JP5226720B2 - Water-absorbing wholly aromatic polyester fiber - Google Patents
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Description
本発明は、高吸水性かつ耐摩耗性、加工工程通過性の優れた全芳香族ポリエステル繊維に関する。 The present invention relates to a wholly aromatic polyester fiber having high water absorption, wear resistance, and excellent processability.
高強度・高弾性率繊維は光ケーブルのテンションメンバーとして用いられるが、近年、該繊維に吸水性高分子を付着させ、光ケーブルに水が浸入した場合に毛管現象により縦方向に水が拡散するのを食い止める機能を付与した高強力・高弾性率繊維が多く用いられている。 High-strength and high-modulus fibers are used as tension members for optical cables, but recently, when water-absorbing polymers are attached to the fibers and water enters the optical cables, water is diffused in the vertical direction by capillary action. High-strength and high-modulus fibers with a function of stopping are often used.
前記したような高強力・高弾性率繊維としては、例えば、粒径100ミクロン未満の高吸水性樹脂と高膨潤剤およびオイル等の分散液を含有する水遮断性材料でコートされた繊維が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、特許文献1で記載されているような方法では、高吸水性樹脂の粉砕工程が必要な上に、繊維表面に粒子状に付着しているために加工工程中で脱落することが多く、繊維へ均一に付着することが難しく、付着斑が発生し易い、耐摩耗性に劣る等の問題点があった。 Examples of the high-strength and high-modulus fiber as described above include a fiber coated with a water-blocking material containing a highly water-absorbent resin having a particle size of less than 100 microns, a high swelling agent, and a dispersion liquid such as oil. (For example, refer to Patent Document 1). However, in the method as described in Patent Document 1, a pulverization step of the superabsorbent resin is necessary, and in many cases it falls off during the processing step because it adheres to the fiber surface in the form of particles, There are problems such as difficulty in uniformly adhering to the fibers, easy adhesion spots, and poor wear resistance.
また、油中水形エマルジョン中の水中に高吸水性樹脂を含有させて樹脂を付着させた繊維が開示されている(例えば、特許文献2〜3参照。)。しかし、これらの方法は油除去が容易ではなく、油除去時に防爆設備を用いなければならず、設備が過大となり、安全性に劣る。また、これら特許文献1〜3にある高強力・高弾性率繊維としてはアラミドなどの全芳香族ポリアミド繊維が該当するが、アラミドなどの全芳香族ポリアミド繊維は、高吸水性樹脂が吸水した後に強度低下を起こす、耐摩耗性に劣るという問題があった。 Moreover, the fiber which made the super water-absorbent resin contain in the water in a water-in-oil emulsion, and to which the resin was made to adhere is disclosed (for example, refer patent documents 2-3). However, these methods are not easy to remove oil, and an explosion-proof facility must be used at the time of oil removal, and the facility becomes excessive and inferior in safety. In addition, these high-strength and high-modulus fibers described in Patent Documents 1 to 3 correspond to wholly aromatic polyamide fibers such as aramid, but wholly aromatic polyamide fibers such as aramid are absorbed by the highly water-absorbent resin. There was a problem that the strength was lowered and the wear resistance was poor.
本発明は、高吸水性かつ加工工程通過性、耐摩耗性に優れ、さらには高吸水性樹脂が吸水した後でも強度低下を起こさない高強力・高弾性率繊維を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a high-strength and high-elastic modulus fiber that has high water absorption, excellent processing process passability, and abrasion resistance, and that does not cause a decrease in strength even after the high water-absorbent resin absorbs water. Is.
本発明者等は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、全芳香族ポリエステル繊維の表面の少なくとも一部に高吸水性樹脂および特定のシリコン系膨潤剤をフィルム状にコーティングすることで、得られる繊維は高吸水性でありながら耐摩耗性に優れるとともに、高吸水性樹脂が吸水した後でも強度低下を起こさず、かつ加工工程通過性の良好な高強度・高弾性率繊維が得られることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have coated a superabsorbent resin and a specific silicon-based swelling agent in a film form on at least a part of the surface of the wholly aromatic polyester fiber. The resulting fiber is highly water-absorbing and excellent in abrasion resistance, and does not cause a decrease in strength even after the water-absorbing resin absorbs water, and a high-strength and high-modulus fiber having good processability can be obtained. I found out.
