JP2006299474A - Extra fine melt anisotropic aromatic polyester fiber - Google Patents
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Abstract
【課題】 これまで極細化が困難で、特に衣料用途において制約のあった高強度・高弾性率の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維において単糸繊度1.0dtex以下に極細化することにより風合いが良好な、防弾服、防刃、アイスピック服等の防護服用途に用いることが可能な溶融異方性芳香族ポリエステル繊維を提供する。
【解決手段】 溶融異方性芳香族ポリエステルを島成分、易アルカリ減量性ポリエステルを海成分とし、海成分と島成分との質量比率が海:島=10:90〜50:50である海島型複合繊維をアルカリ減量処理し、アルカリ減量処理後の単糸繊度が0.1〜1.0dtexであり、かつ熱処理後の繊維強度が20cN/dtex以上である溶融異方性芳香族ポリエステル繊維。
【選択図】なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a texture by ultrafinening to a single yarn fineness of 1.0 dtex or less in a melt-anisotropic aromatic polyester fiber having high strength and high elasticity, which has been difficult until now, especially in apparel applications. Disclosed is a melt-anisotropic aromatic polyester fiber that can be used for protective clothing such as a bulletproof clothing, blade-proof clothing, and ice pick clothing.
SOLUTION: A sea-island type in which a melt anisotropic aromatic polyester is an island component, an easily alkali-reducible polyester is a sea component, and a mass ratio of the sea component to the island component is sea: island = 10: 90 to 50:50. A melt anisotropic aromatic polyester fiber obtained by subjecting a composite fiber to an alkali weight loss treatment, a single yarn fineness after the alkali weight loss treatment of 0.1 to 1.0 dtex, and a fiber strength after heat treatment of 20 cN / dtex or more.
[Selection figure] None
Description
本発明は、溶融異方性芳香族ポリエステルを一成分とする海島型複合繊維に関するものであり、細繊度にも関わらず高強度、高弾性率であることを特徴とし、例えば防弾服、防刃、防アイスピック服などの防護材に用いることができ、かつ衣服等にしたときの風合いも良好な溶融異方性芳香族ポリエステル繊維とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a sea-island type composite fiber comprising a melt-anisotropic aromatic polyester as a component, and is characterized by high strength and high elastic modulus regardless of fineness. The present invention relates to a melt-anisotropic aromatic polyester fiber that can be used as a protective material such as ice-pick clothes and has a good texture when made into clothes and the like, and a method for producing the same.
溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は分子鎖が繊維軸方向に高度に配向し、高強度・高弾性率となることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は紡糸工程で高度に配向し、かつ剛直な分子からなるため、その後の延伸はほとんど不可能である。そのため繊維の繊度を細くするためには紡糸時のノズルの孔径を小さくする方法で目的の繊維を得ていたが、このノズルの孔径を小さくする方法では、ノズル孔の加工性及び洗浄性、また紡糸工程の安定性の点から孔径は0.06mm程度が限度で、得られる繊維の繊度は2〜5dtexが限度であった。 It is known that the melt anisotropic aromatic polyester fiber has a molecular chain highly oriented in the fiber axis direction and has a high strength and a high elastic modulus (for example, see Patent Document 1). Melt anisotropic aromatic polyester fibers are highly oriented in the spinning process and are composed of rigid molecules, so that subsequent stretching is almost impossible. Therefore, in order to reduce the fineness of the fiber, the target fiber was obtained by reducing the nozzle hole diameter at the time of spinning. However, in this method of reducing the nozzle hole diameter, the nozzle hole processability and cleanability, and From the viewpoint of the stability of the spinning process, the pore diameter is limited to about 0.06 mm, and the fineness of the obtained fiber is limited to 2 to 5 dtex.
また、溶融異方性芳香族ポリエステル繊維を芯とし、該繊維の周りを極細の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維で被覆することで風合いを改良する方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、特許文献2の方法では触感は改良できても芯糸自体の繊度は太いままなので織編物にしたときのゴワゴワ感は完全に解消できるものではなかった。 In addition, a method is known in which a melt anisotropic aromatic polyester fiber is used as a core, and the texture is improved by coating the periphery of the fiber with an extremely fine melt anisotropic aromatic polyester fiber (for example, Patent Document 2). reference.). However, even if the tactile sensation can be improved by the method of Patent Document 2, the fineness of the core yarn itself remains thick, so that the sensation of knitting is not completely eliminated.
本発明の目的は、これまで極細化が困難で、特に衣料用途において制約のあった高強度・高弾性率の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維において単糸繊度を1.0dtex以下に極細化することにより風合いが良好な、防弾服、防刃、アイスピック服等の防護服用途に用いることが可能な溶融異方性芳香族ポリエステル繊維を得ることにある。 The object of the present invention is to make the single yarn fineness to 1.0 dtex or less in a high-strength and high-modulus melt-anisotropic aromatic polyester fiber, which has been difficult to make ultra-fine until now, and has been particularly restricted in clothing applications. The object is to obtain a melt-anisotropic aromatic polyester fiber having a good texture and capable of being used in protective clothing applications such as bulletproof clothing, blade-proof clothing, and ice pick clothing.
