技術資料 (2005.7改訂)

ザイロンザイロンザイロンザイロン

®

東洋紡東洋紡東洋紡東洋紡

2

ザイロンザイロンザイロンザイロン

®(PBO 繊維繊維繊維繊維)技術資料技術資料技術資料技術資料 (2005)

目次

1. 繊維物性

2. 他素材との力学物性比較

3. 強度・弾性率の撚数による変化

4. クリープ特性

5. 熱的性質

5.1 分解温度（TGA）

5.2 一定温度下における重量減少挙動

5.3 乾熱処理後の強度保持率

5.4 湿熱処理後の強度保持率

5.5 強度・弾性率の温度依存性

5.6 熱収縮率

5.7 燃焼試験（JIS L1091 A-4垂直法）

5.8 分解ガス成分

6. 耐光性

7. 化学安定性

7.1 耐有機溶剤性

7.2 耐酸性・耐アルカリ性

7.3 耐塩水性

8. 平衡水分率

9. その他特性

9.1 圧縮強度

9.2 結節強度・ループ強度

9.3 熱膨張係数

9.4 比熱

9.5 耐摩耗性

3

1. 繊維物性繊維物性繊維物性繊維物性 ザイロン

®(PBO繊維)はパラアラミド繊維の約 2 倍の強度と弾性率を有するとともに、

パラアラミド繊維より約 100℃高い分解温度と有機繊維中最高の 68 という限界酸素指

数（LOI）を有するスーパー繊維です。 ザイロン

®には AS タイプ（レギュラー糸）と HM タイプ（高弾性率糸）があり、弾性率、

平衡水分率などが異なります。

ZYLON®AS ZYLON®HM

Filament decitex 1.7 1.7

Density (g/cm3) 1.54 1.56

Tensile Strength (cN/dtex) 37 37

(GPa) 5.8 5.8

(kg/mm2) 590 590

Tensile Modulus (cN/dtex) 1150 1720

(GPa) 180 270

(kg/mm2) 18000 27000

Elongation at break(%) 3.5 2.5

Moisture regain(%) 2.0 0.6

Decomposition Temp.(°C) 650 650

LOI 68 68

Thermal expansion coefficient - -6ｘ10-6

2. 他素材との力学特性比較他素材との力学特性比較他素材との力学特性比較他素材との力学特性比較 ザイロン

® は、有機繊維中では最も高い強度と弾性率を示します。

Tenacity ModulusElonga-

tionDensity

MoistureRegain

LOIHeat

Resistance*

cN/dtex GPa cN/dtex GPa % g/cm3 % ℃

Zylon® AS 37 5.8 1150 180 3.5 1.54 2.0 68 650

Zylon® HM 37 5.8 1720 270 2.5 1.56 0.6 68 650

p-Aramid(HM) 19 2.8 850 109 2.4 1.45 4.5 29 550

m-Aramid 4.5 0.65 140 17 22 1.38 4.5 29 400

Steel Fiber 3.5 2.8 290 200 1.4 7.8 0

HS-PE 35 3.5 1300 110 3.5 0.97 0 16.5 150

PBI 2.7 0.4 45 5.6 30 1.4 15 41 550

Polyester 8 1.1 125 15 25 1.38 0.4 17 260

*Melting or Decomposition Temperature

4

ザイロン

®の S-S曲線を他素材と比較しました。

3. 強度・弾性率の撚数による変化強度・弾性率の撚数による変化強度・弾性率の撚数による変化強度・弾性率の撚数による変化 ザイロン

®は、撚り無しで出荷されています。正しい強度を測定するためには、適切な

撚りを加える必要が有ります。 図には、555dtexのザイロン

®の撚り係数と強度・弾性率の関係を示しています。繊度

(dtex)が異なる繊維も、撚り係数を用いて計算することにより最適な撚り係数を推定す

ることが出来ます。撚り係数は次式で計算しています。 撚り係数 (Twist Factor) = 0.124 × (撚り数／インチ) x dtex

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6Strain (%)

Str

ess(

GP

a)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

p-Aramid HM

copoly-Aramid

Carbon

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20

Twist Factor

Tena

city

(cN

/dte

x)

1200

1400

1600

1800

2000M

odul

us(c

N/d

tex)

Zylon HM 545dtex

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20

Twist Factor

Tena

city

(cN

/dte

x)

600

800

1000

1200

1400

Mod

ulus

(cN

/dte

x)

