JPH0823116B2 - 一軸配向繊維のフィブリル化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィルター、繊維強化材等に用いられる一軸
配向アラミド繊維に関する。

〔従来の技術〕

近年、フィルター、繊維強化材等に、液晶紡糸、ゲル
紡糸、超延伸等の特殊な方法により一軸配向性を著しく
高めた繊維（以下「高一軸配向繊維」という。）が用い
られ始めている。

高一軸配向繊維はその一軸配向性の高さゆえに高強
度、高弾性であることが特徴である。

高一軸配向繊維をフィルターや繊維強化材料に使用す
る場合には、高一軸配向繊維をシート状のような必要と
する形状に成形する工程が含まれるが、高一軸配向繊維
同志は相互の結合力がまったくないかもしくは非常に小
さいので、成形物として取り扱い上必要な強度を得るた
め、高一軸配向繊維をフィブリル化することにより高一
軸配向繊維同士の結合力を高めることが行われていた。

ところで、高一軸配向繊維は分子が極端に高い一軸配
向性を持つため曲げ等の応力に対してフィブリル化しや
すいことやタイヤコードとしてゴム中にケブラーの繊維
を入れて疲労試験を行うと、ケブラーがフィブリル化す
ること等が報告されている。（繊維学会誌32巻,T−55
（1976）,34巻,T−187（1978）,35巻,T−59（197
9），）。

また、高一軸配向繊維のうちケブラーや超高分子ポリ
エチレンが引張応力によってフィブリル化することも知
られている（J.MATER.SCI.LETT5（1986）439−440）。
高一軸配向繊維のうちゲブラーが伸長、圧縮の反復微小
変形でフィブリル化しやすいとの記述もある（応用物理
53巻４号345（1984））。

また、特開昭59−92011号公報では、高一軸配向繊維
の内ケブラーのようなアラミドの繊維が弱い化学力およ
び静電気によって互いに保持されるフィブリルからなる
束であるので、さらに細く0.1〜1.1μｍの直径を有する
フィブリルとすることができるとし、通常の製紙工場で
用いられる広角精砕機を用いてアラミド繊維に繰り返し
高いシアー（shear）を付すことによりフィブリル化を
行った後にろ紙を抄造している。

また、デュポン社ではアラミド繊維（商品名ケブラー
29）をフィブリル化してパルプ化したものを製造してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高一軸配向アラミド繊維（以下、高一軸配向繊維と略
記する。）をフィルターや繊維の強化材料に使用する場
合には、高一軸配向繊維をシート状のような必要とする
形状に成形する工程が含まれるが、高一軸配向繊維同志
は相互の結合力がまったくないか、もしくは非常に小さ
いので、そのままで例えばシートのような成形物として
も、取り扱い上必要な強度を得られなかった。

また、高一軸配向繊維は以上のようにフィブリル化し
やすいことが知られており、フィブリル化したものは各
種産業分野で広く使われているが、高一軸配向繊維はフ
ィブリル化の際に、機械的な衝撃を強く与える必要があ
るため、破損を受け高一軸配向繊維の繊維軸方向の強度
が低下したものしか得られない。特にパルプ精砕機等を
用いてフィブリル化したものはその傾向が著しい。

本発明の目的は、高一軸配向繊維をフィブリル化する
ことにより、高一軸配向繊維相互の結合力を高めること
にある。

さらに本発明の第２の目的は、高一軸配向繊維のフィ
ブリル化に際して繊維軸方向の強度の低下を防止するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記目的を達成する為に鋭意検討した
結果、高一軸配向繊維を水性液体中に懸濁後液体を撹拌
することにより高一軸配向繊維がフィブリル化し、しか
も繊維軸方向の強度が殆ど低下しないことを見出し、本
発明を完成するに至った。

アラミド繊維はメタ系又はパラ系のいずれであっても
よい。

高一軸配向繊維を水性液体中に0.01〜20.0重量％、好
ましくは0.1〜5.0重量％の範囲の濃度に懸濁した後に、
水性液体を撹拌することにより高一軸配向繊維と液体と
の摩擦によりフィブリル化がおこる。本発明でいうフィ
ブリル化とは、高一軸配向繊維が繊維軸（すなわち分子
軸の配向方向）にそってフィブリルがほぐれることをい
う。例えばケブラー29の場合は、直径が約12μｍの繊維
の一部（特に表面）が本発明のフィブリル化により0.01
〜2.0μｍ程度の太さのフィブリルにほぐれることをい
う。

