(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２８０℃以上で溶融状態になるポリマー（熱可塑性サーモトロピック液晶ポリマーを除く）の溶融紡糸において、紡糸ノズルのノズル径が０．３ミリメータ以下であり、そのノズル長（Ｌ）とノズル径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）が５以下である紡糸ノズルからなり、そのノズルの近傍より３００℃以上の熱風を紡糸フィラメントに沿って噴出させて紡糸し、紡糸後にさらに延伸または熱処理することによる高耐熱性フィラメントの製法。
【請求項２】
請求項１における高耐熱性ポリマーフィラメントの成形に際して、フィラメントの表面層に２８０℃以下で溶融状態になるポリマーで分子量３０万以下の加熱流動性物質を混合またはノズルより共押出することによる高耐熱性ポリマーフィラメントの製法。
【請求項３】
請求項１、２における高耐熱性ポリマーフィラメント成形に際して、紡糸フィラメントをロールで引き取った後に、まだ溶融状態にある紡糸フィラメントを少なくとも１．５倍以上に延伸した後、固体状態で本延伸または熱処理する高耐熱性ポリマーフィラメントの製法。
【請求項４】
請求項１、２、３の製法による紡糸フィラメントを集積することによる高耐熱性ポリマーフィラメントの連続フィラメントよりなる不織布の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、高耐熱性ポリマーを原料とし、高品質のフィラメントを製造する方法に関し、さらに詳しくは特殊ダイスを使用してフィラメントを紡糸して耐熱性があり高強度でファインなフィラメントおよび不織布を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、熱可塑性ポリイミドやフッ素系ポリマー等の耐熱性ポリマーを原料とする高強度フィラメントの製造方法に関しては、その融点が高いことや溶融粘度が大きいこと、メルトフラクチャーが発生しやすいこと等によりファインなフィラメントが紡糸できないでいた。溶剤や可塑剤に溶解や分散して紡糸する方法もあるが、溶解や脱溶剤および溶剤回収にコストがかかり、産業資材としてコスト的に実用的ではない。
また、従来は高耐熱性ポリマーの連続フィラメントの不織布は製造されていなかったため、従来のフィラメントとして製造されていたフィラメントを切断し、短繊維としてニードルパンチやケミカルボンド等の接合方法で不織布とされていた。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
高融点ポリマーよりファインなフィラメントを製造するためには、細いノズルを使用しなければならない。
しかし、押出量はノズル径の４乗に比例するので、ノズル径が小さくなると、生産性が極端に悪くなる。また、押出の剪断速度もノズル径の３乗に逆比例するので、ノズル径が小さくなると極端に剪断速度が大きくなり、メルトフラクチャー等の押出異常を起こす。また高耐熱性ポリマーでは、押出温度を溶融状態になる温度より極端に高くできないために高粘度になり、安定した操業はできなかった。
また、高耐熱ポリマーの溶融紡糸でファインなフィラメントが製造困難なもう一つの理由は、紡糸ノズルを出た後のフィラメントのメルトテンションが大きいために、ドラフト倍率を大きくするとノズル切れとなり、そのためドラフト倍率を大きくして、ファインなフィラメントを製造する手段がとれないことにある。高耐熱性ポリマーフィラメントは、高強度高弾性率繊維としての用途が最も大きいが、従来の溶融紡糸のみでは延伸性が悪く、高強度になりにくい場合が多かった。
したがって、高耐熱性ポリマーで、ファインで強度のあるフィラメントを生産性良く安価に製造できる発明が望まれていた。
また、従来安価な高耐熱性ポリマーの連続フィラメントよりなる不織布も望まれていたにもかかわらず、製造できないでいた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明人は、これらの課題を解決すべく鋭意研究を続け、従来の高耐熱性ポリマーのフィラメントで高強度のフィラメントが出来ない理由は、次の３つがあることが判明した。
