(57)【要約】【課題】耐切創性能に優れる溶融異方性芳香族ポリエステル繊維を提供する。【解決手段】無機微粒子が繊維中に０．１〜１０wt％添加されている溶融異方性芳香族ポリエステル繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機微粒子が繊維中に０．１〜１０wt％添加されている溶融異方性芳香族ポリエステル繊維。
【請求項２】
無機微粒子の平均粒子径が０．０１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維。
【請求項３】
ヨーロッパ規格であるＥＮ３８８による耐切創性評価において耐切創性のレベルが３以上であることを特徴とする溶融異方性芳香族ポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融異方性芳香族ポリエステルにおいて、その繊維中に無機微粒子が均一に添加されているものであり、耐切創性に優れることを特徴としていることから、特に防刃性を必要とする防護材に用いることができる溶融異方性芳香族ポリエステル繊維とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融異方性芳香族ポリエステル繊維に対して無機微粒子を付与させるという技術は、例えば、モース硬度４以下のケイ酸とマグネシウムを主成分とする平均粒径０．０１〜１５μｍの無機微粒子を０．３〜５．０ｗｔ％を繊維表面に付着させてなる溶融異方性芳香族ポリエステル繊維等が知られている（特許文献１参照。）。本技術は溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の剛直さゆえの耐屈曲疲労性の改善や、耐摩耗性の向上に効果がある他に、熱処理後のヤーンの膠着回避にも効果的であるが、無機微粒子は繊維表面に塗布されているだけであり、脱落してしまえば耐屈曲疲労性改善の効果もなくなるおそれがあった。
【０００３】
また溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の耐切創性に関しては、元々有機繊維の中では比較的耐切創性が高く、種々の防護衣用途にも使用されているものの、耐切創性の優位差はその評価方法により大きく影響をうける。例えばインストロン型万能試験機にカッターナイフの刃を水平から１０度の角度で固定し、糸長３０cmのヤーンを刃にまわして引張試験を行い、ヤーンが切断したときの強力を比較する方法においては他の有機繊維に対して溶融異方性芳香族ポリエステル繊維に優位性が認められている。
【０００４】
上記以外には英国の規格であるBS EN388:1994の中の6.2に記載のBlade Cut Resistance法による評価がある。この評価方法は、図１に示すようにタングステン鋼円形刃を布帛の上に走らせて、基準布である綿のキャンバス地の織物（目付５４０ｇ／ｍ２、厚み１．２ｍｍ）を基準として、評価対照の布帛の耐切創性を相対比較した試験方法であり、５Nの荷重のかかった円形刃をサンプル上に走らせ、貫通するまでのカウント値を測定し、ある式よりIndex値を算出するというものであるが、level１〜level５の5段階評価において従来の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の耐切創性はおよそlevel１〜level２程度と顕著な耐切創性能は認められなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
欧州における耐切創性の評価方法は前述した英国規格のEN388が一般的であり、欧州各国において繊維製品の耐切創性はEN388評価法における耐切創性のレベルで述べる必要があるが、従来の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は本測定方法での耐切創性がlevel１〜level２と十分な性能が得られていなかった。
【０００７】
本発明者等はEN388評価法における耐切創性能を上げるべく鋭意検討した結果、当該評価方法でlevel３以上と耐切創性能に優れる溶融異方性芳香族ポリエステル繊維を見出し、本発明に到達した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は溶融異方性芳香族ポリエステル繊維に対して無機微粒子を繊維中に０．１〜１０ｗｔ％均一に分散させ、好ましくは上記無機微粒子の平均粒子径を０．０１〜１０μｍとすることにより耐切創性を向上させ、かかる課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の無機微粒子を繊維表面に塗布した溶融異方性芳香族ポリエステル繊維に比べて耐切創性に優れるので、特に防刃性を必要とする防護材に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明にいう溶融異方性とは溶融相において光学的異方性（液晶性）を示すことである。例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過性を観察することで認定できる。本発明で用いるポリマーとしての溶融異方性芳香族ポリエステルとしては下記化１に示す反復構成単位の組み合わせからなるものが挙げられる。
