JP2010180493A - Method for producing aromatic copolyamide fiber - Google Patents

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透 栗野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an aromatic copolyamide fiber having excellent mechanical properties such as high strength. <P>SOLUTION: The method for producing the aromatic copolyamide fiber having a composition of a specific range of a structural repeating unit (1) represented by formula (1) and a structural repeating unit (2) represented by formula (2), includes a spinning/solidifying step, a drawing step, and a heat treatment step. The drawing step uses a pair of rollers, arranges a guide bar on the perpendicular bisector of a tangent to the pair of rollers and draws a coagulated yarn while traveling the yarn so as to bring the yarn into contact with the guide bar. Consequently the tension is adjusted between the guide bar and the rollers. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、引張強度に優れた芳香族コポリアミド繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aromatic copolyamide fiber excellent in tensile strength.

従来より、芳香族ジカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分を主成分としてなるアラミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維)、特にパラ型アラミド繊維は、その強度、高弾性率、高耐熱性などの特徴を有することから様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途などで幅広く用いられている。   Conventionally, an aramid fiber (fully aromatic polyamide fiber) mainly composed of an aromatic dicarboxylic acid component and an aromatic diamine component, particularly a para-aramid fiber, has characteristics such as strength, high elastic modulus, and high heat resistance. Therefore, it is widely used for various industrial materials and protective clothing such as bulletproof and blade-proof materials.

代表的なパラ型アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(以下「PPTA」と記す)繊維が最も知られている。このPPTA繊維は、前述の特徴を持ち、様々な分野で広く用いられている。しかし一方で、PPTAポリマーは、一定の重合度を超えると汎用の有機溶剤には不溶となるため、溶媒として濃硫酸を使用したポリマードープを用いなければならない点や、繊維物性として、引張強度や耐薬品性、耐光性などの物性が十分高いとは言えない点、さらには、擦過などにより容易に繊維がフィブリル化する点など、幾つかの欠点も顕在していた。   As a typical para type aramid fiber, for example, polyparaphenylene terephthalamide (hereinafter referred to as “PPTA”) fiber is most known. This PPTA fiber has the above-described characteristics and is widely used in various fields. However, on the other hand, PPTA polymer becomes insoluble in a general-purpose organic solvent when a certain degree of polymerization is exceeded, so that a polymer dope using concentrated sulfuric acid as a solvent must be used, fiber properties such as tensile strength and Some drawbacks such as the point that the physical properties such as chemical resistance and light resistance cannot be said to be sufficiently high, and that the fiber easily fibrillates due to rubbing or the like have also been revealed.

そこで、前述の欠点を克服するために、汎用のアミド系溶媒に対して高い溶解性を示し、濃硫酸を用いることなく紡糸でき、かつ製糸工程における延伸処理などにより、高い引張強度や耐薬品性、耐光性、耐フィブリル性を有するパラ型コポリアラミド繊維の開発が多くなされてきた。   Therefore, in order to overcome the above-mentioned drawbacks, it exhibits high solubility in general-purpose amide solvents, can be spun without using concentrated sulfuric acid, and has high tensile strength and chemical resistance by drawing treatment in the yarn production process. Many developments of para-type copolyaramid fibers having light resistance and fibril resistance have been made.

例えば、特許文献1(特開平7−300534号公報)では、ジカルボニルジハライド類と少なくとも二種類のジアミン類とを重縮合させることにより、アミド系溶媒に対して可溶なポリマーを得て、さらに当該ポリマーを溶媒に溶解させた等方性のポリマードープを用いて、芳香族コポリアミド繊維やフィルムを製造する方法が報告されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-300534), a polymer that is soluble in an amide solvent is obtained by polycondensation of dicarbonyl dihalides and at least two kinds of diamines. Furthermore, a method for producing an aromatic copolyamide fiber or film using an isotropic polymer dope obtained by dissolving the polymer in a solvent has been reported.

この方法によれば、溶剤に濃硫酸を用いることなく繊維を製造することができ、また製糸工程における延伸により、ある程度の高強度が達成されている。しかしながら、その高強度化に必須の延伸工程については、十分な検討が行われておらず、その結果として、引張強度や弾性率などの機械的物性は、いまだ十分満足のいくものではなかった。   According to this method, fibers can be produced without using concentrated sulfuric acid as a solvent, and a certain degree of high strength has been achieved by stretching in the spinning process. However, sufficient study has not been conducted on the stretching process essential for increasing the strength, and as a result, the mechanical properties such as tensile strength and elastic modulus have not been sufficiently satisfactory.

また、特許文献2(特開2006−207064号公報)では、芳香族ジカルボン酸クロライドと、パラ型芳香族ジアミンとフェニレンベンゾイミダゾール基を有する芳香族ジアミンといった2種類のジアミンを反応させた芳香族コポリアミド繊維の製造方法が報告されている。   In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-207064), an aromatic copolymer obtained by reacting two kinds of diamines such as an aromatic dicarboxylic acid chloride, a para-type aromatic diamine, and an aromatic diamine having a phenylenebenzimidazole group. A method for producing polyamide fibers has been reported.

この方法によれば、ある程度の高強度を達成することができる。しかしながら、単繊維のバラつきに着目した好適な延伸方法や条件については、十分な検討がなされていない。
このような現状に鑑み、さらなる高強度を有する芳香族コポリアミド繊維の開発が大いに望まれていた。
According to this method, a certain level of high strength can be achieved. However, sufficient studies have not been made on suitable stretching methods and conditions that focus on the variation of single fibers.
In view of such a current situation, development of an aromatic copolyamide fiber having higher strength has been highly desired.

特開平7−300534号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-300534 特開2006−207064号公報JP 2006-207064 A

本発明は、上記従来技術を背景になされたものであり、等方性のポリマードープを用いた製糸において必須の延伸方法に着目し、引張強度に優れた芳香族コポリアミド繊維を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above-described prior art, and pays attention to a drawing method essential for yarn production using an isotropic polymer dope, and a method for producing an aromatic copolyamide fiber excellent in tensile strength. The purpose is to provide.

本発明者らは、本課題達成のため鋭意検討を重ねた。そして、一般的な繊維の延伸方法の一つである一対のローラーを用いた延伸においては、繊維を構成する単繊維毎に延伸倍率が不均一になり、単繊維毎の強度や繊度のバラつきが大きくなり、その結果として単繊維の集合体である繊維の強度に大きな向上が見られない点に着目した。すなわち、繊維を構成する単繊維のバラつきが大きい場合には、単繊維で構成される繊維を引っ張った際に、弱いすなわち引張強度が低い単繊維から優先的に切れ始め、最終的に、繊維全体として高い強度を保持することなく破断していると推測した。この推測に基づくと、単繊維の集合体である繊維の引張強度は、それを構成する単繊維の強度が均一である場合において最大となり、したがって、単繊維毎の引張強度ムラ、繊度ムラを抑制することが、それらの集合体である繊維の引張強度の向上に向けた一つの手段となり得る。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve this problem. And in the drawing using a pair of rollers, which is one of the general fiber drawing methods, the draw ratio is non-uniform for each single fiber constituting the fiber, and the strength and fineness of each single fiber vary. We focused on the fact that as a result, the strength of the fiber, which is an aggregate of single fibers, was not greatly improved. That is, when the single fiber constituting the fiber has a large variation, when the fiber composed of the single fiber is pulled, it starts preferentially from the single fiber having a low tensile strength, that is, finally the entire fiber It was speculated that the film was broken without maintaining high strength. Based on this assumption, the tensile strength of the fiber that is an aggregate of single fibers is maximized when the strength of the single fibers constituting the fibers is uniform, and therefore, the tensile strength unevenness and fineness unevenness of each single fiber are suppressed. Doing so can be one means for improving the tensile strength of the fibers that are aggregates of them.

