(57)【要約】【課題】アルカリ環境下で長期間の使用を行っても強度の保持に優れ、汚れの付着が少なく、かつ安価に得ることができる産業資材用に適した高耐久性複合繊維を提供する。【解決手段】ポリエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを鞘成分、ポリカプロラクタム、ポリテトラメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンアジパミドから選ばれた少なくとも１種を主体とするポリアミドを芯成分とする芯鞘複合繊維であり、芯／鞘成分の質量比が３０／７０〜８０／２０の範囲にあり、以下の▲１▼、▲２▼の物性を満たすことを特徴とする高耐久性複合繊維。▲１▼切断強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上▲２▼１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が７０％以上【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを鞘成分、ポリカプロラクタム、ポリテトラメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンアジパミドの少なくとも１種を主体とするポリアミドを芯成分とする芯鞘複合繊維であり、芯／鞘成分の質量比が３０／７０〜８０／２０の範囲にあり、以下の▲１▼、▲２▼の物性を満たすことを特徴とする高耐久性複合繊維。
▲１▼切断強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
▲２▼１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が７０％以上
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエステル成分を鞘部、ポリアミド成分を芯部に配した高強度、耐アルカリ性を有する複合繊維であって、産業資材用に適した高耐久性複合繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す）に代表されるポリエステルからなる繊維は、優れた機械特性を有しているため、産業資材用として多様な分野で使用されている。また、汎用の合成繊維のなかでも比較的安価であることから、建築、土木工事等の工程において使用されるジオテキスタイル等としても好適に使用されている。
【０００３】
特に、ＰＥＴ繊維は引張強度に優れると同時に、低吸水性、表面平滑性等の特徴を有しており、建築工事等の工程中に発生する排水のフィルター用のジオテキスタイルに好適に使用されている。このフィルターの主な目的は、排水に含有する土砂、泥状物の濾過、分離及び通水の維持等であり、これらが有効に機能するためには、先に挙げたＰＥＴの特性が適しているのである。
【０００４】
しかし、ＰＥＴはアルカリ環境下で加水分解されやすいという性質を有しており、この性質のために、工事用フィルターにおいては、しばしば問題を生じることがある。すなわち、建築工事での排水には多量のセメントを含んでいる場合が多く、この排水が強いアルカリ性であるために、長期間使用し続けると、加水分解により著しく強力が低下し、テキスタイルの破断を招き、フィルターとして機能しなくなるという問題を生じるのである。
【０００５】
このため、アルカリ環境下でも長期間強力を保持することができ、フィルターの寿命が長く、交換の頻度が高くない繊維が望まれている。
【０００６】
アルカリ環境下での長期間の使用において、強度を保持しうる汎用の合成繊維としては、ポリカプロラクタム（ナイロン６）に代表されるポリアミド繊維があり、ＰＥＴと同等の高い引張強度を有している。しかしながら、ポリアミドは親水基を有していることから吸水性が高く、また、表面平滑性がＰＥＴと比較して劣る等の理由から、フィルターとして使用すると汚れが付着して目詰まりを起こしやすく、工事用フィルターとしては、ＰＥＴに劣る素材である。
【０００７】
また、ポリエステル繊維の耐アルカリ性を向上する手段として、ＰＥＴに疎水性の高い共重合成分を添加した繊維が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。しかしながら、これらの繊維は、衣料用として常圧染色性と耐アルカリ性の両方を備えることを目的とするものであって、また、共重合成分の添加のために繊維の強度を高めることが困難となり、せいぜい５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下の繊維とすることしかできなかった。さらに、原料のコストが高いため、産業資材用途には不向きである。
【０００８】
特許文献３には、ＰＥＴを芯部に、ナイロン６６とナイロン４６を鞘部に配した高強度の複合繊維が提案されている。この繊維はタイヤコードをはじめとするゴム補強用としては好適なものであるが、上記したようなアルカリ環境下で使用するフィルター用に用いると、鞘部がポリアミドであるため、汚れの付着が生じて目詰まりを起こしやすいという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３７０１９号公報
【特許文献２】
特開２００２−８８５７４号公報
【特許文献３】
