ポリテトラフルオロエチレン繊維及びその製造方法
【課題】単繊維の平均繊度が細くかつ繊度が均一であり、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布であり、歩留まりが高く、かつ分枝構造が均一で安定化したＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維(1)であって、前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維(1)は部分的に解繊された単繊維(2)が規則正しく配列する網目構造(3)を含む。ＰＴＦＥ短繊維は前記の長繊維を切断することにより得られ、分枝構造を含む。
【解決手段】本発明のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維(1)であって、前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維(1)は部分的に解繊された単繊維(2)が規則正しく配列する網目構造(3)を含む。ＰＴＦＥ短繊維は前記の長繊維を切断することにより得られ、分枝構造を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥ樹脂は、溶融粘度が極めて高く、またほとんどの溶剤に溶解しないために、一般的に採用されている溶融樹脂や樹脂溶液の押出紡糸のような方法で繊維を製造することができない。従って、従来から種々の特殊な製造方法が採用されてきている。下記特許文献１には、ＰＴＦＥ微粒子の水性分散液とビスコースとの混合液をエマルジョン紡糸した後、高温下でＰＴＦＥを焼結すると同時にビスコースを熱分解除去することによりＰＴＦＥ繊維を製造する方法が提案されている。しかし、この方法によるＰＴＦＥの製造コストは高く、その一方で得られる繊維の強度が低く、従ってこの繊維を原料として得られる加工製品の強度も低いという問題がある。
【０００３】
下記特許文献２及び下記特許文献３等には、ＰＴＦＥのフィルムまたはシートを微小間隔でスリットした後、得られるテープを延伸して高強度のＰＴＦＥ繊維を製造方法が提案されている。しかし、この方法ではスリットされ得られるテープの幅をその長さ方向に沿って一定に保つことが困難であり、またテープの端部分がフィブリル化するという問題がある。このため高度に延伸する工程で一部繊維が破断するという問題も発生する。
【０００４】
下記特許文献４には、ＰＴＦＥ成形品の１軸延伸物、特に１軸延伸フィルムをピンロール針密度２０〜１００針／ｃｍ2のロールを用いて機械的な力により解繊することにより、分枝構造を有するＰＴＦＥ繊維からなる綿状物の製造方法が提案されている。しかし、この方法によると、得られるＰＴＦＥ繊維の長さは大部分１５０ｍｍ以下であり、ＰＴＦＥの長繊維を得ることは困難であった。
【０００５】
また、下記特許文献５には、ＰＴＦＥ成形品の１軸延伸フィルムを機械的な力により解繊することにより、分枝構造を有するＰＴＦＥ繊維からなる綿状物の製造方法が提案されている。しかし、この方法によると得られるＰＴＦＥ繊維の密度は２．１５ｇ／ｃｍ3を超える高比重のものとなり、最終製品として軽量なものを得ることは困難であった。
【特許文献１】米国特許第2,772,444号明細書
【特許文献２】米国特許第3,953,566号明細書
【特許文献３】米国特許第4,187,390号明細書
【特許文献４】日本特許第3079571号公報（米国特許第5,562,986号）
【特許文献５】WO96-00807号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のＰＴＦＥ延伸フィルムを回転ピンロールに供給してＰＴＦＥ繊維を製造する場合、単繊維の細繊化が困難であり、繊度が不均一で、供給フィルムの端部から発生するロスが多いという問題があった。また、長繊維の有する網目構造が不均一であり、このため長繊維を切断して得られる分枝性ＰＴＦＥ短繊維の分枝構造も不均一で安定しないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、単繊維の平均繊度が細く、かつ繊度が均一であるＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供する。さらにフィルムの全幅から繊維を作成することができ、歩留まりが高く、かつ分枝構造が均一で安定化したＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維であって、前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維は部分的に解繊された単繊維が規則正しく配列する網目構造を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別のＰＴＦＥ繊維は、前記の長繊維を切断することにより得られる分枝構造を含む短繊維であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＰＴＦＥ繊維の製造方法は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向にスリット加工して長繊維を製造する方法であって、前記延伸フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ前記延伸フィルムの幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工し、その後、前記フィルムを植針された回転ピンロールに供給し、長さ方向に部分的にスリット加工することにより、部分的に解繊されて形成される単繊維が規則正しく配列する網目構造を含む長繊維を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ＰＴＦＥの一軸延伸フィルム又はニ軸延伸フィルムに、エンボス加工をした後にスリットヤーンとすることにより、単繊維の平均繊度が細く、かつ繊度が均一であり、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布であるＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供できる。また、フィルムの全幅から繊維を作成することができ、歩留まりが高く、かつ分枝構造が均一で安定化したＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供できる。
【００１２】
さらに本発明の製造方法によれば、特異な網目構造を有する高強度ＰＴＦＥ繊維を、簡便な工程で安定的に、しかも比較的低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の繊維はフィブリル構造を有するスリット繊維であり、幅方向に広げると単繊維が部分的に解繊して網目構造を形成する。すなわち、ＰＴＦＥフィルムがスリット加工されて単繊維が網目状になった状態に解繊される。網目構造は、その一例を図１及び図２に示す通りである。図１及び図２の左側のスケールで示される数値はｃｍである。網目の大きさ及び形状は、スリット加工に供給するＰＴＦＥフィルムの延伸倍率、及びエンボス加工の際のエンボス形状により異なるが、その全体の形状は一定であり安定した形状の網目構造である。網目構造を形成する単繊維の長さは一例として３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。また一例として一本の単繊維の大きさは長軸×短軸で１０μｍ×７μｍ〜５０μｍ〜２０μｍの範囲にある。
【００１４】
本発明において、単繊維とは、それ以上分割不可能な繊維を意味する。長繊維を構成する場合には網目構造を構成する一つの繊維である。この長繊維を長さ方向と垂直に切断して得られる短繊維では、主鎖繊維と分岐繊維になる。
【００１５】
本発明の長繊維は前記単繊維の集合体である。この長繊維の繊度は０．５dtex〜６００dtexであることが好ましい。また本発明のスリット繊維の形状は偏平状であり厚さは５μｍ〜４５０μｍであることが好ましい。より好ましくは、１０μｍ〜４００μｍである。ここで偏平状とは、断面が方形でありリボン状のものをいう。
【００１６】
本発明のＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の平均繊度は４．５dtex以下、さらに好ましくは４dtex以下とすることができる。従来はエンボス加工していなかったため、５dtexを超える単繊維しか得られなかった。したがって本発明は、従来技術に比較して細繊化できる利点がある。
【００１７】
また本発明は、ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の繊度分布が中央にピークを持つ１山分布である。これにより、繊度の均一性が高いＰＴＦＥ繊維を提供できる。ここで、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布とは、多数の測定サンプル中で、平均繊度近辺のサンプル数が最も高く、平均繊度から離れるにしたがって順次サンプル数が減っていく分布をいう。
【００１８】