上記目的を達成すべく本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、易アルカリ減量性ポリエステルを海成分、溶融異方性芳香族ポリエステルを島成分とした海島複合繊維をチーズに巻き、そのチーズ形態のままアルカリ減量処理することにより単糸繊度が0.1〜1.0dtexで、かつ熱処理後の強度が20cN/dtex以上の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維が得られることを見出した。
すなわち本発明は、溶融異方性芳香族ポリエステルを島成分、易アルカリ減量性ポリエステルを海成分とし、海成分と島成分との質量比率が海:島=10:90〜50:50である海島型複合繊維をアルカリ減量処理し、アルカリ減量処理後の単糸繊度が0.1〜1.0dtexであり、かつ熱処理後の繊維強度が20cN/dtex以上である溶融異方性芳香族ポリエステル繊維であり、上記の海島型複合繊維をチーズに巻き、チーズ形態でアルカリ減量処理し、易アルカリ減量性ポリエステルを溶解除去することを特徴とする溶融異方性芳香族ポリエステル繊維の製造方法に関するものである。
As a result of intensive studies by the inventors to achieve the above object, a sea-island composite fiber having an easily alkali-reducible polyester as a sea component and a melt-anisotropic aromatic polyester as an island component is wound around cheese, and its cheese form It was found that a melt anisotropic aromatic polyester fiber having a single yarn fineness of 0.1 to 1.0 dtex and a strength after heat treatment of 20 cN / dtex or more can be obtained by carrying out the alkali weight loss treatment.
That is, the present invention relates to a sea island in which the melt anisotropic aromatic polyester is an island component, the easily alkali-reducible polyester is a sea component, and the mass ratio of the sea component to the island component is sea: island = 10: 90 to 50:50. A melt-anisotropic aromatic polyester fiber having a single fiber fineness of 0.1 to 1.0 dtex after alkali weight reduction treatment and a fiber strength after heat treatment of 20 cN / dtex or more. There is a method for producing a melt-anisotropic aromatic polyester fiber, characterized in that the sea-island type composite fiber is wound around cheese, subjected to alkali weight loss treatment in the form of cheese, and the easy alkali weight loss polyester is dissolved and removed. .
本発明で得られる繊維は、高強度・高弾性率かつ耐薬品性に優れ、かつ単糸繊度が1.0dtex以下であるため風合い等の良好なものであり、その利用分野は一般産業資材、衣料などで広く用いられる。 The fiber obtained in the present invention has a high strength, a high elastic modulus, excellent chemical resistance, and a fineness of single yarn fineness of 1.0 dtex or less. Widely used in clothing.
本発明において島成分に用いられる溶融異方性芳香族ポリエステルとは、溶融相において光学的異方性(液晶性)を示す芳香族ポリエステルであり、例えば試料をホットステージに載せ窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。本発明で用いる溶融異方性ポリエステルは芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸の反復構成単位を主成分とするものであるが、下記化1に示す反復構成単位群の組合せからなるものが挙げられる。 The melt anisotropic aromatic polyester used for the island component in the present invention is an aromatic polyester exhibiting optical anisotropy (liquid crystallinity) in the melt phase. For example, a sample is placed on a hot stage and raised in a nitrogen atmosphere. It can be recognized by heating and observing the transmitted light of the sample. The melt anisotropic polyester used in the present invention is composed mainly of repeating structural units of aromatic diol, aromatic dicarboxylic acid, and aromatic hydroxycarboxylic acid. The thing which becomes.
特に好ましくは下記化2に示す反復構成単位の組合せからなるポリマーが好ましく、さらには(A)および(B)の反復構成単位からなる部分が65%以上であるポリマーであることが好ましく、特に(B)の成分が4〜45モル%である芳香族ポリエステル(11)であることが好ましい。 Particularly preferred is a polymer comprising a combination of repeating constitutional units shown in the following chemical formula 2, and further preferred is a polymer in which the portion comprising the repeating constitutional units (A) and (B) is 65% or more. It is preferable that it is an aromatic polyester (11) whose component of B) is 4-45 mol%.
