JP2011236511A - Para-type wholly aromatic polyamide fiber and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a para-type wholly aromatic polyamide fiber having mechanical strength and high shrinkability under high temperature conditions, and a method for manufacturing the fiber.SOLUTION: A method for manufacturing a para-type wholly aromatic polyamide fiber comprises a step of hot drawing and a subsequent step of heat treatment under a low oxygen atmosphere in a specified range of temperature. More particularly, after the hot drawing step, the heat treatment is performed under an atmosphere having an oxygen concentration of 1 vol.% or less at a temperature of 450 to 550°C.

Description

本発明は、パラ型全芳香族ポリアミド繊維および当該繊維の製造方法に関する。さらに詳しくは、機械的強度を有しつつ、高温条件下において高い収縮性を有するパラ型全芳香族ポリアミド繊維および当該繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a para-type wholly aromatic polyamide fiber and a method for producing the fiber. More specifically, the present invention relates to a para-type wholly aromatic polyamide fiber having mechanical strength and high shrinkage under high temperature conditions, and a method for producing the fiber.

芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジハライドとから製造される全芳香族ポリアミドは、耐熱性および難燃性に優れている。このため、全芳香族ポリアミ繊維は、耐熱・難燃性繊維として有用であり、これらの特性を発揮する分野、例えば、フィルター、電子部品等の産業用途や、耐熱性、防炎性、耐炎性が重視される防護衣等の防災安全衣料用途等において用いられている。   A wholly aromatic polyamide produced from an aromatic diamine and an aromatic dicarboxylic acid dihalide is excellent in heat resistance and flame retardancy. For this reason, wholly aromatic polyamid fibers are useful as heat-resistant and flame-retardant fibers, and are used in fields that exhibit these characteristics, such as industrial applications such as filters and electronic parts, heat resistance, flame resistance, and flame resistance. Is used in disaster prevention safety clothing applications such as protective clothing.

なかでも、防護衣は、溶鉱炉、電気炉、焼却炉等の高温炉前で着用する防護衣、消火作業に従事する人のための消防衣料、高温火花を浴びる溶接作業用の溶接防護衣、引火性の強い薬品を取り扱う人のための難燃作業服等として、幅広く使用されている。
しかしながら、火炎現場への早期突入、火元へのさらなる接近、消防隊員等に対するさらなる安全性の向上を求めて、防護衣における耐火性、耐炎性、耐熱性の要求はつきることがなく、さらなる高いレベルが求められていた。
Among them, protective clothing includes protective clothing worn in front of high-temperature furnaces such as blast furnaces, electric furnaces and incinerators, fire-resistant clothing for people engaged in fire fighting work, welding protective clothing for welding work exposed to high-temperature sparks, and ignition. Widely used as flame retardant work clothes for people who handle highly chemicals.
However, there is no need for fire resistance, flame resistance, and heat resistance in protective clothing, as there is no need for early entry into the flame scene, further access to the fire source, and further safety improvements for firefighters, etc. A level was sought.

そこで、防護衣の防火性能を向上させることを目的として、近年では、積層構造体の内部に空気層を持たせることにより、遮熱性を向上させた積層防護衣料が提案されている(特許文献1および2参照)。
特許文献1および2においては、熱収縮性の異なる素材を異なる層として使い分けることにより、火炎暴露時における熱収縮性の違いを利用し、積層構造体に空隙を生じさせる。
Therefore, in recent years, for the purpose of improving the fire protection performance of the protective clothing, a laminated protective clothing having an improved heat shielding property by providing an air layer inside the laminated structure has been proposed (Patent Document 1). And 2).
In Patent Documents 1 and 2, by using different materials having different heat shrinkability as different layers, a difference in heat shrinkability at the time of exposure to a flame is utilized to generate voids in the laminated structure.

ここで、メタ型の全芳香族ポリアミド繊維については、繊維の結晶構造をコントロールすることにより、強度を保持しつつ、繊維を高収縮率化する手法が提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、メタ型全芳香族ポリアミド繊維は、本来、機械的強度が十分に高くないことから、防護服として用いるにあたっては、布帛強度を確保するために総目付けを高くする必要があり、その結果、得られる防護服の重量が増加するという問題があった。
したがって、機械的強度を有するパラ型全芳香族ポリアミド繊維等であって、高収縮率性を有する繊維が期待されていた。
Here, with respect to meta-type wholly aromatic polyamide fibers, there has been proposed a technique for increasing the shrinkage rate of fibers while maintaining strength by controlling the crystal structure of the fibers (see Patent Document 3). However, since the meta-type wholly aromatic polyamide fiber is originally not sufficiently high in mechanical strength, when used as a protective garment, it is necessary to increase the total basis weight in order to ensure the fabric strength. There was a problem that the weight of the protective clothing obtained increased.
Therefore, a para type wholly aromatic polyamide fiber having mechanical strength and the like and a fiber having a high shrinkage rate has been expected.

