JP7239410B2 - Method for producing liquid crystal polyester fiber - Google Patents
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Description
本発明は、液晶ポリエステル繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing liquid crystalline polyester fibers.
従来、液晶ポリエステルを溶融紡糸・熱処理することにより、18cN/dtex以上の高強度を有する優れた繊維が得られることが知られている。この高強度の液晶ポリエステル繊維は、その高い強度や低吸水性を生かして一般産業資材や漁網、スポーツ用品等に幅広く用いられている。しかし、液晶ポリエステル繊維は、その繊維軸方向に高度に配向した分子鎖構造ゆえに、擦れに弱く、耐摩耗性に劣るという問題があった。 Conventionally, it is known that excellent fibers having a high strength of 18 cN/dtex or more can be obtained by melt spinning and heat-treating a liquid crystalline polyester. This high-strength liquid crystal polyester fiber is widely used for general industrial materials, fishing nets, sporting goods, etc., taking advantage of its high strength and low water absorption. However, the liquid crystalline polyester fiber has a molecular chain structure that is highly oriented in the direction of the fiber axis, so there is a problem that it is weak against rubbing and inferior in abrasion resistance.
そこで、これらの課題を解決するために、液晶ポリエステル繊維の表面に対して、無機粒子のなかでも化学的に不活性かつ適度な硬さを有する、ケイ酸およびマグネシウムを主成分とする無機粒子を付与することにより、液晶ポリエステル繊維の耐摩耗性を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to solve these problems, inorganic particles mainly composed of silicic acid and magnesium, which are chemically inactive and have appropriate hardness among inorganic particles, are used for the surface of the liquid crystal polyester fiber. A method has been proposed for improving the abrasion resistance of liquid crystal polyester fibers by imparting them (see, for example, Patent Document 1).
また、液晶ポリエステル繊維を、示差熱量測定において、50℃の温度から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(Tm1)+10℃以上の温度で熱処理することで、繊維表面の結晶配向を緩和させ、耐摩耗性を向上させる方法が提案されている。この技術では、繊維表面の結晶性を低下させ、結晶/非晶の構造差が減少することにより、意図的にフィブリル構造を乱し、繊維全体を柔軟化させることで、高次加工工程での毛羽発生を抑制し、耐摩耗性を高めることができると記載されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the liquid crystalline polyester fiber is heat-treated at a temperature higher than the endothermic peak temperature (Tm1) observed when measured under the temperature rising condition of 20 ° C./min from 50 ° C. in differential calorimetry, + 10 ° C. A method of relaxing the crystal orientation of the fiber surface and improving the wear resistance has been proposed. In this technology, the crystallinity of the fiber surface is reduced, and the difference in crystal/amorphous structure is reduced, thereby intentionally disturbing the fibril structure and softening the entire fiber, thereby improving It is described that fluff generation can be suppressed and abrasion resistance can be improved (see, for example, Patent Document 2).
しかし、上記特許文献1に記載された方法においては、無機粒子が繊維表面あるいは繊維間に強固に付着している状態において、繊維表面に加わる擦過の衝撃に対して無機粒子が緩衝材となるため、過剰な擦過や外的負荷が加わり、無機粒子が繊維表面から脱落した場合には、耐摩耗性が低下するという問題があった。 However, in the method described in Patent Document 1, in a state in which the inorganic particles are strongly attached to the fiber surface or between the fibers, the inorganic particles act as a buffer against the impact of rubbing applied to the fiber surface. However, when the inorganic particles fall off from the surface of the fiber due to excessive rubbing or external load, there is a problem that the abrasion resistance is lowered.
また、上記特許文献2に記載された方法においては、吸熱ピーク温度(Tm1)を超える温度での熱処理によって繊維表面が軟化し、単繊維同士が融着して品質が低下するという問題があった。 Further, in the method described in Patent Document 2, there is a problem that the fiber surface is softened by the heat treatment at a temperature exceeding the endothermic peak temperature (Tm1), and the single fibers are fused to each other, resulting in deterioration of quality. .
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、無機粒子等の剥離落下のおそれがある材料を用いることなく、繊維表面が平滑であり、耐摩耗性、強度に優れた液晶ポリエステル繊維の提供、および該液晶ポリエステル繊維の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and does not use materials such as inorganic particles that may peel off and fall, and has a smooth fiber surface and excellent abrasion resistance and strength. An object of the present invention is to provide a polyester fiber and a method for producing the liquid crystalline polyester fiber.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討したところ、液晶ポリエステル繊維を、所定の温度範囲に加熱した加熱体に直接接触させる接触加熱による熱処理を行うことにより、耐摩耗性、強度に優れた液晶ポリエステル繊維が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の好適な態様を提供するものである。 The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and found that by performing heat treatment by contact heating in which the liquid crystalline polyester fiber is directly brought into contact with a heating body heated to a predetermined temperature range, abrasion resistance and strength The present inventors have found that a liquid crystalline polyester fiber having an excellent thermal resistance can be obtained, and have completed the present invention. That is, the present invention provides the following preferred aspects.
[1]液晶ポリエステル繊維を加熱体に直接接触させる接触加熱による熱処理工程を含み、液晶ポリエステル繊維の融点をMp[℃]とした場合、加熱体の温度がMp-50℃以上Mp未満であることを特徴とする、液晶ポリエステル繊維の製造方法。
[2]前記熱処理工程を、引張強度が18cN/dtex以上の液晶ポリエステル繊維に対して行うことを特徴とする、前記[1]に記載の液晶ポリエステル繊維の製造方法。
[3]前記熱処理工程の熱処理時間が10秒以下であることを特徴とする、前記[1]または[2]に記載の液晶ポリエステル繊維の製造方法。
[4]前記加熱体が熱ローラーであることを特徴とする、前記[1]~[3]のいずれかに記載の液晶ポリエステル繊維の製造方法。
[1] It includes a heat treatment step by contact heating in which the liquid crystal polyester fiber is brought into direct contact with a heating body, and the temperature of the heating body is Mp-50 ° C. or more and less than Mp, where Mp [° C.] is the melting point of the liquid crystal polyester fiber. A method for producing a liquid crystal polyester fiber, characterized by:
[2] The method for producing a liquid crystalline polyester fiber according to [1] above, wherein the heat treatment step is performed on a liquid crystalline polyester fiber having a tensile strength of 18 cN/dtex or more.
[3] The method for producing a liquid crystalline polyester fiber according to [1] or [2], wherein the heat treatment time of the heat treatment step is 10 seconds or less.
[4] The method for producing a liquid crystalline polyester fiber according to any one of [1] to [3], wherein the heater is a heat roller.
本発明によれば、耐摩耗性、強度に優れた液晶ポリエステル繊維を得ることができる。 According to the present invention, a liquid crystalline polyester fiber having excellent abrasion resistance and strength can be obtained.
以下、本発明の液晶ポリエステル繊維とその製造方法について、詳細に説明する。
本発明に用いる液晶ポリエステルとしては、例えば、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等に由来する反復構成単位からなり、本発明の効果を損なわない限り、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に由来する構成単位は、その化学的構成については特に限定されるものではない。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、液晶ポリエステルは、芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸に由来する構成単位を含んでいてもよい。例えば、好ましい構成単位としては、表1に示す例が挙げられる。
The liquid crystalline polyester fiber of the present invention and the method for producing the same will be described in detail below.
The liquid crystalline polyester used in the present invention includes, for example, repeating structural units derived from an aromatic diol, an aromatic dicarboxylic acid, an aromatic hydroxycarboxylic acid, and the like. Structural units derived from dicarboxylic acids and aromatic hydroxycarboxylic acids are not particularly limited in their chemical constitution. In addition, the liquid crystalline polyester may contain structural units derived from aromatic diamines, aromatic hydroxyamines or aromatic aminocarboxylic acids to the extent that the effects of the present invention are not impaired. For example, preferred structural units include those shown in Table 1.
