JP7843678B2 - Polyethersulfone fibers, fiber packaging, nonwoven fabrics, and methods for producing polyethersulfone fibers - Google Patents

Polyethersulfone fibers, fiber packaging, nonwoven fabrics, and methods for producing polyethersulfone fibers

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Description

本発明は、ポリエーテルサルホン繊維、繊維パッケージ、不織布およびポリエーテルサルホン繊維の製造方法に関する。 This invention relates to polyethersulfone fibers, fiber packaging, nonwoven fabrics, and methods for producing polyethersulfone fibers.

ポリエーテルサルホン(以下、PESともいう。)は、耐熱性、耐クリープ性、寸法安定性、難燃性、耐熱水性に優れ、自動車用部品、電子部品、プリンターや複写機部品、滅菌が必要な医療機器部品や歯科用備品など、幅広い分野で使用が検討されている。
例えば、特許文献1(特開平7-11134号公報)には、芳香族ポリスルホン樹脂中より(A)成分としてポリエーテルスルホン(B)成分としてポリスルホンを、さらに(C)成分としてポリカーボネート樹脂を使用する組成物であって、該組成物のそれぞれの比率が(A)80~40重量%、(B)1~40重量%、(C)1~40重量%からなる樹脂組成物についての発明が記載されている。
Polyethersulfone (hereinafter also referred to as PES) has excellent heat resistance, creep resistance, dimensional stability, flame retardancy, and hot water resistance, and is being considered for use in a wide range of fields, including automotive parts, electronic components, printer and copier parts, medical device parts requiring sterilization, and dental equipment.
For example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-11134) describes an invention relating to a resin composition in which polyethersulfone is used as component (A) from an aromatic polysulfone resin, polysulfone as component (B) from an aromatic polysulfone resin, and polycarbonate resin as component (C), wherein the respective ratios of the composition are (A) 80 to 40% by weight, (B) 1 to 40% by weight, and (C) 1 to 40% by weight.

また、特許文献2(特開2020-20053号公報)には、所定の化学式で示される構造の繰り返し単位からなり、平均重量分子量が80000~130000であるポリエーテルスルホンを有機溶剤に溶解し、該ポリエーテルスルホンの濃度が10~30質量%の紡糸原液を、吐出孔から、有機溶剤を含む紡浴中に吐出し、1.05~4倍で湿熱延伸するポリエーテルスルホン繊維の製造方法についての発明が記載されている。 Furthermore, Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 2020-20053) describes an invention for producing polyethersulfone fibers by dissolving a polyethersulfone, which consists of repeating units of a structure represented by a predetermined chemical formula and has an average weight molecular weight of 80,000 to 130,000, in an organic solvent; discharging a spinning stock solution with a concentration of 10 to 30% by mass of the polyethersulfone from an discharge port into a spinning bath containing the organic solvent; and humid heat stretching at a rate of 1.05 to 4 times.

また、特許文献3(特開平3-185025号公報)には、所定の化学式IおよびIIの反復単位からなり、反復単位IおよびIIは約等モルであり、NMP溶媒中、30℃、0.5g/dlの濃度で測定して、0.3以上の還元粘度を有するポリマーを、300℃以上で溶融し、複数個の孔径0.1~2.0mmの紡糸孔を有する紡糸口金より50m/分以上の引取り速度で繊維状に溶融紡糸することを特徴とする芳香族ポリエーテルスルホン繊維の製造方法に関する発明が記載されている。 Furthermore, Patent Document 3 (Japanese Patent Publication No. 3-185025) describes an invention relating to a method for producing aromatic polyethersulfone fibers, characterized by melting a polymer consisting of repeating units of predetermined chemical formulas I and II, where repeating units I and II are approximately equimolar, and having a reduced viscosity of 0.3 or higher as measured at a concentration of 0.5 g/dl in an NMP solvent at 30°C, and melt-spinning it into fibers at a draw speed of 50 m/min or higher through a spinneret having multiple spinning holes with pore diameters of 0.1 to 2.0 mm.

特許文献4(中国特許出願公開第1763278号明細書)には、ポリエーテルサルフォン繊維およびその製造方法が記載され、そのモノファイバーの細度は0.3~30dtとし、1.5~10dtのその繊維の限界酸素指数が30以上であり、ポリエーテルサルホン樹脂をツインスクリュー押出機で加熱溶融することによって、再び耐高温の紡糸パックを経て溶液細流の形式で流出し、且つ冷却硬化を経て、繊維を形成するポリエーテルサルフォン繊維の製造方法に関する発明が記載されている。
また、特許文献5(中国特許出願公開第103361748号明細書)には、耐高温ポリエーテルサルフォン繊維およびその製造方法が記載され、含水率を50PPMとし、ツインスクリュー押出にて330~380℃で溶融紡糸し、冷却硬化を経て、繊維を形成する耐高温ポリエーテルサルフォン繊維の製造方法に関する発明が記載されている。
Patent Document 4 (Chinese Patent Application Publication No. 1763278) describes a polyethersulfone fiber and a method for producing the same, describing an invention relating to a method for producing polyethersulfone fibers in which the fineness of the monofiber is 0.3 to 30 dt, the limiting oxygen index of the fiber is 30 or higher, the fineness of the monofiber is 1.5 to 10 dt, and the polyethersulfone resin is heated and melted in a twin-screw extruder, then flows out in the form of a solution stream through a high-temperature resistant spinning pack, and is cooled and cured to form the fiber.
Furthermore, Patent Document 5 (Chinese Patent Application Publication No. 103361748) describes a high-temperature resistant polyethersulfone fiber and a method for producing the same, describing an invention relating to a method for producing a high-temperature resistant polyethersulfone fiber in which the moisture content is set to 50 PPM, melt-spinned at 330 to 380°C using twin-screw extrusion, and then cooled and hardened to form the fiber.

特開平7-11134号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-11134 特開2020-20053号公報Japanese Patent Publication No. 2020-20053 特開平3-185025号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-185025 中国特許出願公開第1763278号明細書Chinese Patent Application Publication No. 1763278 Specification 中国特許出願公開第103361748号明細書Chinese Patent Application Publication No. 103361748

ポリエーテルサルホン樹脂は、耐熱性、寸法安定性、難燃性等の物性に優れるものの、溶融時の粘度が高いために、繊維状に成形することが困難という問題があった。特に、溶融紡糸法によって高速かつ高純度の繊維を得ることが困難であった。
特許文献1では、ポリエーテルサルホンにポリカーボネートを混合して溶融成形することで、成形加工性を向上させる技術が開示されている。しかしながら、特許文献1には繊維の製造についての言及がない。
Although polyethersulfone resins possess excellent physical properties such as heat resistance, dimensional stability, and flame retardancy, they have a problem in that their high viscosity during melting makes it difficult to mold them into fibers. In particular, it has been difficult to obtain high-speed and high-purity fibers using the melt spinning method.
Patent Document 1 discloses a technique for improving moldability by mixing polyethersulfone with polycarbonate and melt-molding it. However, Patent Document 1 does not mention the manufacturing of fibers.

特許文献2には、ポリエーテルサルホン樹脂の繊維化に関する記載があるが、特許文献2では、溶媒を用いる湿式紡糸または乾式紡糸によりポリエーテルサルホン繊維を製造しているので、繊維の製造において溶媒が必要になり、溶媒の処理が必要であるという問題がある。
特許文献3には、ポリエーテルサルホン樹脂を溶融紡糸で繊維化する方法が記載されている。しかしながら、特許文献3には特定の構造を有する芳香族ポリエーテルサルホン樹脂を用いることによって、溶融紡糸により繊維化できることが記載されている。
この場合、溶媒は不要となるが、特殊な繰り返し単位を含む共重合ポリエーテルサルホンを用いる必要があるため、原料の入手が困難という問題がある。
Patent Document 2 describes the process of fiberizing polyethersulfone resin, but since Patent Document 2 describes the production of polyethersulfone fibers by wet spinning or dry spinning using a solvent, there is a problem that a solvent is required in the production of the fibers, and therefore the solvent must be treated.
Patent Document 3 describes a method for fiberizing polyethersulfone resin by melt spinning. However, Patent Document 3 also describes that fiberization by melt spinning is possible by using aromatic polyethersulfone resin having a specific structure.
In this case, a solvent is not required, but it is necessary to use copolymerized polyethersulfone containing special repeating units, which presents the problem of difficulty in obtaining the raw materials.

特許文献4には、ポリエーテルサルホン樹脂を溶融押出しする際の押出機の温度設定を工夫することにより、溶融紡糸した後に、延伸処理を行うことにより、ポリエーテルサルホンモノフィラメントを提供することができることが記載されている。この場合、強い延伸力で延伸処理を行い繊維を得るものであるため、得られた繊維は熱収縮率が高くなり使用できる用途が限定されるという問題がある。
また、特許文献5の耐高温ポリエーテルサルフォン繊維も、原料に変性マスターバッチを用いておりかつ2.3~6倍の延伸処理を行っている。したがって、原料が特殊であり、かつ熱収縮率が高く寸法安定性に問題があった。
Patent Document 4 describes that by devising the temperature setting of the extruder when melt-extruding polyethersulfone resin, polyethersulfone monofilaments can be provided by performing a stretching treatment after melt-spinning. In this case, since the fibers are obtained by stretching with a strong stretching force, there is a problem that the resulting fibers have a high thermal shrinkage rate, limiting their applications.
Furthermore, the high-temperature resistant polyethersulfone fiber described in Patent Document 5 also uses a modified masterbatch as a raw material and undergoes a stretching treatment of 2.3 to 6 times its original length. Therefore, the raw material is special, and it has a high thermal shrinkage rate, resulting in problems with dimensional stability.

産業資材の分野では、特に耐熱性および寸法安定性が求められることが多い。耐熱性および寸法安定性を両立するにあたっては、乾熱収縮率を低くすることが重要となるが、特許文献4または5に記載の方法で得られたポリエーテルサルフォン繊維では熱収縮率が大きくなる問題があるが、いずれの文献も乾熱収縮率について言及されていない。 In the field of industrial materials, heat resistance and dimensional stability are often required. Achieving both heat resistance and dimensional stability requires minimizing dry heat shrinkage. However, the polyethersulfone fibers obtained using the methods described in Patent Documents 4 or 5 have a problem of high heat shrinkage, although neither document mentions dry heat shrinkage.

また、ポリエーテルサルホン樹脂は非晶性の熱可塑性樹脂であるため、溶融粘度が高く、メルトフラクチャ(繊維表面の荒れ)が発生しやすいので、安定してポリエーテルサルホン繊維を生産することが困難であった。また、仮に生産できたとしても、繊維の品質または物性が十分でないため、繊維の加工など後工程での工程通過性が悪いという問題があった。 Furthermore, because polyethersulfone resin is an amorphous thermoplastic resin, it has a high melt viscosity and is prone to melt fracture (roughness of the fiber surface), making it difficult to stably produce polyethersulfone fibers. Even if production was possible, the fiber quality or physical properties were insufficient, resulting in problems with process passability in subsequent processes such as fiber processing.