本発明で好適に用いる溶融異方性芳香族ポリエステルの融点(MP)は260〜380℃であることが好ましく、より好ましくは270〜350℃である。ここでいう融点とは、JIS K7121試験法に準拠し、示差走差熱量計(DSC;メトラー社製「TA3000」)で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。具体的には、DSC装置にて測定する際、測定サンプルを10〜20mg取り、アルミ製パンへ封入した後、キャリアガスとして窒素を流量100cc/minで流し、20℃/minで昇温したときの吸収ピークを測定する。ポリマーの種類により上記の1st runで明確な吸収ピークが出現しない場合には、50℃/minの昇温速度で予想される流れ温度より50℃高い温度まで昇温し、その温度で3分間以上保持し、完全に溶解した後、80℃/minの速度で50℃まで冷却し、しかる後、20℃/minの昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。 It is preferable that melting | fusing point (MP) of the melt anisotropic aromatic polyester used suitably by this invention is 260-380 degreeC, More preferably, it is 270-350 degreeC. The melting point here is the main absorption peak temperature measured and observed with a differential scanning calorimeter (DSC; “TA3000” manufactured by METTLER) according to JIS K7121 test method. Specifically, when measuring with a DSC apparatus, 10 to 20 mg of a measurement sample is taken and sealed in an aluminum pan, then nitrogen is supplied as a carrier gas at a flow rate of 100 cc / min, and the temperature is increased at 20 ° C./min. The absorption peak of is measured. If a clear absorption peak does not appear in the above-mentioned 1st run depending on the type of polymer, the temperature is raised to a temperature 50 ° C. higher than the expected flow temperature at a temperature increase rate of 50 ° C./min, and at that temperature for 3 minutes or more. After being held and completely dissolved, it is cooled to 50 ° C. at a rate of 80 ° C./min, and then an endothermic peak is measured at a rate of temperature increase of 20 ° C./min.
海成分に用いられるポリマーとしては易アルカリ減量性ポリエステルであれば特に限定されるものではないが、アルカリ分解速度が大きいもの、すなわち用いる溶融異方性芳香族ポリエステルの1000倍以上、より好ましくは3000倍アルカリ分解速度が大きいポリエステルが好ましい。具体的には下記化3に示される構成単位(I)〜(III)を含むポリエステルが挙げられる。 The polymer used for the sea component is not particularly limited as long as it is an easily alkali-reducing polyester, but has a high alkali decomposition rate, that is, 1000 times or more of the melt anisotropic aromatic polyester used, more preferably 3000. A polyester having a double alkali decomposition rate is preferred. Specific examples include polyesters containing structural units (I) to (III) represented by the following chemical formula 3.
上記構成単位(I)〜(III)を含む共重合ポリエステルは、溶融異方性芳香族ポリエステルとの紡糸性が良好であり、かつアルカリ減量性が優れている。該共重合ポリエステルのアルカリ分解速度は溶融異方性芳香族ポリエステルに比べて3000倍以上大きく、アルカリ溶液による減量処理を短時間に行うことが可能である。このため溶融異方性芳香族ポリエステルがアルカリによる劣化や侵食を受けにくく、強度および風合い等に優れた繊維が得られる。 The copolymer polyester containing the structural units (I) to (III) has good spinnability with the melt-anisotropic aromatic polyester and is excellent in alkali weight loss. The alkali decomposition rate of the copolymerized polyester is 3000 times or more larger than that of the melt-anisotropic aromatic polyester, and the weight reduction treatment with an alkali solution can be performed in a short time. For this reason, the melt-anisotropic aromatic polyester is hardly subject to deterioration or erosion by alkali, and a fiber excellent in strength and texture can be obtained.
アルカリ分解性及び紡糸性の点から、ポリエステルを構成する全酸成分の0.5〜10モル%を構成単位(I)、さらに構成単位(II)および(III)の合計含有率がポリエステルの2〜50質量%である共重合ポリエステルを用いるのがより好ましい。さらにはポリエステルを構成する全酸成分の1〜7モル%を構成単位(I)、さらに構成単位(II)および(III)の合計含有率が5〜30質量%である共重合ポリエステルを用いることが好ましい。また、市販の酸化分解防止剤(例えば、チバ・ガイキー社製「イルガノックス1010」、アメリカンサイアナミッド社製「サイアノックス1790」)を添加することにより耐熱性を向上させることも可能である。 From the viewpoint of alkali decomposability and spinnability, 0.5 to 10 mol% of the total acid component constituting the polyester is the structural unit (I), and the total content of the structural units (II) and (III) is 2 of the polyester. It is more preferable to use a copolyester of ˜50% by mass. Furthermore, 1 to 7 mol% of the total acid component constituting the polyester is used as a copolymer polyester in which the total content of the structural units (I) and the structural units (II) and (III) is 5 to 30% by mass. Is preferred. It is also possible to improve heat resistance by adding a commercially available oxidative decomposition inhibitor (for example, “Irganox 1010” manufactured by Ciba-Gaykey, Inc., “Sianox 1790” manufactured by American Cyanamid).