まず、紡糸ノズルにおけるメルトフラクチャーまたはメルトフラクチャーに到らなくともノズルでの高剪断力でフィラメントの表面が内面よりも高度に分子配向し、フィラメントの表面と内面で構造のイレギュラーが生じていた。
次に、高融点ポリマーの紡糸は高温で行い、紡糸ノズルを出たフィラメントが急激に紡出フィラメントの温度より低い大気に触れることにより、フィラメントの表面が結晶化し、まだ溶融状態にある内面との間で構造のイレギュラーが生じる。この場合フィラメントがドラフトされると、このイレギュラーはさらに増大する。
第３に、高融点ポリマーでは、一般に延伸張力が大きくなり、延伸張力がその延伸温度での破断強度を越える。そこで、溶融状態でドラフト倍率を上げて、分子配向を良くしておけば、延伸での破断強度が上がり、延伸切れがなくなり高倍率延伸へとつながる。しかし前述のように、通常の状態でのドラフト倍率を上げることは、構造のイレギュラーを増す問題点があるばかりでなく、高融点ポリマーのメルトテンションが大きく、ドラフト倍率を大きくするとノズル切れにつながり、高ドラフト倍率が実現できなかった。
【０００５】
本発明は、上記考察に基づき、高融点ポリマーの延伸フィラメントの製法に関し、大きく分けて４つの原理的発明で、上記課題を克服したものである。
その１（手段Ａ）は、高耐熱性ポリマーの溶融紡糸に関し、特殊なメルトブローダイスを使用し、ノズル近傍で熱風を噴出し溶融紡糸する手段を発明した。
その２（手段Ｂ）は、低分子量の加熱流動性物質とコンジュゲート紡糸または混合紡糸することにより、紡糸においてさらに高剪断速度を実現できた。
その３（手段Ｃ）は、高融点ポリマーが溶融状態にあり、まだ完全には結晶化しない状態で延伸し、しかもその延伸の延伸張力が紡糸ノズルに及ばないような状態での延伸をしておくことにより、さらにその後の本格延伸により高強度フィラメントにすることを可能にした。
その４（手段Ｄ）は、上記手段で紡糸した連続フィラメントをコンベア等に集積し、連続フィラメントの不織布にすることを可能にした。
【０００６】
本発明は溶融紡糸であり、溶融押出を基本とする。この方式が最もコスト安くまた操作性も良いからである。溶融押出機としては、高耐熱ポリマーの押出を可能にすべく、高温押出タイプで、高馬力のものである必要がある。さらに、スクリュウの破損しにくいものが望ましい。また、熱可塑性の低分子物質を混合しても押し出せる押出機がさらに望ましい。
押出機のタイプは、高融点高粘度ポリマーを押出し、また粉末樹脂や粉末添加剤、粉末の加熱流動性物質等も使用するため、圧縮比を大きく取れ、しかもノンスリップタイプで有ることが望ましい。
それらの問題点を解決するため、高温押出機であり、スクリュウのＬ／Ｄを大きくすること、根本の大きなスクリュウを使用すること、両持ちのスクリュウ、バレル側を粗面にすること等の手段から、適宜に選択して使用される。
【０００７】
手段Ａは、高粘度樹脂の剪断力によるメルトフラクチャー等の押出異常を回避するために、高温の熱風でノズル先端のみを高温で加熱できるようにすることを可能にした。ノズル全体を高温にすることで押出温度を上げる方法もあるが、高温では熱分解が激しくなり、分子量低下を起こすので、ノズル先端での短い樹脂の通過時間のみ高温にすることを可能にする点で、メルトブローダイスで紡糸することが適している。
しかし従来のメルトブローダイスそのままでは、本発明の紡糸には不適合である。即ち、従来のメルトブロー用ダイスは、高ドラフト性のあるポリマーを生産性よく製造する必要があること、ノズルの耐圧を維持しつつ高ドラフト倍率を維持するため、ノズル先端角度を小さくする必要があり、ノズルの径（Ｄ）も０．５ｍｍ前後で、ノズル径と長さ（Ｌ）の比であるＬ／Ｄが１０前後のものが多かった。
しかし本発明では、高耐熱性ポリマーでの最適な条件を選ぶことで紡糸条件を設定でき、鋭意研究した結果、実施例で述べる紡糸ノズルの条件に到達した。
【０００８】
