(57)【要約】【課題】特殊な加工を施さず、使用量を抑えながらも嵩高い詰綿として使用でき、シート状への加工が容易にでき、目詰まりを軽減できる耐熱性フィルター等に使用可能である優れた保温性、耐熱性、嵩高性を有するＰＰＳ短繊維を提供すること。【解決手段】ポリフェニレンサルファイドからなり、中空率が１〜５０％の中空断面を有し、繊度が１．０ｄｔｅｘ以上、捲縮数が１７〜３５個／２．５４ｃｍ、捲縮率が３０〜４５％、捲縮形態の２０％以上がらせん状の立体捲縮形態であり、（捲縮率−捲縮数）≧５であり、繊維間摩擦係数が０．２００以下であるポリフェニレンサルファイド短繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリフェニレンサルファイドからなり、中空率が１〜５０％の中空断面を有し、繊度が１．０ｄｔｅｘ以上、捲縮数が１７〜３５個／２．５４ｃｍ、捲縮率が３０〜４５％、捲縮形態の２０％以上がらせん状の立体捲縮形態であり、（捲縮率−捲縮数）≧５であり、繊維間摩擦係数が０．２００以下であるポリフェニレンサルファイド短繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた保温性、耐熱性、嵩高性、加工性を有するポリフェニレンサルファイド（以後、ＰＰＳという）短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＰＳ短繊維は優れた保温性を有し、さらに優れた耐熱性を有しているため、保温性を要求される製品の詰綿、耐熱性を要求されるシート、およびフェルト状に加工して耐熱性フィルターとして使用されてきた。しかし、従来の加工方法で得られるＰＰＳ短繊維では嵩高性が低く、得られる製品を嵩高にするためには詰物やシートの場合は多量のＰＰＳ短繊維を使用する必要がある。耐熱性フィルターへの使用では嵩が低いため耐熱性フィルターの空隙が少なくなり、目詰まりが発生する等の欠点が生じやすかった。また、従来一般的に使用されているＰＰＳ短繊維は、繊維間摩擦係数が高いため、加工方法によっては加工が困難となり、目的のＰＰＳ短繊維の集合体構造を得ることが出来ないことがあった。
【０００３】
嵩高性のあるＰＰＳ短繊維を、中空繊維用口金より吐出されたＰＰＳ樹脂を非対称に冷却する製造方法により得ることが特許文献１に開示されている。しかし、特許文献１に記載の製造方法では捲縮数および捲縮率を十分上げることが出来ず、立体的な嵩高性のあるＰＰＳ短繊維集合体が得られなかった。
【０００４】
さらに、嵩高性のあるＰＰＳ短繊維の集合体構造を得るためには、繊維間摩擦係数を低く抑えることが重要であるが、それに関する記載はなく、通常の繊維間摩擦係数では目的とするＰＰＳ短繊維集合体構造を得ることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、特殊な加工を施さず、使用量を抑えながらも嵩高い詰綿として使用でき、シート状への加工が容易にでき、目詰まりを軽減できる耐熱性フィルター等に使用可能である優れた保温性、耐熱性、嵩高性を有するＰＰＳ短繊維を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、ついに本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は、以下の通りである。
１．ポリフェニレンサルファイドからなり、中空率が１〜５０％の中空断面を有し、繊度が１．０ｄｔｅｘ以上、捲縮数が１７〜３５個／２．５４ｃｍ、捲縮率が３０〜４５％、捲縮形態の２０％以上がらせん状の立体捲縮形態であり、（捲縮率−捲縮数）≧５であり、繊維間摩擦係数が０．２００以下であるポリフェニレンサルファイド短繊維。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、優れた保温性を有し、高捲縮のため優れた嵩高性を有し、繊維間摩擦係数が低いため空隙率の高い繊維集合体を容易に製造することができる優れた加工性を有するＰＰＳ短繊維を得ることが出来る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のＰＰＳ短繊維の繊度は、１．０ｄｔｅｘ以上であり、２．２〜１０ｄｔｅｘが好ましい。繊度が１．０ｄｔｅｘ未満であると製糸性、カード加工性、粒状綿加工性が悪く、さらに嵩高性、繊維集合体加工後の繊維間の空隙が十分得られない。
【００１０】
本発明のＰＰＳ短繊維の断面形状は、中空断面である。中空率は１〜５０％であり、５〜４０％が好ましい。
【００１１】
本発明のＰＰＳ短繊維の捲縮は、捲縮数が１７〜３５個／２．５４ｃｍ、捲縮率が３０〜４５％である。捲縮数が１７個／２．５４ｃｍ未満、捲縮率が３０％未満では、嵩高性に劣る。捲縮数が３５個／２．５４ｃｍを超え、捲縮率が４５％を超えると嵩高性が逆に低下してしまう。
【００１２】
