JPH0465521A - ポリフェニレンサルファイド系モノフィラメントの製造方法 - 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］ 本発明はポリフェニレンサルファイド系モノフィラメン
トの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは熱延
伸後に耐屈曲摩耗性および耐屈曲疲労性に優れ、特に抄
紙カンバス用織物およびフィルター用織物などの産業用
途に適したポリフェニレンサルファイド系モノフィラメ
ントの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 抄紙カンバス用織物およびフィルター用織物などの産業
用途の織物においては、該織物か例えば１３０℃以上の
高温雰囲気や、高濃度の酸、高濃度のアルカリなどの薬
品環境にさらされることから、織物素材であるモノフィ
ラメントには、高結節強度および高引張り強度などの機
械特性とともに、耐熱性および耐薬品性が強く要求され
ている。

従来、このような要求特性を満たす産業用繊維としては
、アラミド系繊維およびポリ四フッ化エチレンなどが要
求に応じて使用されてきたが、これらの重合体はいずれ
も溶融押出成形か不可能であることおよび高価であるこ
とから、その使用範囲が著しく制限されていた。

）一方、ポリフェニレンサルファイドは優れた耐熱性お
よび抜群の耐薬品性を有する上に、溶融成形が可能であ
ることから、いわゆる成形品用途以外にも、繊維やフィ
ルムに応用する技術が従来から検討されており、繊維の
製造については、例えば米国特許第３，８９５，０９１
号明細書、同３，８９８，２０４号明細書、同３゜９１
２．６９５号明細書、同４，０２９，６３９号明細書、
同４，０９８，７７６号明細書、同４，１１５，５６２
号明細書、特開昭４９５４６１７号公報、特公昭５２−
１２２４０号公報、特公昭５２−３０６０９号公報、特
開昭５７−１４３５１８号公報、特開昭５８−１８４０
９号公報、特開昭５８−３１１１２号公報および特開昭
６１−７５８１２号公報などにより提案されている。

そして、ポリフェニレンサルファイドモノフィラメント
の上述した優れた特性を利用して、これらを抄紙用カン
バス用織物に利用することが特開昭６１−６３９０号公
報により提案されている。

一方ボリフェニレンサルファイドモノフィラメントの耐
久性を改良する方法として、アイオノマー樹脂を配合す
る方法が特開平２−５３９１３号公報に記載されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 前記の米国特許第３，８９５，０９１号明細書、同３，
８９８，２０４号明細書、同３，９１２．６９５号明細
書、同４，０２９，６３９号明細書、同４，０９８，７
７６号明細書、同４．１１５，５６２号明細書、特開昭
４９−５４６１７号公報、特公昭５２−１２２４０号公
報、特公昭５２−３０６０９号公報、特開昭５７−１４
３５１８号公報、特開昭５８−１８４０９号公報、特開
昭５８−３１１１２号公報、特開昭６１−７５８１２号
公報および特開昭６１−６３９０号公報などに記載され
た従来技術によって製造されるポリフェニレンサルファ
イド繊維は、耐熱性および耐薬品性に優れる反面、糸目
体が硬いために脆さがあり、靭性が不足していることか
ら、屈曲摩耗性および屈曲疲労性等の耐久性が劣るとい
う課題を有している。

このため、例えばポリフェニレンサルファイドモノフィ
ラメントを抄紙カンバス用織物に適用しようとする場合
には、製織中に糸の破損や破断を起こしやすいという課
題があり、さらには製織後の屈曲摩耗性が著しく劣るこ
とから、例えばカンバスとしての使用中に織物の屈曲部
位などが破損しやすく、この面での耐久性が低いという
課題を有していた。

また、前記の特開平２−５３９１３号公報に記載の方法
で得られたポリフェニレンサルファイドモノフィラメン
トの場合、該モノフィラメントの屈曲疲労性は優れるも
のの、屈曲摩耗性の改良が十分ではない。抄紙カンバス
用織物などの産業用途では、特に屈曲摩耗性が使用中の
耐久性を支配し、産業用途に使用するには十分とはいえ
ない。本発明者らが種々検討した結果、上記特開平２−
５３９１３号公報に記載の方法で用いるポリフェニレン
サルファイドの灰分が多く０．１５％を越えることおよ
び結晶化温度が２００℃以下と低いことが屈曲摩耗性の
低い原因であることがわかった。

前記の理由から、ポリフェニレンサルファイドモノフィ
ラメントは、抄紙カンバス用織物などの産業用途に使用
するために極めて有望な材料であるにもかかわらず、こ
れら産業用織物として使用するには前記のような多くの
課題があった。