紡糸ノズルの形状は、断面が円形ばかりでなく、矩形、三角や多角形、ハート形や星型等種々の断面形状における紡糸においても使用できる。この場合のＬ／ＤにおけるＤの値は一番狭い部分の形で表現される。その部分が一番剪断力がかかるからである。
【０００９】
手段Ｂでは、紡糸ノズルでのメルトフラクチャー等の弊害を除くため、加熱流動性物質との混合押出やコンジュゲート押出も有効である。このような加熱流動性物質により紡糸ノズルでの粘度がさがり、押出異常の程度が少なくなるからである。
混合は、ここでは簡単のため混合と云う言葉で代表させたが、混練も含み、２種以上のポリマーが良く混合されている必要がある。混合の程度が悪いと、ある部分は高耐熱性ポリマーのみが押出され、ある部分では加熱流動性物質のみが押し出されて本発明の目的を達しえない。
混合は原料での粉末やペレットを混ぜる段階でも均一にする必要がある。また押出機は１軸押出機でも２軸押出機でも良く、ベントタイプの押出機も使用できる。定量性を保つために、加熱流動性物質用に押出機の直後にギアポンプ等を設けることが望ましい。また押出機を出た後や、ノズル直前でスタチックミキサー等でよく混合することも有効な手段である。
コンジュゲート紡糸も、溶融粘度を下げる効果がある点で、混合法と同等であるが、コンジュゲート法では、さらにノズルやドラフトでの表面のイレギュラーが発生しても、強度には直接影響しない部分であり、延伸でフローしてしまう部分でもあり、イレギュラーの影響が少ない利点がある。
【００１０】
加熱流動性物質との混合紡糸やコンジュゲート紡糸は、高剪断力によるメルトフラクチャーを防止することと別に、高ドラフト倍率の実現に効果がある。すなわち、ノズルから紡出されたフィラメントは、ノズル内の剪断力およびその後のドラフトにより、粘度の低い加熱流動性物質が表面に移動し、表面に高耐熱性ポリマーの皮が貼ることを防せぎ、結果として高ドラフト倍率を実現できる。
高ドラフト率を実現するためには、紡糸ノズルの直下の紡出されたフィラメントを高温に維持する手段を併用することが最も有用である。これらのノズル直下を高温に維持する手段として、本発明の噴出する熱風が最も有効であるが、保温筒や積極的に赤外線ヒータ等で加熱することも有効である。
【００１１】
手段Ｃを用いることにより、まだ溶融状態ではあるが、表面と内部の温度差を少なくし、その状態で延伸（以下プレ延伸と略す）し、しかもその延伸張力を紡糸部に影響させないで、分子配向を上げることができ、その後の本格的な延伸における延伸張力を上げることができるようになり、プレ延伸を含めての高倍率延伸を可能にした。
【００１２】
紡糸されたフィラメントは、その後に本格的に加熱延伸（以下本延伸という）または熱処理、またはその両方を行う。
この本延伸では、延伸ゾーンを長くし、ゆっくり延伸する必要がある。急激な延伸では、延伸張力が上がり、延伸切れになる確率が高くなる。延伸手段としては、ローラ延伸、熱風延伸、熱盤延伸、熱水延伸、伸線、圧延等が使用でき、それらの延伸手段を併用して、多段延伸することが望ましい。
【００１３】
本発明は、このように本延伸により高強度フィラメントを目指す方向と別に、紡糸またはプレ延伸の状況のフィラメントをコンベア等に集積し、連続フィラメントよりなる不織布とすることができる。本発明の加熱流動性物質は、この不織布の接着剤としての耐熱も持たせることができる。
【００１４】
耐熱性ポリマーは一般に結晶化速度が遅いために、紡糸やその後の延伸によっても結晶化が不十分であり、耐熱性ポリマーとしての機能が発揮できない場合が多い。そこで、これらの紡糸や延伸後に、充分な熱処理が必要となる。
不織布においては、延伸が不十分な場合が多いので、結晶化が不十分な場合が多く、熱処理が特に重要となる。この熱処理は、不織布としてのフィラメント間を接合するための熱エンボス、カレンダー、接着剤硬化等の工程と併せて行うこともできる。
【００１５】