本発明者らは、このような着眼点のもとに、繊維中の各単繊維にかかる張力をより均一にし、単繊維毎の延伸倍率を均一にする方法について検討を行った。しかしながら、本発明のように延伸倍率が1.2〜2.5倍と小さい場合においては、繊維を構成する単繊維の張力ムラにより、単繊維毎の引張強度や繊度のバラつきが大きくなりやすいという問題があった。   The present inventors have studied a method for making the tension applied to each single fiber in the fiber more uniform and making the draw ratio of each single fiber uniform based on such a point of focus. However, when the draw ratio is as small as 1.2 to 2.5 times as in the present invention, the tension unevenness of the single fibers constituting the fibers tends to increase the variation in tensile strength and fineness for each single fiber. There was a problem.

そこで、一対のローラーを用いて延伸を行う際に、そのローラーの中間にガイドバーを配置し、このガイドバーに繊維が接するように延伸したところ、通常の1対のローラー間で張力を調整する場合に比べ、ローラーとガイドバー間、およびガイドバーとローラー間で張力が調整できることにより、単繊維毎の延伸倍率、および繊度や引張強度が均一化されることを見出し、本発明に到達した。   Therefore, when stretching using a pair of rollers, a guide bar is placed in the middle of the rollers, and the fibers are in contact with this guide bar, and the tension is adjusted between the normal pair of rollers. As compared with the case, it was found that the tension can be adjusted between the roller and the guide bar and between the guide bar and the roller, so that the draw ratio, fineness and tensile strength of each single fiber are made uniform, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明は、下記式(1)で表される構造反復単位(1)と下記式(2)で表される構造反復単位(2)とを含む芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、構造反復単位(1)の含有量が、構造反復単位(1)および構造反復単位(2)の合計量に対して10〜70モル%であり、構造反復単位(2)の含有量が、構造反復単位(1)および構造反復単位(2)の合計量に対して90〜30モル%である芳香族コポリアミドを、アミド系溶剤に溶解して得られるポリマードープを、凝固液中に吐出して凝固糸を得る紡糸・凝固工程と、前記凝固糸を延伸して延伸糸を得る延伸工程と、前記延伸糸を熱処理する熱処理工程と、を含み、前記延伸工程は、一対のローラーを用いるものであり、前記一対のローラーに対する接線の垂直二等分線上にガイドバーを配置し、凝固糸をガイドバーに接するように走行させつつ延伸するものである芳香族コポリアミド繊維の製造方法である。   That is, the present invention is a method for producing an aromatic copolyamide fiber comprising a structural repeating unit (1) represented by the following formula (1) and a structural repeating unit (2) represented by the following formula (2). The content of the structural repeating unit (1) is 10 to 70 mol% with respect to the total amount of the structural repeating unit (1) and the structural repeating unit (2), and the content of the structural repeating unit (2) is A polymer dope obtained by dissolving an aromatic copolyamide of 90 to 30 mol% with respect to the total amount of the structural repeating unit (1) and the structural repeating unit (2) in an amide solvent is added to the coagulation liquid. A spinning / coagulation step for discharging and obtaining a coagulated yarn; a drawing step for drawing the coagulated yarn to obtain a drawn yarn; and a heat treatment step for heat-treating the drawn yarn, wherein the drawing step comprises a pair of rollers. The tangent perpendicular to the pair of rollers A guide bar arranged equally line, a process for producing an aromatic copolyamide fibers while traveling is to stretch in contact coagulation yarn guide bar.

(式(1)および(2)において、ArおよびArは各々独立であり、非置換あるいは置換された2価の芳香基である。) (In the formulas (1) and (2), Ar 1 and Ar 2 are each independently an unsubstituted or substituted divalent aromatic group.)

本発明によれば、製糸における延伸工程で、繊維中の単繊維にかかる張力を均一にすることができるため、単繊維毎の延伸倍率や繊度、引張強度を同等にすることができ、その結果、単繊維が集合した熱処理後の繊維の引張強度を向上させることができる。得られた芳香族コポリアミド繊維は、様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途などに有用に使用することができる。   According to the present invention, since the tension applied to the single fiber in the fiber can be made uniform in the drawing step in the yarn production, the draw ratio, fineness, and tensile strength of each single fiber can be made equal, and as a result. The tensile strength of the fiber after heat treatment in which the single fibers are aggregated can be improved. The obtained aromatic copolyamide fiber can be usefully used for various industrial material applications, protective clothing applications such as bulletproof / bladeproof materials, and the like.

本発明における繊維を延伸する工程の装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the apparatus of the process of extending | stretching the fiber in this invention.

<芳香族コポリアミド>
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明における芳香族コポリアミドとは、2種類以上の2価の芳香族基が直接アミド結合により連結されているポリマーであって、一般に公知の方法に従って、アミド系極性溶媒中で、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応により得られる。このとき、上記芳香族基は2個の芳香族環が酸素、硫黄、アルキル基で結合されたものであっても特に差し支えない。また、これらの2価の芳香環は、非置換またはメチル基やメチル基などの低級アルキル基や、メトキシ基、また塩素基などのハロゲン基で置換されていても差し支えは無く、その置換基の種類や置換基の数は特に限定されるものではない。
<Aromatic copolyamide>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The aromatic copolyamide in the present invention is a polymer in which two or more kinds of divalent aromatic groups are directly linked by an amide bond, and is generally an aromatic dicarboxylic acid in an amide polar solvent according to a known method. Obtained by polycondensation reaction of acid dichloride and aromatic diamine. At this time, the aromatic group may be one in which two aromatic rings are bonded with oxygen, sulfur, or an alkyl group. In addition, these divalent aromatic rings may be unsubstituted or substituted with a lower alkyl group such as a methyl group or a methyl group, or a halogen group such as a methoxy group or a chlorine group. The type and the number of substituents are not particularly limited.

[芳香族コポリアミドの原料]
(芳香族ジクロライド)
本発明の芳香族コポリアミドにおいて、上記式(1)あるいは式(2)の構造反復単位で用いられる芳香族ジカルボン酸ジクロライドとは、例えばテレフタル酸ジクロライド、2−クロロテレフタル酸ジクロライド、3−メチルテレフタル酸ジクロライド、4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライドなどが挙げられるが、汎用性や繊維の機械的物性などの面からテレフタル酸ジクロライドが最も好ましい。また、これら芳香族ジカルボン酸ジクロライドを1種類または2種類以上用いることもでき、その組成比は特に限定されるものではない。
[Raw material of aromatic copolyamide]
(Aromatic dichloride)
In the aromatic copolyamide of the present invention, the aromatic dicarboxylic acid dichloride used in the structural repeating unit of the above formula (1) or formula (2) is, for example, terephthalic acid dichloride, 2-chloroterephthalic acid dichloride, 3-methylterephthalate. Acid dichloride, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid dichloride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride, isophthalic acid dichloride and the like can be mentioned, and terephthalic acid dichloride is most preferable from the viewpoints of versatility and mechanical properties of fibers. One or more of these aromatic dicarboxylic acid dichlorides can be used, and the composition ratio is not particularly limited.