本発明は、上記のような問題点を解決し、溶融紡糸法によって、熱収縮率が小さく、耐熱性、低線膨張係数、機械的強度、難燃性、耐薬品性および寸法安定性に優れたポリエーテルサルホン繊維およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、単純な構造のポリエーテルサルホン樹脂を用いて溶融紡糸可能であり、環境およびコストの観点で優れ、かつ純度の高いポリエーテルサルホン繊維およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明のさらに他の目的は、高い強度を有し、強度ばらつきが少なく、かつ引張伸度に優れたポリエーテルサルホン繊維およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明のさらに他の目的は、寸法安定性に優れ、後工程通過性が良好で加工性に優れたポリエーテルサルホン繊維を提供することを目的とする。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems and provide a polyethersulfone fiber and a method for producing the same, which have a low thermal shrinkage rate and excellent heat resistance, low coefficient of linear expansion, mechanical strength, flame retardancy, chemical resistance, and dimensional stability, by melt spinning.
Another object of the present invention is to provide polyethersulfone fibers and methods for producing the same that can be melt-spun using a polyethersulfone resin with a simple structure, are excellent in terms of environment and cost, and have high purity.
Another object of the present invention is to provide a polyethersulfone fiber having high strength, low strength variation, and excellent tensile elongation, as well as a method for producing the same.
Another object of the present invention is to provide a polyethersulfone fiber that has excellent dimensional stability, good passability through subsequent processes, and excellent processability.

(1)
一局面に従うポリエーテルサルホン繊維は、下記式(1)で示される繰り返し単位を含むポリエーテルサルホン樹脂からなり、200℃における乾熱収縮率が5%以下である。
(1)
The polyethersulfone fiber conforming to a single plane consists of a polyethersulfone resin containing repeating units shown in the following formula (1), and has a dry heat shrinkage rate of 5% or less at 200°C.

本発明によれば、耐熱性、低線膨張係数、機械的強度、難燃性、耐薬品性および寸法安定性に優れたポリエーテルサルホンを用いて繊維化することができ、特に溶融紡糸法を用いた場合でも繊維を延伸しなくてよいので、熱収縮が殆ど発生しないポリエーテルサルホン繊維を得ることができる。
すなわち、従来のPES繊維で熱収縮が発生していた理由は、PES樹脂が非晶性樹脂であって成形加工性が難しく、繊維が延伸されることによって分子が伸びた状態となり、これにより、100℃を超えるような高温環境ではエントロピー収縮が発生して繊維が収縮していたためと考えられる。一方で、本発明のPES繊維は、非延伸のPES繊維であるため、乾熱収縮率を極めて低く抑えることができ、これにより、高温環境下にあっても寸法安定性に優れ、かつ高い強度を維持しつつ強度ばらつきの少ない繊維とすることができる。また、寸法安定性に優れ、引張伸度にも優れるので、後工程通過性が良好で繊維としての加工性にも優れるので、高機能の繊維製品として使用可能な繊維とすることができる。
さらに、単純な構造のポリエーテルサルホン樹脂を用いて紡糸可能であり、溶媒の回収等が不要な溶融紡糸法で比較的低温で繊維化することができるため、特殊な紡糸装置を必要とせず、環境およびコストの観点で優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。また、紡糸において溶媒を用いないので、不純物の含有量を著しく低減することができ、高性能の繊維とすることができる。
なお、本発明における、ポリエーテルサルホン樹脂からなるポリエーテルサルホン繊維とは、物性を阻害しない程度の添加物または混合物を含んでいてもよい。
According to the present invention, polyethersulfone, which has excellent heat resistance, low coefficient of thermal expansion, mechanical strength, flame retardancy, chemical resistance, and dimensional stability, can be used to create fibers. In particular, even when using the melt spinning method, the fibers do not need to be stretched, so polyethersulfone fibers with almost no thermal shrinkage can be obtained.
In other words, the reason why thermal shrinkage occurred in conventional PES fibers is thought to be that PES resin is an amorphous resin, making it difficult to mold, and when the fibers are stretched, the molecules become elongated, causing entropy shrinkage in high-temperature environments exceeding 100°C, resulting in fiber contraction. On the other hand, since the PES fibers of the present invention are unstretched PES fibers, the dry heat shrinkage rate can be kept extremely low, resulting in fibers that have excellent dimensional stability even in high-temperature environments, maintain high strength, and have little variation in strength. Furthermore, because they have excellent dimensional stability and tensile elongation, they have good passability through subsequent processes and excellent processability as fibers, making them suitable for use in high-performance textile products.
Furthermore, since it can be spun using a polyethersulfone resin with a simple structure and can be fiberized at relatively low temperatures using a melt spinning method that does not require solvent recovery, it does not require special spinning equipment, resulting in a polyethersulfone fiber that is superior from an environmental and cost standpoint. In addition, since no solvent is used in spinning, the impurity content can be significantly reduced, resulting in a high-performance fiber.
In this invention, the polyethersulfone fiber made of polyethersulfone resin may contain additives or mixtures in an amount that does not impair its physical properties.

(2)
第2の発明に係るポリエーテルサルホン繊維は、一局面に従うポリエーテルサルホン繊維において、ポリエーテルサルホン樹脂は、式(1)で示される繰り返し単位を95モル%以上含んでもよい。さらに好ましくは、ポリエーテルサルホン樹脂は、式(1)で示される繰り返し単位を98モル%以上含み、最も好ましくは100モル%含む。
(2)
The polyethersulfone fiber according to the second invention is a polyethersulfone fiber conforming to one plane, in which the polyethersulfone resin may contain 95 mol% or more of the repeating units represented by formula (1). More preferably, the polyethersulfone resin contains 98 mol% or more of the repeating units represented by formula (1), and most preferably 100 mol%.

これにより、構造が単純であり、入手が容易なポリエーテルサルホン樹脂とすることができるため、特殊な紡糸装置を必要とせず、環境およびコストの観点で、より優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。 This allows for the production of polyethersulfone resins with a simple structure and readily available materials, eliminating the need for specialized spinning equipment and resulting in superior polyethersulfone fibers from an environmental and cost perspective.

(3)
第3の発明に係るポリエーテルサルホン繊維は、一局面または第2の発明に係るポリエーテルサルホン繊維であって、ポリエーテルサルホン樹脂のガラス転移温度(Tg)は200℃以上であり、還元粘度は0.30dl/g以上0.47dl/g以下であってもよい。
(3)
The polyethersulfone fiber according to the third invention is a single-faced polyethersulfone fiber according to the second invention, wherein the glass transition temperature (Tg) of the polyethersulfone resin is 200°C or higher, and the reduced viscosity may be 0.30 dl/g or more and 0.47 dl/g or less.

これにより、紡糸後の繊維の巻き付け性に優れ、後加工性に優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。 This allows for the production of polyethersulfone fibers with excellent winding properties after spinning and superior post-processing capabilities.

(4)
第4の発明に係るポリエーテルサルホン繊維は、一局面から第3のいずれかの発明に係るポリエーテルサルホン繊維であって、以下の物性(A)、(B)および(C)からなる群から選択される少なくとも1つの物性を有してもよい。
物性(A):前記ポリエーテルサルホン繊維の破断強度が0.6cN/dtex以上
物性(B):前記ポリエーテルサルホン繊維の破断強度ばらつきが±0.3cN/dtex以内
物性(C):前記ポリエーテルサルホン繊維の伸度が10%以上200%未満。
(4)
The polyethersulfone fiber according to the fourth invention is a polyethersulfone fiber according to any of the third inventions, and may have at least one physical property selected from the group consisting of the following physical properties (A), (B), and (C).
Physical property (A): The tensile strength of the polyethersulfone fiber is 0.6 cN/dtex or greater. Physical property (B): The variation in tensile strength of the polyethersulfone fiber is within ±0.3 cN/dtex. Physical property (C): The elongation of the polyethersulfone fiber is 10% or more and less than 200%.

これにより、さらに高強度であり、かつ、強度均一性に優れ、寸法安定性、熱安定性等の特性にも優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。また、引張伸度もより優れるので、繊維としての加工性にもより優れ、高機能の繊維製品として使用しやすいポリエーテルサルホン繊維とすることができる。 This allows for the production of polyethersulfone fibers that are even stronger, exhibit superior strength uniformity, and possess excellent properties such as dimensional stability and thermal stability. Furthermore, the improved tensile elongation results in superior processability, making the fibers easier to use in high-performance textile products.

(5)
第5の発明に係るポリエーテルサルホン繊維は、第4の発明に係るポリエーテルサルホン繊維であって、物性(A)において、ポリエーテルサルホン繊維の破断強度は1.0cN/dtex以上であってもよい。
(5)
The polyethersulfone fiber according to the fifth invention is the polyethersulfone fiber according to the fourth invention, wherein, in physical property (A), the tensile strength of the polyethersulfone fiber may be 1.0 cN/dtex or greater.

これにより、さらに高強度であり、かつ寸法安定性、熱安定性等の特性にも優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。また、高強度であっても引張伸度に優れて、強度のばらつきも殆どないので、後加工性に優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。例えば、不織布に加工する場合にもフィラメントカットなどの工程を容易に行うことができる。 This allows for the production of polyethersulfone fibers that are even stronger and possess excellent properties such as dimensional stability and thermal stability. Furthermore, despite their high strength, they exhibit excellent tensile elongation and virtually no strength variation, resulting in polyethersulfone fibers with excellent post-processing capabilities. For example, processes such as filament cutting can be easily carried out when processing them into nonwoven fabrics.

(6)
第6の発明に係る繊維パッケージは、一局面から第5のいずれかの発明に係るポリエーテルサルホン繊維が管に巻き付けられてもよい。
(6)
The fiber package according to the sixth invention may have polyethersulfone fibers according to any of the fifth inventions wound around a tube from one perspective.

これにより、ポリエーテルサルホン繊維の取扱いが容易となり、繊維製品としての加工性に優れる。 This makes handling polyethersulfone fibers easier and improves their processability as textile products.

(7)
第7の発明に係る不織布は、一局面から第5のいずれかの発明に係るポリエーテルサルホン繊維を含んでもよい。
(7)
The nonwoven fabric according to the seventh invention may contain, in one aspect, polyethersulfone fibers according to any of the fifth inventions.

これにより、耐熱性、寸法安定性、低乾熱収縮率、強度に優れた高機能かつ低コストの不織布を得ることができる。 This makes it possible to obtain a high-performance, low-cost nonwoven fabric with excellent heat resistance, dimensional stability, low dry heat shrinkage, and strength.

