JPH0465525A - ポリフェニレンサルファイドモノフィラメント - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
に関するものであり、さらに詳しくは耐屈曲摩耗性およ
び耐屈曲疲労性等の耐久性に優れ、特に抄紙カンバス用
織物およびフィルター用織物などの産業用途に適したポ
リフェニレンサルファイドモノフィラメントに関するも
のである。

［従来の技術］ 抄紙カンバス用織物およびフィルター用織物などの産業
用途の織物においては、該織物が例えば１３０℃以上の
高温雰囲気や、高濃度の酸、高濃度のアルカリなどの薬
品環境にさらされることから、織物素材であるモノフィ
ラメントには、高結節強度および高引張り強度などの機
械特性とともに、耐熱性および耐薬品性が強く要求され
ている。

従来、このような要求特性を満たす産業用繊維としては
、アラミド系繊維およびポリ四フッ化エチレンなどが要
求に応じて使用されてきたが、これらの重合体はいずれ
も溶融押出成形が不可能であることおよび高価であるこ
とから、その使用範囲が著しく制限されていた。

一方、ポリフェニレンサルファイドは優れた耐熱性およ
び抜群の耐薬品性を有する上に、溶融成形が可能である
ことから、いわゆる成形品用途以外にも、繊維やフィル
ムに応用する技術が従来から検討されており、繊維の製
造については、例えば米国特許第３，８９５，０９１号
明細書、同３，８９８，２０４号明細書、同３゜９１２
．６９５号明細書、同４，０２９，６３９号明細書、同
４，０９８，７７６号明細書、同４，１１５，５６２号
明細書、特開昭４９−５４６１７号公報、特公昭５２−
１２２４０号公報、特公昭５２−３０６０９号公報、特
開昭５７−１４３５１８号公報、特開昭５８−１８４０
９号公報、特開昭５８−３１１１２号公報および特開昭
６１−７５８１２号公報なとにより提案されている。

そして、ポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
の上述した優れた特性を利用して、これらを抄紙用カン
バス用織物に利用することが特開昭６１−６３９０号公
報により提案されている。

一方ポリフエニレンサルファイドモノフィラメントの耐
久性を改良する方法として、アイオノマー樹脂を配合す
る方法が特開平２−５３９１３号公報に記載されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 前記の米国特許第３，８９５，０９１号明細書、同３，
８９８，２０４号明細書、同３，９１２．６９５号明細
書、同４，０２９，６３９号明細書、同４，０９８，７
７６号明細書、同４．１１５，５６２号明細書、特開昭
４９−５４６１７号公報、特公昭５２−１２２４０号公
報、特公昭５２−３０６０９号公報、特開昭５７−１４
３５１８号公報、特開昭５８−１８４０９号公報、特開
昭５８−３１１１２号公報、特開昭６１−７５８１２号
公報および特開昭６１−６３９０号公報などに記載され
た従来技術によって製造されるポリフェニレンサルファ
イド繊維は、耐熱性および耐薬品性に優れる反面、糸自
体が硬いために脆さがあり、靭性が不足していることか
ら、屈曲摩耗性および屈曲疲労性等の耐久性が劣るとい
う課題を有している。

このため、例えばポリフェニレンサルファイドモノフィ
ラメントを抄紙カンバス用織物に適用しようとする場合
には、製織中に糸の破損や破断を起こしやすいという課
題があり、さらには製織後の屈曲摩耗性が著しく劣るこ
とから、例えばカンバスとしての使用中に織物の屈曲部
位などが破損しやすく、この面での耐久性が低いという
課題を有していた。

また、前記の特開平２−５３９１３号公報に記載の方法
で得られたポリフェニレンサルファイドモノフィラメン
トの場合、該モノフィラメントの屈曲疲労性は優れるも
のの、屈曲摩耗性の改良が十分ではない。抄紙カンバス
用織物などの産業用途では、特に屈曲摩耗性が使用中の
耐久性を支配し、産業用途に使用するには十分とはいえ
ない。