(第1のジアミン)
また、本発明における芳香族ジアミンのうち、上記式(1)で表される構造反復単位(1)に用いられるジアミン(以下「第1のジアミン」ともいう)としては、p−フェニレンジアミン、2−クロルp−フェニレンジアミン、2,5-ジクロルp−フェニレンジアミン、2,6−ジクロルp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォンなどを単独あるいは2種以上挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
中でも第1のジアミン成分として、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミンおよび3,4’−ジアミノジフェニルエーテルを単独あるいは2種以上使用することができる。
(First diamine)
Among the aromatic diamines in the present invention, the diamine (hereinafter also referred to as “first diamine”) used in the structural repeating unit (1) represented by the above formula (1) includes p-phenylenediamine, 2 -Chloro p-phenylenediamine, 2,5-dichloro p-phenylenediamine, 2,6-dichloro p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4, Although 4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone etc. can be mentioned individually or in 2 types or more, it is not limited to these.
Among these, as the first diamine component, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine and 3,4'-diaminodiphenyl ether can be used alone or in combination of two or more.

(第2のジアミン)
また、芳香族コポリアミドに用いられるジアミンのうち、上記式(2)で表される構造反復単位(2)で用いられるジアミン(以下「第2のジアミン」ともいう)としては、置換または非置換のフェニルベンジミダゾール基を有する芳香族ジアミンであり、中でも入手のし易さ、得られる繊維の引張強度および初期モジュラスなどの点から、5(6)−アミノ−2−(4−アミノフェニル)ベンジミダゾールが好ましい。
(Second diamine)
Among the diamines used in the aromatic copolyamide, the diamine used in the structural repeating unit (2) represented by the above formula (2) (hereinafter also referred to as “second diamine”) is substituted or unsubstituted. 5 (6) -Amino-2- (4-aminophenyl) from the viewpoints of availability, tensile strength and initial modulus of the resulting fiber, etc. Benzimidazole is preferred.

(ジアミンの組成)
本発明においては、式(1)および式(2)の構造反復単位を構成するために、少なくとも1種類ずつの「第1のジアミン」と「第2のジアミン」とを用いる。その組み合わせとしては、汎用性や繊維の機械的物性などの面から、パラフェニレンジアミンなどの第1のジアミンと5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールなどの第2のジアミンとの組み合わせが最も好ましい。
(Composition of diamine)
In the present invention, at least one “first diamine” and “second diamine” are used to constitute the structural repeating units of the formulas (1) and (2). As the combination, from the viewpoints of versatility and mechanical properties of fibers, a first diamine such as paraphenylenediamine and a second diamine such as 5-amino-2- (4-aminophenylene) benzimidazole are used. A combination is most preferred.

本発明の芳香族コポリアミドにおいて、「第1のジアミン」と「第2のジアミン」とのモル比、換言するならば、構造反復単位(1)と構造反復単位(2)とのモル比は、それぞれ、10〜70モル%、90〜30モル%であり、好ましくはそれぞれ15〜60モル%、85〜40モル%、さらに好ましくはそれぞれ25〜50モル%、75〜50モル%である。パラフェニレンジアミンなどの第1のジアミンの組成比が10モル%未満の場合、重縮合反応の際に反応液が濁るばかりでなく、製糸作業性や得られる繊維の機械的物性が低下する問題がある。一方、パラフェニレンジアミンなどの第1のジアミンの組成比が90モル%を超える場合、反応液が濁ることはないものの、高い機械的物性を得ることができない。   In the aromatic copolyamide of the present invention, the molar ratio of “first diamine” to “second diamine”, in other words, the molar ratio of structural repeating unit (1) to structural repeating unit (2) is And 10 to 70 mol% and 90 to 30 mol%, respectively, preferably 15 to 60 mol% and 85 to 40 mol%, more preferably 25 to 50 mol% and 75 to 50 mol%, respectively. When the composition ratio of the first diamine such as paraphenylene diamine is less than 10 mol%, not only the reaction solution becomes cloudy during the polycondensation reaction, but also the problem of lowering the workability of the yarn and the mechanical properties of the fiber obtained. is there. On the other hand, when the composition ratio of the first diamine such as paraphenylene diamine exceeds 90 mol%, the reaction solution does not become cloudy, but high mechanical properties cannot be obtained.

(溶媒)
次に、本発明の芳香族コポリアミドの重合や紡糸に用いられるアミド系溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン(以下「NMP」と記す)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられるが、汎用性、有害性、取り扱い性、芳香族コポリアミドポリマーに対する溶解性などの観点から、NMPが最も好ましい。
(solvent)
Next, examples of amide solvents used for the polymerization and spinning of the aromatic copolyamide of the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”), N, N-dimethylformamide, N, N. -Dimethylacetamide, dimethylimidazolidinone and the like can be mentioned, and NMP is most preferable from the viewpoints of versatility, harmfulness, handleability, solubility in an aromatic copolyamide polymer, and the like.

<ポリマードープ>
また、本発明におけるポリマードープとは、芳香族コポリアミドポリマーが、これに溶解可能な溶剤に溶解したポリマー溶液を指す。また、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応の際に用いる溶剤が、芳香族コポリアミドポリマーに対しても良溶媒である場合は、重縮合反応後のポリマーを単離することなくそのままポリマードープとして用いることができる。また、ポリマーの溶剤への溶解性を高める目的で無機塩を溶解助剤として用いることもできる。この無機塩としては、例えば塩化カルシウム、塩化リチウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ポリマードープに対する無機塩の添加量としては特に限定されるものではないが、ポリマー溶解性向上の効果や、無機塩の溶剤への溶解度などの観点からポリマードープ重量に対して3〜10重量%が好ましい。
本発明における等方性のポリマードープとは、ポリマーが溶剤に溶解した状態で液晶を形成しておらず、特定の方向性を持たないポリマードープを指す。
<Polymer dope>
The polymer dope in the present invention refers to a polymer solution in which an aromatic copolyamide polymer is dissolved in a solvent that can be dissolved therein. If the solvent used in the polycondensation reaction between the aromatic dicarboxylic acid dichloride and the aromatic diamine is also a good solvent for the aromatic copolyamide polymer, the polymer after the polycondensation reaction is not isolated. It can be used as a polymer dope as it is. In addition, an inorganic salt can also be used as a dissolution aid for the purpose of increasing the solubility of the polymer in the solvent. Examples of the inorganic salt include, but are not limited to, calcium chloride and lithium chloride. Although the amount of the inorganic salt added to the polymer dope is not particularly limited, it is 3 to 10% by weight based on the polymer dope weight from the viewpoint of the effect of improving the polymer solubility and the solubility of the inorganic salt in the solvent. preferable.
The isotropic polymer dope in the present invention refers to a polymer dope that does not form a liquid crystal in a state where the polymer is dissolved in a solvent and does not have a specific directionality.