(8)
他の局面に従うポリエーテルサルホン繊維の製造方法は、ポリエーテルサルホン樹脂を乾燥して乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を得る乾燥工程、乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を加熱溶融して溶融物を得る溶融工程、溶融物を口金より吐出し、紡糸を形成する紡糸工程、紡糸を集束してフィラメントを得る集束工程、およびフィラメントを巻取る巻取工程、を含むポリエーテルサルホン繊維の製造方法であって、以下の条件を満足するものである。
条件(a):前記乾燥ポリエーテルサルホン樹脂の水分率が50ppm未満
条件(b):吐出の線速度が5.0m/min以上50.0m/min以下
条件(c):紡糸時のせん断速度が300s-1以上90,000s-1以下
条件(d):紡糸温度が340℃以上410℃以下
条件(e):巻取速度が550m/分以上
(8)
A method for producing polyethersulfone fibers according to other aspects includes a drying step of drying a polyethersulfone resin to obtain a dried polyethersulfone resin, a melting step of heating and melting the dried polyethersulfone resin to obtain a molten product, a spinning step of extruding the molten product from a die to form a spindle, a bundling step of bundling the spindle to obtain a filament, and a winding step of winding the filament, and satisfies the following conditions.
Condition (a): The moisture content of the dry polyethersulfone resin is less than 50 ppm. Condition (b): The linear discharge speed is 5.0 m/min or more and 50.0 m/min or less. Condition (c): The shear rate during spinning is 300 s⁻¹ or more and 90,000 s⁻¹ or less. Condition (d): The spinning temperature is 340°C or more and 410°C or less. Condition (e): The winding speed is 550 m/min or more.

本発明によれば、耐熱性、低線膨張係数、機械的強度、難燃性、耐薬品性および寸法安定性に優れたポリエーテルサルホン樹脂を用いて繊維化することができ、特に溶融紡糸法を用いた場合でも繊維を延伸しなくてよいので、熱収縮が殆ど発生しないポリエーテルサルホン繊維を得ることができる。
すなわち、従来のPES繊維で熱収縮が発生していた理由は、PES樹脂が非晶性樹脂であって成形加工性が難しく、繊維が延伸されることによって分子が伸びた状態となり、これにより、100℃を超えるような高温環境ではエントロピー収縮が発生して繊維が収縮していたためと考えられる。一方で、本発明の製造方法では、後工程として、集束されたフィラメントを加熱延伸する延伸工程を行わない点に特徴がある。これにより、乾熱収縮率を極めて低く抑えることができ、したがって、高温環境下にあっても寸法安定性に優れ、かつ高い強度を維持しつつ強度ばらつきの少ない繊維とすることができる。また、寸法安定性に優れ、引張伸度にも優れるので、後工程通過性が良好で繊維としての加工性にも優れるので、高機能の繊維製品として使用可能な繊維とすることができる。
さらに、溶媒の回収等が不要な溶融紡糸法で比較的低温で繊維化することができるため、特殊な紡糸装置を必要とせず、環境およびコストの観点で優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。また、紡糸において溶媒を用いないので、不純物の含有量を著しく低減することができ、高性能の繊維とすることができる。
According to the present invention, polyethersulfone resin, which has excellent heat resistance, low coefficient of thermal expansion, mechanical strength, flame retardancy, chemical resistance, and dimensional stability, can be used to create fibers. In particular, even when using the melt spinning method, the fibers do not need to be stretched, so polyethersulfone fibers with almost no thermal shrinkage can be obtained.
In other words, the reason why thermal shrinkage occurred in conventional PES fibers is thought to be that PES resin is an amorphous resin, making it difficult to mold, and when the fibers are stretched, the molecules become elongated, causing entropy shrinkage in high-temperature environments exceeding 100°C, resulting in fiber contraction. On the other hand, the manufacturing method of the present invention is characterized by not performing a subsequent stretching process in which the bundled filaments are heated and stretched. As a result, the dry heat shrinkage rate can be kept extremely low, and therefore, even in high-temperature environments, it is possible to produce fibers with excellent dimensional stability and low strength variation while maintaining high strength. Furthermore, because it has excellent dimensional stability and tensile elongation, it has good passability through subsequent processes and excellent processability as a fiber, so it can be used as a fiber for high-performance textile products.
Furthermore, because it can be synthesized into fibers at relatively low temperatures using a melt spinning method that does not require solvent recovery, it does not require special spinning equipment, resulting in polyethersulfone fibers that are superior from an environmental and cost perspective. In addition, since no solvent is used in spinning, the impurity content can be significantly reduced, resulting in high-performance fibers.

(9)
第9の発明に係るポリエーテルサルホン繊維の製造方法は、第8の発明に係るポリエーテルサルホン繊維の製造方法であって、ポリエーテルサルホン樹脂のガラス転移温度(Tg)が200℃以上であり、還元粘度が0.30dl/g以上0.47dl/g以下であってもよい。
(9)
The method for producing polyethersulfone fibers according to the ninth invention is the method for producing polyethersulfone fibers according to the eighth invention, wherein the glass transition temperature (Tg) of the polyethersulfone resin is 200°C or higher, and the reduced viscosity is 0.30 dl/g or higher and 0.47 dl/g or lower.

これにより、糸切れが発生しにくく、かつ濾過圧が高くなり過ぎないため、紡糸性に優れて繊維の巻取を確実に行うことができる。 This reduces the likelihood of thread breakage and prevents excessive filtration pressure, resulting in excellent spinning performance and reliable fiber winding.

(10)
第10の発明に係るポリエーテルサルホン繊維の製造方法は、第8または9の発明に係るポリエーテルサルホン繊維の製造方法であって、条件(d)において、紡糸温度は340℃以上385℃以下であってもよい。
(10)
The method for producing polyethersulfone fibers according to the tenth invention is the method for producing polyethersulfone fibers according to the eighth or ninth invention, wherein in condition (d), the spinning temperature may be 340°C or higher and 385°C or lower.

これにより、さらに高強度であり、かつ寸法安定性、熱安定性等の特性にも優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。また、高強度であっても引張伸度に優れて、強度のばらつきも殆どないので、後加工性に優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。例えば、不織布に加工する場合にもフィラメントカットなどの工程を容易に行うことができる。 This allows for the production of polyethersulfone fibers that are even stronger and possess excellent properties such as dimensional stability and thermal stability. Furthermore, despite their high strength, they exhibit excellent tensile elongation and virtually no strength variation, resulting in polyethersulfone fibers with excellent post-processing capabilities. For example, processes such as filament cutting can be easily carried out when processing them into nonwoven fabrics.

ポリエーテルサルホン樹脂を溶融押出し、溶融紡糸してポリエーテルサルホン繊維を製造する方法の一例を示す概略説明図である。This is a schematic diagram illustrating an example of a method for producing polyethersulfone fibers by melt-extruding and melt-spinning polyethersulfone resin.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、特定の化学構造を有するポリエーテルサルホン樹脂を原料とし、溶融紡糸の条件を適切に選択することにより、製造工程において延伸することなく繊維化が可能となる。その結果、熱収縮率が非常に小さく、かつ、耐熱性、低線膨張係数、機械的強度、難燃性、耐薬品性、寸法安定性に優れたポリエーテルサルホン繊維とすることができる。
特に、PES樹脂は非晶性樹脂であるため、溶融したときの粘度が高く、かつメルトフラクチャ(繊維表面の荒れ)が発生しやすいため、成形加工性が悪い。そのため、従来では溶融紡糸法によってPES樹脂からPES繊維を製造することは困難であった。すなわち、溶融紡糸法によってPES樹脂を繊維化した場合は、安定した製造が困難であり、また得られた繊維は熱収縮率が高く寸法安定性が悪いという問題があった。これは、紡糸後の延伸処理によって繊維の分子が伸び、PES繊維を100℃を超えるような高温環境下に晒すと、エントロピー収縮が発生して繊維が熱収縮していたためと考えられる。
本発明のPES繊維は、非延伸のPES繊維であるため、乾熱収縮率を極めて低く抑えることができる。これにより、高温環境下にあっても寸法安定性に優れ、かつ高い強度を維持しつつ強度ばらつきの少ない繊維とすることができる。また、引張伸度にも優れるので、後工程通過性が良好で繊維としての加工性にも優れ、高機能の繊維製品として使用可能な繊維とすることができる。
また、本発明のPES繊維は、単純な構造のポリエーテルサルホン樹脂を用いて紡糸可能であり、溶媒の回収等が不要な溶融紡糸法で繊維化することができるため、特殊な紡糸装置を必要とせず、環境およびコストの観点でも優れたPES繊維とすることができる。また、紡糸において溶媒を用いないので、不純物の含有量を著しく低減することができ高性能の繊維とすることができる。
The present invention will be described in detail below.
In this invention, a polyethersulfone resin having a specific chemical structure is used as a raw material, and by appropriately selecting the melt-spinning conditions, it is possible to create fibers without stretching during the manufacturing process. As a result, polyethersulfone fibers can be produced that have a very low thermal shrinkage rate and excellent heat resistance, low coefficient of linear expansion, mechanical strength, flame retardancy, chemical resistance, and dimensional stability.
In particular, because PES resin is an amorphous resin, it has high viscosity when melted and is prone to melt fracture (roughness of the fiber surface), resulting in poor moldability. For this reason, it has been difficult to manufacture PES fibers from PES resin using the melt spinning method. Specifically, when PES resin is converted into fibers by the melt spinning method, stable production is difficult, and the resulting fibers have a high thermal shrinkage rate and poor dimensional stability. This is thought to be because the fibers' molecules stretch during the stretching process after spinning, and when PES fibers are exposed to high-temperature environments exceeding 100°C, entropy shrinkage occurs, causing the fibers to shrink due to heat.
Since the PES fiber of the present invention is an undrawn PES fiber, its dry heat shrinkage rate can be kept extremely low. As a result, it is possible to produce a fiber that has excellent dimensional stability even in high-temperature environments, maintains high strength, and has little variation in strength. Furthermore, because it has excellent tensile elongation, it has good passability through subsequent processes and excellent processability as a fiber, making it a fiber that can be used in high-performance textile products.
Furthermore, the PES fibers of the present invention can be spun using a polyethersulfone resin with a simple structure and can be produced by a melt spinning method that does not require solvent recovery, thus eliminating the need for special spinning equipment and resulting in PES fibers that are superior from the standpoint of the environment and cost. In addition, since no solvent is used in spinning, the content of impurities can be significantly reduced, resulting in high-performance fibers.

[ポリエーテルサルホン樹脂]
本発明に使用するポリエーテルサルホン樹脂は、特定のポリエーテルサルホン構成単位を含み、かつ、所定の特性を満たすものであるため、成形加工性と耐熱性、低熱収縮率性とのバランスが良好である。
本発明のポリエーテルサルホン繊維は、以下のポリエーテルサルホン樹脂からなり、ポリエーテルサルホン樹脂は、主に下記式(1)で示される繰り返し単位を含む。
[Polyethersulfone resin]
The polyethersulfone resin used in this invention contains specific polyethersulfone constituent units and satisfies predetermined properties, thus offering a good balance between moldability, heat resistance, and low thermal shrinkage.
The polyethersulfone fiber of the present invention consists of the following polyethersulfone resin, the polyethersulfone resin mainly contains repeating units represented by the following formula (1).