特表2006−516306号公報JP-T-2006-516306 特表2005−507468号公報JP-T-2005-507468 特開昭63−235523号公報JP-A 63-235523

本発明は、上記の従来技術を背景になされたものであり、その目的とするところは、機械的強度を有しつつ、高温条件下における高い収縮性を有するパラ型全芳香族ポリアミド繊維および当該繊維の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made against the background of the above-described conventional technology. The object of the present invention is to provide a para-type wholly aromatic polyamide fiber having mechanical strength and high shrinkage under high temperature conditions, and It is in providing the manufacturing method of a fiber.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その結果、パラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造にあたり、熱延伸工程を経た後に、低酸素雰囲気下で特定温度範囲において熱処理すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, in the production of para-type wholly aromatic polyamide fiber, it has been found that the above-mentioned problems can be solved by heat treatment in a specific temperature range under a low oxygen atmosphere after passing through a heat stretching step, and the present invention has been completed. .

すなわち本発明は、500℃乾熱収縮率が10%以上であり、引張強度が18cN/dtex以上であるパラ型全芳香族ポリアミド繊維である。
また別の本発明は、上記物性を有するパラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造方法であって、熱延伸工程を経た後に、酸素濃度が1体積%以下の雰囲気において、450〜550℃の温度で熱処理することを特徴とするパラ型全芳香族ポリアミドの製造方法である。
That is, the present invention is a para-type wholly aromatic polyamide fiber having a dry heat shrinkage of 500 ° C. of 10% or more and a tensile strength of 18 cN / dtex or more.
Another aspect of the present invention is a method for producing a para-type wholly aromatic polyamide fiber having the above physical properties, and after passing through a heat stretching step, in an atmosphere having an oxygen concentration of 1% by volume or less, at a temperature of 450 to 550 ° C. A method for producing para-type wholly aromatic polyamide, characterized by heat treatment.

本発明のパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、機械的強度を有しつつ、高温条件下における高い収縮性を有する。したがって、本発明の繊維は、遮熱性に優れた防護衣料用の繊維素材として極めて有用であり、防護衣料の耐炎性のみならず、軽量化に対しても極めて有効である。   The para-type wholly aromatic polyamide fiber of the present invention has high shrinkage under high temperature conditions while having mechanical strength. Therefore, the fiber of the present invention is extremely useful as a fiber material for protective clothing having excellent heat shielding properties, and is extremely effective not only for the flame resistance of protective clothing but also for weight reduction.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<パラ型全芳香族ポリアミド>
本発明におけるパラ型全芳香族ポリアミドとは、1種または2種以上の2価の芳香族基が、アミド結合により直接連結されたポリマーである。芳香族基には、2個の芳香環が酸素、硫黄、または、アルキレン基を介して結合されたもの、あるいは、2個以上の芳香環が直接結合したものも含む。さらに、これらの2価の芳香族基には、メチル基やエチル基等の低級アルキル基、メトキシ基、クロル基等のハロゲン基等が含まれていてもよい。なお、2価の芳香族基を直接連結するアミド結合の位置は、パラ型である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<Para-type wholly aromatic polyamide>
The para-type wholly aromatic polyamide in the present invention is a polymer in which one or more divalent aromatic groups are directly linked by an amide bond. Aromatic groups include those in which two aromatic rings are bonded via an oxygen, sulfur or alkylene group, or those in which two or more aromatic rings are directly bonded. Furthermore, these divalent aromatic groups may contain a lower alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, a halogen group such as a methoxy group, a chloro group, or the like. Note that the position of the amide bond directly linking the divalent aromatic group is a para type.

<パラ型全芳香族ポリアミドの製造方法>
本発明におけるパラ型全芳香族ポリアミドは、従来公知の方法にしたがって製造することができる。例えば、アミド系極性溶媒中で、芳香族ジカルボン酸クロライド成分と、芳香族ジアミン成分とを反応せしめることにより、芳香族ポリアミドのポリマー溶液を得ることができる。
<Method for producing para-type wholly aromatic polyamide>
The para-type wholly aromatic polyamide in the present invention can be produced according to a conventionally known method. For example, a polymer solution of an aromatic polyamide can be obtained by reacting an aromatic dicarboxylic acid chloride component and an aromatic diamine component in an amide polar solvent.

