JP2006169686A - Method for producing polybenzazole fiber - Google Patents

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Hirotaka Murase
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an industrial method for producing a polybenzazole fiber with a compact drying apparatus by developing a technique to quickly drying a polybenzazole fiber. <P>SOLUTION: A polybenzazole fiber is produced by using a spinning dope obtained by dissolving a polybenzazole polymer in an acid solvent. The spinning dope contains 2-15 mass% substance left in the form of solid at normal temperature in the spun polybenzazole fiber. The substance is preferably a pigment soluble in the solvent of polybenzazole and having a thermal decomposition temperature of ≥300°C. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ポリベンザゾールの繊維の製造方法に関する。さらに詳しくは、ポリベンゾオキサゾールの繊維を効率的に短時間で乾燥させることができる製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing polybenzazole fibers. More particularly, the present invention relates to a production method capable of efficiently drying polybenzoxazole fibers in a short time.

ポリベンザゾール繊維は、ポリベンゾオキサゾールやポリベンゾチアゾールポリマーと酸溶媒を含むドープを紡糸口金より押し出した後、凝固性流体(水、または水と無機酸の混合液)中に浸漬して凝固させ、次いで酸溶媒を除去するために、水洗浴中で洗浄し、さらに無機塩基の水溶液槽を通して糸中に残っている酸を中和した後、乾燥する方法によって製造されている(例えば、特許文献1)。   Polybenzazole fiber is solidified by extruding a dope containing polybenzoxazole or polybenzothiazole polymer and an acid solvent from a spinneret, and then dipping in a coagulating fluid (water or a mixture of water and inorganic acid). Then, in order to remove the acid solvent, it is produced by a method of washing in a water washing bath, further neutralizing the acid remaining in the yarn through an aqueous bath of an inorganic base, and then drying (for example, patent document) 1).

しかしながら、糸中の残存無機酸溶媒を低減するためには、高温で長時間の洗浄が必要であり(例えば、特許文献2)、さらに、洗浄した繊維は、連続的にできるだけ効率的に乾燥する必要があり、例えば、連続的に2段階以上の温度で段階的に乾燥する方法が採用されている(特許文献3)。
特開平8−170222号公報 特開平8−60437号公報 特開平7−197307号公報
However, in order to reduce the residual inorganic acid solvent in the yarn, it is necessary to wash at a high temperature for a long time (for example, Patent Document 2), and the washed fiber is continuously dried as efficiently as possible. For example, a method in which drying is performed stepwise at two or more temperatures is employed (Patent Document 3).
JP-A-8-170222 JP-A-8-60437 JP-A-7-197307

ポリベンザゾール繊維は上記した方法で製造できるが、乾燥工程での滞留時間が長時間必要であるため、高速製糸においては、設備が非常に大型化してしまうという問題点がある。本発明の課題は、このような技術的、工業的な問題を解決しようとすることであり、ポリベンザゾール繊維を高速に乾燥できるようにし、コンパクトな乾燥設備で工業的にポリベンザゾール繊維を製造する方法を提供することである。   Polybenzazole fibers can be produced by the above-described method, but since the residence time in the drying process is required for a long time, there is a problem that the equipment becomes very large in high-speed spinning. An object of the present invention is to solve such technical and industrial problems, so that polybenzazole fibers can be dried at a high speed, and the polybenzazole fibers are industrially produced in a compact drying facility. It is to provide a method of manufacturing.

すなわち、本発明は、以下の構成を採用するものである。
1.ポリベンザゾールポリマーを酸溶媒に溶解した紡糸ドープを用いるポリベンザゾール繊維の製造方法において、紡糸ドープ中に、紡糸後のポリベンザゾール繊維中で、常温で固体として残る物質を2〜15質量%、含有させておくことを特徴とするポリベンザゾール繊維の製造方法。
2.前記紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質の繊維中での含有量が、2〜8質量%であることを特徴とする上記1に記載のポリベンザゾール繊維の製造方法。
3.紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質が、ポリベンザゾールの溶媒に可溶でかつ熱分解温度が300℃以上の顔料であることを特徴とする上記1又は2記載のポリベンザゾール繊維の製造方法。
すなわち、本発明者らは、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に、常温で固体として残る物質を紡糸ドープ中に含有させ、この物質の含有量が、紡糸後のポリベンザゾール繊維中の2質量%以上となる量含有させること、さらには、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質が、ポリリン酸などのポリベンザゾールの溶媒に可溶でかつ熱分解温度が300℃以上の顔料であることにより、ポリベンザゾール繊維の製造工程において、ポリベンザゾール繊維からポリベンザゾール凝固性液体を乾燥除去させるときの乾燥速度が向上し、その結果、短時間で乾燥できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
That is, the present invention employs the following configuration.
1. In the method for producing a polybenzazole fiber using a spinning dope in which a polybenzazole polymer is dissolved in an acid solvent, 2 to 15% by mass of a substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber in the spinning dope A method for producing a polybenzazole fiber, characterized in that the polybenzazole fiber is contained.
2. 2. The method for producing a polybenzazole fiber according to 1 above, wherein a content of a substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber is 2 to 8% by mass.
3. 3. The poly (1) or (2) above, wherein the substance remaining as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning is a pigment that is soluble in a polybenzazole solvent and has a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher. A method for producing benzazole fiber.
That is, the present inventors include a substance that remains as a solid at room temperature in the spinning dope in the polybenzazole fiber after spinning, and the content of this substance is 2 mass in the polybenzazole fiber after spinning. In addition, the substance remaining as a solid in the polybenzazole fiber after spinning is soluble in a polybenzazole solvent such as polyphosphoric acid and has a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher. In the process of producing polybenzazole fibers, the drying rate when the polybenzazole coagulating liquid is removed by drying from the polybenzazole fibers is improved, and as a result, it is found that the pigment can be dried in a short time. The present invention has been completed.