ジカルボン酸単位(I)中における3価の芳香族基(Ar)としては、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基等が挙げられ、金属原子(M)はナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属原子であることが好ましい。共重合ポリエステルには、ジカルボン酸成分(I)を複数種有していてもよい。共重合ポリエステルを構成する他のカルボン酸単位としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、6−ヒドロキシエトキシ安息香酸、p−オキシ安息香酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸、さらに脂肪族ジカルボン酸、脂環族カルボン酸、トリカルボン酸等を挙げることができ、またこれらのカルボン酸単位を複数種用いてもよい。特に共重合ポリエステルを構成する全酸成分単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸単位、特にテレフタル酸単位であるのが好ましい。 Examples of the trivalent aromatic group (Ar) in the dicarboxylic acid unit (I) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group, and the metal atom (M) is an alkali metal atom such as sodium, potassium or lithium. It is preferable that The copolyester may have a plurality of dicarboxylic acid components (I). Other carboxylic acid units constituting the copolyester include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, biphenyl dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, 6-hydroxyethoxybenzoic acid, p-oxybenzoic acid. An aromatic hydroxycarboxylic acid such as aliphatic dicarboxylic acid, alicyclic carboxylic acid, tricarboxylic acid and the like may be used, and a plurality of these carboxylic acid units may be used. In particular, 70 mol% or more of all acid component units constituting the copolymer polyester are preferably aromatic dicarboxylic acid units, particularly terephthalic acid units.
また、ジオール単位(II)中のR1は、炭素数1〜4のアルキレン基、具体的にはエチレン基および/またはプロピレン基であるのが好ましく、特にアルカリ溶解性の点からエチレン基であることが好ましい。また平均重合度mは10〜100であることが好ましく、さらに20〜80であることが好ましい。mが10未満ではアルカリ溶解性が低く、また100を越えてもアルカリ溶解性もそれほど向上せず、むしろ着色の問題が生じやすくなる。ジオール単位(II)は具体的にはポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレングリコール等から誘導された単位であることが好ましく、共重合ポリエステルにこれらジオール単位(I)が複数含まれていてもよい。また、共重合ポリエステルには他のジオール単位を更に有しているのが好ましく、脂肪族ジオール、脂環族ジオール等が挙げられ、これらジオール単位を複数含んでいてもよい。特に繊維形成性の点から炭素数2〜6の直鎖状アルキレングリコールから誘導された単位が好ましい。 R 1 in the diol unit (II) is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, specifically an ethylene group and / or a propylene group, and particularly an ethylene group from the viewpoint of alkali solubility. It is preferable. The average degree of polymerization m is preferably 10 to 100, more preferably 20 to 80. If m is less than 10, the alkali solubility is low, and if it exceeds 100, the alkali solubility does not improve so much, but rather a problem of coloring tends to occur. Specifically, the diol unit (II) is preferably a unit derived from polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene / polyoxypropylene glycol, etc., and these diol units (I) are added to the copolyester. A plurality of may be included. Moreover, it is preferable that the copolyester further has other diol units, and examples thereof include aliphatic diols and alicyclic diols, and a plurality of these diol units may be included. In particular, a unit derived from a linear alkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms is preferable from the viewpoint of fiber formation.
側鎖単位(III)中のR2は炭素数1〜4のアルキレン基であるのが好ましく、具体的にはエチレン基および/またはプロピレン基、特にエチレン基であることが好ましい。
また、R3としては炭素数1〜15の直鎖または分岐状アルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基を上げることができる。重合度nは10〜100の範囲であることが好ましく、20〜80であるのがより好ましい。nが10よりも小さいとアルカリ溶解性が低下し、また100を越えてもアルカリ溶解性はそれほど向上せず、むしろ着色の原因となる。側鎖単位(III)は具体的にはポリオキシエチレングリコール−アルキル−グリシジルエーテル、ポリオキシエチレングリコール−アルキル−2,3−ジヒドロキシプロピルエーテル、ポリオキシエチレングリコール−フェニル−グリシジルエーテル、ポリオキシエチレングリコール−フェニル−2,3−ジヒドロキシプロピルエーテル、ポリオキシエチレングリコール−シクロヘキシル−グリシジルエーテル、ポリオキシエチレングリコール−シクロヘキシル−2,3−ジヒドロキシプロピルエーテル等が挙げられ、共重合ポリエステル(A)中にこれら単位が複数含まれていてもよい。
R 2 in the side chain unit (III) is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, specifically an ethylene group and / or a propylene group, particularly preferably an ethylene group.
Further, as R 3 can be increased to a straight-chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms having 1 to 15 carbon atoms. The degree of polymerization n is preferably in the range of 10 to 100, more preferably 20 to 80. If n is less than 10, the alkali solubility is lowered, and if it exceeds 100, the alkali solubility is not improved so much, but rather causes coloring. Specifically, the side chain unit (III) is polyoxyethylene glycol-alkyl-glycidyl ether, polyoxyethylene glycol-alkyl-2,3-dihydroxypropyl ether, polyoxyethylene glycol-phenyl-glycidyl ether, polyoxyethylene glycol. -Phenyl-2,3-dihydroxypropyl ether, polyoxyethylene glycol-cyclohexyl-glycidyl ether, polyoxyethylene glycol-cyclohexyl-2,3-dihydroxypropyl ether and the like, and these units are included in the copolyester (A). A plurality of may be included.
