JPH01272819A - ポリエーテルケトンモノフイラメントとその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、産業資材用途に適した実質的に芳香族ポリエ
ーテルケトンからなるモノフィラメントとその製造法に
関するものである。

（従来の技術） 芳香族ポリエーテルケトンは、特開昭５４−９０２９６
号公報に記載されているように、耐熱性、耐薬品性、耐
放射線性等の各種の優れた特性を有している。

このポリマーを繊維化することも試みられており１例え
ば、特開昭５７−１９１３２２号公報には１強度が４ｇ
／ｄ以上の繊維とその製造法が提案されている。

また、特開昭６２−２３１０１６号公報には、ガラス転
移温度以下の温度で延伸する方法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 芳香族ポリエーテルケトンから強伸度特性の優れたモノ
フィラメントを製造しようとする場合。

まず、延伸性の良好な未延伸糸を得る必要があるが、芳
香族ポリエーテルケトンは、融点が高く。

かつ高粘度のため、従来、芳香族ポリエーテルケトンか
ら延伸性の優れたモノフィラメントを製造することは困
難であった。

また１強伸度特性及び熱的特性の優れた延伸モノフィラ
メントを得るには、延伸、熱処理の条件を適切に選ぶ必
要があるが、上記のような低温延伸法では、均一な延伸
が困難で、優れた特性を有する延伸モノフィラメントを
得ることは困難であった。

本発明は、延伸性が良好な未延伸モノフィラメントを得
、これを適切な条件で延伸、熱処理することによって１
強伸度特性及び熱的特性の優れた芳香族ポリエーテルケ
トンモノフィラメントを製造しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は１次のとおりである。

ｆｌｌ　　実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなる
ポリマーを溶融紡糸して得られたモノフィラメントであ
って１強度が６ｇ／ｄ以上、２５０℃における熱収縮応
力が３００ｍｇ／ｄ以下であることを特徴とするポリエ
ーテルケトンモノフィラメント。

（２）　　実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなる
ポリマーを溶融紡糸してモノフィラメントを製造するに
際し、紡糸口金面から５〜２０ＣＩｌ＋までの間の雰囲
気の温度を２００〜４００℃に保ち、走行糸条の温度が
ガラス転移温度以下、５０℃以上の範囲内になった時点
で、　４０℃以下の水冷浴に導入して冷却して未延伸モ
ノフィラメントを得、これを第１段目でガラス転移温度
以上、２２０℃以下の熱媒浴、第２段目で融点以上、５
００℃以下の気体浴を通し、２段以上で延伸した後、熱
処理することを特徴とするポリエーテルケトンモノフィ
ラメントの製造法。

本発明でいう芳香族ポリエーテルケトンとは。

反復単位が下記（Ｉ）、（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）で表さ
れるポリマーである。

−ｏ＋ＣＯ−（１） −ｏｎ羽−ｏ＋ｃ　ｏ　−（ｎ　） −ｏｃ−（羽り＋ＣＯ＋　１） （１）はポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、　（Ｉ［）は
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、（Ｉ［［）
はポリエーテルケトンケトン（Ｐ　Ｅ　Ｋ　Ｋ）として
良く知られているポリマーである。

なお、これらのポリマーの融点及びガラス転移温度を示
すと次のとおりである。

融　　点　　ガラス転移温度 Ｐ　Ｅ　Ｋ　　　　　　３６５℃　　　　１６５℃ＰＥ
ＥＫ　　　　　３３４　　　　　１４５Ｐ　Ｅ　Ｋ　Ｋ
　　　　　３５０　　　　　１６５本発明のモノフィラ
メントは、このようなポリマーを溶融紡糸し、延伸、熱
処理して得られるものである。

本発明のモノフィラメントの第一の特徴は１強度が６　
ｇ／ｄ以上、好ましくは６．５ｇ／ｄ以上であることで
ある。強度が６　ｇ／ｄ未満のものでは産業資材用途に
使用するには９強度不足である。

また、第二の特徴は、２５０℃における熱収縮応力が３
００ｍｇ／ｄ以下、好ましくは２５０ｍｇ／ｄ以下であ
ることである。芳香族ポリエーテルケトンは、高融点、
高ガラス転移温度の耐熱性の良好なポリマーであるが、
高温での熱収縮応力を小さくすることはよりこの特性が
より生かされるのであり、２５０℃における熱収縮応力
が３００ｍｇ／　ｄを超えるものでは、耐熱性ポリマー
の利点が十分生かされず。