本発明の製造方法によれば、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に、常温で固体として残る物質が特定量ポリベンザゾール繊維中に存在することにより、繊維中に凝固性液体が繊維外へ出る経路(パス)が確保されているため、従来に比べて乾燥速度を向上させることができる。このため、従来の乾燥設備と比較してコンパクトな乾燥設備でポリベンザゾール繊維の製造が可能である。   According to the production method of the present invention, a substance remaining as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning is present in the specific amount of polybenzazole fiber, so that the coagulating liquid comes out of the fiber. Since the route is secured, the drying speed can be improved as compared with the conventional method. For this reason, it is possible to produce polybenzazole fibers with a drying equipment that is compact compared to conventional drying equipment.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール(以下、PBZともいう)とは、ポリベンゾオキサゾール(以下、PBOともいう)、ポリベンゾチアゾール(以下、PBTともいう)、またはポリベンズイミダゾール(以下、PBIともいう)から選ばれる1種以上のポリマーをいう。本発明においてPBOは芳香族基に結合されたオキサゾール環を含むポリマーをいい、その芳香族基は必ずしもベンゼン環である必要はない。さらにPBOは、ポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)や芳香族基に結合された複数のオキサゾール環の単位からなるポリマーが広く含まれる。同様の考え方は、PBTやPBIにも適用される。また、PBO、PBT及び、またはPBIの混合物、PBO、PBT及びPBIのブロックもしくはランダムコポリマー等のような二つまたはそれ以上のポリベンザゾールポリマーの混合物、コポリマー、ブロックポリマーも含まれる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polybenzazole fiber according to the present invention refers to a fiber made of a polybenzazole polymer, and the polybenzazole (hereinafter also referred to as PBZ) refers to polybenzoxazole (hereinafter also referred to as PBO) or polybenzothiazole (hereinafter referred to as PBOZ). , PBT), or polybenzimidazole (hereinafter also referred to as PBI). In the present invention, PBO refers to a polymer containing an oxazole ring bonded to an aromatic group, and the aromatic group is not necessarily a benzene ring. Furthermore, PBO widely includes polymers composed of units of a plurality of oxazole rings bonded to poly (p-phenylenebenzobisoxazole) and aromatic groups. Similar considerations apply to PBT and PBI. Also included are mixtures, copolymers, block polymers of two or more polybenzazole polymers such as PBO, PBT and / or mixtures of PBI, block or random copolymers of PBO, PBT and PBI, and the like.

PBZポリマーに含まれる構造単位としては、好ましくはポリリン酸中、特定濃度で液晶を形成するライオトロピック液晶ポリマーから選択される。当該ポリマーは構造式(a)〜(f)に記載されているモノマー単位から成る。   The structural unit contained in the PBZ polymer is preferably selected from lyotropic liquid crystal polymers that form liquid crystals at a specific concentration in polyphosphoric acid. The polymer consists of monomer units described in structural formulas (a) to (f).

Figure 2006169686
Figure 2006169686

ポリベンザゾール繊維は、ポリベンザゾールを含有するドープより製造されるが、当該ドープを調製するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解しうる非酸化性の酸が挙げられる。好適な非酸化性の酸の例としては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物などの無機酸類が挙げられる。中でもポリリン酸及びメタンスルホン酸が、特にポリリン酸が好適である。また、重合終了後、ベンザゾール共重合体を単離すること無く、そのまま紡糸用ドープとして使用することもできる。   The polybenzazole fiber is manufactured from a dope containing polybenzazole, and a suitable solvent for preparing the dope includes cresol and a non-oxidizing acid capable of dissolving the polymer. Examples of suitable non-oxidizing acids include inorganic acids such as polyphosphoric acid, methanesulfonic acid and high concentrations of sulfuric acid or mixtures thereof. Of these, polyphosphoric acid and methanesulfonic acid are particularly preferred. Further, after completion of the polymerization, the benzazole copolymer can be used as it is as a dope for spinning without isolation.