すなわち、本発明は繊維表面の少なくとも一部に高吸水性樹脂およびオルガノポリシロキサンがフィルム状にコーティングされた全芳香族ポリエステル繊維であり、好ましくは高吸水性樹脂がポリアクリル酸の部分的あるいは全体に中和された架橋体からなり、さらにはオルガノポリシロキサンが重合度50000〜200000のオルガノポリシロキサンである上記の全芳香族ポリエステル繊維である。 That is, the present invention is a wholly aromatic polyester fiber in which at least a part of the fiber surface is coated with a superabsorbent resin and an organopolysiloxane in the form of a film. Preferably, the superabsorbent resin is partially or entirely polyacrylic acid. Further, the above-mentioned wholly aromatic polyester fiber is a cross-linked product neutralized with an organopolysiloxane having a degree of polymerization of 50,000 to 200,000.
また本発明は、ポリアクリル酸の部分的あるいは全体に中和された化合物とポリエチレンイミンの水溶液とオルガノポリシロキサンおよび界面活性剤からなる水溶液を全芳香族ポリエステル繊維に付着、乾燥させた後、加熱して架橋させることにより吸水性を付与する上記の全芳香族ポリエステル繊維の製造方法に関する。 In addition, the present invention provides a polyacrylic acid partially or wholly neutralized compound, an polyethyleneimine aqueous solution, an organopolysiloxane and an aqueous solution comprising a surfactant, which are attached to a wholly aromatic polyester fiber, dried, and then heated. It is related with the manufacturing method of said wholly aromatic polyester fiber which provides water absorption by making it bridge | crosslink.
本発明によれば、高吸水性樹脂とオルガノポリシロキサンが全芳香族ポリエステル繊維表面にフィルム状にコーティングされているので耐摩耗性に優れ、さらには高吸水性樹脂が吸水した後でも、従来の高強度・高弾性率繊維であるアラミドなどの全芳香族ポリアミド繊維に比べて強度低下を起こさないので光ケーブルのテンションメンバーに用いた場合に優れた効果を発揮する。 According to the present invention, since the superabsorbent resin and the organopolysiloxane are coated on the surface of the wholly aromatic polyester fiber in a film shape, the wear resistance is excellent, and even after the superabsorbent resin absorbs water, Compared to wholly aromatic polyamide fibers such as aramid, which is a high-strength and high-modulus fiber, it does not cause a decrease in strength, so it exhibits excellent effects when used as a tension member for optical cables.
以下、本発明について詳細に説明する。代表的な高強力・高弾性率繊維としては、全芳香族ポリアミド繊維(いわゆるアラミド繊維)、全芳香族ポリエステル繊維(いわゆるポリアリレート繊維)が挙げられるが、本発明においては全芳香族ポリエステル繊維であることが、高強度・高弾性といった特徴に加え、吸湿性が低い、耐摩耗性に優れる、切断し難い、衝撃吸収性に優れるなどの特徴を有する点から必要である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. Typical high-strength and high-modulus fibers include wholly aromatic polyamide fibers (so-called aramid fibers) and wholly aromatic polyester fibers (so-called polyarylate fibers). In addition to the features such as high strength and high elasticity, it is necessary because it has features such as low hygroscopicity, excellent wear resistance, difficult to cut, and excellent shock absorption.
本発明にいう全芳香族ポリエステル繊維とは、溶融相において光学的異方性(液晶性)を示す芳香族ポリエステルあるいは芳香族ポリエステルアミドであり、例えば試料をホットステージに載せ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。 The wholly aromatic polyester fiber referred to in the present invention is an aromatic polyester or an aromatic polyester amide exhibiting optical anisotropy (liquid crystallinity) in the melt phase. For example, a sample is placed on a hot stage and raised in a nitrogen atmosphere. It can be recognized by heating and observing the transmitted light of the sample.
本発明で用いる全芳香族ポリエステルは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸の反復構成単位を主成分とするものや、上記構成単位に芳香族ヒドロキシアミンを加えた反復構成単位を主成分とする全芳香族ポリエステルアミドを包含する。 The wholly aromatic polyester used in the present invention is composed mainly of a repeating structural unit of aromatic diol, aromatic dicarboxylic acid or aromatic hydroxycarboxylic acid, or a repeating structural unit obtained by adding aromatic hydroxyamine to the above structural unit. And wholly aromatic polyester amides.
また本発明で用いる全芳香族ポリエステルには、本発明の効果が損なわれない程度に、他の芳香族、脂環族、脂肪族のジオール、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、ジアミン、ヒドロキシアミン等を含んでいてもよい。具体的には、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジオキシナフタレン、ベンゼンジアミン等が挙げられる。しかしながら、これらのモノマ−が10モル%を越えると本発明の効果は損なわれるおそれがある。 In addition, the aromatic polyester used in the present invention contains other aromatic, alicyclic, aliphatic diol, dicarboxylic acid, hydroxycarboxylic acid, diamine, hydroxyamine, etc. to such an extent that the effects of the present invention are not impaired. May be included. Specific examples include isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, dioxynaphthalene, benzenediamine, and the like. However, if these monomers exceed 10 mol%, the effect of the present invention may be impaired.
