揮するものである。
【００２７】ここで、抄紙ドライヤーキャンバスとは、平織り、二重織および三重織など様々な形態の織物（相前後する緯糸と緯糸とがスパイラル状の経糸用モノフィラメントによって織継がれたスパイラル状織物を含む）として、抄紙機のドライヤー内で紙を乾燥させるために使用される織物のことである。また、不織布の熱接着工程用ベルト布とは、不織布を構成する低融点のポリエチレンのような熱接着性繊維を融着させるために、不織布を炉中に通過させるための織物であり、平織り、二重織などの形態の織物である。さらに、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトとは、各種半製品の乾燥、熱硬化、殺菌。加熱調理のなどのために高温ゾーン内において半製品を搬送する織物のことである。さらにまた、各種フィルターとは、高温の液体、気体、粉体などをろ過する織物のことである。
【００２８】
【実施例】本発明の繊維の好ましい形態の一つであるＰＰＳモノフィラメントについて、以下に実施例を挙げてさらに詳細に説明する。
【００２９】なお、実施例におけるモノフィラメントの屈曲耐久性の尺度となる屈曲摩耗切断回数、および引張強度の測定は次の方法で行なったものである。
１．屈曲摩耗切断回数の測定ＪＩＳ Ｌ−１０９５−７．１０．２Ｂに規定の屈曲摩耗試験に準じて、固定されたφ３ｍｍの摩擦子の上に接触させたモノフィラメントを、該摩擦子の左右各５５度の角度で斜め下に設けたフリーローラー２個の下に掛け、別の１個のフリーローラーの上を介して該モノフィラメントの一端に、モノフィラメント１ｄ当たり０．２ｇの荷重をかけてセットする。このモノフィラメントを往復回数１０５回／分、往復ストローク２０ｍｍの条件で摩擦子に接触往復させて、同一試料につき各１０本のモノフィラメントについて、夫々切断するまでの往復摩耗回数を測定し、その平均値を求めた。この平均値が大きいほど屈曲耐久性が良好なことを表す。
２．引張強度（ＣＮ／ｄｔｅｘ）の測定ＪＩＳ Ｌ１０１３ ７．５項に準じて測定した。
３．製糸時の糸切れ状態を観察し、糸切れが生じない場合を○、糸切れが頻発した場合を×として評価した。
［実施例１］ＰＰＳペレットとして、ＭＦＲが ７０ｇ／１０分のペレット（以下、ＭＦＲ７０という）およびＭＦＲが１３０ｇ／１０分のペレットを（以下、ＭＦＲ１３０という）用意した。
【００３０】１５０℃で１０時間、減圧乾燥した１００％のＭＦＲ１３０と、このＭＦＲ１３０に平均粒子径が０．５μｍの炭酸カルシウムを添加したマスターバッチとを、ＰＰＳに対して炭酸カルシウムが０．５重量％の添加量になるように計量しながら、φ４０ｍｍの１軸エクストルダーに連続供給し、３２０℃で約２．５分間混練した溶融ポリマをギアポンプを経て、紡糸パック内の濾過層を通して、円形断面糸用紡糸口金より繊維状に押し出し、８０℃の温水で冷却した。次いで、冷却糸条を１００℃の湿熱雰囲気中で３．８倍に第１段延伸を行ない、１６０℃の熱風中で１．２２倍に第２段延伸し、次いで、１４０℃で１．００倍に緊張熱処理することにより、直径０．４０ｍｍの円形断面を有するＰＰＳモノフィラメントを得た。
【００３１】得られたＰＰＳモノフィラメントの引張強度、屈曲耐久性および製糸性の評価結果を表１に示した。
［実施例２］実施例１において、炭酸カルシウムの添加量を０．１重量％に変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例１］実施例１において、炭酸カルシウムの添加量を４．０重量％に変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例２］実施例１において、炭酸カルシウムの添加を省略した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［実施例３〜４］実施例１〜２におけるＭＦＲ１３０をＭＦＲ７０に変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例３］実施例３において、炭酸カルシウムの添加量を４．０重量％に変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例４］実施例３において、炭酸カルシウムの添加を省略した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例５］実施例１において、炭酸カルシウムの平均粒子径を０．０１μｍに変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
［比較例６］実施例１において、炭酸カルシウムの平均粒子径を８．０μｍに変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表１に併記した。
【００３２】
【表１】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜２および３〜４の本発明の炭酸カルシウムを含有するＰＰＳモノフィラメントは、炭酸カルシウム無添加のＰＰＳモノフィラメント（比較例２，４）に比べて、高強度化による屈曲耐久性の低下が極めて少ない。また、炭酸カルシウムの添加量が多くなると（比較例１，３）、引張強度および製糸性の低下が招かれる。
［比較例７］実施例１において、炭酸カルシウムを、平均粒子径が０．４μｍの酸化チタンに変更した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表２に示した。
［実施例５］実施例１において、炭酸カルシウムと共に、平均粒子径が０．４μｍの酸化チタンを００．５重量％添加した以外は、同様にして得られたＰＰＳモノフィラメントの評価結果を表２に併記した。
【００３３】
【表２】
表２の結果から明らかなように、添加剤として炭酸カルシウム以外の無機物質（酸化チタン）を使用したＰＰＳモノフィラメントの場合（比較例７）は、屈曲耐久性の向上効果が認められないが、この酸化チタンと炭酸カルシウムを併用添加した場合（実施例５）には、屈曲耐久性の向上効果が認められる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＰＰＳ繊維、特にＰＰＳモノフィラメントは、高強度化による屈曲耐久性の低下を効果的に抑制して、高強度でかつ屈曲耐久性に優れるという従来にない特性を発揮することから、抄紙ドライヤーキャンバス、サーマルボンド法不織布熱接着工程用ネットコンベア、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターなどの工業用織物としてきわめて有用である。
【００３５】したがって、本発明によれば、これまで屈曲耐久性の低下のために制約のあったＰＰＳ繊維の、抄紙用ドライヤーキャンバスなどの工業用織物用途に対する性能設計の範囲を広げることが可能であり、しかもこれら工業用織物用途における大幅な性能向上を期待することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１９２８８
【氏名又は名称】東レ・モノフィラメント株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月７日（２０００．３．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】蛯谷 厚志
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４２２７（Ｐ２００１−２５４２２７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６１３０８（Ｐ２０００−６１３０８） |
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