ドープ中のポリマー濃度は好ましくは少なくとも約7質量%であり、より好ましくは少なくとも10質量%、特に好ましくは少なくとも14質量%である。最大濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取り扱い性により限定される。それらの限界要因のために、ポリマー濃度は通常では20質量%を越えることはない。   The polymer concentration in the dope is preferably at least about 7% by weight, more preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 14% by weight. The maximum concentration is limited by practical handling properties such as polymer solubility and dope viscosity. Due to their limiting factors, the polymer concentration usually does not exceed 20% by weight.

本発明において、好適なポリマーまたはコポリマーとドープは公知の方法で合成される。例えばWolfeらの米国特許第4,533,693号明細書(1985.8.6)、Sybertらの米国特許第4,772,678号明細書(1988.9.22)、Harrisの米国特許第4,847,350号明細書(1989.7.11)またはGregoryらの米国特許第5,089,591号明細書(1992.2.18)に記載されている。要約すると、好適なモノマーは非酸化性で脱水性の酸溶液中、非酸化性雰囲気で高速撹拌及び高剪断条件のもと約60℃から230℃までの段階的または一定昇温速度で温度を上げることで反応させられる。   In the present invention, suitable polymers or copolymers and dopes are synthesized by known methods. For example, Wolfe et al US Pat. No. 4,533,693 (1985.8.6), Sybert et al US Pat. No. 4,772,678 (1988.9.22), Harris US Pat. No. 4,847,350 (1989.7.11) or Gregory et al. U.S. Pat. No. 5,089,591 (1992.2.18). In summary, suitable monomers are heated in a non-oxidizing, dehydrating acid solution at a stepwise or constant rate of heating from about 60 ° C. to 230 ° C. under high-speed stirring and high shear conditions in a non-oxidizing atmosphere. It is made to react by raising.

このようにして得られるドープは、紡糸口金から押し出し、空間で引き伸ばしてフィラメントに形成される。好適な製造法は先に述べた参考文献や米国特許第5,034,250号明細書に記載されている。紡糸口金を出たドープフィラメントは紡糸口金と洗浄バス間の空間に入る。この空間は一般にエアギャップと呼ばれているが、空気である必要はない。この空間は、溶媒を除去することなく、かつ、ドープと反応しない溶媒で満たされている必要があり、例えば空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられる。   The dope thus obtained is extruded from a spinneret and stretched in a space to be formed into a filament. Suitable manufacturing methods are described in the aforementioned references and US Pat. No. 5,034,250. The dope filament exiting the spinneret enters the space between the spinneret and the washing bath. This space is commonly referred to as an air gap, but need not be air. This space needs to be filled with a solvent that does not react with the dope without removing the solvent, and examples thereof include air, nitrogen, argon, helium, and carbon dioxide.

紡出されたドープフィラメントは、ポリベンザゾールポリマーの凝固性液体中に導入され、洗浄され、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等の無機塩基で中和され、ほとんどの溶媒は除去される。
ここでいう凝固性液体とは、ポリベンザゾールポリマーを溶解しているポリリン酸などの無機酸に対し相溶性であり、ポリベンザゾールポリマーに対して溶媒とならない液体であり、例えば、水、または水と無機酸の混合液である。
また、洗浄とは、ポリベンザゾールポリマーを溶解しているポリリン酸などの無機酸に対し相溶性であり、ポリベンザゾールポリマーに対しては溶媒とならない液体に、繊維またはフィラメントを接触させ、繊維またはフィラメントから溶媒を除去することである。洗浄液体としては、ポリベンザゾールの溶媒を除去可能な液体であれば特に限定されるものではないが、好適な洗浄液体としては、水や水と酸溶媒との混合物が挙げられる。酸がポリリン酸の場合、フィラメント中の残留リン濃度としては、好ましくは8000ppm以下、更に好ましくは5000ppm以下に洗浄される。その後、フィラメントは、乾燥、熱処理、巻き取り等が必要に応じて行われる。
The spun dope filament is introduced into a polybenzazole polymer coagulating liquid, washed, neutralized with an inorganic base such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, potassium hydroxide, etc., and most of the solvent is removed. Is done.
The solidifying liquid here is a liquid that is compatible with an inorganic acid such as polyphosphoric acid in which a polybenzazole polymer is dissolved, and does not serve as a solvent for the polybenzazole polymer. It is a mixed solution of water and inorganic acid.
Washing is compatible with an inorganic acid such as polyphosphoric acid in which a polybenzazole polymer is dissolved, and the fiber or filament is brought into contact with a liquid that does not serve as a solvent for the polybenzazole polymer. Or to remove the solvent from the filament. The cleaning liquid is not particularly limited as long as it is a liquid capable of removing the solvent of polybenzazole, and suitable cleaning liquid includes water and a mixture of water and an acid solvent. When the acid is polyphosphoric acid, the residual phosphorus concentration in the filament is preferably washed to 8000 ppm or less, more preferably 5000 ppm or less. Thereafter, the filament is subjected to drying, heat treatment, winding and the like as necessary.

