JP4826416B2 - Core-sheath type composite fiber - Google Patents

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Description

本発明は、高強度・高弾性率および耐摩耗性に優れ、かつ全ての方向に対して均質な表面特性を発現する芯鞘型複合繊維に関するものであり、本発明の芯鞘型複合繊維は、一般産業用資材、特にロープ、ゴム補強、ジオテキスタイル、FRP用途、コンピューターリボン、プリント基盤用基布、エアーバッグ、バグフィルター、漁網等の水産資材、スクリーン紗等幅広く活用されるもので、鞘成分厚みが均一であることから単糸の繊維断面において全ての方向に対して均質な特性を発現するため、特に、フィルターやスクリーン紗用メッシュなどに用いられるモノフィラメントに好適な繊維である。   The present invention relates to a core-sheath type composite fiber that is excellent in high strength, high elastic modulus, and wear resistance and that expresses uniform surface characteristics in all directions. , General industrial materials, especially ropes, rubber reinforcements, geotextiles, FRP applications, computer ribbons, printed circuit board fabrics, air bags, bag filters, fishing nets and other marine products, screen rods, etc. Since it is uniform in thickness, it exhibits uniform characteristics in all directions in the fiber cross section of a single yarn. Therefore, the fiber is particularly suitable for monofilaments used for filters, meshes for screen wrinkles, and the like.

液晶ポリエステル繊維は、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているために、高強度・高弾性率を有することが知られている。しかしながら、繊維軸に直角な方向では弱い分子間力が働くのみであるため、摩擦によって容易にフィブリルが発生し、繊維強度の低下を引き起こして破断に至るなどトラブルの原因となっていた。また、座屈によるキンクバンドが発生し易く、かつそれが局在化する傾向があることから耐疲労性に劣るものであった。   Liquid crystal polyester fibers are known to have high strength and high elastic modulus because molecular chains are highly oriented in the fiber axis direction. However, since a weak intermolecular force acts only in a direction perpendicular to the fiber axis, fibrils are easily generated by friction, causing a problem such as a decrease in fiber strength leading to breakage. Further, since kink bands due to buckling tend to occur and tend to localize, the fatigue resistance is poor.

そこで、これらの欠点を改善する目的で、芯成分が液晶ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンスルフィドからなる芯鞘型複合繊維が提案されている(特許文献1参照)。また、芯鞘成分界面での剥離やフィブリル化を抑制し、耐摩耗性・耐疲労性を改良したものとして、芯成分が液晶ポリエステル、鞘成分が液晶ポリエステルと屈曲性ポリマーのポリマーアロイからなる芯鞘型複合繊維(特許文献2および3参照)が提案されている。さらに、芯鞘界面剥離が抑制されたものとして、芯鞘界面にゆらぎを形成させた芯鞘型複合繊維(特許文献4参照)や、芯鞘成分の接着性向上と糸表面の耐摩耗性向上が両立可能なものとして、鞘成分が屈曲性ポリマーと、芯成分である液晶ポリエステルとの親和性の高いC成分からなるポリマーブレンドであり、C成分濃度を芯成分側で高く、糸表層側で低くした芯鞘型複合繊維(特許文献5参照)が提案されている。
特開平3−220340号公報(第2図) 特開平5−230715号公報(第2図) 特開平8−260249号公報(第1図) 特開平9−310245号公報(第2図) 特開2000−034621号公報(2頁 右部4項)
Therefore, for the purpose of improving these drawbacks, a core-sheath type composite fiber in which the core component is liquid crystalline polyester and the sheath component is polyphenylene sulfide has been proposed (see Patent Document 1). In addition, the core component consists of a liquid crystal polyester as the core component and a polymer alloy consisting of a liquid crystal polyester and a flexible polymer as the core component as an improvement in wear resistance and fatigue resistance by suppressing peeling and fibrillation at the core / sheath component interface. A sheath type composite fiber (see Patent Documents 2 and 3) has been proposed. Furthermore, as the core-sheath interface peeling was suppressed, the core-sheath type composite fiber (see Patent Document 4) in which fluctuations were formed at the core-sheath interface, improved adhesion of the core-sheath component, and improved abrasion resistance of the yarn surface Is a polymer blend composed of a flexible polymer and a C component having a high affinity for the liquid crystalline polyester as the core component, and the C component concentration is high on the core component side and the yarn surface layer side. A lowered core-sheath type composite fiber (see Patent Document 5) has been proposed.
JP-A-3-220340 (FIG. 2) Japanese Patent Laid-Open No. 5-230715 (FIG. 2) JP-A-8-260249 (FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 9-310245 (FIG. 2) JP 2000-034621 A (page 2, right section 4)

前述のとおり、芯鞘型複合繊維として液晶ポリエステルの周囲をフィブリル化し難いポリマーで被覆することで、フィブリル化が抑制され、耐摩耗性が改良されるのは事実である。   As described above, it is a fact that the fibrillation is suppressed and the wear resistance is improved by coating the periphery of the liquid crystalline polyester as a core-sheath type composite fiber with a polymer that is difficult to fibrillate.

しかし、このような芯成分に液晶ポリエステルを配した複合繊維を製糸する際に、液晶ポリエステルの溶融粘度が剪断応力の影響の受け易く、またポリマーの熱特性が屈曲性ポリマーと異なる場合が多いため、紡糸口金内で液晶ポリエステルと屈曲性ポリマーとが合流し、複合流となって流れる際に各成分の流動変形が不安定となり、繊維の構造として偏りを生じ易く、鞘成分の厚みを連続的に均一に形成させることが困難であった。   However, when making a composite fiber in which liquid crystal polyester is arranged on such a core component, the melt viscosity of liquid crystal polyester is easily affected by shear stress, and the thermal characteristics of the polymer are often different from those of a flexible polymer. When the liquid crystal polyester and the flexible polymer merge in the spinneret and flow as a composite flow, the flow deformation of each component becomes unstable, the fiber structure tends to be biased, and the sheath component thickness is continuously increased. It was difficult to form uniformly.

また、紡出後の細化変形過程では、液晶ポリエステルの変形が高温で一気に進むため、 過冷却溶融状態の鞘成分の厚みムラが増大してしまう問題があり、やはり鞘成分の厚みを連続的に均一とすることを困難にしていた。   In addition, in the thinning deformation process after spinning, the deformation of the liquid crystalline polyester proceeds at a stretch at a high temperature, which increases the unevenness of the thickness of the sheath component in the supercooled and melted state. It was difficult to make it uniform.

この様な鞘成分厚みのバラツキは繊維の太さムラにつながり、特にモノフィラメント用途では重要な問題であり、例えば、印刷用スクリーン紗などの織物とした場合に、目開きの面積変動がスクリーン印刷のインキの塗布ムラに反映されて、品質を落としたり、摩耗耐久性を向上させるために必要な鞘成分の厚みを不必要に厚くせざるを得ず、強度の向上が犠牲になってしまうなどの問題を起こしていた。   Such variation in sheath component thickness leads to uneven thickness of the fiber, which is an important problem especially for monofilament applications. Reflected by uneven application of ink, the thickness of the sheath component necessary to improve quality and wear durability must be increased unnecessarily, and the improvement in strength is sacrificed. Had a problem.

そこで我々は、鞘成分の厚みが連続して均一な液晶ポリエステル複合繊維について鋭意検討を行った結果、本発明に至ったものである。   Therefore, as a result of intensive studies on liquid crystal polyester composite fibers having a uniform sheath component thickness, the present invention has been achieved.

