JPS609908A - 合成繊維の紡糸方法 - 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】 ａ、利用分野 本発明は新規な紡糸方法に関するものである。更に詳し
くは、高分子の融液または溶液をノズルから押し出して
糸条に成形する際、糸条を形成する高分子鎖を任意の方
向に規則的に配列させる紡糸方法に関するものである。

ｂ、従来技術 一般に尚分子を糸条に成形する方法として溶融紡糸、湿
式紡糸、乾式紡糸等が知られている。例えば高分子を溶
融紡糸纜より糸条に成形するにあたっては、その融液を
細孔から押し出し、冷却固化させ【捲き取った未延伸原
糸を、そのガラス転移温度以上に再び加熱して任意の倍
率に延伸したのち、更に高温で熱固定するか、融液を細
孔から押し出したのち後加工に供する方法が行われてい
る。

この際、糸条を形成する高分子は融液中では、全くラン
ダムに存在している。ノズルから押し出したのち捲き取
りによるカによって、融液から冷却固化していく過程で
糸の長さ方向に若干配向するが、その配向の程度は僅が
であるため、得られた糸に強度、モデュラスを与えるた
めに、更に延伸する必要がある。

近時、合成繊維の用途分野が拡大するに従って、強度、
モデュラス等の力学的性質を向上させることが強くめら
れて来ている。一般に、糸の強度、モデュラス等を向上
させるためｋは、糸条を形成する高分子物質の分子量を
大きくし、かつ分子を糸の長さ方向に出来る限り引き揃
えてやることが必要であるといわれている。

しかしながら、融液中でランダムであったものをノズル
からの押し出しと、捲き取りという単なる力学的な力で
引き揃えることは自ずから限界があり、更に冷却固化す
る過程で、系中に微結晶が生成する等、複雑な内部構造
の変化を伴うため、目的とする程度Ｋまで分子を引ぎ揃
えることは困難であり、そのため次の延伸工程で、分子
を再配列させてやるととＫも、自ずから限界を生じる。

この様な問題の解決策として、最近では紡糸工程で得ら
れた未延伸原糸を段階的に温度を上げながら延伸する方
法や、紡糸で出来上った構造を再び部分的に融解しなが
ら延伸、再配列させる方法等が提案されているが、ラン
ダムな状態に固化した構造を、目的とする配列ｋまで引
き揃えることは容易ではない。

これに対し、成る種の直線状の高分子鎖を含む融液、即
ち溶融異方性高分子をノズルから押し出した場合、その
結晶部分はノズルを通る過程で糸の長さ方向、即ち繊維
軸の方向に比較的配列し易いことが知られているが、こ
の場合も高分子融液なノズルから押し出す際に剛直鎖分
子が受ける剪断力によるものであり、必ずしも充分な程
度まで配列させうるとはいい難＜、得られた糸を比較的
高温でかつ数段階にわたって熱処理し、配向を助長させ
ることを必要とすることが多い。このことは湿式紡糸、
乾式紡糸等においても同様である。

高い強度とモデュラスの糸を得るためＫは前述のごとく
系中での高分子鎖を繊維軸方向に配列させてやることが
必要であり、そのためには高分子をノズルから押し出し
た段階で、既に高度な配列を得ることが必須である。そ
のためには融液または溶液の状態で分子を引き揃えるこ
とが可能であればと考え、その方法について鋭意検討し
た結果、異方性高分子の剛直分子鎖が磁場内において、
磁力線の方向（磁場方向）に高度に配向することを知り
本発明に到達したものである。

本発明を上記のごとき高強度、高モデュラスの糸を得る
ことを目的忙一般の紡糸方法に適用した場合、高分子鎖
の配列方向は繊維軸方向に一致させることが必要である
が、本発明を他の目的に使用する場合には、高分子鎖の
配列方向は繊維と必ずしも一致させる必要はない。

ｄ９発明の構成 即ち、本ｉ明は繊維形成性異方性高分子の紡糸液をノズ
ルから押し出し固化させて合成繊維を紡糸するに際し、
紡糸液の同化以前に磁場内を通過させることを特徴とす
る合成繊維の紡糸方法である。

ここで、繊維形成性異方性高分子とは、融解または溶解
したときに、光学的に異方性の相（液晶相）を形成しう
る高分子物質を（・う。

従って、本発明に用いられる高分子は、上記のごとく異
方性が確認出来、かつ通常の紡糸プロセスで紡糸可能な
ものであれば、どの様な化学組成のものであっても良（
、特に限定されるものではない。また、二種以上の高分
子の混合物でも差しつかえなく、例えば代表的な例とし
てポリアミド系ではポリパラフェニレンテレフタルアミ
ドがあり、ポリエステル系ではポリバラヒドロキシベン
ゾエート。

ボＩＪ　−ｂ−ヒドロキシナフトニートおよびこれ等の
骨格とテレフタル酸、イソフタル酸。

４．４′−ジカルボキシビフェニル、ｐ−ヒドロキシジ
フェニルエタン、ハイドロキノン等から誘導される剛直
骨格を含有する異方性ポリエステル等である。

本発明で、磁場を作用させる高分子の固化以前の状態と
は、通常紡糸に供される高分子重合体の中で分子運動が
行われ、磁力により再配列が行いうる状態をいい、１０
０，０００ポイズ以下、好ましくは１０．０００ポイズ
以下の状態をいう。