高温では、熱的に不安定となり、好ましくない。

なお９本発明のモノフィラメントの繊度は、５０〜１０
，０００デニールとなるように設定することが好ましい
。

次に２本発明のモノフィラメントの製造法について説明
する。

本発明の方法において、紡糸に供するポリマーとしては
、９６％硫酸を溶媒とし、２５℃で測定した固有粘度が
０．６以上、好ましくは０．７以上の高粘度のものが用
いられる。しかし、あまり高粘度のものを用いると、紡
糸温度を非常に高温にしなければならず、ポリマーのゲ
ル化等の問題が生じるので、固有粘度が１．４以下、好
ましくは１．２以下のポリマーを用いるのが適当である
。また、ポリマーには、艶消剤３着色剤等の改質剤が配
合されていてもよい。

このポリマーは、融点が高く、かつ高粘度のため１通常
の溶融紡糸方法より高温、すなわち、融点より２０〜８
０℃高い温度に保たれた紡糸口金より吐出し、紡糸口金
直下の高温雰囲気（加熱フード）中を通過させる。加熱
フードは、長さを紡糸口金面から５〜２Ｑｃｍ、好まし
くは５〜１５■、温度を２００〜４００℃、好ましくは
２５０〜３５０℃とすることが必要である。加熱フード
の長さが短すぎたり、温度が低すぎると、紡糸口金が冷
え、紡糸操業性が悪く。

逆に加熱フードの長さが長すぎたり、温度が高すぎると
、紡糸口金面の汚れが著しくなると共に無駄なエネルギ
ーを消費することになる。

加熱フードを通過した糸条は、その温度がガラス転移温
度以下、５０℃以上、好ましくは１２０〜７０℃になっ
た時点で、　４０℃以下、好ましくは２０〜４０℃の水
冷浴に導入され、冷却される。

水冷浴に導入される走行糸条の温度がガラス転移温度よ
り高い場合、水との温度差が大きいため。

表面部のみが冷却され、ゴム状の内層部は冷却されず、
モノフィラメントの表面層と内層に温度差が生じ、スキ
ン・コア構造の発現がみられ、その結果としてボイド発
生等が生じ、不均一な断面構造を有したものとなり、好
ましくない。特に、この現象は、融点近傍の糸条を水冷
浴に導入して冷却した場合に顕著であり、このようなモ
ノフィラメントからは、延伸しても強伸度特性が劣り、
不均一なモノフィラメントしか得られない。

水冷浴に導入する前に糸条の温度が５０℃より低くなる
ように冷却する場合、糸条の周りの雰囲気温度の影舌を
受けやすいと共に、冷却が徐々に進行するため、低伸度
のモノフィラメントしか得られず、結晶化が進行しすぎ
て、後の延伸操業性が悪くなる。

本発明の方法では、さらに水冷浴の温度も重要な因子で
ある。すなわち、水冷浴の温度が４０℃より高い場合、
冷却の効果が少なく、冷却が徐々に進行し、低伸度のモ
ノフィラメントしか得られない。

水冷浴で冷却されたモノフィラメントは、２０〜２００
０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは５０〜１０００ｍ／ｍｉｎの
速度で引き取られる。

このようにして得られた未延伸モノフィラメントは１次
いで、延伸、熱処理される。

延伸、熱処理は、未延伸のモノフィラメントを一旦巻き
取った後又は未延伸モノフィラメントの引き取りに連続
して行うことができる。

延伸は１強度特性の優れたモノフィラメントを得るため
、２段以上で行われる。延伸倍率は、未延伸モノフィラ
メントの引き取り速度、繊度等により異なるが９通常、
延伸操業性及び得られる延伸モノフィラメントの強伸度
特性の点で、第１段目で２〜４倍に延伸し、第２段目で
１．１〜２．０倍に延伸し、全延伸倍率が３〜６となる
ように行われる。全延伸倍率が低すぎると１強度的に十
分なものが得られず、高すぎると延伸操業性が悪くなる
。

第１段目の延伸は、ガラス転移温度以上、２２０℃以下
、好ましくは〔ガラス転移温度＋２０℃〕〜２００℃の
熱媒浴を通して行われる。この温度が低すぎると均一な
延伸ができず、一方、高すぎると続いて行われる第２段
目以降の延伸操業性が悪くなる。

