説明

耐熱性ブレンド繊維

【課題】優れた力学的物性と、耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などとを兼ね備えた、熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とからなる、耐熱性ブレンド繊維および耐熱性布帛の提供。
【解決手段】本発明により、熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とのポリマーブレンドからなる繊維であり、かつポリエーテルイミドおよび主鎖型液晶樹脂が該繊維の中でそれぞれ不連続に存在している耐熱性ブレンド繊維が提供される。
本耐熱性繊維は、単繊維強度が3.0cN/dtex以上、かつ、220℃における乾熱収縮率が3%以下の性能を有することができる。
本耐熱性ブレンド繊維を10重量%以上含有することにより耐熱性布帛が提供される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、優れた力学的物性を有するとともに、耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などを兼ね備えた、耐熱性ブレンド繊維に関する。特に、ポリエーテルイミド系ポリマーと主鎖型液晶樹脂とからなる、優れた力学的物性を有するとともに、耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などを兼ね備えた、耐熱性ブレンド繊維に関する。
【0002】
本明細書において、ポリエーテルイミド系ポリマーおよびポリエーテルイミド繊維を略称してそれぞれPEI系ポリマーおよびPEI繊維と称することがある。
【背景技術】
【0003】
従来、非晶性PEI系ポリマーは、力学的物性、難燃性、耐熱性、機械的特性、電気絶縁性また溶融加工性に優れていることから、スーパーエンジニアリングプラスチックとして、フィルムや成形品にして、電気・電子部品や自動車部品など様々な分野で幅広く使われている。
【0004】
このような特徴をもつ非晶性PEI系ポリマーを溶融紡糸し、延伸して、非晶性ポリエーテルイミド繊維の強度を向上させようとする提案がなされている(例えば特許文献1〜2参照)。
【0005】
また、ポリエーテルイミドと液晶ポリマーとをブレンドして成形された成形品はポリエーテルイミド単独の成形品よりも熱変形温度が高く、曲げ強さが改善されることが知られている(特許文献3)。ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とを複合して繊維化することにより高弾性率ポリエーテルイミド繊維を製造する製造方法が知られている(特許文献4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭59−22726号公報
【特許文献2】特開昭63−275712号公報
【特許文献3】特開昭63−215769号公報
【特許文献4】特開平3−213520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1〜2で示されるように、延伸により高強度化した繊維を得るという技術は、一般的に広く知られている。しかしながら、非晶性ポリマーから繊維を製造する場合、延伸あるいはその後の熱処理では、配向結晶化が起こらないために、延伸を施すと分子は逆に不安定に伸びきった状態になり、分子運動性の低い室温ではその構造が保たれるために強度の向上は見られても、100℃を超えるような高温域では徐々に分子運動の増大に起因するエントロピー収縮が起こり、PEI系ポリマーのガラス転移温度付近である200℃では大きな収縮を伴うことになり、実用上使用するには課題を残すものであった。
【0008】
特許文献3の発明では、ポリエーテルイミドとブレンドされている液晶ポリマーが、単独の液晶ポリマーから形成された繊維の様に高度に配向していないため引張り強さがポリエーテルイミド単体よりも改善されているものではない。また、特許文献4に記載された方法では、主鎖型液晶樹脂が繊維中に連続して存在するため、液晶樹脂から得られた繊維の有する伸度以上の伸度を有することが出来ず、また、加工時に糸切れが発生しやすく、かつ強度も液晶樹脂の占有比率に比例した強度しか得ることが出来なかった。
【0009】
上記の従来技術における問題点を考慮して、本発明の目的は、優れた力学的物性と耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などを兼ね備えた、PEI系ポリマーと液晶樹脂とからなる耐熱性ブレンド繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者等は上記した耐熱性ブレンド繊維を得るべく鋭意検討を重ねた結果、主鎖型液晶樹脂を繊維中で不連続かつ高度に配向させた形で分布させることにより、耐熱性が高く、強度の高い耐熱性ブレンド繊維を製造できることを見出した。
すなわち、本発明の第1の構成は、熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とのポリマーブレンドからなる繊維であり、かつ、前記ポリエーテルイミドおよび前記主鎖型液晶樹脂が前記繊維の中でそれぞれ不連続に存在していることを特徴とする耐熱性ブレンド繊維である。
【0011】
本発明において、主鎖型液晶樹脂とは、主鎖にメソゲン基(液晶性基)を有するポリマーを意味する。また、不連続とは、ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とが繊維中においてそれぞれ別々に(非相溶の状態で)存在しており、ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とがそれぞれ繊維軸方向に実質的に切れ目なく連続している状態ではないことを意味している。
【0012】
前記耐熱性ブレンド繊維において、ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂の重量比率が(ポリエーテルイミド)/(主鎖型液晶樹脂)=75/25〜1/99であることが好ましい。
【0013】
また、前記ポリエーテルイミドが、下記の一般式化1で示されるものであることが好ましい。
【0014】
【化1】


