芳香族ポリアミド クラスは、脂肪族ポリアミドとはまったく異なる特性を持っているため、1974 年に米国連邦取引委員会によって定義されました。 「アラミド」 と名付けられました。 アラミド繊維は、1965 年に米国のデュポン社によって初めて市販されました。 このメタアラミドの名前は Nomex でした。 McIntyre は、高性能ファイバーを大きく XNUMX つのグループに分けました。

 

• 第XNUMX群不燃繊維、
• 第 XNUMX グループの高強度および高弾性繊維 

それはカバーします。

 

アラミド グループには、両方のクラスに適合する繊維があります。 現在、商業的に成功しているアラミドには 600 つのタイプがあります。 これらは両方とも、技術的には高性能繊維に分類されます。 最初のグループはメタ アラミド グループに属し、中程度のモジュラスと強度を備えていますが、優れた耐熱性を備えています。 800～XNUMX℃まで分解や融解は見られません。 熱や電気に対する保護が必要な用途に優れた性能を発揮します。 Dupont の Nomex や Teijin の Conex がその例です。 これらのアラミドは、マッキンタイアの最初のクラスに入れることができます。

 

1970 番目のクラスのアラミドは、XNUMX 年代初頭にデュポンが導入したパラ系アラミド繊維の XNUMX つであるケブラーです。 この繊維は、高弾性・高強度繊維のクラスで、高温に耐える繊維として際立っていました。 当時の市況では、「石綿のような耐熱性とガラスのような硬さ」を兼ね備えた繊維が市場の大きなギャップを埋め、1992年のパラ系アラミド繊維の総消費量は18.000トンに達しました。 かなりの数に見えたが、その日の定員の半分に過ぎなかった。 デュポンのアラミドは、ポリ (p-フェニレン テレファルアミド) でできており、さまざまな種類があります。 これらは：

 

ケブラー 29、

 

ケブラー 49、

 

ケブラー 149

 

ケブラー 981

 

あなた。

Dupont 以外では、Akzo Nobel 社が Twaron 製品で市場に参入し、Teijin 社がコポリマー アラミドの Technora で市場に参入しました。 テクノーラは、ポリ（p-フェニレンテレフタルアミド）とポリ（3,4-オキシジフェニレンテレフタルアミド）の共重合体です。 この分野の後半で、ヘキストはテクノーラと構造が非常によく似た製品で市場に参入しました。

 

メタアラミド

 

メタアラミドは、耐熱性に優れた繊維です。. そのため、耐熱性および難燃性の防護服の製造や、さまざまな断熱および電気絶縁用途で頻繁に使用されます。 これらの繊維の中で最も重要なのは、DuPont が製造する Nomex です。 帝人社もこの市場にコネックスという製品で参入している。

 

パラアラミド

 

パラ系アラミドは、一般に高強度を必要とする用途に使用されています。

 

 

 

 

ケブラーは、パラフェニレンジアミンと塩化テレフタロイルから製造されます。 これらの物質は、最初に溶媒で溶解され、次に強酸である H2SO4 が加えられます。 この混合物の濃度は非常に重要です。 一般に、濃度が増加すると、形成された繊維の強度は正比例して増加します。 ただし、強度面では絞り加工や粘度も考慮しなければなりません。 フィラメントは、この溶融物から 70 ～ 90 °C の温度で引き出されます。 その後、それらは凝固浴にかけられ、続いて短時間の通気が行われる。 この浴は、水または希硫酸で構成されていてもよい。 お風呂の温度は25℃が適当です。

 

非常に高強度の繊維を製造する場合は、この温度を 5 °C まで上げることができます。 この浴の後、繊維は洗浄され、乾燥され、ボビンに巻かれます。 その後の熱処理ケブラーは、さまざまな方法で適用できます。 一般的には、150～550℃の高温窒素などの穏やかな雰囲気に応力を加えた材料を通過させて熱処理を行います。 熱処理条件は、強度特性に直接影響します。

 

テクノーラは、溶液中のパラフェニレンジアミンと 3-4 ODA (ジアミノジフェニルエーテル) と塩化テレフタロイルとの反応および重縮合によって形成されます。 この混合物はCa(OH)2またはCaOで中和され、抽出に適した安定した溶液が得られます。 抽出は、N-メチルピロリドンまたは塩化カルシウムを含む水性凝固浴で高温で行われます。 この温度は約500℃で、ドラフト比は約10です。