本発明は、芯成分に液晶ポリエステルを50重量%以上含み、かつ鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rsが15重量%以上50重量%未満の範囲である、芯成分および鞘成分がともに液晶ポリエステルを含む芯鞘型複合繊維であり、繊維断面における鞘成分の厚みについて、厚みの最大値(Tmax)と最小値(Tmin)の関係が、Tmax/Tmin≦2.0を満足することを特徴とする芯鞘型複合繊維である。 The present invention, unrealized 50 wt% or more of the liquid crystal polyester in the core component, and a composite ratio Rs of the liquid crystal polyester in the sheath component is in the range of less than 15 wt% to 50 wt%, the core component and sheath component are both liquid crystal polyester the a including core-sheath type composite fibers, the thickness of the sheath component in the fiber cross-section, characterized in that the relationship between the maximum thickness (Tmax) and the minimum value (Tmin) is, satisfies Tmax / Tmin ≦ 2.0 And a core-sheath type composite fiber.

本発明は、溶融液晶形成性ポリエステルの高強度・高弾性率を有しつつ、耐摩耗性に優れた芯鞘型複合繊維を提供するものであり、モノフィラメントとしてスクリーン紗やフィルターなどの工業用資材、マルチフィラメントとして土木・建築資材、スポーツ用途、防護衣、ゴム補強資材、電線補強資材、音響資材、一般衣料等の分野で広く用いることができる。   The present invention provides a core-sheath type composite fiber having excellent abrasion resistance while having high strength and high elastic modulus of a melt liquid crystal forming polyester, and industrial materials such as screen wrinkles and filters as monofilaments As a multifilament, it can be widely used in the fields of civil engineering / building materials, sports applications, protective clothing, rubber reinforcing materials, electric wire reinforcing materials, acoustic materials, general clothing and the like.

本発明の芯鞘型複合繊維における液晶ポリエステルとは、加熱して溶融した際に光学的異方性(液晶性)を示すポリマーを指す。この特性は例えば、液晶ポリエステルからなる試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を偏光下で観察することにより確認できる。   The liquid crystal polyester in the core-sheath composite fiber of the present invention refers to a polymer that exhibits optical anisotropy (liquid crystallinity) when heated and melted. This characteristic can be confirmed, for example, by placing a sample made of liquid crystal polyester on a hot stage, heating and heating in a nitrogen atmosphere, and observing the transmitted light of the sample under polarized light.

本発明に用いる液晶ポリエステルの重合処方は、従来公知の方法を採用できる。   A conventionally well-known method can be employ | adopted for the polymerization prescription of liquid crystal polyester used for this invention.

本発明に用いる液晶ポリエステルとしては、例えばa.芳香族オキシカルボン酸の重合物、b.芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、脂肪族ジオールの重合物、c.aとbとの共重合物などが挙げられる。   Examples of the liquid crystal polyester used in the present invention include a. A polymer of aromatic oxycarboxylic acid, b. Polymer of aromatic dicarboxylic acid and aromatic diol, aliphatic diol, c. and a copolymer of a and b.

ここで、芳香族オキシカルボン酸としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸など、または上記芳香族オキシカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられる。   Here, examples of the aromatic oxycarboxylic acid include hydroxybenzoic acid, hydroxynaphthoic acid and the like, and alkyl, alkoxy and halogen substituted products of the above aromatic oxycarboxylic acid.

また、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸など、または上記芳香族ジカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられる。   Examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, diphenylethanedicarboxylic acid, and the like, or alkyl, alkoxy, Examples include halogen substitution products.

さらに、芳香族ジオールとしては、ハイドロキノン、レゾルシン、ジオキシジフェニール、ナフタレンジオールなど、または上記芳香族ジオールのアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられ、脂肪族ジオールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられる。   Furthermore, examples of the aromatic diol include hydroquinone, resorcin, dioxydiphenyl, naphthalene diol, and the like, and alkyl, alkoxy, and halogen substituted products of the above aromatic diol. Examples of the aliphatic diol include ethylene glycol, propylene glycol, Examples include butanediol and neopentyl glycol.

本発明に用いる液晶ポリエステルの好ましい例としては、p−ヒドロキシ安息香酸成分とエチレンテレフタレート成分とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と4,4’−ジヒドロキシビフェニル成分とテレフタル酸成分またはイソフタル酸成分とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と6−ヒドロキシ2−ナフトエ酸成分とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と6−ヒドロキシ2−ナフトエ酸成分とハイドロキノン成分とテレフタル酸成分とが共重合されたものなどが挙げられる。   Preferred examples of the liquid crystalline polyester used in the present invention include a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component and an ethylene terephthalate component, a p-hydroxybenzoic acid component, a 4,4′-dihydroxybiphenyl component, and a terephthalic acid component or A copolymer of an isophthalic acid component, a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component and a 6-hydroxy 2-naphthoic acid component, a p-hydroxybenzoic acid component and a 6-hydroxy 2-naphthoic acid component, Examples include a copolymer of a hydroquinone component and a terephthalic acid component.

本発明に用いる液晶ポリエステルの構成成分の組み合わせ、組み合わせ比率およびポリマー分子鎖末端基などについては、加熱下貯留時の安定性、熱分解性や他ポリマーとの親和性などに影響するため、目的とする用途やその製造工程を考慮して、種々選択することが好ましい。   About the combination of the constituent components of the liquid crystal polyester used in the present invention, the combination ratio and the polymer molecular chain end group, etc., because it affects the stability during storage under heat, thermal decomposability, affinity with other polymers, etc. It is preferable to make various selections in consideration of the intended use and the manufacturing process.

本発明で用いる液晶ポリエステルの融点は、紡糸、固相重合などでの加工上の問題を生じないよう220〜380℃の範囲のものが好ましく、さらに好ましくは250〜350℃のものである。   The melting point of the liquid crystalline polyester used in the present invention is preferably in the range of 220 to 380 ° C., more preferably 250 to 350 ° C. so as not to cause processing problems in spinning, solid phase polymerization and the like.

本発明の芯鞘型複合繊維は、芯成分に液晶ポリエステルを50重量%以上含むことに特徴を有するものであり、このようにすることにより、液晶ポリエステルの持つ高強度・高弾性率を発現することができる。また、本発明の芯鞘型複合繊維の芯成分の液晶ポリエステル以外の材料としては、屈曲性ポリマーを用いることができる。   The core-sheath type composite fiber of the present invention is characterized in that the core component contains 50% by weight or more of liquid crystal polyester, and by doing so, the liquid crystal polyester has high strength and high elastic modulus. be able to. Moreover, a flexible polymer can be used as materials other than liquid crystal polyester of the core component of the core-sheath type composite fiber of this invention.

本発明の芯鞘型複合繊維の鞘成分には、液晶ポリエステルおよび屈曲性ポリマーが任意の割合で含有することができるが、耐摩耗性を向上させるためには、屈曲性ポリマーを含有することが好ましい。また、鞘成分にも液晶ポリエステルを含む構造とすることにより、芯鞘界面部分において液晶ポリエステル同士の接着部分ができるため芯鞘界面の接着性が向上するとともに、繊維全体としての液晶ポリエステル複合割合を高めることができ、高強度化につながるために好ましい。さらに、芯成分および鞘成分がともに液晶ポリエステルと屈曲性ポリマーを含有する場合、芯鞘界面の接着性が向上し耐摩耗性が向上するために好ましく、鞘成分中の分散成分が液晶ポリエステルであると、耐摩耗性はさらに向上するため、より好ましく採用される。   The sheath component of the core-sheath composite fiber of the present invention can contain liquid crystal polyester and a flexible polymer in an arbitrary ratio, but in order to improve the wear resistance, it may contain a flexible polymer. preferable. In addition, by adopting a structure containing liquid crystal polyester also in the sheath component, an adhesion portion between the liquid crystal polyesters can be formed at the core-sheath interface portion. This is preferable because it can be increased and leads to higher strength. Further, when both the core component and the sheath component contain a liquid crystal polyester and a flexible polymer, it is preferable because the adhesion at the core-sheath interface is improved and the wear resistance is improved, and the dispersion component in the sheath component is a liquid crystal polyester. Since the wear resistance is further improved, it is preferably used.