(式中、R1は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基であり、R2は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基を表す。)
【0015】
また、本発明において、主鎖型液晶樹脂が液晶ポリエステルまたは液晶ポリエステルアミドであることが好ましい。
【0016】
さらにまた、本発明において、耐熱性ブレンド繊維は、3.0cN/dtex以上の単繊維強度を有し、かつ、220℃における乾熱収縮率が3%以下であることが可能である。
【0017】
本発明の第2の構成は、本発明の第1の構成の耐熱性ブレンド繊維を10重量%以上含有してなることを特徴とする耐熱性布帛である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、優れた力学的物性と耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などを兼ね備え、且つ紙や不織布にするに好適な耐熱性ブレンド繊維、とくに単繊維の繊度が小さい耐熱性ブレンド繊維を提供することが可能である。また本発明の耐熱性ブレンド繊維は、特別な工程を必要とせず、通常の繊維製造工程で製造可能であり、得られた耐熱性ブレンド繊維は、紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、一般産業資材分野、電気電子材料分野、農業資材分野、アパレル分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶用の材料分野などをはじめとして多くの用途に極めて有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】実施例2で得られた本発明の耐熱性ブレンド繊維の繊維断面電顕写真。
【図2】実施例2で得られた本発明の耐熱性ブレンド繊維の繊維断面電顕写真(図1とは倍率が異なる)。
【発明を実施するための形態】
【0020】
(耐熱性ブレンド繊維の基本構成)
本発明の耐熱性ブレンド繊維は、熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とをブレンドして溶融紡糸することにより形成されている。熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とをブレンドして溶融した場合、それぞれの樹脂は相溶することなく混合し、冷却されて固化するので、フィブリル化しやすい主鎖型液晶樹脂が繊維軸方向にミクロ繊維状となって配列して存在し、ポリエーテルイミドがその間隙に存在し、両者はそれぞれ完全に連続することなく、不連続となっている。このようにして繊維が形成されているために、本発明の耐熱性ブレンド繊維は、熱可塑性ポリエーテルイミドの持つ特性と主鎖型液晶樹脂の持つ特性がそれぞれ発現しやすい特性を有している。
【0021】
(熱可塑性ポリエーテルイミド)
本発明の耐熱性ブレンド繊維を構成する非晶性PEI系ポリマー(熱可塑性ポリエーテルイミド)について説明する。本発明で用いる非晶性PEI系ポリマーとは、脂肪族、脂環族または芳香族系のエーテル単位と環状イミドを繰り返し単位として含有するポリマーであり、非晶性、溶融成形性を有すものであれば特に限定されない。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、非晶性PEI系ポリマーの主鎖に環状イミド、エーテル結合以外の構造単位、例えば脂肪族、脂環族または芳香族エステル単位、オキシカルボニル単位等が含有されていてもよい。
【0022】
具体的な非晶性PEI系ポリマーとしては、下記[化2]で示されるポリマーが好適に使用される。但し、式中R1は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基であり、R2は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基である。
【0023】
【化2】

【0024】
上記R1、R2としては、例えば、下記式群に示される芳香族残基を有するものが好ましく使用される。
【0025】
【化3】

【0026】
本発明では、非晶性、溶融成形性、コストの観点から、下記の[化4]で示される構造単位を主として有する、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましく使用される。このポリエーテルイミドは、「ウルテム」(ULTEM)の商標でサービックイノベイティブプラスチックス社から市販されている。
【0027】
【化4】