更に磁場をかけて配向させるための磁場の方向は、前述
したごとく強力、モデニラスの高い糸を得る場合におい
ては、繊維軸の方向にかけることが好ましいことは勿論
であるが、他の目的の場合には任意の方向に磁場をかけ
ることＫよって分子鎖を任意の方向に配向させ５ること
を含むものである。

本発明において用いられる磁場発生装置及び磁場のかげ
方は例えば本発明者等が提案した方法、即ち特願昭５７
−１３４６４３号、同５７−１５５８３３号、同５７−
１５５８３５号に示される装置により実施することが出
来る。例えば、その方法としては紡糸口金から捲取り装
置までの間にソレノイドタイプの超伝導マグネットを設
置し、これにより糸条をソレノイドの中を通過させなが
ら直流磁界をかけることにより達成し５る。

本発明で行われる磁場配向の条件は、重合体の化学組成
等により適宜選ぶことが必要であるが、一般的な条件と
しては、磁場強度については０．１キロガウス以上２０
０キロガウス以下、好ましくは５キロガウス以上１００
キａガウス以下であり、磁場をかける時間としては０．
１秒以上、好ましくは１秒以上とするのが効果的である
。

ｅ０発明の詳細 な説明したように本発明に従って異方性高分子を紡糸す
るに際し、糸条を磁場内を通過させ、かつ磁界の方向な
糸条の流れ方向とした場合には、糸条内で異方性高分子
は繊維軸方向に高度に配向する結果、得られる糸はほと
んど延伸することな（高強度、高モデュラスを示す。更
に磁界の方向を糸条の流れ方向と任意に選ぶことによっ
て、例えば糸条の流れ方向と直角とした場合にはフィブ
リル発生の少ない杭ピル繊維を提供しうるう ｆ、実施例 以下実施例に従って本発明の内容を更に具体的に説明す
るが、これ等実施例は本発明をなんらこう束するもので
はない。実施例中、極限粘度とは６０容量の７エノール
と４０容量のテトラクロルエタンからなる溶媒１００ｍ
［０，５１１のポリマーを溶解した溶液について２５℃
で測定した値よりめたものである。

実施例１ １４０℃で４時間乾燥した極限粘度０．６５のポリエチ
レンテレフタレート３９重量部と）（ラアセトキシ安息
香酸５４部の混合物を攪拌器。

短い蒸留塔および窒素導入口付きフラスコに仕込み、窒
素封入下ソルトバス中で２７Ｓ℃に加熱溶融させて攪拌
下常圧で酢酸を除去しながら６０分間反応させた。次い
で、系内を除々に減圧とし、　ｌ　ｍ１１９以下の真空
で４時間反応させた。

得られたポリマーを更に粉砕し、２２０℃で５時間固相
重合させて極限粘度０．６５のポリマーを得た。このポ
リマーを加熱装置付き偏光湘微鏡で観察すると溶融物は
光学的に異方性を示した。

このポリマーを０．２６ｍ＄の紡糸口金′Ｉｋ通１１、
紡糸口金直下忙ソレノイドタイプの磁場発生装置を付設
した紡糸装置ｌｋより１ｓキロガウスの直流磁界をかけ
ながら２８６℃で押し出し、毎分ｇｏｏｎの速度で捲き
取った。糸条が磁界の中を通過する時間は２秒間であっ
た。得られた糸とＸ１ｌｌ＠析によりその結晶配向度を
測定したところ９５チを示した。また紡糸したままでの
繊維の強度は７１７デニール、ヤング率は５ＯＯ１１／
デニールであった。

比較のため、磁場をかけない以外は同一の方法で上記ポ
リマーを紡糸したところ得られた糸のＸ線回析による結
晶配向度は８０％であり、紡糸したままでの＃！雑の強
度は４１７デニール。

ヤング率は３００　ｊｌ　／デニールであった。

実施例２ 攪拌器、蒸留装置、窒素導入管付フラスコに４．４’−
ｙフェニルジカルボン酸ジメチル１３５重針部、ジメチ
ルテレフタレート９７重量部。

エチレングリフール１２９　重Ｊｉ部、　酢１１２マン
ガン０．０７５重量部、三酸化７ンチモンｏ、ｏ　ｓ　
。

重量部を加えて徐々に加熱、昇温し、発生するメタノー
ルを留去しながら最終的に系の内温な２４０℃まで昇温
してエステル交換反応させた。

得られた反応物を攪拌器、蒸留装置、真空吸引装宜付き
容器に移１２、ンルトバス中で２８５℃に加熱、昇温し
、常圧で３０分間加熱し、次いで１５分間をかけて系内
を７５ｏ　、ｌｌＨｇから１關１１ｇとし、１關時以下
で６０分間エチレングリコールを留去しながら重合反応
させた。次いで、系内な常圧に戻し、パラアセトキシ安
息香酸５０重量部を加えて酢酸を留去しながら３０分間
反応させたのち、再び１５分間をかげて系内を１　鮎１
１ｙの減圧とし４時間反応させたつ得られたポリマーは
光学異方性を示し、その極限粘度は０．６０であった。