[パラ型全芳香族ポリアミドの原料]
(芳香族ジカルボン酸ジクロライド成分)
本発明に用いられるパラ型全芳香族ポリアミドの原料となる芳香族ジカルボン酸クロライド成分としては、特に限定されるものではなく、一般的に公知なものを用いることができる。例えば、テレフタル酸クロライド、2−クロルテレフタル酸クロライド、2,5−ジクロルテレフタル酸クロライド、2,6−ジクロルテレフタル酸クロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライド等を挙げることができる。また、これらの芳香族ジカルボン酸ジクロライドは、1種類のみならず2種類以上を用いることができ、その組成比は特に限定されるものではない。これらのなかでは、汎用性や得られる繊維の機械的物性等の観点から、テレフタル酸ジクロライドが好ましい。
[Para-type wholly aromatic polyamide raw material]
(Aromatic dicarboxylic acid dichloride component)
The aromatic dicarboxylic acid chloride component used as a raw material for the para-type wholly aromatic polyamide used in the present invention is not particularly limited, and generally known compounds can be used. Examples thereof include terephthalic acid chloride, 2-chloroterephthalic acid chloride, 2,5-dichloroterephthalic acid chloride, 2,6-dichloroterephthalic acid chloride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid chloride and the like. These aromatic dicarboxylic acid dichlorides can be used not only in one type but also in two or more types, and the composition ratio is not particularly limited. Of these, terephthalic acid dichloride is preferred from the viewpoints of versatility and mechanical properties of the resulting fiber.

(芳香族ジアミン成分)
本発明に用いられるパラ型全芳香族ポリアミドの原料となる芳香族ジアミン成分としては、特に限定されるものではなく、一般的に公知なものを用いることができる。例えば、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、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等を挙げることができる。これらは、1種類のみならず2種類以上を用いることができ、その組成比は特に限定されるものではない。
(Aromatic diamine component)
The aromatic diamine component used as a raw material for the para-type wholly aromatic polyamide used in the present invention is not particularly limited, and generally known ones can be used. For example, p-phenylenediamine, 2-chloro-p-phenylenediamine, 2,5-dichloro-p-phenylenediamine, 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4 ' -Diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone and the like can be mentioned. These can use not only one type but also two or more types, and the composition ratio is not particularly limited.

これらのなかでは、得られる繊維の機械的強度の観点から、p−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で使用、あるいは併用することが好ましく、p−フェニレンジアミンと3,4’−ジアミノジフェニルエーテルとの組み合わせが最も好ましい。パラフェニレンジアミンと3,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを組み合わせて用いる場合には、その組成比は特に限定されるものではないが、全芳香族ジアミン量に対して、それぞれ30〜70モル%、70〜30モル%とすることが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ40〜60モル%、60〜40モル%、最も好ましくは、それぞれ45〜55モル%、55〜45モル%とする。   Among these, from the viewpoint of mechanical strength of the resulting fiber, it is preferable to use p-phenylenediamine and 3,4'-diaminodiphenyl ether alone or in combination, and p-phenylenediamine and 3,4 A combination with '-diaminodiphenyl ether is most preferred. When paraphenylenediamine and 3,4'-diaminodiphenyl ether are used in combination, the composition ratio is not particularly limited, but is 30 to 70 mol% and 70, respectively, based on the total aromatic diamine amount. It is preferable to set it as -30 mol%, More preferably, it is 40-60 mol%, 60-40 mol%, respectively, Most preferably, it is respectively 45-55 mol%, 55-45 mol%.

(芳香族ジカルボン酸ジクロライド成分と芳香族ジアミン成分の組み合わせ)
したがって、本発明に用いられるパラ型全芳香族ポリアミドとしては、コポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド、ポリパラフェニレンテレフタルアミド等を挙げることができる。
(Combination of aromatic dicarboxylic acid dichloride component and aromatic diamine component)
Accordingly, examples of the para-type wholly aromatic polyamide used in the present invention include copolyparaphenylene 3,4'-oxydiphenylene terephthalamide, polyparaphenylene terephthalamide, and the like.

[原料組成比]
芳香族ポリアミドの原料となる上記の芳香族ジカルボン酸クロライド成分と芳香族ジアミン成分との比は、芳香族ジアミン成分に対する芳香族ジカルボン酸クロライド成分のモル比として、0.90〜1.10の範囲とすることが好ましく、0.95〜1.05の範囲とすることがより好ましい。芳香族ジカルボン酸クロライド成分のモル比が0.90未満または1.10を超える場合には、芳香族ジアミン成分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。
[Raw material composition ratio]
The ratio of the aromatic dicarboxylic acid chloride component to the aromatic diamine component as a raw material for the aromatic polyamide is in the range of 0.90 to 1.10 as the molar ratio of the aromatic dicarboxylic acid chloride component to the aromatic diamine component. It is preferable that the range is 0.95 to 1.05. When the molar ratio of the aromatic dicarboxylic acid chloride component is less than 0.90 or exceeds 1.10, the reaction with the aromatic diamine component does not proceed sufficiently and a high degree of polymerization cannot be obtained, which is not preferable.