【0028】
本発明で用いる非晶性PEI系ポリマーは、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性、主鎖型液晶樹脂とのブレンド紡糸工程通過性を考慮すると、360℃、せん断速度1200sec−1での溶融粘度が5000poise以下を満たすものが望ましく、その観点からは、重量平均分子量(Mw)が5万以下であることが望ましい。高分子量のものを用いると、繊維強度、耐熱性等の点で優れるので好ましいが、樹脂製造コストや繊維化コストなどの観点から、より好ましくは、Mwが2000〜45000であり、さらに好ましくは10000〜40000である。
【0029】
(主鎖型液晶樹脂)
本発明に用いる主鎖型液晶樹脂としては、溶融して繊維を形成することのできる主鎖型液晶樹脂であれば特にその化学構造について限定されるものではなく、ポリエステル系、ポリエステルアミド系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系などを挙げることができるが、なかでも可紡性の点からポリエステル系、ポリエステルアミド系が好ましく用いられる。
【0030】
(液晶ポリエステル)
本発明で用いる主鎖型液晶ポリエステルは、芳香族ジオ−ル、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等の反復構成単位からなるが、下記化5〜化7に示す反復構成単位の組合せからなるものが好ましい。
【0031】
【化5】

【0032】
【化6】

【0033】
【化7】

【0034】
特に好ましくは、化7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。特に(A)及び(B)の反復構成単位からなる部分が65重量%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。主鎖型液晶ポリエステルとして、ポリプラスチック(株)から「ベクトラ(Vectra)」の商標で市販されているポリエステルを用いることができる。
【0035】
好ましい主鎖型液晶ポリエステルの融点(MP)は260〜360℃、より好ましくは270〜350℃である。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、サンプルを2〜20mgをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリア−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−クを測定する。ポリマ−の種類により上記1st Runで明確な吸熱ピ−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−クを測定するとよい。
【0036】
本発明で用いる主鎖型液晶ポリエステルの分子量は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性、工程通過性を考慮すると、310℃において5Pa・s以上の溶融粘度を有していることが好ましい。本質粘度(ηinh)で表わした場合、3.0〜6.0の範囲内の本質粘度(ηinh)を有していることが好ましい。
【0037】
(液晶ポリエステルアミド)
本発明で用いる主鎖型液晶ポリエステルアミドとしては、上記の主鎖型液晶ポリエステルの構成単位に、芳香族アミノカルボン酸に由来する構成単位、フェノール性水酸基を有する芳香族アミンに由来する構成単位または芳香族ジアミンに由来する構成単位を含むものが挙げられるが、なかでも、下記化8(11)および(12)に示す反復構成単位の組合せからなるものが好ましい。
【0038】
【化8】

