JPH10130980A - 高タフネスポリアミド糸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製織して得られるシートベルト等の衝撃吸収
性を向上させることができる，高強度で高伸度のいわゆ
る高タフネスポリアミド糸を, 作業性よく，かつ，安定
して製造できる方法を提供する。 【解決手段】 相対粘度が3.０以上のナイロン６ポリマ
ーを紡糸延伸して得られた引張強度が８g/d 以上で，破
断伸度が10〜40％の高強力ポリアミド糸を供給糸とす
る。この糸条を,120〜 130℃の飽和水蒸気で 180秒未満
の処理を施して15〜50％収縮させ，引張強度が5.5g/d以
上，破断伸度が40〜80％で，かつタフネスが130g・％／
ｄ以上の糸条とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，衝撃吸収性のある
繊維製品を得るのに好適な高タフネスポリアミド糸の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車，航空機等の乗り物の座席に装着
されているシートベルトの，急制動時の衝撃吸収や，柱
上安全帯（電線架設用の電柱上での作業者の安全確保の
ための安全ベルト）の落下時の衝撃吸収を目的として，
各種の研究が行われる中で，ベルト素材の物性の面から
の検討も行われ，高強力で高伸度のいわゆる高タフネス
糸を使用することが有効であることが検証されている。

【０００３】従来のシートベルト等に使用される素材と
して，例えば特開平６-81244号公報には, 繊度1000〜15
00デニール，引張強度８〜10g/d,破断伸度10〜20％の糸
条が記載されている。また，特開昭59−179842号公報に
は，衝撃を吸収する能力の高いシートベルト用糸条とし
て，破断伸度が80〜 200％のポリエステル糸が提案され
ている。そして，この公報の実施例で使用された糸条
は, 破断伸度が 110％のものであり，その引張強度は記
載されていないが，使用した糸条の繊度（2000デニー
ル），使用本数(400本），ベルト強度（約2400kg）とい
う点から判断して，強力利用率を60〜80％と推定する
と，５g/d 以下と認められる。

【０００４】さらに，特開昭62−112572号公報には，引
張強度が４g/d 以上で，破断伸度が50〜80％のポリエス
テル糸が提案されており，その実施例には，引張強度が
4.7g/dで，破断伸度が70％の糸条が記載されている。

【０００５】これらの糸条は，引張強度又は破断伸度の
一方は優れたものである。しかしながら，近年，シート
ベルト等の衝撃吸収性を向上させるために，素材の要求
性能は極めて高まり，引張強度が5.5g/d以上，破断伸度
が40〜80％で，かつタフネスが130g％／ｄ以上の物性が
要求されている。これらの要望に応えるためには，高強
度の糸条に収縮処理を施して，高伸度化することが考え
られるが，一般に，高伸度化に伴って強度が低下する傾
向があり，前記の要求を満足する高強度，高伸度で，か
つ高タフネス糸の製造方法は未だ提案されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記の問題
を解決し，製織して得られるシートベルト等の衝撃吸収
性を向上させることができる，高強度で高伸度のいわゆ
る高タフネスポリアミド糸を, 作業性よく，かつ, 安定
して製造する方法を提供することを技術的な課題とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果，高強度で高伸度
の糸条を得るには，中〜低伸度で高強度のポリアミド糸
を，高温高圧の飽和蒸気で短時間の熱処理を行えば，強
度の低下を抑えながら伸度を増加させることができるこ
とを知見して本発明に到達した。

【０００８】すなわち，本発明は，相対粘度が3.０以上
のナイロン６ポリマーを紡糸延伸して得られた引張強度
が８g/d 以上で，破断伸度が10〜40％の高強力ポリアミ
ド糸を, 120〜 130℃の飽和水蒸気で 180秒未満の処理
を施して15〜50％収縮させ，引張強度が5.5g/d以上，破
断伸度が40〜80％で，かつタフネスが130g・％／ｄ以上
の糸条とすることを特徴とする高タフネスポリアミド糸
の製造方法を要旨とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下，本発明について詳細に説明
する。本発明で供給糸となる高強力ポリアミド糸を形成
するナイロン６ポリマーとは，ε−カプロラクタムを重
合して得られるものである。ポリマーの重合度は，その
相対粘度によって推定され，相対粘度が高い程高重合度
であるが，例えば，本発明のように相対粘度が3.０とい
えば，重合度は約 200であり，相対粘度が2.０といえ
ば，重合度は約 100であることが知られている。なお，
本発明における相対粘度の測定は，ＪＩＳ Ｋ−６８１
０に準じ，溶媒として96％濃度の硫酸を使用し，ポリマ
ー濃度１g/dl, 温度25℃て行うものである。