Zylon AS 555dtex

5

4. クリープ特性クリープ特性クリープ特性クリープ特性 ザイロン

®は非常に優れた耐クリープ特性を示します（ここで言うクリープとは長時間

一定の荷重を加えると永久変形する性質のことです）。繊維に荷重をかけると、回復可

能な初期伸びと、回復しない永久伸びが生じます。ザイロン

® HM では、破断強度の 2分の 1 の荷重（Safety Factor;SF=2）を 100時間加え続けた場合の永久伸びは、0.03％以下です。

クリープパラメータクリープパラメータクリープパラメータクリープパラメータ クリープパラメータ（上左図の直線の傾き）をパラアラミド繊維と比較しました。ザイロ

ン

®はパラアラミド繊維の半分以下のクリープ伸びしか生じないことがわかります。

この測定は、各繊維の破断強度の 50％荷重下で行われています。ザイロン

®の破断

強度はパラアラミド繊維の約 2倍であるため、実際に加えられている荷重は約 2倍であ

ることに注目して下さい。

クリープ破断寿命クリープ破断寿命クリープ破断寿命クリープ破断寿命 加えられた荷重とクリープ破断が生じる時間の関係を示します（ザイロン

® HM；上右

図）。長時間側へ外挿することにより、破断寿命の目安が立ちます。例えば破断荷重

60％の荷重下では 107分 (19年)の破断寿命が推定されます。

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0 1 10 100 1000

Time(hr)

Str

ain(

%)

Zylon ASZylon HMAramidAramid HM

0.1

SF=2

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

10000000

Time to Failure(min)

Str

ess(

% o

f bre

akin

g lo

ad)

1 10 102 103 104 105 106 107

Zylon HM19 years

Creep parameter under 50% of breaking strength

Zylon AS Zylon HM p-Aramid p-Aramid HM

3.2×10 -4 1.1×10 -4 5.0×10 -4 2.5×10 -4

6

5. 熱的性質熱的性質熱的性質熱的性質 5.1 分解温度分解温度分解温度分解温度 ザイロン

®はパラアラミド繊維よりも約 100°C高い分解温度を示します。空気中および

アルゴンガス中で評価した重量減少曲線（20°C/分）を以下に示します。

5.2 一定温度下における重量減少挙動一定温度下における重量減少挙動一定温度下における重量減少挙動一定温度下における重量減少挙動 一定温度の条件下で、重量減少を測定しました。400℃ではザイロン

®とパラアラミド

繊維の間に大きな差は見られませんが、500℃では顕著な差が見られます。

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500 600 700

Temperature(℃)

Res

idua

l Wei

ght(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

in air

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500 600 700

Temperature(℃)

Res

idua

l Wei

ght(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

in Ar

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200Time(min)

Res

idua

l Wei

ght(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

400℃

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200Time(min)

Res

idua

l Wei

ght(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

500℃

7

5.3 乾熱処理後の強度保持率乾熱処理後の強度保持率乾熱処理後の強度保持率乾熱処理後の強度保持率 乾熱処理時間と処理後の繊維の強度保持率との関係を図に示します。ザイロン

®

ＨＭはザイロン

®ＡＳよりもやや優れた耐熱性を示します。

各温度における乾熱処理時間と強度保持率との関係を、パラアラミド繊維と比較しま

した。

0

20

40

60

80

100

1 10 100 1000

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

400℃

350℃

300℃

250℃

200℃

Zylon AS

0

20

40

60

80

100

1 10 100 1000

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

400℃ 350℃

300℃

250℃

200℃Zylon HM

0

20

40

60

80

100

0 250 500 750 1000

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

p-Aramid HMcopoly-Aramid 200℃

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

ZYLON AS

ZYLON HM

p-Aramid

p-Aramid HM

copoly-Aramid

250℃

8

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150

Time (hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

300℃

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

p-Aramid HM

copoly-Aramid

350℃

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

Time (hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramid HMcopoly-Aramid

400℃

0

20

40

60

80

100

0 30 60 90 120

Time(sec)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

p-Aramid HM

500℃

9

5.4 湿熱処理後の強度保持率湿熱処理後の強度保持率湿熱処理後の強度保持率湿熱処理後の強度保持率 ザイロン

®は高い耐熱性を示しますが、高温スチーム雰囲気下では強度が低下する

ので注意が必要です。180℃、50時間処理で強度保持率が 40～50％となります。

高湿度雰囲気下では、100℃以下の温度でも強度低下が起こります。高温多湿の場

所は避けて保管して下さい。

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

copoly-Aramid

250℃

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon AS

Zylon HM

p-Aramid

copoly-Aramid180℃

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100Time(day)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