表1の構成単位において、mは0~2の整数であり、式中のYは、1~置換可能な最大数の範囲において、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t-ブチル基等の炭素数1から4のアルキル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、アラルキル基(ベンジル基(フェニルメチル基)、フェネチル基(フェニルエチル基)等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基等)、アルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基等)等が挙げられる。 In the structural units of Table 1, m is an integer of 0 to 2, and Y in the formula is independently a hydrogen atom, a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), alkyl group (e.g., alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, isopropyl group, t-butyl group, etc.), alkoxy group (e.g., methoxy group, ethoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, etc.), aryl group (e.g., phenyl group, naphthyl group, etc.), aralkyl group (benzyl group (phenylmethyl group), phenethyl group (phenylethyl group), etc.), aryloxy groups (eg, phenoxy group, etc.), alkyloxy groups (eg, benzyloxy group, etc.), and the like.
より好ましい構成単位としては、下記表2、表3及び表4に示す例(1)~(18)に記載される構成単位が挙げられる。なお、式中の構成単位が、複数の構造を示し得る構成単位である場合、そのような構成単位を二種以上組み合わせて、ポリマーを構成する構成単位として使用してもよい。 More preferred structural units include structural units described in Examples (1) to (18) shown in Tables 2, 3 and 4 below. In addition, when the structural unit in the formula is a structural unit capable of exhibiting multiple structures, two or more of such structural units may be combined and used as the structural unit constituting the polymer.
表2、表3及び表4の構成単位において、nは1または2の整数で、それぞれの構成単位n=1、n=2は、単独でまたは組み合わせて存在してもよく、Y1及びY2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t-ブチル基等の炭素数1から4のアルキル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、アラルキル基(ベンジル基(フェニルメチル基)、フェネチル基(フェニルエチル基)等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基等)、アラルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基等)等であってもよい。これらのうち、水素原子、塩素原子、臭素原子、またはメチル基が好ましい。 In the structural units in Tables 2, 3 and 4, n is an integer of 1 or 2, each structural unit n = 1, n = 2 may be present alone or in combination, Y 1 and Y 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), an alkyl group (e.g., methyl group, ethyl group, isopropyl group, t-butyl group, etc.) Alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, etc.), alkoxy groups (e.g., methoxy, ethoxy, isopropoxy, n-butoxy, etc.), aryl groups (e.g., phenyl, naphthyl, etc.), aralkyl groups (benzyl group (phenylmethyl group), phenethyl group (phenylethyl group), etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, etc.), aralkyloxy group (eg, benzyloxy group, etc.), and the like. Among these, a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, or a methyl group is preferred.
また、Zとしては、下記式で表される置換基が挙げられる。 Moreover, as Z, the substituent represented by the following formula is mentioned.
液晶ポリエステルは、好ましくは、ナフタレン骨格を構成単位として有する組み合わせであってもよい。なお、ヒドロキシ安息香酸由来の構成単位(A)と、ヒドロキシナフトエ酸由来の構成単位(B)の両方を含むことが、特に好ましい。例えば、構成単位(A)としては下記式(A)が挙げられ、構成単位(B)としては下記式(B)が挙げられる。溶融成形性を向上する観点から、構成単位(A)と構成単位(B)の比率は、好ましくは9/1~1/1、より好ましくは7/1~1/1、さらに好ましくは5/1~1/1の範囲であってもよい。 The liquid crystalline polyester may preferably be a combination having a naphthalene skeleton as a structural unit. In addition, it is particularly preferable to contain both the structural unit (A) derived from hydroxybenzoic acid and the structural unit (B) derived from hydroxynaphthoic acid. For example, the structural unit (A) includes the following formula (A), and the structural unit (B) includes the following formula (B). From the viewpoint of improving melt moldability, the ratio of the structural unit (A) to the structural unit (B) is preferably 9/1 to 1/1, more preferably 7/1 to 1/1, and still more preferably 5/ It may be in the range of 1 to 1/1.
また、(A)の構成単位と(B)の構成単位の合計は、例えば、全構成単位に対して65モル%以上であってもよく、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上であってもよい。ポリマー中、特に(B)の構成単位が4~45モル%である液晶ポリエステルが好ましい。 Further, the total amount of the structural units (A) and the structural units (B) may be, for example, 65 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and still more preferably 80 mol% of all structural units. % or more. Liquid crystalline polyesters containing 4 to 45 mol % of the constituent units of (B) in the polymer are particularly preferred.
なお、上記液晶ポリエステルには、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンテレフタレート、変性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、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また、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、光安定剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。 In addition, thermoplastic polymers such as polyethylene terephthalate, modified polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and fluororesin are added to the liquid crystalline polyester within a range that does not impair the effects of the present invention. good too. In addition, various additives such as inorganic substances such as titanium oxide, kaolin, silica, and barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, antioxidants, ultraviolet absorbers, and light stabilizers may be included.
本発明における液晶ポリエステル繊維は、上記液晶ポリエステルのうち、加熱により繊維表面の一部を融解することができる性質を有するものを用いる限り、その繊維化の方法は限定されないが、通常、溶融紡糸により得られる繊維を用いることができる。溶融紡糸は公知または慣用の方法により行うことができ、例えば、押出機において液晶ポリエステル繊維を得るための繊維形成樹脂を溶融させた後、所定の紡糸温度でノズルから吐出して所定の速度で巻き取ることで得ることができる。 The liquid crystalline polyester fiber in the present invention is not limited in the method of fiberization as long as the above liquid crystalline polyester has the property that a part of the fiber surface can be melted by heating, but usually by melt spinning. The resulting fibers can be used. Melt spinning can be performed by a known or commonly used method. For example, after melting a fiber-forming resin for obtaining a liquid crystalline polyester fiber in an extruder, it is discharged from a nozzle at a predetermined spinning temperature and wound at a predetermined speed. You can get it by picking it up.
次に、溶融紡糸で得られた繊維は固相重合されることが好ましい。ここで固相重合とは、繊維の強度を向上させるために、溶融紡糸した液晶ポリエステル繊維を熱処理することである。固相重合の方法は公知の方法を用いることができ、例えば、雰囲気加熱、接触加熱などの手段が挙げられる。雰囲気としては空気、不活性ガス(例えば窒素、アルゴン)のいずれを用いてもよい。なお、該熱処理の方式は、本発明の効果を損なわない限り、バッチ方式、ロール・トゥ・ロール方式を問わず、いずれの方式も採用することができる。また、固相重合の熱処理温度に関しては、液晶性ポリエステル繊維の固相重合前の融点をMp0とするとき、Mp0-80℃~Mp0の温度で行われる。該繊維の融点は固相重合が進行するにつれ上昇するので、固相重合の熱処理温度は順次上昇していく温度パターンで処理することが生産効率の観点において好ましい。 The fibers obtained by melt spinning are then preferably solid state polymerized. Here, the solid phase polymerization is to heat-treat the melt-spun liquid crystalline polyester fiber in order to improve the strength of the fiber. A known method can be used for solid phase polymerization, and examples thereof include atmospheric heating and contact heating. Either air or an inert gas (for example, nitrogen or argon) may be used as the atmosphere. The method of the heat treatment may be either batch method or roll-to-roll method as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, regarding the heat treatment temperature for solid phase polymerization, when the melting point of the liquid crystalline polyester fiber before solid phase polymerization is Mp 0 , the temperature is from Mp 0 −80° C. to Mp 0 . Since the melting point of the fiber increases as the solid-phase polymerization progresses, it is preferable from the viewpoint of production efficiency to treat with a temperature pattern in which the heat treatment temperature in the solid-phase polymerization is gradually increased.