[反応条件]
芳香族ジカルボン酸クロライド成分と芳香族ジアミン成分との反応条件は、特に限定されるものではない。酸クロライドとジアミンとの反応は一般に急速であり、反応温度としては、例えば、−25℃〜100℃の範囲とすることが好ましく、−10℃〜80℃の範囲とすることがさらに好ましい。
[Reaction conditions]
The reaction conditions for the aromatic dicarboxylic acid chloride component and the aromatic diamine component are not particularly limited. The reaction between acid chloride and diamine is generally rapid, and the reaction temperature is preferably, for example, in the range of -25 ° C to 100 ° C, more preferably in the range of -10 ° C to 80 ° C.

[重合溶媒]
本発明に用いられるパラ型全芳香族ポリアミドの重合に用いられる溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPという場合もある)、N−メチルカプロラクタム等の有機極性アミド系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の水溶性エーテル化合物、メタノール、エタノール、エチレングリコール等の水溶性アルコール系化合物、アセトン、メチルエチルケトン等の水溶性ケトン系化合物、アセトニトリル、プロピオニトリル等の水溶性ニトリル化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独であっても、また、2種以上の混合溶媒として使用することも可能である。なお、用いられる溶媒は、脱水されていることが望ましい。
[Polymerization solvent]
Examples of the solvent used for the polymerization of the para-type wholly aromatic polyamide used in the present invention include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter also referred to as NMP). Organic polar amide solvents such as N-methylcaprolactam, water-soluble ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane, water-soluble alcohol compounds such as methanol, ethanol and ethylene glycol, water-soluble ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone, Water-soluble nitrile compounds such as acetonitrile and propionitrile are listed. These solvents can be used singly or as a mixed solvent of two or more. Note that the solvent used is preferably dehydrated.

本発明に用いられるパラ型全芳香族ポリアミドの製造においては、汎用性、有害性、取り扱い性、パラ型全芳香族ポリアミドに対する溶解性等の観点から、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いることが最も好ましい。   In the production of the para-type wholly aromatic polyamide used in the present invention, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used from the viewpoints of versatility, harmfulness, handleability, solubility in para-type wholly aromatic polyamide, and the like. Most preferably, it is used.

[その他重合条件等]
生成するパラ型全芳香族ポリアミドの溶解性を挙げるために、重合前、途中、終了時のいずれかに、一般に公知の無機塩を適当量添加しても差し支えない。このような無機塩としては、例えば、塩化リチウム、塩化カルシウム等が挙げられる。
また、パラ型全芳香族ポリアミドの末端は、封止することもできる。末端封止剤を用いて末端を封止する場合には、例えば、フタル酸クロライドおよびその置換体、アニリンおよびその置換体等を末端封止剤として用いることができる。
[Other polymerization conditions]
In order to increase the solubility of the resulting para-type wholly aromatic polyamide, an appropriate amount of a generally known inorganic salt may be added either before, during or at the end of polymerization. Examples of such inorganic salts include lithium chloride and calcium chloride.
Moreover, the terminal of para-type wholly aromatic polyamide can also be sealed. When the terminal is sealed with a terminal blocking agent, for example, phthalic acid chloride and its substituted product, aniline and its substituted product, and the like can be used as the terminal blocking agent.

また、生成する塩化水素のごとき酸を捕捉するために、脂肪族や芳香族のアミン、第4級アンモニウム塩等を併用することもできる。
反応の終了後は、必要に応じて、塩基性の無機化合物、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム等を添加し、中和反応を実施してもよい。
In addition, aliphatic or aromatic amines, quaternary ammonium salts, and the like can be used in combination in order to capture an acid such as hydrogen chloride.
After completion of the reaction, a basic inorganic compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, calcium oxide or the like may be added as necessary to carry out a neutralization reaction.

[重合後処理等]
上記のようにして得られるパラ型全芳香族ポリアミドは、アルコール、水等の非溶媒に投入して沈殿せしめ、パルプ状にして取り出すことができる。取り出されたパラ型全芳香族ポリアミドを再度他の溶媒に溶解し、その後に繊維の成形に供することもできるが、重合反応によって得たポリマー溶液をそのまま紡糸用溶液(ドープ)に調整して用いることも可能である。一度取り出してから再度溶解させる際に用いる溶媒としては、パラ型全芳香族ポリアミドを溶解するものであれば特に限定されるものではないが、上記パラ型全芳香族ポリアミドの重合に用いられる溶媒とすることが好ましい。
[Post-polymerization, etc.]
The para-type wholly aromatic polyamide obtained as described above can be put into a non-solvent such as alcohol or water, precipitated, and then taken out as a pulp. The para-type wholly aromatic polyamide taken out can be dissolved again in another solvent and then used for fiber molding, but the polymer solution obtained by the polymerization reaction is directly used as a spinning solution (dope). It is also possible. The solvent used for taking out once and dissolving it again is not particularly limited as long as it dissolves the para-type wholly aromatic polyamide, and the solvent used for the polymerization of the para-type wholly aromatic polyamide and It is preferable to do.

<パラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造方法>
本発明のパラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造方法においては、湿式紡糸法または半乾半湿式紡糸法が採用される。すなわち、先ず、パラ型全芳香族ポリアミドと溶媒とを含む紡糸用溶液(ポリマードープ)を、紡糸口金から吐出して凝固糸を形成する。その後、凝固糸に含まれる溶媒を除去した後、熱延伸を行い、引き続き、低酸素雰囲気下で特定温度範囲で熱処理することで、最終的なパラ型全芳香族ポリアミド系繊維を得る。
<Method for producing para-type wholly aromatic polyamide fiber>
In the method for producing a para-type wholly aromatic polyamide fiber of the present invention, a wet spinning method or a semi-dry semi-wet spinning method is adopted. That is, first, a spinning solution (polymer dope) containing para-type wholly aromatic polyamide and a solvent is discharged from a spinneret to form a coagulated yarn. Then, after removing the solvent contained in the coagulated yarn, hot drawing is performed, and subsequently, heat treatment is performed in a specific temperature range under a low oxygen atmosphere to obtain a final para-type wholly aromatic polyamide fiber.

以下、パラ型全芳香族ポリアミドの製造方法について、工程ごとに分けて説明する。
[紡糸用溶液(ポリマードープ)調整工程]
パラ型全芳香族ポリアミド繊維を得るにあたっては、先ず、紡糸用溶液(ポリマードープ)調整工程において、パラ型全芳香族ポリアミドと溶媒とを含む紡糸用溶液(ポリマードープ)を調整する。
Hereinafter, the method for producing a para-type wholly aromatic polyamide will be described separately for each step.
[Process for adjusting spinning solution (polymer dope)]
In obtaining the para type wholly aromatic polyamide fiber, first, in the spinning solution (polymer dope) adjusting step, a spinning solution (polymer dope) containing the para type wholly aromatic polyamide and the solvent is adjusted.

パラ型全芳香族ポリアミドおよび溶媒を含む紡糸用溶液(ドープ)を調整する方法としては、特に限定されるものではない。また、紡糸用溶液(ドープ)の調製に用いられる溶媒としては、上記したパラ型全芳香族ポリアミドの重合に用いられる溶媒を使用することが好ましい。なお、用いられる溶媒は1種単独であっても、2種以上の溶媒を混合した混合溶媒であってもよい。本発明の製造方法においては、パラ型全芳香族ポリアミドの製造によって得られたポリマー溶液から当該ポリマーを単離することなく、そのまま用いることも可能である。   The method for adjusting the spinning solution (dope) containing the para-type wholly aromatic polyamide and the solvent is not particularly limited. Moreover, it is preferable to use the solvent used for superposition | polymerization of the above para type wholly aromatic polyamide as a solvent used for preparation of the solution for dope (dope). In addition, the solvent used may be one type alone or a mixed solvent obtained by mixing two or more types of solvents. In the production method of the present invention, the polymer can be used as it is without being isolated from the polymer solution obtained by the production of the para-type wholly aromatic polyamide.

また、繊維に機能性等を付与する目的で、本発明の要旨を超えない範囲において、添加剤等のその他の任意成分を配合してもよい。添加剤等を配合する場合には、ドープの調整において導入することができる。導入の方法は特に限定されるものではなく、例えば、ドープに対して、ルーダーやミキサ等を使用して導入することができる。   Moreover, you may mix | blend other arbitrary components, such as an additive, in the range which does not exceed the summary of this invention in order to provide functionality etc. to a fiber. When an additive or the like is blended, it can be introduced in adjusting the dope. The method of introduction is not particularly limited, and for example, it can be introduced into the dope using a ruder or a mixer.

なお、紡糸用溶液(ドープ)におけるポリマー濃度、すなわちパラ型全芳香族ポリアミドの濃度は、0.5〜30質量%の範囲とすることが好ましく、1〜20質量%の範囲とすることがさらに好ましい。紡糸用溶液(ドープ)におけるポリマー濃度が0.5質量%未満の場合には、ポリマーの絡み合いが少ないため紡糸に必要な粘度を得ることができず、紡糸時の吐出安定性が低下してしまう。一方で、ポリマー濃度が30質量%を超える場合には、ドープの粘性が急激に増加することから紡糸時の吐出安定性が低下し、紡糸パック内の急激な圧上昇により、安定的に紡糸することが困難となる。   The polymer concentration in the spinning solution (dope), that is, the concentration of the para-type wholly aromatic polyamide is preferably in the range of 0.5 to 30% by mass, more preferably in the range of 1 to 20% by mass. preferable. When the polymer concentration in the spinning solution (dope) is less than 0.5% by mass, the entanglement of the polymer is small, so that the viscosity necessary for spinning cannot be obtained, and the ejection stability during spinning decreases. . On the other hand, when the polymer concentration exceeds 30% by mass, the viscosity of the dope increases abruptly, so that the discharge stability at the time of spinning decreases, and stable spinning is performed by the rapid pressure increase in the spinning pack. It becomes difficult.

