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公開番号2024027796
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-01
出願番号2022130897
出願日2022-08-19
発明の名称高耐熱性高タフネス繊維、および、その製造方法
出願人帝人株式会社
代理人個人
主分類D01F 6/80 20060101AFI20240222BHJP(天然または人造の糸または繊維;紡績)
要約【課題】強度、伸度および耐熱性の物性のバランスが優れる高耐熱性高タフネス繊維を提供する。
【解決手段】300℃で30分の乾熱処理後における強度保持率が85%以上、350℃で30分の乾熱処理後における強度保持率が65%以上と高い耐熱性を有し、破断強度が5.0～10.0cN/dtex、破断伸度が15～40%の高タフネス繊維が得られる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
破断強度が５．０～１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度が１５～４０％、３００℃で３０分の乾熱処理後における強度保持率が８５％以上、３５０℃で３０分の乾熱処理後における強度保持率が６５％以上であることを特徴とする高耐熱性高タフネス繊維。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
３５０℃における乾熱寸法変化率が７％以下である請求項１に記載の高耐熱性高タフネス繊維。
【請求項３】
４００℃における乾熱寸法変化率が１５％以下である請求項１または２に記載の高耐熱性高タフネス繊維。
【請求項４】
軟化点（ガラス転移温度）が２８０℃以上である請求項１に記載の高耐熱性高タフネス繊維。
【請求項５】
高耐熱性高タフネス繊維が、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、イソフタロイルおよびテレフタロイルからなる群から選ばれる３種のモノマー単位、またはメタフェニレンテレフタルアミド単位、またはパラフェニレンイソフタルアミド単位を含む共重合アラミド重合体を含んでなる、請求項１または２に記載の高耐熱性高タフネス繊維。
【請求項６】
高耐熱性高タフネス繊維が、メタフェニレンジアミンおよび／またはイソフタロイルモノマー単位と、パラフェニレンジアミンおよび／またはテレフタロイルモノマー単位のモル比率が３５以上６０以下：６５以下４０以上である共重合アラミド重合体を含んでなる、請求項１または２に記載の高耐熱性高タフネス繊維。
【請求項７】
高耐熱性高タフネス繊維の製造方法であって、
メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、イソフタロイルおよびテレフタロイルからなる群から選ばれる３種のモノマー単位、またはメタフェニレンテレフタルアミド単位、またはパラフェニレンイソフタルアミド単位を含み、メタフェニレンジアミンおよび／またはイソフタロイルモノマー単位と、パラフェニレンジアミンおよび／またはテレフタロイルモノマー単位のモル比率が３５以上６０以下：６５以下４０以上であり、重量平均分子量が４０万～１００万である共重合アラミド重合体を用いて、以下（１）～（５）のステップで製造する、請求項１に記載の高耐熱性高タフネス繊維の製造方法。
（１）．前記共重合アラミド重合体をアミド系溶媒に５～２５質量％の範囲で溶解させて紡糸用ドープとし、紡糸口金に通し、
（２）．アミド系溶媒を１～１９質量％、無機塩を３～５０質量％を含む水性凝固浴中に紡出して凝固し、
（３）．水性洗浄浴水洗し、引き続き沸水延伸浴中で１．１～５．０倍の範囲で延伸し、
（４）．１００～２５０℃の範囲で乾熱処理を行い、
（５）．２９０～３８０℃の範囲で熱処理を加えながら、延伸倍率１．１～３．０倍の範囲で熱延伸する。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は高耐熱性高タフネス繊維、およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、強度、伸度のバランスが優れ、高い耐熱性を有していることを特徴とする高耐熱性高タフネス繊維、およびその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、紡糸技術の発展により、様々な繊維が工業化され、繊維を構成する化学構造と紡糸条件を選択することで、求められる性能・用途に応じた物性をもつ繊維が開発・製造されている。高強度、高弾性繊維は、高強度の構造体を与えることができるが、伸度が低い場合、大きな変形に対しては緩和することができずに破断してしまう。これら繊維の強伸度はトレードオフの関係にあり、強度と伸度の双方を満たす高タフネス繊維の開発は困難であった。
【０００３】
高タフネス繊維に関する報告例としては以下のようなものがある。例えば、特開昭５９－１００７１０号公報（特許文献１）では、超延伸したポリエチレン繊維を熱収縮処理することにより強度１５～２５ｇ／ｄｅ、伸度１５～２５％の高タフネスポリエステル繊維を報告している。また、特開２０００－１４４５２７号公報（特許文献２）ではオイリングおよび集束の位置を調整することにより強度８～９ｇ／ｄｅ、伸度１０～１５％のポリエステル繊維を得る方法を報告している。また、特開２００８－３０８７８６号公報（特許文献３）では紡糸線上の温度履歴を制御することによって、強度が８～１０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２０～２５％以上のポリエステル繊維を報告しているが、いずれも汎用繊維であり、耐熱性が比較的低いものである。
【０００４】
一方で、強度に加え材料開発において必要な性能として耐熱性が挙げられる。例えば、全芳香族ポリアミドからなる繊維（アラミド繊維と称する場合がある）は、高強度・耐熱・難燃性繊維として特に有用なものである。
【０００５】
例えば、パラフェニレンテレフタルアミドから構成されるパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、高強度、高弾性率を有することから、各種マトリックスの補強材やロープ等の工業資材として幅広く用いられている。また、メタフェニレンイソフタルアミドから構成されるメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、耐熱性に加え柔軟な繊維であり、例えば防護衣等の防災安全衣料用途や耐熱性が要求されるゴム補強材等の産業用途に用いられている。
【０００６】
これらアラミド繊維の機械物性は、パラ型では破断強度１５～２０ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度１～５％（デュポン（株）製「ケブラー」（登録商標）、帝人（株）製「トワロン」（登録商標））等が挙げられ、メタ型では、破断強度３～６ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度３０～６０％（デュポン（株）製「ノーメックス」（登録商標）、帝人（株）製「コーネックス」（登録商標））が挙げられ、これらの繊維物性を考慮した用途開発が行われてきた。
【０００７】
しかしながら、アラミド繊維を用いる場合、耐熱性が必要な分野において、さらに高強度が求められる場合は、一般的にパラ型を用いるが、使用変形を伴いにくい用途に限定される。一方、耐熱性が必要な分野において、柔軟性が求められる場合は、メタ型を用いるが、強度を犠牲にする必要があった。
【０００８】
したがって、アラミド繊維相当の耐熱性を有しながらも、強度と伸度のバランスがとれた特徴を有する合成繊維を得ることは有用であるが、従来技術では得られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開昭５９－１００７１０号公報
特開２０００－１４４５２７号公報
特開２００８－３０８７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前述した背景の通り、高耐熱性を有しながらも、強度と伸度のバランスがとれた高耐熱性高タフネス繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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