(ポリエーテルサルホン樹脂の構成単位)
式(1)の繰り返し単位について、以下に詳述する。
ポリエーテルサルホン樹脂を構成する全繰り返し単位に対する、式(1)の繰り返し単位の含有モル%は、95モル%以上であることが好ましい。
前記モル%は、耐熱性の向上という観点からは、好ましくは98モル%以上、より好ましくは99モル%以上、最も好ましくは100モル%である。
(Constituent units of polyethersulfone resin)
The repeating units of equation (1) are described in detail below.
The molar percentage of the repeating unit of formula (1) relative to the total repeating units constituting the polyethersulfone resin is preferably 95 mol% or more.
From the viewpoint of improving heat resistance, the aforementioned mol% is preferably 98 mol% or more, more preferably 99 mol% or more, and most preferably 100 mol%.

ポリエーテルサルホン樹脂の末端構造に特に制限はないが、炭素数5~14の鎖状脂肪族基を末端に有することが好ましい。
該鎖状脂肪族基は、飽和であっても不飽和であってもよく、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
There are no particular restrictions on the terminal structure of the polyethersulfone resin, but it is preferable that it has a chain-like aliphatic group having 5 to 14 carbon atoms at the end.
The chain-like aliphatic group may be saturated or unsaturated, and may be linear or branched.

本発明のポリエーテルサルホン樹脂は、高い耐熱性、強靭な機械特性、耐薬品性、耐加水分解性などの特徴を有する。また、エステルなどの加水分解しやすい結合を持たないため、耐熱水性に優れ、高温スチーム雰囲気中でも使用可能である。また、線膨脹係数が小さく、その温度依存性も小さいため寸法安定性に優れる。 The polyethersulfone resin of the present invention possesses characteristics such as high heat resistance, robust mechanical properties, chemical resistance, and hydrolysis resistance. Furthermore, because it does not contain easily hydrolyzable bonds such as esters, it exhibits excellent resistance to hot water and can be used even in high-temperature steam atmospheres. In addition, it has a low coefficient of linear expansion and low temperature dependence, resulting in excellent dimensional stability.

(ポリエーテルサルホン樹脂の条件)
本発明に使用するポリエーテルサルホン樹脂は、下記特性(a)および(b)を満たすことが好ましい。
特性(a):ガラス転移温度(Tg)が200℃以上
特性(b):還元粘度が0.30dl/g以上0.47dl/g以下
(Conditions for polyethersulfone resin)
The polyethersulfone resin used in the present invention preferably satisfies the following characteristics (a) and (b).
Characteristics (a): Glass transition temperature (Tg) of 200°C or higher. Characteristics (b): Reducing viscosity of 0.30 dl/g or higher and 0.47 dl/g or lower.

ポリエーテルサルホン樹脂は、上記特性(a)および(b)を満たすことで、紡糸加工性と耐熱性とのバランスが良好である。ポリエーテルサルホン樹脂は、成形時にせん断発熱が発生しやすいため、特性(a)および(b)は紡糸条件に影響する。したがって、特性(a)および(b)の両方を満たすポリエーテルサルホン樹脂は、良好な紡糸加工性を有するものともなる。 Polyethersulfone resins, by satisfying the above properties (a) and (b), exhibit a good balance between spinnability and heat resistance. Since polyethersulfone resins are prone to shear heat generation during molding, properties (a) and (b) affect the spinning conditions. Therefore, polyethersulfone resins that satisfy both properties (a) and (b) also possess good spinnability.

特性(a)に関して、ポリエーテルサルホン樹脂のガラス転移温度(Tg)は、耐熱性の観点から200℃以上が好ましく、より好ましくは210℃以上、更に好ましくは220℃以上であり、高い紡糸加工性を発現する観点からは、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下、更に好ましくは230℃以下である。
ポリエーテルサルホン樹脂のガラス転移温度(Tg)が200℃未満であると耐熱性が低く不十分になる傾向がある。
ポリエーテルサルホン樹脂のガラス転移温度(Tg)は、次の方法によって測定することができる。示差走査熱量測定法(DSC法)を用いて、30℃から予測されるガラス転移温度よりも30℃高い温度以上まで、昇温速度、10℃/分の昇温条件で昇温し、1分間保持した後、20℃/分の降温条件で0℃まで一旦冷却し、1分間保持した後、再度10℃/分の昇温条件で測定した際に観察されるガラス転移温度(Tg)を測定する。
Regarding characteristic (a), the glass transition temperature (Tg) of the polyethersulfone resin is preferably 200°C or higher, more preferably 210°C or higher, and even more preferably 220°C or higher, from the viewpoint of exhibiting high spinnability, and preferably 250°C or lower, more preferably 240°C or lower, and even more preferably 230°C or lower.
Polyethersulfone resins with a glass transition temperature (Tg) below 200°C tend to have low and insufficient heat resistance.
The glass transition temperature (Tg) of polyethersulfone resin can be measured by the following method: Using differential scanning calorimetry (DSC), the temperature is increased from 30°C to at least 30°C higher than the predicted glass transition temperature at a heating rate of 10°C/min, held for 1 minute, then cooled to 0°C at a cooling rate of 20°C/min, held for 1 minute, and the glass transition temperature (Tg) observed when the temperature is measured again at a heating rate of 10°C/min is used.

特性(b)に関して、本発明の繊維に用いるポリエーテルサルホン樹脂の還元粘度は、0.30dl/g以上であることが好ましく、0.33dl/g以上であることがより好ましく、0.35dl/g以上であることが最も好ましい。また、0.47dl/g以下であることが好ましく、0.45dl/g以下であることがより好ましく、0.44dl/g以下とすることが最も好ましい。
還元粘度が上限を超えると溶融紡糸の紡糸工程において曳糸性に劣る傾向がある。
Regarding characteristic (b), the reduced viscosity of the polyethersulfone resin used in the fibers of the present invention is preferably 0.30 dl/g or more, more preferably 0.33 dl/g or more, and most preferably 0.35 dl/g or more. Furthermore, it is preferably 0.47 dl/g or less, more preferably 0.45 dl/g or less, and most preferably 0.44 dl/g or less.
When the reducing viscosity exceeds the upper limit, the spinning process in melt spinning tends to result in poor spinnability.

本発明における還元粘度は、JIS K7367-1(2002)に記載の方法を参考にして、ウベローデ粘度管を用い、ジメチルホルムアミド(DMF)中、25℃ 、1g/dlの条件で測定して算出する値である。
なお、還元粘度(ηsp/c、単位dl/g)は、下記式に基づき計算し、5回の測定値を平均化した値を使用する。
ηsp/c=(t-t0)/t0/c (dl/g)
t ; 重合体溶液の粘度計における標線間の通過時間(秒)
t0 ; 純溶媒の粘度計の標線間の通過時間(秒)
c ; 重合体溶液の濃度(g/dl)
The reduced viscosity in this invention is a value calculated by measuring it using an Ubbelohde viscous tube in dimethylformamide (DMF) at 25°C and a concentration of 1 g/dl, with reference to the method described in JIS K7367-1 (2002).
The reduced viscosity (η sp /c, in units of dl/g) is calculated based on the following formula, and the average of five measured values is used.
η sp /c=(t−t 0 )/t 0 /c (dl/g)
t; Transit time between markings in a polymer solution viscometer (seconds)
t 0 ; Transit time between markings on a viscometer of pure solvent (seconds)
c; Concentration of polymer solution (g/dl)

本発明に使用するポリエーテルサルホン樹脂には、その特性が阻害されない範囲で、艶消剤、可塑剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、および、樹脂改質剤等の任意成分を、必要に応じて配合することができる。
さらにポリエーテルサルホン樹脂は、該ポリエーテルサルホン樹脂が本来有する物性を利用しつつ、所望の性能を付与する観点から、充填剤、難燃剤、着色剤、摺動性改良剤、酸化防止剤、および導電剤から選ばれる少なくとも1種の添加剤を配合してもよい。
The polyethersulfone resin used in the present invention may contain, as needed, any components such as matting agents, plasticizers, antistatic agents, color inhibitors, gelling inhibitors, and resin modifiers, provided that their properties are not impaired.
Furthermore, the polyethersulfone resin may be blended with at least one additive selected from fillers, flame retardants, colorants, lubrication improvers, antioxidants, and conductive agents, in order to utilize the inherent properties of the polyethersulfone resin while imparting desired performance.

本発明に使用するポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が200℃以上250℃以下で、還元粘度が0.30dl/g以上0.47dl/g以下として溶融紡糸を行うことが好ましい。これにより、ポリエーテルサルホン繊維を延伸処理することなく容易にかつ安定して製造することができる。溶融紡糸する際の温度は、好ましくは340℃以上410℃以下である。
ポリエーテルサルホン樹脂は、溶融粘度が比較的高いため成形時にせん断発熱が発生しやすく紡糸条件に影響する。したがって、ガラス転移温度および還元粘度が上記範囲にあることによって、紡糸加工性と耐熱性および熱収縮率とのバランスが良好となる。
The polyethersulfone resin used in the present invention preferably has a glass transition temperature (Tg) of 200°C to 250°C and a reduced viscosity of 0.30 dl/g to 0.47 dl/g, and is melt-spun accordingly. This allows for the easy and stable production of polyethersulfone fibers without stretching treatment. The melt-spinning temperature is preferably 340°C to 410°C.
Polyethersulfone resins have a relatively high melt viscosity, which makes them prone to shear heating during molding and affects spinning conditions. Therefore, a good balance between spinnability, heat resistance, and thermal shrinkage is achieved when the glass transition temperature and reduced viscosity are within the above range.