本発明は乳化重合方法により得られたＰＴＦＥファインパウダーを原料として得られたＰＴＦＥの延伸フィルムに、その長さ方向及び幅方向の双方に連続したエンボス加工を施した後、このフィルムを回転ピンロールに供給し、機械的に解繊することにより技術的問題を解決するものである。
【００１９】
ＰＴＦＥフィルムは従来から知られている方法で製造することができる。即ち、ＰＴＦＥファインパウダーと押出助剤である石油系オイルとの混合物をペースト押出方法によりロッド、バー、シートの形状の連続した押出物を成形し、次にこの押出成形品をカレンダリングロールを用いてフィルム状に圧延した後、圧延フィルムから溶剤抽出または加熱して押出助剤を除去することによりＰＴＦＥのオリジナルフィルムを得る。
【００２０】
ＰＴＦＥファインパウダーと押出助剤との重量混合比は通常８０：２０から７７：２３の範囲であり、ペースト押出しのリダクション比（ＲＲ）は５００：１以下である。また、押出助剤の除去には加熱方法を採用することが多く、その温度は３００℃以下、２５０℃〜２８０℃の温度が好ましい。
【００２１】
本発明のＰＴＦＥ繊維の構造は、基本的には前記オリジナルフィルムを延伸後、延伸フィルムに、その長さ方向及び幅方向の双方に連続したエンボス加工を施し、その後このフィルムを回転ピンロール供給し、スリット加工することにより解繊するが、その実施形態は次に示す様々の工程を含むものである。即ち、下記に示す例のプロセスなどである。
（１）オリジナルフィルム−延伸−エンボス加工−スリット加工
（２）オリジナルフィルム−延伸−熱処理−エンボス加工−スリット加工
（３）オリジナルフィルム−熱処理−延伸−エンボス加工−スリット加工
前記エンボス加工と前記スリット加工は、生産性の効率を考慮すると連続して行うことが好ましい。
【００２２】
オリジナルフィルムの延伸は一軸方向であってもよいし、二軸方向であってもよい。
【００２３】
一軸延伸の場合、フィルムの長さ方向（ＬＤ）の延伸倍率は４倍以上、好ましくは６倍以上である。延伸倍率を大きくすればするほど得られるＰＴＦＥ繊維の強度は高くなる。
【００２４】
二軸延伸の場合ＬＤは４倍以上、好ましくは６倍以上であり、これと直交するフィルムの幅方向（ＴＤ）の延伸倍率は１．５倍以上５倍以下、好ましくは２倍以上３倍以下の範囲である。
【００２５】
二軸延伸はＬＤ方向、ＴＤ方向同時延伸、またはＬＤ方向延伸後ＴＤ方向の延伸を行う二段延伸のいずれであってもよい。二軸延伸フィルムの解繊では比較的低密度のＰＴＦＥ繊維を得ることが可能であり、繊維およびその加工品の容量当りの価格を低減できるという利点がある。
【００２６】
エンボス加工後、次の解繊工程に供するＰＴＦＥフィルムは、未焼成、半焼成、又は焼成のいずれのフィルムでもよいが、生成したＰＴＦＥが塊状になり難いという取扱性の観点に立てば、半焼成又は焼成フィルムであることが好ましい。
【００２７】
ここで未焼成、半焼成、焼成ＰＴＦＥフィルムの性質の相違を、図１１Ａ〜Ｃに示すＤＳＣ(differential scanning calorimeter)による熱挙動のチャートにより説明する。
【００２８】
図１１Ａは未焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、３２７℃及び３３８℃付近のショルダーを持ち、吸熱の主ピークは３４７℃付近にある。
【００２９】
図１１Ｂは半焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、３２７℃及び３３８℃付近のショルダーは消滅し、吸熱ピークは単一の３４７℃±２℃付近にある。この半焼成ＰＴＦＥフィルムは、３２７℃〜３５０℃の温度範囲で熱処理するか、又は３５０℃以上で短時間熱処理することにより得られる。
【００３０】
図１１Ｃは焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、吸熱ピークは単一の３２７℃付近にある。これはＰＴＦＥ結晶の融解による吸熱ピークである。この焼成ＰＴＦＥフィルムは、３５０℃以上、好ましくは３７０℃以上の温度で熱処理することにより得られる。
【００３１】
解繊に供給するＰＴＦＥフィルムの厚さは５μｍ〜４５０μｍ、好ましくは１０μｍ〜４００μｍである。
【００３２】
エンボス加工のパターンは、延伸ＰＴＦＥフィルムの長さ方向に直線的であり、また長さ方向及び幅方向の双方に連続的なものであればよい。前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の山と隣の山のピッチ間隔が０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、とくに好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である。前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の高低差（頂点と底点の差）は０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍである。このようなエンボスは、エンボス加工用のロールを使用して付与することができる。
【００３３】
本発明において、直線状エンボス加工の「直線状」とは、厳密な意味の直線ではなく、エンボス加工性が向上する程度の直線状であればよく、直線状の意味は広く解釈される。
【００３４】
本発明における好ましいエンボスパターンの一例を挙げると、図３Ａ−Ｂに示すとおりである。図３Ａは、延伸ＰＴＦＥフィルムの片面にエンボス痕を付与した例である。これは、図４で説明する弾性ロール３２（ゴムロール）の硬度を高くし、線圧を低くすることで形成できる。図３Ｂは、延伸ＰＴＦＥフィルムの両面にエンボス痕を付与した例である。これは、図４で説明する弾性ロール３２（ゴムロール）の硬度を低くし、線圧を高くすることで形成できる。図３Ａ−Ｂにおいて、矢印ＬＤは延伸フィルムの長さ方向（巻き取り方向）、矢印ＴＤは同フィルムの幅方向を示す。
【００３５】
図４Ａに本発明の一実施例におけるエンボス加工の概略工程図を示す。エンボス装置３０のエンボスロール３３は、所定のジグザグ又は凹凸模様を彫刻した鋼鉄製ロール３１と、弾性ロール３２で構成される。弾性ロール３２は、弾力性のある圧縮ペーパーロール、圧縮コットンロール又はゴムロールであってもよい。ＰＴＦＥフィルムは供給装置３４から送り出し、鋼鉄製ロール３１と弾性ロール３２からなるエンボスロール３３間を通過させることにより、ＰＴＦＥフィルムに模様を付与し、巻き上げ装置３５に巻き上げる。前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧は、０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍの範囲であることが好ましい。エンボス加工の温度は室温（約２５℃）でかまわない。
【００３６】
図４Ｂは、鋼鉄製エンボスロール３１の断面図とその拡大断面図である。この例においては、エンボスロールの表面はジクザグ状とし、山と隣の山のピッチ間隔Ｘを０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、高低差Ｙを０．２ｍｍ〜１ｍｍ、ジグザグの角度θを１５°〜６０°の範囲とする。
【００３７】
エンボス加工を施した延伸ＰＴＦＥフィルムを解繊すると、無理な解繊力が作用することなく、幅広フィルムの端部迄容易に解繊することが可能となり、また規則的な単繊維の網目が形成される。
【００３８】
なお、エンボス加工を施した延伸ＰＴＦＥフィルムを解繊した後の繊維には、前記エンボスローラの模様は残らない。
【００３９】
次に、解繊によるＰＴＦＥ長繊維の製造について説明する。長繊維とは、本発明では解繊に供給するＰＴＦＥフィルムと実質的に同等の長さの繊維であることを意味する。供給フィルムの長さはどのようなものであっても良いが、一例として長さ１，０００ｍ〜１０,０００ｍ程度が実用的である。解繊には、ピンロール又は一対のピンロールが使用される。ピンロールの針径は０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ、針の長さは０．５〜５ｍｍのものを使用し、植針の密度は３〜２５針／ｃｍ2、好ましくは３〜１５針／ｃｍ2、さらに好ましくは４〜１０針ｃｍ2である。植針密度が２５針／ｃｍ2を越えると長繊維ＰＴＦＥが得られず、生成繊維は５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の短繊維となる。ピンロール表面への針の植針配置の好ましい一例を図６に示すが、配置はこれに限定されるものではない。ピンロールの回転の周速は５０〜５００ｍ／min、好ましくは６０〜３００m／minであり、延伸、エンボス加工ＰＴＦＥフィルムの供給速度は１０〜１００m／min、好ましくは２０〜６０m／minである。
【００４０】
ＰＴＦＥ短繊維は、その応用の目的、用途等に応じて、前記解繊処理で得られた網目構造を有するＰＴＦＥ繊維を任意の長さに切断することにより製造することができる。短繊維とする場合は、長さ３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度、好適には５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度にカットすることが好ましい。この際、ＰＴＦＥ長繊維の網目構造は破断され、ＰＴＦＥ短繊維は図５に示すような分枝構造短繊維４となる。この分枝構造短繊維４の分枝５ａ〜５ｆはほぼ同一の長さであり、均一性が高かった。