前記の理由から、ポリフェニレンサルファイドモノフィ
ラメントは、抄紙カンバス用織物などの産業用途に使用
するために極めて有望な材料であるにもかかわらず、こ
れら産業用織物として使用するには前記のような多くの
課題があった。

本発明の目的は、前記の従来技術で得られたポリフェニ
レンサルファイドモノフィラメントに比べ更に優れた耐
久性、特に屈曲摩耗性に優れたポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントを提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用コ本発明の構成
は、 （１）ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントに
おいてメルトフローレートが１０〜１５０であるポリフ
ェニレンサルファイドに対し、アイオノマー樹脂を５〜
２０重量％混合した組成物からなるモノフィラメントで
あって、該モノフィラメントの横断面内にアイオノマー
樹脂の９５％以上が０．５〜４μの径からなるアイオノ
マー樹脂が分散され島部分を形成してなることを特徴と
するポリフェニレンサルファイドモノフィラメント。

（２）アイオノマー樹脂がエチレンとα、β−エチレン
系不、飽和カルボン酸またはそのアルキルエステルとの
共重合体を１〜３価の金属イオンで架橋してなる変性ポ
リオレフィンであることを特徴とする前記第（１）項に
記載のポリフェニレンサルファイドモノフィラメント。

（３）ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントの
屈曲摩耗回数が４５００回以上であることを特徴とする
前記第（１）項および第（２）項に記載のポリフェニレ
ンサルファイドモノフィラメント。

からなる。

本発明でいうポリフェニレンサルファイドとは、構成単
位の８０モル％以上がｐ−フェニレンサルファイド単位
からなり、２０モル％以下の割合で共重合成分を含有す
ることができる。

また、ポリフェニレンサルファイドには、本発明の効果
を妨げない範囲で他の熱可塑性重合体をブレンドして用
いることができ、さらには耐熱剤、耐光剤、耐候剤、帯
電防止剤、染料および顔料などの通常の添加剤を含有す
ることができる。

また、本発明でいうポリフェニレンサルファイドは、測
定温度を３１６℃、荷重を５　ｋｇｆとしたＡＳＴＭ　
　Ｄ１２３８−８２法によって測定されたポリマの溶融
流れ：メルトフローレート（以下ＭＦＲと呼ぶ）が１０
〜１５０、好ましくは１０〜１２０のポリマである。

ＭＦＲが１５０より大きいと、モノフィラメントの耐久
性、特に耐屈曲摩耗性が、抄紙カンバス用織物およびフ
ィルター用織物などの産業用途に使用するには不十分で
ある。また、ＭＦＲが１０未満であると溶融紡糸するこ
とが困難となる。

なお、ポリフェニレンサルファイドが、分岐・架橋され
ている場合には、紡糸、延伸性が悪くなったり、得られ
るモノフィラメントの結節強度が低くなるなどの不都合
が生じるので、本発明で用いるポリフェニレンサルファ
イドは直鎖状高重合体であることが好ましい。

本発明でいうアイオノマー樹脂とは、α−オレフィンま
たはスチレンと、１個または２個以上のカルボキシル基
を有するα、β−エチレン系不飽和カルボン酸またはそ
のアルキルエステルとの共重合体を、１〜３価の原子価
を有する金属イオンにより一部ないしは全てを架橋した
ものである。

具体的には、α−オレフィンとしてはエチレン、プロピ
レン、ブテン−１などが、スチレンとしてはスチレン、
α−メチルスチレンなどが、またα、β−エチレン系不
飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、マ
レイン酸などが、さらにα、β−エチレン系不飽和カル
ボン酸アルキルエステルとしてはアクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、エタクリル酸メチル、マレイン酸メ
チルなどが挙げられる。

これらの成分からなる共重合体、例えばエチレン／アク
リル酸共重合体、エチレン／メタクリル共重合体、エチ
レン／アクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタグリ
ル酸メチル共重合体、エチレン／アクリル酸／メタクリ
ル酸メチル共重合体を架橋するために用いる１〜３価の
原子価を有する金属イオンとしては、Ｎａ、Ｋ。