海成分の易アルカリ減量性ポリエステル、島成分の溶融異方性芳香族ポリエステルには、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂等を添加してもよい。また、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。 The sea component easy alkali weight loss polyester and the island component melt anisotropic aromatic polyester are polyethylene naphthalate, modified polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyarylate, polyamide, polyphenylene as long as the effects of the present invention are not impaired. Sulfide, polyether ether ketone, fluororesin, etc. may be added. Further, it may contain various additives such as inorganic substances such as titanium oxide, silica and barium sulfate, carbon black, colorants such as dyes and pigments, antioxidants, ultraviolet absorbers and light stabilizers.
本発明にいう海島繊維とは、繊維の横断面においてマトリックスとなる海成分中に数個から数十個の島が存在しており、さらにこの海島構造が繊維軸方向にエンドレスに連続している状態をいう。
一方、海成分を構成する易分解性ポリエステルの占める割合については、最終的には分解除去されるため、分割を完全にするためには海成分と島成分との質量比率が海:島=10:90〜50:50とすることが必要である。島の質量比率が90を越えるとそれを紡糸するための複合ノズルの構成も複雑となるためコストも高くなり好ましくない。また海の質量比率が50を越えると島成分との分割を十分に行うことができない。好ましくは20:80〜40:60、より好ましくは25:75〜35:65である。溶融異方性芳香族ポリエステルからなる島の数は、目的とする単糸繊度、ヤーン繊度により自由に設定することができる。
The sea-island fiber referred to in the present invention has several to several tens of islands in the sea component serving as a matrix in the cross section of the fiber, and this sea-island structure is continuous endlessly in the fiber axis direction. State.
On the other hand, since the ratio of the easily degradable polyester constituting the sea component is finally decomposed and removed, the mass ratio of the sea component to the island component is set to sea: island = 10 for complete division. : 90-50: 50 is required. If the mass ratio of the island exceeds 90, the structure of the composite nozzle for spinning the island becomes complicated, and the cost increases, which is not preferable. When the mass ratio of the sea exceeds 50, the island component cannot be sufficiently divided. Preferably it is 20: 80-40: 60, More preferably, it is 25: 75-35: 65. The number of islands made of melt-anisotropic aromatic polyester can be freely set according to the intended single yarn fineness and yarn fineness.
本発明の複合繊維は、紡糸のみで既に十分な強度、弾性率を有しているが弛緩熱処理あるいは緊張熱処理により性能を更に向上させることができる。熱処理は、窒素等の不活性ガス雰囲気下や、空気のごとき酸素含有の活性ガス雰囲気中または減圧下で行うことが可能である。熱処理雰囲気は露点が−80℃以下の低湿気体が好ましい。好ましい熱処理条件としては、島成分の融点−40℃以下から順次昇温していく温度パターンが挙げられる。処理時間は目的により数分から数十時間行う。熱の供給は、気体等の媒体を用いる方法、加熱板、赤外線ヒーター等により輻射を利用する方法、熱ローラー、熱プレート等に接触して行う方法、高周波等を利用した内部加熱方法等がある。処理は、目的により緊張下あるいは無緊張下で行われる。処理形状はカセ状、トウ状、あるいはローラー間で連続的に処理することも可能である。緊張熱処理は、島成分の融点−80℃以下の温度で、切断温度の1〜10%の張力をかけて行うのが好ましく、この処理により特に弾性率が一層改善される。 The composite fiber of the present invention already has sufficient strength and elastic modulus only by spinning, but the performance can be further improved by relaxation heat treatment or tension heat treatment. The heat treatment can be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, an active gas atmosphere containing oxygen such as air, or under reduced pressure. The heat treatment atmosphere is preferably a low humidity gas having a dew point of −80 ° C. or lower. Preferable heat treatment conditions include a temperature pattern in which the temperature is gradually increased from the melting point of the island component to −40 ° C. or less. The processing time is several minutes to several tens of hours depending on the purpose. The supply of heat includes a method using a medium such as a gas, a method using radiation by a heating plate, an infrared heater, etc., a method in contact with a heating roller, a heating plate, etc., an internal heating method using a high frequency, etc. . The processing is performed under tension or no tension depending on the purpose. The processing shape may be a casserole shape, a tow shape, or a continuous treatment between rollers. The tension heat treatment is preferably performed by applying a tension of 1 to 10% of the cutting temperature at a melting point of the island component of −80 ° C. or less, and this treatment particularly improves the elastic modulus.