【００４１】
本発明のＰＴＦＥ長繊維および短繊維は、耐熱性、化学的安定性等が要求される応用製品に加工することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
【００４３】
（ＰＴＦＥのオリジナルフィルムの製造）
乳化重合法で得られたＰＴＦＥファインパウダー８０質量部に対してナフサ２０質量部を混合し、この混合物をＲＲ８０：１の条件で角度６０°のダイを通してペースト押出し、直径１７ｍｍの円形のバーを得た。この押出物を直径５００ｍｍの一対のロール間で圧延後、２６０℃の温度でナフサを除去した。得られたＰＴＦＥフィルムの長さは約２５０ｍ、膜厚は０．２ｍｍ、幅は約２６０ｍｍであった。
【００４４】
(実施例１)
前記工程で得られたＰＴＦＥオリジナルフィルムをその長さ方向に延伸率１２倍で一軸延伸後、このフィルムを３８０℃で３秒間の条件で熱処理し、膜厚０．２ｍｍ、幅２６０ｍｍの焼成フィルムを得た。図３Ａに示すエンボスパターンを有するエンボスロールと図４の装置を使用して、前記ＰＴＦＥフィルムに山と隣の山のピッチ間隔Ｘが０．５ｍｍ、高低差Ｙが０．６ｍｍ、ジグザグの角度θが４５°のジグザグ模様を付与した。
【００４５】
前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧は、０．８Ｋｇ／ｃｍであった。エンボスは、長さ方向及び幅方向に連続的にかつフィルム全面に施されていた。
【００４６】
次に前記ＰＴＦＥフィルムを植針付き回転ロールに送り、スリット加工して解繊することにより、編目の長さ方向：幅方向の比がほぼ１：３のひし形状の網目構造を有するＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００４７】
図６に本実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造装置を示す。この製造装置１０は、フィルム供給ロール１１からＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２を送り出し、回転ロール１３の表面に針（ピン）１４が植えられている植針付き回転ロール（ピンロール）１５によりＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２を解繊して網目構造繊維１６とし、次に各フィラメント（長繊維）２１〜２４にスリットし、ガイド１７〜２０を通過させて各巻き取り機２５〜２９で巻き取った。巻き取り機は、ＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２から必要な繊度の長繊維とする設計に応じて任意の数とすることができる。
【００４８】
植針付き回転ロール（ピンロール）は、針密度６針／ｃｍ2、針の長さ：５ｍｍ、ロールの直径５０ｍｍ、図７における針Ａ0とＢ0の距離（軸方向）は３ｍｍ、Ａ0とＡ1の横方向（軸方向）の距離は０．５ｍｍ、Ａ0とＡ1の縦方向（円周方向）の距離は３ｍｍとした。Ａ0〜Ａ4は等間隔に斜行しており、Ａ4とＢ0から始まる列とも等間隔で斜行している。
【００４９】
解繊の条件はピンロールの周速２００m／min、フィルムの供給速度３０m／minであった。
【００５０】
得られた長繊維フィラメントの繊度は１３．３dtexであった。このフィラメントを取り出して幅方向に広げた時の網目構造を図１に示す。この網目を構成する単繊維の大きさは、長軸×短軸で示すと、１２μｍ×８μｍ〜３５μｍ×２０μｍであった。図１において、矢印ＬＤは、フィルムの長さ方向（巻き取り方向）を示す。
【００５１】
(実施例２)
オリジナルフィルムをその長さ方向に９倍の延伸率で一軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件で熱処理、エンボス及び解繊することにより規則的な網目構造を有するＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００５２】
(実施例３)
オリジナルフィルムをその長さ方向に６倍の延伸率で延伸すること及びエンボス加工の間隔を０．２ｍｍ、高低差０．３ｍｍとすることを除き、他の条件は実施例１と同条件でＰＴＦＥ長繊維の製造を行った。長繊維フィラメントの繊度は２４．２dtexであり、規則的な網目構造を形成する単繊維の集合体であった。
【００５３】
(比較例１)
エンボス加工を施さないことを除き、他の条件を実施例３と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。長繊維の繊度は４２．３dtexで実施例３の約２倍の繊度であった。また、単繊維の網目構造は、図１０に示すとおり、不定形な形状でその大きさもランダムなものであった。図１０の符号は図１と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
(実施例４)
ＰＴＦＥオリジナルフィルムをその長さに８倍、幅方向に３倍の延伸率でニ軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件で熱処理、エンボス加工及び解繊してＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００５５】
(実施例５)
ＰＴＦＥオリジナルフィルムを、その長さ方向に６倍、幅方向に２倍の延伸率でニ軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。ＰＴＦＥ長繊維の繊度は７．８dtex、単繊維が形成する網目構造は、図２に示すとおり、編目の長さ方向：幅方向の比がほぼ１：１のひし形状のものであった。図２の符号は図１と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を測定すると、図８に示すグラフのとおりであった。側定数は５０、平均繊度３．１dtex、最小繊度０．９dtex、最大繊度５．２dtex、標準偏差１．０６dtexであり、中央にピークを持つ１山分布をしていた。
【００５７】
次に説明する比較例２との対比からわかるように、本実施例の単繊維の平均繊度は細く、かつ繊度が均一であり、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布であることが確認できた。
【００５８】
(比較例２)
エンボス加工を施さないことを除き、他の条件は実施例５と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。ＰＴＦＥ長繊維フィラメントの繊度は３２．６dtexであり、実施例５の約４倍の繊度であった。
【００５９】
得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を測定すると、図９に示すグラフのとおり２山ピークであった。側定数は５０、平均繊度５．１dtex、最小繊度２．４dtex、最大繊度９．１dtex、標準偏差１．５２dtexの不均一な繊度分布をしていた。また、単繊維の網目構造は、図１０に示すとおり、不定形な形状でその大きさもランダムなものであった。
【００６０】
以上説明した実施例１〜５、及び比較例１,２の結果を表１に示す。表１中、ＰＴＦＥ繊維の繊度、強度、伸度等はＪＩＳ Ｌ１０１５に従って評価した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から明らかなように、供給フィルムにエンボス加工を加えることにより、フィルムは容易に解繊、細繊度化され、より柔軟性のあるＰＴＦＥ長繊維を得ることができる。また、ニ軸延伸フィルムも容易に解繊することが可能であり、ニ軸延伸フィルムの多孔度が高いため、一軸延伸フィルムの場合と比較して約２０％以上低密度化された長繊維を製造することができる。
【００６３】
さらに得られた長繊維をカッターにより繊維長を７０ｍｍに切断して得られる分枝構造を有する短繊維は、図５に示すようにその分枝数と長さは均一でなり、加工品を製造する場合、加工安定性が改善されるという利点がある。
【００６４】
これに対し、エンボス加工がされていないフィルムを解繊した場合は、実施例３と比較例１、実施例５と比較例２から明らかなとおり、生成繊維の繊度が高くなった。また、生成繊維の風合いはやや硬くなる。また長繊維の有する網目構造はランダムであり、このため、これを切断して得られた短繊維の分枝数の分布が広くなり、短繊維の加工安定性が低下する。
【００６５】
以上の他に、本発明の実施例品は、エンボス加工フィルムのスリット加工による解繊が、エンボス加工のないものに比べてより円滑に進むため、広幅フィルムの解繊も容易である。加えて、フィルムの端部まで有効利用が可能であり、長繊維製造時のロスが少なく、製品の歩留まりが高いという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のＰＴＦＥ長繊維を切断した短繊維は分枝構造を有し、前記した以外に高耐熱性フェルト、プリント基板、電池セパレータ、バグフィルター等のウエブ材又はプリプレグ材として極めて有用である。