本発明で用いられる全芳香族ポリエステルの融点(Tm)は260〜380℃であることが好ましく、270〜350℃であることがより好ましい。ここでいう融点とは、JIS K7121試験法に準拠し、示差走査熱量計(DSC:例えばメトラー社製TA3000)で観察される主吸熱ピークのピークトップ温度である。 The melting point (Tm) of the wholly aromatic polyester used in the present invention is preferably 260 to 380 ° C, and more preferably 270 to 350 ° C. The melting point here is the peak top temperature of the main endothermic peak observed with a differential scanning calorimeter (DSC: for example, TA3000 manufactured by METTLER) based on the JIS K7121 test method.
本発明に用いられる全芳香族ポリエステルポリマーとして好ましい例は下記化1(P)、(Q)の繰返し構成単位からなるポリマーである。
さらに好ましくは、下記[A]、[B]、[C]、[D]、[E]の反復構成単位からなる部分が90モル%以上であり、[A]:[B]:[C]:[D]:[E]=100:1〜20:5〜100:2〜80:2〜20のモル比を有する全芳香族ポリエステルアミドで構成された繊維である。
A preferred example of the wholly aromatic polyester polymer used in the present invention is a polymer composed of repeating structural units represented by the following chemical formulas 1 (P) and (Q).
More preferably, the following [A], [B], [C], [D], and [E] are composed of 90 mol% or more of a repeating unit, and [A]: [B]: [C] : [D]: [E] = 100: 1 to 20: 5 to 100: 2 to 80: 2 to 20: A fiber composed of a wholly aromatic polyester amide having a molar ratio of 80: 2 to 20.
本発明の全芳香族ポリエステル繊維は、常法によりポリマーを溶融紡糸して得られるが、該芳香族ポリエステルの融点よりさらに10℃以上高い紡糸温度(かつ溶融液晶を形成している温度範囲内)で、剪断速度103sec−1以上、紡糸ドラフト20以上の条件で紡糸するのが好ましい。かかる剪断速度および紡糸ドラフトで紡糸することにより、分子の配向化が進行し優れた強度等の性能を得ることができる。剪断速度(γ)は、ノズル半径をr(cm)、単孔当たりのポリマーと吐出量をQ(cm3/sec)とするときr=4Q/πr3で計算される。ノズル横断面が円でない場合には、横断面積と同値の面積を有する円の半径をrとする。 The wholly aromatic polyester fiber of the present invention can be obtained by melt spinning a polymer by a conventional method. The spinning temperature is 10 ° C. or more higher than the melting point of the aromatic polyester (and within a temperature range in which a molten liquid crystal is formed). Thus, it is preferable to perform spinning under conditions of a shear rate of 10 3 sec −1 or more and a spinning draft of 20 or more. By spinning at such a shear rate and a spinning draft, the orientation of the molecules proceeds and performance such as excellent strength can be obtained. The shear rate (γ) is calculated by r = 4Q / πr 3 where r (cm) is the nozzle radius and Q (cm 3 / sec) is the polymer per single hole and the discharge amount. When the nozzle cross section is not a circle, the radius of a circle having an area equivalent to the cross-sectional area is defined as r.
強度、弾性率、耐摩耗性、耐疲労性等を向上させるために、紡糸原糸を熱処理および/あるいは延伸熱処理する必要がある。熱処理は、不活性雰囲気のみで行っても良いし、途中から活性雰囲気化で熱処理を行っても良い。なお、不活性雰囲気下とは、窒素、アルゴン等の不活性ガス中あるいは減圧下を意味し、酸素等の活性ガスが0.1体積%以下であることをいう。また活性雰囲気下とは、酸素等の活性ガスを1体積%以上含んでいる雰囲気を言い、好ましくは10体積%以上の酸素含有気体であり、コスト的には空気を用いることが好ましい。水分が存在すると加水分解反応も併行して進行するので、露点が−20℃以下,好ましくは−40℃以下の乾燥気体を使用する。 In order to improve strength, elastic modulus, wear resistance, fatigue resistance, and the like, it is necessary to heat-treat and / or stretch-heat the spinning raw yarn. The heat treatment may be performed only in an inert atmosphere, or may be performed in an active atmosphere in the middle. In addition, under inert atmosphere means in inert gas, such as nitrogen and argon, or under reduced pressure, and means that active gas, such as oxygen, is 0.1 volume% or less. The term “in an active atmosphere” refers to an atmosphere containing 1% by volume or more of an active gas such as oxygen, preferably 10% by volume or more of an oxygen-containing gas, and air is preferably used in terms of cost. When water is present, the hydrolysis reaction proceeds in parallel, so a dry gas having a dew point of −20 ° C. or lower, preferably −40 ° C. or lower is used.