本発明の目的は、前記の従来技術で得られたポリフェニ
レンサルファイドモノフィラメントに比べ更に優れた耐
久性、特に屈曲摩耗性に優れたポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントの製造方法を提供することにある
。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の構成
は、灰分が０．１５％以下であり、結晶化温度が２００
℃以上であるポリフェニレンサルファイドに対し、アイ
オノマー樹脂を５〜２０重量％混合した組成物を製糸す
る方法において、紡糸ドラフトを１．５以下として紡糸
した後、熱延伸することを特徴とするポリフェニレンサ
ルファイド系モノフィラメントの製造方法からなる。

本発明の方法で用いるポリフエニレンサルファイドとは
、構成単位の８０モル％以上がｐ　−フェニレンサルフ
ァイド単位からなり、２０モル％以下の割合で共重合成
分を含有することができる。

また、ポリフェニレンサルファイドには、本発明の効果
を妨げない範囲で他の熱可塑性重合体をブレンドして用
いることができ、さらには耐熱剤、耐光剤、耐候剤、帯
電防止剤、染料および顔料などの通常の添加剤を含有す
ることができる。

本発明の方法で用いるポリフェニレンサルファイドは灰
分が０．１５％以下であり、結晶化温度が２００℃以上
である。

ポリフェニレンサルファイドの灰分が０．　１５％を越
える場合、得られるポリフェニレンサルファイドモノフ
ィラメントが脆くなるため、屈曲摩耗性が劣る。また、
結晶化温度が２００℃未満の場合、得られるポリフェニ
レンサルファイドモノフィラメントの結晶化度が低くな
るため、摩擦に対して削れやすく、やはり屈曲摩耗性が
劣る。

したがって、ポリフェニレンサルファイドの灰分０，１
５％以下、結晶化温度が２００　’Ｃ以上の範囲を満足
して初めて、ポリフェニレンサルファイドモノフィラメ
ントの屈曲摩耗性か抄紙カンバス用織物などの産業用途
に使用するに十分となるのである。

また、得られるポリフェニレンサルファイドモノフィラ
メントの力学特性および耐久性を優れたものとするため
、用いるポリフェニレンサルファイドは、測定温度を３
１６℃、荷重を５ｋｇｆとしたＡＳＴＭ　　Ｄ１２３８
−８２法によって測定されたポリマの溶融流れ：メルト
フローレート（以下ＭＦＲと呼ぶ）が１０〜１５０のポ
リマが好ましい。

なお、ポリフェニレンサルファイドが、分岐・架橋され
ている場合には、紡糸、延伸性が悪くなったり、得られ
るモノフィラメントの結節強度が低くなるなどの不都合
か生じるので、本発明で用いるポリフェニレンサルファ
イドは実質的に直鎖状高重合体であることが好ましい。

本発明の方法で用いるアイオノマー樹脂とは、α−オレ
フィンまたはスチレンと、１個または２個以上のカルボ
キシル基を有するα、β−エチレン系不飽和カルボン酸
またはそのアルキルエステルとの共重合体を、１〜３価
の原子価を有する金属イオンにより一部ないしは全てを
架橋したものである。

具体的には、α−オレフィンとしてはエチレン、プロピ
レン、ブテン−１などが、スチレンとしてはスチレン、
α−メチルスチレンなどが、またα、β−エチレン系不
飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、マ
レイン酸などが、さらにα、β−エチレン系不飽和カル
ボン酸アルキルエステルとしてはアクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、エタクリル酸メチル、マレイン酸メ
チルなどが挙げられる。

これらの成分からなる共重合体、例えばエチレン／アク
リル酸共重合体、エチレン／メタクリル共重合体、エチ
レン／アクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリ
ル酸メチル共重合体、エチレン／アクリル酸／メタクリ
ル酸メチル共重合体を架橋するために用いる１〜３価の
原子価を有する金属イオンとしては、Ｎａ、Ｋ、Ｌ　ｉ
ＳＡｇＳＭｇ、Ｃａ５Ｂａ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ５
ＡＩＸＦｅなどが挙げられ、なかでも特にＮａ５Ｍｇ、
ＣａおよびＺｎか好ましい。

本発明の方法において、上記のアイオノマー樹脂のポリ
フェニレンサルファイドに対する配合量は、５〜２０重
量％であり、特に１０〜１５重量％が好適である。

アイオノマー樹脂のポリフェニレンサルファイドに対す
る配合量が５％未満では屈曲摩耗性および屈曲疲労性の
向上効果が不十分であり、２０重量％を越えると、逆に
屈曲摩耗性が低下するばかりか、ポリフェニレンサルフ
ァイドモノフィラメント本来の引張り強伸度も低下する
ため、好ましくない。