さらに、本発明の芯鞘型複合繊維の芯成分および鞘成分がともに液晶ポリエステルと屈曲性ポリマーを含有する場合、両成分の分散成分が液晶ポリエステルであることが好ましい。この様な構造とすることにより、芯成分と鞘成分の境界付近における屈曲性ポリマー同士の界面がより多くなるため、芯鞘界面の接着性をさらに向上させることができ、各種後加工において取扱い性に優れた製品を提供することができる。   Furthermore, when both the core component and the sheath component of the core-sheath composite fiber of the present invention contain a liquid crystal polyester and a flexible polymer, it is preferable that the dispersed component of both components is a liquid crystal polyester. By adopting such a structure, the interface between the flexible polymers in the vicinity of the boundary between the core component and the sheath component is increased, so that the adhesiveness of the core-sheath interface can be further improved, and handling properties in various post-processing Can provide excellent products.

また、分散成分が液晶ポリエステルであるような構造とした場合、単糸の横断面において、該繊維の外接円より求めた繊維径を(R)とし、同様に該繊維中の1つの分散成分において、その分散成分の外接円より求めた径を(r)とした場合に、全ての分散成分で、r/R≦0.3を満足することが好ましく、r/R≦0.2を満たすものであることがより好ましい。また、高強度・高弾性率とするためには、芯成分中の最小の分散成分はr/R≧0.001を満たすものであることが好ましい。   Further, in the case where the dispersion component is a liquid crystal polyester, in the cross section of the single yarn, the fiber diameter obtained from the circumscribed circle of the fiber is (R), and similarly in one dispersion component in the fiber When the diameter obtained from the circumscribed circle of the dispersion component is (r), it is preferable that all dispersion components satisfy r / R ≦ 0.3, and satisfy r / R ≦ 0.2. It is more preferable that In order to obtain high strength and high elastic modulus, the minimum dispersion component in the core component preferably satisfies r / R ≧ 0.001.

なお、液晶ポリエステルの割合については、例えば透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM(H−800型))により、5千倍の倍率で繊維横断面を撮影した写真を、三谷商事社製画像処理ソフト(Winroof)を用いて確認することができる。   In addition, about the ratio of liquid crystalline polyester, the photograph which imaged the fiber cross section with the magnification of 5000 times with the transmission electron microscope (TEM (H-800 type | mold) by Hitachi, Ltd.), for example, image processing software made by Mitani Corporation (Winroof) can be used for confirmation.

本発明の芯鞘型複合繊維に用いる屈曲性ポリマーは、1種の屈曲性ポリマーであっても、2種以上の屈曲性ポリマーからなるポリマーアロイであっても良い。   The bendable polymer used for the core-sheath type composite fiber of the present invention may be one kind of bendable polymer or a polymer alloy composed of two or more kinds of bendable polymers.

本発明の芯鞘型複合繊維に用いる屈曲性ポリマーは、例えばポリエステル、ポリオレフィンやポリスチレンなどのビニル系重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ポリケトン、脂肪族ポリケトン、半芳香族ポリエステルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの屈曲性ポリマーの中でも、耐熱性、耐溶剤性などの特性が付与できる点から、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンが好ましい。また、ゴム等との接着性の点から、好ましくはナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロン9Tなどに代表されるポリアミドが挙げられる。さらに、各種加工における耐摩耗性の点から、好ましくはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート、ポリエステル99Mなどに代表されるポリエステルが挙げられる。   The flexible polymer used for the core-sheath type composite fiber of the present invention is, for example, a vinyl polymer such as polyester, polyolefin or polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polysulfone, aromatic polyketone, aliphatic polyketone, Semi-aromatic polyester amide, polyether ether ketone, fluororesin and the like can be mentioned. Among these flexible polymers, polyphenylene sulfide and polyether ether ketone are preferable from the viewpoint of imparting characteristics such as heat resistance and solvent resistance. From the viewpoint of adhesiveness with rubber or the like, polyamides represented by nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 6T, nylon 9T and the like are preferable. Further, from the viewpoint of wear resistance in various processing, preferably, polyesters typified by polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexanedimethanol terephthalate, polyester 99M and the like can be mentioned.

本発明の芯鞘型複合繊維に用いる屈曲性ポリマーは、液晶ポリエステルとの親和性が高く、液晶ポリエステルに合わせた温度で紡糸しても安定であり、紡糸後の固相重合など各種後加工において加工性に優れたポリマーを選択することが好ましく、該ポリマーの融点(Tm)は、液晶ポリエステルの融点±30℃の範囲であることが好ましい。   The flexible polymer used in the core-sheath type composite fiber of the present invention has high affinity with liquid crystal polyester, and is stable even when spinning at a temperature matched to liquid crystal polyester. In various post-processing such as solid phase polymerization after spinning, It is preferable to select a polymer having excellent processability, and the melting point (Tm) of the polymer is preferably in the range of the melting point ± 30 ° C. of the liquid crystal polyester.

本発明の芯鞘型複合繊維に用いる屈曲性ポリマーは、20モル%、より好ましくは10モル%以下の割合で他の共重合成分を含むものであっても良い。例えば、ポリアミドに共重合可能な化合物には、アクリル酸ソーダ、N−ビニルピロリドン、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルアルコール、架橋ポリエチレンオキシド系ポリマーなどを挙げることができるがこれらに限られるものではない。また、ポリエステルに共重合可能な化合物には、酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、ダイマ酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸類、グリコール成分としてエチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができるがこれらに限られるものではない。   The bendable polymer used in the core-sheath type composite fiber of the present invention may contain other copolymer components in a proportion of 20 mol%, more preferably 10 mol% or less. For example, the compound copolymerizable with polyamide may include, but is not limited to, sodium acrylate, N-vinylpyrrolidone, acrylic acid, methacrylic acid, vinyl alcohol, and a crosslinked polyethylene oxide polymer. . The compounds copolymerizable with polyester include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenyl sulfone dicarboxylic acid, benzophenone dicarboxylic acid, and phenylindane dicarboxylic acid. , Oxalic acid, succinic acid, adipic acid, dimer acid, sebacic acid, cyclohexanedicarboxylic acid and other dicarboxylic acids, glycol component ethylene glycol, diethylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethanol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc. It can be mentioned, but is not limited to these.

本発明で用いる液晶ポリエステルおよび屈曲性ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、各種金属酸化物、カオリン、シリカなどの無機物や、着色剤、艶消剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、結晶核剤、蛍光増白剤、末端基封止剤、相溶化剤等の各種添加剤を少量含有しても良い。   The liquid crystalline polyester and the flexible polymer used in the present invention include various metal oxides, inorganic substances such as kaolin and silica, colorants, matting agents, flame retardants and antioxidants within the range not impairing the effects of the present invention. A small amount of various additives such as ultraviolet absorbers, infrared absorbers, crystal nucleating agents, fluorescent brighteners, end group capping agents and compatibilizers may be contained.

本発明の芯鞘型複合繊維は、単糸横断面における鞘成分の厚みについて、厚みの最大値(Tmax)と最小値(Tmin)の関係が、Tmax/Tmin≦2.0を満足することに特徴を有するものであり、Tmax/Tmin≦2.0であることにより、鞘成分の特性を繊維断面の全ての方向に対して均一に発現することができる。   In the core-sheath type composite fiber of the present invention, the relationship between the maximum value (Tmax) and the minimum value (Tmin) of the thickness of the sheath component in the single yarn cross section satisfies Tmax / Tmin ≦ 2.0. By having Tmax / Tmin ≦ 2.0, the characteristics of the sheath component can be uniformly expressed in all directions of the fiber cross section.