極細繊維を得る方法として、海島複合繊維の海成分を溶解・分解除去し島成分のみを残すことが一般的に行われており、その場合海島複合繊維を織物、編物あるいは不織布に加工した後に海成分を溶解・分解除去して極細化するが、本発明の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は、その液晶性ゆえに紡糸後の延伸はほとんど不可能であるため、高強度を得るためには熱処理を行うことが必須である。熱処理は通常糸の状態で行うが、減量処理は必ず熱処理の前に行う必要があるので減量処理も必然的に糸の状態で行う必要がある。先に織、編加工した後に減量処理、熱処理をする方法も可能ではあるが、本発明の繊維を特に防護服用途に用いようとした場合、なるべく高密度で織、編加工をする必要がある。先に織、編物を作り、後から減量したのでは風合いは良くなるものの、高密度を得ることは困難である。従って糸の状態で減量処理および熱処理する必要がある。 As a method for obtaining ultrafine fibers, it is common practice to dissolve / decompose and remove sea components of sea-island composite fibers, leaving only the island components. The melt anisotropic aromatic polyester fiber of the present invention is almost impossible to stretch after spinning due to its liquid crystallinity, and heat treatment is required to obtain high strength. Is essential. The heat treatment is usually performed in the yarn state, but the weight reduction process must be performed before the heat treatment, so the weight reduction process must be performed in the yarn state. Although it is possible to carry out a weight reduction treatment and a heat treatment after weaving and knitting first, it is necessary to weave and knitting as densely as possible when the fibers of the present invention are used particularly for protective clothing. . If a woven or knitted fabric is made first and then reduced in weight, the texture is improved, but it is difficult to obtain a high density. Therefore, it is necessary to perform weight reduction and heat treatment in the yarn state.
糸の状態でアルカリ減量処理を行う場合、チーズに巻いた形状で減量処理するのが好ましい。糸をローラーで走行させながらアルカリ液の中に一定時間滞留させて、連続的に処理する方法も可能であるが、ある一定時間の滞留長を持つ場合、設備は長大になるし、また減量されて極細になった繊維は、その細さゆえ、ローラー等への巻き付きも発生し易く工程トラブルになりやすい。こうした理由からアルカリ減量処理はチーズ巻き形状で行うのが好ましい。
本発明でいうアルカリ減量処理とは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を主成分とする強アルカリ溶液により処理することであり、アルカリ溶解性と繊維の侵食性の点から2〜60g/l、さらに好ましくは3〜20g/lのアルカリ溶液中でアルカリ処理を行う。炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等の弱アルカリ性物質を使用する場合は、処理液中のアルカリ物質濃度5〜200g/l、好ましくは5〜60g/lである。また処理液中に分解促進剤などを含んでいてもよい。また、カチオン界面活性剤を添加することにより、繊維のアルカリ浸透等が促進されて好ましい。アルカリ処理温度は70〜130℃の範囲であることが好ましい。処理温度が70℃未満ではアルカリ処理に要する時間が長くかかるようになり、また130℃を越えると溶融異方性芳香族ポリエステルが浸食・劣化を受けやすくなる。アルカリ処理により繊維を分割後、中和、水洗乾燥処理を行うのが好ましい。
When the alkali weight loss treatment is performed in a yarn state, the weight loss treatment is preferably performed in a shape wound around cheese. It is possible to keep the yarn in the alkaline liquid for a certain period of time while running with a roller, and to treat it continuously, but if it has a certain length of residence time, the equipment will be long and the weight will be reduced. Due to its thinness, the fibers that are extremely fine are likely to be wound around a roller or the like, and are prone to process trouble. For these reasons, the alkali weight loss treatment is preferably performed in a cheese winding shape.
The alkali weight loss treatment in the present invention is a treatment with a strong alkali solution mainly composed of sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like, and 2 to 60 g / l in terms of alkali solubility and fiber erosion, Preferably, the alkali treatment is performed in an alkaline solution of 3 to 20 g / l. When a weak alkaline substance such as sodium carbonate, sodium silicate, or sodium dihydrogen phosphate is used, the alkali substance concentration in the treatment liquid is 5 to 200 g / l, preferably 5 to 60 g / l. Further, the processing solution may contain a decomposition accelerator. Further, it is preferable to add a cationic surfactant because the alkali permeation of the fiber is promoted. The alkali treatment temperature is preferably in the range of 70 to 130 ° C. If the treatment temperature is less than 70 ° C., it takes a long time for the alkali treatment, and if it exceeds 130 ° C., the melt-anisotropic aromatic polyester tends to be eroded and deteriorated. It is preferable to carry out neutralization and water-washing drying treatment after dividing the fiber by alkali treatment.
本発明は、上記したように易アルカリ減量性ポリエステルを海成分、溶融異方性芳香族ポリエステルを島成分とする海島型複合繊維を、そのアルカリ減量工程においてチーズに巻き、そのチーズ形態のままアルカリ減量処理することにより単糸繊度が0.1〜1.0dtex、好ましくは0.3〜0.7dtexであり、かつ熱処理後の強度が20cN/dtex以上の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維が得られる。
本発明で得られる繊維は、高強度・高弾性かつ耐薬品性に優れ、その単糸繊度は1.0dtex以下であるため風合い等の良好なものとなる。単糸繊度が1.0dtexより大きいと織編物にしたときのゴワゴワ感は解消できない。
In the present invention, as described above, a sea-island type composite fiber having an easily alkali-reducing polyester as a sea component and a melt-anisotropic aromatic polyester as an island component is wound around cheese in the alkali-reducing step, and the cheese form is alkalinized as it is. By performing the weight loss treatment, a melt anisotropic aromatic polyester fiber having a single yarn fineness of 0.1 to 1.0 dtex, preferably 0.3 to 0.7 dtex, and a strength after heat treatment of 20 cN / dtex or more is obtained. It is done.
