專利名稱：非晶性熱熔接性纖維、纖維構(gòu)造體及耐熱性成形體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兼?zhèn)鋬?yōu)良的耐熱性與阻燃性、尺寸穩(wěn)定性的非晶性熱熔接性纖維；含有該纖維的纖維構(gòu)造體；及對(duì)含有該纖維的纖維構(gòu)造體實(shí)施熔接處理而成的耐熱性成形體。特別涉及在一般工業(yè)材料領(lǐng)域、電氣電子材料領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)材料領(lǐng)域、光學(xué)材料領(lǐng)域、航空器、汽車、船舶用材料領(lǐng)域、服裝領(lǐng)域等中，對(duì)暴露于高溫環(huán)境下的機(jī)會(huì)甚多的用途可極為有效地使用的非晶性熱熔接性纖維；含有該纖維的纖維構(gòu)造體；及對(duì)含有該纖維的纖維構(gòu)造體實(shí)施熔接處理而成的耐熱性成形體。
本發(fā)明中，所謂“纖維”為作為包含單纖維、短纖維(^ n )V7 7 4八一)、超短纖維('>3—卜力7卜7 〃'一)、長(zhǎng)絲紗線、紡織用紗等各種形態(tài)的纖維的用語(yǔ)而使用。本發(fā)明中“非晶性”指不具有結(jié)晶熔點(diǎn)，而具有在比結(jié)晶性聚合物的熔點(diǎn)更低溫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上即開始軟化、熔解的性質(zhì)。本發(fā)明中“熱熔接性”指將熱熔接性纖維加熱至一定溫度以上時(shí)軟化，可與密接于該纖維的由相同材料或不同材料的纖維熔接的性能。 本發(fā)明中“纖維構(gòu)造體”作為包含無(wú)紡布(紙也包含在內(nèi))、機(jī)織物、編織物等各種纖維構(gòu)造體的用語(yǔ)而使用。另外，本發(fā)明中“成形體”指至少包含含有非晶性熱熔接性纖維的纖維構(gòu)造體的各種形狀的成形體，該成形體中也可包含其它纖維構(gòu)造體、作為基質(zhì)的聚合物等。本發(fā)明中耐熱性成形體中的“耐熱性”指以干熱收縮率等指標(biāo)為代表的高溫使用時(shí)的耐性優(yōu)良。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，無(wú)紡布或紙等的纖維構(gòu)造物被越來(lái)越多地使用，其中，將汽車用內(nèi)裝材料或地毯底布、高性能過(guò)濾器、水處理膜的支撐體、粘扣帶等利用熱熔接性纖維來(lái)熔接構(gòu)成纖維。而且，在航空器的構(gòu)造部件或家電用品的殼體等領(lǐng)域中，對(duì)熱可塑性復(fù)合材料的需求也大大地增加，該熱可塑性復(fù)合材料為對(duì)混有熱熔接性纖維、與作為補(bǔ)強(qiáng)纖維的碳纖維或玻璃纖維等無(wú)機(jī)纖維的紙或無(wú)紡布，在熱熔接性纖維完全熔解的溫度下實(shí)施處理、進(jìn)行基材化而制造。
作為熱熔接性纖維有多種，例如以聚乙烯為熔接成分的聚乙烯-聚丙烯復(fù)合纖維、與以共聚合尼龍為熔接成分的聚丙烯復(fù)合的纖維、與以乙烯乙烯醇共聚物為熔接成分的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯復(fù)合的纖維、非晶性聚酯與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的復(fù)合纖維等，特別是聚酯類熱熔接性復(fù)合纖維，由其優(yōu)良的耐光性、機(jī)械特性、耐久性、甚至回收性，于各種領(lǐng)域中被廣泛使用。
大部分聚酯(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“PES”)類熱熔接性復(fù)合纖維被廣泛提出為所謂的 “芯鞘型復(fù)合纖維”，其于芯部配置有以聚對(duì)苯二甲酸乙二酯為代表的結(jié)晶性PES類聚合物， 于鞘部則配置有共聚合有異鄰苯二甲酸成分等結(jié)晶性雜亂的成分的非晶性PES類聚合物(例如參照專利文獻(xiàn)I)。此類熱熔接性纖維由于包含呈結(jié)晶性且高熔點(diǎn)的芯部、與呈非晶性且低溫下可軟化的鞘部，因此在鞘部的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度下實(shí)施熱處理時(shí)不會(huì)使芯部熔融而保持纖維形態(tài)，僅使鞘部流動(dòng)來(lái)作為熔接成分。另外，廣泛提案有符合熔接溫度或?qū)嶋H使用的耐熱要求、對(duì)非晶性PES類聚合物中的共聚合比例等進(jìn)行設(shè)計(jì)的嘗試。
另一方面，以提高耐熱性為目的，也廣泛提案有將共聚合有特殊單體的非晶性PES 類聚合物配置于鞘部的芯鞘型復(fù)合纖維(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
又廣泛提案有具有高于PES纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的摻合有纖維素或聚碳酸酯、聚砜、聚芳香酯、聚醚砜等的樹脂組合物或纖維(例如專利文獻(xiàn)3)。
以提高聚對(duì)苯二甲酸乙二酯單一纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為目的，則提出有混有與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯顯示良好互溶性的聚醚酰亞胺(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“PEI”)類聚合物的纖維或薄膜(例如參照專利文獻(xiàn)Γ5)。