【００６７】
本発明のＰＴＦＥ長繊維は、これを撚糸して高強度の織布、縫合糸等として使用することができ、特に２軸延伸フィルムから得られる繊維は低密度化が可能であり、加工製品の軽量化および製造コストの低減にも有用である。
【００６８】
本発明のＰＴＦＥ長繊維の特徴の一つである網目構造は樹脂、オイル等を含浸させた加工製品の製造に有用である。撚糸や撚糸をさらに編組してなるシーリング材料において、これらに樹脂分散液、オイル等を含浸させる場合、シーリング材内部への浸透が助長され、含浸材料の保持力を向上させる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は本発明の実施例１における一軸延伸フィルムを使用したＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図２】図２は本発明の実施例５におけるニ軸延伸フィルムを使用したＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図３】図３Ａ−Ｂは本発明の実施例１におけるエンボスバターンを示す図。
【図４】図４Ａは本発明の一実施例におけるエンボス加工を示す概略工程図、図４Ｂはエンボスロールの断面図とその部分拡大断面図。
【図５】図５は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ短繊維の構造を示す図。
【図６】図６は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造装置を示す工程図。
【図７】図７は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造に用いるピンロールの植針配置を示す図。
【図８】図８は本発明の実施例６で得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を示すグラフ。
【図９】図９は比較例２で得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を示すグラフ。
【図１０】図１０は本発明の比較例１及び２におけるエンボス加工をしない場合のＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図１１】図１１Ａは未焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。図１１Ｂは半焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。図１１Ｃは焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。
【００７０】
１ 網目構造長繊維
２ 単繊維
３ 網目
４ 分枝構造短繊維
５ａ〜５ｆ ＰＴＦＥ繊維の枝繊維
１０ ＰＴＦＥ長繊維製造装置
１１ フィルム供給ロール
１２ ＰＴＦＥ延伸フィルム
１３ 回転ロール
１４ 針（ピン）
１５ 植針付き回転ロール（ピンロール）
１６ 網目構造長繊維
１７ スリットされたＰＴＦＥ長繊維
３０ エンボス装置
３１ 彫刻した鋼鉄製ロール
３２ 弾性ロール
３３ エンボスロール
３４ 供給装置
３５ 巻き上げ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥ樹脂は、溶融粘度が極めて高く、またほとんどの溶剤に溶解しないために、一般的に採用されている溶融樹脂や樹脂溶液の押出紡糸のような方法で繊維を製造することができない。従って、従来から種々の特殊な製造方法が採用されてきている。下記特許文献１には、ＰＴＦＥ微粒子の水性分散液とビスコースとの混合液をエマルジョン紡糸した後、高温下でＰＴＦＥを焼結すると同時にビスコースを熱分解除去することによりＰＴＦＥ繊維を製造する方法が提案されている。しかし、この方法によるＰＴＦＥの製造コストは高く、その一方で得られる繊維の強度が低く、従ってこの繊維を原料として得られる加工製品の強度も低いという問題がある。
【０００３】
下記特許文献２及び下記特許文献３等には、ＰＴＦＥのフィルムまたはシートを微小間隔でスリットした後、得られるテープを延伸して高強度のＰＴＦＥ繊維を製造方法が提案されている。しかし、この方法ではスリットされ得られるテープの幅をその長さ方向に沿って一定に保つことが困難であり、またテープの端部分がフィブリル化するという問題がある。このため高度に延伸する工程で一部繊維が破断するという問題も発生する。
【０００４】
下記特許文献４には、ＰＴＦＥ成形品の１軸延伸物、特に１軸延伸フィルムをピンロール針密度２０〜１００針／ｃｍ2のロールを用いて機械的な力により解繊することにより、分枝構造を有するＰＴＦＥ繊維からなる綿状物の製造方法が提案されている。しかし、この方法によると、得られるＰＴＦＥ繊維の長さは大部分１５０ｍｍ以下であり、ＰＴＦＥの長繊維を得ることは困難であった。
【０００５】
また、下記特許文献５には、ＰＴＦＥ成形品の１軸延伸フィルムを機械的な力により解繊することにより、分枝構造を有するＰＴＦＥ繊維からなる綿状物の製造方法が提案されている。しかし、この方法によると得られるＰＴＦＥ繊維の密度は２．１５ｇ／ｃｍ3を超える高比重のものとなり、最終製品として軽量なものを得ることは困難であった。
【特許文献１】米国特許第2,772,444号明細書
【特許文献２】米国特許第3,953,566号明細書
【特許文献３】米国特許第4,187,390号明細書
【特許文献４】日本特許第3079571号公報（米国特許第5,562,986号）
【特許文献５】WO96-00807号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のＰＴＦＥ延伸フィルムを回転ピンロールに供給してＰＴＦＥ繊維を製造する場合、単繊維の細繊化が困難であり、繊度が不均一で、供給フィルムの端部から発生するロスが多いという問題があった。また、長繊維の有する網目構造が不均一であり、このため長繊維を切断して得られる分枝性ＰＴＦＥ短繊維の分枝構造も不均一で安定しないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、単繊維の平均繊度が細く、かつ繊度が均一であるＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供する。さらにフィルムの全幅から繊維を作成することができ、歩留まりが高く、かつ分枝構造が均一で安定化したＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維であって、前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維は部分的に解繊された単繊維が規則正しく配列する網目構造を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別のＰＴＦＥ繊維は、前記の長繊維を切断することにより得られる分枝構造を含む短繊維であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＰＴＦＥ繊維の製造方法は、ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向にスリット加工して長繊維を製造する方法であって、前記延伸フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ前記延伸フィルムの幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工し、その後、前記フィルムを植針された回転ピンロールに供給し、長さ方向に部分的にスリット加工することにより、部分的に解繊されて形成される単繊維が規則正しく配列する網目構造を含む長繊維を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ＰＴＦＥの一軸延伸フィルム又はニ軸延伸フィルムに、エンボス加工をした後にスリットヤーンとすることにより、単繊維の平均繊度が細く、かつ繊度が均一であり、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布であるＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供できる。また、フィルムの全幅から繊維を作成することができ、歩留まりが高く、かつ分枝構造が均一で安定化したＰＴＦＥ繊維とその製造方法を提供できる。
【００１２】
さらに本発明の製造方法によれば、特異な網目構造を有する高強度ＰＴＦＥ繊維を、簡便な工程で安定的に、しかも比較的低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の繊維はフィブリル構造を有するスリット繊維であり、幅方向に広げると単繊維が部分的に解繊して網目構造を形成する。すなわち、ＰＴＦＥフィルムがスリット加工されて単繊維が網目状になった状態に解繊される。網目構造は、その一例を図１及び図２に示す通りである。図１及び図２の左側のスケールで示される数値はｃｍである。網目の大きさ及び形状は、スリット加工に供給するＰＴＦＥフィルムの延伸倍率、及びエンボス加工の際のエンボス形状により異なるが、その全体の形状は一定であり安定した形状の網目構造である。網目構造を形成する単繊維の長さは一例として３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。また一例として一本の単繊維の大きさは長軸×短軸で１０μｍ×７μｍ〜５０μｍ〜２０μｍの範囲にある。
