JPH09105021A - 高比重芯鞘型複合繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の高比重繊維における問題点を解決
し、高比重、かつ、高強度を有する複合繊維であって、
工業的な製造が容易な高比重複合繊維を提供する。 【解決手段】 芯部が高比重無機物質を１２重量％以
上、８０以下％含有する熱可塑性重合体からなり、鞘部
が熱可塑性重合体からなり、芯部の複合割合が９重量％
以上、６０重量％以下である高比重芯鞘型複合繊維であ
って、かつ、複合繊維の強度が４．０ｇ／ｄ以上、比重
が１．４５以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の利用分野】本発明は、高比重とともに高強度
を有する芯鞘型複合繊維であって、一般産業用等におい
て好適に使用される高比重繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】漁網、ロープ、消波網などの一般産業用
繊維として、また、緞帳、カーテンなどの室内装飾用繊
維として高比重繊維に対し強い要求がある。

【０００３】そのため、一部の漁網では、ナイロンを
鞘、鉛金属を芯とする高比重複合繊維が実用に供されて
いる。しかしながら、ナイロンを鞘部、鉛金属を芯部と
する複合繊維は、延伸時にその芯部（鉛金属部）が十分
に延伸されないために、芯部に切断された断続状態が生
じ、その結果、繊維長手方向の繊維径が大きく変動し、
太細が不均一に存在する繊維となり、しかも、製網時の
撚糸性が低下するなどの問題があった。

【０００４】また、特開昭６２−１５３２７号公報に
は、上記問題を解決するために、芯部を微細な鉛合金を
含有した熱可塑性重合体でもって構成する複合繊維が開
示されている。

【０００５】しかし、いずれの場合も得られた複合繊維
の強度は、高々２．０ｇ／ｄ程度と極めて低く、これら
の複合繊維を単独で実用に供すことは困難であった。

【０００６】更に、上記した鉛金属や鉛合金を用いた高
比重繊維の場合、その焼却時や廃棄後に鉛害が発生する
ので地球環境汚染の観点から安易に使用する事ができな
い状況となってきている。

【０００７】また、高比重を有する繊維としては、例え
ば特開昭５４−３８９２１号公報、特開昭５９−１５７
３１２号公報、特開昭６１−６１３号公報および特開昭
６２−５７９１８号公報に記載されているように、熱可
塑性重合体に高比重物質、例えば二酸化チタン、硫酸バ
リウム等を混練してなる組成物を紡糸して繊維とし、高
比重繊維を得る技術が提言されている。

【０００８】しかしながら、これら従来の技術では、目
標とする高比重を得るために多量の高比重物質を混練す
ることが必要であるので強度低下が著しく、ベースとし
て使用された熱可塑性重合体の持つ本来の特性には遠く
及びない繊維特性しか得られていない。しかも、熱可塑
性重合体に高比重物質を混練してなる樹脂組成物を単独
で紡糸しているので、繊維表層に一部の高比重物質が露
出し、そのために、紡糸引取り時に給油ガイドや集束ガ
イドの摩耗が促進され、更には延伸工程においてロール
表面を摩耗させたり傷つけたりするという弊害が生じ、
操業性が極端に悪いという問題も有している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記した従来の技術における問題点を解消し、極め
て優れた高比重性と高強度とを兼ね備え、一般産業用や
室内装飾用等の高比重繊維として有用な複合繊維を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、次の手段
によって達成できる。芯部及び鞘部からなる芯鞘型複合
繊維において、芯部が高比重無機物質を１２重量％以
上、８０重量％以下含有する熱可塑性重合体からなり、
鞘部が熱可塑性重合体からなり、複合繊維中に占める芯
部の割合が９重量％以上、６０重量％以下であり、か
つ、複合繊維の強度が４．０ｇ／ｄ以上、比重が１．４
５以上であることを特徴とする。

【００１１】そして、繊維内部には空洞も空隙も実質的
に存在しないことが好ましく、またそれら空洞や空隙が
存在する場合でもその断面積は繊維断面積の５％以下と
する。