特許第２９７１２１１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決するものであって、アルカリ環境下で長期間の使用を行っても強度の低下がなく、汚れの付着が少なく、かつ安価に得ることができる産業資材用に適した高耐久性複合繊維を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その要旨は以下の通りである。
ポリエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルを鞘成分、ポリカプロラクタム、ポリテトラメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレンアジパミドの少なくとも１種を主体とするポリアミドを芯成分とする芯鞘複合繊維であり、芯／鞘成分の質量比が３０／７０〜８０／２０の範囲にあり、以下の▲１▼、▲２▼の物性を満たすことを特徴とする高耐久性複合繊維。
▲１▼切断強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
▲２▼１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が７０％以上
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明においては、鞘成分はＰＥＴを主体とするポリエステルを用いるものである。なお、ポリエステルポリマー中には本来の特性や製糸性を損なわない程度であれば、必要に応じて艶消し剤、撥水剤、制電剤、表面改質剤、難燃剤、顔料、着色剤等の添加剤、あるいは、共重合物質が含有されていてもよいが、実質的にＰＥＴと認められるものとして、エチレンテレフタレート成分を９０モル％以上含むものが好ましい。
【００１３】
また、芯成分としては、ポリカプロラクタム（以下、Ｎ６と略す）、ポリテトラメチレンアジパミド（以下、Ｎ４６と略す）、または、ポリヘキサメチレンアジパミド（以下、Ｎ６６と略す）から選ばれた１種のポリアミド、または２種以上を混合したポリアミドが使用される。
【００１４】
芯部にアルカリ環境下で安定なこれらのポリアミドを使用することにより、鞘部のポリエステルが加水分解されても、繊維全体としての強力を一定以上に保持することが可能となるものである。中でも汎用で安価なポリマーとして、Ｎ６が特に好ましい。
【００１５】
また、ポリアミドにおいても、本来の特性や製糸性を損なわない程度であれば、必要に応じて艶消し剤、撥水剤、制電剤、表面改質剤、難燃剤、顔料、着色剤等の添加剤、あるいは、共重合物質が含有されていてもよい。
【００１６】
ＰＥＴ、Ｎ６、Ｎ４６及びＮ６６は、高強度の繊維とするため、高重合度のものが使用され、ＰＥＴは相対粘度（フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定する）が１．５以上のもの、Ｎ６、Ｎ４６及びＮ６６は相対粘度（９６％硫酸を溶媒とし、濃度１．０ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定する）が２．５以上のものが好ましく用いられる。
【００１７】
本発明の複合繊維において、芯部と鞘部との質量比は３０／７０〜８０／２０とすることが必要である。芯部と鞘部との割合をこの範囲とすることにより、繊維表面は、あくまでもポリエステルの特性を保持し、表面平滑性による防汚性を保持しながら、なおかつ、アルカリ環境下に長期間おかれた場合でも、強力を保持することができ、耐久性を発揮することが可能となる。
【００１８】
したがって、芯成分の割合がこれより少ないと、アルカリ環境下に長期間おかれてポリエステル部分が加水分解を生じると、強力を保持できなくなる。一方、鞘成分の割合がこれより少ないと、鞘部のポリエステルが割れて剥離や脱落により芯部のポリアミドが繊維表面に露出し、ポリエステルの有する表面平滑性による防汚性を維持できなくなる。
【００１９】
そして、本発明の複合繊維は、切断強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、好ましくは７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。
切断強度がこの範囲にあることにより、工事用フィルターのような過酷な環境下でも長期に使用することが可能となる。切断強度が７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、産業資材用途としては使用用途が限られることと、一般的に切断伸度が高くなるため耐アルカリ性が劣るようになるため好ましくない。
なお、切断強度の上限は特に限定するものではないが、下記に示す切断伸度の範囲内とするには、製造上１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の複合繊維は、繊維表面はＰＥＴを主体とするポリエステルでありながら、アルカリ環境下での強力保持率が高いものであり、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が７０％以上であることが必要である。
本発明における強力保持率は、アルカリ処理前の切断強力をＡとし、試料を長さ２５ｃｍの枠に固定した状態で、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施し、自然乾燥した後、枠から外して測定した切断強力をＢとして、下記の式により強力保持率を算出した。
強力保持率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
【００２１】