【００１１】
【化１】
2014065995.tif 000002
【００１２】
特に好ましくは下記化２に示す反復構成単位の組み合わせからなるポリマーが好ましい。さらに好ましいのは（Ａ）及び（Ｂ）の反復構成単位からなる部分が６５％以上であるポリマーであり、特に（Ｂ）の成分が４〜４５重量％である芳香族ポリエステルが好ましい。
【００１３】
【化２】
2014065995.tif 000003
【００１４】
溶融異方性芳香族ポリエステルの融点（ＭＰ）は２６０〜３８０℃、特に２７０〜３５０℃が好ましい。ここでいう融点とは示差走査熱量（ＤＳＣ）：例えばMettler社製、TA3000で観察される主吸熱ピークのピーク温度である。（JIS K7121）。具体的にはＤＳＣ（例えばMettler社製、TA3000）装置にサンプルを10〜20mgをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリアーガスとして窒素を100cc/分流し、２０℃／分で昇温したときの吸熱ピークを測定する。ポリマーの種類により上記１st  Ｒｕｎで明確な吸熱ピークが現れない場合は、５０℃／分の昇温速度で予想される流れ温度よりも５０℃高い温度まで昇温し、その温度で３分間完全に溶融した後、８０℃／分の速度で５０℃まで冷却し、しかる後に２０℃／分の昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。
【００１５】
また本発明の溶融異方性芳香族ポリエステルには本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンテレフタレ−ト、変性ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリオレフィン、ポリカ−ボネ−ト、ポリアクリレ−ト、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステルエ−テルケトン、フッ素樹脂熱可塑性ポリマ−を添加しても良い。またカ−ボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を含んでいても良い。
【００１６】
次に溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の紡糸方法について述べる。本発明の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は特に繊維中に無機微粒子を０．１〜１０ｗｔ％含有していることを特徴としているがその製造方法は特に限定されるものではない。繊維中に無機微粒子を均一に添加する方法としては事前に上記熱可塑性ポリマーに無機微粒子をコンパウンドしたマスターバッチポリマーを作成したものを本溶融異方性芳香族ポリマーと押出機にてブレンドして紡糸してもよいし、無機微粒子を押出機内に直接添加してブレンドして紡糸してもよい。
【００１７】
紡糸原糸は熱処理することにより強度、弾性率をさらに向上させることが可能である。熱処理は（Ｍｐ−８０℃）〜Ｍｐの温度条件で行うのが好ましい。本発明の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の融点は熱処理温度を上げるに従い上昇するので熱処理方法としては段階的に温度を上昇させながら熱処理するのが好ましい。熱処理雰囲気としては窒素、アルゴン等の不活性ガスや空気等の活性ガス、あるいはそれらを組み合わせた雰囲気等が好適に用いられる。また上記熱処理を減圧条件下で行っても何等差し支えない。
【００１８】
本発明における重要な点は溶融異方性芳香族ポリエステルの繊維中に無機微粒子を均一に含有していることであるが、最も重要なのは無機微粒子の添加量である。耐切創性の向上にはできるだけ多く無機微粒子を添加したいところではあるが、添加量が多すぎると紡糸安定性が悪くなり、かつ繊維の引張強度等の物性が大幅に低下することになる。耐切創性と紡糸安定性および繊維物性がバランスする点で無機微粒子の添加量は０．１〜１０ｗｔ％の範囲が好ましく、さらに好ましいのは１〜５ｗｔ％の範囲である。
【００１９】
また繊維中へ無機微粒子を均一に添加するためには無機微粒子の粒子径も重要である。溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の単糸繊度は２〜１０ｄｔｅｘが一般的であるが、これは繊維直径でいうと１５〜３０μｍ程度になる。紡糸工程の安定性および繊維物性を考慮すると無機微粒子の粒子径はできるだけ小さいものが好ましいが、あまり小さすぎると粒子が凝集し易くなり、逆に繊維中に均一に添加することが難しくなる。また製造コストも高くなることからも粒子径は０．０１〜１０μｍの範囲が好ましい。さらに好ましいのは０．１〜１μｍの範囲である。