【００１４】
本発明において、単繊維とは、それ以上分割不可能な繊維を意味する。長繊維を構成する場合には網目構造を構成する一つの繊維である。この長繊維を長さ方向と垂直に切断して得られる短繊維では、主鎖繊維と分岐繊維になる。
【００１５】
本発明の長繊維は前記単繊維の集合体である。この長繊維の繊度は０．５dtex〜６００dtexであることが好ましい。また本発明のスリット繊維の形状は偏平状であり厚さは５μｍ〜４５０μｍであることが好ましい。より好ましくは、１０μｍ〜４００μｍである。ここで偏平状とは、断面が方形でありリボン状のものをいう。
【００１６】
本発明のＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の平均繊度は４．５dtex以下、さらに好ましくは４dtex以下とすることができる。従来はエンボス加工していなかったため、５dtexを超える単繊維しか得られなかった。したがって本発明は、従来技術に比較して細繊化できる利点がある。
【００１７】
また本発明は、ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の繊度分布が中央にピークを持つ１山分布である。これにより、繊度の均一性が高いＰＴＦＥ繊維を提供できる。ここで、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布とは、多数の測定サンプル中で、平均繊度近辺のサンプル数が最も高く、平均繊度から離れるにしたがって順次サンプル数が減っていく分布をいう。
【００１８】
本発明は乳化重合方法により得られたＰＴＦＥファインパウダーを原料として得られたＰＴＦＥの延伸フィルムに、その長さ方向及び幅方向の双方に連続したエンボス加工を施した後、このフィルムを回転ピンロールに供給し、機械的に解繊することにより技術的問題を解決するものである。
【００１９】
ＰＴＦＥフィルムは従来から知られている方法で製造することができる。即ち、ＰＴＦＥファインパウダーと押出助剤である石油系オイルとの混合物をペースト押出方法によりロッド、バー、シートの形状の連続した押出物を成形し、次にこの押出成形品をカレンダリングロールを用いてフィルム状に圧延した後、圧延フィルムから溶剤抽出または加熱して押出助剤を除去することによりＰＴＦＥのオリジナルフィルムを得る。
【００２０】
ＰＴＦＥファインパウダーと押出助剤との重量混合比は通常８０：２０から７７：２３の範囲であり、ペースト押出しのリダクション比（ＲＲ）は５００：１以下である。また、押出助剤の除去には加熱方法を採用することが多く、その温度は３００℃以下、２５０℃〜２８０℃の温度が好ましい。
【００２１】
本発明のＰＴＦＥ繊維の構造は、基本的には前記オリジナルフィルムを延伸後、延伸フィルムに、その長さ方向及び幅方向の双方に連続したエンボス加工を施し、その後このフィルムを回転ピンロール供給し、スリット加工することにより解繊するが、その実施形態は次に示す様々の工程を含むものである。即ち、下記に示す例のプロセスなどである。
（１）オリジナルフィルム−延伸−エンボス加工−スリット加工
（２）オリジナルフィルム−延伸−熱処理−エンボス加工−スリット加工
（３）オリジナルフィルム−熱処理−延伸−エンボス加工−スリット加工
前記エンボス加工と前記スリット加工は、生産性の効率を考慮すると連続して行うことが好ましい。
【００２２】
オリジナルフィルムの延伸は一軸方向であってもよいし、二軸方向であってもよい。
【００２３】
一軸延伸の場合、フィルムの長さ方向（ＬＤ）の延伸倍率は４倍以上、好ましくは６倍以上である。延伸倍率を大きくすればするほど得られるＰＴＦＥ繊維の強度は高くなる。
【００２４】
二軸延伸の場合ＬＤは４倍以上、好ましくは６倍以上であり、これと直交するフィルムの幅方向（ＴＤ）の延伸倍率は１．５倍以上５倍以下、好ましくは２倍以上３倍以下の範囲である。
【００２５】
二軸延伸はＬＤ方向、ＴＤ方向同時延伸、またはＬＤ方向延伸後ＴＤ方向の延伸を行う二段延伸のいずれであってもよい。二軸延伸フィルムの解繊では比較的低密度のＰＴＦＥ繊維を得ることが可能であり、繊維およびその加工品の容量当りの価格を低減できるという利点がある。
【００２６】
エンボス加工後、次の解繊工程に供するＰＴＦＥフィルムは、未焼成、半焼成、又は焼成のいずれのフィルムでもよいが、生成したＰＴＦＥが塊状になり難いという取扱性の観点に立てば、半焼成又は焼成フィルムであることが好ましい。
【００２７】
ここで未焼成、半焼成、焼成ＰＴＦＥフィルムの性質の相違を、図１１Ａ〜Ｃに示すＤＳＣ(differential scanning calorimeter)による熱挙動のチャートにより説明する。
【００２８】
図１１Ａは未焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、３２７℃及び３３８℃付近のショルダーを持ち、吸熱の主ピークは３４７℃付近にある。
【００２９】
図１１Ｂは半焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、３２７℃及び３３８℃付近のショルダーは消滅し、吸熱ピークは単一の３４７℃±２℃付近にある。この半焼成ＰＴＦＥフィルムは、３２７℃〜３５０℃の温度範囲で熱処理するか、又は３５０℃以上で短時間熱処理することにより得られる。
【００３０】
図１１Ｃは焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートであり、吸熱ピークは単一の３２７℃付近にある。これはＰＴＦＥ結晶の融解による吸熱ピークである。この焼成ＰＴＦＥフィルムは、３５０℃以上、好ましくは３７０℃以上の温度で熱処理することにより得られる。
【００３１】
解繊に供給するＰＴＦＥフィルムの厚さは５μｍ〜４５０μｍ、好ましくは１０μｍ〜４００μｍである。
【００３２】
エンボス加工のパターンは、延伸ＰＴＦＥフィルムの長さ方向に直線的であり、また長さ方向及び幅方向の双方に連続的なものであればよい。前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の山と隣の山のピッチ間隔が０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、とくに好ましくは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である。前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の高低差（頂点と底点の差）は０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍである。このようなエンボスは、エンボス加工用のロールを使用して付与することができる。
【００３３】
本発明において、直線状エンボス加工の「直線状」とは、厳密な意味の直線ではなく、エンボス加工性が向上する程度の直線状であればよく、直線状の意味は広く解釈される。
【００３４】
本発明における好ましいエンボスパターンの一例を挙げると、図３Ａ−Ｂに示すとおりである。図３Ａは、延伸ＰＴＦＥフィルムの片面にエンボス痕を付与した例である。これは、図４で説明する弾性ロール３２（ゴムロール）の硬度を高くし、線圧を低くすることで形成できる。図３Ｂは、延伸ＰＴＦＥフィルムの両面にエンボス痕を付与した例である。これは、図４で説明する弾性ロール３２（ゴムロール）の硬度を低くし、線圧を高くすることで形成できる。図３Ａ−Ｂにおいて、矢印ＬＤは延伸フィルムの長さ方向（巻き取り方向）、矢印ＴＤは同フィルムの幅方向を示す。
【００３５】
図４Ａに本発明の一実施例におけるエンボス加工の概略工程図を示す。エンボス装置３０のエンボスロール３３は、所定のジグザグ又は凹凸模様を彫刻した鋼鉄製ロール３１と、弾性ロール３２で構成される。弾性ロール３２は、弾力性のある圧縮ペーパーロール、圧縮コットンロール又はゴムロールであってもよい。ＰＴＦＥフィルムは供給装置３４から送り出し、鋼鉄製ロール３１と弾性ロール３２からなるエンボスロール３３間を通過させることにより、ＰＴＦＥフィルムに模様を付与し、巻き上げ装置３５に巻き上げる。前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧は、０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍの範囲であることが好ましい。エンボス加工の温度は室温（約２５℃）でかまわない。
【００３６】
図４Ｂは、鋼鉄製エンボスロール３１の断面図とその拡大断面図である。この例においては、エンボスロールの表面はジクザグ状とし、山と隣の山のピッチ間隔Ｘを０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、高低差Ｙを０．２ｍｍ〜１ｍｍ、ジグザグの角度θを１５°〜６０°の範囲とする。