次に、本発明の方法を説明する。
<芳香族コポリアミドの重合>
本発明においては、先ず芳香族コポリアミドポリマーを重合する。
この重合は、公知の重縮合反応を適用し、アミド系溶媒、例えばNMPを反応容器に添加し、これに第1の芳香族ジアミン、例えばパラフェニレンジアミン、および第2のジアミン、例えば5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールをそれぞれ溶解させ、これに芳香族ジカルボン酸ジクロライド、例えばテレフタル酸ジクロライドを添加して重縮合反応を開始させる。この際添加する芳香族ジアミンの量は、芳香族ジアミンの全量を100モル%としたとき、第1のジアミン(パラフェニレンジアミン)が10〜70モル%、第2のジアミン(5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾール)が90〜30モル%である。
Next, the method of the present invention will be described.
<Polymerization of aromatic copolyamide>
In the present invention, an aromatic copolyamide polymer is first polymerized.
In this polymerization, a known polycondensation reaction is applied, an amide solvent such as NMP is added to a reaction vessel, and a first aromatic diamine such as paraphenylene diamine and a second diamine such as 5-amino is added thereto. 2- (4-Aminophenylene) benzimidazole is dissolved, and an aromatic dicarboxylic acid dichloride such as terephthalic acid dichloride is added thereto to start a polycondensation reaction. The amount of the aromatic diamine added at this time is such that when the total amount of the aromatic diamine is 100 mol%, the first diamine (paraphenylenediamine) is 10 to 70 mol%, and the second diamine (5-amino-2). -(4-aminophenylene) benzimidazole) is 90 to 30 mol%.

また、添加する芳香族ジカルボン酸ジクロライドの量は、芳香族ジアミンに対して、95〜105モル%である。芳香族ジカルボン酸ジクロライドが95モル%未満および105モル%を超える場合、芳香族ジアミンとの反応が十分に進まず、高い重合度が得られないため好ましくない。
その後、公知の撹拌機を用いて芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジクロライドとの重縮合反応を行う。このときの反応温度や反応時間は、重合の進行を見ながら適宜調整することができる。
Moreover, the quantity of the aromatic dicarboxylic acid dichloride to add is 95-105 mol% with respect to aromatic diamine. When the aromatic dicarboxylic acid dichloride is less than 95 mol% and exceeds 105 mol%, the reaction with the aromatic diamine does not proceed sufficiently, and a high degree of polymerization cannot be obtained.
Thereafter, a polycondensation reaction between the aromatic diamine and the aromatic dicarboxylic acid dichloride is performed using a known stirrer. The reaction temperature and reaction time at this time can be appropriately adjusted while watching the progress of the polymerization.

反応終了後、重縮合反応により系内に塩酸が発生し、系内が酸性になるため、中和する目的で、水酸化カルシウムなどのアルカリを添加する。アルカリの添加量は、アルカリの種類や芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジクロライドの添加量により異なるが、水酸化カルシウムを用いる場合、芳香族ジカルボン酸ジクロライドに対して95〜100モル%が好ましい。水酸化カルシウムが95モル%未満の場合、十分に中和を行うことができず、系内は依然として酸性を示し、解重合の原因になるため好ましくない。一方、100モル%を超える場合、系内がアルカリを示し、同じく解重合の原因となり好ましくない。
中和反応により発生する塩化カルシウムは、生成したポリマーの溶剤への溶解を高める溶解助剤としてそのまま用いることができるため、系内から除去する必要はない。
After completion of the reaction, hydrochloric acid is generated in the system by the polycondensation reaction and the system becomes acidic. For the purpose of neutralization, an alkali such as calcium hydroxide is added. The amount of alkali added varies depending on the type of alkali and the amounts of aromatic diamine and aromatic dicarboxylic acid dichloride, but when calcium hydroxide is used, it is preferably 95 to 100 mol% with respect to the aromatic dicarboxylic acid dichloride. When calcium hydroxide is less than 95 mol%, neutralization cannot be carried out sufficiently, the inside of the system still shows acidity and causes depolymerization, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 100 mol%, the inside of the system shows alkali, which is also not preferable because it causes depolymerization.
The calcium chloride generated by the neutralization reaction can be used as it is as a solubilizing agent that enhances the dissolution of the produced polymer in the solvent, and therefore does not need to be removed from the system.

このようにして得られる芳香族コポリアミドポリマーは、上記式(1)、および上記式(2)の構造反復単位が全量に対して、それぞれ、10〜70モル%、90〜30モル%含む必要がある。上記式(1)で表される構造反復単位(1)が全量に対して10モル%未満の場合、重縮合反応の際に反応液が濁るばかりでなく、製糸作業性や得られる繊維の機械的物性が低下する問題がある。一方、構造反復単位(1)が全量に対して90モル%を超える場合、反応液が濁ることはないものの、高い機械的物性を得ることが困難となる。
なお、本発明の芳香族コポリアミドの固有粘度(98%濃度の硫酸中、ポリマー濃度0.5g/dlの溶液について30℃で測定した値)は、通常、3.0〜6.0程度である。
The aromatic copolyamide polymer thus obtained needs to contain 10 to 70 mol% and 90 to 30 mol% of the structural repeating units of the above formula (1) and the above formula (2), respectively, based on the total amount. There is. When the structural repeating unit (1) represented by the above formula (1) is less than 10 mol% based on the total amount, not only the reaction solution becomes cloudy during the polycondensation reaction, but also the workability of the yarn production and the resulting fiber machine There is a problem that the physical properties deteriorate. On the other hand, when the structural repeating unit (1) exceeds 90 mol% with respect to the total amount, it becomes difficult to obtain high mechanical properties although the reaction solution does not become cloudy.
In addition, the intrinsic viscosity of the aromatic copolyamide of the present invention (value measured at 30 ° C. for a solution having a polymer concentration of 0.5 g / dl in 98% concentration of sulfuric acid) is usually about 3.0 to 6.0. is there.

得られた芳香族コポリアミドポリマーは、アミド系溶剤、例えばNMPに溶解した、等方性のポリマードープであり、単離することなくそのまま、製糸工程で用いることができる。ただし、このとき芳香族コポリアミドポリマーの濃度は、ポリマードープの粘度や安定性に著しく影響し、後の製糸工程において曵糸性などに大きく影響する。そのため、ポリマー濃度は、2〜10重量%であることが好ましい。そのため、得られるポリマードープは、ポリマー濃度や粘度調整をする目的で、NMPを適量添加することができる。   The obtained aromatic copolyamide polymer is an isotropic polymer dope dissolved in an amide solvent such as NMP, and can be used as it is in the spinning process without isolation. However, the concentration of the aromatic copolyamide polymer at this time remarkably affects the viscosity and stability of the polymer dope, and greatly affects the spinnability and the like in the subsequent spinning process. Therefore, the polymer concentration is preferably 2 to 10% by weight. Therefore, an appropriate amount of NMP can be added to the obtained polymer dope for the purpose of adjusting the polymer concentration and viscosity.

<芳香族コポリアミド繊維の製造方法>
次に、芳香族コポリアミドポリマードープを用い製糸を行う。
[紡糸・凝固工程]
先ず、ポリマードープを紡糸口金から吐出する。吐出する際に用いる紡糸口金の孔径やノズル長、孔径とノズル長の比については特に限定されるものではなく、得られる繊維の繊維径や曳糸性などを考慮し、適宜調整することができる。
紡糸口金の素材は、NMPなどのアミド系溶剤に対して腐食しない素材であれば特に限定されるものではないが、汎用性、口金の孔の加工性、耐腐食性などの観点からSUS316が最も好ましい。
<Method for producing aromatic copolyamide fiber>
Next, yarn production is performed using an aromatic copolyamide polymer dope.
[Spinning and coagulation process]
First, the polymer dope is discharged from the spinneret. The hole diameter and nozzle length of the spinneret used for discharging, and the ratio of the hole diameter and nozzle length are not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the fiber diameter and spinnability of the resulting fiber. .
The material of the spinneret is not particularly limited as long as it is a material that does not corrode against amide solvents such as NMP. However, SUS316 is the most preferable from the viewpoint of versatility, workability of the hole of the die, and corrosion resistance. preferable.