The fiber obtained by the present invention has high strength, high elasticity and excellent chemical resistance, and the single yarn fineness is 1.0 dtex or less, so that the texture and the like are good. When the single yarn fineness is larger than 1.0 dtex, the feeling of tingling when the knitted fabric is made cannot be eliminated.
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何等限定されるものではない。なお以下の実施例において、溶融粘度、対数粘度、繊維強度は下記の方法により測定したものを示す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this Example. In the following Examples, melt viscosity, logarithmic viscosity, and fiber strength are those measured by the following methods.
[溶融粘度MV poise]
温度300℃、剪断速度r=1000sec−1の条件で東洋精機製キャピログラフ1B型を用いて測定した。
[Melt viscosity MV poison]
Measurement was performed using a Capillograph Type 1B manufactured by Toyo Seiki under the conditions of a temperature of 300 ° C. and a shear rate of r = 1000 sec −1 .
[対数粘度ηinh dl/g]
試料をペンタフルオロフェノールに温度60〜80℃の条件下で0.1質量%溶解し、60℃の恒温槽中でウッペローデ型粘度計を用いて相対粘度(ηrel)を測定し、下式により算出した。
ηinh=ln(ηrel)/c なお、cはポリマー濃度(g/dl)
[Logarithmic viscosity η inh dl / g]
The sample was dissolved in pentafluorophenol at 0.1% by mass under conditions of 60 to 80 ° C., and the relative viscosity (η rel ) was measured using a Upperode viscometer in a constant temperature bath at 60 ° C. Calculated.
η inh = ln (η rel ) / c where c is the polymer concentration (g / dl)
[繊維強度 cN/dex]
JIS−L1013に準拠し、試長20cm、初荷重0.1g/d、引張速度10cm/minの条件で破断強伸度を求め、5点以上の平均値を採用した。
[Fiber strength cN / dex]
Based on JIS-L1013, the breaking strength and elongation were determined under the conditions of a test length of 20 cm, an initial load of 0.1 g / d, and a tensile speed of 10 cm / min, and an average value of 5 or more points was adopted.
[実施例1]
(1)島成分のポリマーには、前記化2で示した構成単位(A)と(B)の比が(A)/(B)=73/27(モル比)である溶融異方性芳香族ポリエステル(MP=281℃、MV=420poise、ηinh=4.34dl/g)を用いた。
海成分のポリマーには、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル(I)が共重合ポリエステルを構成する全酸成分の2.5モル%、分子量2000のポリエチレングリコール(II)及び化4で表されるポリオキシエチレングリシジルエーテル(III)が全共重合ポリエステルのそれぞれ10重量%を占め、残りがテレフタル酸、エチレングリコールである共重合ポリエステル(固有粘度0.58dl/g)を用いた。なお該共重合ポリエステルは、該ポリエチレングリコールとポリオキシエチレングリシジルエーテルの合計量に対して5重量%の酸化分解防止剤(アメリカンサイアミッド社製「サイアノックス1790」)を含有するものである。なお島成分のポリマーと海成分のポリマーの分解速度比は5800である。
[Example 1]
(1) The polymer of the island component includes a melt anisotropic fragrance in which the ratio of the structural units (A) and (B) shown in Chemical Formula 2 is (A) / (B) = 73/27 (molar ratio) Group polyester (MP = 281 ° C., MV = 420 poise, η inh = 4.34 dl / g) was used.
In the sea component polymer, dimethyl (I) 5-sodium sulfoisophthalate is 2.5 mol% of the total acid component constituting the copolyester, polyethylene glycol (II) having a molecular weight of 2000, and A copolymer polyester (inherent viscosity 0.58 dl / g) in which oxyethylene glycidyl ether (III) accounted for 10% by weight of the total copolymer polyester and the remainder was terephthalic acid and ethylene glycol was used. The copolyester contains 5% by weight of an oxidative degradation inhibitor (“Sianox 1790” manufactured by American Siamid) based on the total amount of the polyethylene glycol and polyoxyethylene glycidyl ether. The decomposition rate ratio between the island component polymer and the sea component polymer is 5800.