本発明の高耐熱性ポリマーは、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフロロエチレン−パーフロロアルコキシレン共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系ポリマー、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアレート（ＰＡＲ）、ポリエチレン−２、６−ナフタレート（ＰＥＮ）、４−６ナイロン等のポリアミド系樹脂（ＰＡ）、ポリパラバン酸樹脂（ＰＰＡ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリアセテート等の重合体または共重合体をいう。
これらの高耐熱ポリマーは、２８０℃以上で溶融状態になり、３００℃以上で溶融押出する必要がある点で、溶融紡糸によりファインなフィラメントにすることが困難であった。この溶融状態になる温度は、結晶性ポリマーで融点を示す温度で、非晶質ポリマーではガラス転移温度以上を示す。
本発明は後述するように加熱流動性物質を併用したり、特殊ダイスを使用することにより、従来法より高耐熱性や高分子量の高耐熱性ポリマーを使用できる。耐熱温度が高いことはそれだけフィラメントの性能が優れていることを意味し、分子量が高いことは、それだけ延伸後のヤーンを高強度、高弾性にする潜在能力が高い。
【００１６】
本発明の耐熱性ポリマーは、単独でも使用できるが、複数の耐熱性ポリマーを組み合わせて使用することにより、さらに高機能フィラメントとすることができる。例えば、ＰＩとＰＡ、ＰＩとＰＥＥＫ、ＰＩとＰＢＩ、ＰＦＡとＰＰＥ、ＰＰＥとＰＡ、ＰＡＲとＰＡ等の各種の組合せで良い効果が得られている。この場合、各種の相溶化剤を併用することにより、さらに一層効果が高まる。
【００１７】
高耐熱ポリマーとブレンドしたり共押出する物質は、加熱流動性物質で、超高分子ポリオレフィンの押出成形時に高融点ポリマーより粘度が低い流動体であることが必要である。それは、高耐熱性ポリマーの押出の困難性を緩和することにあるからである。分子量としては、３０万以下、望ましくは１０万以下であることが望ましい。
常温で液体状態のオイル等も、冷却していけば固体になるので、便宜上このこの加熱流動性物質に含める。
本発明に使用される加熱流動性物質の例として、各種ポリアミド、各種ポリエステル、高密度ポリエチレン等のポリエチレン、ポリプロピレン、各種変性ポリオレフィン、各種ワックス類、エチレン酢ビコポリマー、不飽和ポリエステル、フッ素系ポリマー、シリコン樹脂系ポリマー、ポリエチレングリコール、グリセリン、またはジメチルスルフォオキサイドやデカリン等の高耐熱性ポリマーの溶剤やフタル酸ジブチル等の可塑剤、ステアリン酸カルシュウム等の滑剤等を使用することができる。
これらの加熱流動性物質は、押出の困難性を緩和するばかりでなく、フィラメントの表面物性を改善することにも寄与し、フィラメントの熱接着性、染色性、ＦＲＰマトリックスとの混和性等の性質を付与することができる。
また、溶剤、ワックス、可塑剤、滑剤等の低分子量物質は、製膜や延伸過程で除去され、また製品で積極的に除去する。
【００１８】
これらの高耐熱性ポリマーや加熱流動性物質に接着剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、スリップ防止剤、滑剤、帯電防止剤等の各種添加剤や顔料、染料等の着色剤、難燃剤等を加えるのは、通常のフィルムの押出の場合と同様に行うことができる。
本発明の押出成形は特に高温で行うことより、高耐熱性ポリマーの酸化が懸念されるが、この加熱流動性物質に酸化防止剤や熱劣化防止剤を多量に添加することで、高耐熱性ポリマーの性質を劣化させることなく、押出成形可能である点も本発明の特徴である。
【００１９】
本発明による高強度フィラメントは、高耐熱性ポリマー成分としての強度が１５ｇ／ｄ（グラム／デニール）以上が容易に製造でき、望ましくは２０ｇ／ｄ以上、さらに２５ｇ／ｄ以上も製造できる。加熱流動性物質が多くなると強度は相対的に小さくなるので、加熱流動性物質重量を差し引いて計算する必要がある。フィラメントのデニール（ｄ）は、一定長さのフィラメントの重さを測定し、デニールに換算する。強度はＪＩＳＬ−１０６９で、チャック間の繊維長２０ミリメータ、引張速度２０ミリメータ／分で測定し、２０本の平均値とする。
【００２０】
【実施例】
本発明の例を図面にて詳述する。
