JPS6017112A - 芳香族ポリアミド繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は芳香族ポリアミド繊維の製造方法に関するもの
である。さらに詳１．＜は、特定のポリマー繰返１、単
位からなる芳香族ポリアミドの未延伸糸を高温下で高倍
率にフロー延伸して、高強力、高モジュラスの芳香族ポ
リアミド繊維を製造する方法の改良に関するものである
。

従来技術 近年、合成繊維に対する要求が高度化１−１特に高強力
、高モジユラス化の要請に対し、種々の新規な繊維素材
が開発されている。それらのうち、芳香族ポリアミド繊
維、特例英国特許第１５０１９４８号明細書に記載のよ
うな、ポリアミド繰返ｊ一単位の一部にエーテル結合を
含む実質的にパラ配向の芳香族コポリアミドの繊維にあ
っては、その性能を発現させるため、未延伸糸を３０　
ｏ　℃以上の高温で全延伸倍率に［７て６倍以上の高倍
率に延伸する方法が採用される。この場合、該未延伸糸
は、ネックを生ずることなく徐々に延伸され、いわゆる
フロー延伸の形態をとる。

ところが、このように高温でフロー延伸を行うと、糸条
は延伸時に著るしく軟化（１、単繊維間での融ｊＭ現象
が生じる。特に、糸条のフィラメント数が多（なると融
着はますます増大１１、延伸性が低下するばがりでなく
、得られた延伸糸も著る１−＜柔軟性の低いものとなっ
てｌ−まう。

発明の目的 本発明の主たる目的は、前述の如き芳香族ポリアミド繊
維を高温でフロー延伸を行う際に生ずる単繊維間の融着
を防止して、延伸性を向上させると共に、延伸糸の柔軟
性やその他の性質を改善し、高品質の芳香族ポリアミド
繊維を製造することにある。

発明の構成 ＩＭＩ述の目的は、本発明に従い、芳香族ポリアミド繊
維の未延伸糸に、不活性な鋸機１政粉末を塗布し、該未
延伸糸を３００　℃以上の気体芥１’ｔ］気中において
非接触状態でフルー延伸することにより、達成される。

本発明でいう「芳香族ポリアミド似維Ｊとは、ポリアミ
ドを構成する繰返１．単位の８０モモル襲上（好ましく
は９０モモル襲上）が、−ＮＨ−Ａｒ、　−ＮＩ（ＣＯ
Ａｒ、−Ｃｏ　−である芳香族ホモポリアミド又は芳香
族コポリ７ミドからなる繊維を総称する。

このよ５な芳香族ポリアミドの製造方法については、例
えば英国特許第１５０１９４８号明ＭｆＪ書２米国特許
第３７３８９６４号明細書、特開昭４９＝１００３２２
号公報等に記載されている。

本発明においては、前記の芳香族ポリアミドのうちでも
、前記Ａｒ、　ｌ　Ａｒ２の８０モモル襲上が、下記芳
香族残基へ１．（１３） （） （Ａ） であり、かつ構成単位ＣＢ）のモルチかｌＯ〜４０チで
ある芳香族コポリアミドが好適である。

このような芳香族コポリアミドの例としては、次の３つ
の七ツマ一単位により構成されるコ１リアミドが挙げら
れる。

−ＮＨ−＠→ＪＨ−１０〜４０七ル係 また、前記Ａｒ＋＋Ａｒｚの８０モル饅以上刃１、下−
＼ 記芳香族ｊＡ基（５）、（Ｂ′人 （Ａ） 一〇＋Ｏ−（Ｂ’） であり、かつ構成単位（Ｂ′）のモルチが１０〜４０φ
である芳香族コポリアミドも好適である。

こθ）ような芳香族コポリアミドの例としては、次の３
つのモノマー単位から構成されるコバ（リアミドが挙げ
られる。

州■（◇→Ｊｕｌ−１０〜４０モルチ ーＮＨ（◇→ＫＤ州Ｈ−１０〜４０モルチイ叶ＱＸｃｏ
− ５０モルチ 前記の如き芳香族ポリアミド繊維、特にポリマーの一部
にエーテル結合を含む芳香族コポリアミドからなる繊維
は、未延伸糸を高倍率に延伸して高強力、高モジュラス
の延伸糸とするには、未延伸糸を３００℃以上、好まし
くｌま３５０〜５５０℃の温度に加熱して、ネックを生
じないように徐々に引き延ばす「フロー延伸」を行う必
要がある。このため、糸条な高温に加熱するゾーンを長
くして、延伸終了までσつ加熱時間を０．２秒以上とす
る必要がある。

この際、該糸条ば、高温で延伸されるため、単繊維が軟
化し互いに融着［、て延伸性か悪化り２、′かつ延伸糸
の品質も低下すること、また、従来、この種の繊維の延
伸に使用されて（・る熱板上゛Ｃ延伸すると、糸条が集
合体として熱板に圧着されるため、ますます融着が増大
すること、カー判明１．た。