【００３７】
エンボス加工を施した延伸ＰＴＦＥフィルムを解繊すると、無理な解繊力が作用することなく、幅広フィルムの端部迄容易に解繊することが可能となり、また規則的な単繊維の網目が形成される。
【００３８】
なお、エンボス加工を施した延伸ＰＴＦＥフィルムを解繊した後の繊維には、前記エンボスローラの模様は残らない。
【００３９】
次に、解繊によるＰＴＦＥ長繊維の製造について説明する。長繊維とは、本発明では解繊に供給するＰＴＦＥフィルムと実質的に同等の長さの繊維であることを意味する。供給フィルムの長さはどのようなものであっても良いが、一例として長さ１，０００ｍ〜１０,０００ｍ程度が実用的である。解繊には、ピンロール又は一対のピンロールが使用される。ピンロールの針径は０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ、針の長さは０．５〜５ｍｍのものを使用し、植針の密度は３〜２５針／ｃｍ2、好ましくは３〜１５針／ｃｍ2、さらに好ましくは４〜１０針ｃｍ2である。植針密度が２５針／ｃｍ2を越えると長繊維ＰＴＦＥが得られず、生成繊維は５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の短繊維となる。ピンロール表面への針の植針配置の好ましい一例を図６に示すが、配置はこれに限定されるものではない。ピンロールの回転の周速は５０〜５００ｍ／min、好ましくは６０〜３００m／minであり、延伸、エンボス加工ＰＴＦＥフィルムの供給速度は１０〜１００m／min、好ましくは２０〜６０m／minである。
【００４０】
ＰＴＦＥ短繊維は、その応用の目的、用途等に応じて、前記解繊処理で得られた網目構造を有するＰＴＦＥ繊維を任意の長さに切断することにより製造することができる。短繊維とする場合は、長さ３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度、好適には５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度にカットすることが好ましい。この際、ＰＴＦＥ長繊維の網目構造は破断され、ＰＴＦＥ短繊維は図５に示すような分枝構造短繊維４となる。この分枝構造短繊維４の分枝５ａ〜５ｆはほぼ同一の長さであり、均一性が高かった。
【００４１】
本発明のＰＴＦＥ長繊維および短繊維は、耐熱性、化学的安定性等が要求される応用製品に加工することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
【００４３】
（ＰＴＦＥのオリジナルフィルムの製造）
乳化重合法で得られたＰＴＦＥファインパウダー８０質量部に対してナフサ２０質量部を混合し、この混合物をＲＲ８０：１の条件で角度６０°のダイを通してペースト押出し、直径１７ｍｍの円形のバーを得た。この押出物を直径５００ｍｍの一対のロール間で圧延後、２６０℃の温度でナフサを除去した。得られたＰＴＦＥフィルムの長さは約２５０ｍ、膜厚は０．２ｍｍ、幅は約２６０ｍｍであった。
【００４４】
(実施例１)
前記工程で得られたＰＴＦＥオリジナルフィルムをその長さ方向に延伸率１２倍で一軸延伸後、このフィルムを３８０℃で３秒間の条件で熱処理し、膜厚０．２ｍｍ、幅２６０ｍｍの焼成フィルムを得た。図３Ａに示すエンボスパターンを有するエンボスロールと図４の装置を使用して、前記ＰＴＦＥフィルムに山と隣の山のピッチ間隔Ｘが０．５ｍｍ、高低差Ｙが０．６ｍｍ、ジグザグの角度θが４５°のジグザグ模様を付与した。
【００４５】
前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧は、０．８Ｋｇ／ｃｍであった。エンボスは、長さ方向及び幅方向に連続的にかつフィルム全面に施されていた。
【００４６】
次に前記ＰＴＦＥフィルムを植針付き回転ロールに送り、スリット加工して解繊することにより、編目の長さ方向：幅方向の比がほぼ１：３のひし形状の網目構造を有するＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００４７】
図６に本実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造装置を示す。この製造装置１０は、フィルム供給ロール１１からＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２を送り出し、回転ロール１３の表面に針（ピン）１４が植えられている植針付き回転ロール（ピンロール）１５によりＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２を解繊して網目構造繊維１６とし、次に各フィラメント（長繊維）２１〜２４にスリットし、ガイド１７〜２０を通過させて各巻き取り機２５〜２９で巻き取った。巻き取り機は、ＰＴＦＥの延伸かつエンボス加工されたフィルム１２から必要な繊度の長繊維とする設計に応じて任意の数とすることができる。
【００４８】
植針付き回転ロール（ピンロール）は、針密度６針／ｃｍ2、針の長さ：５ｍｍ、ロールの直径５０ｍｍ、図７における針Ａ0とＢ0の距離（軸方向）は３ｍｍ、Ａ0とＡ1の横方向（軸方向）の距離は０．５ｍｍ、Ａ0とＡ1の縦方向（円周方向）の距離は３ｍｍとした。Ａ0〜Ａ4は等間隔に斜行しており、Ａ4とＢ0から始まる列とも等間隔で斜行している。
【００４９】
解繊の条件はピンロールの周速２００m／min、フィルムの供給速度３０m／minであった。
【００５０】
得られた長繊維フィラメントの繊度は１３．３dtexであった。このフィラメントを取り出して幅方向に広げた時の網目構造を図１に示す。この網目を構成する単繊維の大きさは、長軸×短軸で示すと、１２μｍ×８μｍ〜３５μｍ×２０μｍであった。図１において、矢印ＬＤは、フィルムの長さ方向（巻き取り方向）を示す。
【００５１】
(実施例２)
オリジナルフィルムをその長さ方向に９倍の延伸率で一軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件で熱処理、エンボス及び解繊することにより規則的な網目構造を有するＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００５２】
(実施例３)
オリジナルフィルムをその長さ方向に６倍の延伸率で延伸すること及びエンボス加工の間隔を０．２ｍｍ、高低差０．３ｍｍとすることを除き、他の条件は実施例１と同条件でＰＴＦＥ長繊維の製造を行った。長繊維フィラメントの繊度は２４．２dtexであり、規則的な網目構造を形成する単繊維の集合体であった。
【００５３】
(比較例１)
エンボス加工を施さないことを除き、他の条件を実施例３と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。長繊維の繊度は４２．３dtexで実施例３の約２倍の繊度であった。また、単繊維の網目構造は、図１０に示すとおり、不定形な形状でその大きさもランダムなものであった。図１０の符号は図１と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
(実施例４)
ＰＴＦＥオリジナルフィルムをその長さに８倍、幅方向に３倍の延伸率でニ軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件で熱処理、エンボス加工及び解繊してＰＴＦＥ長繊維を得た。
【００５５】
(実施例５)
ＰＴＦＥオリジナルフィルムを、その長さ方向に６倍、幅方向に２倍の延伸率でニ軸延伸し、他の条件は実施例１と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。ＰＴＦＥ長繊維の繊度は７．８dtex、単繊維が形成する網目構造は、図２に示すとおり、編目の長さ方向：幅方向の比がほぼ１：１のひし形状のものであった。図２の符号は図１と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を測定すると、図８に示すグラフのとおりであった。側定数は５０、平均繊度３．１dtex、最小繊度０．９dtex、最大繊度５．２dtex、標準偏差１．０６dtexであり、中央にピークを持つ１山分布をしていた。
【００５７】
次に説明する比較例２との対比からわかるように、本実施例の単繊維の平均繊度は細く、かつ繊度が均一であり、繊度分布が中央にピークを持つ１山分布であることが確認できた。
【００５８】
(比較例２)
エンボス加工を施さないことを除き、他の条件は実施例５と同条件でＰＴＦＥ長繊維を得た。ＰＴＦＥ長繊維フィラメントの繊度は３２．６dtexであり、実施例５の約４倍の繊度であった。
【００５９】
得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を測定すると、図９に示すグラフのとおり２山ピークであった。側定数は５０、平均繊度５．１dtex、最小繊度２．４dtex、最大繊度９．１dtex、標準偏差１．５２dtexの不均一な繊度分布をしていた。また、単繊維の網目構造は、図１０に示すとおり、不定形な形状でその大きさもランダムなものであった。
【００６０】
