JPS63315604A - 芳香族ポリエステル繊維の製造方法 - Google Patents

芳香族ポリエステル繊維の製造方法

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JPS63315604A
JPS63315604A JP15276687A JP15276687A JPS63315604A JP S63315604 A JPS63315604 A JP S63315604A JP 15276687 A JP15276687 A JP 15276687A JP 15276687 A JP15276687 A JP 15276687A JP S63315604 A JPS63315604 A JP S63315604A
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melt
melt spinning
titanium nitride
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Toshiyuki Kobashi
小橋 利行
Seiji Takao
高尾 精二
Jun Takagi
潤 高木
Hiroaki Sugimoto
杉本 宏明
Kazuo Hayatsu
早津 一雄
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は芳香族ポリエステル繊維の製造方法に関する。
〈従来の技術と問題点〉 近年、芳香族ポリエステルの中で、熔融時に異方性を示
すものを溶融紡糸することにより、高強度、高弾性率を
有する繊維が得られることが明らかになってきた。かか
る繊維は溶融紡糸するのみで高配向、高結晶性の繊維を
形成し、高物性を発現する。そしてこれを延伸もしくは
軟化温度付近で熱処理することにより、強度、弾性率と
もに一層向上させることができる。
ところが、この繊維を溶融紡糸する工程においては、原
料ポリマーが高融点であるため、加工温度が高く、熱酸
化、分解、架橋といった熱変性がさけられず、紡糸口金
部における糸切れ、閉塞、フィルターの昇圧等の操業時
或いは最終製品の物性の発現不足等の品質上の問題があ
った。
これを解決する方法として、原料ポリマーへの安定剤の
添加、ポリマー滞留時間の短縮化、不活性ガス雰囲気へ
の紡出糸吐出等の工夫がなされてきたが、必ずしも充分
とは言えなかった。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、?fI融時に異方性を示す芳香族ポリエステ
ルを溶融紡糸するにあたり、溶融紡糸装置における溶融
ポリマーとの接触面の一部または全部をチタン窒化物で
被覆することを特徴とする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。
本発明における?8融時に異方性を示す芳香族ボリエス
テルとは、90°直行した2枚の偏光板の間にある加熱
試料台上にポリエステル試料粉末を置いて昇温していっ
た時に、流動可能な温度域において光を透過しうる性質
を有するものを言う。
このようなポリエステルとしては、例えば特公昭55−
20008号、特公昭5G−18016号公報等に示さ
れる芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び/又は芳
香族ヒドロキシカルボン酸やこれらの誘導体から形成さ
れるもので、場合によりこれらと脂環族ジオール、脂肪
族ジオールやこれらの誘導体との共重合体も含まれる。
ここで芳香族ジカルボン酸としてはテレフタル酸、イソ
フタル酸、4,4°−ジカルボキシジフェニル、2.6
−ジカルボキシナフタレン、1.2−ビス(4−カルボ
キシフェノキシ)エタン等やこれらのアルキル、アリー
ル、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げられる。
芳香族ジオールとしてはヒドロキノン、レゾルシン、4
.4” −ジヒドロキシジフェニル、4.4° −ジヒ
ドロキシヘンシフエノン、4.4° −ジヒドロキシジ
フェニルエタン、4.4゛ −ジヒドロキンノフェニル
エーテル、4.4゛−ジヒドロキシジフェニルスルフィ
ド、2.6−ジヒドロキンナフタレン、1,5−ジヒド
ロキンナフタレン、1,4−ジヒドロキンナフタレン、
2.2°−ビス(4−ヒドロキンフェニル)プロパン等
やこれらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン
基の核置換体がφげられる芳香族ヒドロキソカルボン酸
としてはp−ヒドロキン安息香酸、m−ヒドロキシ安、
9、香酸、2−ヒドロキシナフタレン−6−カルボン酸
、1−ヒドロキシナフタレン−5−カルボン酸、ρ−4
−ヒドロキンフェニル安息香酸等やこれらのアルキル、
アリール、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げら
れる。
脂環族ジカルボン酸としてはtrans   1.4−
ジカルポキシンクロヘキサン、cis−1,4−ジカル
ボキンシクロヘキサン等やこれらのアルキル、アリール
、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げられる。
脂環族及び脂肪族ジオールとしてはキシリレンジオール
、エチレングリコール、trans   1.4〜ジヒ
ドロキシシクロヘキサン、cis−1,4−ジヒドロキ
シシクロヘキサン等やこれらのアルキル、アリール、ア
ルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げられる。
本発明に用いられる芳香族ポリエステルは上記原料また
はそれらの誘導体の組合せ等をエステル化もしくはエス
テル交換反応により重縮合させることにより得られるが
、本発明の対象として好ましい芳香族ポリエステルとし
ては、例えば(1)P−ヒドロキシ安息香酸残基40〜
70モル%と上記芳香族ジカルボン酸残7!−15〜3
0モル%と芳香族ジオール残基15〜30モル%からな
るコポリエステル、 (2)テレフタル酸及び/又はイソフタル酸とクロルヒ
ドロキノン、フェニルヒドロキノン及び/又はヒドロキ
ノンからなるコポリエステル、(3)p−ヒドロキシ安
息香酸残基20〜80モル%と2−ヒドロキシナフタレ
ン−6−カルボン酸残基20〜80モル%からなるコポ
リエステル等が挙げられる。
重縮合反応としては既知の塊状重合、?容置重合、懸濁
重合法等を採用することができ、150〜360°Cで
常圧又は10〜0.1torrの減圧下に場合によりS
b、Ti、Ge化合物等の重合触媒、リン系化合物等の
安定剤、T i 02.  Ca C03、タルク等の
充填剤等を添加して行うことができる。
得られたポリマーはそのままで、あるいはわ)体状で不
活性気体中、又は減圧下に熱処理して紡糸用の試料とし
てもよいし、あるいは一度押出機により造粒して用いる
こともできる。
本発明のおける芳香族ポリエステルには、溶融紡糸条件
に適した分子量が存在すると考えられるが、組成や構造
によっては、均一に溶解しうる溶媒がなかったり、分子
量測定法の精度が無いといった問題がある。
そこで本発明者等は、熔融紡糸条件に適する分子量に対
応する物性値として「流動温度Jを導入した。品性製作
所製のフローテスター CFT−500を用い、径11
1II11、長さ10+n+nのノズルで圧力100 
kg/cm”で芳香族ポリエステル試料を4°C/分で
昇渇し、試料がノズルを通って流動し、48000po
iseの見掛けの溶融粘度を与える温度として「流動温
度」を定義した。
本発明者等は各種の芳香族ポリエステルを合成し、その
流動温度を変化させてみたところ、本発明の目的とする
高強度、高弾性率繊維の溶融紡糸に適した芳香族ポリエ
ステルの流動温度は280〜380°Cであることがわ
かった。
この温度域より低い流動温度の場合には、溶融時の安定
性や、伸度が出にくいといった問題があり、高いと加工
(紡糸)温度が高くなるため、分解等が起こりやすくな
り、装置への負荷も大きくなる。
溶融紡糸装置としては、加熱制御機構を備えたプランジ
ャー、スクリュー等の溶融部、ギヤポンプ等の計量部、
紡糸口金を含む紡糸頭部を備えていればどのようなもの
でも使用できる。
紡糸に適した温度は、280〜420°Cで、好ましく
は300〜400 ’Cである。280°Cより低いと
装はへのf〔荷が大きくなったり、試料の溶融体の均一
性が充分でなかったり、逆に高温であると分解が起こっ
たりして、安定な紡糸を行うことができない。
紡糸に用いる口金としては一最に用いられている物をそ
のまま使うこともできるが、孔径(d)が0,3俳以下
で、且つ孔長(Iりと孔径との比(A/d)が0.8以
上の物が好ましい。