[ポリエーテルサルホン樹脂の溶融紡糸]
次に、ポリエーテルサルホン樹脂の溶融紡糸方法について説明する。
上記で得られた、ガラス転移温度(Tg)が200℃以上、還元粘度が0.30dl/g以上0.47dl/g以下であるポリエーテルサルホン樹脂を、十分に乾燥して以下の条件(a)の乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を得る(乾燥工程)。
その後、乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を加熱溶融して溶融物を得る(溶融工程)。
そして、溶融物を口金より吐出し、紡糸を形成する(紡糸工程)。
さらに、口金より吐出成形された紡出糸を集束してフィラメントを得る(集束工程)。
最後に、フィラメントを管に巻取る(巻取工程)。
このように以下の条件(a)~(e)に従い、本発明のポリエーテルサルホン繊維を製造することができる。
条件(a):乾燥ポリエーテルサルホン樹脂の水分率が50ppm未満
条件(b):吐出の線速度が5.0m/min以上50.0m/min以下
条件(c):紡糸時のせん断速度が300s-1以上90,000s-1以下
条件(d):紡糸温度が340℃以上410℃以下
条件(e):巻取速度が550m/分以上
本発明の製造方法では、後工程として、集束されたフィラメントを加熱延伸する延伸工程を実質的に行わない点に特徴がある。
なお、後工程として、集束されたフィラメントを150℃以上300℃以下で加熱し、熱処理工程をさらに行ってもよい。
以下、各工程について詳説する。
[Melting spinning of polyethersulfone resin]
Next, we will explain the melt spinning method for polyethersulfone resin.
The polyethersulfone resin obtained above, having a glass transition temperature (Tg) of 200°C or higher and a reduced viscosity of 0.30 dl/g or higher and 0.47 dl/g or lower, is thoroughly dried to obtain a dried polyethersulfone resin under the following conditions (a) (drying step).
Subsequently, the dried polyethersulfone resin is heated and melted to obtain a molten product (melting step).
Then, the molten material is extruded from the die to form a spindle (spinning process).
Furthermore, the spun yarn extruded from the die is bundled together to obtain a filament (bundling process).
Finally, the filament is wound onto a tube (winding process).
In this way, the polyethersulfone fibers of the present invention can be manufactured according to the following conditions (a) to (e).
Condition (a): Moisture content of the dry polyethersulfone resin is less than 50 ppm. Condition (b): Linear velocity of extrusion is 5.0 m/min or more and 50.0 m/min or less. Condition (c): Shear velocity during spinning is 300 s⁻¹ or more and 90,000 s⁻¹ or less. Condition (d): Spinning temperature is 340°C or more and 410°C or less. Condition (e): Winding speed is 550 m/min or more. The manufacturing method of the present invention is characterized in that it substantially does not involve a subsequent drawing process in which the bundled filaments are heated and drawn.
Furthermore, as a subsequent step, the bundled filaments may be heated to a temperature of 150°C to 300°C to perform a heat treatment process.
The following provides a detailed explanation of each step.

(乾燥工程)
上記で得られたポリエーテルサルホン樹脂を真空乾燥機内に貯蔵して100℃以上200℃以下に加温した状態で、10時間以上30時間以下乾燥する。ポリエーテルサルホン樹脂は吸湿性があるため、十分に乾燥を行うことが好ましい。
ポリエーテルサルホン樹脂の水分率は、乾燥工程によって50ppm未満とすることが好ましい。ポリエーテルサルホン樹脂の水分率は、30ppm以下とすることがより好ましく、25ppm以下とすることがさらに好ましい。これにより、紡糸時の気泡の発生を防止することができる。
乾燥ポリエーテルサルホン樹脂の形態は、ペレット状でも粉体状であってもよい。乾燥は、窒素流通下で行ってもよく、またタンブラーなどを用いて流動下乾燥させてもよい。
乾燥ポリエーテルサルホン樹脂の含水率が50ppm未満とすることで、溶融時に水分によるガスの発生を防止し、紡出糸中にボイドが含まれたり、ゲル状の不溶解物が発生して安定した紡糸が行えなくなるなどの問題を好ましく防止することができる。
乾燥工程から紡糸工程までの間は、ポリエーテルサルホン樹脂の水分率が増加しないよう30℃以上の環境を維持することが好ましく、40℃以上の環境を維持することがより好ましい。上限は80℃以下の環境を維持することが好ましい。また、窒素フローさせるとより好ましい。
(drying process)
The polyethersulfone resin obtained above is stored in a vacuum dryer and dried at a temperature of 100°C to 200°C for 10 to 30 hours. Since polyethersulfone resin is hygroscopic, it is preferable to dry it thoroughly.
The moisture content of the polyethersulfone resin is preferably less than 50 ppm through the drying process. More preferably, the moisture content of the polyethersulfone resin is 30 ppm or less, and even more preferably 25 ppm or less. This prevents the generation of air bubbles during spinning.
The dried polyethersulfone resin may be in pellet or powder form. Drying may be carried out under nitrogen flow or under fluid flow using a tumbler or the like.
By keeping the water content of the dry polyethersulfone resin below 50 ppm, it is possible to prevent the generation of gas due to moisture during melting, thereby effectively preventing problems such as the inclusion of voids in the spun yarn or the formation of gel-like insoluble matter that would prevent stable spinning.
From the drying process to the spinning process, it is preferable to maintain an environment of 30°C or higher, and more preferably 40°C or higher, to prevent an increase in the moisture content of the polyethersulfone resin. The upper limit is preferably 80°C or lower. Furthermore, nitrogen flow is even more preferable.

(紡糸工程)
本発明におけるポリエーテルサルホン樹脂の溶融押出は、溶融紡糸に適するものであればよく、公知の方法を用いればよい。例えば、ポリエーテルサルホン樹脂は、ペレット化され、エクストルーダー型の押出機1によって溶融押出されてよい。
図1に、押出機1からポリエーテルサルホン樹脂を溶融押出し、溶融紡糸してポリエーテルサルホン繊維を製造する方法の一例を示す。
押出機1から押出された溶融樹脂は配管を通り、紡糸ヘッドへ送られ、ギアポンプ2等の公知の計量装置で計量され、紡糸パック3内でフィルターを通過した後、紡糸口金3aに入る。
(Spinning process)
The melt extrusion of the polyethersulfone resin in the present invention can be any known method, as long as it is suitable for melt spinning. For example, the polyethersulfone resin may be pelletized and then melt-extruded using an extruder-type extruder 1.
Figure 1 shows an example of a method for producing polyethersulfone fibers by melt-extruding polyethersulfone resin from an extruder 1 and melt-spinning it.
The molten resin extruded from the extruder 1 passes through piping and is sent to the spinning head, where it is measured by a known metering device such as a gear pump 2, passes through a filter in the spinning pack 3, and then enters the spinning die 3a.

条件(d)における紡糸温度は、ギアポンプ2から紡糸口金3aまでの溶融樹脂の温度であり、ポリエーテルサルホン樹脂が340℃以上410℃以下であることが好ましい。紡糸温度が下限より低いと濾過圧上昇またはエクストルーダーへの過負荷の問題が生じ、上限を超えると熱分解の影響により繊維の品質が劣化する可能性がある。本発明におけるさらに好適な紡糸温度は340℃以上390℃以下であり、345℃以上375℃以下が最も好ましい。
ポリエーテルサルホン樹脂は溶融粘度が高いため、せん断発熱によりシリンダ温度設定値に比べ樹脂温度が高くなる傾向がある。したがって、樹脂温度を確認しながら成形を行うことが好ましい。溶融粘度が上限を超えると溶融紡糸時の曳糸性が悪くなり、溶融粘度が下限を超えると安定した紡出が困難となる。
In condition (d), the spinning temperature is the temperature of the molten resin from the gear pump 2 to the spinneret 3a, and it is preferable that the polyethersulfone resin is between 340°C and 410°C. If the spinning temperature is lower than the lower limit, problems such as increased filtration pressure or overloading of the extruder may occur, and if it exceeds the upper limit, the quality of the fibers may deteriorate due to the effects of thermal decomposition. A more preferable spinning temperature in the present invention is between 340°C and 390°C, with 345°C and 375°C being the most preferable.
Because polyethersulfone resin has a high melt viscosity, the resin temperature tends to be higher than the cylinder temperature setting due to shear heating. Therefore, it is preferable to perform molding while monitoring the resin temperature. If the melt viscosity exceeds the upper limit, the spinnability during melt spinning deteriorates, and if the melt viscosity exceeds the lower limit, stable spinning becomes difficult.

条件(c)における紡糸口金孔内のせん断速度γは、300s-1以上90,000s-1以下とすることが好ましく、340s-1以上60,000s-1以下とすることがより好ましく、5,000s-1以上60,000s-1以下とすることがさらに好ましい。
せん断速度γは、次式により求める。
γ=4Q/πr3
(但し、rは紡糸口金孔の半径(cm)、Qは単孔当たりのポリマー吐出量(cm3/sec))
せん断速度γが上記範囲であると、繊維の配向が十分となり、細繊度の繊維が得られやすく、目的の物性が得られやすい傾向にある。
また、ポリエーテルサルホン樹脂の滞留時間を短く設定することが好ましい。滞留時間が長くなると熱分解の影響により溶融粘度が上昇したり気泡が発生して繊維の品質が劣化したり糸切れが生じたりする場合がある。
In condition (c), the shear rate γ in the spinneret hole is preferably 300 s⁻¹ or more and 90,000 s⁻¹ or less, more preferably 340 s⁻¹ or more and 60,000 s⁻¹ or less, and even more preferably 5,000 s⁻¹ or more and 60,000 s⁻¹ or less.
The shear rate γ is calculated using the following formula.
γ = 4Q/πr 3
(where r is the radius of the spinneret hole (cm), and Q is the polymer discharge rate per single hole ( cm³ /sec))
When the shear rate γ is within the above range, the fiber orientation is sufficient, making it easier to obtain fine-denier fibers and thus easier to obtain the desired physical properties.
Furthermore, it is preferable to set a short residence time for the polyethersulfone resin. If the residence time is too long, thermal decomposition may increase the melt viscosity, cause bubbles to form, degrade the quality of the fibers, or lead to yarn breakage.

紡糸口金3aの孔径D(直径)は、0.09mm以上0.70mm以下が好ましく、0.12mm以上0.45mm以下がより好ましい。
また、紡糸口金3aの直下には、ヒーターおよび保温筒を設置することで、吐出された繊維の径を安定化させると共に、外気によって紡糸口金表面温度および紡糸口金下の雰囲気温度の変化を抑えられ、ドラフトによる細化が均一になり、糸切れや毛羽発生等がない安定した紡糸とすることができる。
The hole diameter D of the spinneret 3a is preferably 0.09 mm or more and 0.70 mm or less, and more preferably 0.12 mm or more and 0.45 mm or less.
Furthermore, by installing a heater and a heat-retaining cylinder directly below the spinneret 3a, the diameter of the extruded fibers is stabilized, and changes in the surface temperature of the spinneret and the ambient temperature below the spinneret are suppressed by the outside air. This results in uniform finening due to the draft, and stable spinning without yarn breakage or fluffing.

条件(b)における紡糸口金3aにおける紡糸繊維の吐出の線速度は、5.0m/min以上50.0m/min以下とすることが好ましく、10.0m/min以上40.0m/min以下とすることがより好ましい。
条件(c)における紡糸口金孔内のせん断速度は、300s-1以上90,000s-1以下とすることが好ましく、340s-1以上60,000s-1以下とすることがより好ましく、5,000s-1以上60,000s-1以下とすることがさらに好ましい。
そして、条件(e)における巻取速度(紡糸速度)は、550m/min以上であることが好ましく、600m/min以上とすることがより好ましく、650m/min以上とすることがさらに好ましい。この場合、巻取速度の上限値は5,000m/min以下が好ましく、4,000m/min以下であることがより好ましい。
また、線速度に対する巻取速度の比は、40倍以上1,600倍以下とすることが好ましい。
これにより、溶融紡糸法によって高品質のポリエーテルサルホン繊維を製造することがきる。
In condition (b), the linear velocity of the spinning fiber discharge at the spinneret 3a is preferably 5.0 m/min or more and 50.0 m/min or less, and more preferably 10.0 m/min or more and 40.0 m/min or less.
In condition (c), the shear rate in the spinneret hole is preferably 300 s⁻¹ or more and 90,000 s⁻¹ or less, more preferably 340 s⁻¹ or more and 60,000 s⁻¹ or less, and even more preferably 5,000 s⁻¹ or more and 60,000 s⁻¹ or less.
Furthermore, the winding speed (spinning speed) in condition (e) is preferably 550 m/min or more, more preferably 600 m/min or more, and even more preferably 650 m/min or more. In this case, the upper limit of the winding speed is preferably 5,000 m/min or less, and more preferably 4,000 m/min or less.
Furthermore, the ratio of the winding speed to the linear speed is preferably between 40 and 1,600 times.
This makes it possible to produce high-quality polyethersulfone fibers using the melt spinning method.