80℃

60℃

40℃80% RH

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000

Time (day)

Str

engt

h R

eten

tion

(%)

Room temperature andhumidity at warehouse

40ºC 80%RH

Zylon AS 555dtex

1 0

5.5 強度・弾性率の温度依存性強度・弾性率の温度依存性強度・弾性率の温度依存性強度・弾性率の温度依存性 室温における強度を 100％とした時の、500℃までの高温における強度保持率を示し

ました(左下図)。ザイロン

®の強度もパラアラミド繊維と同様に温度と共に低下しますが、

500℃においても 40％の強度保持率を示します。 動的粘弾性測定装置を用いて弾性率の温度依存性を測定し、強度と同様に室温で

の値を 100％とした相対値で示しました。右下図のようにザイロン

®は 400℃においても

75％の弾性率を保持しています。

5.6 熱収縮率熱収縮率熱収縮率熱収縮率 無荷重状態で 30 分間、乾熱処理した後の収縮率を示します。ザイロン

®は、他の高

強度繊維に比べ、小さい収縮率を示します。

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

Temperature(℃)

Rel

ativ

e S

tren

gth(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HM

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400

Temperature(℃)

Rel

ativ

e M

odul

us(%

)

Zylon ASZylon HMp-Aramid HM

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 100 200 300 400

Temperature(℃)

Shr

inka

ge(%

)

Zylon ASZylon HMp-Aramidcopoly-Aramid

11

5.7 燃焼試験燃焼試験燃焼試験燃焼試験(ＪＩＳＪＩＳＪＩＳＪＩＳ ＬＬＬＬ1091 ＡＡＡＡ-4 垂直法垂直法垂直法垂直法) ザイロン

®は非常に高い難燃性を示します。ＪＩＳの燃焼試験においても、非常に小さ

い炭化長と残じん時間を示します。

5.8 分解ガス成分分解ガス成分分解ガス成分分解ガス成分 ザイロン

®には、燃焼時に発生する分解ガスに含まれる有毒成分（HCN、Nox、SOx）

が、パラアラミド繊維に比べて非常に少ないという特長が有ります。

500℃における分解ガス成分を表に示します（JIS K7217準拠）。金属やガラスの製造

工程において、フェルトなどのクッション材が 500℃以上に加熱されることがあります。

ザイロン

®は、そのような条件下でも有毒ガスの発生が少ないことがわかります。

Zylon® p-Aramid m-Aramid

たて よこ たて よこ たて よこ

炭化長(cm) <0.5 <0.5 3 2 6 6

残炎時間(sec) 0 0 0 0 0 0

残じん時間(sec) 1 1 16 16 2 2

LOI 68 29

20番手紡績糸を使用した平織物による評価

29

0

2

4

6

8

10

CO CO2 NH3 HCN HCl NOx SOx

Pro

duct

Am

ount

(mg/

g)

Zylonp-Aramid

1122660

201025.1

750℃

Temp. CO CO2 NH3 HCN HCl NOx SOx

Zylon® 500 6.9 35.8 0.35 1.48 <0.01 0.15 <0.01

750 1> 2660 0.05> 0.57 <0.01 0.16 0.1

p-Aramid 500 107 1230 3.95 14.8 <0.01 1.00 1.40

　 750 112 2010 0.05> 25.1 <0.01 0.47 1.04mg/g

1 2

6. 耐光性耐光性耐光性耐光性 ザイロン

®は光に曝されると強度が低下します。キセノン耐候試験機での評価（左下

図）では、ザイロン

®は初期の強度低下が非常に大きく、屋外使用では遮光が必要です。

右下図に示すように、屋外暴露試験では、6 ヶ月後の強度保持率は約 35％です。

ザイロン

®は、紫外線のみならず可視光線に対する保護も必要です。下図は蛍光燈

下での強度低下を示しています。

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800

Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

ZYLON ASZYLON HM

Fluorescent lamp (35W x 2)150 cm from lamp

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6

Time (month)

Str

engt

h R

eten

tion

(%)