【００１２】また、芯部中に含有させる高比重無機物質
としては、比重３．０以上で、かつ１０００℃未満では
実質的に溶融も分解も生じない金属化合物が好ましく、
特に、硫酸バリウムが好ましい。

【００１３】鞘部を構成する熱可塑性重合体はポリエス
テルあるいはポリアミドであることが好ましく、また、
芯部を構成する熱可塑性重合体はポリエステルあるいポ
リアミドであることが好ましい。特に、芯部もポリエス
テル、鞘部もポリエステルとすることが好ましい。

【００１４】さらに、複合繊維の比重は１．５０以上が
好ましく、その単糸繊度は８．５ｄ以上であることが好
ましい。

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
複合繊維は比重１．４５以上、及び強度４．０ｇ／ｄ以
上を同時に満足するものである。

【００１６】高比重繊維に要求される高比重性を満足さ
せるためには、複合繊維の比重は１．４５以上とし、好
ましくは１．５０以上とする。比重が１．４５未満では
漁網やロープにして海中に投入した場合、海水の流動に
より漁網、ロープが動く所謂フカレ現象が発生し、漁
網、ロープの耐久性が低下すると共に漁獲高も減少す
る。また、比重が１．４５未満では室内装飾用として緞
帳やカーテンとして用いた場合、開閉時に発生する皺を
消して美しいシルエットを得る事ができない。

【００１７】本発明の芯鞘型複合繊維は強度が４．０ｇ
／ｄ以上である。強度が４．０ｇ／ｄ未満と低い場合に
は、使用時の破網や切断が生じ易いので、漁網やロープ
に仕立てる際に高強度繊維を併用して補強することが必
要となり、所望水準の高比重製品を得るためには不適当
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】前記した、本発明の複合繊維の特
性は以下に記載する要件を満たすことによって得ること
ができる。

【００１９】本発明の複合繊維における芯部は、高比重
無機物質を１２重量％以上、８０重量％以下含有した熱
可塑性重合体から構成される。無機物質の含有量が１２
重量％未満では比重１．４５以上の繊維が得られない。
無機物質の含有量が８０重量％を越えると比重１．４５
以上の繊維は得られるものの、芯部を構成する熱可塑性
重合体の曳糸性が低下し紡糸性が著しく不良となり、複
合繊維の製造が困難となる。

【００２０】本発明の複合繊維において芯部が占める複
合割合は９重量％以上、６０重量％未満である。芯部が
複合繊維に占める割合が９重量％未満では本発明の目的
とする比重１．４５以上が得られない。芯部が複合繊維
に占める割合が６０重量％以上では本発明の目的とする
強度４．０ｇ／ｄ以上が得られない。

【００２１】本発明の複合繊維の芯部中に含有される高
比重無機物質は、複合繊維に所望の比重及び強度を付与
できるものならば特に限定されるものではないが、その
ためには、比重３．０以上の金属化合物であって、さら
に、繊維使用後の処分方法として焼却処理されるという
観点から、１０００℃未満では実質的に溶融も分解も生
じない金属化合物であることが好ましい。

【００２２】その具体的な金属化合物としては、例えば
酸化アルミニウム、酸化亜鉛、タングステン、酸化第二
鉄、酸化チタン、硫酸バリウム等が挙げられるが、特
に、製糸性や操業性の点から、硫酸バリウムが好まし
い。

【００２３】本発明の芯鞘型複合繊維では、繊維内部に
空洞や空隙をできる限り存在させないことが繊維の比重
を高めるために好ましい。それら空洞及び／又は空隙が
存在する場合には、繊維断面積に対する割合で５％以下
の少量とする。更に３％以下が特に好ましい。

【００２４】熱可塑性重合体に多量の高比重無機物質を
含有させた繊維を、高い延伸倍率で延伸を行なうと無機
物質と熱可塑性重合体との間に亀裂が発生し易く、この
亀裂は無機物質が凝集した部分の周りでは大きな空洞や
空隙となって繊維体積を増大させる。この繊維内部の空
洞や空隙の中には空気が存在しているので、その割合が
繊維断面積の５％を越えるほどに多くなると、含まれる
空気のために複合繊維の比重を所望水準まで高められ難
くなる。特に、このような繊維を水中で使用すると、水
中で受ける浮力が大きくなり水中での比重が低下し、高
比重性を得るために芯部中に無機物質を含有させた効果
が十分に発揮できなくなる。