【００２０】
無機微粒子を添加することでEN388評価法による耐切創性が向上する理由であるが、冒頭述べたように耐切創性の優位差はその評価方法により大きく影響をうける。通常溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は無機微粒子など第３成分を添加すればするほど引張強度は低くなる。従ってカッターナイフの刃を水平から１０度の角度で固定し、糸長３０cmのヤーンを刃にまわして引張試験を行い、ヤーンが切断したときの強力を測定する方法などでは耐切創性評価と言えど繊維軸方向に引張応力が働いているので強度が低い繊維では不利になる。しかしEN388評価法においては一定目付けの織物上に円形状の刃を転がして切るために繊維に対しては長さ方向の引張応力が働いておらず、また織物はアルミ箔を貼った台上に固定されているため、織物には刃の圧縮力が働くのみである。従って繊維の引張強度が低下したとしても、繊維中に硬い無機粒子が多く入っているほうが繊維への刃の侵入を邪魔することになり、切断し難くなるものと推定する。
【００２１】
本発明に用いられる無機微粒子は特に限定されるものではなく、シリカ、タルクなど化学的に安定なもので、ポリマー中で凝集し難く、かつなるべく粒子径の揃っているものであれば用いることができる。
【００２２】
本発明で得られる繊維は、高強度・高弾性かつ耐切創性に優れ、その利用分野は一般産業資材、衣料などにおいて広く用いられる。具体的には防刃手袋、前掛け等各種防護衣等、また産業資材用途としては、歯付きベルト補強用途などにも適している。
【００２３】
以下本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
［実施例１］
ポリマーとして、前述化２で示した構成単位（Ａ）と（Ｂ）が７３／２７（ｍｏｌ％）である溶融異方性芳香族ポリエステル（融点；２８１℃）をベースポリマーとした。これを二軸押出機にて平均粒子径０．５μのシリカ微粒子を添加量が３０ｗｔ％となるようにブレンドしてマスターバッチポリマーを作成した。本マスターバッチポリマーとベースポリマーをシリカ添加量が５ｗｔ％になるように混ぜてブレンドポリマーを作成した。このブレンドポリマーを二軸押出機を使い、孔径０．１ｍｍφ、孔数３００Ｈノズルで１７００ｄｔｅｘ／３００ｆのヤーンを紡糸した。得られた紡糸原糸を窒素雰囲気下２６０℃で２０時間熱処理を行った。このシリカ添加溶融異方性芳香族ポリエステル繊維で目付け５００ｇ／ｍ２の織物を作成し、ＥＮ３８８法による耐切創性の評価を行い、得られた結果を表１に示した。
【００２５】
［実施例２］
ベースポリマーとシリカ添加マスターバッチポリマーを添加量が０．０５ｗｔ％となるように混ぜて原糸を得た以外は実施例１と同様にして織物を作成し、耐切創性の評価を行った。得られた結果を表１に示した。
【００２６】
［実施例３］
ベースポリマーとシリカ添加マスターバッチポリマーを添加量が０．５ｗｔ％となるように混ぜて原糸を得た以外は実施例１と同様にして織物を作成し、耐切創性の評価を行った。得られた結果を表1に示した。
【００２７】
［比較例１］
ベースポリマーとシリカ添加マスターバッチポリマーを添加量が１５ｗｔ％となるように混ぜて紡糸しようとしたが、ノズル圧力が上昇して糸切れが発生したために求める原糸がえられなかった。
【００２８】
［比較例２］
シリカ添加マスターバッチを混ぜず、ベースポリマーのみで紡糸した以外は実施例１と同様にして織物を作成して、耐切創性の評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【００２９】
［比較例３］
シリカ添加マスターバッチを混ぜず、ベースポリマーのみで紡糸、熱処理をした繊維にマスターバッチに用いた平均粒子径０．５μのシリカ微粒子を繊維に対して５ｗｔ％の比率で表面塗布したもの作成し、実施例１と同様の目付けで織物を作成。耐切創性の評価を行い、得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2014065995.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明で得られる繊維は、高強度・高弾性かつ耐切創性に優れるので、その利用分野は一般産業資材、衣料などにおいて広く用いられる。具体的には防刃手袋、前掛け等各種防護衣等、また産業資材用途としては、歯付きベルト補強用途などにも適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の耐切創性評価方法（BS EN388:1994の中の6.2に記載のBlade Cut Resistance法）を示す概略図。
【図１】
2014065995.tif 000005