本発明のＰＰＳ短繊維の捲縮形態は、捲縮形態の２０％以上がらせん状の立体捲縮形態である。らせん状の立体捲縮形態が２０％未満では嵩高性および繊維集合体加工時の空隙率の維持が困難となる。
【００１３】
本発明のＰＰＳ短繊維は、捲縮率から捲縮数を引いた値（（捲縮率）−（捲縮数））が５以上である。前記値が５未満ではらせん状の立体捲縮が不足するため、嵩高性および繊維集合体加工時の空隙率の維持が困難となる。
【００１４】
本発明のＰＰＳ短繊維の繊維間摩擦係数は、０．２００以下である。摩擦係数が０．２００を超えるとＰＰＳ短繊維をウェブ化する際に短繊維同士が立体的に絡むことが出来ず、嵩高性が得られなくなる。
【００１５】
本発明のＰＰＳ短繊維を得るために用いる樹脂について説明する。用いる樹脂は線状ＰＰＳポリマーが好ましく、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎがより好ましい。バグフィルター用フェルトのように厳しい用途に使用する場合は、単なる耐熱性や耐薬品性のみならず、例えばフィルター形態に必要な強度なども併せ持つ必要がある。そのため、例えば繊維としての高い強力を得るために、重合段階でトリクロロベンゼンなどを用いて未反応の塩素基を残しておき、紡糸前のポリマーの段階で酸素雰囲気またはチッソ雰囲気での高温処理によって未反応塩素基により架橋反応を起こさせ重合度を増し、繊維として必要な初期強度を得る方法がある。
【００１６】
また、比較的メルトフローレート（低分子量）の低いポリマーでも、紡糸前に、酸素雰囲気で一時的に架橋させて分子量を大きくすることによっても繊維自体は強力など必要物性を満足させることができる。しかし、この様な方法では比較的低分子量ポリマーを一次的な架橋反応によって得られたポリマーよりなる繊維であり、ＥＳＣＡなどでイオウ原子を中心とする結合を測定すると既に−ＳＯ−や−ＳＯ２−の結合が含まれ、一次的に架橋や酸化により重合度を高くしたこの様な方法では長期に渡る耐熱性を得ることはできない。
【００１７】
本発明のＰＰＳは、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したＰＰＳのメルトフローレートが５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎからなる線状ポリマーを紡糸してなるものが好ましく、例えば、ＥＳＣＡでイオウ原子を中心とする結合状態を測定した場合、その９５アトミック％以上がスルフィド結合であることが好ましく、９８アトミック％以上がスルフィド結合であることより好ましく、１００アトミック％がスルフィド結合であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明でいうＰＰＳに代表されるポリアリーレンスルフィドは、−Ａｒ−Ｓ−（Ａｒはアリーレン基）で表されるアリーレンスルフィドを繰返し単位とする芳香族ポリマーである。アリーレン基としては、ｐ−フェニレンの他に、例えばｍ−フェニレン、ナフチレン基などさまざまなものが知られているが、その耐熱性、加工性、経済的観点から言ってもｐ−フェニレンスルフィドの繰返し単位が最も優れる。
【００１９】
本発明でいうＰＰＳのＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−８２法で荷重４９Ｎ、温度３１５．６℃の条件で測定したメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎである。十分な長期耐熱性や強度を得るためには線状ポリマーでなおかつ重合度がより高いほうが好ましい。しかし、メルトフローレートが５０ｇ／１０ｍｉｎ以下では高温でもあまりにも粘性が高く、紡糸時の圧損上昇などから生産性と言う面では好ましくない。また、またメルトフローレートが１６０ｇ／１０ｍｉｎ以上になる、すなわち分子量が小さくなると紡糸時の圧損上昇などは抑えることができるが、分子量分布が大きくなり、低圧損状態でより高分子量ポリマーが含まれると、高分子量ポリマーの溶融状態が悪く紡糸時の糸切れなどに影響を及ぼす可能性がある。また、長期耐熱性の観点からも低分子量化は望ましくない。この様な観点からＰＰＳのメルトフローレートは５０〜１６０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは８０〜１４０ｇ／１０ｍｉｎの範囲である。また、線状ポリマーのＰＰＳは、架橋型や半架橋型のＰＰＳに比べると、長期耐熱性に優れるばかりでなく溶融時の熱安定性も優れるため加工性にも優れる。
【００２０】
本発明で使用するＰＰＳは、極性有機溶媒中で、アルカリ金属硫化物とジハロ芳香族化合物を重合反応させる方法により得ることができる。アルカリ金属硫化物は、例えば、硫化ナトリウム、硫化リチウム、硫化カリウム等、またはこれらの混合物などが使用することができる。これらの中でも硫化ナトリウムが最も経済的に優れることから一般的に用いられる。
【００２１】