【0039】
また、主鎖型液晶ポリエステルアミドとして、ポリプラスチック(株)から「ベクトラ(Vectra)」の商標で市販されているポリエステルアミドを用いることができる。
【0040】
本発明において、原料樹脂のポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、ラジカル抑制剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、無機物、他のポリマーを含んでいてもよい。かかる無機物の具体例としては、カーボンナノチューブ、フラーレン、タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、シリカ、ベントナイト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などが挙げられる。また、かかるポリマーの具体例としては、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルサルフォン、ポリケトン、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、四フッ化ポリエチレン、ポリカーボネート等が挙げられる。
【0041】
(ブレンド繊維の製造)
本発明の耐熱性ブレンド繊維の製造においては、公知の溶融紡糸装置を用いることができる。すなわち、本発明の耐熱性ブレンド繊維は、2軸溶融押出機で非晶性PEI系ポリマーのペレットと主鎖型液晶樹脂のペレットをチップブレンドし溶融混練、溶融ポリマーを紡糸筒に導きギヤポンプで計量し、紡糸ノズルから吐出させた糸条を巻き取ることで得られる。非晶性PEI系ポリマーのチップおよび主鎖型液晶樹脂のチップは溶融混練する前に真空下などにおいて乾燥処理をすることが好ましい。乾燥条件としては、100〜200℃の乾燥温度で、8〜16時間の真空乾燥を行うことが例示される。乾燥された非晶性PEI系ポリマーと主鎖型液晶樹脂を所定の割合で押出機に供給しながら溶融混練して紡糸筒に導くか、または、予め非晶性PEI系ポリマーと主鎖型液晶樹脂のペレットを溶融混練したマスターチップを形成しておき、このマスターチップを押出機に供給しながら紡糸筒に導き、紡糸ノズルから吐出して繊維形成を行ってもよい。非晶性PEI系ポリマーと主鎖型液晶樹脂が溶融混練したポリマーブレンドの溶融粘度としては、360℃、せん断速度1200sec−1での溶融粘度が100〜10000poiseの範囲にあるのが好ましく、200〜9000poiseの範囲にあるのがさらに好ましい。紡糸ノズルにおける紡糸孔(単孔)の大きさは、0.01〜0.07mmの範囲にあるのが好ましく、0.02〜0.06mmの範囲にあるのがさらに好ましい。紡糸孔の形状は、所望の繊維断面形状(円形、中空、あるいは星型等異型断面)に応じて適宜選択することができる。紡糸ノズルからの吐出量は、ノズルの孔数や孔径に応じて適宜設定可能であるが、例えば、35〜300g/分、好ましくは、40〜280g/分程度で行われるが、これに限定されない。引取速度は、ノズルの孔数、孔径に応じて、また、所望の単繊維繊度、生産性に応じて適宜設定されるが、500m/分〜4000m/分の範囲で引き取ることが好ましい。500m/分未満では生産性の点からは望ましくなく、一方、4000m/分を超えるような高速では、繊維の断糸が起こりやすくなるので好ましくない。本発明の耐熱性ブレンド繊維は、紡糸ノズルから吐出された糸条を巻き取ることにより、所望の単繊維繊度、所望の力学的物性が得られ、紡糸巻き取り後、延伸を行うことは繊維の乾熱収縮率が大きくなるので好ましくない。紡糸後の本発明の耐熱性ブレンド繊維に対して延伸を行うことなく、熱処理を加えることは可能である。
【0042】
(本発明の耐熱性ブレンド繊維)
本発明の耐熱性ブレンド繊維において、非晶性PEI系ポリマーと主鎖型液晶樹脂との混合比率は、PEI系ポリマー/主鎖型液晶樹脂=75/25〜1/99の範囲にあることが好ましく、60/40〜40/60の範囲にあることがさらに好ましい。主鎖型液晶樹脂の比率が25重量%よりも少ないと、力学的物性、耐熱性の改良効果が小さくなり、また、非晶性PEI系ポリマーの比率が1重量%より少ないと、染色性、難燃性の改良効果が小さくなるので好ましくない。
上記の方法により得られた本発明の耐熱性ブレンド繊維は、220℃における乾熱収縮率が1%以下になることが可能であるので、高い耐熱性を有しているといえる。乾熱収縮率が3%を超えると加工時や使用時の製品の寸法変化が大きくなり、用途によっては耐熱性が不十分となる。また、−1%未満であっても、同様な理由で好ましくない。より好ましくは乾熱収縮率が−1〜3%、更に好ましくは0〜2.5%である。なお、ここでいう乾熱収縮率とは後述する方法により測定した値をいう。
【0043】
