JPH0849114A - クリンプの付いたポリベンザゾール短繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、紡績性に優れるポリベンザゾール
短繊維を安価に製造することを目的とする。 【構成】 ポリベンザゾールとポリリン酸からなる紡糸
ドープを紡糸口金から非凝固性の気体中に溶融して押し
出し、ギアクリンパーで捲縮を与えた後、アスピレータ
ーで牽引してネットコンベアーなどにより繊維束として
捕集し、繊維束として水洗、乾燥し、短繊維として切断
することを特長とする短繊維の製造方法。 【効果】 本発明により、耐熱、耐炎、耐磨耗に優れる
紡績糸を容易にかつ安価に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度・高弾性率ポリベ
ンゾオキサゾールの短繊維の製造方法に関する。さらに
詳しくは、紡績あるいはフェルトの製造を著しく容易に
するクリンプの付与された短繊維の製糸方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ポリベンザゾール繊維は現在市販されて
いるスーパー繊維の代表であるポリパラフェニレンテレ
フタルアミド繊維の２倍以上の強度と弾性率を持つ。し
たがって次世代のスーパー繊維として期待されている。
ポリベンザゾール重合体のポリリン酸溶液から繊維を製
造することは公知である。例えば、紡糸方法については
米国特許５２９６１８５号、米国特許５２９４３９０号
があり、熱処理方法については米国特許５２８８４４５
号が提案がなされている。しかしながらポリベンザゾー
ル短繊維の製法についての先行技術は本発明者らのクリ
ンプの付いた短繊維の特許出願（特願平6-105897）以外
は、発明者らの知るかぎりにおいて存在しない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ポリベンザゾール短繊
維を、従来法で製造されたポリベンザゾール繊維の長繊
維を用いて従来の方法でクリンパーを通した後、ロータ
リーカッターで切断してオフラインで製造することがで
きる（特願平6-105897）。しかしながらポリベンザゾー
ル繊維は効率的な製造方法で作成しても水洗および乾燥
工程が長い。もし水洗および乾燥工程をネットコンベア
などに繊維束としてフォールドさせた状態でのせて通過
させることができれば、紡糸速度を落とすことなく効率
的に水洗／乾燥することができるので、極めて経済的で
ある。また前述の方法では切断前にポリベンザゾール繊
維にクリンプをかける訳であるが、乾燥後の組織の緻密
化したポリベンザゾール繊維にクリンプをかけるのは大
変である。クリンプが凝固前の溶媒を含む系で付与でき
れば、ポリベンザゾール短繊維の製造が極めて容易とな
る。一般に湿式紡糸で凝固前の状態でクリンプを付与す
ることは不可能でまた付与できたとしても分子の緩和が
発生し、高強度高弾性率を維持することが難しいと考え
られてきた。本発明は、このような技術的困難を克服
し、工業的にポリベンザゾール不織布を得る新規な製造
方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリベン
ザゾール短繊維の生産を容易にすることを目的とし、鋭
意研究し、解決手段を見いだした。即ち、ポリベンザゾ
ールとポリリン酸から成る紡糸ドープを、紡糸口金から
溶融紡出する。吐出された糸条は極めて伸長粘度が高く
紡糸といった概念より、延伸と呼ぶ方が実態を表してい
る。そこでゴデットロールで一定速度を糸条に与えた
後、もしくはギアで引き取りクリンプをかけると同時に
一定速度を与え、いわゆるエアーギャップ中で紡糸ドー
プにドラフトを与える。ゴデットロールを用いた場合は
さらにギアークリンパーで糸条にクリンプを付与し、次
いでアスピレータで引き取った後、ネットコンベア上に
捕集する。捕集後の糸条束を凝固及び／又は抽出しさら
に乾燥し切断することにより、容易にクリンプが付与さ
れたポリベンザゾール短繊維が得られることを見い出し
た。本発明はその製造方法を主旨とするものである。

【０００５】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
けるポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリ
マーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）
とは、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマ
ー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）ホモポリマー及び
それらＰＢＯ、ＰＢＴのランダム、シーケンシャルある
いはブロック共重合ポリマーをいう。ここでポリベンゾ
オキサゾール、ポリベンゾチアゾール及びそれらのラン
ダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマー
は、例えば Wolfe等の「Liquid Crystalline Polymer C
ompositions , Process and Products」米国特許第４７
０３１０３号（１９８７年１０月２７日）、「Liquid C
rystall-ine Polymer Compositions, Process and Prod
ucts」米国特許４５３３６９２号（１９８５年８月６
日）、「Liquid Crystalline Poly(2,6-Benzothiazole)
Composition, Process and Products」米国特許第４５
３３７２４号（１９８５年８月６日）、「Liquid Cryst
alline Polymer Compositions , Process and Product
s」米国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月６
日）、Eversの「Thermooxidative-ly Stable Articulat
ed p-Benzobisoxazole and p-Benzobisthiazole Polymr
es」米国特許第４５３９５６７号（１９８２年１１月１
６日）、Tasi等の「Method for making Heterocyclic B
lock Copolymer」米国特許第４５７８４３２号（１９８
６年３月２５日）、等に記載されている。ＰＢＺポリマ
ーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオトロ
ピック液晶ポリマーから選択される。モノマー単位は構
造式（ａ）〜（ｈ）に記載されているモノマー単位から
なり、さらに好ましくは、本質的に構造式（ａ）〜
（ｃ）から選択されたモノマー単位からなる。

