JPH02216280A - 全芳香族ポリアミド繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上利用分野〉 本発明は主として繊維強化樹脂材（ＦＲＰ）に使用され
る全芳香族ポリアミド繊維（以下アラミド繊維という）
に関する。

〈従来技術〉 アラミド繊維はハイテク繊維の代表として最近、その＃
４熱性、高強力、高モジュラス、劇薬品性等の特徴を生
かしアドバンストコンポジットとして軽量、高強力、高
剛性の要求される分野で実用化されつつある。

しかし強化繊維としての機能を発揮させるなめには繊維
とマトリックス樹脂との接着性が最も重要な要素となる
。マトリックス樹脂としては、エポキシ系、ウレタン系
及びエポキシアクリレート系が主流である。

ところで一般にアラミド繊維は繊維軸方向では卓越した
力を発揮するが繊維に直角の方向では繊維軸方向の配向
性、結晶性が高すぎるためフィブリル化がおこり易く、
また他の材料との界面接着性が低くなる。またアラミド
繊維を構成するアミド基は脂肪属アミンに比べ、アミノ
基が隣接するフェニル基の影響で塩基性が極めて弱いの
で、エポキシとの反応性が弱い。

また従来のアラミド繊維製糸用油剤は製糸後も繊維表面
に残留し、マトリックス樹脂と複合−水化してＦＲＰと
する場合、マトリックス樹脂との界面で接着を阻害する
ものであった。

〈発明の目的〉 本発明は、アラミド繊維の製糸工程あるいは撚糸工程等
における操業性を満足せしめるばかりでなく、マトリッ
クス樹脂と複合化させてＦＲＰとする場合のマトリック
ス樹脂との接着性をも向上せしめるアラミド繊維の揚供
を目的としなものである。

〈発明の構成〉 すなわち本発明は「繊維表面に固体状カチオン交換性無
機化合物が固着された全芳香族ポリアミド繊維の表面に
、窒素原子含有化合物を末端に有するプロピレンオキシ
ドとエチレンオキシドとのランダムもしくはブロック共
重合体であって、プロピレンオキシドとエチレンオキシ
ドとの共重合比が７０／　３０〜０／１ｏｏ（モル比）
、平均分子量が４００〜８００であるポリエーテル系共
重き体を含み、かつ５（１’ｃにおける粘度がｔｏ□Ｃ
ｓｔ以下である油剤を付着せしめた全芳香族ポリアミド
繊維」である。

アラミド繊維とは、コポリバラフェニレン・３゜４゛オ
キシジフエニレン・テレフタラミド（テクノーラ■帝人
■製）、ポリパラフェニレンテレフタラミド（ゲブラー
■デュポン社製）、ポリメタフェニレンイソフタラミド
（コーネックス■帝人■製）等である０本発明のアラミ
ド繊維は固体状カチオン交換性無機化合物が固着された
繊維である。

ここにカチオン交換性無機化合物とはカチオンとの交換
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
とであり、これらのカチオン交換性無機化き物は固体状
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０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。

繊軽表面に該無機化合物ｍ子を固着させるには、たとえ
ば繊維表面に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
の未延伸アラミド繊維にカチオン交換性無機化合物を吹
き付けるかあるいは水にカチオン交換性無機化合物粒子
を懸濁させた懸濁液中にアラミド繊維を含浸せしめて繊
維表面に無機化合物粒子を付着させ、ついでアラミド繊
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。

アラミド繊維の表面に固体状カチオン交換性無機化合物
（無機粒子）を固着させる具体例を述べると、紡出直後
の未延伸のアラミドｌａａを無機粒子を含有する水分散
液中に浸漬し、未延伸アラミド糸の表面に無機粒子を付
着させ、乾燥し、２次転移点以上分解点以下の温度で接
触ヒーター又は非接触ヒーターを用いて５倍以上の延伸
・熱処理を行うことによって無機粒子を繊維の表面にく
さびが打ち込まれたような状態になるように固着させ、
繊維表面に固体状カチオン交換性無機化合物が固着され
たアラミドｍ維を得る。