【００１０】本発明では，相対粘度が3.０以上のポリマ
ーを常法によって紡糸延伸して得られた，引張強度が８
g/d 以上で，破断伸度が10〜40％の高強力ポリアミド糸
を供給糸して使用する。この高強力ポリアミド糸, 例え
ば，引張強度が約10g/d で，破断伸度が約20％の糸条
は，スピンドロー方式で，ポリマーチップの相対粘度が
3.５のナイロン６を使用して 600ｍ／分の速度で紡出
し，次いで温度 195℃で延伸した後，巻取り速度3070ｍ
／分で製糸することにより, 得ることができる。

【００１１】本発明で重要な点は，前述の高強力ポリア
ミド糸に, 高温高圧の飽和水蒸気中で比較的短時間の熱
処理を施すことである。この処理によって，供給糸の強
度をできるだけ保ちながら収縮させ，伸度を増大させ
て，目的とする高タフネスポリアミド糸を得ることが可
能となる。

【００１２】この熱処理は，高温高圧の飽和水蒸気雰囲
気(120〜 130℃）中で 180秒未満の無張力ないしは低張
力条件下で行うことが必要であり，この熱処理工程で15
〜50％の熱収縮を生じさせることにより，引張強度が5.
5g/d以上，破断伸度が40〜８０％で，かつタフネスが１
３０ｇ・％／ｄ以上の糸条とすることができる。本発明
のような短時間の熱処理では，飽和水蒸気の温度が 120
℃未満であると充分な収縮が生じず，目的とする破断伸
度の糸を得ることが困難である。また，この温度が 130
℃を超えると，糸の強度が低下し過ぎて好ましくない。

【００１３】上記の熱処理は，飽和水蒸気処理を用いる
ことが必要であり，乾熱を用いて熱処理すると，乾熱雰
囲気中の空気に含まれる酸素によって繊維表面が著しく
酸化劣化し，また15〜50％の熱収縮を生じる温度に設定
すると，繊維が硬化するので好ましくない。また，常圧
下での熱水を用いると，処理時間を長くしないと充分な
収縮率が得られず, 本発明の目的を達成することができ
ない。一方，高圧下の 100℃以上の温度の熱水では，短
時間の処理でも収縮は充分に生じるが, 乾燥工程が必要
であったり，糸条を構成する単フィラメント同士がもつ
れたりするので好ましくない。さらに，本発明を適用す
るのに必要な，マルチフィラメント糸を無張力に近い条
件で連続的に走行させながら熱水処理と乾燥を行ない，
連続的に巻き上げるのに好適な機械が存在しない。

【００１４】本発明において，熱処理時に熱源として使
用する飽和水蒸気は，空気を含まないので繊維表面が酸
化されることがなく，良好な熱処理が行われる。また,
飽和水蒸気は潜在凝縮熱が大きく，被熱処理物である繊
維の表面で凝縮する際に，瞬時に繊維を所定の温度に昇
温させることが可能であって，短時間で効率的な熱処理
を施すことができる。

【００１５】本発明において,120〜 130℃の飽和水蒸気
中で熱処理する際の時間は,180秒未満，好ましくは15〜
120秒，さらに好ましくは30〜90秒である。この，高温
高圧の飽和水蒸気による短時間の熱処理には，例えば，
カーペット用ナイロン嵩高糸（ナイロンＢＣＦ）の撚糸
品をスチームセットする，フランス国・スペルバ社の連
続スチームセット機（スペルバ・セット機）が好ましく
使用される。

【００１６】この，高温高圧の飽和水蒸気を用いた熱処
理により被処理物の高強力ナイロン糸を15〜50％収縮さ
せることによって，引張強度が5.5g/d以上, 破断伸度が
40〜80％で，かつタフネスが130g・％／ｄ以上の性能を
持った高タフネスポリアミド糸が得られる。この場合，
破断伸度が40％未満になると, 引張強度が８g/d 程度で
も必要なタフネスが得られ難くなり，破断伸度が80％を
超えると引張強度が著しく低下して130g・％／ｄ以上の
タフネスが得られない。