本発明では、このような問題を解決するため、まず、未
延伸糸に不活性な無機微粉末を？な布【７て未延伸糸の
表面に均一な無機微粉末の被覆を形成せ１−め、続いて
該未延伸糸を、３００　℃以上、好ましくは３５０〜６
００℃の温度の気体雰囲気中で、固定加熱体と接触させ
ることなくフロー延伸する。

このような無機微粉末の塗布と高温２体雰囲気中におけ
る非接触状態での〕ｐ−延伸との組合せによる相乗効果
によって、従来の延伸では避けることのできなかった単
繊維間の融着現象を着る（−（減少させることができ、
実質上融着が皆無に近い状態にまで改善することができ
る。

これは、無模倣粉末が１繊維を薄（被覆して融着な防止
するとともに、気体雰囲気中で非接触状態で延伸するた
め、延伸時に単繊維同志が圧着するという状態が避（よ
られるためと考えられる。

本発明に使用される不活性な無機微粉末とは、延伸時の
高温においても化学的に安定でかつ糸条に７１１−化学
作用（例えば酸化等）を及ぼさりい無機物の微粒子であ
る。、無機微粉末の大きさは、粒子の小さい方がよく、
平均粒径が２０ミクｐン以下、特に１０ミクｐン以下、
のものが単繊維の表面に均一に付別するので好適である
。

本発明において有効に使用される無機微粉末は数多く存
在するが、その中でも、硅酸アルミニウム、硅酸マグネ
シウム、グラファイト、クルク、シリカ、マイカから選
ばれた１種又は２種以上の無機物からなるものが特に好
適である。

これらの微粉末は単一成分で使用【−てもよく、２種以
上混合して使用してもよい。またこれらの微粉末は水性
分散浴中で水和してコロイド状になるものや、単に分散
するだけのものもあるが、両者いずれも使用可能である
。

未延伸糸にこれらの微粉末を塗布する方法としては、予
め微粉末を水等の分散媒に分散させた分散浴を用意１２
、未延伸糸を分散浴に浸漬させた後乾燥を行うのが好ま
しい。なお、無機微粉末の分散を均一に行うために有機
又は無機の分散助剤を分散浴中に添加ｉ−たり、或いは
、糸条の集束性を向上させるため帯電防止剤を併用し℃
もさしつかえない。

無機微粉末の未延伸糸に対する付着量は、繊維重量を基
準にして０．１〜３％が好適である。

付着量が少な過ぎると本発明の効果が減少するし、多過
ぎると繊維が微粉末で汚れることになり、後加工工程で
トラブルを生ずる原因ともなる。

一方、本発明において、気体雰囲気中で非接触延伸を行
うには、中空加熱炉中に糸条を走行させながら延伸する
方法、走行する糸条に対し高温に加熱された気体を１段
又は多段でジェット状に吹ぎつげながら加熱１−て延伸
する方法等が採用される１、後者の場合は、気体として
空気。

窒素ガス、炭酸ガス、スチーム等又はこれらの混合物を
用いることができるが、熱伝達効率、延伸糸の品質や安
全上の観点からスチーム（特に過熱水蒸気）が最も好ま
（−い。

加熱気体をジェット状に吹きつける方式では、糸条に吹
きつける気体の流速（特に、糸条の走行方向に直角方向
の流速）が重要である。流速が太き（なれば、境膜伝熱
係数が大きくなり、短かい加熱炉でも効率的に糸条を加
熱することができ、かつ、糸条を開織（−て均一に加熱
する効果も大きくなる。しかし、あまり大きい流速では
、断熱膨張による温度低下などに起因する温度むらや、
糸条の流体抵抗による損傷などが生じ好ましくない。通
常、走行する糸条に対して、０．１〜３００　ＦＭ　／
秒、好まＬ　＜は１〜２００ｍ／秒、より好ましくは５
〜１ｏ０ｍ／秒の相対流速で加熱気体が吹きつけられる
。