なお、ここでいう融点とは、JIS K 7121試験法に準拠し、示差走差熱量計(DSC;株式会社島津製作所製「DSC-60A」)で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。具体的には、前記DSC装置に、サンプルを1~10mgとりアルミ製パンへ封入した後、キャリヤーガスとして窒素を100cc/分流し、20℃/分で昇温したときの吸熱ピークを測定する。ポリマーの種類によって、DSC測定において1st runで明確なピークが現れない場合は、50℃/分の昇温速度で予想される流れ温度よりも50℃高い温度まで昇温し、その温度で3分間完全に溶融した後、80℃/分の降温速度で50℃まで降温し、その後、20℃/分の昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。 Here, the melting point is measured by a differential scanning calorimeter (DSC; "DSC-60A" manufactured by Shimadzu Corporation) in accordance with JIS K 7121 test method, and is the main absorption peak temperature observed. . Specifically, 1 to 10 mg of a sample is placed in the DSC apparatus, sealed in an aluminum pan, and nitrogen is flowed as a carrier gas at 100 cc/min, and the endothermic peak is measured when the temperature is raised at 20° C./min. Depending on the type of polymer, if a clear peak does not appear in the 1st run in the DSC measurement, heat up to a temperature 50 ° C higher than the expected flow temperature at a heating rate of 50 ° C./min and hold for 3 minutes at that temperature. After the melt is completely melted, the temperature is lowered to 50° C. at a rate of 80° C./min, and then the endothermic peak is measured at a rate of temperature increase of 20° C./min.
具体的には、固相重合処理の温度は、例えば、180~380℃であってもよく、好ましくは200~350℃、より好ましくは250~350℃であってもよい。 Specifically, the temperature of the solid phase polymerization treatment may be, for example, 180 to 380°C, preferably 200 to 350°C, more preferably 250 to 350°C.
固相重合処理の加熱時間は、特に限定されず、例えば、1時間以上、好ましくは5時間以上、より好ましくは8時間以上であってもよい。加熱時間の上限は特に制限されないが100時間以下、より好ましくは50時間以下であってもよい。 The heating time for the solid phase polymerization treatment is not particularly limited, and may be, for example, 1 hour or longer, preferably 5 hours or longer, and more preferably 8 hours or longer. Although the upper limit of the heating time is not particularly limited, it may be 100 hours or less, more preferably 50 hours or less.
本発明では、液晶ポリエステル繊維を加熱体に直接接触させる熱処理を行うことが重要である。この接触加熱による熱処理は上述した固相重合後に行うことが好ましい。接触加熱による熱処理を行うことにより、液晶ポリエステル繊維の表面にある毛羽が加熱体によって押圧されて、液晶ポリエステル繊維の表面に熱融着されるため、液晶ポリエステル繊維の表面における毛羽数を減らすことができる。従って、毛羽を起点とした擦過による摩擦が減少するため、結果として、耐摩耗性が向上する。なお、固相重合(一段階目の熱処理)により強度を18cN/dtex以上に高めた液晶ポリエステル繊維を、加熱体に直接接触させる接触加熱による熱処理を二段階目の熱処理とするのが好ましい。 In the present invention, it is important to perform heat treatment in which the liquid crystalline polyester fiber is brought into direct contact with a heating body. This heat treatment by contact heating is preferably carried out after the solid-phase polymerization described above. By performing heat treatment by contact heating, the fluff on the surface of the liquid crystal polyester fiber is pressed by the heating body and thermally fused to the surface of the liquid crystal polyester fiber, so the number of fluff on the surface of the liquid crystal polyester fiber can be reduced. can. Therefore, friction due to rubbing originating from the fluff is reduced, and as a result, abrasion resistance is improved. The heat treatment by contact heating, in which the liquid crystalline polyester fiber whose strength has been increased to 18 cN/dtex or more by solid phase polymerization (first heat treatment) is brought into direct contact with a heating body, is preferably used as the second heat treatment.
上記加熱体の種類は特に制限されるものではなく、公知のプレートヒーター、加熱ガイド、熱ローラー等を用いることができる。また熱ローラーを用い、熱ローラーを糸の搬送速度と同速で駆動回転させること、あるいは、熱ローラーの回転を駆動力に糸を搬送することが、糸と加熱体との間の動摩擦を無くし、接触加熱による熱処理中の糸の劣化を回避できるため好ましい。また加熱体を複数用い、それぞれに別個の温度を設定することで、熱処理温度を多段的に変化させながら接触加熱を行っても良い。 The type of the heating element is not particularly limited, and known plate heaters, heating guides, heat rollers and the like can be used. In addition, by using a heat roller and rotating the heat roller at the same speed as the yarn conveying speed, or by conveying the yarn using the rotation of the heat roller as a driving force, dynamic friction between the yarn and the heating body is eliminated. , which is preferable because deterioration of the yarn during heat treatment by contact heating can be avoided. Further, by using a plurality of heating bodies and setting different temperatures for each, contact heating may be performed while changing the heat treatment temperature in multiple steps.
上記の接触加熱による熱処理の温度(熱処理時の加熱体の温度)に関しては、液晶ポリエステル繊維の固相重合後の融点より適度に低い温度で液晶ポリエステル繊維の表面を加熱することが、単繊維間での融着を強めずに毛羽数を減少させるために重要である。加熱体の温度は、液晶ポリエステル繊維の固相重合後の融点をMp[℃]とした場合、下限値としては、Mp-50℃以上の温度であることが必要であり、好ましくはMp-30℃以上、より好ましくはMp-10℃以上である。また、上限値としては、Mp未満の範囲であることが必要であり、好ましくはMp-5℃以下である。 Regarding the temperature of the heat treatment by contact heating (the temperature of the heating body during heat treatment), heating the surface of the liquid crystalline polyester fiber at a temperature moderately lower than the melting point of the liquid crystalline polyester fiber after solid phase polymerization can It is important to reduce the number of fluffs without increasing the fusing at the edge. Regarding the temperature of the heating element, the lower limit must be Mp-50°C or higher, preferably Mp-30, where Mp [°C] is the melting point of the liquid crystal polyester fiber after solid phase polymerization. °C or higher, more preferably Mp-10°C or higher. Moreover, the upper limit must be less than Mp, preferably Mp-5° C. or less.
上記下限値より低い温度の熱処理では、毛羽の熱融着が不十分で、耐摩耗性の向上効果は得られない。また、上記上限値より高い温度で熱処理を行うと、単繊維表面の毛羽が溶融して融着点が形成されるという好ましい効果のみならず、異なる単繊維間での融着が強まることでマルチフィラメントが剛直になり、工程通過性などの品質が低下するという好ましくない効果も表れてしまう。本発明においては熱処理温度はMpよりも低いため、単繊維間の融着を高めることなく、単繊維表面の毛羽数を減らすことができる。 If the heat treatment is performed at a temperature lower than the above lower limit, heat fusion of the fluff is insufficient, and an effect of improving wear resistance cannot be obtained. In addition, if the heat treatment is performed at a temperature higher than the above upper limit, not only is the fuzz on the surface of the single fiber melted to form a fusion point, but also the fusion between different single fibers is strengthened, resulting in multifilament. The filament becomes rigid, and the unfavorable effect of degrading quality such as process passability also appears. In the present invention, since the heat treatment temperature is lower than Mp, the number of fluffs on the single fiber surface can be reduced without increasing the fusion between the single fibers.
なお、液晶ポリエステル繊維がモノフィラメントの場合には、単一の単繊維のみで製品を構成するため、異なる単繊維間の融着の程度は無関係であるが、モノフィラメントはマルチフィラメントよりも加熱や張力に敏感であり、Mpよりも高温にした際には溶融により断糸しやすくなるため、結局、好ましい加熱体の温度はマルチフィラメントと同一のMp-50℃以上Mp未満の範囲である。 When the liquid crystalline polyester fiber is a monofilament, the product is composed of only a single single fiber, so the degree of fusion between different single fibers is irrelevant. When the temperature is higher than Mp, the fiber tends to be broken due to melting. Therefore, the preferred temperature of the heater is Mp-50° C. or higher and lower than Mp, which is the same as that of the multifilament.
