CN100537887C - 对位芳香族聚酰胺短纤维 - Google Patents
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Abstract
通过在对位芳香族聚酰胺短纤维上附着相对于纤维重量为0.05～1.0重量%的单酯盐摩尔分率为45～70摩尔%、双酯盐摩尔分率为10～40摩尔%的、碳原子数为12的醇的磷酸酯碱金属盐，由此可以得到集束性和防静电性优异、并且粘着性低、不容易发生对辊等的卷缠、而且浮色产生也少的可纺性优异的对位芳香族聚酰胺短纤维。
Description
技术领域
本发明涉及可纺性优异的对位芳香族聚酰胺短纤维。进一步详细而言，本发明涉及纺纱工序中纤维的集束性和防静电性优异、在纺纱工序中少发生向辊等的卷缠和浮色，并且，极压摩擦下的润滑性也优异，所以可以稳定地制造高品质的芳纶100％短纤纱或与其它纤维的混纺纱的对位芳香族聚酰胺短纤维。
背景技术
对位取向的由芳香族二羧酸成分和芳香族二胺成分形成的对位芳香族聚酰胺纤维发挥其所谓的高强度、高弹性率、高耐热性的特性而被广泛用于产业资材用途或功能性衣料用途。特别是近年来，以要求高强度、高耐热性的消防服、防护衣料、安全手套等功能性衣料用途为中心，对位芳香族聚酰胺短纤维的需求不断增长。
然而，对位芳香族聚酰胺纤维的刚性大，即使进行压入卷曲也很难赋予足够的卷曲性能，因此，伴随着其的高弹性率，纺纱工序中的集束性变得不充分，存在因膨松化导致的操作性不良或易于发生棉网断裂等的问题。
此外，由于是高取向高强度纤维，所以因对位芳香族聚酰胺独特的特性而引起的纺纱工业中的各种问题也明显化，所述问题为：因原纤化导致的浮色，容易产生静电。
对于这样的问题，在以往的对位芳香族聚酰胺纤维中，大多挪用在其它种纤维、例如产业资材用的聚酯长纤维和短纤维、聚酰胺纤维等中使用的油剂，但是随着上述问题变得明显，符合对位芳香族聚酰胺特性的独特油剂的必要性增加，从而尝试对其进行开发。
例如，在特开平3-185180号公报中，提出了赋予乙氧基化烷基磷酸酯盐来改善纤维表面的减摩性(抑制浮色)的方法；在特开平9-188969号公报中，提出了赋予含有特定碳原子数长链烷基磷酸酯盐的油剂，抑制全芳香族聚酰胺纤维的原纤化来防止纺纱工序中纤维脱落的方法。
然而，乙氧基化烷基磷酸酯盐虽然防静电性和减摩性优异，但是存在下述问题：由于其吸湿性而使粘着性容易发生经时变化，在纺纱工序中容易发生对各种辊类的卷缠。另一方面，碳原子数为18～20的长链烷基磷酸酯盐虽然对于减少纺纱浮色或辊卷缠是有效的，但是由于纤维的集束性不充分而存在可纺性仍不够的问题。
为了改善所述问题，在特开2001-207379号公报中，提出了赋予含有碳原子数为14～16的烷基磷酸酯盐和防静电剂的油剂的方法。通过该方法，确实提高了集束性和防静电性，对辊等的卷缠也减少而改善了可纺性，但是，由于在低温、低湿度下的防静电性仍不够而必须联用其它防静电剂，所以希望进一步改善。
近年来，以降低因高生产性、节省劳力化、高效率化导致的纺纱成本为目的，不仅梳棉、并条、粗纺，而且精纺也发展显著的高速化。这样，如果纺纱高速化，则会形成如下问题：通过纺机的纤维量与速度成正比地增多，因而浮色增加，清扫周期变短而使操作性降低，不仅如此，这还成为断头的主要原因。为了改善这样的问题，在特开平6-108361号公报中，提出了赋予包含烷基磷酸酯钾盐、石蜡和阳离子型表面活性剂的油剂的方法；此外，在特开平10-183469号公报中，提出了赋予如下油剂的方法，所述油剂含有润滑成分和选自如下化合物中的至少1种化合物：用烷基、链烯基或酰基将烷基胺的氧化乙烯加成物的至少一部分末端羟基封端而得到的化合物，这样的化合物的磷酸或磷酸酯的中和物，以及这样的化合物的季铵化物。然而，这些化合物对芳香族聚酰胺纤维来说，其效果都还不够，要求进一步改善。
发明内容
本发明的目的是为了提供解决上述以往技术所存在问题的、纺纱工序中纤维的集束性和防静电性优异的、在纺纱工序中少发生对辊等的卷缠或浮色的、并且极压摩擦下的润滑性也优异的对位芳香族聚酰胺短纤维。
本发明人等为了解决上述技术问题，反复进行了研究，从而完成了本发明。