ポリフェニレンサルファイドとアイオノマ−樹脂からな
る組成物を得る手段としては、ベツレト同志を混合する
方法、ドレイブレンド−再ペレタイズ化する方法および
エクストルーダーへ別々に供給して溶融混合する方法な
との慣用の手段を採用することができる。

上記のような方法で得たポリフェニレンサルファイドと
アイオノマー樹脂からなる組成物を溶融し、通常ポリフ
ェニレンサルファイドの融点よりも１０〜６０℃高い温
度で紡糸口金から押出しモノフィラメントとなす。

次いで、上記の紡糸口金から押し出されたモノフィラメ
ントを冷却浴中で冷却固化して引取り、未延伸ポリフェ
ニレンサルファイドモノフィラメントとなす。

ここで、紡糸ドラフトすなわち口金から溶融ポリフェニ
レンサルファイドを吐出する速度と引取り速度との比（
引取り速度／吐出速度）は１．５以下、さらに好ましく
は１．２以下とする必要がある。

通常の溶融紡糸では、紡糸ドラフトは吐出糸かたるんた
り、ふらついたりすることがないよう２以上とするのか
普通である。しかしながら、本発明の組成物では紡糸ド
ラフトが１．５を越えると吐出糸条に太細のむらが発生
し、得られるモノフィラメントの力学的特性が低下した
り、ひどい場合には紡糸糸切れが頻繁に起こり、紡糸不
可能となる。

上記の未延伸モノフィラメントを引続き、そのガラス転
移点温度よりも高い温度で熱延伸する。

熱延伸においては、２段以上の多段延伸を行い、全延伸
倍率を３．５倍以上、特に４倍以上に設定することが力
学的特性、および耐久性の優れたモノフィラメントを得
るために望ましい。

熱延伸におけるモノフィラメントの加熱手段としては特
に限定はないが、加熱液体、加熱気体および水蒸気など
が好適に用いられる。

熱延伸されたポリフェニレンサルファイドモノフィラメ
ントは寸法安定性を向上させるために、引続き熱処理を
施すことが好ましく、二の熱処理は１６０〜２５０℃の
気体浴中で、定長あるいは弛緩状態で行うのが好ましい
。

本発明の方法により得られるポリフェニレンサルファイ
ドモノフィラメントは耐久性、特に耐屈曲摩耗性に優れ
、屈曲摩耗回数が６０００回以上となる。

屈曲摩耗回数の測定方法については後述するか、この値
が上記範囲を満足すると、ポリフェニレンサルファイド
モノフィラメントの耐久性は抄紙カンバス用織物なとの
産業用途に使用するには十分である。

次に本発明を実施例に基づいて説明するが、ポリフェニ
レンサルファイドの結晶化温度、モノフィラメントの屈
曲摩耗回数、屈曲疲労回数、引張り強伸度、結節強伸度
および灰分の測定法は以下の通りである。

（Ａ）結晶化温度 下記の条件でＤＳＣ測定を行ない、降温結晶化ピーク温
度を結晶化温度とした。

（ＤＳＣ測定条件） サンプル量ニアｍｇ 昇温速度　＝２０℃／ｍｉｎ　（３４０℃まで）降温　
　　ニー２０℃／ｍ１ｎ （Ｂ）屈曲摩耗回数 ＪＩＳのＬ１０９５　７．１０．２　　Ｂ法で用いられ
る糸摩耗試験機によりモノフィラメントに０．１９８ｇ
／ｄの荷重をかけて、さらに次の条件で試験を行い、モ
ノフィラメントが切断するまでの回数を測定した。

摩擦速度：６０回／分 摩擦角度＝１１０度 往復距離：２．５ｃｍ 試　　　長：２０ｃｍ 摩擦子：１、Ｏｍｍφ硬質鋼 試験回数は５回とし、その平均値で示した。

回数が大きいほど屈曲摩耗性が優れている。

（Ｃ）屈曲疲労回数 屈曲疲労試験機（ＴＯＹＯ８ＥＩＫＩ製）によりモノフ
ィラメントに０．３２５ｇ／ｄの荷重をかけて、さらに
次の条件で試験を行い、モノフィラメントか切断するま
での回数を測定した。