また、接触加熱による熱処理に要する時間に関しては、本発明上の観点からは特に制限されるものではなく、必要な物性の液晶ポリエステル繊維が得られるように行えばよい。ただし、熱処理時間(加熱体との接触時間)が長すぎると、加熱下での屈曲疲労により強度や耐摩耗性などの糸品質が低下してしまうため、10秒以下に設定することが好ましく、5秒以下がより好ましい。 Further, the time required for the heat treatment by contact heating is not particularly limited from the viewpoint of the present invention, and may be performed so as to obtain the liquid crystalline polyester fiber with the required physical properties. However, if the heat treatment time (contact time with the heating body) is too long, the yarn quality such as strength and wear resistance will decrease due to bending fatigue under heating, so it is preferable to set it to 10 seconds or less. 5 seconds or less is more preferable.
本発明の液晶ポリエステル繊維は、繊維表面形状が平滑になっており、耐摩耗性の向上や工程通過性の向上といった特徴を有するが、その効果をさらに高めるために、仕上げ油剤を塗布してから用いることが好ましい。仕上げ油剤としては、ポリエステル繊維用に一般に用いられる仕上げ油剤が好ましく適用できる。 The liquid crystalline polyester fiber of the present invention has a smooth fiber surface shape and is characterized by improved wear resistance and improved processability. It is preferable to use As the finishing oil, a finishing oil commonly used for polyester fibers can be preferably applied.
本発明により得られる液晶ポリエステル繊維の単繊維繊度は、好ましくは0.5dtex以上、50dtex以下である。なお、本発明における固相重合および接触加熱による熱処理は、いずれも繊度を大きく変化させる処理ではないため、固相重合前の単繊維繊度および接触加熱前の単繊維繊度の好ましい範囲も、上記と同様である。 The single fiber fineness of the liquid crystalline polyester fiber obtained by the present invention is preferably 0.5 dtex or more and 50 dtex or less. Since neither the solid phase polymerization nor the heat treatment by contact heating in the present invention greatly changes the fineness, the preferred ranges of the single fiber fineness before solid phase polymerization and the single fiber fineness before contact heating are the same as those described above. It is the same.
単繊維繊度が上記下限値を下回ると、単繊維の機械的強力が低いため、毛羽や単糸切れの発生が多くなる場合がある。また、単繊維繊度が上記上限値を上回ると、単糸の内部まで熱が伝わりにくく、固相重合に時間が掛かったり強度が低いものになったりする場合がある。単繊維繊度の下限値は、1dtex以上であることがより好ましく、1.5dtex以上であることがさらに好ましい。単繊維繊度の上限値は、15dtex以下であることがより好ましく、10dtex以下であることがさらに好ましい。 If the single fiber fineness is less than the above lower limit, the mechanical strength of the single fiber is low, so fluff and single fiber breakage often occur. Further, if the single fiber fineness exceeds the above upper limit, the heat is difficult to conduct to the inside of the single fiber, and solid phase polymerization may take a long time or the strength may be low. The lower limit of the single fiber fineness is more preferably 1 dtex or more, more preferably 1.5 dtex or more. The upper limit of the single fiber fineness is more preferably 15 dtex or less, and even more preferably 10 dtex or less.
また、本発明により得られる液晶ポリエステル繊維のマルチフィラメントでの総繊度は、好ましくは10dtex以上、50000dtex以下である。なお、本発明における固相重合および接触加熱による熱処理はいずれも繊度を大きく変化させる処理ではないので、固相重合前および接触加熱前の総繊度の好ましい範囲も、上記と同様である。また、液晶ポリエステルモノフィラメントの総繊度の好ましい範囲は、構造上、単繊維繊度の好ましい範囲と一致する。 Further, the total fineness of the multifilament of the liquid crystalline polyester fiber obtained by the present invention is preferably 10 dtex or more and 50000 dtex or less. Since neither the solid phase polymerization nor the heat treatment by contact heating in the present invention greatly changes the fineness, the preferred range of the total fineness before solid phase polymerization and before contact heating is the same as above. Moreover, the preferable range of the total fineness of the liquid crystal polyester monofilament is structurally consistent with the preferable range of the single fiber fineness.
総繊度が上記下限値を下回ると、後述の接触加熱による熱処理の際に断糸トラブルが発生しやすくなる場合がある。総繊度が上記上限値を上回ると、マルチフィラメントの内層の繊維まで熱が伝わりにくく、固相重合に時間が掛かったり強度が低いものになったり、得られた繊維の品質のばらつきが大きくなったりする場合がある。総繊度の下限値は、15dtex以上であることがより好ましく、25dtex以上であることがさらに好ましい。総繊度の上限値は、30000dtex以下であることがより好ましく、10000dtex以下であることがさらに好ましい。 If the total fineness is less than the above lower limit, yarn breakage trouble may easily occur during heat treatment by contact heating, which will be described later. If the total fineness exceeds the above upper limit, it is difficult for heat to be conducted to the fibers in the inner layer of the multifilament, resulting in longer solid phase polymerization, lower strength, and greater variation in the quality of the obtained fibers. sometimes. The lower limit of the total fineness is more preferably 15 dtex or more, more preferably 25 dtex or more. The upper limit of the total fineness is more preferably 30000 dtex or less, and even more preferably 10000 dtex or less.
本発明により得られる液晶ポリエステル繊維は、引き揃えてトウとして使用してもよい。トウ厚みは好ましくは0.1mm以上、10mm以下である。トウ厚みの下限値は、0.2mm以上であることがより好ましく、0.3mm以上であることがさらに好ましい。トウ厚みの上限値は、5mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることがさらに好ましい。なお、本発明における固相重合および接触加熱による熱処理はいずれも繊度を大きく変化させる処理ではないので、固相重合前および接触加熱前のトウ厚みの好ましい範囲も、上記と同様である。 The liquid crystalline polyester fibers obtained by the present invention may be aligned and used as a tow. The tow thickness is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less. The lower limit of the tow thickness is more preferably 0.2 mm or more, and even more preferably 0.3 mm or more. The upper limit of the tow thickness is more preferably 5 mm or less, and even more preferably 3 mm or less. Since neither the solid phase polymerization nor the heat treatment by contact heating in the present invention greatly changes the fineness, the preferable ranges of the thickness of the tow before solid phase polymerization and before contact heating are the same as above.
本発明により得られる液晶ポリエステル繊維は、高強度であることが好ましい。本発明における「高強度」とは、引張強度が18cN/dtex以上であることを指す。引張強度は、より好ましくは20cN/dtex以上、さらに好ましくは23cN/dtex以上である。引張強度の上限値は特に制限されるものではないが、本発明により達し得る値としては30cN/dtex程度である。なお、引張強度は、後述する実施例に記載の測定方法により算出されるものである。 The liquid crystalline polyester fiber obtained by the present invention preferably has high strength. "High strength" in the present invention means that the tensile strength is 18 cN/dtex or more. The tensile strength is more preferably 20 cN/dtex or more, still more preferably 23 cN/dtex or more. Although the upper limit of the tensile strength is not particularly limited, it is about 30 cN/dtex as a value that can be achieved by the present invention. In addition, the tensile strength is calculated by the measuring method described in Examples described later.