Tmax/Tminの関係として、好ましくは1.75以下、より好ましくは1.3以下である。   The relationship of Tmax / Tmin is preferably 1.75 or less, more preferably 1.3 or less.

鞘成分の厚みの最大値(Tmax)と最小値(Tmin)については、例えば透過型電子顕微鏡(例えば、日立製作所製TEM(H−800型))で撮影した単糸の横断面全体像から求める。この場合、繊維横断面は、通常の方法で包埋した試料を0.1μm程度の厚みに切り出した切片の中で、シワや断面変形の比較的少ない試料を用い、観察は単糸で行い、n数は2とし、各単糸のTmax/Tminの平均値を試料のTmax/Tminとする。   About the maximum value (Tmax) and the minimum value (Tmin) of the thickness of a sheath component, it calculates | requires from the cross-sectional whole image of the single yarn image | photographed, for example with the transmission electron microscope (For example, TEM (H-800 type | mold made by Hitachi, Ltd.)). . In this case, the cross-section of the fiber is a slice of 0.1 μm of a sample embedded by a normal method, using a sample with relatively little wrinkles and cross-sectional deformation, observation is performed with a single yarn, The n number is 2, and the average value of Tmax / Tmin of each single yarn is Tmax / Tmin of the sample.

本発明の芯鞘型複合繊維の繊維横断面形状は、Tmax/Tmin≦2.0を満足していればいずれの形状でも良いが、耐摩耗性向上、あるいはモノフィラメント織物とした場合の目開きの均一性の観点から、好ましくは丸断面、かつ同心円の芯鞘型複合繊維である。   The fiber cross-sectional shape of the core-sheath type composite fiber of the present invention may be any shape as long as Tmax / Tmin ≦ 2.0 is satisfied, but the improvement in wear resistance or the opening of the monofilament woven fabric From the viewpoint of uniformity, a core-sheath type composite fiber having a round cross section and concentric circles is preferable.

本発明の芯鞘型複合繊維について、単糸繊度D(dtex)と鞘成分厚みの最小値Tmin(μm)の関係が、下記式を満足することが好ましい。   About the core-sheath type composite fiber of this invention, it is preferable that the relationship between single yarn fineness D (dtex) and the minimum value Tmin (micrometer) of sheath component thickness satisfies the following formula.

式) Tmin≧1/3√D
該式を満足することにより、鞘成分厚みは単糸繊度に対して適正な範囲となり、いかなる繊度においても優れた耐摩耗性を発揮することができる。
Formula) Tmin ≧ 1 / 3√D
By satisfying this formula, the sheath component thickness is in an appropriate range with respect to the single yarn fineness, and excellent wear resistance can be exhibited at any fineness.

本発明の芯鞘型複合繊維において、芯成分および鞘成分がともに液晶ポリエステルと屈曲性ポリマーからなるポリマーアロイとした場合、芯成分における液晶ポリエステルの複合割合Rcは90重量%未満であることが好ましい。芯成分における液晶ポリエステルの複合割合Rcを90重量%未満とすることにより、芯鞘界面部分に存在する屈曲性ポリマーが多くなるため、芯鞘界面の接着力が向上する。芯成分における液晶ポリエステルの複合割合Rcは、60〜75重量%の範囲であることがより好ましい。   In the core-sheath type composite fiber of the present invention, when the core component and the sheath component are both polymer alloys composed of liquid crystal polyester and a flexible polymer, the composite ratio Rc of the liquid crystal polyester in the core component is preferably less than 90% by weight. . By setting the composite ratio Rc of the liquid crystal polyester in the core component to less than 90% by weight, the amount of the flexible polymer existing at the core-sheath interface portion increases, and thus the adhesive force at the core-sheath interface is improved. The composite ratio Rc of the liquid crystal polyester in the core component is more preferably in the range of 60 to 75% by weight.

また、鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rs(重量%)は、15重量%以上50重量%未満の範囲である。鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rsを15重量%以上とすることにより、強度を高くすることができる。また、鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rsを50重量%未満とすることにより、繊維表面に屈曲性ポリマーを多く存在させることができるため、繊維表面の耐摩耗性が高くなり、毛羽などの発生が抑制される。鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rsについて、より好ましくは15〜40重量%の範囲、さらに好ましくは20〜35重量%の範囲である。 The composite ratio Rs (wt%) of the liquid crystal polyester in the sheath component, area by der less than 15 wt% to 50 wt%. By making the composite ratio Rs of the liquid crystal polyester in the sheath component 15% by weight or more , the strength can be increased. Further, by setting the composite ratio Rs of the liquid crystal polyester in the sheath component to less than 50% by weight, a large amount of flexible polymer can be present on the fiber surface, so that the abrasion resistance of the fiber surface is increased and fluff is generated. Is suppressed. The composite ratio Rs of the liquid crystal polyester in the sheath component is more preferably in the range of 15 to 40% by weight, and still more preferably in the range of 20 to 35% by weight.

なお、この場合の芯成分および鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合は、例えば透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM(H−800型))で繊維横断面を撮影した写真について、三谷商事社製画像処理ソフト(Winroof)を用いて確認することができる。   In this case, the composite ratio of the liquid crystalline polyester in the core component and the sheath component is, for example, an image manufactured by Mitani Corporation for a photograph of a fiber cross section taken with a transmission electron microscope (TEM (H-800 type manufactured by Hitachi, Ltd.)). This can be confirmed using processing software (Winroof).

本発明の芯鞘型複合繊維は、液晶ポリエステルの特長である高強度・高弾性率を有するものであり、該繊維の引張強度は10cN/dtex以上であることが好ましく、より好ましくは14cN/dtex以上である。また、種々の用途において製品の寸法安定性および耐久性を充分なものとするため、弾性率は300cN/dtex以上であることが好ましく、より好ましくは350cN/dtex以上である。   The core-sheath type composite fiber of the present invention has high strength and high elastic modulus, which are the characteristics of liquid crystal polyester, and the tensile strength of the fiber is preferably 10 cN / dtex or more, more preferably 14 cN / dtex. That's it. In addition, in order to ensure sufficient dimensional stability and durability of the product in various applications, the elastic modulus is preferably 300 cN / dtex or more, more preferably 350 cN / dtex or more.

以下に、本発明の芯鞘型複合繊維の製造方法についての一例を示すが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。   Although an example about the manufacturing method of the core sheath type composite fiber of the present invention is shown below, the present invention is not limited at all by this.

芯成分および鞘成分のポリマーは公知の方法で複合紡糸装置に供給される。その後、各成分のポリマーは計量され、ろ過されて芯鞘型複合紡糸口金に導かれる。供給されるポリマーが混合物の場合には、混合物は溶融紡糸前または溶融紡糸と同時に作製されるが、例えば、1軸混練機、2軸混練機、各種のニーダー等が挙げられ、また静止混練器を用いることもできる。   The polymer of the core component and the sheath component is supplied to the composite spinning apparatus by a known method. Thereafter, the polymer of each component is weighed, filtered, and led to a core-sheath type compound spinneret. When the polymer to be supplied is a mixture, the mixture is prepared before melt spinning or simultaneously with melt spinning. Examples thereof include a single-screw kneader, a twin-screw kneader, various kneaders, and a static kneader. Can also be used.