【００２５】繊維内部に発生する空洞や空隙を減少もし
くは皆無にする手法としては、芯部中に含有させる高比
重無機物質と芯部に用いる熱可塑性重合体とを濡れ性の
良い組み合わせにする方法や、高比重無機物質の表面を
改質して濡れ性を向上させる方法等がある。

【００２６】また、製糸条件によって、芯部に発生する
空洞や空隙を減少もしくは皆無にする手法としては、製
糸時の延伸倍率を低くする方法等が用いられる。延伸倍
率としては５．５倍以下が好ましく、５．０倍以下が特
に好ましい。このような低延伸倍率でも、糸条の粘度、
単糸太さ、ドラフト率、単糸数等を調整することによっ
て所望の強度を得ることができる。また延伸の２段目以
降の延伸温度及び熱セット温度を高温化することも有効
である。前記した手法を適宜組み合わせて用いることが
好ましい。

【００２７】本発明の複合繊維の芯部として用いる熱可
塑性重合体は、紡糸温度で分解せず溶融状態となりうる
重合体であれば特に限定されず、例えば、鞘部の重合体
よりも低重合度とすることもできる。

【００２８】また、その複合繊維の鞘部に用いる熱可塑
性重合体は、紡糸可能でかつ配向による高強度化が可能
であれば特に限定されないが、特に高重合度のポリエス
テル系重合体（極限粘度０．８以上）やポリアミド系重
合体（硫酸相対粘度２．９以上）を用いることが好まし
い。

【００２９】その芯部用や鞘部用の具体的な熱可塑性重
合体としては、例えば、オレフィン系重合体としてポリ
エチレン、ポリプロピレン等；ビニル系重合体としてポ
リビニルアルコール、ポリスチレン等；ポリエステル系
重合体としてはポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等；ま
た、ポリアミド系重合体としてはポリヘキサメチレンア
ジパミド、ポリテトラメチレンアジパミド、ポリカプラ
ミド等が挙げられるが、特にポリエステル系重合体およ
びポリアミド系重合体が好ましい。

【００３０】これら熱可塑性重合体はそれら本来の性質
を損ねない範囲内であれば他の共重合成分、耐候剤、酸
化防止剤、顔料等を必要に応じて１０重量％以下含んで
いても良い。

【００３１】芯部および鞘部を構成する熱可塑性重合体
は互いに相溶性の良い組合せとすることが好ましく、共
にポリエステルであることが特に好ましい。芯部と鞘部
との熱可塑性重合体が相溶性の悪い組み合わせである
と、芯鞘界面での剥離が生じ易く、鞘部の脱落や芯部の
露出を誘発し易いので好ましくない。

【００３２】鞘部には無機物質が実質的に含まれていな
いことが好ましいが、必要に応じて５重量％以下、特に
３重量％以下のような少量であれば含有されていてもよ
い。無機物質の含有量が５重量％を越えると、複合繊維
の強度低下が大きくなり好ましくない。また、無機物質
の含有量が５重量％を越えると無機物質が繊維表層に現
れ、繊維走行時に接触するガイドおよびロールに損傷を
与え易くなるので好ましくない。

【００３３】複合繊維の単糸繊度は８．５ｄ以上が好ま
しい。単糸繊度が８．５ｄ未満と細過ぎる場合は、水中
から引上げた時の水切れが悪いので漁網に用いた場合に
網重量が重くなるという問題点があり、好ましくない。

【００３４】上述した本発明の複合繊維は、次の方法に
よって製造することができる。芯部として用いる無機物
質含有の熱可塑性重合体は、常法で重合して得られた熱
可塑性重合体と、適宜選択された高比重無機物質とを、
それぞれ計量し、溶融混練した後、ノズルから押し出
し、ペレット状にカットすることによって得る。ペレッ
ト状にカットされた無機物質含有の熱可塑性重合体は、
そのまま紡糸に供してもよいし、また、必要に応じて再
度高重合化して使用してもよい。