図１は、本発明における実施の例を分かりやすく示すために、１ホールのノズルを使用した場合の例を示した。
高耐熱性ポリマー融液１は、押出機等（図面では省略）より定量的に紡糸頭２へ供給され、ノズル３より溶融フィラメント４が押出される。紡糸頭２には高圧の熱風５が供給されノズル近傍の穴６よりフィラメント４に沿って噴出される。熱風を噴出しても周りに冷風を巻き込み、フィラメントが冷却されることを紡糸するため、ノズル直下に赤外線加熱ヒータ７を設置する。
図では省略したが、保温筒を設けることもフィラメントの冷却を防ぐのに有効である。
紡糸されたフィラメント４は、ターンロール８およびニップロール９ａ、９ｂにより引き取られ、その後ニップロール９とターンロール１０およびニップロール１１ａ、１１ｂ間でプレ延伸される。９ａと１１ａは、一定温度の加熱ロールであり、９ｂ、１１ｂはゴムロールである。ブレ延伸過程は一定温度の加熱室１２で行われる。
プレ延伸前は殆ど結晶化しておらず透明感のあるフィラメント４は、プレ延伸されることにより完全に結晶化して不透明なフィラメントとなり、巻取機または次の本延伸工程へと導かれる。
プレ延伸工程および紡糸後の加熱７、ニップロール９ｂは省略することも可能である。
【００２１】
図２は、メルトブローダイスの断面（図Ａ）とその内部構造（図Ｂ）を図示したものであり、通常のメルトブロー不織布製造用のダイスと類似の構造のダイスを使用して多数本フィラメントを紡糸する場合の例を示す。
ダイス２１は、高耐熱性ポリマーの融液ａを多数の細孔２２よりフィラメント状に押出される。熱風２３は、細孔の両サイドにあるスリット２４、２５より、紡糸ノズル２２に沿っての熱風が噴出される。ダイス全体はヒーティングブロック２６で加熱される。
図は、フラットのメルトブローダイスを示したが、円形のダイスでもよい。
【００２２】
図３は、図２のメルトブロー類似ダイスよりコンジュゲート紡糸する場合の構造の例を示したものであり、導管３１より高耐熱性ポリマーポリマー融液ａを導入し、導管３２、３３より加熱流動性物質ｂを導入し、多数のノズル２２より紡糸する場合の構造の例を示す。
【００２３】
図４は、図２、３の紡糸ノズル部の構造を拡大して示したものであり、通常のポリプロピレンやポリエステルのメルトブロー不織布では、ダイスの紡糸ノズル径は、高速のエアーによるドラフト力に耐えるために、０．５ミリメータ前後のノズル径が使用され、小さくすると、ノズル切れが多くなり、ショットの発生率が高まり、良い不織布が得られない。またこれら通常のメルトブローダイスのＬ／Ｄも、出てくるフィラメントの直線性と、機械的耐圧性を考慮して、１０前後であることが通常である。
図Ａと図Ｂは従来のメルトブローダイスの構造の例で、図Ａは側面から見た断面図、図Ｂは正面から見た断面図を示す。図Ａ、Ｂの数値は通常のメルトブロー用ダイスでの代表的な例であり、ノズル径（Ｄ）が０．５ミリメータ、ノズル長（Ｌ）とノズル径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）が１０であり、高耐熱性ポリマーポリマーフィラメント紡糸には、きわめて不適合である。
図に示すように、通常のメルトブロー用ダイスにおいては、内面の樹脂の流入角度αとエアーの噴出角度βは、ほぼ同じであり、通常６０度前後である。この場合、ノズルの先端の噴出されるエアーとの接点は鋭利に尖っているのが特徴である。また、その通常のメルトブロー用ダイスの１ホール当りの押出量は０．１ｇ／分から１．０ｇ／分と少なく、１ホール当りのエアー量は、３００リッター／分から８００リッター／分までと非常に多い。
【００２４】
図５は、本発明に適するメルトブローダイスのノズル部の例であり、図Ａは側面から見た断面図、図Ｂは正面から見た断面図を示す。
高耐熱性ポリマーのフィラメント紡糸においては、ドラフト倍率も上げられないため、ファインデニールのフィラメントを得るため、紡糸ノズル径が小さい方が望ましく、種々に実験した結果、ノズル径が０．３ミリメータ以下、望ましくは０．２ミリメータ以下、さらに望ましくは０．１５ミリメータ以下であることがわかった。