芯鞘型複合口金は、本発明の芯鞘型複合繊維鞘成分の厚みを本発明の範囲に制御する重要な部品である。液晶ポリエステルはその溶融粘度の剪断速度依存性が高いポリマーであり、溶融状態で屈曲性ポリマーと合流する際、ポリマー流に偏りや乱れ、あるいはその時間変動が生じ易く、従来用いられてきた口金では限界があった。本発明の芯鞘型複合繊維を得るための芯鞘複合紡糸口金は以下に記載する特殊な構造を有する芯鞘複合口金を用い、図1を参照しつつ説明する。   The core-sheath type composite cap is an important part for controlling the thickness of the core-sheath type composite fiber sheath component of the present invention within the range of the present invention. Liquid crystalline polyester is a polymer whose melt viscosity is highly dependent on the shear rate, and when joining with a flexible polymer in the molten state, the polymer flow tends to be biased or turbulent, or its time variation tends to occur. There was a limit. The core-sheath composite spinneret for obtaining the core-sheath composite fiber of the present invention will be described with reference to FIG. 1 using a core-sheath composite spinneret having a special structure described below.

本発明の芯鞘型複合繊維を得るための芯鞘複合紡糸口金は、第一に、芯成分絞り部1、安定化流路2、芯鞘成分合流部3、複合流流入孔4、吐出孔5で構成される芯成分ポリマーの流路を直線上に配置し、この軸上を芯成分ポリマーを流す。ただし、芯鞘成分合流部3以降は鞘成分ポリマーが芯成分ポリマーを被覆した流れとなる。必要に応じて、芯成分絞り部1の上流側に芯成分流入孔6を設ける。第二に、芯成分絞り部1の流路断面積を、0.2mm以下、好ましくは0.15mm以下、より好ましくは0.10mm以下とし、これにより芯成分ポリマーを計量する。この場合、断面積の下限は0.01mmとする。第三に、安定化流路2の長さを5mm以上取り、安定化流路2の終端部付近に必要に応じて再度、断面積が0.2mm以上、2.0mm以下の絞り部(芯成分第2絞り部7と呼ぶ)を設ける。芯成分ポリマーは、芯成分絞り部1と安定化流路2を通過することによって、計量しつつ剪断歪みの小さい状態で鞘成分と合流することができ、鞘厚みの変動を抑制する。一方で第2絞り部7の断面積を0.2mm未満とすると、安定化した芯成分流れに剪断歪みを加えてしまうため、鞘厚み変動が大きくなってしまう。この目的のために第2絞り部7の断面積は0.3mm以上とすることが好ましい。 The core-sheath composite spinneret for obtaining the core-sheath-type conjugate fiber of the present invention includes, first, a core component restricting portion 1, a stabilizing channel 2, a core-sheath component merging portion 3, a composite flow inflow hole 4, and a discharge hole. 5 is arranged on a straight line, and the core component polymer flows on this axis. However, after the core-sheath component merging portion 3, the sheath component polymer is coated with the core component polymer. If necessary, a core component inflow hole 6 is provided on the upstream side of the core component restricting portion 1. Second, the flow path cross-sectional area of the core component diaphragm portion 1, 0.2 mm 2 or less, preferably 0.15 mm 2 or less, more preferably a 0.10 mm 2 or less, thereby weighing the core component polymer. In this case, the lower limit of the cross-sectional area is 0.01 mm 2 . Third, the length of the stabilization flow path 2 is 5 mm or more, and if necessary, near the end of the stabilization flow path 2, the sectional area is again 0.2 mm 2 or more and 2.0 mm 2 or less. (Referred to as the core component second aperture 7). The core component polymer passes through the core component restricting portion 1 and the stabilizing flow path 2 and can merge with the sheath component in a state where the shear strain is small while measuring, and suppresses fluctuations in the sheath thickness. On the other hand, when the cross-sectional area of the second throttle portion 7 is less than 0.2 mm 2 , shear strain is added to the stabilized core component flow, so that the sheath thickness variation becomes large. For this purpose, the cross-sectional area of the second throttle portion 7 is preferably 0.3 mm 2 or more.

本発明の芯鞘型複合繊維を得るための芯鞘複合紡糸口金は、第四に、鞘成分についても芯鞘成分合流部3の上流に鞘成分絞り部8を配置する。鞘成分絞り部8の流路断面積は、0.2mm以下、好ましくは0.15mm以下、より好ましくは0.10mm以下とし、これにより鞘成分ポリマーを計量する。この場合、断面積の下限は0.01mmとする。鞘成分絞り部8は、芯成分の流路軸を中心とする同心円上に複数設け、鞘成分ポリマーの被覆厚みを均一化する。第五に、芯鞘成分合流部3では芯成分の全周を覆うように鞘成分ポリマーを合流させる。鞘成分ポリマーは、鞘成分絞り部8と芯鞘成分合流部3を通過することによって、計量しつつ低い流速で芯成分と合流することができ、鞘厚みの変動を抑制する。 The core-sheath composite spinneret for obtaining the core-sheath-type conjugate fiber of the present invention fourthly arranges the sheath component constricted portion 8 upstream of the core-sheath component joining portion 3 for the sheath component. The channel cross-sectional area of the sheath component aperture section 8, 0.2 mm 2 or less, preferably 0.15 mm 2 or less, more preferably a 0.10 mm 2 or less, thereby weighing the sheath component polymer. In this case, the lower limit of the cross-sectional area is 0.01 mm 2 . A plurality of sheath component restricting portions 8 are provided on concentric circles centering on the flow axis of the core component to make the coating thickness of the sheath component polymer uniform. Fifth, the sheath-component polymer is joined at the core-sheath component merging portion 3 so as to cover the entire circumference of the core component. By passing through the sheath component restricting portion 8 and the core-sheath component merging portion 3, the sheath component polymer can be merged with the core component at a low flow rate while being measured, and suppresses variation in the sheath thickness.

本発明の芯鞘型複合繊維は、液晶ポリエステルを含むために紡糸しただけで既に十分な強度と弾性率を有しているが、固相重合により性能をさらに向上させることができる。固相重合は、窒素等の不活性ガス雰囲気中や、空気の如き酸素含有の活性ガス雰囲気中または減圧下で行うことが可能である。固相重合の雰囲気は露点が−40℃以下の低湿気体が好ましい。固相重合の条件としては、繊維表面に露出したポリマーで最も融点が低いポリマーを基準成分として、基準成分の融点より40℃程度低い温度から、基準成分の融点を超えない温度において固相重合を行うことが好ましい。このとき、繊維間融着を防止するため、固相重合温度は基準成分の融点より5℃程度低い温度であることが好ましい。また、固相重合の開始温度は前述の固相重合を行う温度以下であればいずれの温度でも可能である。さらに、固相重合時間は、目的性能により数分から数十時間行われる。   The core-sheath type composite fiber of the present invention already has sufficient strength and elastic modulus just by spinning because it contains liquid crystalline polyester, but the performance can be further improved by solid phase polymerization. The solid phase polymerization can be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, an active gas atmosphere containing oxygen such as air, or under reduced pressure. The atmosphere of solid phase polymerization is preferably a low-humidity gas having a dew point of −40 ° C. or lower. The solid-state polymerization conditions are as follows: a polymer having the lowest melting point of the polymer exposed on the fiber surface is used as a reference component, and the solid-phase polymerization is performed at a temperature not exceeding the melting point of the reference component from a temperature lower by about 40 ° C. Preferably it is done. At this time, in order to prevent inter-fiber fusion, the solid phase polymerization temperature is preferably about 5 ° C. lower than the melting point of the reference component. The starting temperature of the solid phase polymerization can be any temperature as long as it is not higher than the temperature at which the solid phase polymerization is performed. Furthermore, the solid phase polymerization time is several minutes to several tens of hours depending on the target performance.