Ｌ　Ｉ　ＳＡ　ｇ　％　Ｍ　ｇ　ＳＣａ　％　Ｂ　ａ　
％　Ｓ　ｎ　Ｘ　Ｃｏ　５ＮｉＳＺｎ、ＡＩ、Ｆｅなど
が挙げられ、なかでも特にＮａ、Ｍｇ、ＣａおよびＺｎ
が好ましい。

本発明のポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
において、上記のアイオノマー樹脂のポリフェニレンサ
ルファイドに対する配合量は、５〜２０重量％であり、
特に１０〜１５重量％が好適である。

アイオノマー樹脂のポリフェニレンサルファイドに対す
る配合量が５％未満では屈曲摩耗性および屈曲疲労性の
向上効果が不十分であり、２０重量％を越えると、逆に
屈曲摩耗性が低下するばかりか、ポリフェニレンサルフ
ァイドモノフィラメント本来の引張り強伸度も低下する
ため、好ましくない。

本発明のポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
は横断面内にアイオノマー樹脂の９５％以上が０．５〜
４μ、好ましくは０．　５〜２．５μの径からなる島部
分を形成している。

アイオノマー樹脂の島部分の径が４μを越えると、この
島部分が摩滅しやすいため、屈曲摩耗性が低下しやすい
。また、アイオノマー樹脂の島部分の径が０．５μ未満
であると、アイオノマー樹脂でモノフィラメントの曲げ
に対する応力を緩和する効果が低くなり、屈曲疲労性が
低下する。したがって、島部分を形成するアイオノマー
樹脂の大部分は０．　５〜４μとなす必要があるが、ア
イオノマー樹脂の５％未満が上記範囲を外れる径の島部
分を形成していても屈曲摩耗性、および屈曲疲労性は許
容できる範囲となる。

本発明のポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
の屈曲摩耗回数は４５００回以上であることが好ましく
、さらに好ましくは５０００回以上である。

屈曲摩耗回数の測定方法については後述するが、この値
が上記範囲を満足すると、ポリフェニレンサルファイド
モノフィラメントの耐久性は抄紙カンバス用織物などの
産業用途に使用するには十分である。

次に本発明のポリフェニレンサルファイドモノフィラメ
ントを得るための製造方法の１態様について説明するが
本発明はこれに限定されるものではない。

まず、メルトフローレートが１０〜１５０であるポリフ
ェニレンサルファイドのペレットとアイオノマー樹脂の
ペツレトを同時にエクストルーダーへ供給してエクスト
ルーダー内で溶融混合する。

次に上記のポリフェニレンサルファイドとアイオノマー
樹脂からなる組成物の溶融体を、アイオノマー樹脂が微
分散するように、濾過径４０μ以下の金属繊維不織布フ
ィルターを通した後、紡糸口金から押し出しモノフィラ
メントとなす。

上記の紡糸において溶融押し出し温度は通常ポリフェニ
レンサルファイドの融点よりも１０〜６０℃高い温度が
好適である。

上記の紡糸口金から押し出されたモノフィラメントを冷
却浴中で冷却固化して未延伸ポリフェニレンサルファイ
ドモノフィラメントとなし、ついで、該未延伸モノフィ
ラメントを通常そのガラス転移点温度よりも高い温度で
熱延伸する。

上記の熱延伸においては、２段以上の多段延伸を行い、
全延伸倍率を３．５倍以上、特に４倍以上に設定するこ
とが力学的特性、および耐久性の優れたモノフィラメン
トを得るために望ましい。

熱延伸におけるモノフィラメントの加熱手段としては特
に限定はないが、加熱液体、加熱気体および水蒸気など
が好適に用いられる。

熱延伸されたポリフェニレンサルファイドモノフィラメ
ントは寸法安定性を向上させるために、引続き熱処理を
施すことか好ましく、この熱処理は１６０〜２５０℃の
気体浴中で、定長あるいは弛緩状態で行うのが好ましい
。