口金の孔数は、紡糸口金の面積や孔径により異なるため、特に限定されるものではなく、得たい繊維の単糸数などから適宜調整することができる。
紡糸口金を通過する際のポリマードープの温度、および紡糸口金の温度は特に限定されるものではないが、曵糸性や吐出圧の観点から80〜120℃が好ましい。
The number of holes in the die is not particularly limited because it varies depending on the area and the hole diameter of the spinneret, and can be appropriately adjusted based on the number of single yarns of the desired fiber.
The temperature of the polymer dope when passing through the spinneret and the temperature of the spinneret are not particularly limited, but are preferably 80 to 120 ° C. from the viewpoint of spinnability and discharge pressure.

次に、公知の半乾半湿式紡糸法により、紡糸口金から吐出したポリマードープを凝固液中で凝固する。この際、エアギャップの長さは、特に限定されるものではないが、温度の制御性、曵糸性などの観点から5〜15mmが好ましい。
ここで用いる凝固液は、NMP水溶液であることが好ましい。凝固液の温度やNMP濃度については特に限定されるものではなく、出糸した糸の凝固状態や後の工程通過性などに問題が無い範囲で、適宜調整することができる。
Next, the polymer dope discharged from the spinneret is coagulated in a coagulating liquid by a known semi-dry semi-wet spinning method. At this time, the length of the air gap is not particularly limited, but is preferably 5 to 15 mm from the viewpoints of temperature controllability and stringiness.
The coagulation liquid used here is preferably an NMP aqueous solution. The temperature and NMP concentration of the coagulation liquid are not particularly limited, and can be appropriately adjusted within a range in which there is no problem in the coagulation state of the discharged yarn and the subsequent process passability.

[延伸工程]
次に、延伸工程において、上記で得られた凝固糸を紡糸・凝固工程で用いた凝固液とは別のNMP等の水溶液浴中にて、延伸し延伸糸を得る。このときに用いるNMP等の水溶液の温度や濃度については特に限定されるものではなく、十分に糸を可塑化でき、且つ延伸性が得られる範囲で、適宜調整することができる。
[Stretching process]
Next, in the drawing step, the coagulated yarn obtained above is drawn in an aqueous solution bath such as NMP other than the coagulating liquid used in the spinning / coagulation step to obtain a drawn yarn. The temperature and concentration of the aqueous solution such as NMP used at this time are not particularly limited, and can be appropriately adjusted as long as the yarn can be sufficiently plasticized and the stretchability can be obtained.

延伸工程においては、一対の延伸ローラーを用い、それぞれの延伸ローラーの回転速度、またはローラー径に差異を設けることにより、延伸を行う。延伸ローラーの回転速度またはローラー径の差異は、延伸ローラーおよびガイドバーへのターン数や、延伸倍率などを勘案し、適宜調整することができる。なお、延伸は、ローラー径の半分以上がNMP等の水溶液に浸漬した状態で行う。   In the stretching step, stretching is performed by using a pair of stretching rollers and providing a difference in the rotation speed of each stretching roller or the roller diameter. The difference in the rotation speed or roller diameter of the stretching roller can be appropriately adjusted in consideration of the number of turns to the stretching roller and the guide bar, the stretching ratio, and the like. In addition, extending | stretching is performed in the state in which half or more of roller diameters were immersed in aqueous solution, such as NMP.

延伸工程における延伸倍率は、1.2〜2.5倍であることが好ましい。延伸倍率が1.2倍未満の場合、分子の配向が進まず、高強度の繊維が得られないため好ましくない。一方、延伸倍率が2.5倍を超える場合、繊維を構成する単繊維の一部または全てが切れて、製糸作業性が著しく低下するとともにそれに伴い引張強度も低下するため好ましくない。   The draw ratio in the drawing step is preferably 1.2 to 2.5 times. When the draw ratio is less than 1.2 times, the molecular orientation does not proceed and a high-strength fiber cannot be obtained. On the other hand, when the draw ratio exceeds 2.5 times, a part or all of the single fiber constituting the fiber is cut, which is not preferable because the spinning workability is remarkably lowered and the tensile strength is also lowered accordingly.

図1は、本発明の延伸工程における一連の操作を行うことができる装置の一例である。
以下、この図面に従って、本発明の延伸工程を説明する。
先ず、紡糸・凝固工程により得られた凝固糸を、図上左より、延伸ローラー1を通過させる。次に、延伸ローラー2を通過させる際にターンさせて、再び延伸ローラー1の方へ向かわせる。このとき、延伸ローラー1、および延伸ローラー2の、二つの延伸ローラーの接線3に対する垂直二等分線4上にガイドバー5の中心がくるように、かつ、少なくとも走行する繊維に接するようにガイドバー5を配置し、繊維を6のように走行させる。そして、延伸ローラー1でターンさせて再び延伸ローラー2へ向かわせる。このようにして、複数回ターンさせることにより目的の延伸倍率まで繊維を延伸する。
FIG. 1 is an example of an apparatus capable of performing a series of operations in the stretching process of the present invention.
Hereinafter, the stretching process of the present invention will be described with reference to this drawing.
First, the coagulated yarn obtained by the spinning / coagulation step is passed through the drawing roller 1 from the left in the figure. Next, it is turned when passing through the stretching roller 2 and is directed again toward the stretching roller 1. At this time, the guides of the drawing roller 1 and the drawing roller 2 so that the center of the guide bar 5 is on the perpendicular bisector 4 with respect to the tangent line 3 of the two drawing rollers and at least contact with the traveling fiber. The bar 5 is placed and the fiber is run like 6. And it is made to turn with the extending | stretching roller 1, and is made to go to the extending | stretching roller 2 again. In this way, the fiber is drawn to the target draw ratio by turning a plurality of times.

延伸工程において用いる、延伸ローラーおよびガイドバーの形状は、真円状の断面を有する円筒状のローラーであり、その素材は、水やNMP等のアミド系溶媒に対する耐腐食性に優れ、また繊維走行時に摩滅しないような素材であれば特に限定されるものではない。
また、一対の延伸ローラーは、それぞれ電気的に回転速度の制御可能なモーターを有することが好ましい。
The shape of the drawing roller and the guide bar used in the drawing process is a cylindrical roller having a perfect circular cross section, and the material is excellent in corrosion resistance to amide solvents such as water and NMP, and the fiber travels. The material is not particularly limited as long as the material does not wear out occasionally.
Moreover, it is preferable that a pair of extending | stretching roller has a motor which can control a rotational speed electrically, respectively.

ガイドバーとしては、電気的に回転速度の制御可能なもの、内部にベアリングなどを有し、物理的な力により回転するもの、または回転しないもののいずれを用いても特に問題はない。
ガイドバーの径は、特に限定されるものではないが、延伸工程における作業性などの観点から、延伸ローラーの直径未満の直径を有することが好ましい。
As the guide bar, there is no particular problem even if a bar that has an electrically controllable rotational speed, has a bearing or the like inside, and rotates by physical force or does not rotate is used.
Although the diameter of a guide bar is not specifically limited, From a viewpoint of workability | operativity in an extending process, etc., it is preferable to have a diameter less than the diameter of an extending | stretching roller.