即，本发明的目的是通过一种对位芳香族聚酰胺短纤维达成的，其特征为，以纤维重量为基准，附着0.05～1.0重量％的、同时满足下述A和B的、碳原子数为12的醇的磷酸酯碱金属盐。
A.单酯盐的摩尔分率为45～70摩尔％
B.双酯盐的摩尔分率为10～40摩尔％
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明的对位芳香族聚酰胺短纤维是含有由对位取向的芳香族二羧酸成分与芳香族二胺成分或者芳香族氨基羧酸成分构成的对位全芳香族聚酰胺、或者它们的对位芳香族共聚聚酰胺的短纤维，这些芳香族基团可以是2个芳香环以氧、硫、亚烷基或直接键合而结合成的物质，此外，这些芳香族基团还可以被甲基、乙基等低级烷基，甲氧基，氯基等卤素基团等取代。
作为所述对位芳香族聚酰胺短纤维的具体例子，可以举出聚对亚苯基对苯二甲酰胺短纤维、共聚对亚苯基·3，4’-氧联二亚苯基对苯二甲酰胺短纤维。
在本发明中，在上述对位芳香族聚酰胺短纤维的表面附着碳原子数为12的醇的磷酸酯碱金属盐是很重要的，以纤维重量为基准，其附着量为0.05～1.0重量％，优选0.1～0.5重量％，进一步优选0.15～0.4重量％。该磷酸酯碱金属盐的附着量小于0.05重量％时，防静电性和集束性不够而不能稳定地纺纱。另一方面，该附着量超过1.0重量％时，粘着性过大而在纺纱时常发生浮色和辊卷缠，因而不优选。
在此，磷酸酯碱金属盐的烷基碳原子数是很重要的，必须为12。这是因为，在磷酸酯碱金属盐中通常存在单酯、双酯等，但在醇的碳原子数为12时，如果特别规定这些物质的含有比例，则不会使因粘着性导致的辊卷缠或浮色的产生增多，获得优异的集束性和防静电性，从而得到高品质的短纤纱。也就是说，如下是必须的：单酯的摩尔分率为45～70摩尔％，优选为50～60摩尔％；二酯的摩尔分率为10～40摩尔％，优选为15～30摩尔％。在此，单酯的摩尔分率如果小于45摩尔％，则防静电性不良，另一方面，单酯的摩尔分率如果超过70摩尔％，则纺纱工序中的卷缠变多而不优选。此外，双酯的摩尔分率小于10摩尔％时，纺纱工序中的卷缠变多而不优选；另一方面，双酯的摩尔分率如果超过40摩尔％，则防静电性降低而不优选。另外，在本发明的磷酸酯碱金属盐中，也可以包括没有加成醇的磷酸碱金属盐、聚磷酸的碱金属盐以及聚磷酸酯碱金属盐等(有时将它们统称为其它)。
作为磷酸酯碱金属盐的碱金属，可以举出钠、钾、锂等，其中优选钾。
另外，通常使五氧化磷与规定量的醇反应来合成部分磷酸酯，接着用碱金属氢氧化物中和过剩的酸，由此来制造磷酸酯碱金属盐。在本发明中使用的磷酸酯碱金属盐可以通过适当调整醇的使用量和反应温度来容易地制造。
本发明的对位芳香族聚酰胺纤维中，除了上述的磷酸酯碱金属盐以外，还优选附着脂肪酸烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺，以纤维重量为基准，其附着量为0.01～0.2重量％，优选0.03～0.15重量％，特别优选0.03～0.10重量％。另外，在此所说的脂肪酸烷醇酰胺是指以含有单乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺等烷醇胺和脂肪酸的缩合产物为对象；另一方面，聚氧乙烯脂肪酸酰胺是指以在脂肪酸酰胺中加成氧化乙烯而得到的加成聚合物或者脂肪酸酰胺与聚乙二醇的脱水缩合物为对象。也就是说，是在结合于脂肪酸酰胺的氮原子的两个活泼氢上加成聚合氧化乙烯，或者将聚乙二醇脱水缩合而得到的非离子表面活性剂。
除了上述磷酸酯盐之外，如果附着这样的脂肪族烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺，则极压摩擦下的润滑性优异，即使在高速化的纺纱工序中也能稳定地纺纱，不仅各工序的各导纱器、辊上的浮色堆积减少，而且所遭受来自于这些各导纱器、辊的损伤也显著减少，所以显著抑制断头，所得短纤纱的品质也得到显著提高。
在本发明中，在无损本发明目的的范围内，通常只要在上述成分20重量％以下的范围内，根据需要可以适当添加润滑剂(例如液体石蜡等矿物油类、油酸月桂酯、硬脂酸异十三烷基酯等1价脂肪酸酯，己二酸二油基酯、癸二酸二辛酯等二元酸二酯，三羟甲基丙烷三月桂酸酯、椰子油等多元醇酯，氧化丙烯/氧化乙烯共聚聚醚)、脱模剂、防腐剂、消泡剂等其它纤维处理剂成分。