【００１７】本発明におけるタフネスとは，引張強度(g
/d) と破断伸度（％）を測定する際に得られる，強度・
伸度曲線（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ曲線：以下Ｓ−
Ｓ曲線という）を数学的に積分して得られる面積値(g・
％／ｄ）である。図１は，後述する実施例１〜２と比較
例の１〜５で得られたポリアミド糸のＳ−Ｓ曲線を示す
が，それぞれの測定結果の切断時の点から垂線を横軸に
降ろしてできる略三角形の面積値を，縦軸（強度）の単
位をg/d とし，横軸（伸度）の単位を％として算出され
るものである。タフネスは，数学的に演算して算出され
るものであるが，コンピューターで測定結果のＳ−Ｓ曲
線を自動的に積分するプログラムが組み込まれた強度・
伸度測定機で得ることができる。

【００１８】一般的にタフネスが大きい繊維ほど破壊
（切断）エネルギーが多く必要であるが，換言すれば，
破壊（切断）に要するエネルギーはタフネスにより消費
されるものといえる。例えば，安全ベルト等に，急制動
や落下時の衝撃によって破壊（切断）にいたるような大
きなエネルギーがかかると，そのエネルギーは，安全ベ
ルトが切断する時の強力と伸度をフアクターとする高タ
フネスによって吸収される。

【００１９】したがって，本発明で得られる高タフネス
ポリアミド糸は，引張強度が5.5g/d以上，破断伸度が40
〜80％で，かつタフネスが130g・％／ｄ以上と高タフネ
スであるから，この糸条を製織して得られる安全ベルト
等の繊維製品は，衝撃吸収性が極めて優れたものであ
る。

【００２０】本発明において，引張強度と破断伸度及び
タフネスは，引張試験機（島津製作所社製オートグラフ
Ｓ-100型) を用い，温度20℃, 相対湿度65％で, 試料長
250mm,引張速度300mm/min の条件でＳ−Ｓ曲線を描き，
この曲線から求めるものである。

【００２１】

【実施例】次に，本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２２】実施例１〜２，比較例１〜５ 相対粘度が3.51のナイロン６ポリマーを紡糸延伸して得
られた引張強度が9.8g/dで，破断伸度が19.9％の高強力
ポリアミド糸1260d/210f（ユニチカ社製タイヤコード用
糸タイプ＜6650・G690＞）を供給糸とし，この糸条を綛
状（綛周長約137cm)にして各約10ｇの試料を作成し，表
１に示す条件で熱処理を施した。次いで，熱処理後の糸
条の物性を評価し，その結果を併せて表１と図１に示し
た。なお，比較例１は，熱処理を施さない場合であり，
比較例２では，熱水処理後に風乾して評価した。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかなように，実施例１，２で
は，引張強度が5.9g/d以上，破断伸度が45〜65％で，か
つタフネスが135g・％／ｄ以上の高タフネスポリアミド
糸を得ることができ, また，熱処理時の作業性はよく，
熱処理後の乾燥工程も不要であった。一方，熱処理を施
さない比較例１，熱処理を熱水で施した比較例２，熱風
乾燥機を用いた比較例３,110℃の飽和水蒸気を用いた比
較例４,135℃の飽和水蒸気を用いた比較例５では，引張
強度と破断伸度及びタフネスの三物性が本発明で規定す
る要件を同時に満足する糸条は得られず，また，熱処理
を熱水で施した比較例２は作業性が悪く，かつ，熱処理
後に乾燥工程が必要であった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば，製織して得られるシー
トベルト等の衝撃吸収性を向上させることができる，高
強度で高伸度のいわゆる高タフネスポリアミド糸を, 作
業性よく，かつ，安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜２と，比較例１〜５で得られた糸条
のＳ−Ｓ曲線を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対粘度が3.０以上のナイロン６ポリマ
   ーを紡糸延伸して得られた引張強度が８g/d 以上で，破
   断伸度が10〜40％の高強力ポリアミド糸を,120〜 130℃
   の飽和水蒸気で 180秒未満の処理を施して15〜50％収縮
   させ，引張強度が5.5g/d以上，破断伸度が40〜80％で，
   かつタフネスが130g・％／ｄ以上の糸条とすることを特
   徴とする高タフネスポリアミド糸の製造方法。