また、ガイドバーの位置としては、二つの延伸ローラーの接線3に対する垂直二等分線4上に、ガイドバー5の中心がくるようにし、かつ少なくとも走行する繊維に接するように配置する点以外は特に限定されるものではなく、走行中の繊維に掛かる張力や単繊維毎の延伸倍率の均一性などから適宜調整することができる。また、ガイドバーは、延伸ローラーの上方の接線に対して垂直な位置に配置しても特に差し支えはない。   Further, as the position of the guide bar, except that it is arranged so that the center of the guide bar 5 comes on the perpendicular bisector 4 with respect to the tangent line 3 of the two stretching rollers and at least touches the traveling fiber. It is not particularly limited, and can be appropriately adjusted from the tension applied to the running fiber, the uniformity of the draw ratio for each single fiber, and the like. Further, the guide bar may be disposed at a position perpendicular to the tangent line above the stretching roller.

[水洗工程]
延伸工程により得られた延伸糸は、繊維中のNMP、および溶解助剤として用いた無機塩を除去する目的で適宜水洗を行ってもよい。なお、水洗工程における、水洗浴中の液種、ならびに温度は特に限定されるものではなく、NMPおよび溶解助剤の除去が十分に行え得る条件であれば問題はない。
[Washing process]
The drawn yarn obtained by the drawing step may be appropriately washed with water for the purpose of removing NMP in the fiber and the inorganic salt used as a dissolution aid. In addition, the liquid type and temperature in the washing bath in the washing step are not particularly limited, and there is no problem as long as NMP and the dissolution aid can be sufficiently removed.

[乾燥工程]
次に、必要に応じて水洗に付された延伸糸を、乾燥工程において乾燥する。このときの乾燥条件は特に限定されるものではなく、繊維に付着した水分を十分に除去できる条件であれば問題はないが、作業性や繊維の熱による劣化を考慮すると、120〜200℃の範囲とすることが好ましい。また、乾燥は、ローラーなどの接触型の乾燥装置や、乾燥炉中を繊維が通過するなどといった非接触型の乾燥装置など公知の乾燥装置をそのまま用いることができる。
[Drying process]
Next, the drawn yarn that has been subjected to water washing is dried in a drying step as necessary. The drying conditions at this time are not particularly limited, and there is no problem as long as the moisture attached to the fibers can be sufficiently removed. However, in consideration of workability and deterioration of the fibers due to heat, the temperature is 120 to 200 ° C. It is preferable to be in the range. For drying, a known drying apparatus such as a contact-type drying apparatus such as a roller or a non-contact type drying apparatus in which fibers pass through a drying furnace can be used as it is.

[熱処理工程]
次いで、乾燥後の繊維を熱処理する。この熱処理温度は、300〜550℃の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは320℃〜530℃、最も好ましくは350〜500℃である。熱処理温度が300℃未満の場合、分子の配向や結晶化が進まず、高強度の繊維が得られないため好ましくない。一方、熱処理温度が550℃を超える場合、分子の配向および分子間の架橋により、繊維の引張強度は向上するものの、高温のために繊維が熱劣化または熱分解し、強度低下が起こるため好ましくない。
熱処理を行う際の雰囲気については特に限定されるものではないが、繊維の酸化劣化が懸念されるため、窒素などの不活性ガス中で行うことが好ましい。
[Heat treatment process]
Next, the dried fiber is heat-treated. The heat treatment temperature is preferably in the range of 300 to 550 ° C, more preferably 320 ° C to 530 ° C, and most preferably 350 to 500 ° C. When the heat treatment temperature is less than 300 ° C., molecular orientation and crystallization do not progress, and high strength fibers cannot be obtained. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 550 ° C., the tensile strength of the fiber is improved by molecular orientation and cross-linking between molecules, but the fiber is thermally deteriorated or thermally decomposed due to high temperature, which is not preferable. .
Although the atmosphere during the heat treatment is not particularly limited, it is preferably carried out in an inert gas such as nitrogen because there is a concern about oxidative degradation of the fiber.

また、熱処理を行う際の繊維の張力については特に限定されるものではないが、この工程で繊維の配向を促進させる目的で、繊維中の単繊維および全てが断糸しない程度の張力を掛けることが好ましい。
また、熱処理の際、繊維を構成する単繊維同士の融着が起こる可能性があるため、それを抑制する目的で、熱処理前に単繊維表面に無機物等を付着させてもよい。
Further, the tension of the fiber during the heat treatment is not particularly limited, but for the purpose of promoting the fiber orientation in this step, a tension is applied so that the single fiber and all of the fibers are not broken. Is preferred.
Further, since the single fibers constituting the fibers may be fused during the heat treatment, an inorganic substance or the like may be attached to the surface of the single fibers before the heat treatment for the purpose of suppressing the fusion.

<芳香族コポリアミド繊維の物性>
かくして得られる芳香族コポリアミド繊維は、引張強度が25〜40cN/dtexであることが好ましい。得られる芳香族コポリアミド繊維の引張強度を上記範囲内にするには、延伸工程において、単繊維毎で均一になり得る延伸方法を採用し、延伸倍率や熱処理温度などを調整すればよい。
<Physical properties of aromatic copolyamide fiber>
The aromatic copolyamide fiber thus obtained preferably has a tensile strength of 25 to 40 cN / dtex. In order to make the tensile strength of the resulting aromatic copolyamide fiber within the above range, a stretching method that can be uniform for each single fiber may be employed in the stretching step, and the stretching ratio, heat treatment temperature, etc. may be adjusted.

以下、本発明を実施例等をあげてさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例等は、本発明の範囲を限定するものではない。
なお、本実施例等における物性等は、下記の方法により測定・評価した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, these examples do not limit the scope of the present invention.
In addition, the physical property in a present Example etc. was measured and evaluated by the following method.

<芳香族コポリアミドの固有粘度>
98%濃度の硫酸に、ポリマー濃度0.5g/dlとなるようポリマーを溶解し、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
<Intrinsic viscosity of aromatic copolyamide>
The polymer was dissolved in 98% sulfuric acid so that the polymer concentration became 0.5 g / dl, and measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

<繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率>
引張試験機(INSTRON社製、商品名:INSTRON、型式:5565型)を用いて、ASTM D885に準拠し、糸試験用チャックを用いて、以下の条件により繊維の引張試験を行い、引張強度、破断伸度、初期弾性率をそれぞれ測定した。
(測定条件)
温度 :室温
試料長 :75cm
チャック引張速度 :250mm/分
チャック間距離 :500mm
初荷重 :0.2cN/dtex
<Fiber tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus>
Using a tensile tester (manufactured by INSTRON, trade name: INSTRON, model: 5565 type), in accordance with ASTM D885, a yarn test chuck is used to perform a tensile test of the fiber under the following conditions, The elongation at break and the initial elastic modulus were measured respectively.
(Measurement condition)
Temperature: Room temperature Sample length: 75cm
Chuck pulling speed: 250 mm / min Distance between chucks: 500 mm
Initial load: 0.2 cN / dtex

<単繊維の繊度>
得られた繊維から、それぞれ単糸を取り出し、下記条件により繊度を測定し、平均値および最大値と最小値の差を求めた。
(測定条件)
温度 :室温
試験機 :デニールコンピューター DC−11B(サーチ株式会社製)
試験片 :50mm
試長 :25mm
試験回数:100
<Fineness of single fiber>
Single yarns were taken out from the obtained fibers, and the fineness was measured under the following conditions, and the average value and the difference between the maximum value and the minimum value were determined.
(Measurement condition)
Temperature: Room temperature Testing machine: Denier computer DC-11B (manufactured by Search)
Test piece: 50 mm
Test length: 25 mm
Number of tests: 100