(2)各ポリマーを2台の押出し機より溶融し、ギアポンプから溶融異方性ポリエステル:易アルカリ減量性ポリエステル=70:30の質量割合で紡糸ヘッドに導き、図1のホール断面形状を有するノズル径0.15mmφ、24ホールで構成される口金より紡糸温度315℃、巻取速度1000mm/分で紡糸し、274dtex/24fの海島型複合繊維を製造した。この繊維を穴空きステンレス製ボビンに巻き、95℃の3%水酸化ナトリウム溶液に30分間浸漬処理した。この処理による質量減少は31%であり、易アルカリ減量性ポリマーはほぼ完全に除去されていた。水酸化ナトリウム溶液処理後の繊維の強度は9.1cN/dtex、単糸繊度は0.5dtexであった。この紡糸原糸を260℃で2時間、270℃で4時間、更に280℃で4時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理糸の繊維強度は23.5cN/dtexであった。 (2) Each polymer is melted from two extruders, and is guided from the gear pump to the spinning head at a mass ratio of melt anisotropic polyester: easily alkali-reducible polyester = 70: 30, and has the hole cross-sectional shape of FIG. Spinning was performed from a die composed of a diameter of 0.15 mmφ and 24 holes at a spinning temperature of 315 ° C. and a winding speed of 1000 mm / min to produce a sea-island type composite fiber of 274 dtex / 24 f. This fiber was wound around a perforated stainless steel bobbin and immersed in a 3% sodium hydroxide solution at 95 ° C. for 30 minutes. The mass loss by this treatment was 31%, and the easily alkali-reducing polymer was almost completely removed. The strength of the fiber after the sodium hydroxide solution treatment was 9.1 cN / dtex, and the single yarn fineness was 0.5 dtex. This spinning yarn was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 260 ° C. for 2 hours, 270 ° C. for 4 hours, and further at 280 ° C. for 4 hours. The fiber strength of the obtained heat treated yarn was 23.5 cN / dtex.
[比較例1]
実施例1と同じ前記化2で示した構成単位(A)と(B)の比が(A)/(B)=73/27(モル比)である溶融異方性芳香族ポリエステルを用い、易アルカリ減量性ポリエステルを使用することなく単独で押出し機より溶融し、ギヤポンプにて紡糸ヘッドまで導き、孔径0.075mm、50ホールからなる口金より紡糸温度315℃、巻取速度700m/分で紡糸し、107dtex/50fのマルチフィラメントを得た。このマルチフィラメントの単糸の平均繊度は2.1dtexであった。このとき巻取速度をさらに上げて細繊度化を試みるが、単糸切れが頻発して糸を巻き取ることが不可能であった。
[Comparative Example 1]
A melt anisotropic aromatic polyester in which the ratio of the structural units (A) and (B) shown in Chemical Formula 2 as in Example 1 is (A) / (B) = 73/27 (molar ratio) is used. Melting from an extruder alone without using an alkali-reducible polyester, guided to a spinning head with a gear pump, and spinning from a die having a hole diameter of 0.075 mm and 50 holes at a spinning temperature of 315 ° C. and a winding speed of 700 m / min. As a result, 107 dtex / 50f multifilament was obtained. The average fineness of the multifilament single yarn was 2.1 dtex. At this time, the winding speed was further increased to attempt to make the finer, but single yarn breakage occurred frequently and it was impossible to wind the yarn.
[比較例2]
比較例1において巻取速度700m/分でポリマーの吐出量を下げて紡糸し、繊度が95dtex/50fの繊維を得ることができたが、さらにポリマーの吐出量を下げたところ、単糸切れが発生し、糸を巻き取ることはできなかった。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, it was possible to obtain a fiber having a fineness of 95 dtex / 50f by spinning at a winding speed of 700 m / min and lowering the polymer discharge amount. Occurred and the yarn could not be wound up.
本発明の溶融異方性芳香族ポリエステル繊維は、高強度・高弾性かつ耐薬品性に優れ、その単繊維繊度は1.0dtex以下であるため、風合等が良好なので、一般産業資材、衣料などにおいて広く用いられる。具体的には衣料用途として、例えば各種作業服、スポーツ衣料、防護衣等、また産業資材用途としては、ロープ、ゴム補強、ジオテキスタイル、FRC用途、コンピューターリボン、プリント基板用基布、エアーバック、バッグフィルター、スクリーン紗等が挙げられる。本発明の繊維は特に手袋、前掛け等の防護衣、スポーツ衣料、濾過材の他、特に防弾服、防刃、防アイスピック服等に適している。 The melt-anisotropic aromatic polyester fiber of the present invention has high strength, high elasticity and excellent chemical resistance, and its single fiber fineness is 1.0 dtex or less. Widely used in Specifically, as clothing, for example, various work clothes, sports clothing, protective clothing, etc., and as industrial materials, rope, rubber reinforcement, geotextile, FRC, computer ribbon, printed circuit board base, air bag, bag Examples include filters and screen jars. The fiber of the present invention is particularly suitable for protective clothing such as gloves and aprons, sports clothing, filter materials, and particularly for bulletproof clothing, blade-proof clothing, and ice-proof pick clothing.
Claims (2)
A method for producing a melt-anisotropic aromatic polyester fiber, wherein the sea-island type composite fiber according to claim 1 is wound around cheese and subjected to an alkali weight-reducing treatment in the form of cheese to dissolve and remove the easily alkali-weightable polyester.
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