加熱ゾーン中に導入する気体の温度は、所定の延伸温度
（糸条温度）より２０〜１００℃程度高い温度に調整す
るのが好ましい。

加熱雰囲気の長さは、延伸される繊維の種類。

繊度等にもよるが、延伸倍率を極限まで上げようとすれ
ば、延伸される繊維が少くとも０．２秒は加熱される長
さでなげればならならない。

延伸は、一段で行うこともできるが、二段以上に分けて
行ってもよい。また、３（）０℃より低い温度で予備延
伸を１．たのち、本発明の延伸を行うこともできる。

延伸倍率は、全延伸倍率が６倍以上、好マ（５くは８倍
以上になるように設定すると、高強度。

高モジュラスの繊維とすることができる。

発明の作用及び効果 前述の芳香族ポリアミド繊維にあっては、糸条温度が約
３００℃以上となるような、軟化温度以上の高温で、ネ
ックが生じないよう高倍率にフロー延伸することによっ
てはじめて、その性能が発現し、高強力、高モジュラス
の繊維となる。ところが、芳香族ポリアミド繊維は、こ
の軟化状態で単繊維同志が融着Ｌ　ＪＦすく、従来、こ
の種の繊維の延伸に採用されている熱板接触方式の延伸
では、著しく融着が発生する。一方、３００℃以上の不
活性ガス雰囲気中で延伸１．た場合は、融着現象は幾分
減少するものの、延伸時に糸条が軟化していることに変
りな（、やはり融着な回避することは困難である。

しかるに、本発明によれば、まず、芳香族ポリアミド蘇
維の未延伸糸に不活性な無機微粉末を塗布１．て、単繊
維表面をこの無機微粉末で薄く被覆【７、単繊維間での
融着発生を抑制するとともに、非接触状態で繊維集合体
を固体等に圧接することなく延伸するため、延伸時にお
ける単繊椎間融着がはｙ完全に防止され、実質的に融着
のない高品位の糸条が得られ、しかも延伸調子も大幅に
改善されるのである。

そＬ−て、糸条な加熱するための雰囲気として、不活性
ガス、特に過熱水蒸気を用いると、糸条の着色も少なく
、良好な品質の２４品が得られる。

得られた芳香族ポリアミド繊維は、強度及びモジュラス
が大きく、糸条の開繊性や柔軟性にもすぐれているため
、ゴムＪＰ樹脂の補強材をはじめ、種々の用途に広く使
用することができる。

実施例 ｉ■−□□−−−□−−−−−□−阿１−７１．□−□
以下、本発明の方法を実施例によって更に詳１　＜説明
する。なお、以下の例において用いる主な特性値は次の
如（測定される値である。

（１＋　ポリマーの固有粘度（ＩＶ） オストワルド型粘度管を用い、溶１．■のみの流下時間
をｔｏ（秒）、ポリマーの希薄溶液の流下時間なｔ（秒
）、該希薄溶液中のポリマー濃度なｃ（１／ｄ１）とす
ると、 Ｉ　Ｖ　＝　Ｉｎ　（ｔ　／　ｔｏ　）　／　（！で表
わされる。特に断らない限り、溶媒は９７．５　％硫酸
、ｅ　：　０．５グ／ｄｉ　とし、３０℃で測定する。

（２）　融着度 延伸された糸条のフィラメント総１ｔ（Ｎ）のうち、融
着かなく、分離可能なフィラメント数（ｎ、）を数え、
次式で融着度を表わす。

−ｎ 融着度＝−Ｘ１００（饅） Ｎ この測定を５回行ってその平均値をとる。

実施例１ 下記モノマー単位、 −ＣＯ（抄イＯ−ｓ　ｏモルチ により構成されるＩ　Ｖ　＝　３．ｚの芳香族コポリ７
ミドを塩化カルシウム（Ｃａｃ４）を含有するＮ−メチ
ル−２−ピロリドン（ＮＭＰ　）中に６重量％溶解せし
めたポリマー溶液を、孔径０．３　ｍ、孔数２５０の紡
糸口金から９３２／分の吐出速度で押出した。空気中を
約１ＯｆＩｎ走行させた後、５０℃のＮＭＰ　／水（３
０７７０重量％）のＭ同浴中で凝固させ１５ｍ／分の速
度で引取り、引続き５０℃の水浴で洗浄した後、表１に
示される不活性な無機微粉末を水に分散させた分散浴に
１秒浸漬して引き上げ、ゴムローラと金属ローラとの間
で絞りをかげた後、乾燥１．た。

次いで、該糸条を、２．３ｃｒｌ当り１個の割合で設け
た直径４ｍの孔からスチーム（過熱水蒸気）を供給して
いる（流量６ｏｏｔ／分）、雰囲気温度５０５℃、有効
長さ１ｍ、巾４０量、高さ５鰭の矩形断面を有するスリ
ット状中空パイプを用いて、非接触状態にて、繊維温度
約４９５℃で、延伸倍率１２．０倍にフロー延伸１、て
巻取った。

得られた糸の融着度、柔軟性及び延伸調子を表１に示す
。

比較例１ 実施例Ｉにおいて、水蒸気加熱を行う中空パイプの代り
に５ｏｏ℃に加熱された長さｊ、　ｍの熱板を用いて夏
伸した。その結果を表２に示すが、いずれも単糸間の融
着度が大きく、糸条の柔軟性が失われた。