本発明の耐熱性ブレンド繊維を得るために、ポリエーテルイミド系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は5万以下であることが好ましい。重量平均分子量分布がこれより大きいと、工程通過性が悪くなるばかりか、ブレンド繊維の中でそれぞれの成分が不連続に存在したものが得にくくなる傾向がある。
【0044】
また、本発明の耐熱性ブレンド繊維は、室温における繊維強度が3.0cN/dtex以上であることが好ましい。繊維強度が3.0cN/dtex未満の場合、紙や不織布や織物などの布帛にする際の工程通過性が悪化したり、使用用途に制限がかかったりして好ましくない。より好ましくは3.3〜4.0cN/dtex以上であり、さらに好ましくは3.5〜4.0cN/dtex以上である。
【0045】
(布帛)
本発明の耐熱性ブレンド繊維は、例えばステープルファイバー、ショートカットファイバー、フィラメントヤーン、紡績糸、紐状物、ロープ、紙、不織布、編織物などのあらゆる繊維形態において優れた耐熱性を示すので、多岐の用途に用いることができる。なかでも、本発明のブレンド繊維は、高温下での乾熱収縮率が低いのみならず、難燃性、低発煙性、電気絶縁性が必要な紙や不織布、衣料などに有利に用いることができる。また、その場合、本発明の効果を損なわない限り、他の繊維と組み合わせても構わない。例えば、ショートカットされたブレンド繊維を10重量%以上、好ましくは、30重量%以上、特に、50重量%以上含む紙や不織布とすることによって、耐熱性、低発煙煙性に優れた紙や不織布を得ることができ、例えば各種電池セパレーターや絶縁紙、ペーパーハニカムなどに好適に使うことができる。この時、耐熱ブレンド繊維のカットファイバーをリファイナー等で叩解、粉砕したものを使うと、より性能の高い紙や不織布が得られる場合がある。
【0046】
この時、併用しうる繊維として特に限定はないが、ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、セルロース系繊維、ポリスルフォン系繊維等の汎用繊維に加えて、芳香族パラアラミド、芳香族ポリエステル系繊維、ポリアリールケトン系繊維、ポリスルフォン繊維などの他の耐熱性繊維と組み合わせることも可能である。
【0047】
本発明の耐熱性ブレンド繊維は、力学的物性、染色性、低発煙性に加えて、耐熱性に優れることから、フィラメントや紡績糸、更には紙、不織布、織物、編物などの耐熱性布帛とすることが可能であり、一般産業資材分野、電気電子材料分野、農業資材分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶用の材料分野などをはじめとして多くの分野で極めて有効に使用することができ、例えば、絶縁紙、作業服、防火服、シートクッション材、面ファスナーをはじめとして多くの用途に極めて有用である。
【実施例】
【0048】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何等限定されるものではない。なお以下の実施例において、ポリマーの分子量分布、繊維化工程性(紡糸性)評価、繊維強度、繊維伸度、乾熱収縮率、限界酸素指数および染色性は、下記の方法により測定した。
【0049】
[重量平均分子量]
試料の重量平均分子量(Mw)は、Waters社製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、1500ALC/GPC(ポリスチレン換算)を用いて測定した。ジメチルフォルムアミド(DMF)を溶媒として、0.2質量%になるように試料を溶解したのち、ろ過して測定に供した。得られた重量分子量分布曲線のピークトップを重量平均分子量(Mw)して採用した。
【0050】
[繊維化工程性(紡糸性)評価]
100kgの繊維を紡糸する際に何回断糸するかによって、次のように評価した。
〇:3回以内/100kg、△:4回〜7回/100kg、×:8回以上/100kg
【0051】
[繊維強度 cN/dtex]
JIS L1013試験法に準拠して、予め調湿されたヤーンを試長20cm、初荷重0.25cN/dtex及び引張速度50%/分の条件で測定し、n=20の平均値を採用した。また繊維繊度(dtex)は質量法により求めた。
【0052】
[繊維伸度 %]
上記繊維強度の測定時に切断時の糸長を求め、元の糸長を基準にして下記により伸度を算出した(n=20の平均値)。
伸度(%)=ΔL/L×100
(式中のLは元の糸長(cm)、ΔLは伸びた長さ(cm)である。)
【0053】
[乾熱収縮率 %]
10cmに切り出した繊維、あるいは10cm角に切り出した該繊維からなる布帛を、末端フリーの状態で220℃に保たれた空気恒温槽中で10分間保持した後の繊維長、あるいは布帛長(Xcm)から、次式を用いて算出した。
乾熱収縮率(%)=<X/10>×100
【0054】
[限界酸素指数値(LOI値)]
JIS K7201試験法に準拠して、繊維を三つ編みにした試長18cmの試料を作り、試料の上端に着火したとき、試料の燃焼時間が3分以上継続して燃焼するか、又は着火後の燃焼長さが5cm以上燃えつづけるのに必要な最低の酸素濃度を測定し、n=3の平均値を採用した。