集束工程、巻取工程、および後工程の加熱について、さらに具体的に説明する。
(集束工程)
紡糸口金3aより吐出成形された紡出糸は、油剤付与装置で所定の油剤が塗布され、1本のフィラメントに集束される。
本発明のポリエーテルサルホン繊維はフィラメントであるが、モノフィラメントでもマルチフィラメントでもよい。マルチフィラメントの場合、その単糸数は6以上とすることが好ましい。単糸数が6未満であるとマルチフィラメント自体の強度が弱くなり、工程通過性よく巻き取りを行うことが困難となり、糸切れ等を生じやすく、生産性が低下する可能性がある。
また、各単糸の断面形状は特に限定するものではなく、丸断面のもののみならず、目的や用途に応じて異形断面としてもよい。
The bundling process, winding process, and subsequent heating processes will be explained in more detail.
(Focusing process)
The spun yarn, extruded from the spinneret 3a, is coated with a predetermined oil by an oil application device and bundled into a single filament.
The polyethersulfone fiber of the present invention is a filament, and may be either a monofilament or a multifilament. In the case of a multifilament, it is preferable that the number of single filaments be six or more. If the number of single filaments is less than six, the strength of the multifilament itself will be weaker, making it difficult to wind it smoothly through the process, which may lead to yarn breakage and a decrease in productivity.
Furthermore, the cross-sectional shape of each single filament is not particularly limited; it may be a round cross-section, or an irregular cross-section depending on the purpose and application.

(巻取工程)
集束工程を経てフィラメントとなったポリエーテルサルホン繊維は、その後、第一ゴデットロール4および第二ゴデットロール5で引き取られ、巻取りボビン6に巻き取られる。巻取速度は550m/min以上であることが好ましい。600m/min以上とすることがより好ましく、650m/min以上とすることがさらに好ましい。巻取速度の上限としては、5,000m/min以下であることが好ましく、4,000m/min以下であることがより好ましい。
第二ゴデットロール5と巻取りボビン6との間で測定される紡糸巻取り張力は4.7cN以上47cN以下が好ましい。張力が4.7cN未満になると、繊維が弛むことにより第二ゴデットロール5に糸が巻きついたり、巻取りボビン6の形状不良を起こしたりする場合がある。なお、本発明において紡糸巻取り張力は、巻取りボビン6で巻き取られる際にかかる張力について測定したものを示したものである。
(winding process)
The polyethersulfone fibers, which have become filaments after the bundling process, are then taken up by the first godet roll 4 and the second godet roll 5 and wound onto the winding bobbin 6. The winding speed is preferably 550 m/min or more. It is more preferably 600 m/min or more, and even more preferably 650 m/min or more. The upper limit of the winding speed is preferably 5,000 m/min or less, and more preferably 4,000 m/min or less.
The spinning tension measured between the second godet roll 5 and the winding bobbin 6 is preferably between 4.7 cN and 47 cN. If the tension is less than 4.7 cN, the fibers may slacken, causing the yarn to wrap around the second godet roll 5 or resulting in a defective shape of the winding bobbin 6. In this invention, the spinning tension refers to the tension measured when the yarn is wound onto the winding bobbin 6.

(後工程:加熱処理)
上述のようにして得られたポリエーテルサルホン繊維は、一定時間加熱処理をしてもよい。この加熱処理は、窒素ガスなどの不活性雰囲気下において行ってもよい。
(Post-processing: heat treatment)
The polyethersulfone fibers obtained as described above may be subjected to heat treatment for a certain period of time. This heat treatment may be carried out under an inert atmosphere such as nitrogen gas.

上述のように、本発明のポリエーテルサルホン繊維は、紡糸後の工程として延伸処理(延伸工程)を含まない。非延伸性のPES繊維とすることで、100℃を超えるような高温環境でもエントロピー収縮が発生せず、繊維の収縮を好ましく防止することができる。特に、ポリエーテルサルホン樹脂は、非晶性の熱可塑性樹脂であるため、延伸または熱処理を行っても配向結晶が起こらない反面、延伸処理を施すと乾熱収縮率が高くなり、寸法安定性が悪くなる。
なお、ここでいう延伸処理とは、繊維を1.2倍以上の長さに延伸加工することをいい、上述の巻取などの工程で繊維に適宜張力を与える操作は延伸工程にはあたらない。
As described above, the polyethersulfone fibers of the present invention do not include a stretching process (stretching step) as a post-spinning step. By using non-stretchable PES fibers, entropy shrinkage does not occur even in high-temperature environments exceeding 100°C, and fiber shrinkage can be effectively prevented. In particular, since polyethersulfone resin is an amorphous thermoplastic resin, orientation crystals do not occur even when stretched or heat-treated. On the other hand, stretching treatment increases the dry heat shrinkage rate and worsens dimensional stability.
In this context, "stretching" refers to the process of stretching fibers to 1.2 times or more their original length. Operations that apply appropriate tension to the fibers during processes such as winding, as described above, do not constitute a stretching process.

(ポリエーテルサルホン繊維の物性)
上述のようにして得られたポリエーテルサルホン繊維は、上記のせん断速度γ、孔径D、巻取速度比などを調整することによって、以下の物性とすることが好ましい。
すなわち、溶融紡糸して得られるポリエーテルサルホン繊維の繊度は、総繊度として、30dtex以上であることが好ましく、50dtex以上がより好ましい。単糸繊度として、1dtex以上12dtex程度が好ましい。
また、ポリエーテルサルホン繊維の形態は、モノフィラメントであってもマルチフィラメントであってもよい。マルチフィラメントの場合は、フィラメント数は6フィラメント以上が好ましい。
また、ポリエーテルサルホン繊維の破断強度は、1.0cN/dtex以上であることが好ましく、1.2cN/dtex以上がより好ましく、1.5cN/dtex以上がさらに好ましい。
さらに、ポリエーテルサルホン繊維の破断強度のばらつきは、±0.3cN/dtex未満であることが好ましく、±0.2cN/dtex以内とすることがより好ましい。
また、ポリエーテルサルホン繊維の破断伸度は、10%以上200%以下であることが好ましく、20%以上180%以下がより好ましく、30%以上170%以下がさらに好ましい。
これによって、高強度であり、かつ、寸法安定性、熱安定性等の特性にも優れたポリエーテルサルホン繊維にすることができる。
(Physical properties of polyethersulfone fibers)
The polyethersulfone fibers obtained as described above are preferably given the following physical properties by adjusting the shear rate γ, pore size D, winding speed ratio, etc.
In other words, the fineness of the polyethersulfone fiber obtained by melt spinning is preferably 30 dtex or more as a total fineness, and more preferably 50 dtex or more. As a single filament fineness, it is preferably 1 dtex or more and about 12 dtex.
Furthermore, the polyethersulfone fiber may be monofilament or multifilament. In the case of multifilament, the number of filaments is preferably six or more.
Furthermore, the tensile strength of the polyethersulfone fiber is preferably 1.0 cN/dtex or higher, more preferably 1.2 cN/dtex or higher, and even more preferably 1.5 cN/dtex or higher.
Furthermore, the variation in the tensile strength of the polyethersulfone fibers is preferably less than ±0.3 cN/dtex, and more preferably within ±0.2 cN/dtex.
Furthermore, the elongation at break of the polyethersulfone fiber is preferably 10% to 200%, more preferably 20% to 180%, and even more preferably 30% to 170%.
This makes it possible to produce polyethersulfone fibers that are high in strength and also have excellent properties such as dimensional stability and thermal stability.

そして、本発明のポリエーテルサルホン繊維の200℃における乾熱収縮率は5%以下であり、4%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、2%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが最も好ましい。
乾熱収縮率が5%以下であると、さまざまな産業用資材に供することができる。特に、高温環境下にあっても寸法安定性に優れるので、精密な部品等または過酷な環境で作られまたは使用される製品等にも使用することができる。
例えば、繊維を熱融着して不織布形態で固定する熱接着性複合繊維として用いる場合、熱接着性複合繊維は複合樹脂成分の特性差から、熱処理工程において大きな熱収縮が発生して繊維が緻密になった部位が硬くなるという問題がある。乾熱収縮率を上記上限値以下とすることによって、不織布が収縮し硬化することを防止し、また寸法安定性が向上し、高品位な不織布を得ることができる。
また、ポリエーテルサルホン繊維を構成する樹脂の還元粘度は、0.30dl/g以上であることが好ましい。これにより、加工性が良好になり、糸切れ等が発生せず品質の良い繊維を得ることができる。
Furthermore, the dry heat shrinkage rate of the polyethersulfone fiber of the present invention at 200°C is 5% or less, preferably 4% or less, more preferably 3% or less, even more preferably 2% or less, and most preferably 1% or less.
A dry heat shrinkage rate of 5% or less allows for use in a variety of industrial materials. In particular, its excellent dimensional stability even in high-temperature environments makes it suitable for use in precision parts or products manufactured or used in harsh environments.
For example, when used as a heat-adhesive composite fiber to fix fibers in a nonwoven fabric form by heat fusion, heat-adhesive composite fibers have a problem in that, due to differences in the properties of the composite resin components, large thermal shrinkage occurs during the heat treatment process, causing the densely packed areas of the fibers to harden. By keeping the dry heat shrinkage rate below the above upper limit, it is possible to prevent the nonwoven fabric from shrinking and hardening, improve dimensional stability, and obtain a high-quality nonwoven fabric.
Furthermore, the reduced viscosity of the resin constituting the polyethersulfone fiber is preferably 0.30 dl/g or higher. This results in good processability and allows for the production of high-quality fibers without the occurrence of thread breakage.

[ポリエーテルサルホン繊維の用途]
本発明のポリエーテルサルホン繊維の用途としては、不織布、フィルター、ロープ等が挙げられる。例えば、長繊維として用い、あるいは製編織して布帛としたり、短繊維として不織布としてもよく、耐熱衣、断熱材、耐熱フィルター、絶縁紙料などの素材として有用である。また、電気特性に優れ電子基板として用いることができる。
本発明のポリエーテルサルホン繊維は、寸法安定性から精密な加工が可能であり、電気電子部品、自動車、医療の分野で用いることができる。環境ホルモンが出ない点から医療、食品の分野でも用いることができる。
[Uses of polyethersulfone fibers]
Applications of the polyethersulfone fibers of the present invention include nonwoven fabrics, filters, ropes, and the like. For example, they can be used as long fibers, or woven into fabrics, or as short fibers into nonwoven fabrics, and are useful as materials for heat-resistant clothing, heat insulation materials, heat-resistant filters, and insulating paper stocks. Furthermore, they have excellent electrical properties and can be used as electronic circuit boards.
The polyethersulfone fibers of the present invention can be precisely processed due to their dimensional stability and can be used in the fields of electrical and electronic components, automobiles, and medicine. Because they do not emit endocrine disruptors, they can also be used in the fields of medicine and food.