[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)I]日本專利4049940號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)2]日本特開2006-118066號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)3]日本特開2007-177347號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)4]日本特開2001-271227號(hào)公報(bào)
[專利文獻(xiàn)5]日本特開2001-323146號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明要解決的課題]
一般而言，專利文獻(xiàn)I等所記載的PES類芯鞘復(fù)合纖維，其以提高配置于芯部的結(jié)晶性PES類聚合物的結(jié)晶性并賦予尺寸穩(wěn)定性為目的而實(shí)施延伸、熱處理，但將延伸溫度設(shè)為高于作為鞘部的非晶性PES類聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)則纖維間會(huì)產(chǎn)生膠著，而使得切割工序等后工序中的工序通過(guò)性極端劣化，因而不得不使延伸溫度低于配置于鞘部的非晶性PES類聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。由此，作為芯部的結(jié)晶性PES類聚合物其延伸、熱處理過(guò)程中無(wú)法充分地進(jìn)行取向結(jié)晶化而使得延伸變形存在于纖維中，其結(jié)果纖維干熱時(shí)的收縮率便增大，而存有纖維制品的熱尺寸穩(wěn)定性不良等的問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)2所記載的芯鞘型復(fù)合纖維中為將特殊成分共聚合，而存有制造成本增高等問(wèn)題。而且，既然其為芯鞘復(fù)合型的纖維形態(tài)，則依舊無(wú)法提高延伸或熱處理溫度，而無(wú)法解決熱尺寸穩(wěn)定性的問(wèn)題。
在如前述的熱可塑性復(fù)合材料的用途中需使纖維全體熔融，當(dāng)使用此種芯鞘復(fù)合纖維時(shí)，則只要在高熔點(diǎn)的芯部 的熔點(diǎn)以上實(shí)施處理即可，然而在所得的成形體的基質(zhì)中， 配置于芯部的結(jié)晶性PES類聚合物與配置于鞘部的非晶性PES類聚合物的兩種聚合物種并不互溶，而是雜亂地混合存在。此時(shí)，若考慮到不僅質(zhì)量不穩(wěn)定，且彈性模數(shù)等力學(xué)物性在聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下也大幅度地降低，則有成形品的耐熱性最終是由非晶性PES類聚合物支配的問(wèn)題，因此在此種用途中，芯鞘復(fù)合型的熱熔接性纖維實(shí)質(zhì)上無(wú)法被使用。
專利文獻(xiàn)3所記載的纖維基本上為不互溶的摻合物，因此纖維便具有源自兩種聚合物種類的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)，因前述原因而不適合作為熱可塑性復(fù)合材料的用途，實(shí)際情況為無(wú)法實(shí)用化。另外，由于不互溶的兩種聚合物種雜亂地存在于纖維中，故也有難以確保纖維質(zhì)量等問(wèn)題。專利文獻(xiàn)4飛所記載的系統(tǒng)中，聚合物彼此由于在非晶部分進(jìn)行分子互溶，便具有單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在提高聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維的耐熱性上，其為有效的手段。而且，其無(wú)需做成芯鞘復(fù)合纖維的形態(tài)，而能以單獨(dú)纖維來(lái)使用這一點(diǎn)也有效。然而，此種纖維一方面玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，另一方面根據(jù)混合比例也會(huì)顯現(xiàn)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯原本的熔點(diǎn)，因而難以在前述熱可塑性復(fù)合材料的用途等上使用。通過(guò)提高非晶性PEI類聚合物的混合比例可制得非晶性的樹脂組合物或纖維也廣為人知，其中原本聚對(duì)苯二甲酸乙二酯呈結(jié)晶性，若長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫下，則也有結(jié)晶化持續(xù)進(jìn)行而發(fā)生相分離、脆化等問(wèn)題。因此，已知技術(shù)中并無(wú)法獲得可使用于熱可塑性復(fù)合材料等用途、實(shí)質(zhì)上不具有熔點(diǎn)、具有單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度且非為芯鞘型的非晶性熱熔接性纖維。本發(fā)明者由熱熔接性纖維的用途涵蓋多方面出發(fā)，著眼于必須有具備耐熱性或阻燃性、尺寸穩(wěn)定性等的熱熔接性纖維。又著眼于期望獲得下述熱熔接性纖維，在如訴求高的基本物性、以及輕量性或回收性、制造的簡(jiǎn)便性等的熱可塑性復(fù)合材料的用途中，該熱熔接性纖維為如進(jìn)行基材化之際兩種聚合物種以不互溶狀態(tài)雜亂地存在的已知芯鞘復(fù)合型纖維、或非為混有多種不互溶的聚合物的纖維。并且著眼于期望獲得在高溫下使用時(shí)，其耐久性方面而言為非結(jié)晶性而呈非晶性的熱熔接性纖維、與使用該熱熔接性纖維而形成的成形體。