本発明により得られる液晶性ポリエステルマルチフィラメント繊維の融着の強さは、後述する実施例に記載の測定方法により規定する等級(A~Dの4段階評価)がA~Cであることが好ましい。融着が上記範囲より強くなると、得られた繊維が硬く曲げづらいものになるため、座屈欠陥が入りやすくなったり、高次加工工程での加工性が悪化したり場合がある。融着の等級範囲は、より好ましくはA~Bである。 The fusion bonding strength of the liquid crystalline polyester multifilament fiber obtained by the present invention is preferably A to C in the grade (four-grade evaluation from A to D) defined by the measurement method described in the examples described later. . If the fusion bond is stronger than the above range, the obtained fiber becomes hard and difficult to bend, so that buckling defects are likely to occur, and workability in higher processing steps may deteriorate. The fusion grade range is more preferably AB.
本発明における接触加熱による熱処理は、液晶ポリエステル繊維の高い強度を損なうことなく、耐摩耗性を高められることを特徴としているため、接触加熱による熱処理前後の強度保持率は80%以上が好ましく、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上である。 The heat treatment by contact heating in the present invention is characterized in that the wear resistance can be improved without impairing the high strength of the liquid crystal polyester fiber, so the strength retention rate before and after the heat treatment by contact heating is preferably 80% or more, and more. It is preferably 85% or more, more preferably 90% or more.
なお、ここで言う接触加熱による熱処理前後の強度保持率とは、接触加熱による熱処理後の液晶ポリエステル繊維の引張強度を接触加熱による熱処理前の液晶ポリエステル繊維の引張強度で除した値のことをいう。 The strength retention rate before and after heat treatment by contact heating as used herein refers to the value obtained by dividing the tensile strength of the liquid crystalline polyester fiber after heat treatment by contact heating by the tensile strength of the liquid crystalline polyester fiber before heat treatment by contact heating. .
本発明の繊維は、繊維表面が平滑であり、耐摩耗性、強度に優れているため、後加工性、加工後の物性に優れる。従って、例えば、テンションメンバー(電線、光ファイバー、ヒーター線芯糸、イヤホンコード等の各種電気製品のコード等)、セールクロス、ロープ、ザイル、陸上ネット、命綱、釣糸、漁網、延縄等の高次加工製品等に用いられる繊維として好適に利用できる。 The fiber of the present invention has a smooth fiber surface and is excellent in abrasion resistance and strength, so that it is excellent in post-processability and physical properties after processing. Therefore, for example, tension members (electrical wires, optical fibers, heater wire core threads, cords for various electrical products such as earphone cords, etc.), sail cloths, ropes, ropes, land nets, lifelines, fishing lines, fishing nets, longlines, etc. It can be suitably used as a fiber used in products and the like.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the present invention were evaluated by the following methods.
<総繊度>
JIS L 1013:2010 8.3.1 A法に準拠し、大栄科学精器製作所社製検尺器を用いて液晶ポリエステル繊維を100mカセ取りし、その重量(g)を100倍して1水準当たり2回の測定を行い、その平均値を、得られた液晶ポリエステル繊維の総繊度(dtex)とした。
<Total fineness>
In accordance with JIS L 1013: 2010 8.3.1 A method, a 100 m skein of liquid crystal polyester fiber is taken using a measuring instrument manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd., and the weight (g) is multiplied by 100 to 1 level. Measurement was performed twice per measurement, and the average value was taken as the total fineness (dtex) of the obtained liquid crystal polyester fiber.
<単繊維繊度>
総繊度をフィラメント本数で除した値を単繊維繊度(dtex)とした。
<Single fiber fineness>
A single fiber fineness (dtex) was obtained by dividing the total fineness by the number of filaments.
<引張強度>
JIS L 1013:2010 8.5.1に準拠し、(株)島津製作所製オートグラフ「AGS-100B」を用いて、糸長10cm、引張速度10cm/分の条件にて、糸条1サンプルにつき6回の測定を行い、その平均値を強度(cN/dtex)とした。
<Tensile strength>
In accordance with JIS L 1013: 2010 8.5.1, using Shimadzu Corporation's Autograph "AGS-100B", yarn length 10 cm, tension speed 10 cm / min. Measurement was performed 6 times, and the average value was defined as strength (cN/dtex).
<強度保持率>
上述の引張強度と同じ測定条件及び計算方法で測定した、接触加熱による熱処理前の試料の強度をα(cN/dtex)、接触加熱による熱処理後の試料の強度をβ(cN/dtex)とした場合に、熱処理後の試料の強度βを熱処理前の試料の強度αで除した商に、100を掛けたものを強度保持率(%)とした。
<Strength retention rate>
The strength of the sample before heat treatment by contact heating was α (cN/dtex), and the strength of the sample after heat treatment by contact heating was β (cN/dtex), which were measured under the same measurement conditions and calculation method as the tensile strength described above. In this case, the quotient obtained by dividing the strength β of the sample after heat treatment by the strength α of the sample before heat treatment and multiplying the result by 100 was taken as the strength retention rate (%).
[数1]
強度保持率(%)=100×(β/α) (1)
[Number 1]
Strength retention rate (%) = 100 x (β/α) (1)
<融点>
JIS K7121試験法に準拠し、示差走差熱量計(DSC;株式会社島津製作所製「DSC-60A」)で測定し、観察される主吸収ピーク温度を融点とした。具体的には、前記DSC装置に、試料を1~10mgをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリヤーガスとして窒素を100cc/分流し、20℃/分で昇温したときの吸熱ピークを測定した。
<Melting point>
It was measured with a differential scanning calorimeter (DSC; "DSC-60A" manufactured by Shimadzu Corporation) in accordance with JIS K7121 test method, and the observed main absorption peak temperature was taken as the melting point. Specifically, 1 to 10 mg of a sample was taken in the DSC device and sealed in an aluminum pan, then nitrogen was flowed as a carrier gas at 100 cc/min, and the endothermic peak was measured when the temperature was raised at 20 ° C./min. .
<毛羽数の測定方法>
繊維試料を走査型電子顕微鏡(SEM)観察用ステージに載置し、試料がたるまないように観察領域外の試料端2点をセロハンテープで固定し、金蒸着処理を行った。なお、試料の向きは繊維側面を観察できるよう、観察方向に対して横向きにした。各試料につき、複数個所のSEM観察を無作為に行い、接触加熱による熱処理前後の2試料の毛羽数をカウントした。
<Method for measuring fluff count>
A fiber sample was placed on a scanning electron microscope (SEM) observation stage, two ends of the sample outside the observation area were fixed with cellophane tape so that the sample would not slack, and gold deposition was performed. The sample was oriented horizontally with respect to the observation direction so that the side surface of the fiber could be observed. For each sample, SEM observation was performed at multiple points at random, and the number of fluffs of the two samples before and after heat treatment by contact heating was counted.
ここで、「毛羽」とは、単繊維の側面に存在する、部分的に樹脂が繊維軸方向に裂けて、一端が剥離して浮き出た構造のことをいう。 Here, "fluff" refers to a structure present on the side surface of a single fiber, in which the resin is partially split in the fiber axis direction, and one end is peeled off and protruded.
また、正確性と観察時間のバランスを図るとの観点から、接触加熱による熱処理前の試料において、10~100個の毛羽数を確認することができる範囲を予め確認し、該範囲を観察した。また、接触加熱による熱処理前後において、観察時の倍率および視野の範囲は同じとした。例えば、本発明の参考例、実施例、比較例におけるマルチフィラメントはいずれも各25枚の観察視野を、モノフィラメントはいずれも各50枚の観察視野を撮影し、毛羽数をカウントした。 In addition, from the viewpoint of balancing accuracy and observation time, a range in which 10 to 100 fluff counts can be confirmed in the sample before heat treatment by contact heating was confirmed in advance, and this range was observed. In addition, before and after the heat treatment by contact heating, the magnification and the range of the field of view during observation were the same. For example, 25 observation fields for each multifilament and 50 observation fields for each monofilament in Reference Examples, Examples, and Comparative Examples of the present invention were photographed, and the number of fluffs was counted.