[紡糸・凝固工程]
次に、紡糸・凝固工程において、上記で得られた紡糸用溶液(ポリマードープ)を紡糸口金から吐出し、凝固液中を通過させることにより凝固させ、凝固糸を得る。
紡糸にあたっては、紡糸用溶液(ポリマードープ)を凝固浴中に直接吐出してもよいし、あるいは、空気または不活性気体からなるエアギャップを設け、エアギャップを介して凝固浴中に吐出してもよい。
[Spinning and coagulation process]
Next, in the spinning / coagulation step, the spinning solution (polymer dope) obtained above is discharged from the spinneret and solidified by passing through the coagulating liquid to obtain a coagulated yarn.
In spinning, the spinning solution (polymer dope) may be discharged directly into the coagulation bath, or an air gap made of air or inert gas is provided and discharged into the coagulation bath through the air gap. Also good.

凝固浴に充填される凝固液としては、一般的に、芳香族ポリアミドの貧溶媒が用いられる。このとき、芳香族ポリアミドドープから溶媒があまりに急速に抜け出して、形成される凝固糸に欠陥ができないように、良溶媒を添加して凝固速度を調節するのが通常である。一般には、貧溶媒としては水、良溶媒としては芳香族ポリアミドドープ用の溶媒を用いることが好ましい。良溶媒/貧溶媒の組成比は、用いる芳香族ポリアミドの溶解性や凝固性によって適宜選択すればよいが、一般的に15/85〜40/60の範囲とすることが好ましい。
なお、凝固液の温度としては特に限定されるものではなく、凝固液の組成、および、用いる芳香族ポリアミドの溶解性や凝固性によって、適宜設定することができる。
Generally, a poor solvent for aromatic polyamide is used as the coagulating liquid filled in the coagulating bath. At this time, it is usual to adjust the coagulation rate by adding a good solvent so that the solvent escapes from the aromatic polyamide dope so rapidly that the formed coagulated yarn is not defective. In general, it is preferable to use water as the poor solvent and a solvent for the aromatic polyamide dope as the good solvent. The composition ratio of good solvent / poor solvent may be appropriately selected depending on the solubility and coagulation property of the aromatic polyamide to be used, but is generally preferably in the range of 15/85 to 40/60.
The temperature of the coagulation liquid is not particularly limited, and can be set as appropriate depending on the composition of the coagulation liquid and the solubility and coagulability of the aromatic polyamide used.

[延伸工程]
また、パラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造にあたっては、機械的強度を向上させることを目的として、延伸により繊維に配向を与えるのが一般的である。延伸の場所としては特に限定されるものではなく、紡糸・凝固工程の直後に、凝固糸の状態での水洗延伸、沸水延伸等を実施してもよい。
[Stretching process]
Further, in the production of para-type wholly aromatic polyamide fibers, it is common to give orientation to the fibers by drawing for the purpose of improving the mechanical strength. The place of drawing is not particularly limited. Immediately after the spinning / coagulation step, washing drawing in a coagulated yarn state, boiling water drawing, and the like may be performed.

[熱延伸工程]
本発明においては、熱延伸工程において、未延伸の凝固糸あるいは延伸が実施された凝固糸に対して、当該凝固糸を乾燥して乾燥糸とした後に、乾燥糸の状態で熱延伸を行うことが必要である。
[Hot drawing process]
In the present invention, in the hot drawing step, the unstretched coagulated yarn or the coagulated yarn that has been stretched is dried in the dry yarn state after the coagulated yarn is dried to obtain a dry yarn. is required.

未延伸の凝固糸あるいは延伸が実施された凝固糸の段階では、繊維はまだ十分には配向していない。このため、本発明においては、凝固糸を乾燥して乾燥糸をした後、熱延伸を実施する。この熱延伸により、繊維を形成するパラ型芳香族ポリアミドは高度に配向し、かつ、結晶化するため、十分な機械的強度を有する繊維となる。
熱延伸の温度は、パラ型全芳香族ポリアミドのポリマー骨格にもよるが、300℃以上550℃以下とすることが好ましい。また、延伸倍率は10倍以上とすることが好ましい。
At the stage of the unstretched coagulated yarn or the stretched coagulated yarn, the fibers are not yet fully oriented. For this reason, in the present invention, after the coagulated yarn is dried to form a dried yarn, hot drawing is performed. By this hot drawing, the para-type aromatic polyamide forming the fiber is highly oriented and crystallized, so that the fiber has sufficient mechanical strength.
The temperature of the hot stretching is preferably 300 ° C. or more and 550 ° C. or less although it depends on the polymer skeleton of the para type wholly aromatic polyamide. Moreover, it is preferable that a draw ratio shall be 10 times or more.