以上説明した実施例１〜５、及び比較例１,２の結果を表１に示す。表１中、ＰＴＦＥ繊維の繊度、強度、伸度等はＪＩＳ Ｌ１０１５に従って評価した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から明らかなように、供給フィルムにエンボス加工を加えることにより、フィルムは容易に解繊、細繊度化され、より柔軟性のあるＰＴＦＥ長繊維を得ることができる。また、ニ軸延伸フィルムも容易に解繊することが可能であり、ニ軸延伸フィルムの多孔度が高いため、一軸延伸フィルムの場合と比較して約２０％以上低密度化された長繊維を製造することができる。
【００６３】
さらに得られた長繊維をカッターにより繊維長を７０ｍｍに切断して得られる分枝構造を有する短繊維は、図５に示すようにその分枝数と長さは均一でなり、加工品を製造する場合、加工安定性が改善されるという利点がある。
【００６４】
これに対し、エンボス加工がされていないフィルムを解繊した場合は、実施例３と比較例１、実施例５と比較例２から明らかなとおり、生成繊維の繊度が高くなった。また、生成繊維の風合いはやや硬くなる。また長繊維の有する網目構造はランダムであり、このため、これを切断して得られた短繊維の分枝数の分布が広くなり、短繊維の加工安定性が低下する。
【００６５】
以上の他に、本発明の実施例品は、エンボス加工フィルムのスリット加工による解繊が、エンボス加工のないものに比べてより円滑に進むため、広幅フィルムの解繊も容易である。加えて、フィルムの端部まで有効利用が可能であり、長繊維製造時のロスが少なく、製品の歩留まりが高いという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のＰＴＦＥ長繊維を切断した短繊維は分枝構造を有し、前記した以外に高耐熱性フェルト、プリント基板、電池セパレータ、バグフィルター等のウエブ材又はプリプレグ材として極めて有用である。
【００６７】
本発明のＰＴＦＥ長繊維は、これを撚糸して高強度の織布、縫合糸等として使用することができ、特に２軸延伸フィルムから得られる繊維は低密度化が可能であり、加工製品の軽量化および製造コストの低減にも有用である。
【００６８】
本発明のＰＴＦＥ長繊維の特徴の一つである網目構造は樹脂、オイル等を含浸させた加工製品の製造に有用である。撚糸や撚糸をさらに編組してなるシーリング材料において、これらに樹脂分散液、オイル等を含浸させる場合、シーリング材内部への浸透が助長され、含浸材料の保持力を向上させる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は本発明の実施例１における一軸延伸フィルムを使用したＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図２】図２は本発明の実施例５におけるニ軸延伸フィルムを使用したＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図３】図３Ａ−Ｂは本発明の実施例１におけるエンボスバターンを示す図。
【図４】図４Ａは本発明の一実施例におけるエンボス加工を示す概略工程図、図４Ｂはエンボスロールの断面図とその部分拡大断面図。
【図５】図５は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ短繊維の構造を示す図。
【図６】図６は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造装置を示す工程図。
【図７】図７は本発明の一実施例におけるＰＴＦＥ長繊維の製造に用いるピンロールの植針配置を示す図。
【図８】図８は本発明の実施例６で得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を示すグラフ。
【図９】図９は比較例２で得られた長繊維フィラメントの単繊維の繊度分布を示すグラフ。
【図１０】図１０は本発明の比較例１及び２におけるエンボス加工をしない場合のＰＴＦＥ長繊維の網目構造を示す図。
【図１１】図１１Ａは未焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。図１１Ｂは半焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。図１１Ｃは焼成ＰＴＦＥフィルムの熱挙動チャートである。
【００７０】
１ 網目構造長繊維
２ 単繊維
３ 網目
４ 分枝構造短繊維
５ａ〜５ｆ ＰＴＦＥ繊維の枝繊維
１０ ＰＴＦＥ長繊維製造装置
１１ フィルム供給ロール
１２ ＰＴＦＥ延伸フィルム
１３ 回転ロール
１４ 針（ピン）
１５ 植針付き回転ロール（ピンロール）
１６ 網目構造長繊維
１７ スリットされたＰＴＦＥ長繊維
３０ エンボス装置
３１ 彫刻した鋼鉄製ロール
３２ 弾性ロール
３３ エンボスロール
３４ 供給装置
３５ 巻き上げ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維であって、
前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維は部分的に解繊された単繊維が規則正しく配列する網目構造を含むことを特徴とするＰＴＦＥ繊維。
【請求項２】
前記ＰＴＦＥ繊維が、半焼成又は焼成ＰＴＦＥである請求項１に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項３】
前記ＰＴＦＥ延伸フィルムは、一軸又は二軸延伸フィルムである請求項１に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項４】
前記一軸延伸フィルムが、フィルムの長さ方向に４倍以上延伸されている請求項３に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項５】
前記ニ軸延伸フィルムが、フィルムの長さ方向に４倍以上、及び幅方向に１．５〜５倍延伸されている請求項３に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項６】
前記ＰＴＦＥ長繊維の繊度は０．５dtex〜６００dtexである請求項１〜５のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項７】
前記ＰＴＦＥ繊維が偏平状であり、厚さが５μｍ〜４５０μｍの範囲である請求項１〜６のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項８】
前記ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の平均繊度が４．５dtex以下である請求項１〜７のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項９】
前記ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の繊度分布が中央にピークを持つ１山分布である請求項１〜８のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの長繊維を切断することにより得られる分枝構造を含む短繊維であることを特徴とするＰＴＦＥ繊維。
【請求項１１】
ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向にスリット加工して長繊維を製造する方法であって、
前記延伸フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ前記延伸フィルムの幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工し、
その後、前記フィルムを植針された回転ピンロールに供給し、長さ方向に部分的にスリット加工することにより、部分的に解繊されて形成される単繊維が規則正しく配列する網目構造を含む長繊維を得ることを特徴とするＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１２】
前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の山と隣の山のピッチ間隔が０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲である請求項１１に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１３】
前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の高低差が０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲である請求項１１又は１２に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１４】
前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧が０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍの範囲である請求項１１〜１３のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１５】