実施例２ 不活性な無機微粉末（融着防止剤）として、平均粒径３
μのタルク微粉末８５部、分散剤としてヘキサメタリン
酸ソーダ５部、及び帯電防止剤として分子吐約１００万
のポリエチレンオキサ４１１０部を用い、これらの混合
物を水に添加し、タルク成分が３重ｆｆｉ％となるよう
調整した。ポリエチレンオキサイド及びヘキサメタリン
酸ソーダは水に溶解するが、タルクは微粒子となって分
散している。（この分散浴中の前記３成分の含有率は、
タルク３−Ｏｆｆｉｆｆｉ％、ヘキザメタリン酸ソーダ
０．１８重量係、ポリエチレンオキサイド０．３５重量
％となっている。）この分散浴を用いて、実施例１と同
様の実験を行った。その結果は表３の通りであった。

実施例３ 実゛施例１において、不活ｔ４Ｊな無機微粉末（融着防
止剤）とし−てタルクを０．７係付着せしめ、加熱気体
として、スチーム（過熱水蒸気）、空気及び窒素な用い
て、加熱気体による比較実験を行った。そのときの結果
を表４に示す。

よる差は少ない。但［−１空気は酸素を含むため、光栄
が酸化されやや褐色化する。また、スチームは空気や窒
素よりも加熱効率が高いため、わずかに強度が大きくな
っている。

ｌこ施例４ 下記モノマー単位 １’／ により構成されるＩＶ＝４．０の芳香族コホリアミドを
塩化カルシウム（ＣａＣ／、）を含冷するＮ−メチル−
２−ピ「ノリトン（ＮＭＰ　）中に６腫＠饅溶解せしめ
たポリマー溶液を、孔径０．３關、孔数２５０の紡糸「
］金から９３７／分の吐出速度で押出した。空気中を約
ｘｏｍｍ走行させた後、５０℃のＮＭＰ　／水（３０／
７０重量％）の凝固浴中で凝固させｔＳ、７分の速度で
引き上げ、引き続き５０℃の水浴で洗浄（−１表５に示
される不活性な無機微粉末を水に分散させた分散浴に１
秒浸漬して引き上げ、ゴムローラーと金属ローラーとの
間で絞りをかけて後、乾燥１１．た。

次いで該糸条を実施例１と同一寸法を有するスリット状
中空パイプにて１２倍に延伸１−た。但ｔ２、こ−の場
合スチームの雰囲気温度は４６０℃であり、繊維の温度
は約４３０℃であった。得られた糸の融着度、柔軟性お
よび延伸調子を表５に示す。なお、比較のため、上記中
空パイプに変えて４３０１：の熱板を使用したときの結
果も表５に併記する。

表５の実験結果から明らかなように、本発明の実施例で
ある実験７％４２〜４７では、いずれ〜５４）では延伸
時に断糸や単糸切れが発生［１、かつ得られる県東も単
糸間の融着によって硬いものとなる。さらに、実施例に
よる糸条は、比較例のものに比べて強度、伸度もすぐれ
ている。

特許出願人　帝人株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、　ポリマー繰返し単位の８０モル９１５１Ｖ、上が
   下記繰返１．単位、 −ＮＨ−Ａｒ、−ＮＨＣＯ−Ａｒｔ　−Ｃ０で構成され
   る芳香族ポリアミドの未延伸糸に、不活性な無機微粉末
   を塗布し、該未延伸糸を３００℃以上の気体界囲気中に
   おいて非接触状態で７０−延伸することを特徴とする芳
   香族ポリアミド繊維の製造方法。 ２、Ａｒ、　ｌ　Ａｒｔの８０モル係以上が、下記芳香
   族残基、 Ｋ→− （Ａ） であり、かつ構成単位（Ｂ）のモルチが、１０〜４０％
   である特許請求の範囲第１項記載の芳香族ポリアミド＃
   ！維の製造方法。 ｌ　Ａｒ、　＋　Ａｒｔの８０モルチ以上が、下記芳香
   族残基、 一□− （Ａ） （））−＠）−（Ｂ′） ｌで置換されていてもよい。 であり、かつ構成単位（Ｂ′）のモル襲が、１０〜４０
   チである特許請求の範囲第１項記載の芳香族ポリアミド
   繊維の製造方法。 ζ　無機微粉末が、平均粒径２０ミクロン以下の微粉末
   である特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
   芳香族ポリアミド繊維の製造方法。 ＆　無機微粉末が、硅酸アルミニウム、グラファイト、
   タルク、シリカ及びマイカからなる群から選ばれた少く
   とも１８ｉの無機物質の微粉末である特許請求の範囲第
   １項又は第４項記載の芳香族ポリアミド繊維の製造方法
   。 ６、　気体雰囲気が、空気、窒素ガス、炭酸ガス。 スキームからなる群から選ばれた少（とも１種の気体で
   構成される特許請求の範囲第１項又は第５項記載の芳香
   族ポリアミ・ド繊維の製造方法。