上記のポリフェニレンサルファイドモノフィラメント製
造方法の特徴は、延伸後のモノフィラメント横断面内に
アイオノマー樹脂の９５％以上が０．５〜４μの径から
なる島部分を形成させるため、紡糸においてアイオノマ
ー樹脂を微分散させることにある。

このため口金前で通常行なわれるポリマの濾過は、特に
分散効果を大きくすることが必要である。濾過径が４０
μ以下の金属繊維不織布フィルターは繊維が３次元構造
をなしているため、ポリマの分散性がよく、上記目的の
ためには好ましい濾材である。

次に本発明を実施例に基づいて説明するがモノフィラメ
ントの屈曲摩耗回数、屈曲疲労回数および引張り強伸度
、結節強伸度の測定法は以下の通りである。

（Ａ）屈曲摩耗回数 ＪＩＳのＬ１０９５　７，１０．２　　Ｂ法で用いられ
る糸摩耗試験機によりモノフィラメントに０．１９８ｇ
／ｄの荷重をかけて、さらに次の条件で試験を行い、モ
ノフィラメントが切断するまでの回数を測定した。

摩擦速度＝６０回／分 摩擦角度＝１１０度 往復距離：２．５ＣＯ］ 試　　　長：２０ＣＯ１ 摩擦子：１，０ｎｏｎφ硬質鋼 試験回数は５回とし、その平均値で示した。

回数が大きいほど屈曲摩耗性が優れている。

（Ｂ）屈曲疲労回数 屈曲疲労試験機（ＴＯＹＯ５ＥｒＫＩ製）によりモノフ
ィラメントに０．３２５ｇ／ｄの荷重をかけて、さらに
次の条件で試験を行い、モノフィラメントが切断するま
での回数を測定した。

試　　　長：８ｃｍ 振角度：２２０度 回転数：１８０回／分 試験回数は５回とし、その平均値で示した。

回数が大きいほど屈曲疲労性が優れている。

（Ｃ）強伸度 引張り強伸度および結節強伸度はいずれもＪ　ｌ５Ｌ１
０１３−’１９８１の規定に準じて測定した。

Ｃ実施例］ 実施例Ｉ ＭＦＲが７０であるポリフェニレンサルファイドに対し
、エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架橋
してなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル（株制“
ハイミラン”１７０６）を１０ｗｔ％配合した組成物を
エクストルーダー型押出機に供給し、３２０℃で口金か
ら押出し、口金直下に設けた８０℃の温水浴で急冷して
未延伸ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントを
得た。なお、口金直前のポリマ濾過には濾過径３０μの
ステンレス繊維不織布を用いた。

次に、連続して上記の未延伸ポリフェニレンサルファイ
ドモノフィラメントを１００℃の蒸気浴中で４．１倍に
延伸し、さらに１６０℃の空気中で１．３１倍に２段目
の延伸を施した後、１８０℃の空気中で０．９７倍の弛
緩熱処理して巻取った。

得られた延伸ボリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍ＋ｎであった。また、横断面内のアイ
オノマー樹脂島部分の平均径は１．２μであり、０．５
〜４μの範囲を外れる島部分は見られなかった。力学特
性および耐久性は次のとおりであった。

引張り強度　：４，２ｇ／ｄ 引張り伸度　：２４％ 結節強度　　：３．４ｇ／ｄ 結節伸度　　：１８％ 屈曲摩耗回数：　５７００ 屈曲疲労回数：３１００ 実施例２ ＭＦＲが１１０であるポリフェニレンサルファイドに対
し、エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架
橋してなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル側製“
ハイミラン”１７０６）を１２ｗｔ％配合した組成物を
実施例１と同様に紡糸し、未延伸ポリフェニレンサルフ
ァイドモノフィラメントを得た。

引続き、連続して上記の未延伸ポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントを１００℃の蒸気浴中で３．９倍
に延伸し、さらに１６０℃の空気中で１．３倍に２段目
の延伸を施した後、１８０℃の空気中で０．９７倍の弛
緩熱処理して巻取った。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであった。また、横断面内のアイオ
ノマー樹脂島部分の平均径は０．９μであり、０．５〜
４μの範囲を外れる島部分は見られなかった。力学特性
および耐久性は次のとおりであった。