本発明における紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質とは、特に限定されないが、ポリベンザゾールポリマーを溶解している酸溶媒に対して耐性があり、熱分解温度が300℃以上の物質が好ましい。例えば、顔料、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブなどのカーボン類、ナノレベルに微粒子化された無機微粒子などが挙げられるが、酸溶媒に可溶である方が可紡性や糸強度を低下させにくい理由で、酸溶媒に可溶である顔料が好ましい。   The substance that remains as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning in the present invention is not particularly limited, but is resistant to an acid solvent in which the polybenzazole polymer is dissolved, and the thermal decomposition temperature is 300 ° C. The above substances are preferred. Examples include carbon blacks such as pigments, thermal black, acetylene black, channel black, furnace black and lamp black, carbons such as fullerene and carbon nanotubes, and inorganic fine particles atomized to the nano level. A pigment that is soluble in an acid solvent is preferable because it is more difficult to reduce spinnability and yarn strength if it is soluble.

本発明におけるポリベンザゾールの溶媒(好ましくはポリリン酸)に可溶でかつ熱分解温度が300℃以上の顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、染色レーキ、イソインドリノン類、イソインドリン類、ジオキサジン類、ペリノン及び/又はペリレン類、フタロシアニン類、キナクリドン類等が挙げられるが、勿論本発明技術内容はこれらに限定されるものではない。また、これらの顔料の1つまたは2つ以上併用することもできる。   Examples of the pigment that is soluble in the polybenzazole solvent (preferably polyphosphoric acid) and has a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher in the present invention include insoluble azo pigments, condensed azo pigments, dye lakes, isoindolinones, and isoindolines. , Dioxazines, perinones and / or perylenes, phthalocyanines, quinacridones, etc. Of course, the technical content of the present invention is not limited to these. One or more of these pigments can be used in combination.

本発明における紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質を紡糸ドープ中に含有させる方法としては、該物質がドープ中に均一に分散又は溶解させることができる方法であれば特に限定されることはなく、ポリベンザゾール重合時のいずれかの段階または重合終了時のポリマードープの段階などで混合させることが可能である。例えば、ポリベンザゾールの原料を仕込む際に同時に仕込む方法、段階的または任意の昇温速度で温度を上げて反応させている任意の時点で添加する方法、重合反応終了時に反応系中に添加し、撹拌混合する方法などが推奨できる。   In the present invention, the spinning dope contains a substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber as long as the substance can be uniformly dispersed or dissolved in the dope. However, it can be mixed at any stage during the polymerization of polybenzazole or at the stage of polymer dope at the end of the polymerization. For example, a method of charging polybenzazole at the same time when charging a raw material, a method of adding at a stage where the reaction is carried out by raising the temperature stepwise or at an arbitrary heating rate, and adding to the reaction system at the end of the polymerization reaction A method of stirring and mixing can be recommended.

本発明に係るポリベンザゾール繊維の製造方法の最大の特徴は、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残ることができる物質を紡糸ドープ中に含有させ、この物質の含有量が、質量%で、紡糸後のポリベンザゾール繊維中の2%以上となる量とすることであり、これにより乾燥速度を向上させることができる。
この理由は、紡糸されたポリベンザゾール繊維から凝固性液体が乾燥によって除去される際、ポリベンザゾール繊維のミクロフィブリル間のボイドを凝固性液体が通過して繊維外へ出るため、凝固性液体が繊維外へ出る経路(パス)が一時的に形成されるが、この経路(パス)は乾燥で容易に閉塞してしまうが、本発明における繊維中に常温で固体として残ることができる物質が存在すると、この凝固性液体が繊維外へ出る経路(パス)が確保されるためである。紡糸後のポリベンザゾール繊維中に、常温で固体として残る物質が、質量%で、2%以上存在していると、該物質により、経路(パス)が確保されやすくなり、その結果、乾燥速度が向上し、乾燥時間の短縮が可能となると考えられる。紡糸後のポリベンザゾール繊維中に、常温で固体として残る物質が2%未満の場合、乾燥速度があまり向上しない。一方、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に、常温で固体として残る物質が多すぎると糸物性の低下を招くため好ましくない。好ましくは8%以下、さらに好ましくは6%以下である。
The greatest feature of the method for producing a polybenzazole fiber according to the present invention is that a substance that can remain as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning is contained in the spinning dope, and the content of this substance is By mass%, the amount becomes 2% or more in the polybenzazole fiber after spinning, whereby the drying rate can be improved.
The reason for this is that when the solidifying liquid is removed from the spun polybenzazole fiber by drying, the solidifying liquid passes through the voids between the microfibrils of the polybenzazole fiber and out of the fiber. A path that passes out of the fiber is temporarily formed, but this path (path) is easily clogged by drying, but there is a substance that can remain as a solid at room temperature in the fiber of the present invention. This is because the presence of the solidifying liquid ensures a path through which the solidifying liquid exits the fiber. If the substance remaining as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning is present in an amount of 2% by mass or more, it becomes easy to secure a path by the substance, and as a result, the drying speed is increased. It is considered that the drying time can be shortened. When the polybenzazole fiber after spinning contains less than 2% of a solid substance at room temperature, the drying rate is not improved so much. On the other hand, if the polybenzazole fiber after spinning contains too much material remaining as a solid at room temperature, it is not preferable because the yarn properties are deteriorated. Preferably it is 8% or less, More preferably, it is 6% or less.