因此，本發(fā)明者以提供耐熱性、阻燃性、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良的非晶性熱熔接性纖維作為要解決的課題。[解決課題的手段]本發(fā)明者等為獲得上述非晶性熱熔接性纖維而進(jìn)行多次深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將非晶性PES類聚合物與非晶性PEI類聚合物以特定比例混合，便可制造均勻地互溶，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度單一且耐熱性與阻燃性、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良的非晶性熱熔接性纖維。即本發(fā)明第I構(gòu)成為一種非晶性熱熔接性纖維，其特征在于其為一種包含實(shí)質(zhì)上不具有熔點(diǎn)的非晶性PES類聚合物(A)與非晶性PEI類聚合物(B)的纖維，其混合比例(重量比)為(A)/(B) = 5/95、5/5，且具有單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并處于8(T20(TC的范圍。上述的本發(fā)明中，非晶性PES類聚合物為全部二羧酸成分包含對(duì)苯二甲酸成分⑶與間苯二甲酸成分(E)的非晶性PES類聚合物，其共聚合比例(摩爾％比)優(yōu)選為(D)/(E) =70/3(Γ40/60，另外，非晶性PEI類聚合物的主要重復(fù)結(jié)構(gòu)單位以下述[化I]表示，且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為210°C以上。[化I]
權(quán)利要求
1.一種非晶性熱熔接性纖維，其特征在于，其為一種包含實(shí)質(zhì)上不具有熔點(diǎn)的非晶性聚酯類聚合物㈧與非晶性聚醚酰亞胺類聚合物⑶的纖維，其混合比例(重量比)處于 (A)/(B) = 5/95^95/5的范圍，且具有單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并處于8(T200°C的范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的非晶性熱熔接性纖維，其中前述非晶性聚酯類聚合物為全部二羧酸成分包含對(duì)苯二甲酸成分(D)與間苯二甲酸成分(E)的非晶性聚酯類聚合物，其共聚合比例(摩爾%比)處于(D)/(E) = 70/30^40/60的范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的非晶性熱熔接性纖維，其中，前述非晶性聚醚酰亞胺類聚合物的主要重復(fù)結(jié)構(gòu)單位以下述[化I]式表示，且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為210°C以上，[化I]
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的非晶性熱熔接性纖維，其在(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-10°C )下的熱收縮率為3%以下。
5.如權(quán)利要求1至4中任一所述的非晶性熱熔接性纖維，其為對(duì)前述非晶性聚酯類聚合物(A)與前述非晶性聚醚酰亞胺類聚合物(B)進(jìn)行熔融混煉紡絲后所得的纖維，且未實(shí)施紡絲后延伸。
6.一種纖維構(gòu)造體，其特征在于，包含10重量％以上權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的非晶性熱熔接性纖維。
7.一種耐熱性成形體,其至少含有包含10重量％以上權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的非晶性熱熔接性纖維的纖維構(gòu)造體，并在前述非晶性熱熔接性纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度實(shí)施熔接處理而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐熱性、阻燃性、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良的熱熔接性纖維、含有其的纖維構(gòu)造體以及對(duì)該纖維構(gòu)造體實(shí)施熔接處理后耐熱性優(yōu)良的成形體。前述熱熔接性纖維是包含實(shí)質(zhì)上不具有熔點(diǎn)的非晶性聚酯類聚合物(A)與非晶性聚醚酰亞胺類聚合物(B)的纖維，其混合比例(重量比)處于(A)/(B)＝5/95~95/5的范圍內(nèi)，且具有單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并處于80~200℃的范圍內(nèi)，且為非晶性。前述纖維構(gòu)造體含有10重量%以上的前述非晶性熱熔接性纖維。前述成形體至少包含含有10重量%以上的前述非晶性熱熔接性纖維的纖維構(gòu)造體，其為在前述非晶性熱熔接性纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度下實(shí)施熔接處理而成的耐熱性成形體。
文檔編號(hào)D01F8/14GK103025934SQ20118003583
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤了慶, 和志武洋祐, 荒牧潤(rùn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社可樂(lè)麗