また、本発明のポリエーテルサルホン繊維は、加工性にも優れているため、複数種類の繊維を混繊してコミングル繊維としたり、繊維強化プラスチックに加工することもできる。また、本発明のポリエーテルサルホン繊維を短繊維で用いることで不織布としたり、不織布積層体または繊維強化プラスチックとして用いることもできる。このようにして得られたポリエーテルサルホン繊維の加工品は、その優れた強度から軽量化が可能となり、かつ過酷な環境にも耐え得ることから、宇宙、航空、自動車等の用途(構造体、エンジン部品など)にも好適である。
さらに、本発明のポリエーテルサルホン樹脂は、広い温度範囲での剛性、寸法安定性に優れ、高温での耐クリープ性、耐ガソリン、ガソホール、エンジンオイル耐性、摺動特性に優れるため、機械分野の用途に好適である。
Furthermore, the polyethersulfone fibers of the present invention have excellent processability, allowing them to be blended with multiple types of fibers to form commingled fibers or processed into fiber-reinforced plastics. Additionally, the polyethersulfone fibers of the present invention can be used as short fibers to form nonwoven fabrics, nonwoven laminates, or fiber-reinforced plastics. Processed polyethersulfone fibers obtained in this way are lightweight due to their excellent strength and can withstand harsh environments, making them suitable for applications in aerospace, automotive, and other fields (structures, engine parts, etc.).
Furthermore, the polyethersulfone resin of the present invention exhibits excellent rigidity and dimensional stability over a wide temperature range, as well as superior creep resistance, gasoline, gasohol, and engine oil resistance at high temperatures, and excellent sliding properties, making it suitable for applications in the mechanical field.

次に実施例を挙げて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

<ポリエーテルサルホン樹脂の測定方法>
実施例中の各特性値の測定は下記方法により行った。
1.還元粘度(ηsp/c)
還元粘度は、JIS K7367-1(2002)の記載を参考にして、ウベローデ粘度管を用い、ジメチルホルムアミド(DMF)中、25℃、1g/dlの条件で測定した。なお、還元粘度(ηsp/c、単位dl/g)は、下記に基づき計算し、5回の測定値を平均化した値を使用した。
ηsp/c=(t-t0 )/t0/c(dl/g)
t;重合体溶液の粘度計における標線間の通過時間(秒)
t0;純溶媒の粘度計の標線間の通過時間(秒)
c;重合体溶液の濃度(g/dl)
<Method for measuring polyethersulfone resin>
The characteristic values in the examples were measured using the following method.
1. Reduced viscosity (η sp /c)
The reduced viscosity was measured using an Ubbelohde viscosity tube in dimethylformamide (DMF) at 25°C and a viscosity of 1 g/dl, referring to the description in JIS K7367-1 (2002). The reduced viscosity (η sp /c, in units of dl/g) was calculated based on the following, and the average value of five measurements was used.
η sp /c=(t−t 0 )/t 0 /c(dl/g)
t; Transit time between markings in a polymer solution on a viscometer (seconds)
t 0 ; Transit time between markings on a viscometer of pure solvent (seconds)
c; Concentration of polymer solution (g/dl)

2.水分率(ppm)
カールフィッシャー式水分計(三菱化学社製、VA-200型)を用いて測定した。
2. Moisture content (ppm)
The measurement was performed using a Karl Fischer type moisture meter (Mitsubishi Chemical Corporation, VA-200 model).

3.強度、伸度、強度ばらつき
JIS L1013(2010)の標準時試験に準じ、島津製作所製の引張り試験機AGS-500NXを用い、試料長200mm、引張り速度200mm/分にて破断強さ、伸び率および弾性率(初期引張抵抗度)を求め、10点の平均値で表し、強度、伸度、強度ばらつきを測定した。
3. Strength, Elongation, and Strength Variation In accordance with the standard time test of JIS L1013 (2010), a Shimadzu AGS-500NX tensile testing machine was used to determine the breaking strength, elongation, and modulus of elasticity (initial tensile resistance) of a sample length of 200 mm at a tensile speed of 200 mm/min. The average value of 10 points was used to measure the strength, elongation, and strength variation.

4.ガラス転移温度(Tg)
示差走査熱量計装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「DSC-6220」)を用いて測定した。窒素雰囲気下、ポリエーテルサルホン樹脂に熱履歴を課した。熱履歴の条件は、昇温1度目(昇温速度10℃/分)、その後冷却(降温速度20℃/分)、その後昇温2度目(昇温速度10℃/分)とした。
4. Glass transition temperature (Tg)
Measurements were taken using a differential scanning calorimeter (DSC-6220, manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.). A thermal history was subjected to polyethersulfone resin under a nitrogen atmosphere. The thermal history conditions were as follows: first heating (heating rate 10°C/min), followed by cooling (cooling rate 20°C/min), and then a second heating (heating rate 10°C/min).

<ポリエーテルサルホン繊維の評価方法>
5.紡糸状況評価
2時間以上紡糸した際の紡糸状況を下記のように評価した。
○: 糸切れがなく安定的に紡糸ができた。
△: 2時間の紡糸中に糸切れが発生した。
(気泡:捲き付け可能だが、ノズル直下で樹脂劣化と思われる気泡が発生し糸切れや強度ムラが起きる)
巻取不可: 糸切れが多発して巻き取りができなかった(樹脂劣化の糸切れもしくはろ過圧上昇により捲き付け不可)。
紡糸不可:そもそも巻付けができなかった。
<Evaluation Method for Polyethersulfone Fibers>
5. Evaluation of Spinning Status The spinning status after spinning for more than two hours was evaluated as follows.
○: Spinning was successful and stable without any thread breakage.
△: The yarn broke during the 2-hour spinning process.
(Air bubbles: While it is possible to wrap the material, air bubbles, likely due to resin degradation, form directly beneath the nozzle, causing thread breakage and uneven strength.)
Unable to wind: Frequent thread breakage prevented winding (either due to resin degradation causing thread breakage or increased filtration pressure making winding impossible).
Spinning impossible: It was simply impossible to wind the yarn.

6.乾熱収縮率
JIS L1013(2010) 8.18.2 b)フィラメント寸法変化率(B法)によって、200℃の条件での乾熱寸法変化率(%)を求めた。
6. Dry Heat Shrinkage Rate The dry heat dimensional change rate (%) under conditions of 200°C was determined by JIS L1013 (2010) 8.18.2 b) Filament Dimensional Change Rate (Method B).

(実施例1)
<ポリエーテルサルホン樹脂の溶融紡糸工程>
ポリエーテルサルホン樹脂として、スミカエクセル(登録商標)3600G(住友化学株式会社製)を用いた。
このポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移点が225℃であり、還元粘度が0.36dl/gであった。
(Example 1)
<Melting spinning process of polyethersulfone resin>
Sumika Excel® 3600G (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as the polyethersulfone resin.
This polyethersulfone resin had a glass transition temperature of 225°C and a reducing viscosity of 0.36 dl/g.

このチップを160℃の真空乾燥機中で20時間乾燥した。水分率は20ppm以下であった(乾燥工程)。
得られた乾燥チップを、押出機1を用いて加熱しながら溶融押出し、ギアポンプ2で計量して、紡糸パック3に溶融押出した樹脂を供給した(溶融工程)。
紡糸温度360℃として、紡糸口金3aより押出し、繊維状に形成した。口金孔数は24個であり、紡糸口金3aより押出しした際の線速度は11.2m/min、せん断速度γは5931s-1であった(紡糸工程)。
These chips were dried in a vacuum dryer at 160°C for 20 hours. The moisture content was 20 ppm or less (drying process).
The obtained dried chips were melted and extruded using an extruder 1 while being heated, and the melted and extruded resin was metered by a gear pump 2 and supplied to a spinning pack 3 (melting process).
The spinning temperature was set to 360°C, and the material was extruded from the spinneret 3a to form fibers. The spinneret had 24 holes, the linear velocity during extrusion from the spinneret 3a was 11.2 m/min, and the shear rate γ was 5931 s⁻¹ (spinning process).

紡糸口金3aより吐出成形された紡出糸は、固化したところで油剤を付与し、口金直下30cmのところで、1本のマルチフィラメントに集束し(集束工程)、その後、ワインダーを用いて巻取速度(紡糸速度)650m/分で紙管に巻き取り、260dtex/24fのポリエーテルサルホン繊維を得た(巻取工程)。
得られた物性、紡糸性評価結果を表1に示す。
The spun yarn extruded from the spinneret 3a was lubricated once it had solidified, and was bundled into a single multifilament 30 cm directly below the spinneret (bundling step). Then, it was wound onto a paper tube using a winder at a winding speed (spinning speed) of 650 m/min to obtain a polyethersulfone fiber of 260 dtex/24 f (winding step).
The obtained physical properties and spinnability evaluation results are shown in Table 1.

(実施例2)
ポリエーテルサルホン樹脂として、スミカエクセル(登録商標)4100G(住友化学株式会社製)のチップを用い、紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様にしてポリエーテルサルホン繊維を得た。
なお、実施例2のポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度が225℃であり、還元粘度が0.43dl/gであった。
(実施例3)
紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様にしてポリエーテルサルホン繊維を得た。
(Example 2)
Polyethersulfone fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that a chip of Sumika Excel® 4100G (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as the polyethersulfone resin, and the spinning conditions were as shown in Table 1.
The polyethersulfone resin in Example 2 had a glass transition temperature of 225°C and a reduced viscosity of 0.43 dl/g.
(Example 3)
Polyethersulfone fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning conditions were as shown in Table 1.

(実施例4)
紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様にしてポリエーテルサルホン繊維を得た。
(実施例5)
紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様にしてポリエーテルサルホン繊維を得た。
(Example 4)
Polyethersulfone fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning conditions were as shown in Table 1.
(Example 5)
Polyethersulfone fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning conditions were as shown in Table 1.

(比較例1)
ポリエーテルサルホン樹脂として、スミカエクセル(登録商標)4800G(住友化学株式会社製)のチップを用い、紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様に紡糸をした。
なお、比較例1のポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度が225℃であり、還元粘度が0.48dl/gであった。
比較例1では、紡糸はできたものの、繊維の状態が悪く糸切れが多数発生して巻き取ることができなかった。
(Comparative Example 1)
Spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that a chip of Sumika Excel® 4800G (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as the polyethersulfone resin, and the spinning conditions were as shown in Table 1.
The polyethersulfone resin of Comparative Example 1 had a glass transition temperature of 225°C and a reduced viscosity of 0.48 dl/g.
In Comparative Example 1, although spinning was possible, the fiber quality was poor, resulting in numerous breaks and making it impossible to wind the yarn.