ポリベンザゾール繊維の乾燥時間は乾燥温度が高ければ高いほど短縮できるが、あまり高温で乾燥させると糸物性が低下するため好ましくない。糸物性の低下の面から、乾燥温度は、好ましくは290℃以下、さらに好ましくは280℃以下である。乾燥工程の加熱帯としては、電気炉あるいは火炎などの輻射、加熱ローラーもしくは加熱空気または加熱不活性ガス、もしくは加熱水蒸気、もしくはオイルなどの熱媒体が使用できる。   The higher the drying temperature, the shorter the drying time of the polybenzazole fiber can be shortened. The drying temperature is preferably 290 ° C. or lower, more preferably 280 ° C. or lower, from the viewpoint of the decrease in yarn physical properties. As the heating zone in the drying step, radiation such as an electric furnace or flame, a heating roller or heating air, a heating inert gas, heating steam, or oil can be used.

本発明において、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質は、ポリベンザゾールの溶媒に可溶でかつ熱分解温度が300℃以上の顔料であることが好ましい。上記したように、紡糸後のポリベンザゾール繊維中に固体として残る物質が2%以上であれば乾燥速度が向上するが、その物質がポリベンザゾールの溶媒(好ましくはポリリン酸)に可溶でなければ、紡糸口金から紡糸ドープを押し出した直後の糸切れが多発し、可紡性が低下、さらには、糸強度が低下する場合がある。また、上記したように、乾燥工程の加熱帯の温度が300℃近い温度になることがあることから、熱分解温度が300℃以上であることが好ましい。熱分解温度が300℃未満であれば、乾燥中に分解し、ポリベンザゾール繊維中に固体として残らず、繊維外へ出る経路(パス)の確保ができにくくなるためである。常温で固体として残る物質の熱分解温度は、好ましくは350℃以上、より好ましくは400℃以上である。   In the present invention, the substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber is preferably a pigment that is soluble in a polybenzazole solvent and has a thermal decomposition temperature of 300 ° C. or higher. As described above, if the substance remaining as a solid in the polybenzazole fiber after spinning is 2% or more, the drying rate is improved, but the substance is soluble in a polybenzazole solvent (preferably polyphosphoric acid). Otherwise, the yarn breakage immediately after the spinning dope is pushed out from the spinneret frequently occurs, the spinnability is lowered, and the yarn strength may be lowered. Further, as described above, since the temperature of the heating zone in the drying step may be close to 300 ° C., the thermal decomposition temperature is preferably 300 ° C. or higher. This is because if the thermal decomposition temperature is less than 300 ° C., it will be decomposed during drying and will not remain as a solid in the polybenzazole fiber, and it will be difficult to secure a path (path) that goes out of the fiber. The thermal decomposition temperature of the substance remaining as a solid at normal temperature is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher.

以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の主旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲に含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. Of course, it is also possible, and they are all included in the technical scope of the present invention.

(繊維中の残留酸濃度)
・残留リン原子の濃度は、試料をペレット状に固めて走査型蛍光X線分析装置(株式会社リガク ZSX 100e)を用いて測定した。
(繊維径)
走査電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率5000倍で単糸直径を測定した。
(Residual acid concentration in the fiber)
The concentration of residual phosphorus atoms was measured using a scanning X-ray fluorescence analyzer (Rigaku ZSX 100e) after solidifying the sample into a pellet.
(Fiber diameter)
The single yarn diameter was measured at a magnification of 5000 using a scanning electron microscope (SEM).

(乾燥速度の評価方法)
水分率が40%以下となる履歴を一度も与えていないサンプル(乾燥途中糸)を用いて、0.3g/dtexの張力下、乾燥温度250℃の条件で、水分率が40%から1%に達するまでに必要な時間を測定した。水分率は、乾燥前重量:W0(g)、乾燥後重量:W1(g)から、下記の計算式に従って算出した。なお、乾燥後重量:W1(g)を測定する際の乾燥は250℃、30分間の条件で実施した。
(式)水分率(%)=(W0−W1)/W1×100
(Drying speed evaluation method)
Using a sample that has never given a history of moisture content of 40% or less (yarn in the middle of drying), the moisture content is 40% to 1% at a drying temperature of 250 ° C. under a tension of 0.3 g / dtex. The time required to reach was measured. The moisture content was calculated from the weight before drying: W0 (g) and the weight after drying: W1 (g) according to the following formula. In addition, drying at the time of measuring weight after drying: W1 (g) was implemented on 250 degreeC and the conditions for 30 minutes.
(Formula) Moisture content (%) = (W0−W1) / W1 × 100