ここに窒素原子含有化合物とは２１級、２級あるいは３
級アミン基を含むアミノ化合物或はアミド基等を含有す
る化合物などである。

例えばモノエタノールアミン、ジェタノールアミン、ト
リエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テト
ラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロビルアミン
等の脂肪族アミン類。

又これらに対するアルキルエポキシのアダクト。

シアノエチル化ポリアミン、更には、メタフェニレンジ
アミン　ジアミノジフェニルメタン、メタキシレンジア
ミン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミ
ン類、　３．３’−ジメチル−４，４″ジアミノ−ジシ
クロヘキシルメタン等の脂環式ポリアミン類、ダイマー
酸と脂肪族ポリアミンとの反応によって伴られるポリア
ミドアミン類、アセトアミド類、２−エチルイミダゾー
ル、２エチル−４メチルイミダゾール等のイミダゾール
類などでありアルキレンオキシドが反応し得るものであ
れば特に限定されない、ここに該ポリエーテルの共重合
体成分はエチレンオキシドのみあるいはエチレンオキシ
ド及びプロピレンオキシドから構成されるが、一部エチ
レンイミン等の窒素含有成分が、共重合成分として含ま
れていてもよい。

ここで窒素原子含有化合物はエチレンオキシド及びプロ
ピレンオキシドと反応するアミノ基（１級及び２級アミ
ン）及びヒドロキシル基等の官能基数の多いものを使用
する程、水素結合による分子間凝集力が大きく、ポリエ
ーテル系重合体の粘度が増加する。そして、油剤の粘度
アップに伴って特に粗度の低い糸導ガイドに粘着性スカ
ムの蓄積を促進させ長時間の糸条走行時に毛羽を多発せ
しめるので本発明で利用できる範囲は、とくに５０℃に
おける粘度が１００センチストークス（ＣＳｔ）以下の
ものである。好ましくは５〜５０Ｃ３ｔである。

粘度の測定はキャノンフェンスケを用い５０℃で行った
。

油剤の粘度が５　Ｃｓｔ未満では、製糸工程において熱
板、加熱ローラー上での発煙が多く作業環境の悪化を招
く、粘度が１００Ｃ３ｔを超えると対金属摩擦係数が増
加し、捲取機のトラバースフヅクガイドやトラベラ−ガ
イド等の表面粗度の小さい固定ガイドで、屈曲して擦過
された場合に毛羽が発生する。

このためポリエーテル系共重合体の平均分子量は４００
〜８００のものを使用する。４００未満では製糸工程に
おいて、熱板、加熱ローラー上での発煙が増大し、作業
環境の悪化を招くと共に高接圧下の油膜破断によってス
ティックスリップが増大し毛羽発生をもならず、８００
を超えると油剤の粘度アップに伴って特に粗度の低い糸
導ガイドに粘着性スカムが蓄積し長時間の糸条走行時に
毛羽を多発させる。油剤の粘度を低下させるためには１
）窒素原子含有化合物のアミノ基及びヒドロキシル基の
基数が少ないものを使用する。

２）通常使われるアルコール類又は塩基酸類を重合開始
剤としたポリエーテル系共重合体の低粘度成分を適宜併
用する。

窒素原子含有化合物を末端に有するポリエーテル系共重
合＃、（窒素含有ポリエーテル系共重合体）と低粘度ポ
リエーテル系共重合体との混合比率は１００／　Ｏ〜１
０／９０で５０℃における粘度が１００Ｃ３ｔ以下、好
ましくは５〜５０Ｃｓｔである。１０／９０未満では窒
素含有ポリエーテル系共重合体の接着性向上効果が発揮
されない。

また、窒素含有ポリエーテル系共重合体のプロピレンオ
キシドとエチレンオキシドとの共重合比は７０／　３０
〜０／１００　　（モル比）であり、特に７０／３０〜
３０／７０（モル比）が望ましい。モル比が７０／３０
を超えると水溶性が低下し、溶液安定性が悪化する。

油剤の付着量は、製糸工程から後加工工程に至る操業性
及び樹脂との接着性向上の面から０．５〜５．０重量％
の範囲が好ましい、特に好ましくは１．０〜３．０重量
％である。