【0055】
[染色性]
繊維を筒編みにして、分散染料浴(Dianix Blue TA−N 2%owf、Disper TL 1g/L、ウルトラMTレベル 1g/L)中で130℃、30分間染色を行った。その後、還元洗浄浴(NaCO 1g/L、ハイドロサルファイト 1g/L、アミラジンD 1g/L)中で80℃、20分間還元洗浄を行って乾燥した。得られた試料について、日立分光光度計(C−2000S型日立カラ―アナライザー)にてb*値の測定を行い、下記の基準で染色性を評価した。
○: b < −20
△: b = −20〜0
×: b > 0
【0056】
[布帛厚み μm]
JIS L1913試験法に準じて厚みを測定し、n=3の平均値を採用した。ただし、比較例4のみは、測定時に一定荷重をかけると厚みが潰れ、正確な数値が測れないため、見かけの厚みを測定し、n=3の平均値を採用した。
【0057】
[布帛目付 g/m
JIS L1913試験法に準じて測定し、n=3の平均値を採用した。
【0058】
[布帛の引張強力 kg/15mm]
JIS L1913に準じ、幅5cm、長さ15cmの試験片をつかみ間隔10cmで把持し、定速伸長型引張試験機を用いて引張速度20cm/分で伸長し、切断時の荷重値を引張強力とし、n=3の平均値を採用した。
【0059】
[ポアサイズ測定μm]
PMI社製パームポロメータを用いて、ASTM F316−86に準拠して測定した。得られたポアサイズ分布から最大頻度を示す値を平均ポアサイズとした。
【0060】
[炭化長 cm]
JIS A1322試験法に準拠して、45℃に配置した試料の下端に対して、試料の下端から50mm離れたメッケルバーナーで10秒間加熱したときの炭化長を測定し、n=3の平均値を採用した。
【0061】
[実施例1〜5][比較例1〜3]
(1)重量平均分子量が34000〜35000である非晶性PEI系ポリマー(サービックイノベイティブプラスチックス社製「ULTEM1040」)を150℃で12時間真空乾燥した。
(2)主鎖型液晶ポリエステルとして、ポリプラスチックス社製「A920RX」(p−ヒドロキシ安息香酸73モル%と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸27モル%とからなる共重合体)を120℃で12時間熱風乾燥した。
(3)上記の(1)、(2)で乾燥した樹脂を所定の比率でチップブレンドを行い、これをヘッド温度360〜310℃で丸孔ノズルより吐出し、800m/分の速度で引取り、167dtex/50fのマルチフィラメントを得た。得られた繊維の性能評価結果を表1に示す。
【0062】
[実施例6]
実施例1〜5のベクトラA920に替えて、ベクトラB950(ヒドロキシナフトエ酸/p−アミノフェノール/テレフタル酸=60/20/20)を用い、非昌性PEI系ポリマー(サービックイノベイティブプラスチックス社製「ULTEM1040」)と1対1の重量比でチップブレンドを行って、これをヘッド温度360〜310℃で丸孔ノズルより吐出し、800m/分の速度で引取り、167dtex/50fのマルチフィラメントを得た。得られた繊維の性能評価結果を表1に示す。
【0063】
[比較例4]
(4)上記(1)記載の乾燥樹脂が鞘成分となり、上記(2)記載の乾燥樹脂が芯成分となるように(鞘成分と芯成分との比率:50/50)、複合繊維作成用ノズルより吐出し、紡糸速度を1800m/分にして、167dtex/50fのマルチフィラメントを得た。得られた繊維の性能評価結果を表1に示す。
【0064】
[実施例7〜9]
実施例1で得られたブレンド繊維を集束し、カット長幅10mmにカットした後、これにポリエステル系バインダー繊維((株)クラレ製「EP101」、繊度1.45dtex、カット長5mm)を重量%で20〜50%となるように加えて、タッピー式角型抄紙機を用いて目付79〜80g/mの紙を抄紙し、110℃で1分乾燥後、210℃でカレンダー処理し、厚さ67〜70μmの紙を得た。性能評価結果を表2に示す。
【0065】
[実施例10]
実施例7で得られたカット糸をリファイナーにて叩解、粉砕してパルプ状を得た。これにポリエステル系バインダー繊維((株)クラレ製「EP101」、繊度1.45dtex、カット長5mm)を重量%で20%となるように加えて、タッピー式角型抄紙機を用いて目付76g/mの紙を抄紙し、110℃で1分乾燥後、210℃でカレンダー処理し、厚さ67μmの紙を得た。性能評価結果を表2に示す。
【0066】
[比較例5]
比較例1で得られたPEI単独繊維集束し、幅10mmでカットした後、これにポリエステル系バインダー繊維((株)クラレ製「EP101」)を重量%で20〜50%となるように加えて、タッピー式角型抄紙機を用いて目付79g/mの紙を抄紙し、110℃で1分乾燥後、210℃でカレンダー処理し、厚さ68μmの紙を得た。性能評価結果を表2に示す。
【0067】
【表1】