[低酸素熱処理工程]
上記の熱延伸工程を経た繊維は、高度に配向および結晶化が進んでおり、既に機械的強度は十分に発現している。しかしながら、本発明の課題である高温条件下における高い収縮特性は得られない。そこで、本発明においては、熱延伸工程を経た後の繊維に対して、低酸素熱処理工程にて、低酸素雰囲気下で特定温度範囲において熱処理を実施する必要がある。
低酸素熱処理工程における酸素濃度は、1体積%以下とする。好ましくは0.5体積%以下である。酸素濃度が1体積%を超える場合には、存在する酸素によりポリマー鎖の分解が促進され、十分な引張強度が得られなくなる。
[Low oxygen heat treatment process]
The fiber that has undergone the above-described hot drawing process has been highly oriented and crystallized, and has already sufficiently developed its mechanical strength. However, the high shrinkage property under the high temperature condition which is the subject of the present invention cannot be obtained. Therefore, in the present invention, it is necessary to perform heat treatment in a specific temperature range in a low oxygen atmosphere in a low oxygen heat treatment step on the fiber after undergoing the heat drawing step.
The oxygen concentration in the low oxygen heat treatment step is 1% by volume or less. Preferably it is 0.5 volume% or less. When the oxygen concentration exceeds 1% by volume, decomposition of the polymer chain is promoted by the oxygen present, and sufficient tensile strength cannot be obtained.

熱処理温度は、450〜550℃の範囲とする必要がある。熱処理温度が450℃未満の場合には、繊維の非晶部の配向を変化させることができず、このため、高収縮性を発現させることが困難となる。一方で、550℃を超える場合には、繊維が熱劣化を引き起こすために、十分な引張強度が得られなくなる。
また、熱処理時間は、1分以下とすることが望ましい。熱処理時間が1分を超える場合には、ポリマー鎖の分解が促進され、十分な引張強度が得られなくなる。
The heat treatment temperature needs to be in the range of 450 to 550 ° C. When the heat treatment temperature is lower than 450 ° C., the orientation of the amorphous part of the fiber cannot be changed, and it becomes difficult to exhibit high shrinkage. On the other hand, if the temperature exceeds 550 ° C., the fiber causes thermal deterioration, so that sufficient tensile strength cannot be obtained.
The heat treatment time is desirably 1 minute or less. When the heat treatment time exceeds 1 minute, decomposition of the polymer chain is promoted, and sufficient tensile strength cannot be obtained.

<パラ型全芳香族ポリアミド繊維の物性>
本発明の製造方法によって得られるパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、500℃乾熱収縮率が10%以上であり、引張強度が18cN/dtex以上である。
<Physical properties of para-type wholly aromatic polyamide fiber>
The para type wholly aromatic polyamide fiber obtained by the production method of the present invention has a dry heat shrinkage of 500 ° C. of 10% or more and a tensile strength of 18 cN / dtex or more.

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって何ら限定されるのものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these description.

<測定・評価方法>
実施例および比較例における各特性値は、以下の方法により測定・評価を行った。
<Measurement and evaluation method>
Each characteristic value in Examples and Comparative Examples was measured and evaluated by the following method.

(1)繊度
JIS−L−1015 B法に準じ、測定した。
(1) Fineness Measured according to JIS-L-1015 B method.

(2)引張強度
引張試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン万能試験機、型式:RTC−1210A)を用いて、ASTM D885の手順に基づき、以下の条件にて測定を実施した。
[測定条件]
測定試料長 :500mm
初荷重 :0.2cN/dtex
引張速度 :250mm/min
(2) Tensile strength Using a tensile tester (Orientec Co., Ltd., trade name: Tensilon universal tester, model: RTC-1210A), measurement was performed under the following conditions based on the procedure of ASTM D885.
[Measurement condition]
Measurement sample length: 500 mm
Initial load: 0.2 cN / dtex
Tensile speed: 250 mm / min