強力保持率を７０％以上とすることにより、耐アルカリ性が必要とされる用途に長期間使用することが可能となる。一方、強力保持率がこれよりも低いと、長期間使用しないうちに破断等が発生し、耐久性に劣るようになる。
【００２２】
他の物性については、特に限定はされないが、寸法安定性や配向結晶化の向上のため切断伸度は１０〜２５％とすることが好ましい。
【００２３】
繊維を構成する単糸数、単糸繊度も特に限定するものではないが、単糸数が１０〜５００本、単糸繊度が２〜３０ｄｔｅｘの範囲とすることが好ましい。
また、本発明の複合繊維の断面形状も特に限定するものではなく、丸断面あるいは多角形状等の異形形状でもよい。なお、芯鞘形状としては、高強度が得やすい同心円型丸断面糸とすることが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の複合繊維の製造方法について一例を用いて説明する。芯成分と鞘成分とを常法により複合溶融紡糸し、延伸することにより製造することができる。溶融紡糸は、通常、エクストルーダー型複合紡糸機を使用して行われ、芯部のポリアミドとして２種以上の混合物とする場合は、エクストルーダー中で溶融混合すればよい。この際、これらのポリアミドを適度に反応させるため、溶融温度を２９０〜３１０℃とし、滞留時間が５〜２０分となるようにすることが望ましい。
【００２５】
本発明の複合繊維を製造する際の紡糸速度及び延伸倍率は、ポリマーの固有粘度などにより異なるが、高強度繊維を得るには、３００〜１０００ｍ／分の速度で引き取り、４倍以上の倍率で延伸するのが望ましい。そして、このとき、強度、伸度を所望の値とするために延伸倍率を適宜調整する。延伸は、未延伸糸を一旦捲き取ってから行ってもよいし、紡糸に連続して行ってもよい。
【００２６】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例における特性値の測定は次の通りである。
（ａ）切断強度、強力、伸度
ＪＩＳ−Ｌ１０１７に準じて、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。
（ｂ）アルカリ処理後の強力保持率
切断強力を（ａ）の方法で測定し、前記のようにして算出した。
【００２７】
実施例１〜３、比較例１〜３
鞘成分に相対粘度（フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した）１．６のＰＥＴ、芯成分に相対粘度（９６％硫酸を溶媒とし、濃度１．０ｇ／ｄｌ、温度２５℃で測定した）３．５のＮ６を使用し、芯／鞘の質量比を表１に示す比率とした同心円型芯鞘複合繊維を次のようにして製造した。
エクストルーダー型複合紡糸機を使用し、紡糸温度を３００℃とし、直径０．５ｍｍの紡糸孔を１９２個有する芯鞘複合紡糸口金を用いて紡出し、冷却固化後、５００ｍ／分の速度の室温の引取ローラで引き取り、この引取ローラと１２０℃の第２ローラ、１９０℃の第３ローラ、１６０℃の第４ローラを経て、多段延伸を行った後、捲取機で捲き取った。その際、全延伸倍率を種々変更し、第２ローラと第３ローラとの間では４００℃の加熱水蒸気の吹き付けを行い、総繊度が１１１０ｄｔｅｘ、単糸数が１９２本のマルチフィラメントを得た。
【００２８】
比較例４
実施例１と同じＰＥＴを用い、通常のエクストルーダー型紡糸機を使用し、紡糸温度を  ３００℃とし、直径０．５ｍｍの紡糸孔を１９２個有する紡糸口金を用いて紡出し、第２ローラを非加熱とした以外は実施例１と同様の紡糸延伸方法で単一型のＰＥＴ繊維を得た。
【００２９】
実施例１〜３、比較例１〜４で得られた繊維の切断強度、伸度及びアルカリ処理後の強力保持率の測定結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2004332129.tif 000002
【００３１】
表１から明らかなように、実施例１〜３の繊維では、いずれも初期の切断強度、アルカリ処理後の強力保持率とも高い値であった。
一方、ＰＥＴのみの比較例４と芯部の比率が低い比較例１では、アルカリ処理後の強力保持率が低く、また、鞘部の比率が低い比較例２では、切断強度やアルカリ処理後の強力保持率は満足しているが、鞘部のＰＥＴ成分が部分的に脱落して芯成分が繊維表面に露出していたため、アルカリ環境下で長期間使用すると、汚れの付着が生じる耐久性に劣るものであった。比較例３の繊維は、延伸倍率を低くし、切断強度が低く伸度が高いものとなったため、アルカリ処理後の強力保持率に劣るものであった。
【００３２】
実施例４〜６
表２に示すように、芯成分に相対粘度２．９のＮ４６、相対粘度３．４のＮ６６、実施例１と同様のＮ６とＮ６６の混合物を使用し、芯／鞘の質量比を５０／５０とした以外は、実施例１と同様に行い、マルチフィラメントを得た。
【００３３】
実施例４〜６で得られた繊維の切断強度、伸度及びアルカリ処理後の強力保持率の測定結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2004332129.tif 000003
【００３５】
表２から明らかなように、実施例４〜６の繊維では、いずれも初期の切断強度、アルカリ処理後の強力保持率とも高い値であった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の高耐久性複合繊維によれば、アルカリ環境下で長期間の使用を行っても強度の低下が少なく、かつ汚れの付着も少なく、特に工事用フィルターに好適に使用することができる。また、安価に得ることができ、各種の産業資材に用いることが可能となる。