【0068】
【表2】

【0069】
表1から明らかなように、PEI系ポリマーのみから形成された繊維(比較例1)では、低強度で耐熱性が乏しく、また、主鎖型液晶ポリエステルのみから形成された繊維(比較例3)では、染色性が全くないが、本発明の耐熱性ブレンド繊維は、力学的物性、耐熱性および染色性に優れている。また、PEI系ポリマー80重量%と主鎖型液晶ポリエステル20重量%とからなる組成物を紡糸した場合には(比較例2)、紡糸性が不十分であった。ポリエーテルイミド繊維(鞘部)と主鎖型液晶ポリエステル(芯部)からなる複合繊維(比較例4)の場合にも、紡糸性に劣るという問題があった。
【0070】
また、表1から明らかなように、主鎖型液晶ポリエステルのみから形成された繊維(比較例3)と比較して、実施例1〜6に示される本発明の耐熱性ブレンド繊維では、いずれの場合も、伸度が大きくなっており、このことから、繊維中において主鎖型液晶ポリエステルまたはポリエステルアミドは繊維軸方向にフィブリル状(ミクロな繊維状)になって配列して存在しながらも連続していないものと推定される。
一方、PEI系ポリマーのみから形成された繊維(比較例1)と比較して、実施例1〜6に示される本発明の耐熱性ブレンド繊維では、いずれの場合も、伸度および乾熱収縮率が顕著に低下していることから、ポリエーテルイミドは主鎖型液晶樹脂のフィブリル間の空隙を埋めるように存在し、主鎖型液晶樹脂と同様に連続していないものと推定される。
【0071】
表2から明らかなように、本発明のブレンド繊維を主成分として構成された紙は、炭火長が短く、高い難燃性を示す。
また、ブレンド繊維をリファイナーで叩解、粉砕したパルプ状物を用いた紙とした場合においては、叩解、粉砕する前の繊維を用いた場合と比較してポアサイズを低減させることが可能であり、例えば電気部材の一部である絶縁紙やペーパーハニカムとして用いられる場合において、良好な性能を発揮することができる。
さらに、本発明のブレンド繊維は、220℃における乾熱収縮率が3%以下であり、それらからなる紙においても極めて寸法安定性に優れていることが分かる。
【0072】
実施例2で得られた本発明の耐熱性ブレンド繊維について、引張り試験後に得られた繊維の断面の電顕写真を図1及び図2に示した。本発明のブレンド繊維において、ポリマーがフィブリル状(ミクロな繊維状)になって配列して存在していることは、図1および図2の電顕写真から容易に想像される。
【産業上の利用可能性】
【0073】
本発明の耐熱性ブレンド繊維は、優れた力学的物性と耐熱性、難燃性、染色性、低発煙性などを兼ね備え、一般産業資材分野、電気電子材料分野、農業資材分野、アパレル分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶用の材料分野などをはじめとして多くの用途に極めて有効に使用することができる。
【0074】
以上の通り、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性ポリエーテルイミドと主鎖型液晶樹脂とのポリマーブレンドからなる繊維であり、かつ、前記ポリエーテルイミドおよび前記主鎖型液晶樹脂が前記繊維の中でそれぞれ不連続に存在していることを特徴とする耐熱性ブレンド繊維。
【請求項2】
前記ポリエーテルイミドと前記主鎖型液晶樹脂の重量比率が(ポリエーテルイミド)/(主鎖型液晶樹脂)=75/25〜1/99であることを特徴とする、請求項1記載の耐熱性ブレンド繊維。
【請求項3】
前記ポリエーテルイミドが、下記の一般式化1で示されるものであることを特徴とする、請求項1または2に記載の耐熱性ブレンド繊維。
【化1】


(式中、R1は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基であり、R2は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基を表す。)
【請求項4】
前記主鎖型液晶樹脂が液晶ポリエステルまたは液晶ポリエステルアミドであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の耐熱性ブレンド繊維。
【請求項5】
単繊維強度が3.0cN/dtex以上、かつ、220℃における乾熱収縮率が3%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の耐熱性ブレンド繊維。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の耐熱性ブレンド繊維を10重量%以上含有してなることを特徴とする耐熱性布帛。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−97382(P2012−97382A)
【公開日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−247721(P2010−247721)
【出願日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【Fターム(参考)】