フィブリル化に用いる水性液体としては高一軸配向繊
維と親和性の高いものの方が高一軸配向繊維の分散がよ
くなるのでフィブリル化をおこしやすい。従って液体は
水のみでもよいが必要に応じて有機溶媒を混合して用い
たりしてもよい。

また、水性液体と高一軸配向繊維との摩擦を高めるた
めに、粘性の高い成分を溶解してもよい。

塩類等を用いることもフィブリル化の促進に役立つ場
合もある。すなわち高一軸配向繊維は繊維軸と直角方向
の結合は、非常に弱い水素結合によることがあるので、
このような場合は電解質、酸、アルカリ等を含む水性液
体を用いることによりフィブリル化が促進される、水性
液体に界面活性剤が含まれていてもよい。

攪拌の方法としては、マグネチックスターラーで毎分
数回〜数千回攪拌したり、往復式の反転式アジターで攪
拌したり、往復振盪機で毎分数回〜数百回振盪したり、
超音波を当てて液を振動させたりして、液体と高一軸配
向繊維との間で摩擦がおきればよい。工業的に行う場合
はこれらの装置をスケールアップして用いればよい。但
し、高一軸配向繊維の性質によっては、フロックを成形
しやすい場合もあるので分散性がもっともよい装置を選
べばよい。

実施例１ 長さ6mmのパラ系アラミドのケブラー繊維（ケブラー2
9,デュポン社製）（以下ケブラー繊維Ａという。）1gと
純水400gとを500ml容の板口フラスコに入れて毎分110
回、振幅7cmで往復振盪した。10時間後に走査型電子顕
微鏡を用いて観察したところケブラー繊維Ａの表面がフ
ィブリル化していることがわかった。（以下ケブラー繊
維Ｂをいう。第２図参照）。

次に、ケブラー繊維A1部と水40部の割合で混合した液
を、クラフリン（Claflin）01の広角精砕機において入
力圧力15Psi、ストック流速50／分、送電端給電量9KW
（2.75W/秒/m）で処理した（以下ケブラー繊維Ｃとい
う。第３図参照）。

これらのケブラー繊維Ａ、Ｂ、Ｃと市販のケブラー29
でつくったパルプ（デュポン社製）の繊維（以下ケブラ
ー繊維Ｄという。第４図参照）の繊維軸方向の引張強度
を比較した。結果を第１表に示した。

本発明のフィブリル化方法により得られた繊維（ケブ
ラー繊維Ｂ）はフィブリル化しない繊維（ケブラー繊維
Ａ）と繊維軸方向の強度とほとんど変わらなかった。

実施例２ ケブラー繊維Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれ水に懸濁して
0.1重量％のスラリーとして、常法によりシートを抄造
した。坪量はすべて30g/m²とした。これらのシートの引
張強度を比較した結果を第２表に示す。

＊シート強度が弱すぎて測定機にとりつけられず測定不
能であった。

本発明で述べた方法につくったケブラー繊維のフィブ
リル化したもの（ケブラー繊維Ｂ）はシートとして取り
扱いに必要な強度が得られるだけフィブリル化が十分に
行われていたと同時に、フィブリル化に際して繊維軸方
向の強度も、もとの繊維（ケブラー繊維Ａ）とほとんど
かわらなかったため、本発明の方法で得た一軸配向繊維
よりなるシートは従来のケブラー繊維Ｃ、Ｄからつくっ
たシートよりも高い引張強度が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はデュポン社製アラミド繊維「ケブラー29」の、
第２図はケブラー29を水に浸し板口フラスコ内で毎分11
0回振幅7cmで往復振とうさせた時の本発明のフィブリル
化したケブラー29の、第３図は従来の方法による水に浸
したケブラー29をクラフリン01の広角精砕機にかけてフ
ィブリル化したケブラー29の、及び第４図はデュポン社
製パルプの一繊維のそれぞれ形状を示す光学顕微鏡写真
（×150）である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一軸配向されたアラミド繊維を水性液体に
   0.01〜20.0重量％の濃度に懸濁した後に、該水性液体
   を、該アラミド繊維が繊維軸に沿ってほぐれて該ほぐれ
   により繊維同士が結合可能になるまで撹拌することを特
   徴とする、機械的剪断力によるのではなくアラミド繊維
   と水性液体との摩擦によって一軸配向アラミド繊維をフ
   ィブリル化する方法
2. 【請求項２】撹拌がマグネチックスターラー、往復式の
   反転式アジター、往復振盪機又は超音波による液の振動
   によって行なわれるものである特許請求の範囲第１項記
   載の方法