好ましい熱処理の温度条件は、溶融紡糸前のポリマーの融点Tm対して、Tm−35℃からTm−2℃の温度範囲であり、このような温度条件で加熱することにより高温下において高い強度をおよび弾性率を実現できる全芳香族ポリエステル繊維を得ることができる。また、加熱処理は、一定の温度で行っても良いし、加熱により漸進的に上昇する繊維の融点にあわせて、順次昇温してもよい。また、熱処理条件は、単繊維繊度(dtex)あたりに加熱された、(融点との温度差:℃)と(加熱時間:時間)との積によって表わすことも可能であり、この場合、50≦(融点との温度差)×(加熱時間)/(単繊維繊度)≦100程度の熱処理により、本発明で規定する特定の全芳香族ポリエステル繊維を得ることが可能となる。熱の供給は、気体等の媒体によって行う場合、加熱板、赤外ヒーター等による輻射を利用する方法、熱ローラー、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あり、目的により、緊張下あるいは無緊張下で行われる。処理の形状は、カセ状、チ−ズ状、トウ状(例えば金網等にのせて行う)、あるいは、ローラーの連続処理によって行われ、繊維の形態としてはフィラメント、カットファイバ−いずれも可能である。 A preferable temperature condition for the heat treatment is a temperature range from Tm-35 ° C. to Tm-2 ° C. with respect to the melting point Tm of the polymer before melt spinning, and heating at such a temperature condition results in high strength and A wholly aromatic polyester fiber capable of realizing an elastic modulus can be obtained. Further, the heat treatment may be performed at a constant temperature, or the temperature may be raised sequentially in accordance with the melting point of the fiber that gradually rises by heating. The heat treatment condition can also be expressed by the product of (temperature difference from melting point: ° C.) and (heating time: time) heated per single fiber fineness (dtex), and in this case, 50 ≦ A specific wholly aromatic polyester fiber defined in the present invention can be obtained by a heat treatment of (temperature difference from melting point) × (heating time) / (single fiber fineness) ≦ 100. When heat is supplied by a medium such as gas, there are a method using radiation by a heating plate, an infrared heater, etc., a method in contact with a heat roller, a plate, etc., an internal heating method using high frequency, etc. Depending on the purpose, it can be done under tension or no tension. The shape of the treatment is a casket shape, a cheese shape, a tow shape (for example, by placing on a wire mesh) or a continuous treatment of a roller, and the form of the fiber can be either a filament or a cut fiber. .
本発明の全芳香族ポリエステル繊維には、必要に応じてポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエステルケトン、フッソ樹脂等の熱可塑性ポリマーを含有していても良く、酸化チタン、カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を含んでいてもよい。 The wholly aromatic polyester fiber of the present invention may contain a thermoplastic polymer such as polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyarylate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyetheresterketone, and fluorine resin as necessary. Additives such as inorganic substances such as titanium oxide, kaolin, silica, barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, antioxidants, ultraviolet absorbers, and light stabilizers may be included.
本発明においては前記全芳香族ポリエステル繊維の繊維表面の少なくとも一部に高吸水性樹脂およびポリシロキサンがフィルム状にコーティングされていることが重要である。吸水性樹脂が粒子状である場合、繊維へ均一に付着することが難しく、付着斑が発生しやすい。また、コーティング形態がフィルム状でない場合、例えば繊維表面に粒子状に付着している場合は加工工程中で粒子が脱落しやすいため、耐久性に問題がある。 In the present invention, it is important that at least a part of the fiber surface of the wholly aromatic polyester fiber is coated with a superabsorbent resin and polysiloxane in the form of a film. When the water-absorbent resin is in the form of particles, it is difficult to uniformly adhere to the fibers, and adhesion spots are likely to occur. Moreover, when the coating form is not a film form, for example, when it adheres to the fiber surface in the form of particles, there is a problem in durability because the particles easily fall off during the processing step.