【０００６】

【化１】

【０００７】

【化２】

【０００８】ＰＢＺポリマーのドープを形成するための
好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解
し得る非酸化性の酸が含まれる。好適な酸溶媒の例とし
ては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫
酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。さらに適する
溶媒はポリリン酸及びメタンスルホン酸である。また最
も適する溶媒は、ポリリン酸である。

【０００９】溶媒中のポリマー濃度は好ましくは少なく
とも約７重量％であり、さらに好ましくは少なくとも１
０重量％、最も好ましくは少なくとも１４重量％であ
る。最大濃度は、例えばポリノーの溶解性やドープ粘度
といった実際上の取扱い性により限定される。それらの
限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量％
を超えることはない。

【００１０】好適なポリマーやコポリマーあるいはドー
プは公知の手法により合成される。例えば Wolfe等の米
国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月６日）、Sy
bert等の米国特許４７７２６７８号（１９８８年９月２
０日）、Harrisの米国特許第４８４７３５０号（１９８
９年７月１１日）に記載される方法で合成される。ＰＢ
Ｚポリマーは、Gregory 等の米国特許第５０８９５９１
号（１９９２年２月１８日）によると、脱水性の酸溶媒
中での比較的高温、高剪断条件下において高い反応速度
での高分子量化が可能である。

【００１１】このようにして重合されるドープは紡糸部
（スピンヘッド：図中番号１）に供給され、紡糸口金か
ら通常100 ℃以上の温度で吐出される。口金細孔の配列
は通常円周状、格子状に複数個配列されるが、その他の
配列であってもよい。口金細孔数は特に限定されない
が、紡糸口金面における紡糸細孔の配列は、吐出糸条間
の融着などが発生しないような孔密度を保つ必要があ
る。

【００１２】次に本発明の要点となるが、該紡糸口金か
ら吐出されたドープ（ポリリン酸を抽出する前の状態に
ある糸条）をギアクリンパー（４）を用いてクリンプを
付与すると同時に非凝固性の気体中で延伸する。紡糸を
さらに安定させる目的で応力隔離装置（３）をギアクリ
ンパーの上流に設置することも望ましい。該ギアクリン
パーもしくは応力隔離装置と紡糸口金の間に冷却風を用
いて糸条を冷却するいわゆるクエンチチェンバー（３）
を設けることは早い紡糸速度を得るために有効である。

【００１３】通常湿式紡糸時に、吐出された紡糸ドープ
にクリンプを与えることなど考えられないが、ポリベン
ザゾールが１０％以上のポリリン酸溶液は粘度が極めて
高く、糸条吐出後の冷却により容易に固化する。このた
め容易にクリンプを与えることができる。ギアクリンパ
ー（４）は離型性の良い材質で作製、もしくは表面加工
されることが望ましい。応力隔離装置はいわゆるゴデッ
トロール（３）などを用いたものが一般的である。ロー
ルは耐腐食性の材質で出来たものが望ましい。クリンプ
を付与された糸条は、アスピレータ（５）を用いて牽引
しネットコンベア（６）などの捕集装置で糸条を捕集す
る。

【００１４】このクリンパー工程では実質的に糸条方向
にかかる張力がゼロになるので、分子配向が乱れる恐れ
があるが、実際にはポリベンザゾール分子の緩和時間が
極めて長いため、かかる工程を付与しても分子鎖の配向
が乱れることなく、強度、弾性率ともに実質的な低下は
認められなかった。

【００１５】繊維束としての捕集雰囲気は液体中でも気
体中でも良いが、ネットコンベア（６）などで捕捉した
繊維束は引き続き凝固（７）および／又は抽出（８）さ
れ、最終的に抽出浴中において糸条が含有するリン酸を
９９．０％以上、好ましくは９９．５％以上となる。本
発明における抽出媒体として用いられる液体に特に限定
はないが好ましくはポリベンゾオキサゾールに対して実
質的に相溶性を有しない水、メタノール、等である。ま
た抽出浴を多段に分離しリン酸水溶液の濃度を順次薄く
し最終的に水で水洗してもよい。さらに該繊維束は水酸
化ナトリウム水溶液などで中和（９）され、さらに水洗
（１０）される。