 

p-アラミドは、さまざまな構造で市販されています。 PPTA［ポリ（p-フェニレンテレフタルアミド）］※は、他の合成繊維に比べて非常に柔軟性の低い繊維です。 通常、p-アラミドは不溶性で、どの溶液にも不溶です。 PPTA繊維は高結晶構造です。 PPTA 分子の強固な直線性とアミド基の均一な配置により、水素結合に適した環境が提供され、高結晶構造が可能になります。

 

芳香族鎖のパラ配置された結合は、わずかな柔軟性しか許しません。 さらに、炭素-窒素結合は二重結合の性質を示し、分子に回転剛性を追加します。 繊維の製造中、ポリマー溶融物は非常に高い収縮を受け、配向と結晶化が最大化されます。

 

p-アラミドの結晶性に影響を与えるもう XNUMX つの要因は、結晶配置です。 放射状の結晶構造は、ドライジェット湿式紡糸システムで得られる芳香族ポリアミド繊維の一般的な構造であり、これらの繊維に固有のものです。 この構造はどの合成繊維でも得られませんでした。

 

他のすべての高度に配向された繊維は、通常、上部に示されている分散構造を持っています。

 

p-アラミド繊維の特性に影響を与える最も重要な要因は、最終用途です。 繊維の特性は最終用途に応じて決定され、適切な繊維が選択されるためです。 この点で、繊維構造と機械的特性の関係を理解することが重要です。 強度、伸び、剛性などの特性を少し変更することで、繊維を最終用途により適したものにすることができます。

 

たとえば、PPTA の理論上の弾性率は 1500 dN/tex ですが、現在、商業的に生産されている繊維の範囲は 440 ～ 900 dN/tex です。 これは、制作時のテンションや温度差によるものです。 さらに、p-アラミドの理論上の強度は約 120 dN/tex です。 ただし、商業的に生産された p-アラミドの平均強度は 21 dN/tex です。 航空宇宙産業では強度25dN/texのタイプが使用されています。

 

p-アラミドは、「アスベストのように耐熱性があり、ガラスのように硬い」と表現されています。 これらの特性のおかげで、p-アラミドはさまざまな用途に使用されています。 他の繊維と同様に、p-アラミドの引張強度は、分子量、結晶化度、分子配向、および分子構造のさまざまな欠陥の存在に依存します。 ただし、他の繊維とは異なり、p-アラミドの強度は、外側のシェルとコアの構造にも依存します。 これによって説明されることを意味するのは、配向角、パラ結晶などの値です。

 

X 線研究は、準結晶の変化係数とケブラーの強度との間に反比例の関係があることを示しています。 研究によると、非常に高い強度を必要とするパラミド繊維の場合、この配向角度は 12° 未満でなければなりません。 張力をかけた状態で適用される熱処理は、アラミドの結晶化度を高めます。 このような方法により、より優れた機械的特性を備えたアラミドが得られました。 たとえば、ケブラー 981 は最高強度のケブラー誘導体です。

 

PPTA から製造された繊維には、他の合成繊維のような特定のガラス転移温度がありません。 ただし、繊維は張力下での熱処理の影響を受けます。 同じ温度で延伸された他の繊維と同様に、乾式湿式紡績法で製造されたアラミド繊維を延伸することはできません。 500 °C などの温度では、最大で 5% の収縮が達成されます。 これらの条件下では、アラミド繊維の配向 (12-15O から 9O 以下まで) とその結晶化をさらに高めることができます。 このようにして達成された最大の増加はモジュラスである。 (500 dN/tex から 900 dN/tex まで)。

 

 

 

 

PPTA 分子は、8 ～ 9% の硫酸溶液で光学的非等方性分解を受けます。 20 OC で 90% 溶液に注入するのに適しています。 ドライジェット 湿式紡績では、紡糸と同じ温度で延伸工程を行っても、高強度で弾性率の高い繊維が得られます。 これにより、コストも削減されます。 目的の繊維特性に応じて、分子構造はさまざまな方法で変更できます。