<耐摩耗性>
耐摩耗性は、液晶ポリエステル繊維の総繊度によって、以下の2種類の方法を用いて評価した。
<Abrasion resistance>
Abrasion resistance was evaluated using the following two methods depending on the total fineness of the liquid crystal polyester fiber.
<総繊度100dtex以上の繊維の耐摩耗性評価方法>
液晶ポリエステル繊維に80T/mのZ撚りをかけ、これをコード耐久試験機(安田機鋼株式会社製)にて撚り合わせ数3回のZ撚りをかけた状態で、一定重量の荷重で試験錘に吊り下げ、反転往復回数20回/分にて撚り合わせ部分で摩耗させ、繊維が切断されるまでの回数を測定した。そして、各試料に対し、8回測定を行い、その平均値を耐摩耗性として評価した。荷重の重量は、正確性と観察時間のバランスを図るとの観点から、切断までの回数が1000~100000回の範囲に収まるように適当に決定した。例えば、本発明の参考例1、実施例1~7、比較例1~4におけるマルチフィラメントは、いずれも荷重5kgで評価した。
<Abrasion resistance evaluation method for fibers having a total fineness of 100 dtex or more>
The liquid crystal polyester fiber is Z-twisted at 80 T/m, and Z-twisted 3 times with a cord durability tester (manufactured by Yasuda Kiko Co., Ltd.), and a test weight is applied with a constant load. The fiber was suspended at a temperature of 20 times/min, and the twisted portion was abraded, and the number of times until the fiber was cut was measured. Then, each sample was measured eight times, and the average value was evaluated as wear resistance. The weight of the load was appropriately determined so that the number of times until cutting fell within the range of 1,000 to 100,000 from the viewpoint of achieving a balance between accuracy and observation time. For example, the multifilaments in Reference Example 1, Examples 1 to 7, and Comparative Examples 1 to 4 of the present invention were all evaluated under a load of 5 kg.
<総繊度100dtex未満の繊維の耐摩耗性評価方法>
0.98cN/dtexの荷重をかけた繊維を垂直に垂らし、繊維に対して垂直になるように直径4mmのセラミック棒ガイド(湯浅糸道工業(株)社製、材質YM-99C)を接触角3°で押し付け、ストローク長20mm、ストローク速度600回/分でガイドを繊維軸方向に擦過させ、30秒おきに実体顕微鏡観察を行い、棒ガイド上もしくは繊維表面上に白粉またはフィブリルの発生が確認されるまでの時間を測定し、10回の測定の平均値を求め耐摩耗性とした。なお500秒の擦過後でも白粉またはフィブリルの発生が見られなかった場合は500秒とした。このとき、耐摩耗性が300秒以上をA、200秒以上300秒未満をB、50秒以上200秒未満をC、50秒未満をDとした。
<Abrasion resistance evaluation method for fibers having a total fineness of less than 100 dtex>
A fiber with a load of 0.98 cN / dtex is hung vertically, and a ceramic rod guide (manufactured by Yuasa Itodo Kogyo Co., Ltd., material YM-99C) with a diameter of 4 mm is perpendicular to the fiber. Press at 3°, rub the guide in the fiber axis direction with a stroke length of 20 mm and a stroke speed of 600 times/min. The time until the wear resistance was reached was measured, and the average value of 10 measurements was taken as the wear resistance. If no white powder or fibrils were observed even after 500 seconds of rubbing, the time was set to 500 seconds. At this time, wear resistance was rated A when 300 seconds or more, B when 200 seconds or more and less than 300 seconds, C when 50 seconds or more and less than 200 seconds, and D when less than 50 seconds.
<融着の強さ>
まず、試料を20mm長さに切断したものを、ヤマト科学社製「ブレンソニック220」を用い、水中で20分間超音波を当てて分散させ、水中に分散した単糸の合計数(n)を求め、固相重合処理前の単糸数(N)とから下記式(2)により、融着度(f)を算出した。なお、かかる値は、無作為に採取した試料について10回測定した値の平均値である。
<Strength of fusion>
First, a sample cut to a length of 20 mm was dispersed by applying ultrasonic waves in water for 20 minutes using "Brensonic 220" manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., and the total number (n) of single yarns dispersed in water was calculated. The fusion degree (f) was calculated from the number of single yarns (N) before the solid phase polymerization treatment and the following formula (2). This value is the average value of 10 measurements of randomly collected samples.
[数2]
f=N/n (2)
[Number 2]
f=N/n (2)
次に、fの数値に応じて、以下の4階級に融着の強さの等級区分を行った。式(2)から明らかなように、Aが最も融着が少なく、Dが最も融着が多い。
A: f<5
B: 5≦f<10
C: 10≦f<50
D: 50≦f
Next, according to the numerical value of f, the welding strength was classified into the following four classes. As is clear from the formula (2), A has the least fusion and D has the most fusion.
A: f<5
B: 5≤f<10
C: 10≤f<50
D: 50≦f
[参考例1]
上記構成単位(A)と(B)が(A)/(B)=73/27(mol比)である液晶ポリエステル(樹脂の融点:281℃)を使用した。これを押出機にて溶融押し出しし、ギアポンプで計量しつつ紡糸頭にポリマーを供給した。紡糸頭には孔径0.125mmφ、ランド長0.175mm、孔数300個の紡糸口金を備え、吐出量168g/分でポリマーを吐出し、巻き取り速度1000m/分でボビンに巻き取った。ここで得られた繊維を、巻密度0.6g/cm3になるようアルミニウム製ボビンに巻き返し、密閉型オーブンを用いて窒素雰囲気下250~280℃で16時間熱処理(固相重合)を行うことで、総繊度1670dtex、フィラメント本数300本の液晶ポリエステルマルチフィラメントを得た。本試料に油剤が付着していないことを確認するために、JIS L 1013:2010 8.28に記載の方法に従って、本試料の洗浄減量を算出したところ、0.01%未満であり、公知の繊維に比し、十分に小さい値が得られた。本試料を、接触加熱による熱処理に供する試料として、実施例1~7、及び比較例1~4に用いた。本試料の分析結果を表5に示す。なお、耐摩耗性は、後述の実施例、比較例において用いた仕上げ油剤と同じものを同じ方法で付与した後に測定した。
[Reference example 1]
A liquid crystalline polyester (resin melting point: 281° C.) in which the structural units (A) and (B) are (A)/(B)=73/27 (molar ratio) was used. This was melt-extruded by an extruder, and the polymer was supplied to the spinning head while being weighed by a gear pump. The spinning head was equipped with a spinneret having a hole diameter of 0.125 mmφ, a land length of 0.175 mm and 300 holes, and the polymer was discharged at a discharge rate of 168 g/min and wound on a bobbin at a winding speed of 1000 m/min. The fiber obtained here is wound around an aluminum bobbin so as to have a winding density of 0.6 g/cm 3 , and heat-treated (solid phase polymerization) in a closed oven at 250 to 280° C. for 16 hours in a nitrogen atmosphere. Thus, a liquid crystal polyester multifilament with a total fineness of 1670 dtex and 300 filaments was obtained. In order to confirm that no oil agent adhered to this sample, the washing weight loss of this sample was calculated according to the method described in JIS L 1013:2010 8.28. A sufficiently small value was obtained compared to the fiber. This sample was used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4 as a sample to be subjected to heat treatment by contact heating. Table 5 shows the analysis results of this sample. The wear resistance was measured after applying the same finishing oil as used in Examples and Comparative Examples described later in the same manner.