本発明で用いる高吸水性樹脂としては、架橋され、部分的に中和されたポリアクリル酸、架橋され、部分的に中和されたデンプンアクリル酸グラフトポリマー、架橋され、部分的に中和された、イソブチレンおよび無水マレイン酸のコポリマー、ビニルアセテート−アクリル酸コポリマーの高吸水性樹脂ケン化生成物、アクリルアミドポリマーまたはアクリルアミドコポリマーの水解物、アクリロニトリルコポリマーの水解物、これらの混合物、またはこれらのコポリマーなどが挙げられる。さらに高吸水性樹脂の具体的な例としては、部分的または全体に中和され、部分的または全体に架橋されたポリ(アクリル酸)誘導体(PACA)、部分的または全体に架橋された、ポリ(ナトリウムまたはカリウムアクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホネート)誘導体(PAMPS)、部分的または全体に架橋された、ポリ(クロロトリメチルアミノエチル−アクリレート)誘導体(PCTA)、部分的または全体に架橋された、ポリ(アクリルアミド)誘導体(PAAD)、それらの混合物、またはそれらのコポリマーなどが挙げられる。 The superabsorbent resins used in the present invention include crosslinked and partially neutralized polyacrylic acid, crosslinked and partially neutralized starch acrylic acid graft polymer, crosslinked and partially neutralized. In addition, copolymers of isobutylene and maleic anhydride, saponification products of highly water-absorbent resins of vinyl acetate-acrylic acid copolymers, hydrolysates of acrylamide polymers or acrylamide copolymers, hydrolysates of acrylonitrile copolymers, mixtures thereof, or copolymers thereof Is mentioned. Further, specific examples of the superabsorbent resin include partially or wholly neutralized and partially or wholly crosslinked poly (acrylic acid) derivatives (PACA), partially or wholly crosslinked poly (Sodium or potassium acrylamido-2-methyl-propanesulfonate) derivative (PAMPS), partially or fully crosslinked, poly (chlorotrimethylaminoethyl-acrylate) derivative (PCTA), partially or fully crosslinked, Examples thereof include poly (acrylamide) derivatives (PAAD), mixtures thereof, and copolymers thereof.
本発明で用いるオルガノポリシロキサンは、下記式(I)により示される繰返し単位からなる。 The organopolysiloxane used in the present invention comprises a repeating unit represented by the following formula (I).
(式中、X1,X2,X3及びX4は、それぞれ同一または異なって、−H、−OH,−COOH、−R、−NH2、−ROH、−RCOOH、または−RNH2を表し、Rはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基などのC1−5アルキル基)またはアリール基(例えば、フェニル基)を示す。またm,nは1以上の整数を示す。) (Wherein the X1, X2, X3 and X4, are the same or different and each represents -H, -OH, -COOH, -R, -NH 2, -ROH, -RCOOH, or -RNH 2, R is An alkyl group (for example, a C 1-5 alkyl group such as a methyl group or an ethyl group) or an aryl group (for example, a phenyl group), and m and n represent an integer of 1 or more.
本発明で用いるオルガノポリシロキサンは、耐摩耗性、脱落防止性の点から、平均重合度が50000〜200000である高重合度グレードであることが好ましい。 The organopolysiloxane used in the present invention is preferably a high polymerization degree grade having an average degree of polymerization of 50,000 to 200,000 from the viewpoints of wear resistance and drop-off prevention.
高吸水性樹脂の繊維へのコーティング方法としては、高吸水性樹脂の前駆体であるポリアクリル酸の部分的あるいは全体に中和された化合物とポリエチレンイミンとオルガノポリシロキサンおよび界面活性剤からなる水溶液をオイリングノズルにて繊維表面に均一に付着させた後、80℃以上の温度にて乾燥後、熱処理することにより架橋させる方法が挙げられる。前記コーティング方法を用いることにより、繊維表面の少なくとも一部に高吸水性樹脂およびオルガノポリシロキサンをフィルム状にコーティングすることができる。
前記コーティング方法において熱処理を行わない場合は架橋反応が進行しないため、本発明の目的とする高吸水性の繊維が得られない。
As a method of coating the fibers of the superabsorbent resin, an aqueous solution comprising a partially or wholly neutralized polyacrylic acid precursor of the superabsorbent resin, polyethyleneimine, organopolysiloxane, and a surfactant. Is uniformly adhered to the fiber surface with an oiling nozzle, dried at a temperature of 80 ° C. or higher, and then subjected to a heat treatment for crosslinking. By using the coating method, at least a part of the fiber surface can be coated with a superabsorbent resin and an organopolysiloxane in the form of a film.
When heat treatment is not performed in the coating method, the cross-linking reaction does not proceed, so that the highly water-absorbing fiber targeted by the present invention cannot be obtained.