【００３５】一方、鞘部として用いる熱可塑性重合体
は、常法によって重合して得られたものを使用すればよ
いが、添加剤を配合する場合には上記と同様にして配合
すればよい。

【００３６】前記した芯部用の重合体組成物、及び、鞘
部用の重合体（組成物）は、それぞれ別々のエクストル
ーダで溶融された後、複合紡糸パックに導かれ、複合紡
糸口金内で複合流を形成された後に紡糸口金から吐出さ
れる。その芯鞘複合の形態は、単純芯鞘型、芯複数型、
多重芯鞘型、芯異形型等、特に限定するものではなく、
所望の特性や用途等に応じて選択すればよい。

【００３７】吐出された芯鞘型複合糸は、紡糸口金直下
に設置された加熱雰囲気域を通して遅延冷却される。そ
の後に、冷却域に導入されて冷却風を吹き付けられ、紡
糸筒を通過して糸条を形成する。

【００３８】前記加熱雰囲気域の温度は１２０〜３５０
℃、その長さは５〜３００ｃｍであればよく、この加熱
雰囲気域の条件は、紡出される糸条の粘度、単糸太さ、
ドラフト率、単糸数等の設定条件によって選択すればよ
い。

【００３９】前記冷却域では、常温空気のような１２０
℃未満の気体を、１５〜５０ｍ／分の速度で吹き付けれ
ばよい。この冷却域の条件も、紡出される糸条の粘度、
単糸太さ、ドラフト率、単糸数等の設定条件によって選
択すればよい。

【００４０】加熱雰囲気域および冷却域における各条件
を前記の範囲内とすることによって、紡出糸条の冷却配
向パターンを適切なものとすることができる。

【００４１】前記加熱雰囲気域および冷却域を通過し、
冷風によって冷却固化された紡出糸は、紡糸油剤を付与
され、２０００ｍ／分以下、好ましくは１５００ｍ／分
以下で回転するロールに巻回された後、引き続き又は一
旦巻き取った後に、延伸される。紡糸速度が２０００ｍ
／分を越えると、製糸毛羽、延伸糸切れの発生が頻繁に
なり製糸性が悪化するので好ましくない。

【００４２】延伸は、延伸倍率５．５倍以下のような比
較的低い倍率で行い、繊維内部での空洞や空隙の発生を
できる限り抑制し、皆無に近くすることが好ましい。

【００４３】また、延伸は、１段以上の多段延伸が好ま
しい。２段以上の多段の延伸を行う場合は、１段目の延
伸配分は全延伸配分の５０〜８０％の範囲が好ましく、
この範囲を外れると毛羽、糸切れの発生頻度の点から好
ましくない。

【００４４】延伸温度は１段目の延伸に供する糸条の温
度を１５０℃以下とするのが好ましい。１段目の延伸に
供する糸条の温度が１５０℃を越えると、結晶化が進行
し２段目以降の延伸が困難となる。２段目以降の延伸、
熱セット温度は１５０℃以上、特に１８０℃以上のよう
な高温とし、繊維内部に発生する空洞や空隙等の発生を
抑制することが好ましい。

【００４５】糸条に延伸に必要な熱を与える方法として
は、ロール加熱、スチーム加熱、熱液加熱等の任意の手
法を用いればよい。延伸が完了した糸条は、必要に応じ
て弛緩処理を施すか、またはそのまま巻き取られる。

【００４６】上記したように、本願発明の目的とする高
比重及び高強度の複合繊維を工業的に容易に製造するた
めには、特に、鞘部を構成する熱可塑性重合体として高
重合度の重合体を用いて高強度を得、比較的低紡速で
（２０００ｍ／分以下）で紡糸し、比較的低倍率（５．
５倍以下）で延伸し、２段目以降の延伸、熱セット温度
を高温とし、繊維内部に発生する空洞や空隙等の発生を
抑制し高い比重を得ることが好適である。