[実施例1]
参考例1の試料をボビンから解舒しつつ、加熱装置を備えたローラー(以下、「熱処理用熱ローラー」という。)に通して、試料を熱処理用熱ローラーに直接接触させる接触加熱による熱処理を行い、その後、熱処理後の試料を巻取機にて別のボビンに巻き取った。次いで、この試料をボビンから解舒しつつ、液晶ポリエステルマルチフィラメントに対して1重量%の仕上げ油剤が付着するように、オイリングガイドを用いて仕上げ油剤の水分散液を付与し、80℃に設定した乾燥用熱ローラーに通して水分を乾燥除去し、巻取機にて、さらに別のボビンに巻き取った。なお、熱処理用熱ローラーの温度は290℃、接触時間は4.8秒とした。また、仕上げ油剤の水分散液は、5重量%のラウリン酸と5重量%のポリオキシエチレンラウリルエーテルを水エマルジョン状態にしたものを用いた。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 1]
While the sample of Reference Example 1 is unwound from the bobbin, it is passed through a roller equipped with a heating device (hereinafter referred to as "heat treatment heat roller"), and heat treatment is performed by contact heating in which the sample is brought into direct contact with the heat treatment heat roller. After that, the sample after the heat treatment was wound on another bobbin with a winder. Next, while unwinding this sample from the bobbin, an aqueous dispersion of finishing oil was applied using an oiling guide so that 1% by weight of finishing oil adhered to the liquid crystal polyester multifilament, and the temperature was set to 80°C. The film was passed through a heated roller for drying to remove moisture, and wound on another bobbin with a winder. The temperature of the heat roller for heat treatment was 290° C., and the contact time was 4.8 seconds. Also, the aqueous dispersion of the finishing oil used was a water emulsion of 5% by weight of lauric acid and 5% by weight of polyoxyethylene lauryl ether. Table 5 shows the analysis results of this sample.
また、熱処理前後の試料における毛羽の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。熱処理前の試料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示すとともに、熱処理後の試料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図2に示す。 In addition, the state of fluff in the sample before and after the heat treatment was observed with a scanning electron microscope (SEM). A scanning electron microscope (SEM) photograph of the sample before heat treatment is shown in FIG. 1, and a scanning electron microscope (SEM) photograph of the sample after heat treatment is shown in FIG.
図1、図2に示すように、接触加熱による熱処理を行うことにより、試料の表面にある毛羽(試料表面から外方に向けて突出している部分)が加熱体によって押圧されて、毛羽全体が試料表面に熱融着され、突出部分が消滅していることが分かる。 As shown in FIGS. 1 and 2, by performing heat treatment by contact heating, the fluff on the surface of the sample (the portion protruding outward from the surface of the sample) is pressed by the heating body, and the entire fluff is removed. It can be seen that the protruding portion has disappeared as a result of thermal fusion bonding to the sample surface.
[実施例2]
熱処理用熱ローラーの接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 2]
The procedure was the same as in Example 1, except that the contact time of the heat roller for heat treatment was set to 1.7 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[実施例3]
熱処理用熱ローラーの温度を310℃としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 3]
The procedure was the same as in Example 1 except that the temperature of the heat roller for heat treatment was set at 310°C. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[実施例4]
熱処理用熱ローラーの温度を310℃に変更するとともに、接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 4]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 310° C. and the contact time was changed to 1.7 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[実施例5]
熱処理用熱ローラーの温度を310℃に変更するとともに、接触時間を1.1秒としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 5]
Example 1 was repeated except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 310° C. and the contact time was changed to 1.1 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[実施例6]
熱処理用熱ローラーの温度を310℃に変更するとともに、接触時間を0.6秒としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 6]
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 310° C. and the contact time was changed to 0.6 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[実施例7]
熱処理用熱ローラーの温度を310℃に変更するとともに、接触時間を7.2秒としたことは実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Example 7]
As in Example 1, the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 310° C. and the contact time was set to 7.2 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[比較例1]
熱処理用熱ローラーの温度を260℃に変更したこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Comparative Example 1]
The procedure was the same as in Example 1 except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 260°C. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[比較例2]
熱処理用熱ローラーの温度を80℃に変更したこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Comparative Example 2]
The procedure was the same as in Example 1 except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 80°C. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[比較例3]
熱処理用熱ローラーの温度を350℃に変更したこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Comparative Example 3]
The procedure was the same as in Example 1 except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 350°C. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[比較例4]
熱処理用熱ローラーの温度を350℃に変更するとともに、接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例1と同様にした。本試料の分析結果を表5に示す。
[Comparative Example 4]
The same procedure as in Example 1 was carried out, except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 350° C. and the contact time was changed to 1.7 seconds. Table 5 shows the analysis results of this sample.
[参考例2]
上記構成単位(A)と(B)が(A)/(B)=73/27(mol比)である液晶ポリエステル(樹脂の融点:281℃)を使用した。これを押出機にて溶融押し出しし、ギアポンプで計量しつつ紡糸頭にポリマーを供給した。紡糸頭には孔径0.125mmφ、ランド長0.175mm、孔数20個の紡糸口金を備え、吐出量11.2g/分でポリマーを吐出した。吐出したポリマーのうち19本をエアムーバーで吸引除去しつつ、残る1本を巻き取り速度1000m/分でボビンに巻き取った。ここで得られた1本の繊維を、巻密度0.6g/cm3になるようアルミニウム製ボビンに巻き返し、密閉型オーブンを用いて窒素雰囲気下において、250~280℃で16時間熱処理(固相重合)を行うことにより、総繊度10dtex、フィラメント本数1本の液晶ポリエステルモノフィラメントを得た。参考例1と同様の方法で本試料の洗浄減量を算出したところ、0.01%未満であり、公知の繊維に比し、十分小さい値が得られた。本試料を、接触加熱による熱処理に供する試料として、実施例8~14、及び比較例5~7に用いた。本試料の分析結果を表6に示す。なお、耐摩耗性は、後述の実施例、比較例において用いた仕上げ油剤と同じものを同じ方法で付与した後に測定した。
[Reference example 2]
A liquid crystalline polyester (resin melting point: 281° C.) in which the structural units (A) and (B) are (A)/(B)=73/27 (molar ratio) was used. This was melt-extruded by an extruder, and the polymer was supplied to the spinning head while being weighed by a gear pump. The spinning head was equipped with a spinneret having a hole diameter of 0.125 mmφ, a land length of 0.175 mm and 20 holes, and the polymer was discharged at a discharge rate of 11.2 g/min. Nineteen of the discharged polymers were removed by suction with an air mover, and the remaining one was wound on a bobbin at a winding speed of 1000 m/min. One fiber obtained here is wound around an aluminum bobbin so as to have a winding density of 0.6 g/cm 3 , and heat-treated at 250 to 280° C. for 16 hours in a nitrogen atmosphere using a closed oven (solid phase polymerization) to obtain a liquid crystal polyester monofilament with a total fineness of 10 dtex and a single filament. When the washing weight loss of this sample was calculated in the same manner as in Reference Example 1, it was less than 0.01%, which is sufficiently small compared to known fibers. This sample was used in Examples 8-14 and Comparative Examples 5-7 as a sample subjected to heat treatment by contact heating. Table 6 shows the analysis results of this sample. The wear resistance was measured after applying the same finishing oil as used in Examples and Comparative Examples described later in the same manner.