<単繊維の強度>
得られた繊維から、それぞれ単糸を取り出し、下記条件により引張強度を測定し、平均値および最大値と最小値の差を求めた。
(測定条件)
温度 :室温
試験機 :単糸引張り試験機 TSM−01(サーチ株式会社製)
試験片 :50mm
試験速度 :20mm/分
チャック間距離:20mm
試験回数 :100
<Strength of single fiber>
A single yarn was taken out from each of the obtained fibers, and the tensile strength was measured under the following conditions to determine the average value and the difference between the maximum value and the minimum value.
(Measurement condition)
Temperature: Room temperature Testing machine: Single yarn tensile testing machine TSM-01 (manufactured by Search)
Test piece: 50 mm
Test speed: 20 mm / min Distance between chucks: 20 mm
Number of tests: 100

[実施例1]
(ポリマードープの製造)
撹拌翼を有する撹拌槽に窒素を送り込んで置換した後、NMPを97重量部投入した。これに、十分乾燥して水分を除去した塩化カルシウムを3重量部添加し、撹拌しながら塩化カルシウムを完全に溶解させた。次いで、パラフェニレンジアミンを0.5重量部、5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールを2.4重量部それぞれ添加し、撹拌しながら完全に溶解させた。なお、芳香族ジアミンの全量を100モル%としたとき、パラフェニレンジアミンおよび5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールの割合は、それぞれ、30モル%、70モル%であった。
[Example 1]
(Manufacture of polymer dope)
Nitrogen was fed into a stirring tank having a stirring blade for replacement, and then 97 parts by weight of NMP was charged. To this was added 3 parts by weight of calcium chloride that had been sufficiently dried to remove moisture, and the calcium chloride was completely dissolved while stirring. Next, 0.5 parts by weight of paraphenylenediamine and 2.4 parts by weight of 5-amino-2- (4-aminophenylene) benzimidazole were added and completely dissolved while stirring. In addition, when the total amount of aromatic diamine was 100 mol%, the proportions of paraphenylenediamine and 5-amino-2- (4-aminophenylene) benzimidazole were 30 mol% and 70 mol%, respectively.

芳香族ジアミンが完全に溶解した後、テレフタル酸ジクロライドを3.1重量部添加し重縮合反応を行った。なお、テレフタル酸ジクロライドの添加量は、芳香族ジアミンに対して100モル%であった。また、このときの反応温度および反応時間は、それぞれ85℃、30分であった。この重縮合反応により、芳香族コポリアミドポリマーが生成し、ポリマードープを得た。   After the aromatic diamine was completely dissolved, 3.1 parts by weight of terephthalic acid dichloride was added to carry out a polycondensation reaction. The amount of terephthalic acid dichloride added was 100 mol% with respect to the aromatic diamine. Moreover, the reaction temperature and reaction time at this time were 85 degreeC and 30 minutes, respectively. By this polycondensation reaction, an aromatic copolyamide polymer was produced, and a polymer dope was obtained.

引き続き、得られたポリマードープを中和する目的で、22.5重量%の水酸化カルシウムのNMP分散液5重量部をポリマードープに添加し、中和反応を行うことにより、製糸に用いる等方性のポリマードープを得た。
なお、得られた芳香族コポリアミドの固有粘度は、5.05であった。
Subsequently, for the purpose of neutralizing the obtained polymer dope, 5 parts by weight of NMP dispersion of 22.5% by weight calcium hydroxide was added to the polymer dope, and the neutralization reaction was performed, so that it was used for yarn production. Sex polymer dope was obtained.
In addition, the intrinsic viscosity of the obtained aromatic copolyamide was 5.05.

(芳香族コポリアミド繊維の製造)
次に、孔径0.1mm、ノズル長0.6mmで、孔数が100のSUS316からなる105℃に加熱した紡糸口金から、105℃に加熱したポリマードープを吐出し、10mmのエアギャップを介して、NMP濃度が40重量%、50℃の凝固浴を通過させ凝固糸を得た。
(Manufacture of aromatic copolyamide fiber)
Next, a polymer dope heated to 105 ° C. was discharged from a spinneret heated to 105 ° C. made of SUS316 having a hole diameter of 0.1 mm, a nozzle length of 0.6 mm, and a number of holes of 100, and through a 10 mm air gap. And passed through a coagulation bath having an NMP concentration of 40% by weight and 50 ° C. to obtain a coagulated yarn.

次いで、NMP濃度が65重量%、10℃のNMP水溶液浴中に、直径10cm、各ローラーの中心の距離が30cmである1対のローラーを配し、さらにこの1対のローラーの接線上に中心がくるように、直径1cmの回転しないガイドバーを配置させ、得られた凝固糸をこの1対のローラーおよびガイドバーに巻きつけ、ローラーの回転速度を制御することにより、この浴中にて1.8倍延伸した。
延伸後の繊維を、水浴中で水洗した後、130℃の乾燥ローラーにて乾燥し、乾燥糸を得た。
Next, a pair of rollers having a diameter of 10 cm and a distance of the center of each roller of 30 cm are arranged in an NMP aqueous solution bath having an NMP concentration of 65% by weight and 10 ° C., and further centered on the tangent line of the pair of rollers. In this bath, a non-rotating guide bar having a diameter of 1 cm is disposed so that the obtained coagulated yarn is wound around the pair of rollers and the guide bar, and the rotation speed of the rollers is controlled. The film was stretched 8 times.
The drawn fiber was washed with water in a water bath and then dried with a drying roller at 130 ° C. to obtain a dried yarn.

次に、得られた乾燥糸に対して、窒素雰囲気下、450℃の熱処理炉中にて熱処理を行い、繊度が300dtex、フィラメント数が100の繊維を得た。得られた繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率、また、単繊維の繊度および引張強度の平均値ならびに最大値と最小値の差を、表1に示す。   Next, the obtained dried yarn was heat-treated in a heat treatment furnace at 450 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain a fiber having a fineness of 300 dtex and a filament count of 100. Table 1 shows the tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus of the obtained fiber, average values of fineness and tensile strength of single fibers, and the difference between the maximum value and the minimum value.

[実施例2]
(芳香族コポリアミド繊維の製造)
実施例1で得られたポリマードープを用い、直径10cm、各ローラーの中心の距離が30cmである1対のローラーを配し、この1対のローラーの接線上に中心がくるように、直径5cmの回転しないガイドバーを配置させ、凝固糸をこの1対のローラーおよびガイドバーに巻きつけて延伸を行った点以外は、実施例1と同様の方法により、繊度が300dtex、フィラメント数が100の繊維を得た。
得られた繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率、また単繊維の繊度および引張強度の平均値ならびに最大値と最小値の差を、表1に示す。
[Example 2]
(Manufacture of aromatic copolyamide fiber)
Using the polymer dope obtained in Example 1, a pair of rollers having a diameter of 10 cm and a distance between the centers of the respective rollers of 30 cm is arranged, and the diameter is 5 cm so that the center comes on the tangent line of the pair of rollers. A non-rotating guide bar is arranged, and the fineness is 300 dtex and the number of filaments is 100 by the same method as in Example 1 except that the coagulated yarn is wound around the pair of rollers and the guide bar and drawn. Fiber was obtained.
Table 1 shows the tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus of the obtained fiber, average value of fineness and tensile strength of the single fiber, and the difference between the maximum value and the minimum value.