前記コーティング方法にて用いる界面活性剤としてはノニオン系、アニオン系及びカチオン系などの界面活性剤を用いれば良い。たとえばポリオキシエチレンアルキルフェニルエ−テル、第4級アンモニウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。界面活性剤の使用量はポリシロキサン100質量部に対して1〜50質量部程度が適当である。 As the surfactant used in the coating method, a nonionic, anionic or cationic surfactant may be used. For example, polyoxyethylene alkylphenyl ether, quaternary ammonium salt, sodium alkylbenzene sulfonate and the like can be mentioned. The amount of the surfactant used is suitably about 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polysiloxane.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何等これらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these at all.
[強度および弾性率]
JIS L1013に準じ、試長20cm、初荷重0.1g/d、引張速度10cm/minの条件で破断強伸度及び弾性率(初期引張抵抗度)を求め、5点以上の平均値を採用した。
[Strength and elastic modulus]
In accordance with JIS L1013, the breaking strength and elastic modulus (initial tensile resistance) were determined under the conditions of a test length of 20 cm, an initial load of 0.1 g / d, and a tensile speed of 10 cm / min, and an average value of 5 or more points was adopted. .
[吸水率]
繊維サンプルを約5m採取して、10分水に浸漬、その後遠心脱水した後重量を測定した。
その後70℃4時間熱風乾燥後70℃で2時間真空乾燥を行い、乾燥後重量を測定した。 吸水率={(脱水後重量−乾燥後重量)/乾燥後重量}×100
[Water absorption rate]
About 5 m of a fiber sample was collected, immersed in water for 10 minutes, then centrifuged and dehydrated, and the weight was measured.
Thereafter, it was dried with hot air at 70 ° C. for 4 hours, followed by vacuum drying at 70 ° C. for 2 hours, and the weight was measured after drying. Water absorption rate = {(weight after dehydration−weight after drying) / weight after drying} × 100
[耐摩耗性]
試験糸1本を無撚で反転プーリーと他端のフリーローラーとの間に3回撚り合わせることで8の字状に取り付け、フリーローラーに10kgの荷重をかけ、105回/分の速度の反転プーリーで試験糸を往復拠り合せ摩耗させて切断までの回数を測定する。
[Abrasion resistance]
A single test yarn is twisted 3 times between the reversing pulley and the free roller at the other end without twisting, and attached in an 8-shape. A load of 10 kg is applied to the free roller, and the speed is reversed 105 times / minute. The test yarn is reciprocated by a pulley and worn, and the number of times until cutting is measured.
[参考例1]
<繊維の準備>
p−アセトキシ安息香酸[A]60モル、6−アセトキシ−2−ナフトエ酸[B]4モル、テレフタル酸[C]18モル、4,4’−ビスフェノ−ル[D]14モル、およびp−アミノフェノ−ル[E]4モルから溶融異方性芳香族ポリエステルアミドを得た。このポリマーの融点は340℃であった。該ポリマーを、ノズル径0.1mmφ、ホ−ル数200個の口金より、紡糸温度360℃、紡糸速度1000m/minで溶融紡糸し、1580dtex/200fのフィラメントを得た。
得られた紡糸原糸の繊維性能は、
強度 (DT)=7.5cN/dtex
伸度 (DE)=1.5%
弾性率 (YM)=580cN/dtex
であった。
得られた紡糸原糸を180℃に均一化した後4時間で300℃まで昇温し、300℃で8時間熱処理を行った。得られた繊維性能は
強度 (DT)=21.5cN/dtex
伸度 (DE)=2.8%
弾性率 (YM)=740cN/dtex
であった。
[Reference Example 1]
<Fiber preparation>
p-acetoxybenzoic acid [A] 60 moles, 6-acetoxy-2-naphthoic acid [B] 4 moles, terephthalic acid [C] 18 moles, 4,4'-bisphenol [D] 14 moles, and p- Melt anisotropic aromatic polyester amide was obtained from 4 mol of aminophenol [E]. The melting point of this polymer was 340 ° C. The polymer was melt-spun from a die having a nozzle diameter of 0.1 mmφ and a number of holes of 200 at a spinning temperature of 360 ° C. and a spinning speed of 1000 m / min to obtain a filament of 1580 dtex / 200 f.
The fiber performance of the obtained spinning yarn is
Strength (DT) = 7.5 cN / dtex
Elongation (DE) = 1.5%
Elastic modulus (YM) = 580 cN / dtex
Met.
The obtained spinning yarn was homogenized at 180 ° C., then heated to 300 ° C. in 4 hours, and heat-treated at 300 ° C. for 8 hours. The fiber performance obtained is strength (DT) = 21.5 cN / dtex
Elongation (DE) = 2.8%
Elastic modulus (YM) = 740 cN / dtex
Met.