(実施例1)
窒素気流下、122%ポリリン酸16241g中に4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩2509g、テレフタル酸1895gを添加して60℃で30分間撹拌した後、ゆっくりと昇温して120℃で5時間、135℃で20時間、150℃で5時間反応せしめた。さらにこのオリゴマードープにテレフタル酸42gと銅フタロシアニン(熱分解温度550℃)146.3gを116%ポリリン酸558gに添加した分散液を加えた後、170℃で4時間、200℃で12時間反応せしめ、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が29dL/gのポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)ドープを得た。
その後、単糸フィラメント径が11.5μm、1.5デニールになるような条件で紡糸を行った。紡糸温度175℃で孔径0.20mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してフィラメントとした後、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするように配置された第1洗浄浴中に浸漬し、凝固させた。なお、紡糸ノズルと第1洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるように、クエンチ温度が60℃のクエンチチャンバーを設置した。
その後、ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度が5000ppm以下になるまで水洗し、1%NaOH水溶液で5秒間中和後、10秒間水洗した。その後、水分率が40%になるまで乾燥させ、乾燥途中状態で、巻取速度は200m/分で巻き取った。
巻き取った水分率40%の乾燥途中糸を用いて、上記した乾燥速度の評価方法により、水分率が40%から1%に達するまでに必要な時間を測定した結果は、39秒であった。得られた糸中の銅量を化学分析により測定し、銅フタロシアニンの分子量と中心金属である銅の原子量の比から糸中の銅フタロシアニン量を計算した結果は、5質量%であった。
Example 1
In a nitrogen stream, 2,509 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride and 1895 g of terephthalic acid were added to 16241 g of 122% polyphosphoric acid and stirred for 30 minutes at 60 ° C., then slowly heated to 120 ° C. for 5 hours. The reaction was carried out at 135 ° C. for 20 hours and at 150 ° C. for 5 hours. Further, after adding a dispersion obtained by adding 42 g of terephthalic acid and 146.3 g of copper phthalocyanine (thermal decomposition temperature 550 ° C.) to 558 g of 116% polyphosphoric acid, this oligomer dope was reacted at 170 ° C. for 4 hours and at 200 ° C. for 12 hours. A poly (p-phenylenebenzobisoxazole) dope having an intrinsic viscosity of 29 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C. was obtained.
Thereafter, spinning was carried out under conditions such that the single yarn filament diameter was 11.5 μm and 1.5 denier. A spinning dope is extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.20 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. to form a filament, and then immersed in a first washing bath arranged to converge at an appropriate position to form a multifilament. And solidified. A quench chamber having a quench temperature of 60 ° C. was installed in the air gap between the spinning nozzle and the first cleaning bath so that the filaments were stretched at a more uniform temperature.
Then, it washed with water until the residual phosphorus density | concentration in a polybenzazole fiber became 5000 ppm or less, neutralized with 1% NaOH aqueous solution for 5 seconds, and then washed with water for 10 seconds. Then, it was dried until the moisture content reached 40%, and was wound at a winding speed of 200 m / min in the middle of drying.
The result of measuring the time required for the moisture content to reach from 1% to 40% by the above-described drying rate evaluation method using the wound intermediate yarn having a moisture content of 40% was 39 seconds. . The amount of copper in the obtained yarn was measured by chemical analysis, and the result of calculating the amount of copper phthalocyanine in the yarn from the ratio between the molecular weight of copper phthalocyanine and the atomic weight of copper as the central metal was 5% by mass.