(3)500℃乾熱収縮率
繊維の初期長をLoとし、当該繊維に対して500℃雰囲気の乾燥熱処理を10分間施した後の繊維長をLとしたとき、下記式により計算される(S)を乾熱収縮率とした。
[式1]
S(%)=(Lo−L)/Lo×100
(3) 500 degreeC dry heat shrinkage rate When the initial length of a fiber is set to Lo and the fiber length after performing the drying heat treatment of 500 degreeC atmosphere with respect to the said fiber for 10 minutes is set to L, it calculates with a following formula ( S) was defined as the dry heat shrinkage.
[Formula 1]
S (%) = (Lo−L) / Lo × 100

<実施例1>
コポリパラフェニレン・3,4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド(98%濃度の濃硫酸中、ポリマー濃度0.5g/dLの溶液について30℃で測定した固有粘度(IV)=3.4)の濃度6質量%のNMP溶液を、紡糸用溶液として調整した。
得られた紡糸用溶液を孔数25ホールの紡糸口金から吐出し、エアギャップ約10mmを介して、NMP濃度30質量%の水溶液中に紡出して凝固させた後(半乾半湿式紡糸法)、水洗、乾燥し、温度530℃下で10倍に熱延伸した。
引き続き、熱延伸が施された繊維に対して、温度500℃下、酸素濃度0.2体積%の雰囲気で30秒間の熱処理を行いった。熱処理後の繊維を巻き取ることにより、42dtex/25filのパラ型全芳香族ポリアミド繊維を得た。
得られた繊維の物性等を表1に示す。
<Example 1>
Concentration of copolyparaphenylene 3,4'-oxydiphenylene terephthalamide (inherent viscosity (IV) = 3.4 measured at 30 ° C. for a solution having a polymer concentration of 0.5 g / dL in 98% concentrated sulfuric acid) A 6% by mass NMP solution was prepared as a spinning solution.
The obtained spinning solution was discharged from a spinneret with 25 holes, and spun into an aqueous solution with an NMP concentration of 30% by mass through an air gap of about 10 mm (semi-dry semi-wet spinning method). , Washed with water, dried, and hot stretched 10 times at a temperature of 530 ° C.
Subsequently, the heat-stretched fiber was heat-treated for 30 seconds in an atmosphere having an oxygen concentration of 0.2% by volume at a temperature of 500 ° C. The fiber after the heat treatment was wound up to obtain a para-type wholly aromatic polyamide fiber of 42 dtex / 25 fil.
Table 1 shows the physical properties and the like of the obtained fiber.

<実施例2〜5、比較例1〜5>
熱処理条件を表1に記載のとおりに変更した以外は、実施例1と同様にしてパラ型全芳香族ポリアミド繊維を得た。得られた繊維の物性等を表1にまとめて示す。
<Examples 2-5, Comparative Examples 1-5>
A para type wholly aromatic polyamide fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment conditions were changed as shown in Table 1. The physical properties and the like of the obtained fibers are summarized in Table 1.

Figure 2011236511
Figure 2011236511

本発明の製造方法によって得られるパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、機械的強度を有しつつも、高温条件下における高い収縮性を有する。このため、織物、編物、不織布等の布帛のほか、組紐、ロープ、撚糸コード、ヤーン、綿等の繊維構造物を構成することができ、とりわけ、高温条件下における高い収縮性が求められる、積層防護衣を構成する布帛として好適に用いることができる。   The para-type wholly aromatic polyamide fiber obtained by the production method of the present invention has high shrinkage under high temperature conditions while having mechanical strength. For this reason, in addition to fabrics such as woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics, fiber structures such as braids, ropes, twisted cords, yarns, and cotton can be configured, and in particular, high shrinkage under high temperature conditions is required. It can be suitably used as a fabric constituting a protective garment.

Claims (3)

500℃乾熱収縮率が10%以上であり、引張強度が18cN/dtex以上であるパラ型全芳香族ポリアミド繊維。   A para-type wholly aromatic polyamide fiber having a dry heat shrinkage of 500 ° C. of 10% or more and a tensile strength of 18 cN / dtex or more. 前記パラ型全芳香族ポリアミド繊維が、コポリパラフェニレン−3、4’オキシジフェニレンテレフタラミド繊維である請求項1記載のパラ型全芳香族ポリアミド繊維。   The para-type wholly aromatic polyamide fiber according to claim 1, wherein the para-type wholly aromatic polyamide fiber is copolyparaphenylene-3, 4 'oxydiphenylene terephthalamide fiber. 請求項1または2に記載のパラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造方法であって、
熱延伸工程を経た後に、酸素濃度が1体積%以下の雰囲気において、450〜550℃の温度で熱処理することを特徴とするパラ型全芳香族ポリアミド繊維の製造方法。
A method for producing a para-type wholly aromatic polyamide fiber according to claim 1 or 2,
A method for producing a para-type wholly aromatic polyamide fiber, which is subjected to heat treatment at a temperature of 450 to 550 ° C in an atmosphere having an oxygen concentration of 1% by volume or less after undergoing a heat stretching step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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