【００１６】水洗後の繊維束はネットコンベアーなどの
捕集装置とともに高温空気などを用いた乾燥機（１１）
により乾燥される。かくして得られる繊維束を構成する
単繊維は２０ｇ／ｄ以上の十分な強度と、約７００ｇ／
ｄの十分に高弾性率を有しているが、該繊維束を直ちに
もしくは別途、３５０℃以上で熱処理を施すことにより
単繊維の弾性率は１３００ｇ／ｄ以上に向上する。

【００１７】該繊維束は直ちに又は別途ロータリーカッ
ター（１２）で切断され、クリンプの付与された短繊維
としてステープルボックス（１３）に集積される。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を示すが本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。 ＜実施例１＞米国特許４５３３６９３号示す方法により
得られた、３０℃のメタンスルホン酸溶液で測定した固
有粘度が２４．４ｄＬ／ｇのポリベンゾオキサゾール１
４．０（重量）％と五酸化リン含量率８３．１７％のポ
リリン酸からなる紡糸ドープを紡糸に用いた。ドープは
金属網状の濾材を通過させ、次いで２軸からなる混練装
置で混練と脱泡を行った後、昇圧させ、重合体溶液温度
を１７０℃に保ち、図１に示す装置を用いて、孔数３３
４を有する紡糸口金から１７０℃で紡出し、温度６０℃
の冷却風を用いて吐出糸条を冷却した後、ゴデットロー
ルに巻き付け２００ｍ／分の糸条速度を与えた。次いで
ギアクリンパーによりクリンプを付与した後、圧搾空気
を供給流体とするアスピレターを用いて牽引しネットコ
ンベアーに捕集した。ネットコンベアの移送速度は２０
ｃｍ／分である。次いで補集された繊維束をネットコン
ベアごと温度２２±２℃に保った１０％のリン酸水溶液
からなる抽出浴中に導入した。引き続いてネットコンベ
ア上に捕集したままの繊維束をさらに第二の抽出浴中で
イオン交換水で糸条を洗浄した後、０．１規定の水酸化
ナトリウム溶液侵漬し中和処理した。さらに水洗浴で洗
浄した後、１９０℃に保たれた空気乾燥室で５分間該繊
維束を乾燥し、タングステンカーバイド製の刃を装着し
たロータリーカッター（イーストマンカッター）で４４
ｍｍの長さに切断しクリンプの付与された短繊維を得
た。該短繊維のステープル特性を表１に示す。該ステー
プルを油剤を付与しステープルオープナーを通した後、
紡績した。カーディングを含め、紡績性は良好で、ほと
んどポリエステルのステープルと同等の工程通過性を示
した。紡績糸の繊維特性を同じく表１に示す。

【００１９】＜実施例２＞実施例１のゴデットロールを
省略した他は、同じで条件でステープルを製造した。該
ステープルを油剤を付与しステープルオープナーを通し
た後、紡績した。カーディングを含め、紡績性は良好
で、ほとんどポリエステルのステープルと同等の工程通
過性を示した。紡績糸の繊維特性を同じく表１に示す。

【００２０】＜比較例１＞ポリベンズビスオキサゾール
の長繊維を、イーストマンカッターで４４ｍｍに切断し
ステープルとした。ステープル特性を表２に示す。クリ
ンプのない該短繊維で紡績を行ったところ、カーディン
グ部でシンキングを発生しカードウエッブが得られなか
った。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明により、紡績性にすぐれたポリベ
ンザゾール短繊維が工業的規模で容易に製造可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で使用した装置の模式図。

【図２】本発明の実施例２で使用した装置の模式図。

【符号の説明】 １：紡糸ヘッド、２：クエンチチャンバー、３：テフロ
ンコートしたゴデットロール、４：ギアクリンパー、
５：圧搾空気アスピレータ、６：不織布捕集ネットコン
ベアー、７：凝固浴ネットコンベアー、８：抽出浴ネッ
トコンベアー、９：中和浴ネットコンベアー、１０：水
洗浴ネットコンベアー、１１：乾燥機、１２：ロータリ
ーカッター、１３：ステープルボックス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリリン酸とポリベンザゾールからなる
   紡糸ドープを紡糸口金から押しだし、得られたドープフ
   ィラメントを凝固液と接触させる前にクリンプを与える
   ことを特徴とするポリベンザゾール短繊維用繊維の製造
   方法。
2. 【請求項２】 ポリリン酸とポリベンザゾールからなる
   紡糸ドープを紡糸口金から押しだし、得られたドープフ
   ィラメントをゴデットロールで一定の糸条速度を与えた
   後、凝固液と接触させる前にクリンプを与えることを特
   徴とするポリベンザゾール短繊維用繊維の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のポリベンザゾー
   ル短繊維用繊維をその後アスピレータで牽引してネット
   コンベアで捕集・移送し、次いでネットコンベア上で洗
   浄及び乾燥することを特徴とするポリベンザゾール短繊
   維用繊維の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のポリベンザゾール短繊維
   用繊維をその後ロータリーカッターで切断することを特
   徴とするポリベンザゾール短繊維の製造方法。