本発明では、これらの押出機、ギヤポンプ、紡糸ノズル
等の装置における溶融ポリマーとの接触面(溶融ポリマ
ーが流動、通過する流路の表面)の一部、又は全部がチ
タン窒化物で被覆される。
チタン窒化物の被覆方法としては、例えばイオンプレー
テング法、高密度イオンビーム法、焼き付は法等が利用
できる。本処理は必ずしも全流路表面に施す必要はなく
、一部、例えば押出機の先端部や紡糸口金に施してもよ
い、またギヤポンプから紡糸口金にかけての全流路に施
してやっでも良い。
チタン窒化物被覆の施された装置を用いての紡糸では、
発泡や延伸性不足による糸切れが明らかに減少する。
得られた繊維は、そのままで又は油剤を付着させ、巻き
取るか、引き落とす。巻き取り、引き落としの速度は1
0〜10000m/分であるが、生産性や安定紡糸から
みて100〜2000m/分が好ましい。
繊維の太さや断面形状は用途により選ばれるが、強度や
弾性率からすると1〜10デニールが好ましい。
得られた繊維はそのままでも使用できるが、延伸、熱処
理あるいはこれらを組み合わせた操作を施してやっても
良い。
〈発明の効果〉 本発明によれば、高温下における溶融ポリマーの熱酸化
や分解、硬化等が抑制され、紡糸操業性が安定し、物性
の高い芳香族ポリエステル繊維を工業的に製造すること
ができる。
本発明により得られた繊維は、タイヤコード、ローブ、
ケーブル、釣糸、FI?P、FRTP、FRC1テンシ
ョンメンバー、スピーカーコーン、防弾ヂョンキ、宇宙
服、海底作業服、ライダー服、安全手袋、安全エプロン
等種々の用途に使用しうる。
〈実施例〉 以下に本発明の理解を容易にするため実施例及び参考例
を示すが、これらはあくまで例示的なものであり、本発
明の要旨はこれらにより限定されるものではない。
なお例中の特定値は、下記のごとくして測定算出したも
のである。
(1)溶融時の光学異方性 ポリマー粉末を加熱ステージ上に置き、偏光下、25°
C/分で昇温し、肉眼観察で行った。
(2)溶融紡糸時における単糸切れ回数ノズル面真下に
おいて、連続的に3時間観察し、単糸切れ回数を数えた
。
(3)繊維の引っ張り試験 東洋ボールドウィン製テンシロンH型引っ張り試験機を
用い、チャック間距離20爬、引っ張り速度2皿/分で
測定した。試料数は24本で、最高及び最低値を除いた
値の平均値で示した。
参考例 p−アセトキン安息香酸7.2kg(40モル)、テレ
フタル酸2.49kg(15モル)、イソフタル酸0.
83kg(5モル)、4.4’ −ジアセトキシジフェ
ニル5.45kg(20,2モル)を櫛型撹拌翼をもつ
重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら昇温
し、330°Cで3時間重合した。
この間生成する酢酸を除去し、強力な撹拌で重合を行い
、冷却後ポリマーを取り出したところ、収量は10.8
8kgで理論収量の97.8%であった。
これをハンマーミルで粉砕し2鴫以下の粒子とし、ロー
タリーキルン中で窒素雰囲気下で280°C15時間処
理したところ、流動温度が326°Cとなり350°C
以上で溶融状態での光学異方性が観察された。
実施例1 参考例のポリエステルを用い、3 () +mn径のス
クリュー型押出機により、溶融紡糸を行った。
紡糸口金は孔径0.07mm、孔長0.]44mm30
8の孔数を持つものである。
紡糸の条件として3種類の紡糸装置を用いた。
(a)紡糸頭、紡糸口金に何らの処理の施されていない
ステンレス製のもの (b)紡糸口金までの孔壁にチタン窒化物処理をイオン
ブレーティング法により施したもの(C)ギヤポンプか
ら紡糸口金までの全てのポリマーとの接触部にチタン窒
化物処理をイオンブレーティング法により施したもの 紡糸時の繊維の巻き取り速度を500m/分とし、3d
の繊維を紡糸した。紡糸時における(li糸切れ回数と
この繊維を綜研化学工業製の高温熱姪Neo  5K−
Oil  1400中で、320 ’C3時間熱処理し
た時の物性を表1に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステルを溶融紡糸す
    るにあたり、溶融紡糸装置における溶融ポリマーとの接
    触面の一部または全部をチタン窒化物で被覆することを
    特徴とする芳香族ポリエステル繊維の製造方法。
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