前記ピンロールの植針密度が３〜２５針／ｃｍ2である請求項１１に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１６】
前記ピンロールの周速が５０〜５００ｍ／min、延伸、エンボス加工フィルムの送り速度が１０〜１００m／minである請求項１１又は１５に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１７】
前記延伸、エンボス加工フィルムを、回転植針ピンロールに供給して解繊した後、分繊して複数の巻き取り機で巻き取る請求項１１〜１６のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１８】
前記ＰＴＦＥ繊維が、半焼成又は焼成ＰＴＦＥである請求項１１〜１７のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１９】
前記ＰＴＦＥ延伸フィルムは、一軸又は二軸延伸フィルムである請求項１１〜１８のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２０】
前記一軸延伸フィルムは、フィルムの長さ方向に４倍以上延伸して製造されている請求項１９に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２１】
前記ニ軸延伸フィルムは、フィルムの長さ方向に４倍以上、及び幅方向に１．５〜５倍延伸して製造されている請求項１９に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２２】
請求項１１〜２１のいずれかに記載の製造方法により得られたＰＴＦＥ長繊維をカッターにより切断して短繊維とし、分枝構造を含むＰＴＦＥ短繊維を製造することを特徴とするＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２３】
前記エンボス加工と、前記スリット加工を連続して行う請求項１１〜２２に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の延伸フィルムを長さ方向に部分的にスリットした長繊維であって、
前記フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工した後にスリットすることにより、前記長繊維は部分的に解繊された単繊維が規則正しく配列する網目構造を含むことを特徴とするＰＴＦＥ繊維。
【請求項２】
前記ＰＴＦＥ繊維が、半焼成又は焼成ＰＴＦＥである請求項１に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項３】
前記ＰＴＦＥ延伸フィルムは、一軸又は二軸延伸フィルムである請求項１に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項４】
前記一軸延伸フィルムが、フィルムの長さ方向に４倍以上延伸されている請求項３に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項５】
前記ニ軸延伸フィルムが、フィルムの長さ方向に４倍以上、及び幅方向に１．５〜５倍延伸されている請求項３に記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項６】
前記ＰＴＦＥ長繊維の繊度は０．５dtex〜６００dtexである請求項１〜５のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項７】
前記ＰＴＦＥ繊維が偏平状であり、厚さが５μｍ〜４５０μｍの範囲である請求項１〜６のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項８】
前記ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の平均繊度が４．５dtex以下である請求項１〜７のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項９】
前記ＰＴＦＥ繊維を構成する単繊維の繊度分布が中央にピークを持つ１山分布である請求項１〜８のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの長繊維を切断することにより得られる分枝構造を含む短繊維であることを特徴とするＰＴＦＥ繊維。
【請求項１１】
ＰＴＦＥの延伸フィルムを長さ方向にスリット加工して長繊維を製造する方法であって、
前記延伸フィルムの長さ方向に沿って直線状、かつ前記延伸フィルムの幅方向にジクザグ状又は凹凸状にエンボス加工し、
その後、前記フィルムを植針された回転ピンロールに供給し、長さ方向に部分的にスリット加工することにより、部分的に解繊されて形成される単繊維が規則正しく配列する網目構造を含む長繊維を得ることを特徴とするＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１２】
前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の山と隣の山のピッチ間隔が０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲である請求項１１に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１３】
前記直線状エンボス加工におけるジクザグ状又は凹凸状の高低差が０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲である請求項１１又は１２に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１４】
前記エンボス加工時におけるエンボスロールの線圧が０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍの範囲である請求項１１〜１３のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１５】
前記ピンロールの植針密度が３〜２５針／ｃｍ2である請求項１１に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１６】
前記ピンロールの周速が５０〜５００ｍ／min、延伸、エンボス加工フィルムの送り速度が１０〜１００m／minである請求項１１又は１５に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１７】
前記延伸、エンボス加工フィルムを、回転植針ピンロールに供給して解繊した後、分繊して複数の巻き取り機で巻き取る請求項１１〜１６のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１８】
前記ＰＴＦＥ繊維が、半焼成又は焼成ＰＴＦＥである請求項１１〜１７のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項１９】
前記ＰＴＦＥ延伸フィルムは、一軸又は二軸延伸フィルムである請求項１１〜１８のいずれかに記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２０】
前記一軸延伸フィルムは、フィルムの長さ方向に４倍以上延伸して製造されている請求項１９に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２１】
前記ニ軸延伸フィルムは、フィルムの長さ方向に４倍以上、及び幅方向に１．５〜５倍延伸して製造されている請求項１９に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２２】
請求項１１〜２１のいずれかに記載の製造方法により得られたＰＴＦＥ長繊維をカッターにより切断して短繊維とし、分枝構造を含むＰＴＦＥ短繊維を製造することを特徴とするＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【請求項２３】
前記エンボス加工と、前記スリット加工を連続して行う請求項１１〜２２に記載のＰＴＦＥ繊維の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１２４８９９（Ｐ２００６−１２４８９９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５７９１３（Ｐ２００５−５７９１３）
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（５９７００１１０９）宇明泰化工股▲ふん▼有限公司 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２日（２００５．３．２）
【出願人】（５９７００１１０９）宇明泰化工股▲ふん▼有限公司 (3)
【Ｆターム（参考）】
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