对于本发明的对位芳香族聚酰胺短纤维来说，其单丝纤度、纤维长、卷曲数、卷曲率等没有必要进行特别限定，但单丝纤度为0.8～5.0dtex、纤维长为38～76mm、卷曲数为6～15个/25mm、卷曲率为7.5～19％的范围是特别适当的。
将上述磷酸酯碱金属盐附着于纤维表面的方法没有特别的限定，可以采用以往公知的方法，例如将含有上述组合物的水溶液或水分散液(以下有时简记为处理剂)喷雾到纤维上的方法，将纤维浸渍于浴中的方法，使其与给油辊或导纱器接触的方法等任意方法。
实施例
下面，举出实施例进一步详细说明本发明的构成和效果。另外，实施例中的各物性通过以下方法求出。
(1)集束性
测定经赋予处理剂的对位芳香族聚酰胺短纤维在清棉工序中的棉卷密度(cm3/g)，只要为21cm3/g以下就判定为好。
(2)防静电性
在湿度调整成20℃×65％RH的梳棉工序中，测定棉网上方10cm处的静电电位，将其绝对值为0.5kV以下的情况判定为好。
(3)纺纱浮色
将100kg对位芳香族聚酰胺短纤维通过湿度调节为20℃×65％RH的并条工序，测定附着于橡胶辊、金属辊和导纱器类的浮色总量，将其重量为15mg/100kg以下的情况判定为好。
(4)辊卷缠
测定将100kg对位芳香族聚酰胺短纤维通过湿度调节为20℃×65％RH的并条工序时的辊卷缠次数，将2次/100kg以下的情况判定为好。
(5)高速精纺中的纤维损伤
在下述条件下进行精纺，对于50根从管纱下部(纱与气圈控制环接触)的纱随机切下的长度为5cm的纱片，用光学显微镜观察计数所存在的原纤维个数，如果少于5个，则判定为好。
锭子旋转数：20000rpm
环直径：38mm
上升：6英寸
总牵伸：40倍
纱支：40支
[实施例1～5]
在含有对苯二胺成分25摩尔％、3，4’-二氨基二苯基醚成分25摩尔％和对苯二甲酸成分50摩尔％的对位芳香族共聚聚酰胺的1670dtex/1000fil的拉伸纱上，通过浸渍方式赋予表1所记载组成的处理剂(处理剂中的磷酸酯盐是月桂基磷酸酯钾盐，其它磷酸酯盐的具体例子有未加成醇的磷酸碱金属盐、聚磷酸的碱金属盐以及加成有3个以上醇的磷酸酯碱金属盐等)，使之达到表1记载的附着量，接着，在预热温度95℃下进行压入卷曲，在105℃进行干燥之后，切断成51mm，分别得到100kg卷曲数为11.0个/25mm、卷曲率为13.5％的对位芳香族聚酰胺短纤维。将这些短纤维通过单打手清棉机形成棉卷，供给于梳棉来形成生条，并将其通过并条机。在通过这些工序中进行上述各评价，所得结果示于表1中。由该表可知，本发明的对位芳香族聚酰胺短纤维都具有良好的可纺性。
[比较例1、4～5]
除了将实施例1中的处理剂组成或其附着量变更成如表1所记载之外，与实施例1同样地操作，分别得到100kg各水平的对位芳香族聚酰胺短纤维。
所得短纤维与实施例1同样地评价，将所得结果概括示于表1中。
由该表可知，单酯的摩尔分率过高时(比较例1)，不仅纺纱浮色变多，而且辊卷缠的次数也增加。处理剂附着量过高时(比较例4和5)，不仅纺纱浮色变多，而且辊卷缠的次数也增加。可知这些情况都与可纺性的降低相关。
表1
表1(续)
产业实用性
本发明的对位芳香族聚酰胺短纤维的粘着性和减摩性优异且集束性和防静电性也优异，所以抑制纺纱工序等中的各种故障，可以极稳定地提供高品质的短纤纱。因此，可以发挥其特性而很好地应用于以防护衣料用途为代表的各种产业用途中。
Claims (3)
1、对位芳香族聚酰胺短纤维，其特征为，以纤维重量为基准，附着0.05～1.0重量％同时满足下述A和B的、碳原子数为12的醇的磷酸酯碱金属盐，
A.单酯盐的摩尔分率为45～70摩尔％，
B.双酯盐的摩尔分率为10～40摩尔％。
2、如权利要求1所述的对位芳香族聚酰胺短纤维，其特征为，除了磷酸酯碱金属盐之外，还附着0.01～0.20重量％的脂肪酸烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺。
3、如权利要求1所述的对位芳香族聚酰胺短纤维，其特征为，对位芳香族聚酰胺为共聚对亚苯基·3，4’-氧联二亚苯基对苯二甲酰胺。
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