【００４７】かくして得られた本発明の芯鞘型複合繊維
は、高比重かつ高強度を有しているので、漁網、ロープ
等の一般産業用繊維としては勿論、緞帳、カーテン等の
室内装飾用繊維として極めて有用である。

【００４８】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。なお、実施例中の物性は次の様に測定した。

【００４９】Ａ．比重（ρ）：比重びんを使用して測定
する。

【００５０】Ｂ．強度（Ｔ）：試料を２０℃、６５％Ｒ
Ｔの温調室に２４時間以上放置した後、（株）オリエン
テック社製テンシロン引張試験機を用い、試長２５ｃ
ｍ、引取速度３０ｃｍ／分でＳ−Ｓ曲線を求め強度を算
出する。

【００５１】Ｃ．硫酸相対粘度（ηｒ）：試料１ｇを９
８％硫酸１００ｍｌに溶解し、オストワルド粘度計で２
５℃で測定する。

【００５２】Ｄ．極限粘度（ＩＶ）：試料８ｇをオルソ
クロロフェノール１００ｍｌに溶解し、溶液粘度（η）
をオストワルド粘度計を用いて２５℃で測定し、次の近
似式により極限粘度（ＩＶ）を算出する。 ＩＶ＝０．０２４２η＋０．２６３４

【００５３】Ｅ．繊維中の空洞や空隙の断面積割合：複
合繊維を繊維軸と直角方向に切断し、切断した繊維断面
の走査電子顕微鏡写真から、空洞や空隙の断面積、およ
び繊維の断面積を求める。

【００５４】求めた夫々の面積から、繊維断面積中に占
める空洞及び／又は空隙の断面積の割合（％）を算出す
る。

【００５５】［実施例１〜８および比較例１〜５］極限
粘度１．０のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
に、高比重無機物質として比重４．３の沈降性硫酸バリ
ウム（ＢａＳＯ₄ ）を、表１、２に示す割合で添加混合
し溶融混練した後、３．０ｍｍφの口金から吐出し、冷
却した後カットして、芯部として用いるチップ状の硫酸
バリウム含有ポリエチレンテレフタレート（極限粘度
０．６）を得た。この硫酸バリウム含有チップを、温度
１３０℃の回転式真空乾燥機で１２時間乾燥し、チップ
中の水分率を０．００２％以下とした。

【００５６】鞘部として用いる熱可塑性重合体として、
常法によって得られた極限粘度１．２、チップ水分率
０．００２％以下のポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）を準備した。

【００５７】これら芯部用ポリマおよび鞘部用ポリマは
各々別々のエクストルーダ型紡糸機で溶融した後、複合
紡糸パック中に導き、芯鞘複合紡糸口金より、芯部が硫
酸バリウム含有ポリエチレンテレフタレート、鞘部がポ
リエチレンテレフタレートで、表１、２に示す芯鞘複合
比率の芯鞘型複合繊維として紡出した。

【００５８】その際、芯部用ポリマは２６５℃で、鞘部
用ポリマは２９０℃で、それぞれ溶融させ、２９０℃に
加熱した複合紡糸パックによって紡糸した。

【００５９】紡糸口金は孔径０．６ｍｍφ、孔数は６０
ホールであり、口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付
け、筒内雰囲気温度を３２０℃となるように加熱した。
筒内雰囲気温度とは口金面より１０ｃｍ下の位置で、且
つ最外周糸条より１ｃｍ離れた位置で測定した雰囲気温
度である。

【００６０】加熱筒の下には長さ４０ｃｍの環状型チム
ニーを取り付け、糸条の周囲より２５℃で４０ｍ／分の
冷風を糸条に直角に吹き付け、冷却した。次いで油剤を
付与した後、表１、２に示す速度で回転する引取ロール
により糸条速度を制御した後、一旦巻取ることなく連続
して表１、２に示す延伸倍率で延伸した。