[実施例8]
参考例2の試料をボビンから解舒しつつ、上述の熱処理用熱ローラーに通して、試料を熱処理用熱ローラーに直接接触させる接触加熱による熱処理を行い、その後、熱処理後の試料を巻取機にて別のボビンに巻き取った。次いで、この試料をボビンから解舒しつつ、液晶ポリエステルマルチフィラメントに対して1重量%の仕上げ油剤が付着するように、オイリングガイドを用いて仕上げ油剤の水分散液を付与し、80℃に設定した乾燥用熱ローラーに通して水分を乾燥除去し、巻取機にて、さらに別のボビンに巻き取った。なお、熱処理用熱ローラーの温度は280℃、接触時間は4.8秒とした。また、仕上げ油剤の水分散液は、5重量%のラウリン酸と5重量%のポリオキシエチレンラウリルエーテルを水エマルジョン状態にしたものを用いた。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 8]
While the sample of Reference Example 2 is unwound from the bobbin, it is passed through the heat roller for heat treatment described above, heat treatment is performed by contact heating in which the sample is brought into direct contact with the heat roller for heat treatment, and then the sample after heat treatment is wound by a winder. was wound on another bobbin. Next, while unwinding this sample from the bobbin, an aqueous dispersion of finishing oil was applied using an oiling guide so that 1% by weight of finishing oil adhered to the liquid crystal polyester multifilament, and the temperature was set to 80°C. The film was passed through a heated roller for drying to remove moisture, and wound on another bobbin with a winder. The temperature of the heat roller for heat treatment was 280° C., and the contact time was 4.8 seconds. Also, the aqueous dispersion of the finishing oil used was a water emulsion of 5% by weight of lauric acid and 5% by weight of polyoxyethylene lauryl ether. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例9]
熱処理用熱ローラーの接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 9]
The procedure of Example 8 was repeated except that the contact time of the heat roller for heat treatment was set to 1.7 seconds. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例10]
熱処理用熱ローラーの温度を300℃としたこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 10]
The procedure was the same as in Example 8 except that the temperature of the heat roller for heat treatment was set to 300°C. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例11]
熱処理用熱ローラーの温度を300℃に変更するとともに、接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 11]
Example 8 was repeated except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 300° C. and the contact time was changed to 1.7 seconds. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例12]
熱処理用熱ローラーの温度を300℃に変更するとともに、接触時間を1.1秒としたこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 12]
The same procedure as in Example 8 was carried out except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 300° C. and the contact time was changed to 1.1 seconds. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例13]
熱処理用熱ローラーの温度を300℃に変更するとともに、接触時間を0.6秒としたこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 13]
Example 8 was repeated except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 300° C. and the contact time was changed to 0.6 seconds. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[実施例14]
熱処理用熱ローラーの温度を300℃に変更するとともに、接触時間を7.2秒としたことは実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Example 14]
As in Example 8, the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 300° C. and the contact time was set to 7.2 seconds. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[比較例5]
熱処理用熱ローラーの温度を250℃に変更したこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Comparative Example 5]
The procedure of Example 8 was repeated except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 250°C. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[比較例6]
熱処理用熱ローラーの温度を80℃に変更したこと以外は実施例8と同様にした。本試料の分析結果を表6に示す。
[Comparative Example 6]
The procedure of Example 8 was repeated except that the temperature of the heat roller for heat treatment was changed to 80°C. Table 6 shows the analysis results of this sample.
[比較例7]
熱処理用熱ローラーの温度を320℃に変更するとともに、接触時間を1.7秒としたこと以外は実施例8と同様にしたが、試料を熱処理用熱ローラーに直接接触させる接触加熱において、試料が速やかに溶融して断糸し、液晶ポリエステル繊維が得られなかった。
[Comparative Example 7]
Example 8 was repeated except that the temperature of the heat treatment heat roller was changed to 320°C and the contact time was set to 1.7 seconds. quickly melted and broke, and no liquid crystalline polyester fiber was obtained.
表5に示すように、液晶ポリエステルマルチフィラメントを、Mp-50℃以上Mp未満の温度(すなわち、266℃以上316℃未満)に加熱された熱処理用熱ローラーに直接接触させる接触加熱を行った実施例1~7においては、接触加熱を行わなかった参考例1と比較して、試料表面の毛羽数が大幅に減少しており、耐摩耗性に優れるとともに、強度に優れ、さらに単繊維間の融着が一定以下の水準に抑制されていることが分かる。 As shown in Table 5, the liquid crystal polyester multifilament was directly contacted with a heat roller for heat treatment heated to a temperature of Mp-50 ° C. or more and less than Mp (that is, 266 ° C. or more and less than 316 ° C.). In Examples 1 to 7, compared to Reference Example 1 in which contact heating was not performed, the number of fluffs on the surface of the sample was significantly reduced, excellent abrasion resistance, excellent strength, and further It can be seen that fusion is suppressed to a certain level or less.
また、比較例1~2においては、Mp-50℃より低い温度で熱処理を行ったため、接触加熱を行わなかった参考例1と比較して毛羽数が同等であり、耐摩耗性も向上していないことが分かる。 In addition, in Comparative Examples 1 and 2, heat treatment was performed at a temperature lower than Mp -50 ° C., so compared to Reference Example 1 in which contact heating was not performed, the number of fluffs was the same, and the wear resistance was also improved. I know not.
また、比較例3においては、Mpより高い温度で熱処理を行っているため、毛羽の減少のみならず、異なる単繊維間の融着が生じて繊維が剛直になったことで、参考例1と比較して耐摩耗性が却って低下していることが分かる。同様に、比較例4においても、Mpより高い温度で熱処理を行っているため、耐摩耗性が向上していないことが分かる。 In addition, in Comparative Example 3, since the heat treatment was performed at a temperature higher than Mp, not only the fluff was reduced, but also the fusion between different single fibers occurred and the fibers became rigid, which compared with Reference Example 1. It can be seen that the wear resistance is rather lowered in comparison. Similarly, in Comparative Example 4, since the heat treatment was performed at a temperature higher than Mp, it can be seen that the wear resistance was not improved.
また、表6に示すように、液晶ポリエステルモノフィラメントを、Mp-50℃以上Mp未満の温度(すなわち、258℃以上308℃未満)に加熱された熱処理用熱ローラーに直接接触させる接触加熱を行った実施例8~14においては、接触加熱を行わなかった参考例2と比較して、試料表面の毛羽数が大幅に減少しており、耐摩耗性に優れるとともに、強度に優れていることが分かる。 Further, as shown in Table 6, the liquid crystal polyester monofilament was directly contacted with a heat roller for heat treatment heated to a temperature of Mp -50 ° C. or more and less than Mp (that is, 258 ° C. or more and less than 308 ° C.). Contact heating was performed. In Examples 8 to 14, the number of fluffs on the surface of the sample is significantly reduced compared to Reference Example 2 in which contact heating was not performed, and it can be seen that the abrasion resistance is excellent and the strength is excellent. .
また、比較例5~6においては、Mp-50℃より低い温度で熱処理を行ったため、接触加熱を行わなかった参考例2と比較して毛羽数が同等であり、耐摩耗性も向上していないことが分かる。 In addition, in Comparative Examples 5 and 6, heat treatment was performed at a temperature lower than Mp -50 ° C., so compared to Reference Example 2 in which contact heating was not performed, the number of fluffs was the same, and the wear resistance was also improved. I know not.
本発明の液晶ポリエステル繊維は、無機粒子等の剥離落下のおそれがある材料を用いることなく、繊維表面が平滑で耐摩耗性、強度に優れているため、テンションメンバー(電線、光ファイバー、ヒーター線芯糸、イヤホンコード等の各種電気製品のコード等)、セールクロス、ロープ、ザイル、陸上ネット、命綱、釣糸、漁網、延縄等の高次加工製品等に用いられる繊維として好適に利用できる。 The liquid crystalline polyester fiber of the present invention does not use materials such as inorganic particles that may peel off and fall, and has a smooth fiber surface and excellent abrasion resistance and strength. It can be suitably used as a fiber for high-order processed products such as thread, cords for various electrical products such as earphone cords, etc.), sailcloth, rope, rope, land net, lifeline, fishing line, fishing net, longline.
Claims (4)
前記液晶ポリエステル繊維の融点をMp[℃]とした場合、前記加熱体の温度がMp-50℃以上Mp未満であることを特徴とする、液晶ポリエステル繊維の製造方法。 Including a heat treatment step by contact heating in which the liquid crystal polyester fiber is brought into direct contact with the heating body,
A method for producing a liquid crystal polyester fiber, wherein the temperature of the heater is Mp-50° C. or more and less than Mp, where Mp [° C.] is the melting point of the liquid crystal polyester fiber.
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