試　　　長“　８ｃｎ＋ 振角度：２２０度 回転数：１８０回／分 試験回数は５回とし、その平均値で示した。

回数が大きいほど屈曲疲労性が優れている。

（Ｄ）強伸度 引張り強伸度および結節強伸度はいずれもＪ　Ｉ　５Ｌ
１０１３−１９８１の規定に準じて測定した。

（Ｅ）灰分 ポリマ５ｇを白金ルツボに入れ、電気炉でポリマを完全
に燃焼させる。ルツボ中の残分の重量を測定し、元の重
量（５ｇ）に対する百分率をとって灰分とする。

［実施例］ 実施例Ｉ ＭＦＲｌｏｏ、灰分０．０３％、結晶化温度２３０℃の
ポリフェニレンサルファイドに対し、エチレン−メタク
リル酸共重合体をＺｎイオンで架橋してなるアイオノマ
ー樹脂（三井ポリケミカル■製“ハイミラン”１７０６
）を１０ｗｔ％配合した組成物をエクストルーダー型押
出機に供給し、３２０℃で口金から押出し、口金直下に
設けた８０’Ｃの温水浴で急冷して未延伸ポリフェニレ
ンサルファイドモノフィラメントを得た。

上記紡糸においては紡糸ドラフトが０．７となるようポ
リマ吐出量、口金、引取速度を設定した。

引続き、連続して上記の未延伸ポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントを１００℃の蒸気浴中で３．５倍
に延伸し、さらに１６０°Ｃの空気中で１．３倍に２段
目の延伸を施した後、１８０℃の空気中で０．９７倍の
弛緩熱処理して巻取った。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであり、力学特性および耐久性は次
のとおり優れたものであった。

引張り強度　：３．５ｇ／ｄ 引張り伸度　：２２％ 結節強度　　：２．８ｇ／ｄ 結節伸度　　：１７％ 屈曲摩耗回数：９３００ 屈曲摩耗回数二６７０ 比較例１ ドラフトを２．４とした以外は実施例１と同様に紡糸し
たが、吐出糸が太細のむら糸となり、均一なモノフィラ
メントが得られなかった。

比較例２ ＭＦＲ７０、灰分０，３％、結晶化温度１７５℃のポリ
フェニレンサルファイド（東しフィリップスベトローリ
アム■製：Ｅ１８８０）に対し、エチレン−メタクリル
酸共重合体をＺｎイオンで架橋してなるアイオノマー樹
脂（三井ポリケミカル■製“ハイミラン”１７０６）を
１０ｗｔ％配合した組成物をエクストルーダー型押出機
に供給し、３２０℃で口金から押出し、口金直下に設け
た８０℃の温水浴で急冷して未延伸ポリフェニレンサル
ファイドモノフィラメントを得た。

上記紡糸においては紡糸ドラフトを１．５以下とすると
吐出糸かふらつき安定した紡糸ができなかったので、紡
糸トラフトは３．２とした。

引続き、連続して上記の未延伸ポリフェニレンサルファ
イドモノフィラメントを１００℃の蒸気浴中で４．１倍
に延伸し、さらに１６０°Ｃの空気中で１．３１倍に２
段目の延伸を施した後、１８０℃の空気中で０．９７倍
の弛緩熱処理して巻取った。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであり、力学特性および耐久性は次
のとおりであった。

引張り強度　：４．２ｇ／ｄ 引張り伸度　：２４％ 結節強度　　：３．４ｇ／ｄ 結節伸度　　：１８％ 屈曲摩耗回数：　５７００ 屈曲疲労回数：３１００ ポリフェニレンサルファイドの灰分および結晶化温度が
本発明の範囲を外れるため、屈曲摩耗回数が６０００回
未満となった。

実施例２ エチレン−メタクリル酸共重合体をＺｎイオンで架橋し
てなるアイオノマー樹脂（三井ポリケミカル■製“ハイ
ミラン”１７０６）の配合量を１５ｗｔ％配合した以外
は実施例１と同様に紡糸した。

得られた延伸ポリレニレンサルファイドモノフィラメン
トは直径０．４ｍｍであり、力学特性および耐久性は次
、のとおりであった。

引張り強度　：３．２ｇ／ｄ 引張り伸度　：２４％ 結節強度　　：２．５ｇ／ｄ 結節伸度　　：１９％ 屈曲摩耗回数ニア２００ 屈曲疲労回数：１４００ ［本発明の効果］ 本発明の方法によって得られるポリフェニレンザルファ
イドモノフィラメントは、ポリフェニレンサルファイド
自体の優れた耐熱性および耐薬品性を具備し、しかも引
張り強度、結節強度が高いばかりか、耐久性、特に屈曲
摩耗性が優れているため、−抄紙カンバス用織物などの
産業用途に好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 灰分が０．１５％以下であり、結晶化温度が２００℃以
   上であるポリフェニレンサルファイドに対し、アイオノ
   マー樹脂を５〜２０重量％混合した組成物を製糸する方
   法において、紡糸ドラフトを１．５以下として紡糸した
   後、熱延伸することを特徴とするポリフェニレンサルフ
   ァイド系モノフィラメントの製造方法。