(比較例2)
紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様にした。
比較例2では、紡糸温度が低いため樹脂粘度が高く、ギアポンプ2(GP)が過負荷となり故障し、紡糸できなかった。
(Comparative Example 2)
The procedure was the same as in Example 1, except that the spinning conditions were as shown in Table 1.
In Comparative Example 2, the resin viscosity was high due to the low spinning temperature, causing the gear pump 2 (GP) to become overloaded and malfunction, making spinning impossible.

(比較例3)
ポリエーテルサルホン樹脂チップの水分率を60ppmとして、紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様に紡糸をした。
比較例3では、紡糸はできたものの、水分率が適正でなく、繊維中に気泡が多数発生して繊維の状態が悪く巻き取ることができなかった。
(Comparative Example 3)
Spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that the moisture content of the polyethersulfone resin chip was set to 60 ppm and the spinning conditions were as shown in Table 1.
In Comparative Example 3, although spinning was possible, the moisture content was not appropriate, resulting in the formation of numerous air bubbles within the fibers, which led to poor fiber condition and made it impossible to wind the fibers.

(比較例4)
実施例1と同様に紡糸をした後に、以下のように延伸処理を行った。
すなわち、巻取工程で巻き取ったポリエーテルサルホン繊維をローラに架けて捲き出し、150℃に加熱したロールヒーターへ導き、延伸倍率を1.7倍として延伸して、巻き取りを行った。
(Comparative Example 4)
After spinning in the same manner as in Example 1, the following stretching treatment was performed.
In other words, the polyethersulfone fibers wound in the winding process were placed on rollers and unwound, then guided to a roll heater heated to 150°C, stretched to a stretching ratio of 1.7 times, and then wound up.

(比較例5)
実施例1と同様に紡糸をした後に、以下のように延伸処理を行った。
すなわち、巻取工程で巻き取ったポリエーテルサルホン繊維をローラに架けて捲き出し、150℃に加熱したロールヒーターへ導き、延伸倍率を2.0倍として延伸して、巻き取りを行った。
(Comparative Example 5)
After spinning in the same manner as in Example 1, the following stretching treatment was performed.
In other words, the polyethersulfone fibers wound in the winding process were placed on rollers and unwound, then guided to a roll heater heated to 150°C, stretched to a stretching ratio of 2.0, and then wound up.

(比較例6)
ポリエーテルサルホン樹脂として、ウルトラゾーン(登録商標)E1010(BASF社製)のチップを用い、紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様に紡糸をした。
なお、比較例6のポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度が222℃であり、還元粘度が0.48dl/gであった。
比較例6では、紡糸はできたものの、繊維の状態が悪く糸切れが多数発生して巻き取ることができなかった。
(Comparative Example 6)
Spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that a tip of Ultrazone® E1010 (manufactured by BASF) was used as the polyethersulfone resin, and the spinning conditions were as shown in Table 1.
The polyethersulfone resin of Comparative Example 6 had a glass transition temperature of 222°C and a reduced viscosity of 0.48 dl/g.
In Comparative Example 6, although spinning was possible, the fiber quality was poor, resulting in numerous breaks and making it impossible to wind the yarn.

(比較例7)
ポリエーテルサルホン樹脂として、ウルトラゾーン(登録商標)E2010(BASF社製)のチップを用い、紡糸条件を表1の通りとする以外は、実施例1と同様に紡糸をした。
なお、比較例7のポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度が225℃であり、還元粘度が0.56dl/gであった。
比較例7では、紡糸はできたものの、繊維の状態が悪く糸切れが多数発生して巻き取ることができなかった。
(Comparative Example 7)
Spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that a tip of Ultrazone® E2010 (manufactured by BASF) was used as the polyethersulfone resin, and the spinning conditions were as shown in Table 1.
The polyethersulfone resin of Comparative Example 7 had a glass transition temperature of 225°C and a reduced viscosity of 0.56 dl/g.
In Comparative Example 7, although spinning was possible, the fiber quality was poor, resulting in numerous breaks and making it impossible to wind the yarn.



表1および表2の結果から、実施例1ないし5のポリエーテルサルホン繊維は、乾熱収縮率が5%以下であり、かつ、破断強度が0.6cN/dtex以上、破断強度ばらつきが±0.3cN/dtex以内、伸度が10%以上200%未満であることが確認された。
そして、得られた繊維を集束してカット後抄紙工程を通り、カレンダー加工し不織布を作製した。実施例1~5から得られたポリエーテルサルホン繊維は、工程通過性が良好であり、得られた不織布の寸法安定性は良好であった。
From the results in Tables 1 and 2, it was confirmed that the polyethersulfone fibers of Examples 1 to 5 had a dry heat shrinkage rate of 5% or less, a breaking strength of 0.6 cN/dtex or more, a breaking strength variation of ±0.3 cN/dtex or less, and an elongation of 10% or more and less than 200%.
The obtained fibers were then bundled, cut, and passed through a papermaking process, followed by calendering to produce a nonwoven fabric. The polyethersulfone fibers obtained from Examples 1 to 5 exhibited good process passability, and the resulting nonwoven fabrics had good dimensional stability.

また、実施例1ないし3のポリエーテルサルホン繊維は、破断強度が1.0cN/dtex以上と強く、強度ばらつき少なく非常に優れた繊維であった。
そして、実施例1~3から得られたポリエーテルサルホン繊維は、後工程通過性および寸法安定性がより優れることが確認された。また、実施例1、2から得られた繊維の工程通過性・寸法安定性は特に優れていた。
Furthermore, the polyethersulfone fibers of Examples 1 to 3 were very excellent fibers with high tensile strength of 1.0 cN/dtex or higher and little variation in strength.
Furthermore, it was confirmed that the polyethersulfone fibers obtained from Examples 1 to 3 exhibited superior passability to subsequent processes and dimensional stability. In addition, the fibers obtained from Examples 1 and 2 showed particularly excellent process passability and dimensional stability.

一方で、比較例1ないし7では、紡糸ができないか、紡糸できたとしても繊維の状態が悪く巻き付けができなかった。
また、比較例4および5は、巻き付けができたとしても乾熱収縮率が悪く、後工程性および寸法安定性に問題があった。そして、比較例4および5で得られた繊維をカレンダー加工したところ、工程通過性が悪く、不織布の寸法安定性も不良であった。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, spinning was either not possible, or even if spinning was possible, the fiber quality was poor and winding was not possible.
Furthermore, even if winding was possible in Comparative Examples 4 and 5, the dry heat shrinkage rate was poor, resulting in problems with post-processing and dimensional stability. When the fibers obtained from Comparative Examples 4 and 5 were calendered, they exhibited poor process passability and poor dimensional stability of the nonwoven fabric.

1 押出機
2 ギアポンプ
3 紡糸パック
3a 紡糸口金
4 第一ゴデットロール
5 第二ゴデットロール
6 巻取りボビン

1. Extruder 2. Gear pump 3. Spinning pack 3a. Spinning die 4. First godet roll 5. Second godet roll 6. Winding bobbin

Claims (6)

下記式(1)で示される繰り返し単位を含むポリエーテルサルホン樹脂を含み、
前記ポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移点(Tg)は200℃以上250℃以下であり、還元粘度は0.30dl/g以上0.47dl/g以下であり、
200℃における乾熱収縮率が5%以下である、非延伸のポリエーテルサルホン繊維。
The material contains a polyethersulfone resin comprising repeating units shown in the following formula (1):
The aforementioned polyethersulfone resin has a glass transition temperature (Tg) of 200°C or higher and 250°C or lower, and a reduced viscosity of 0.30 dl/g or higher and 0.47 dl/g or lower.
Unstretched polyethersulfone fiber having a dry heat shrinkage rate of 5% or less at 200°C.
前記ポリエーテルサルホン樹脂は、式(1)で示される繰り返し単位を95モル%以上含む、請求項1に記載のポリエーテルサルホン繊維。 The polyethersulfone fiber according to claim 1, wherein the polyethersulfone resin contains 95 mol% or more of the repeating units represented by formula (1). 請求項1または2に記載のポリエーテルサルホン繊維が管に巻き付けられた、繊維パッケージ。 A fiber package in which polyethersulfone fibers according to claim 1 or 2 are wound around a tube. 請求項1または2に記載のポリエーテルサルホン繊維を含む、不織布。 A nonwoven fabric comprising polyethersulfone fibers according to claim 1 or 2. ポリエーテルサルホン樹脂を乾燥して乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を得る乾燥工程、
前記乾燥ポリエーテルサルホン樹脂を加熱溶融して溶融物を得る溶融工程、
前記溶融物を口金より吐出し、紡糸を形成する紡糸工程、
前記紡糸を集束してフィラメントを得る集束工程、および
前記フィラメントを巻取る巻取工程、
を含む非延伸のポリエーテルサルホン繊維の製造方法であって、
前記ポリエーテルサルホン樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が200℃以上250℃以下であり、還元粘度が0.30dl/g以上0.47dl/g以下であり、
以下の条件を満足する、非延伸のポリエーテルサルホン繊維の製造方法。
条件(a):前記乾燥ポリエーテルサルホン樹脂の水分率が50ppm未満
条件(b):吐出の線速度が5.0m/min以上50.0m/min以下
条件(c):紡糸時のせん断速度が300s -1 以上90,000s -1 以下
条件(d):紡糸温度が340℃以上410℃以下
条件(e):巻取速度が550m/分以上
A drying process to obtain dried polyethersulfone resin by drying polyethersulfone resin,
A melting step in which the dry polyethersulfone resin is heated and melted to obtain a molten product,
A spinning process in which the molten material is extruded from the die to form a spindle,
A bundling step of gathering the aforementioned spun yarn to obtain a filament, and a winding step of winding the aforementioned filament.
A method for producing unstretched polyethersulfone fibers containing,
The polyethersulfone resin has a glass transition temperature (Tg) of 200°C or higher and 250°C or lower, and a reduced viscosity of 0.30 dl/g or higher and 0.47 dl/g or lower.
A method for producing unstretched polyethersulfone fibers that satisfies the following conditions.
Condition (a): The moisture content of the dry polyethersulfone resin is less than 50 ppm. Condition (b): The linear discharge speed is 5.0 m/min or more and 50.0 m/min or less. Condition (c): The shear rate during spinning is 300 s⁻¹ or more and 90,000 s⁻¹ or less. Condition (d): The spinning temperature is 340°C or more and 410°C or less. Condition (e): The winding speed is 550 m/min or more.
前記条件(d)において、前記紡糸温度は340℃以上385℃以下である、請求項5に記載のポリエーテルサルホン繊維の製造方法。
The method for producing polyethersulfone fibers according to claim 5, wherein in condition (d) above, the spinning temperature is 340°C or higher and 385°C or lower.
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