[参考例2]
<吸水性樹脂溶液液の準備>
(1)水酸化ナトリウム30.5gに水962.5g添加し、溶解する。
(2)上記(1)の溶液中にポリアクリル酸(ジュリマーAC−10LHPK(東亜化学社製))74.5gを徐々に攪拌・溶解させる。
(3)ポリエチレンイミン(エポミンSP−200(日本触媒社製))1.125gを採取し、水50gに溶解させる。
(4)上記(2)の溶液中に上記(3)の溶液を徐々に攪拌しながら添加し均一になるまで攪拌する。攪拌後の溶液は約9質量%濃度の溶液である。
[Reference Example 2]
<Preparation of water absorbent resin solution>
(1) Add 962.5 g of water to 30.5 g of sodium hydroxide and dissolve.
(2) 74.5 g of polyacrylic acid (Jurimer AC-10LHPK (manufactured by Toa Chemical Co., Ltd.)) is gradually stirred and dissolved in the solution of (1).
(3) 1.125 g of polyethyleneimine (Epomin SP-200 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)) is collected and dissolved in 50 g of water.
(4) The solution of (3) above is added to the solution of (2) above while gradually stirring and stirred until uniform. The solution after stirring is a solution having a concentration of about 9% by mass.
[参考例3]
<オルガノポリシロキサン水溶液の準備>
重合度100000のオルガノシリコンエマルジョン水溶液(松本油脂製薬(株)シリコンソフナー318)を薄め、12%溶液を作成した。
[Reference Example 3]
<Preparation of aqueous organopolysiloxane solution>
An organosilicon emulsion aqueous solution (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd. Silicon Softener 318) having a polymerization degree of 100,000 was diluted to prepare a 12% solution.
[参考例4]
<吸水性樹脂の繊維への付与>
参考例1で得られた繊維1580dtex/200fを無撚りで20m/minで解舒し、吸水性樹脂溶液とオルガノシリコン水溶液の混合物を所定付着量になる様に計量しながらオイリングノズルにて付着し、120℃の熱風炉で18秒かけて乾燥し、200℃の熱風炉で熱処理を連続的に行った。
[Reference Example 4]
<Applying water absorbent resin to fiber>
The fiber 1580 dtex / 200f obtained in Reference Example 1 was untwisted and unwound at 20 m / min, and adhered to the oiling nozzle while measuring the mixture of the water-absorbent resin solution and the organosilicon aqueous solution to a predetermined adhesion amount. Then, drying was performed in a hot air oven at 120 ° C. over 18 seconds, and heat treatment was continuously performed in a hot air oven at 200 ° C.
[実施例1]
参考例1で得られた繊維に対し、参考例2の吸水性樹脂が2.5質量%、参考例3のオルガノポリシロキサンが1.0質量%となるように付与し、参考例4の条件にて乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Example 1]
The fiber obtained in Reference Example 1 was applied so that the water-absorbent resin of Reference Example 2 was 2.5% by mass and the organopolysiloxane of Reference Example 3 was 1.0% by mass. And dried and heat-treated. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
参考例1で得られた繊維に対し、参考例2の吸水性樹脂が5.0質量%、参考例3のオルガノポリシロキサンが1.0質量%となるように付与し、参考例4の条件にて乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Example 2]
The fiber obtained in Reference Example 1 was applied so that the water-absorbent resin of Reference Example 2 was 5.0% by mass and the organopolysiloxane of Reference Example 3 was 1.0% by mass. And dried and heat-treated. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
参考例1で得られた繊維に対し、参考例2の吸水性樹脂を2.5質量%付与し、一方、参考例3のオルガノポリシロキサンを付与せずに、参考例4の条件にて乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
To the fiber obtained in Reference Example 1, 2.5% by mass of the water-absorbent resin of Reference Example 2 was applied, and on the other hand, the organopolysiloxane of Reference Example 3 was not applied and dried under the conditions of Reference Example 4. A heat treatment was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
参考例1で得られた繊維に対し、参考例2の吸水性樹脂が2.5質量%、参考例3のオルガノポリシロキサンが1.0質量%となるように付与し、参考例4の条件において乾燥のみを行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The fiber obtained in Reference Example 1 was applied so that the water-absorbent resin of Reference Example 2 was 2.5% by mass and the organopolysiloxane of Reference Example 3 was 1.0% by mass. Only drying was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
ケブラーT49(東レ・デュポン社製)に対して、参考例2の吸水性樹脂が2.5質量%、参考例3のオルガノポリシロキサンが1.0質量%となるように付与し、乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
To Kevlar T49 (manufactured by Toray DuPont), the water-absorbent resin of Reference Example 2 was applied to 2.5% by mass and the organopolysiloxane of Reference Example 3 to 1.0% by mass, followed by drying and heat treatment. Went. The results are shown in Table 1.