引張り強度　：３．８ｇ／ｄ 引張り伸度　：２６％ 結節強度　　：３．Ｏｇ／ｄ 結節伸度　　：１９％ 屈曲摩耗回数：　５３００ 屈曲疲労回数：　３７００ 比較例１ エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架橋し
てなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル■製“ハイ
ミラン”１７０６）の配合量を３　ｗ　ｔ％とした以外
は実施例１と全く同様に紡糸、延伸した。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍ＋＋＋であり、力学特性および耐久性
は次のとおりであった。

引張り強度　：４．７ｇ／ｄ 引張り伸度　：２４％ 結節強度　　＋３．８ｇ／ｄ 結節伸度　　：２０％ 屈曲摩耗回数：　３７００ 屈曲疲労回数＝３４０ アイオノマー量が少ないため、力学特性は若干高いが、
耐久性が低かった。

比較例２ エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架橋し
てなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル■製“ハイ
ミラン”１７０６）の配合量を３０ｗｔ％とした以外は
実施例１と全く同様に紡糸、延伸した。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであり、力学特性および耐久性は次
のとおりであった。

引張り強度　：２．６ｇ／ｄ 引張り伸度　：１９％ 結節強度　　：２．１ｇ／ｄ 結節伸度　　、１５％ 屈曲摩耗回数＝９６０ 屈曲疲労回数：　２３００ アイオノマー量が多すぎるため、力学特性か低く、屈曲
摩耗性も低かった。

比較例３ ＶＦＲが１６０であるポリフェニレンサルファイドに対
し、エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架
橋してなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル■製“
ハイミラン”１７０６）を１０ｗｔ％配合した組成物を
紡糸温度３００℃で、実施例１と同様に紡糸し、未延伸
ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントを得た。

引続き、連続して上記の未延伸ポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントを１００℃の蒸気浴中で４．７倍
に延伸し、さらに１６０℃の空気中で１．２７倍に２段
目の延伸を施した後、１８０℃の空気中で０．９７倍の
弛緩熱処理して巻取った。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであり、力学特性および耐久性は次
のとおりてあった。

引張り強度　：３．７ｇ／ｄ 引張り伸度　：２７％ 結節強度　　：２．５ｇ／ｄ 結節伸度　　：１９％ 屈曲摩耗回数：　４３００ 屈曲疲労回数：１３００ 本比較例では、ポリフェニレンサルファイドのＭＦＲが
低かったために、屈曲摩耗性の値が低くなった。

［本発明の効果］ 本発明に係るポリフェニレンサルファイドモノフィラメ
ントは、ポリフェニレンサルファイド自体の優れた耐熱
性および耐薬品性を具備し、しかも引張り強度、結節強
度が高いばかりか、耐久性、特に屈曲摩耗性が優れてい
るため、抄紙カンバス用織物などの産業用途に好適であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントに
   おいてメルトフローレートが１０〜１５０であるポリフ
   ェニレンサルファイドに対し、アイオノマー樹脂を５〜
   ２０重量％混合した組成物からなるモノフィラメントで
   あって、該モノフィラメントの横断面内にアイオノマー
   樹脂の９５％以上が０．５〜４μの径からなる島部分を
   形成してなることを特徴とするポリフェニレンサルファ
   イドモノフィラメント。
2. （２）アイオノマー樹脂がエチレンとα、β−エチレン
   系不飽和カルボン酸またはそのアルキルエステルとの共
   重合体を１〜３価の金属イオンで架橋してなる変性ポリ
   オレフィンであることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項に記載のポリフェニレンサルファイドモノフィラ
   メント。
3. （３）ポリフェニレンサルファイドモノフィラメントの
   屈曲摩耗回数が４５００回以上であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項および第（２）項に記載のポ
   リフェニレンサルファイドモノフィラメント。