また、本発明のノズルのＬ／Ｄは、できるだけ小さい方がフィラメント切れが少なく、結果として良いフィラメントとなるが、機械の耐圧性から０．１以下にすることは困難である。そこで、種々に実験した結果、Ｌ／Ｄが５以下、さらに３以下であることが望ましいことがわかった。
しかし、従来タイプの構造そのままで、Ｌ／Ｄを小さくし、ノズル径を小さくすると、ノズルヘッドでのダイス壁が薄くなり、押出圧力によりノズルが破壊する。そこで、機械の耐圧性を上げるため、紡糸ノズルの流入角度αを６０度より小さく、エアーの流出角度βは６０度より大きくとり、β−αの値を３０度以上にすることにより、Ｌ／Ｄが小さいにもかかわらず、耐圧性のあるダイスにすることができた。また、ノズルの先端の噴出されるエアーとの接点部は、ある程度（１０ミリメータ以下）のフラット部やラウンド部があっても、エアー量が少なく、またメルトテンションが大きい高耐熱性ポリマーポリマーの紡糸では、支障がないこともわかった。
本発明での高耐熱性ポリマーの紡糸では、１ホール当りの押出量は、０．３ｇ／分から２ｇ／分であるが、エアーの流量は、１ホール当り２００リッター／分以下でよく、３０リッター／分以下でもよい場合が多い。
【００２５】
図６は、本発明の紡糸ノズルにフィルター耐熱をもたした場合の例で、図５の紡糸ノズル直前に金網（スクリーンメッシュ）６１を置いた場合で、例えば内側より１００メッシュ（６１−１）、１５０メッシュ（６１−２）、２００メッシュ（６１−３）と置いた。
高耐熱ポリマーは溶融温度が高いために焼樹脂が多く、また溶融混練が困難であり、さらにポリマーの組成の均一性が悪いためゲル等の異物が混ざっていることが多いので、ノズルの目詰まりが多く、紡糸には致命的である。そこで、このようなノズル直前にフィルター耐熱を持たせることにより、問題を解決できた。ノズル直前としたのは、押出機等でのフィルター耐熱では、紡糸ノズル内でも発生する焼樹脂を効果的に除去できるようにするためである。
【００２６】
二つの押出機を使用し、種々のコンジュゲート紡糸された複合フィラメントの例を図７に示す。図において、芯部にある斜線で示されている部分は、高耐熱性ポリマーを示す。
図Ａ、Ｂは心鞘構造のコンジュゲート紡糸の例であり、表面に加熱流動性物質がくることで、紡糸の際の高剪断力でメルトフラクチャーを防ぐことができる。図Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは他のタイプのコンジュゲートフィラメントの例であり、加熱流動性物質を除去または分離することにより、高耐熱性ポリマーフィラメントのファインデニールを製造するのに適する。図Ｆでは、斜線部が小さいので、その部分を黒でしめした。
【００２７】
【表１】
0003661800.tif 000002
【００２８】
表１に実施例として、本発明により紡糸延伸した高耐熱性ポリマーフィラメントの製法および製造したフィラメントの物性を示す。
表において、それぞれ略記したポリマーの種類は、具体的には以下の通りである。
ＰＩ・・・三井東圧化学社ポリイミド、オーラム４００。
ＰＦＡ・・・三井デュポンフロロキミカル社テフロンＰＦＡ３５０−Ｊ。
ＰＥＥＫ・・・アイ・シー・アイ・ジャパン、ビクトレックス４５０。
ＰＰＳ・・・東ソー・サスチール、繊維非強化タイプ。
ＰＡ・・・日本合成ゴム、ナイロン４６樹脂、ＴＳ３００。
【００２９】
表において、流動性物質と表示したのは本発明の加熱流動性物質であり、ｐ、ｑ、ｒは以下に示す。その流動化物質の高耐熱性ポリマーに対する割合をパーセントで示す。
ｐ・・・パラフィンワックス、三洋化成（株）サンワックス１６１−Ｐ
酸化防止剤  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０  ３００ｐｐｍ
ｑ・・・ナイロン樹脂、三菱化成（株）ＮＯＶＡＭＩＤ−ＥＮ１２０
紡糸装置の概略は図で示した。
樹脂温度は、ダイスでの樹脂温度を示す。
ドラフト比は、図１のロール８、９のロール速度を、フィラメントの紡出速度で割った値で示す。
【００３０】