０．５重量％未満では潤滑性および繊維糸条の集束性が
低下する。５，０重量％を越えると油剤にじみ出しによ
る製品汚れが発生する。

〈発明の効果〉 本発明は、下記の効果を有する。

窒素含有ポリエーテル系共重合体を含有する油剤は （１）製糸工程で油剤としての役割を果しなあと加熱ロ
ーラー或は熱グレート上で、分解するので延伸後の糸に
は接着の障害にならない粘度のものしか残存しない。

（２）　　撚糸工程において熱処理による発煙、各種ガ
イドとの擦過による毛羽、スカムの発生等の操業上の問
題が無い。

＋３１　　エポキシ樹脂、ウレタン樹脂或はエポキシア
クリレート樹脂に対する相溶拡散性に優れているので複
自戒形の際アラミド繊維と７トリツクス樹脂との界面に
介在することがないのでアラミド繊維とマトリックス樹
脂との結合作用をより効果的に発揮せしめ＃：着性を向
上する。

（４）更にマトリックス樹脂中へ相溶拡散した窒素含有
ポリエーテル系共重合体が樹脂構造の中でソフトセグメ
ントとしての役割をもち、接着界面における凝集破壊を
抑制し複合材の機能を大巾に向上する。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明の製造方法を具体的に説明す
る。なお実施例において、製糸安定性その他の評価は下
記の方法で実施した。

評価法１．製糸安定性（毛羽） 捲取り速度３００ｍ／分で連続紡糸し５時間後、捲取り
チーズの表面毛羽を判定した。

評価３．接着性（Ｎ間剪断強度：　ＩＬＳＳと略称する
）１）エピコート８２８ ｎ＝０．２ 分子１３８０ コシぜメート８００１に 評価法２．製糸安定性（発煙） 走行開始後５時間経過した時点で、１８０℃に設定した
加熱ローラー上での発煙の状態を肉眼判定した。

３）デナコー／Ｉ、ＥＸ−１９１グリシジルベンゾエー
ト上記エポキシ樹脂に浸漬させ１ｍ維を一方向に引き揃
えた状態で硬化処理を施した。硬化粂件は、室温で４８
時間放置後、１２０℃で２時間加圧して硬化せしめたの
ち、さらに１８０℃で１時間後、硬化処理を行った。

このようにして得られた成形物（繊維含有率６０％）よ
り長さ２０罵、中６鴎、厚さ３０１１１の試験片を作成
し、ショートビーム３点曲げ法によりスパン間隔１３ｍ
％、クロスヘツド速度？、（ｌｏｗ／分にて、層間剪断
強度（ＩＬＳＳ　：単位ｋｇ　／　ｒｄ　）を測定しな
。

表１に結果を示したように本発明の表面変性アラミド繊
維を使用した場き、明らかに優れた製糸性と成形品の品
質が得られる。

油剤は表１に示す水準について、２０％濃度水系エマル
ジョン油剤を油剤付着ｉ　（ＯＰＵ）が１．５％になる
ように付着せしめた。得られた繊維の強度は２７ｇ／ｄ
ｅ、伸度は４．９％であった。

実施例１〜５　比較例１〜４ テレフタル酸ジクロリドとＰ−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アラミ
ドを１５００デニール／　１０００フイラメントの繊維
束になるように紡出し、水洗を繰返し、次いで水洗後に
ベントナイト水分散液を付着させ５００℃で高温延伸し
た。ベントナイトの固着量は０．４２％であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維表面に固体状カチオン交換性無機化合物が固
   着された全芳香族ポリアミド繊維の表面に、窒素原子含
   有化合物を末端に有するプロピレンオキシドとエチレン
   オキシドとのランダムもしくはブロック共重合体であっ
   てプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの共重合比
   が７０／３０〜０／１００（モル比）、平均分子量が４
   ００〜８００であるポリエーテル系共重合体を含み、か
   つ５０℃における粘度が１００Ｃｓｔ以下である油剤を
   付着せしめた全芳香族ポリアミド繊維。