また、加熱手段として、熱伝導性及び均−加熱性の点で
、熱媒浴を使用することが必要であり、熱媒としては、
グリセリン、シリコーンオイル、エンジンオイル等、加
熱温度に応じて適当なものが選定される。

第２段目の延伸は、融点以上、５００℃以下、好ましく
は融点以上、４５０℃以下の気体浴（通常、空気浴）を
通して行われる。この温度は、浴の長さや走行糸条の速
度等により変更する必要があるが。

この温度が低すぎると延伸性が悪く、一方、高すぎると
溶断してしまい延伸することができない。

ま、た、第２段目の延伸における加熱手段としては、第
１段目の延伸時に使用された加熱媒体を蒸発、飛散させ
るために、気体浴を使用することが必要である。

なお、気体浴（加熱筒）の直径は、できるだけ小さくし
た方が、熱効率が良くて好ましいが、融点以上に加熱さ
れているため、糸条が接触すると溶断するので、モノフ
ィラメントの直径の２〜１０　倍程度とするのが適当で
ある。

このようにして得られた延伸モノフィラメントは、高倍
率で延伸されているため、高温時の熱収縮応力が高く、
最終用途に使用するのに不適当であり、熱収縮応力を小
さくするため、続いて熱処理することが必要である。

熱処理は、緊張状態で行っても、弛緩状態で行ってもい
ずれでもよい。この際の加熱手段としは。

加熱ローラ、加熱板、加熱筒等が使用できるが。

２００℃〜〔融点−３０℃〕程度の加熱ローラを使用す
るのが好ましい。

第１図は１本発明の方法における延伸、熱処理装置の一
例を示す説明図であり、１は未延伸モノフィラメントの
パフケージ、２は供給ローラ、３は熱媒浴、４は第１延
伸ローラ、５は気体浴、６は第２延伸ローラ、７は加熱
ローラ、８は延伸モノフィラメントのパッケージである
。

このようにして得られる本発明の芳香族ポリエーテルケ
トンモノフィラメントは、耐熱性、耐薬品性、耐放射線
性、耐摩耗性等に優れた強伸度特性の優れたものであり
、研磨ブラシ等のブラシ類。

フィルター類、ガツト　ドライヤーキャンパス。

ゴム補強材等として用いられる。

次に１本発明における測定方法を説明する。

・・口金官　の２〜！塁庁 走行糸条から２ｃｍ離れた点で、紡糸口金面から５ＣＩ
！１の位置で、熱電対ＣＡを用い、安置計器社製デジタ
ル表面温度計タイプＨＬ３００型で測定した。

走丘糸条澁度 １２０℃以上については、ジャパンセンサーコーポレー
ション社製サーモスポットセンサーＴＳＳ−１５ＳＦＳ
型を用いて、非接触方式で測定した。

１２０℃以下については、熱電対ＣＡを用い、安置計器
社製デジタル表面温度計タイプＨＬ３００型で、走行糸
条に接触して測定した。

伎悼度 試料を２０℃、６５％ＲＨで、２４時間調湿した後。

島津製作所製のオートグラフＤ　Ｓ　Ｓ　−５００を用
い。

試料長３０ＣＩｍ、引張速度２５ｃ＋ｎ／ｍｉｎで測定
した。

勿邦Ｉト塵ガ カネボウエンジニアリング社製熱収縮応力測定器ＫＥ２
を使用し、長さ１６ｃｍの試料をループにして８ｃｍと
し、昇温速度１００℃／ｆｆ１ｉｎ、初荷重１／３０ｇ
／ｄの条件で測定した。

（実施例） 以下２本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例１ 固有粘度０．９０．ＰＥＥＫを用い２次のようにしてモ
ノフィラメントを製造した。

通常のエクストルーダー型溶融紡糸装置を用い。

紡糸口金直下に、内径６０ｍ、長さ１００ｍ、雰囲気温
度２５０℃の加熱フードを設け、紡糸温度を４００℃。

滞留時間を１０分以内とし、直径１．５ｍｍ、長さ３Ｎ
の吐出孔を有する紡糸口金から紡出して走行させた後、
糸条温度が９０°Ｃとなった時点で、４０℃の水冷浴に
導入で冷却した後、８０ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取す、
ｉ、ｓｏｏデニールの未延伸モノフィラメントを得た。