実施例１は、ＰＩを図１の紡糸装置で紡糸・延伸した場合である。紡糸ノズル径は０．３ｍｍで、Ｌ／Ｄは１であった。延伸はプレ延伸（２００℃）と本延伸（３１０℃）で、トータル５．２倍延伸した。強度は約１０ｇ／ｄであった。
実施例２はＰＦＡで同様に実験した。
実施例３は、ＰＥＥＫにワックス粉末を１５％混合してホッパーから供給した場合の例を示す。押出量は増加し、ドラフト倍率も大きくなっている。紡糸、延伸過程で、ワックスはＰＥＥＫの系から徐々にブリードして除去される。
実施例４は、図３および図５の紡糸装置で、ＰＰＳとナイロン樹脂を複合紡糸した場合の例である。
実施例５は、耐熱性ポリマー同士の組合せで、ＰＩが６０％、ＰＡが４０％の例である。
【００３１】
実施例６、７は、多数のフィラメントを紡糸し、連続走行するコンベア上に集積して不織布にした場合の例で、熱風の量を増やし、ドラフト倍率を上げている。実施例６は、熱エンボスロールで３２０℃で熱処理をかねてエンボスを行い、実施例７はカレンダーロールで２９０℃で熱処理した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、高耐熱性ポリマーをメルトフラクチャーを起こすことなく紡糸でき、しかも高倍率に延伸でき、高強度のフィラメントとすることができる。
さらに、加熱流動性物質をブレンドまたは共押出することにより、ダイ内でのメルトフラクチャー等を少なくでき、従来よりさらに高分子量の高耐熱性ポリマーを製膜でき、さらに高強度・高弾性率を可能にできた。加熱流動性物質の添加は、製品ヤーンの表面物性を改善することにも役立つ。具体的には、接着性、着色性、染色性、耐候性、耐スリップ性等を改善出来た。
この加熱流動性物質に酸化防止剤や熱劣化防止剤を多量に添加することで、高耐熱性ポリマーの性質を劣化させることなく、押出成形を可能にする効果もある。
加熱流動性物質の混合紡糸やコンジュゲート紡糸により、よりファインなフィラメントの製造が可能となった。フィラメントをファインにすることは、より高級な品質を約束することであり、産業資材繊維でも重要な要因である。
【００３３】
本発明の高強度フィラメントは、合撚糸され、各種ロープ等に加工でき、また織物、２軸、３軸の経緯積層不織布、一方向プリプレグ等に加工され、防弾構造体、防爆シート等の他、建築・土木シート、ＦＲＴＰ、ＦＲＰ、レーダードームやコンクリート補強等の各種の補強材として使用される。
本発明による高耐熱性ポリマーのフィラメントよりなる不織布は、高耐熱性ポリマーの持つ耐熱性、誘電特性、高周波特性、耐摩耗性、耐薬品性等の性質を利用し、フィルター、機械部品、電子部品等に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  １錐の紡糸装置の概念図を示す。
【図２】  メルトブローダイスによる紡糸装置の構造を示し、図Ａは断面図を示し、図Ｂは一部分解図を示す。
【図３】  ２種のポリマーよりコンジュゲート紡糸できるメルトブローダイスの例を示す。
【図４】  通常のメルトブローダイスの先端ノズル部の構造の例を示し、図Ａは側面からみた断面図、図Ｂは正面からみた断面図を示す。
【図５】  本発明のメルトブローダイスの先端ノズル部の構造の例を示し、図Ａは側面からみた断面図、図Ｂは正面からみた断面図を示す。
【図６】  本発明のメルトブローダイスの先端ノズル部にフィルター耐熱を持たせた図で、ノズルの側面からみた断面図を示す。
【図７】  本発明によるコンジュゲートフィラメントの例を示す。
【符号の説明】
１：高融点ポリマー融液、２：紡糸頭、３：ノズル、４：紡糸フィラメント、５：熱風、６：熱風ノズル、７：赤外線ヒータ、８：ターンロール、９：ニップロール、１０：ターンロール、１１：ニップロール、１２：熱風室、２１：メルトブローダイス、２２：ノズル、２３：熱風、２４：熱風ノズル、６１：フィルターメッシュ。
【図１】
0003661800.tif 000003
【図２】
0003661800.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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