(実施例2)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩2509g、テレフタル酸1956g、122%ポリリン酸15587gを60℃で30分間撹拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で20時間、150℃で5時間、170℃で15時間反応せしめた。得られた30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が29dL/gのポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)ドープ17kgにカーボンブラック100.6gを添加して撹拌混合した。
その後、単糸フィラメント径が11.5μm、1.5デニールになるような条件で紡糸を行った。紡糸温度175℃で孔径0.20mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してフィラメントとした後、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするように配置された第1洗浄浴中に浸漬し、凝固させた。なお、紡糸ノズルと第1洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるように、クエンチ温度が60℃のクエンチチャンバーを設置した。
その後、ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度が5000ppm以下になるまで水洗し、1%NaOH水溶液で5秒間中和後、10秒間水洗した。その後、水分率が40%になるまで乾燥させ、乾燥途中状態で、巻取速度200m/分で巻き取った。
巻き取った水分率40%の乾燥途中糸を用いて、上記の乾燥速度の評価方法により水分率が40%から1%に達するまでに必要な時間を測定した結果は、44秒であった。得られた糸中のカーボンブラックの量は4質量%であった。
(Example 2)
Under a nitrogen stream, 2,509 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 1956 g of terephthalic acid, and 15587 g of 122% polyphosphoric acid were stirred at 60 ° C. for 30 minutes, and then slowly heated to 135 ° C. for 20 hours and at 150 ° C. for 5 hours. The reaction was allowed to proceed at 170 ° C. for 15 hours. 100.6 g of carbon black was added to 17 kg of the poly (p-phenylenebenzobisoxazole) dope having an intrinsic viscosity of 29 dL / g measured with the obtained methanesulfonic acid solution at 30 ° C., and mixed with stirring.
Thereafter, spinning was carried out under conditions such that the single yarn filament diameter was 11.5 μm and 1.5 denier. A spinning dope is extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.20 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. to form a filament, and then immersed in a first washing bath arranged to converge at an appropriate position to form a multifilament. And solidified. A quench chamber having a quench temperature of 60 ° C. was installed in the air gap between the spinning nozzle and the first cleaning bath so that the filaments were stretched at a more uniform temperature.
Then, it washed with water until the residual phosphorus density | concentration in a polybenzazole fiber became 5000 ppm or less, neutralized with 1% NaOH aqueous solution for 5 seconds, and then washed with water for 10 seconds. Thereafter, the film was dried until the moisture content reached 40%, and was wound at a winding speed of 200 m / min in the middle of drying.
The result of measuring the time required for the moisture content to reach 1% from 40% by the above-described drying speed evaluation method using the wound intermediate yarn having a moisture content of 40% was 44 seconds. The amount of carbon black in the obtained yarn was 4% by mass.

(比較例1)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩2509g、テレフタル酸1956g、122%ポリリン酸15587gを60℃で30分間撹拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で20時間、150℃で5時間、170℃で15時間反応せしめ、30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が31dL/gのポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)ドープを得た。
その後、単糸フィラメント径が11.5μm、1.5デニールになるような条件で紡糸を行った。紡糸温度175℃で孔径0.20mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してフィラメントとした後、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするように配置された第1洗浄浴中に浸漬し、凝固させた。なお、紡糸ノズルと第1洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるように、クエンチ温度が60℃のクエンチチャンバーを設置した。
その後、ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度が5000ppm以下になるまで水洗し、1%NaOH水溶液で5秒間中和後、10秒間水洗した。その後、水分率が40%になるまで乾燥させ、乾燥途中状態で、巻取速度200m/分で巻き取った。
巻き取った水分率40%の乾燥途中糸を用いて、上記した乾燥速度の評価方法により水分率が40%から1%に達するまでに必要な時間を測定した結果は、64秒であった。
(Comparative Example 1)
Under a nitrogen stream, 2,509 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 1956 g of terephthalic acid, and 15587 g of 122% polyphosphoric acid were stirred at 60 ° C. for 30 minutes, and then slowly heated to 135 ° C. for 20 hours and at 150 ° C. for 5 hours. The mixture was reacted for 15 hours at 170 ° C. to obtain a poly (p-phenylenebenzobisoxazole) dope having an intrinsic viscosity of 31 dL / g measured with a methanesulfonic acid solution at 30 ° C.
Thereafter, spinning was carried out under conditions such that the single yarn filament diameter was 11.5 μm and 1.5 denier. A spinning dope is extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.20 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. to form a filament, and then immersed in a first washing bath arranged to converge at an appropriate position to form a multifilament. And solidified. A quench chamber having a quench temperature of 60 ° C. was installed in the air gap between the spinning nozzle and the first cleaning bath so that the filaments were stretched at a more uniform temperature.
Then, it washed with water until the residual phosphorus density | concentration in a polybenzazole fiber became 5000 ppm or less, neutralized with 1% NaOH aqueous solution for 5 seconds, and then washed with water for 10 seconds. Thereafter, the film was dried until the moisture content reached 40%, and was wound at a winding speed of 200 m / min in the middle of drying.
The result of measuring the time required for the moisture content to reach 1% from 40% by the above-described drying rate evaluation method using a wound intermediate yarn having a moisture content of 40% was 64 seconds.