[比較例4]
参考例1で得られた繊維に対し、エステルオイル潤滑剤を主成分とする乳化剤にて乳化したアクアキープ10SH・NF(住友精化社製:粒子径20〜30μm)を付着量2.5質量%となるように付着させ、乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
Aqua fiber 10SH · NF (Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd .: particle size 20-30 μm) emulsified with an emulsifier mainly composed of an ester oil lubricant is applied to the fiber obtained in Reference Example 1 in an amount of 2.5 mass. %, And dried and heat-treated. The results are shown in Table 1.
[比較例5]
参考例1で得られた繊維に対し、特許文献3にあるMirox W 45985(Chemische Fabrik Stockhausen GmbH製)70質量部、Span85(ICI Holland B.V.製)10質量部、Exxol D80(Exxon Chemical Holland B.V.製)20質量部、を2.5質量%になるように付与し、乾燥、熱処理を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 5]
For the fiber obtained in Reference Example 1, 70 parts by mass of Milox W 45985 (manufactured by Chemische Fabrik Stockhausen GmbH), 10 parts by mass of Span85 (manufactured by ICI Holland BV), and Exxol D80 (manufactured by Exxon Chemical Holland BV). 20 parts by mass was added to 2.5% by mass, followed by drying and heat treatment. The results are shown in Table 1.
表1に示すとおり、本発明の繊維は、吸水率が高く、しかも吸水後の繊維強度が吸水前と比べて低下しておらず、したがって吸水後の耐久性に優れる。
一方、比較例1では参考例4の工程において、オルガノポリシロキサンを付与していないため、ローラーに固定した樹脂で糸がとられ、単糸切れをおこした。また、得られた繊維は耐摩耗性が著しく劣っていた。比較例2は参考例4の工程において熱処理を行わず乾燥のみであるため架橋反応が起こらず、そのため吸水率が著しく低く、本発明の目的とする繊維は得られなかった。
比較例3は高強度・高弾性率繊維がアラミド繊維であるため、吸水後の繊維強度に低下が見られた。比較例4は高吸水性樹脂が粒子状であるため、工程通過性が悪いだけでなく、耐摩耗性が著しく劣っていた。比較例5は油中水形エマルジョン中の水中に高吸水性樹脂を含有させて樹脂を付着させた繊維であるが、耐摩耗性が著しく劣っていた。
As shown in Table 1, the fiber of the present invention has a high water absorption rate, and the fiber strength after water absorption is not lowered as compared with that before water absorption, and thus the durability after water absorption is excellent.
On the other hand, in Comparative Example 1, since the organopolysiloxane was not applied in the process of Reference Example 4, the yarn was taken with the resin fixed to the roller, and the single yarn was broken. Moreover, the obtained fiber was extremely inferior in wear resistance. In Comparative Example 2, since the heat treatment was not performed in the process of Reference Example 4 and only drying was performed, the crosslinking reaction did not occur. Therefore, the water absorption was remarkably low, and the target fiber of the present invention was not obtained.
In Comparative Example 3, since the high-strength / high-modulus fiber was an aramid fiber, a decrease in fiber strength after water absorption was observed. In Comparative Example 4, since the superabsorbent resin was in the form of particles, not only the process passability was poor, but also the wear resistance was remarkably inferior. Comparative Example 5 is a fiber in which a highly water-absorbing resin is contained in water in a water-in-oil emulsion and the resin is adhered, but the abrasion resistance is remarkably inferior.
本発明によれば、高吸水性樹脂とオルガノポリシロキサンが繊維表面にフィルム状にコーティングされているので耐摩耗性に優れ、さらには高吸水性樹脂が吸水した後でも、従来の高強度・高弾性率繊維であるアラミドなどの全芳香族ポリアミド繊維に比べて強度低下を起こさないので光ケーブルのテンションメンバーに用いた場合に優れた効果を発揮する。 According to the present invention, since the superabsorbent resin and the organopolysiloxane are coated on the fiber surface in the form of a film, it has excellent wear resistance, and even after the superabsorbent resin absorbs water, Since it does not cause a decrease in strength compared to a fully aromatic polyamide fiber such as an aramid elastic modulus fiber, it exhibits an excellent effect when used as a tension member of an optical cable.
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