得られた未延伸モノフィラメントを、第１図に示したよ
うな装置を使用し、第１表に示す条件で延伸、熱処理し
、　１００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り。

延伸モノフィラメントを得た。

なお、第１段延伸の熱媒浴の熱媒としては１エンジンオ
イル系のものを使用し、第２段延伸の気体浴としては空
気浴を使用した。また１階２では。

第２延伸ローラ６と加熱ローラフの速度を等しくし、そ
れ以外では、加熱ローラフの速度を第２延伸ローラ６の
速度の０．９８倍とした。

得られた延伸モノフィラメントの特性値及び１０ｋｇ巻
きパッケージ形成時の延伸調子を第１表に示す。

（第１表において、１ｌｈｌ及び５〜８は比較例を示す
。） 第　　１　　表 第１表から明らかなように１本発明の要件を満足する階
２〜４では、延伸性が良好で１強伸度特性及び熱安定性
の優れたモノフィラメントが得られた。

これに対して、加熱媒体の温度がガラス転移温度より低
いＮＱＩ、２２０℃より高いぬ８．空気浴の温度が融点
より低い隘６では、いずれも延伸調子が悪く、熱収縮応
力の高いものしか得られなかった。

また、空気浴の温度が高すぎる隘７では２強度的に不十
分であり、延伸後、熱処理なしの１ｌｈ５では、熱安定
性の悪いものしか得られなかった。

第２図に、陽４（実施例）及び１ｌｈ５（比較例）で得
られたモノフィラメントの熱収縮応力曲線を示す。

第２図から明らかなように１本発明のモノフィラメント
は、温度変化に対して極めて安定である。

実施例２ 実施例１と同様の方法で未延伸モノフィラメントを製造
する際に、紡糸口金直下の雰囲気温度を第２表に示すよ
うに変え、水冷浴に導入する糸条の温度及び水冷浴の温
度を第２表に示すように変え、得られた未延伸モノフィ
ラメントを実施例１のｌ１ｍ＋と同様にして延伸し、延
伸モノフィラメントを得た。

結果を第２表に示す。

（第２表において、　Ｎｏ２１．２３及び２４は比較例
。）第２表から明らかなように２本発明の要件を満足す
る階２２では、延伸性が良好で２強伸度特性及び熱安定
性の優れたモノフィラメントが得られた。

これに対して、水冷浴に導入する糸条温度が高い階２１
では、不均一冷却のため、ボイドの存在するためか、延
伸性が悪かった。また、水冷浴の温度が高い隘２３及び
水冷浴に導入する糸条温度が低い階２４では、冷却効果
が乏しく９強伸度特性及び熱安定性は良好なものの、延
伸調子が悪かった。

（発明の効果） 本発明によれば、優れた強伸度特性を有するとともに、
耐熱性ポリマーとしての利点を生かす熱安定性の優れた
芳香族ポリエーテルケトンモノフィラメントが提供され
る。

また２本発明の方法によれば９強伸度特性及び熱安定性
の優れた芳香族ポリエーテルケトンモノフィラメントを
操業性良く、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の方法の実施に使用される延伸、熱処
理装置の一例を示す説明図、第２図は。 本発明の実施例（実施例１のｒｌｈ４）及び比較例（実
施例１ＯＮｌｌＬ５）のモノフィラメントの熱収縮応力
曲線を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
   マーを溶融紡糸して得られたモノフィラメントであって
   、強度が６ｇ／ｄ以上、２５０℃における熱収縮応力が
   ３００ｍｇ／ｄ以下であることを特徴とするポリエーテ
   ルケトンモノフィラメント。
2. （２）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
   マーを溶融紡糸してモノフィラメントを製造するに際し
   、紡糸口金面から５〜２０ｃｍまでの間の雰囲気の温度
   を２００〜４００℃に保ち、走行糸条の温度がガラス転
   移温度以下、５０℃以上の範囲内になった時点で、４０
   ℃以下の水冷浴に導入して冷却して未延伸モノフィラメ
   ントを得、これを第１段目でガラス転移温度以上、２２
   ０℃以下の熱媒浴、第２段目で融点以上、５００℃以下
   の気体浴を通し、２段以上で延伸した後、熱処理するこ
   とを特徴とするポリエーテルケトンモノフィラメントの
   製造法。