このポリマーを実施例１と同一の紡糸装置を用いて２０
キロガウスの磁場内を通して毎分６００ｍの速度で紡糸
した。得られた糸のＸ線回析による結晶配向度は９８壬
２強度７．５ｊｌ／デニール、ヤング率は６ｏｏｇ／デ
ニールであった。

比較のため磁場をかげない以外は同一の方法で紡糸した
ところ、得られた糸のｘＨ回折による結晶配向度は８３
壬２強度４．５　／ｌ　／デニール。

ヤング率３２０９　／デニールであった。

実施例３ 攪拌機及び塩化カルシウム乾燥管を備えた容器に入れた
ベキサメチルホスホアミド及びＮ−メチルピロリドン−
２の混合物中のｐ−フェニレンジアミン８２部の溶液に
、水浴で約２０’Ｃに冷却しながらテレフタロイルクロ
ライＦ１５３部を一度に加え、この混合物を激しく（〃
拌し、６０分後にゴム状の塊を得、これを室温で一晩放
置し、次いで水と混合し、高速度で攪拌した。

混合機中で（１拌しながら固体物を水で３回洗浄し、ｒ
過して分離し、この固体を真空炉中にて約７０℃で一晩
乾燥した。得られた固体２３０．０部を粉砕し、熱ギ酸
とともにすりつぶし、ｆ過して酸を除去し、蒸留水で数
回洗浄した。固有粘度は９．５〜９．８重Ｉｋ％の硫酸
２５．０１１４！中の重合体１２５■の溶液として測定
した結果５，４０であった。この重合体ｚ　ｏ−ｏ　ｌ
及び９９．２ｆｆｉ量チの硫酸４０．Ｏｌの混合物を無
水の状態下にて氷／水浴で冷却しながら混合し、この混
合物を一晩纜拌し、流体ドープを得た。とのドープは光
学異方性を示した。このドープな２０キロガウス磁場を
かけながら押出した。ドープの磁場内通過時間は１０秒
とした。紡糸口金を出たドープは１ｃｒｎの空気層を通
し４℃の水中に押出され、これを１２ｍ／分の速度で巻
取った。

比較のために磁場をかけずに同一の方法で上記ポリマー
を紡糸し、その糸物性をそれぞれ測定した。その結果を
表１に示す。

表１ 実施例４ 実施例１と同一の方法で得た溶融ポリマーを温度２８５
℃で紡糸口金直下に紡出糸条に対して直角方向に磁界を
かげる磁場発生装置ぼを設けた多孔の紡糸装置を用いて
、６０−？　＋コヵウスの交流磁界の中を通して毎分８
００メートルの速度で捲き取った。得られた糸の繊度は
３デニールであった。Ｘ線回析により得られた糸の結晶
配向度を測定したところ、結晶は繊維軸方向には父直角
に配向していることが確認され配向度は７５壬に達した
。

この糸を用い通常の方法に従ってメリヤス編としＩＣＩ
ピリングテスターにて６０部％で５時間試験しピルグレ
ードを判定した結果４〜５級を示した。グレードは１〜
５級に級別したもので、上級が最＜）、Ｎ　＜　１級が
悪いことを示しており実用的には３級以上が要求されて
いる。

同じポリマーを用いて磁界をかけない以外は同一条件で
紡糸したところ、糸の結晶は緻細軸方向には配向を示し
たが直角方向へは配向せずその配向度の測定は不可能で
あった。また、上記と同様にしてメリヤス編を作成し、
そのピルグレードを測定した結果は２〜３級であった。

手続補正書 昭和５８年７月）７日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭　５８　−　１１５１９９　号 ２、発明の名称 合成繊維の紡糸方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 大阪市東区南本町１丁目１１番地 （３００）帝人株式会社 代表者　岡本佐四ＦＢＩ ５　補正の対象 （１）明細書第５頁第１５行に「繊維」とあるを「繊維
軸」と訂正する。

（２）　同第８頁第１０行Ｋ「０．１秒以上、好ましく
は１秒以上」とあるを「０．０１秒以上、好ましくは０
．１秒以上」と訂正する。

（３）同第１Ｏ頁第１０行Ｋ［８００ｍＪとあるを「４
００ＴＬ」と訂正する。

（４）　開鎖１０頁第１１行に「２秒間」とあるを「０
．２秒間ｊと訂正する。

以　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　繊維形成性異方性高分子の紡糸液をノズルから
   押し出し固化させて合成繊維を紡糸するに際し、紡糸液
   の同化以前に磁界内を通過させることを特徴とする合成
   繊維の紡糸方法。
2. （２）　紡糸液を通過させる磁界の強さが、０．１キロ
   ガウス以上２００キロガウス以下である特許請求の範囲
   第１項記載の合成繊維の紡糸方法。
3. （３）　紡糸液が磁界内を通過ス優る時間が０．０１秒
   以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の合成
   繊維の紡糸方法。