Zylon AS

Zylon HM

45°southOhtsu, Japan97/6 - 97/11

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

Time (hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HM

83℃

1 3

7. 化学安定性化学安定性化学安定性化学安定性 7.1 耐有機溶剤性耐有機溶剤性耐有機溶剤性耐有機溶剤性 ザイロン

®はほとんどの有機溶剤に対して強度の低下はありません。

7.2 耐酸性・アルカリ性耐酸性・アルカリ性耐酸性・アルカリ性耐酸性・アルカリ性 ザイロン

®は濃硫酸に対して強度低下が起こります。しかし、パラアラミド繊維以上の

耐酸性があります。

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

H2SO4 60%25℃

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

HCl 20%25℃

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

HNO3 20%25℃

Strength retention(%) after immersion

for 500 hrs at room temperature

Chemicals Zylon AS Zylon HM

Methylethylketone 100 99

Dimethylformamide 100 97

Methanol 100 99

Gasoline 100 95

Brake Fluid 100 96

1 4

ザイロン

®は室温でのアルカリに対して安定です。また次亜塩素酸ナトリウム水溶液

（漂白剤）に対しても安定です。

ただし、高温での酸・アルカリに対しては、強度低下を起こします。

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-ramid HMcopoly-Aramid

NaOH 20%25℃

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon ASZylon HMp-Aramidp-Aramid HMcopoly-Aramid

NaClO 5%25℃

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon p-Aramid

m-Aramid PPS

PBI

Staple Fiber10%NaOH 75℃

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250Time(hr)

Str

engt

h R

eten

tion(

%)

Zylon p-Aramidm-Aramid PPSPBI

Staple Fiber5% H2SO4, 75℃

1 5

7.3 耐塩水性耐塩水性耐塩水性耐塩水性 ザイロン

®は、塩水(疑似海水)に対する連続浸漬テストでは、下図の様な強度低下が

見られます。

8. 平衡水分率平衡水分率平衡水分率平衡水分率 20℃、相対湿度 65％におけるザイロン

®の平衡水分率は、AS で 2.0％、HM で 0.6％

です。特にザイロン

®HM の水分率は小さく、パラアラミド繊維と異なり脱吸湿による寸

法変化がほとんど認められません。

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100

Relative Humidity(%)

Moi

stur

e R

egai

n(%

)

Zylon ASZylon HM

20℃

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500Time (day)

Str

engt

h R

eten

tion

(%)

Zylon AS

p-Aramid30°C3.5%NaCl

1 6

9. その他特性その他特性その他特性その他特性 9.1 圧縮強度圧縮強度圧縮強度圧縮強度 パラアラミド繊維と同様に、ザイロン

®の圧縮強度は引張強度と比較して非常に小さ

い値を示します。

9.2 結節強度・ループ強度結節強度・ループ強度結節強度・ループ強度結節強度・ループ強度 ザイロン

®の結節強度およびループ強度は引張強度の 30～40%で、パラアラミド繊維

とほぼ同等です。

9.3 線膨張係数線膨張係数線膨張係数線膨張係数 ザイロン

®は負膨張を示します。温度の上昇とともに繊維軸方向に収縮します。ザイ

ロン

®HM の線膨張係数は約–6 ppm/°C です。

Sample Critical Strain Tensile Modulus Compressive Strength

(%) (GPa) (GPa)

ZYLON AS 0.217 216 0.469

ZYLON HM 0.227 247 0.561

Aramid HM 0.633 118 0.749(Bending Beam Method)

Yarn dtex Knot strength Loop strength

ZYLON AS 1110 32 45

ZYLON HM 1090 26 34

percentage(%) of tensile strength

-4

-2

0

2

4

6

8

-120 -80 -40 0 40

Temperature(℃)

Dim

ensi

on( ｘ

１０

４

)

ZYLON ASZYLON HM

1 7

9.4 比熱比熱比熱比熱

9.5 耐摩耗性耐摩耗性耐摩耗性耐摩耗性 ザイロン

®の繊維‐金属間の耐摩耗性は同等荷重下でパラアラミド繊維よりも良好で

す。ナイロンやポリエチレン繊維との比較では劣ります。

0

30000

60000

90000

120000

150000

ZYLON A

S

ZYLON H

M

p-Ara

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Zylon AS

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Data from OSAKA Univ.

Data from Toyobo

Dr. Kazuya Saito, et.al., Osaka UniversityJournal of Polym. Sci., Polym. Phys., Vol.38,p.1584

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A3301K(2005.7)