固相重合の昇温については、急激な昇温による繊維間融着を防止するため、段階的に昇温することが好ましく、基準成分の結晶化温度を超えない温度で数分〜数時間の処理を行うなど、結晶化を進めるための段階を設けても良い。   Regarding the temperature increase of solid phase polymerization, in order to prevent fusion between fibers due to a rapid temperature increase, it is preferable to increase the temperature stepwise, and the temperature does not exceed the crystallization temperature of the reference component for several minutes to several hours. A stage for promoting crystallization, such as a treatment, may be provided.

ここで、結晶化温度とは、サンプルとして紡糸原糸を用い、パーキンエルマー(株)製示差走査熱量計(DSC)で行う示差熱量測定において、室温から16℃/分の昇温条件で測定した際に観測される発熱ピーク温度(Tc)を指す。 Here, the crystallization temperature is measured under a temperature increase condition of 16 ° C./min from room temperature in a differential calorimetry performed by a differential scanning calorimeter (DSC) manufactured by PerkinElmer Co., Ltd. using a spinning yarn as a sample. It refers to the exothermic peak temperature (Tc 1 ) observed at the time.

固相重合では、液晶ポリエステルの固相重合を促進させるために各種の添加剤を付与しても良い。   In the solid phase polymerization, various additives may be added to promote the solid phase polymerization of the liquid crystalline polyester.

固相重合時における熱の供給は、液体および気体等の媒体を用いる方法、加熱板、赤外線ヒーター等による輻射を利用する方法、熱ローラー、熱プレート等に接触させて行う方法、高周波等を利用した内部加熱方法等が使用できる。また、固相重合は目的により緊張下あるいは無緊張下で行ない、固相重合の形状はドラム状、カセ状、トウ状(例えば、金属網等にのせて行う)、あるいはローラー間で連続的に糸条として処理することも可能であり、布帛、織編物などの繊維成型体とした後に固相重合することも可能である。
本発明の芯鞘型複合繊維は、固相重合を行っただけでも優れた耐摩耗性を有するものであるが、さらに耐摩耗性を向上させるため、固相重合を行った後に、基準成分の融点+20℃以上の温度雰囲気中で、0.001秒以上5秒以下の時間で非接触にて糸を溶融させる高温短時間熱処理をすることが好ましい。基準成分の融点+20℃以上とすることで熱処理の効果が短時間で発生しやすくなるため、液晶ポリエステルの強度に対する影響が少なくてすむなど効率的に熱処理を行うことができる。熱処理温度は、一般的なヒーター温度管理範囲内であれば良く、好ましくは融点+20℃〜融点+500℃の範囲、さらに好ましくは融点+30℃〜融点+300℃の範囲である。また、熱処理時間は0.001秒以上5秒以下とすることが好ましく、この時間範囲とすることで効率的な熱処理を保ちつつ繊維の溶断を防ぐことが出来る。熱処理時間は、好ましくは0.005秒以上2秒以下、さらに好ましくは0.01秒以上1秒以下である。
さらに、熱処理工程中でのガイド等と接触することによる摩耗の防止や均一な熱処理を行うために非接触熱処理を行う。また、好ましい熱源としては一般的なプレートヒーターを用いたスリットヒーターやレーザー加熱などを用いることが出来る。
Supply of heat during solid-phase polymerization uses a method using a medium such as liquid and gas, a method using radiation by a heating plate, an infrared heater, etc., a method of making contact with a heating roller, a heating plate, etc., a high frequency, etc. Can be used. The solid phase polymerization is performed under tension or no tension depending on the purpose, and the solid phase polymerization can be performed in a drum shape, a cake shape, a tow shape (for example, on a metal net), or continuously between rollers. It can also be processed as a yarn, and can also be subjected to solid phase polymerization after forming a fiber molded body such as a fabric or woven or knitted fabric.
The core-sheath type composite fiber of the present invention has excellent wear resistance only by performing solid phase polymerization, but in order to further improve the wear resistance, after performing solid phase polymerization, It is preferable to perform a high-temperature short-time heat treatment in which the yarn is melted in a non-contact manner in a temperature atmosphere of a melting point + 20 ° C. or more and a time of 0.001 seconds to 5 seconds. By setting the melting point of the reference component to 20 ° C. or higher, the effect of heat treatment is likely to occur in a short time, so that the heat treatment can be performed efficiently, such as reducing the influence on the strength of the liquid crystal polyester. The heat treatment temperature may be within a general heater temperature control range, preferably in the range of melting point + 20 ° C. to melting point + 500 ° C., more preferably in the range of melting point + 30 ° C. to melting point + 300 ° C. The heat treatment time is preferably 0.001 seconds or more and 5 seconds or less. By setting the heat treatment time within this time range, it is possible to prevent the fibers from being blown while maintaining efficient heat treatment. The heat treatment time is preferably 0.005 seconds to 2 seconds, more preferably 0.01 seconds to 1 second.
Further, non-contact heat treatment is performed in order to prevent wear due to contact with a guide or the like during the heat treatment step and to perform uniform heat treatment. Moreover, as a preferable heat source, a slit heater using a general plate heater, laser heating, or the like can be used.

なお、高温短時間熱処理を施すことにより、固相重合後の糸であっても示差走査熱量(DSC)測定で結晶化温度が確認されるという特徴を持つ繊維が得られる。この場合、結晶化熱量ΔHcは、3J/g以上となるように熱処理することが好ましい。   By performing a high-temperature and short-time heat treatment, a fiber having a characteristic that the crystallization temperature can be confirmed by differential scanning calorimetry (DSC) measurement even for a yarn after solid-phase polymerization. In this case, heat treatment is preferably performed so that the crystallization heat amount ΔHc is 3 J / g or more.

本発明の芯鞘型複合繊維の形態は、フィラメント状あるいはカットファイバー状いずれも可能であるが、該繊維の特性を十分に発揮するためには、フィラメント状、特にモノフィラメントであることが好ましい。   The form of the core-sheath type composite fiber of the present invention can be either filament or cut fiber, but in order to fully exhibit the properties of the fiber, it is preferably filament, particularly monofilament.