【００６１】延伸は３対のネルソン型ロールによって２
段延伸した後、次のネルソンロール間で３％のリラック
スを与えて巻取った。引取ロール温度を１３０℃とし、
引取ロールと１８０℃に加熱した第１延伸ロール間で１
段目の延伸を行い、第１延伸ロールと所定の温度に加熱
された第２延伸ロール間で２段目の延伸を行った。次の
ネルソンロールは非加熱の延伸後の張力調整として使用
した。１段延伸倍率は全延伸倍率の７８％、残りを２段
目で延伸し、延伸糸の繊度が約１０００デニールとなる
ようポリマ吐出量を調整した。

【００６２】かくして得られた複合繊維の特性について
評価し、製糸条件とあわせて表１、２に示した。

【００６３】［実施例９］高比重無機物質を含有させる
芯部用の熱可塑性重合体を、ポリエチレンテレフタレー
トから硫酸相対粘度３．６のポリヘキサメチレンアジパ
ミド（Ｎ６６）に変更した以外は、実施例６と同様にし
て製糸した。その結果も表２に記載した。

【００６４】［実施例１０］高比重無機物質を含有させ
る芯部用の熱可塑性重合体を、ポリエチレンテレフタレ
ートから硫酸相対粘度３．６のポリヘキサメチレンアジ
パミド（Ｎ６６）に変更し、鞘部用の熱可塑性重合体を
ポリエチレンテレフタレートから硫酸相対粘度３．６の
ポリヘキサメチレンアジパミド（Ｎ６６）に変更し、更
に、芯部と鞘部の複合比率を５０／５０に変更した以外
は、実施例６と同様にして製糸した。その結果も表２に
記載した。

【００６５】表１、２に示す結果から明らかなように、
本発明で特定した芯部中の無機物質含有量、繊維内部の
空洞や空隙等の発生量および芯部の複合割合をとること
によって、所望の比重及び強度を有する高比重複合繊維
を製造することができた。また、繊維中に空洞や空隙が
存在しない又は少ないほど、高比重とすることができ、
そのためには延伸倍率を低くすることが有効であった。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【発明の効果】本発明の複合繊維は、高比重でかつ高強
度を有しているので、漁網、ロープ等の一般産業用繊維
に極めて有用であるし、また、緞帳、カーテン等の室内
装飾用繊維として極めて有用である。

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 Ｄ０１Ｆ 8/12 Ｄ０１Ｆ 8/12 Ｚ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯部及び鞘部からなる芯鞘型複合繊維
   において、芯部が高比重無機物質を１２重量％以上、８
   ０重量％以下含有する熱可塑性重合体からなり、鞘部が
   熱可塑性重合体からなり、複合繊維中に占める芯部の割
   合が９重量％以上、６０重量％以下であり、かつ、複合
   繊維の強度が４．０ｇ／ｄ以上、比重が１．４５以上で
   あることを特徴とする高比重芯鞘型複合繊維。
2. 【請求項２】 繊維内部に空洞も空隙も実質的に存在
   しないか、又は、その空洞及び／又は空隙の繊維断面積
   に対する割合が５％以下であることを特徴とする請求項
   １記載の高比重芯鞘型複合繊維。
3. 【請求項３】 芯部に含有させる高比重無機物質が、
   比重３．０以上でかつ、１０００℃未満では実質的に溶
   融も分解も生じない金属化合物であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の高比重芯鞘型複合繊維。
4. 【請求項４】 金属化合物が硫酸バリウムであること
   を特徴とする請求項３記載の高比重芯鞘型複合繊維。
5. 【請求項５】 鞘部を構成する熱可塑性重合体がポリ
   エステルあるいはポリアミドであり、及び／又は、芯部
   を構成する熱可塑性重合体がポリエステルあるいはポリ
   アミドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の高比重芯鞘型複合繊維。
6. 【請求項６】 芯部を構成する熱可塑性重合体も、鞘
   部を構成する熱可塑性重合体も、ポリエステルであるこ
   とを特徴とする請求項５記載の高比重芯鞘型複合繊維。
7. 【請求項７】 複合繊維の比重が１．５０以上である
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   高比重芯鞘型複合繊維。
8. 【請求項８】 単糸繊度が８．５ｄ以上であることを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高比重
   芯鞘型複合繊維。