また、ジハロ化合物としては、例えば、ｐ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼンなどのジハロベンゼン、１，４−ジクロロナフタレン等のジハロナフタレン、その他、ジハロ安息香酸、ジハロベンゾフェノン、ジハロフェニルエーテルなどを上げることができるが、物性および経済的観点よりｐ−ジクロロベンゼンが最も好ましく使用される。その他、一般的には、多少の分岐構造を得るために１分子当り２個ではなく３個以上のハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物を少量併用することも知られており、トリクロロベンゼンなどが上げられるが、本発明でいう線状ポリマーとはこの様な半架橋構造を実質的に有さないものである。
【００２２】
本発明のＰＰＳ短繊維は、例えば次の方法により製造することが出来る。ＰＰＳを公知の紡糸設備を用いて中空糸用紡糸口金より吐出して、１２０〜２００ｍ／分の冷却風で紡出糸の片側から空冷しながら速度５００〜１８００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得る。引き続いて得られた未延伸糸の延伸を１３０℃以下の条件下で行い、さらに緊張下で１００〜２００℃の接触式の熱処理を行い、得られる短繊維の繊維間摩擦係数が０．２００以下となる油剤を付与し、用途に応じた捲縮を付与し、緩和状態で接触式熱処理より１０℃以上高温領域でさらに熱処理を行い、所定の繊維長に切断を行い、本発明のＰＰＳ短繊維を得る。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。なお、本発明の実施例および比較例で用いた測定方法は下記の方法で行った。
【００２４】
（１）繊度［ｄｔｅｘ］
ＪＩＳ−Ｌ１０１５に準拠して測定する。
【００２５】
（２）中空率［％］
得られた短繊維の横断面拡大写真を光学顕微鏡にて撮影し、中空部分を含めた繊維断面の全面積に対する中空部分面積の割合を百分率で求めた（ｎ＝５の平均値）。
【００２６】
（３）捲縮数［個／２．５４ｃｍ］、捲縮率［％］
ＪＩＳ−Ｌ１０１５に準拠して測定する。
【００２７】
（４）繊維間摩擦係数
ＪＩＳ−Ｌ１０１５に準拠して測定する。
【００２８】
＜実施例１〜２＞
ポリフェニレンサルファイド線状高分子量ポリマーは、株式会社クレハのＰＰＳレジン：フォートロンＫＰＳを用いた。そのポリフェニレンサルファイドポリマーを紡糸温度３００℃、単孔吐出量１．６ｇ／分で中空用紡糸口金より紡出し、２０℃、１５０ｍ／分の冷却風を紡出糸の側面片方側から吹き付け非対称冷却を実施し、紡糸速度１１７０ｍ／分で引取り未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を９０℃の延伸ローラ間で実施例１では２．０倍に、実施例２では１．９倍に延伸し、延伸ローラと同速の１４０℃の熱処理ローラに通して熱処理を行い、油剤付与および捲縮付与装置に導入し、捲縮の付与を行い、１７５℃で乾燥熱処理を行い、３２ｍｍにカットし、短繊維を得た。
得られた短繊維の物性を表１に示す。
【００２９】
＜比較例１＞
ポリフェニレンサルファイド線状高分子量ポリマーは、株式会社クレハのＰＰＳレジン：フォートロンＫＰＳを用いた。そのポリフェニレンサルファイドポリマーを紡糸温度３００℃、単孔吐出量０．３ｇ／分で中空用紡糸口金より紡出し、２０℃、１１０ｍ／分の冷却風を紡出糸の側面片方側から吹き付け非対称冷却を実施し、紡糸速度１３５０ｍ／分で引取り未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を９０℃の延伸ローラ間で１．９倍に延伸し、延伸ローラと同速の２２０℃の熱処理ローラに通して熱処理を行い、油剤付与および捲縮付与装置に導入し、捲縮の付与を行い、５０℃で乾燥熱処理を行い、６０ｍｍにカットし、短繊維を得た。
得られた短繊維の物性を表１に示す。
【００３０】
＜比較例２＞
単孔吐出量を０．５ｇ／分、紡糸速度を１１００ｍ／分、得られた未延伸糸を９０℃の延伸ローラー間で２．３倍に延伸した以外は比較例１と同様にし、短繊維を得た。
得られた短繊維の物性を表１に示す。
【００３１】
＜比較例３＞
単孔吐出量を０．７ｇ／分、紡糸速度を９００ｍ／分、得られた未延伸糸を９０℃の延伸ローラー間で２．８倍に延伸した以外は比較例１と同様にし、短繊維を得た。
得られた短繊維の物性を表１に示す。
【００３２】
＜比較例４＞
単孔吐出量を２．２ｇ／分、紡糸速度を９００ｍ／分、得られた未延伸糸を９０℃の延伸ローラー間で２．８倍に延伸した以外は比較例１と同様にし、短繊維を得た。
得られた短繊維の物性を表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の短繊維は、優れた保温性を有し、高捲縮のため優れた嵩高性を有し、繊維間摩擦係数が低いため空隙率の高い繊維集合体を容易に製造することができる優れた加工性を有しており、産業界への寄与大である。