本発明の芯鞘型複合繊維は、高強度・高弾性率の特徴を保持し、耐フィブリル化性、耐摩耗性、耐疲労性が著しく改善されたものであり、一般産業用資材、土木・建築資材、スポーツ用途、防護衣、ゴム補強資材、電気材料(特に、テンションメンバーとして)、音響材料、一般衣料等の分野で広く用いられる。有効な用途としては、スクリーン紗、コンピュターリボン、プリント基板用基布、抄紙用のカンバス、エアーバッグ、飛行船、ドーム用等の基布、ライダースーツ、釣糸、各種ライン(ヨット、パラグライダー、気球、凧糸)、ブラインドコード、網戸用支持コード、自動車や航空機内各種コード、電気製品やロボットの力伝達コード等が挙げられ、本発明の芯鞘型複合繊維は繊維断面全ての方向に対して均質な特性を発揮できることから、特に有効な用途として工業資材用織物等に用いるモノフィラメントが挙げられる。   The core-sheath type composite fiber of the present invention retains the characteristics of high strength and high elastic modulus, and has remarkably improved fibrillation resistance, wear resistance, and fatigue resistance. Widely used in the fields of building materials, sports applications, protective clothing, rubber reinforcement materials, electrical materials (especially as tension members), acoustic materials, and general clothing. Effective applications include screen kites, computer ribbons, printed circuit board fabrics, paper canvases, airbags, airships, dome fabrics, rider suits, fishing lines, various lines (yachts, paragliders, balloons, kites) Thread), blind cords, screen support cords, various cords in automobiles and aircraft, power transmission cords of electric products and robots, etc. The core-sheath composite fiber of the present invention is homogeneous in all directions of the fiber cross section Since the characteristics can be exhibited, monofilaments used for textiles for industrial materials and the like are particularly effective applications.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお、本発明の各種特性の評価は次の方法で行った。
(1)引張強伸度、弾性率:JIS L1013(1999)記載の方法に準じて、試料長100mm、引張速度50mm/minの条件で、オリエンテック社製テンシロンUCT−100を用いて、固相重合後の物性を測定した。
(2)溶融粘度:東洋精機(株)製キャピログラフ1B型を用いて測定した。
(3)融点:パーキンエルマー(株)製示差走査熱量計(DSC)で行う示差熱量測定において、液晶ポリエステルについては、室温から40℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm)の観測後、およそTm+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温速度で50℃まで冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm)を融点とした。また、屈曲性ポリマーについては、同一の装置を用いて、16℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm)を融点とした。
(4)耐摩耗性:評価サンプルはモノフィラメントを用い、φ4mmのセラミック棒ガイド(湯浅糸道工業(株)製棒ガイド:材質YM−99C、硬度1800)に接触角100°でかけたサンプルの端をストローク装置に把持し、5.0cN/dtexの張力を付与しつつ、ストローク長30mm、ストローク速度100回/分でサンプルを擦過させ、ストローク回数10回毎に停止して、棒ガイド上の白粉の有無とサンプル表面のフィブリルの有無を観察し、いずれかの発生が確認された時点のストローク回数を測定した。測定は1サンプルについて1m毎に10回実施した。
(5)鞘成分の厚み、液晶ポリエステルの複合割合およびポリマーアロイ部分の成分確認:透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM(H−800型))で撮影した単糸の横断面全体像から求めた。また、芯成分および鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合は、透過型電子顕微鏡(日立製作所製TEM(H−800型))により、5千倍の倍率で繊維横断面を撮影した写真について、三谷商事社製画像処理ソフト(Winroof)を用いて、芯鞘成分界面についてエッチングすることで芯成分と鞘成分を判定し、それぞれの成分における液晶ポリエステル(白色で示される成分)の単位面積あたりに占める複合割合を求めることにより確認した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this. The various characteristics of the present invention were evaluated by the following methods.
(1) Tensile strength / elongation, elastic modulus: In accordance with the method described in JIS L1013 (1999), using a Tensilon UCT-100 manufactured by Orientec under the conditions of a sample length of 100 mm and a tensile speed of 50 mm / min, a solid phase The physical properties after polymerization were measured.
(2) Melt viscosity: Measured using a Capillograph type 1B manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.
(3) Melting point: In the differential calorimetry performed by a differential scanning calorimeter (DSC) manufactured by PerkinElmer Co., Ltd., for liquid crystal polyester, an endothermic peak observed when measured at room temperature to 40 ° C./min. After observing the temperature (Tm 1 ), holding at a temperature of approximately Tm 1 + 20 ° C. for 5 minutes, cooling to 50 ° C. at a rate of temperature decrease of 20 ° C./min, and measuring again at a temperature increase condition of 20 ° C./min The endothermic peak temperature (Tm 2 ) observed in FIG. For the flexible polymer, the endothermic peak temperature (Tm 3 ) observed when measured under the temperature rising condition of 16 ° C./min using the same apparatus was defined as the melting point.
(4) Abrasion resistance: A monofilament was used as an evaluation sample, and the end of the sample was applied to a φ4 mm ceramic rod guide (bar guide manufactured by Yuasa Yarnichi Kogyo Co., Ltd .: material YM-99C, hardness 1800) at a contact angle of 100 °. Gripping the sample at a stroke length of 30 mm and a stroke speed of 100 times / minute while holding a stroke device and applying a tension of 5.0 cN / dtex, stopped every 10 strokes, The presence or absence of fibrils on the surface of the sample was observed, and the number of strokes when any occurrence was confirmed was measured. The measurement was performed 10 times per 1 m per sample.
(5) The thickness of the sheath component, the composite ratio of the liquid crystal polyester, and the component confirmation of the polymer alloy part: determined from the entire cross-sectional image of the single yarn taken with a transmission electron microscope (TEM (H-800 type, manufactured by Hitachi, Ltd.)) . The composite ratio of the liquid crystal polyester in the core component and the sheath component was measured by Mitani Corp. for a photograph of the cross section of the fiber taken at a magnification of 5,000 with a transmission electron microscope (TEM (H-800, manufactured by Hitachi, Ltd.)). Using the image processing software (Winroof) manufactured by the company, the core component and the sheath component are determined by etching the core-sheath component interface, and the composite occupying per unit area of the liquid crystal polyester (component shown in white) in each component Confirmed by determining the percentage.

参考例
液晶ポリエステルとして、p−ヒドロキシ安息香酸から生成した構造単位が全体の72モル%、6−ヒドロキシ2−ナフトエ酸から生成した構造単位が全体の28モル%を占める液晶ポリエステルを用いた。この液晶ポリエステルの溶融粘度は、測定温度300℃、剪断速度100sec−1において115Pa・sであり、融点は278℃であった(以下、このポリマーをLCP1とする)。
Reference example 1
As the liquid crystal polyester, a liquid crystal polyester in which 72 mol% of the structural units generated from p-hydroxybenzoic acid account for 28 mol% of the entire structural units generated from 6-hydroxy 2-naphthoic acid was used. The melt viscosity of this liquid crystal polyester was 115 Pa · s at a measurement temperature of 300 ° C. and a shear rate of 100 sec −1 , and the melting point was 278 ° C. (hereinafter, this polymer is referred to as LCP1).

屈曲性ポリマーとして、2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールを重縮合して得たポリエチレンナフタレートを用いた。このポリエチレンナフタレートの溶融粘度は、測定温度300℃、剪断速度100sec−1において350Pa・sであり、融点は268℃であった(以下、このポリマーをPEN1とする)。 As the flexible polymer, polyethylene naphthalate obtained by polycondensation of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and ethylene glycol was used. The polyethylene naphthalate had a melt viscosity of 350 Pa · s at a measurement temperature of 300 ° C., a shear rate of 100 sec −1 , and a melting point of 268 ° C. (hereinafter, this polymer is referred to as PEN1).

芯成分をLCP1、鞘成分をPEN1として、芯成分と鞘成分を別々の押出機で溶融して紡糸パックに供給し、図1に示すような芯鞘型複合口金を用いて溶融紡糸した。該口金の芯成分絞り部は0.13mmの断面積をもち、安定化流路は10mm、安定化流路の終端部には0.38mmの断面積の芯成分第2絞り部をもつ。一方、鞘成分は0.07mmの断面積をもつ鞘成分絞り部3穴を芯成分の流路軸に対して同心円上に120°間隔で配置された芯鞘型複合口金を用いた。吐出孔は10個とし、芯成分と鞘成分の比率が7:3となるように紡糸温度315℃で吐出して紡糸速度600m/分で巻き取り、100dtexのマルチフィラメントを得た。このとき、吐出孔詰まり、吐出曲がりなど無く製糸性は良好であった。 The core component was LCP1 and the sheath component was PEN1, and the core component and the sheath component were melted by separate extruders and supplied to a spinning pack, and melt spinning was performed using a core-sheath type composite die as shown in FIG. The core component restricting portion of the base has a cross-sectional area of 0.13 mm 2 , the stabilizing flow path has 10 mm, and the terminal end portion of the stabilizing flow path has a core component second constricting section having a cross-sectional area of 0.38 mm 2. . On the other hand, the sheath component used was a core-sheath type composite die in which three sheath component restricting portions having a cross-sectional area of 0.07 mm 2 were arranged at 120 ° intervals concentrically with the flow axis of the core component. The number of discharge holes was 10, and discharge was performed at a spinning temperature of 315 ° C. so that the ratio of the core component to the sheath component was 7: 3, and winding was performed at a spinning speed of 600 m / min to obtain a 100 dtex multifilament. At this time, there was no clogging of discharge holes, discharge bending, etc., and the yarn forming property was good.