(比較例2)
窒素気流下、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩2509g、テレフタル酸1956g、122%ポリリン酸15587gを60℃で30分間撹拌した後、ゆっくりと昇温して135℃で20時間、150℃で5時間、170℃で15時間反応せしめた。得られた30℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固有粘度が30dL/gのポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)ドープ17kgに銅フタロシアニン(熱分解温度550℃)25.2gを添加して撹拌混合した。
その後、単糸フィラメント径が11.5μm、1.5デニールになるような条件で紡糸を行った。紡糸温度175℃で孔径0.20mm、孔数166のノズルから紡糸ドープを押し出してフィラメントとした後、適当な位置で収束させてマルチフィラメントにするように配置された第1洗浄浴中に浸漬し、凝固させた。なお、紡糸ノズルと第1洗浄浴の間のエアギャップには、より均一な温度でフィラメントが引き伸ばされるように、クエンチ温度が60℃のクエンチチャンバーを設置した。
その後、ポリベンザゾール繊維中の残留リン濃度が5000ppm以下になるまで水洗し、1%NaOH水溶液で5秒間中和後、10秒間水洗した。その後、水分率が40%になるまで乾燥させ、乾燥途中状態で、巻取速度200m/分で巻き取った。
巻き取った水分率40%の乾燥途中糸を用いて、上記に記載した乾燥速度の評価方法により水分率が40%から1%に達するまでに必要な時間を測定した結果は、59秒であった。得られた糸中の銅量を化学分析により測定し、銅フタロシアニンの分子量と中心金属である銅の原子量の比から糸中の銅フタロシアニン量を計算した結果は、1質量%であった。
(Comparative Example 2)
Under a nitrogen stream, 2,509 g of 4,6-diaminoresorcinol dihydrochloride, 1956 g of terephthalic acid, and 15587 g of 122% polyphosphoric acid were stirred at 60 ° C. for 30 minutes, and then slowly heated to 135 ° C. for 20 hours and at 150 ° C. for 5 hours. The reaction was allowed to proceed at 170 ° C. for 15 hours. 25.2 g of copper phthalocyanine (thermal decomposition temperature 550 ° C.) was added to 17 kg of poly (p-phenylenebenzobisoxazole) dope having an intrinsic viscosity of 30 dL / g measured with the obtained methanesulfonic acid solution at 30 ° C., and mixed by stirring. did.
Thereafter, spinning was carried out under conditions such that the single yarn filament diameter was 11.5 μm and 1.5 denier. A spinning dope is extruded from a nozzle having a hole diameter of 0.20 mm and a hole number of 166 at a spinning temperature of 175 ° C. to form a filament, and then immersed in a first washing bath arranged to converge at an appropriate position to form a multifilament. And solidified. A quench chamber having a quench temperature of 60 ° C. was installed in the air gap between the spinning nozzle and the first cleaning bath so that the filaments were stretched at a more uniform temperature.
Then, it washed with water until the residual phosphorus density | concentration in a polybenzazole fiber became 5000 ppm or less, neutralized with 1% NaOH aqueous solution for 5 seconds, and then washed with water for 10 seconds. Thereafter, the film was dried until the moisture content reached 40%, and was wound at a winding speed of 200 m / min in the middle of drying.
The result of measuring the time required for the moisture content to reach 1% from 40% using the drying rate evaluation method described above using a wound intermediate yarn having a moisture content of 40% was 59 seconds. It was. The amount of copper in the obtained yarn was measured by chemical analysis, and the result of calculating the amount of copper phthalocyanine in the yarn from the ratio of the molecular weight of copper phthalocyanine to the atomic weight of copper as the central metal was 1% by mass.

Figure 2006169686
以上の結果から、本発明の製造方法により、従来に比べて大幅に乾燥速度が向上し、短時間で乾燥させることができることがわかる。
Figure 2006169686
From the above results, it can be seen that the production method of the present invention significantly improves the drying rate compared to the conventional method and can be dried in a short time.

本発明のポリベンザゾール繊維の製造方法によると、従来に比べて乾燥速度を大幅に向上させることができるため、従来の設備と比較してコンパクトな設備でポリベンザゾール繊維の製造が可能となり、産業上の利用可能性が大である。   According to the method for producing polybenzazole fiber of the present invention, since the drying rate can be greatly improved as compared with the conventional method, it becomes possible to produce polybenzazole fiber with a compact facility compared to the conventional facility, Industrial applicability is great.

Claims (3)

ポリベンザゾールポリマーを酸溶媒に溶解した紡糸ドープを用いるポリベンザゾール繊維の製造方法において、紡糸ドープ中に、紡糸後のポリベンザゾール繊維中で、常温で固体として残る物質を2〜15質量%、含有させておくことを特徴とするポリベンザゾール繊維の製造方法。   In the method for producing a polybenzazole fiber using a spinning dope in which a polybenzazole polymer is dissolved in an acid solvent, 2 to 15% by mass of a substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber in the spinning dope A method for producing a polybenzazole fiber, characterized in that the polybenzazole fiber is contained. 前記紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質の繊維中での含有量が、2〜8質量%であることを特徴とするポリベンザゾール繊維の製造方法。   The method for producing a polybenzazole fiber, wherein a content of a substance remaining as a solid at room temperature in the spun polybenzazole fiber is 2 to 8% by mass. 紡糸後のポリベンザゾール繊維中に常温で固体として残る物質が、ポリベンザゾールの溶媒に可溶でかつ熱分解温度が300℃以上の顔料であることを特徴とする請求項1又は2記載のポリベンザゾール繊維の製造方法。   The substance remaining as a solid at room temperature in the polybenzazole fiber after spinning is a pigment that is soluble in a polybenzazole solvent and has a thermal decomposition temperature of 300 ° C or higher. Production method of polybenzazole fiber.
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