[比較例1]
(芳香族コポリアミド繊維の製造)
実施例1で得られたポリマードープを用い、ガイドバーを配置させずに延伸を行った点以外は、実施例1と同様の方法により、繊度が300dtex、フィラメント数が100の繊維を得た。
得られた繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率、また単繊維の繊度および引張強度の平均値ならびに最大値と最小値の差を、表1に示す。
[Comparative Example 1]
(Manufacture of aromatic copolyamide fiber)
A fiber having a fineness of 300 dtex and a filament count of 100 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer dope obtained in Example 1 was used and stretching was performed without arranging a guide bar.
Table 1 shows the tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus of the obtained fiber, average value of fineness and tensile strength of the single fiber, and the difference between the maximum value and the minimum value.

[比較例2]
(ポリマードープの製造)
芳香族ジアミンの添加量を、パラフェニレンジアミンを0.1重量部、5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールを3.6重量部とし、それぞれのモル比を5モル%、95モル%として重縮合反応を行ったこと以外は、実施例1と同様の方法により、ポリマードープを得た。 なお、得られた芳香族コポリアミドの固有粘度は、5.21であった。
[Comparative Example 2]
(Manufacture of polymer dope)
The amount of aromatic diamine added was 0.1 parts by weight of paraphenylene diamine and 3.6 parts by weight of 5-amino-2- (4-aminophenylene) benzimidazole, and the molar ratio was 5 mol%, 95 A polymer dope was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polycondensation reaction was carried out in mol%. In addition, the intrinsic viscosity of the obtained aromatic copolyamide was 5.21.

(芳香族コポリアミド繊維の製造)
得られたポリマードープを用いて、実施例1と同様の方法により、繊度が300dtex、フィラメント数が100の繊維を得た。
得られた繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率、また単繊維の繊度および引張強度の平均値ならびに最大値と最小値の差を、表1に示す。
(Manufacture of aromatic copolyamide fiber)
Using the obtained polymer dope, a fiber having a fineness of 300 dtex and a filament count of 100 was obtained in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus of the obtained fiber, average value of fineness and tensile strength of the single fiber, and the difference between the maximum value and the minimum value.

[比較例3]
(ポリマードープの製造)
芳香族ジアミンの添加量を、パラフェニレンジアミンを1.4重量部、5−アミノ−2−(4−アミノフェニレン)ベンズイミダゾールを0.9重量部とし、それぞれのモル比を75モル%、25モル%として重縮合反応を行ったこと以外は、実施例1と同様の方法により、ポリマードープを得た。なお、得られた芳香族コポリアミドの固有粘度は、5.22であった。
[Comparative Example 3]
(Manufacture of polymer dope)
The aromatic diamine was added in an amount of 1.4 parts by weight of paraphenylenediamine and 0.9 parts by weight of 5-amino-2- (4-aminophenylene) benzimidazole. A polymer dope was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polycondensation reaction was carried out in mol%. In addition, the intrinsic viscosity of the obtained aromatic copolyamide was 5.22.

(芳香族コポリアミド繊維の製造)
得られたポリマードープを用いて、実施例1と同様の方法により、繊度が300dtex、フィラメント数が100の繊維を得た。
得られた繊維の引張強度、破断伸度、初期弾性率、また単繊維の繊度および引張強度の平均値ならびに最大値と最小値の差を、表1に示す。
(Manufacture of aromatic copolyamide fiber)
Using the obtained polymer dope, a fiber having a fineness of 300 dtex and a filament count of 100 was obtained in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the tensile strength, elongation at break, initial elastic modulus of the obtained fiber, average value of fineness and tensile strength of the single fiber, and the difference between the maximum value and the minimum value.

本発明により得られる芳香族コポリアミド繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性などが求められる様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途として特に有用である。   The aromatic copolyamide fiber obtained by the present invention is particularly useful for various industrial material applications that require high strength, high elastic modulus, high heat resistance and the like, and for protective clothing applications such as bulletproof and blade-proof materials.

1: 延伸ローラー
2: 延伸ローラー
3: 2つの延伸ローラーの接線
4: 延伸ローラーの接線に対する垂直二等分線
5: ガイドバー
6: 延伸工程走行中の繊維
1: Stretching roller 2: Stretching roller 3: Tangent line of two stretching rollers 4: Vertical bisector with respect to the tangent line of the stretching roller 5: Guide bar 6: Fiber during traveling in the stretching process

Claims (5)

下記式(1)で表される構造反復単位(1)と下記式(2)で表される構造反復単位(2)とを含む芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、
構造反復単位(1)の含有量が、構造反復単位(1)および構造反復単位(2)の合計量に対して10〜70モル%であり、構造反復単位(2)の含有量が、構造反復単位(1)および構造反復単位(2)の合計量に対して90〜30モル%である芳香族コポリアミドを、アミド系溶剤に溶解して得られるポリマードープを、凝固液中に吐出して凝固糸を得る紡糸・凝固工程と、
前記凝固糸を延伸して延伸糸を得る延伸工程と、
前記延伸糸を熱処理する熱処理工程と、を含み、
前記延伸工程は、一対のローラーを用いるものであり、前記一対のローラーに対する接線の垂直二等分線上にガイドバーを配置し、凝固糸をガイドバーに接するように走行させつつ延伸するものである芳香族コポリアミド繊維の製造方法。
(式(1)および(2)において、ArおよびArは各々独立であり、非置換あるいは置換された2価の芳香基である。)
A method for producing an aromatic copolyamide fiber comprising a structural repeating unit (1) represented by the following formula (1) and a structural repeating unit (2) represented by the following formula (2):
The content of the structural repeating unit (1) is 10 to 70 mol% based on the total amount of the structural repeating unit (1) and the structural repeating unit (2), and the content of the structural repeating unit (2) is A polymer dope obtained by dissolving 90-30 mol% of an aromatic copolyamide in an amide solvent with respect to the total amount of the repeating unit (1) and the structural repeating unit (2) is discharged into a coagulation liquid. Spinning and coagulation process to obtain coagulated yarn
A drawing step of drawing the coagulated yarn to obtain a drawn yarn;
A heat treatment step of heat treating the drawn yarn,
The drawing step uses a pair of rollers, arranges a guide bar on a perpendicular bisector of a tangent to the pair of rollers, and draws the coagulated yarn while running so as to contact the guide bar. A method for producing an aromatic copolyamide fiber.
(In the formulas (1) and (2), Ar 1 and Ar 2 are each independently an unsubstituted or substituted divalent aromatic group.)
前記芳香族コポリアミドポリマードープは、等方性の溶液である請求項1記載の芳香族コポリアミド繊維の製造方法。   The method for producing an aromatic copolyamide fiber according to claim 1, wherein the aromatic copolyamide polymer dope is an isotropic solution. 前記延伸工程における延伸倍率が、1.2〜2.5倍である請求項1または2記載の芳香族コポリアミド繊維の製造方法。   The method for producing an aromatic copolyamide fiber according to claim 1 or 2, wherein a draw ratio in the drawing step is 1.2 to 2.5 times. 前記熱処理工程における熱処理温度が、300〜550℃である請求項1〜3いずれかに記載の芳香族コポリアミド繊維の製造方法。   The method for producing an aromatic copolyamide fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat treatment temperature in the heat treatment step is 300 to 550 ° C. 得られる芳香族コポリアミド繊維の引張強度が、25〜40cN/dtexである請求項1〜4いずれかに記載の芳香族コポリアミド繊維の製造方法。   The tensile strength of the obtained aromatic copolyamide fiber is 25-40 cN / dtex, The manufacturing method of the aromatic copolyamide fiber in any one of Claims 1-4.
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