この紡糸原糸を気体が通過できるような金属円筒に耐熱性不織布を巻いた固相重合用ボビンに100g巻き取り、200℃で5時間、230℃で5時間、260℃で20時間窒素ガスを通過させつつ固相重合した。得られた固相重合糸は、強度16.4cN/dtex、伸度3.2%、弾性率450cN/dtexであり、表1に記載の性能を有していた。   100 g of this spinning raw material is wound on a solid-state polymerization bobbin in which a heat-resistant nonwoven fabric is wound around a metal cylinder that allows gas to pass through, and nitrogen gas is supplied for 5 hours at 200 ° C., 5 hours at 230 ° C., and 20 hours at 260 ° C. Solid state polymerization was conducted while passing through. The obtained solid phase polymerized yarn had a strength of 16.4 cN / dtex, an elongation of 3.2%, and an elastic modulus of 450 cN / dtex, and had the performance described in Table 1.

実施例
PEN1に複合割合が20重量%となるようにLCP1を混合し、2軸エクストルーダー(スクリュー径φ15mm)で溶融・混練して作製したポリマーアロイチップを鞘成分として用いたこと以外、参考例1と同様の方法により紡糸した。この紡糸原糸を参考例1と同様に固相重合し、表1に記載の固相重合糸を得た。
Example 1
Reference Example 1 except that a polymer alloy chip prepared by mixing LCP1 with PEN1 so that the composite ratio is 20% by weight and melting and kneading with a biaxial extruder (screw diameter φ15 mm) was used as a sheath component. Spinning was carried out in the same manner. This spinning raw yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Reference Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 1.

実施例
芯成分にLCP1の複合割合が70重量%となるようにPEN1を混合し、実施例と同様に溶融・混練して作製したポリマーアロイチップを用いたこと以外、実施例と同様の方法により紡糸した。このとき、吐出孔詰まり、吐出曲がりなど無く製糸性は良好であった。
Example 2
PEN1 was mixed with the core component so that the composite ratio of LCP1 was 70% by weight, and the same method as in Example 1 was used, except that a polymer alloy chip prepared by melting and kneading in the same manner as in Example 1 was used. Spinned. At this time, there was no clogging of discharge holes, discharge bending, etc., and the yarn forming property was good.

この紡糸原糸を実施例1と同様に固相重合し、表1に記載の固相重合糸を得た。   This spinning yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 1.

実施例
紡糸速度1200m/minで巻き取ったこと以外、実施例と同様の方法により紡糸し、50dtexのフィラメントを得た。この紡糸原糸を参考例1と同様に固相重合し、表1に記載の固相重合糸を得た。
Example 3
A filament of 50 dtex was obtained by spinning in the same manner as in Example 1 except for winding at a spinning speed of 1200 m / min. This spinning raw yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Reference Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 1.

実施例
紡糸速度1200m/minで巻き取ったこと以外、実施例と同様の方法により紡糸し、50dtexのフィラメントを得た。この紡糸原糸を参考例1と同様に固相重合し、表1に記載の固相重合糸を得た。
Example 4
A filament of 50 dtex was obtained by spinning in the same manner as in Example 1 except for winding at a spinning speed of 1200 m / min. This spinning raw yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Reference Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 1.

比較例1
芯成分絞り部のない芯鞘型複合口金を用いたこと以外は実施例2と同様の方法により紡糸した。この紡糸原糸を実施例1と同様に固相重合し、表2に記載の固相重合糸を得た。
Comparative Example 1
Spinning was carried out in the same manner as in Example 2 except that a core-sheath type composite die having no core component restricting portion was used. This spinning yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 2.

比較例2
安定化流路の終端部に0.13mmの断面積の芯成分第2絞り部をもつ芯鞘型複合口金を用いた以外は比較例1と同様の方法により紡糸した。この紡糸原糸を実施例1と同様に固相重合し、表2に記載の固相重合糸を得た。
Comparative Example 2
Spinning was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that a core-sheath type composite die having a core component second constriction part having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 was used at the terminal end of the stabilization flow path. This spinning yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 2.

比較例3
鞘成分絞り部の断面積を0.38mmとした以外は実施例2と同様の方法により紡糸した。この紡糸原糸を実施例1と同様に固相重合し、表2に記載の固相重合糸を得た。
Comparative Example 3
Spinning was performed in the same manner as in Example 2 except that the cross-sectional area of the sheath component restricting portion was 0.38 mm 2 . This spinning yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 2.

比較例4
特許文献1〜4に示されているような、鞘成分を0.2mm以下の断面積をもつ絞り部を通過させず、全周方向から合流させたこと以外は実施例1と同様の方法により紡糸した。この紡糸原糸を実施例1と同様に固相重合し、表2に記載の固相重合糸を得た。
Comparative Example 4
The same method as in Example 1 except that the sheath component as shown in Patent Documents 1 to 4 does not pass through the narrowed portion having a cross-sectional area of 0.2 mm 2 or less and is joined from the entire circumferential direction. Was spun. This spinning yarn was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 to obtain solid phase polymerization yarns shown in Table 2.

比較例1〜4はいずれもTmax/Tminが2を超えるものであり、実施例に比較して耐摩耗性に劣るものであった。   In each of Comparative Examples 1 to 4, Tmax / Tmin exceeded 2, and the abrasion resistance was inferior to that of the example.

本発明の芯鞘型複合繊維を得るための芯鞘複合口金の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the core sheath composite nozzle | cap | die for obtaining the core sheath type composite fiber of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:芯成分絞り部
2:安定化流路
3:芯鞘成分合流部
4:複合流流入孔
5:吐出孔
6:芯成分流入孔
7:芯成分第2絞り部
8:鞘成分絞り部
1: Core component constriction part 2: Stabilization flow path 3: Core sheath component confluence part 4: Composite flow inflow hole 5: Discharge hole 6: Core component inflow hole 7: Core component second constriction part 8: Sheath component constriction part

Claims (4)

芯成分に液晶ポリエステルを50重量%以上含み、かつ鞘成分における液晶ポリエステルの複合割合Rsが15重量%以上50重量%未満の範囲である、芯成分および鞘成分がともに液晶ポリエステルを含む芯鞘型複合繊維であり、繊維断面における鞘成分の厚みについて、厚みの最大値(Tmax)と最小値(Tmin)の関係が、Tmax/Tmin≦2.0を満足することを特徴とする芯鞘型複合繊維。 Unrealized 50 wt% or more of the liquid crystal polyester in the core component, and a composite ratio Rs of the liquid crystal polyester in the sheath component is in the range of less than 15 wt% to 50 wt%, including the core together liquid crystal polyester core component and sheath component are A core-sheath characterized in that the relation between the maximum value (Tmax) and the minimum value (Tmin) of the thickness of the sheath component in the fiber cross section satisfies Tmax / Tmin ≦ 2.0. Type composite fiber. 繊維横断面が丸断面であり、かつ同心円であることを特徴とする請求項1に記載の芯鞘型複合繊維。   The core-sheath-type composite fiber according to claim 1, wherein the cross section of the fiber is a round cross section and is a concentric circle. 鞘成分中の分散成分が液晶ポリエステルであることを特徴とする請求項1または2記載の芯鞘型複合繊維。 The core-sheath type composite fiber according to claim 1 or 2 , wherein the dispersion component in the sheath component is a liquid crystalline polyester. 芯成分および鞘成分の分散成分が液晶ポリエステルであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の芯鞘型複合繊維。 The core-sheath-type conjugate fiber according to any one of claims 1 to 3 , wherein the dispersed component of the core component and the sheath component is a liquid crystal polyester.
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