JPS61174408A

JPS61174408A - 紡糸方法

Info

Publication number: JPS61174408A
Application number: JP1065185A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kobashi; 小橋　利行; Seiji Takao; 高尾　精二
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-08-06

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、高強度、高弾性率を有する芳香族ポリエステ
ル繊維の紡糸方法に関する。

（従来の技術）高強度、高弾性率を有する有機繊維としては芳香族ポリ
アミド（特公昭４７〜２４８９号他）が有名であシ、各
種用途に使われ始めているが、重合に高価な溶剤を必要
とし、紡糸も硫酸溶液を使うため、装置面、副生物等に
問題を有している。

近年、芳香族ポリエステルの中で、溶融時に光学異方性
を有するものを溶融紡糸することにより、高強度、高弾
性率繊維提供の可能性が明らかになってきた。かかる芳
香族ポリエステル繊維は、溶剤を使用しない点や、装置
面で芳香族ポリアミド繊維よＱも優れているが、加工（
溶融紡糸）温度が高いので、紡糸時における溶融体の分
解、重合、架橋等の反応に伴なう発泡を抑えることがで
きず、発泡による機械的な乍用や溶融体組成の不均一が
紡糸操業安定性を低下させ、また液晶ゆえに粘度の温度
依存性が大きく、紡出前の伝熱の不均一に基づく温度、
粘度の不均一は、紡糸操業安定性並びに生成繊維の物性
及びその均一性を著しく損うこととなる０このように、
従来のポリマーとは異なった挙動を示す芳香族ポリエス
テルを繊維化するに際しては、まだ解決すべき多くの問
題を内在していたＯ（発明が解決しようとする問題点）本発明の主要な目的は、高強度、高弾性率を有する芳香
族ポリエステル繊維の工業的紡糸手段を提供することで
あり、本発明の目的は、溶融体の組成、温度、粘度の均
一化を図９、以て紡糸操業安定性と共に物性均一性に優
れた高強度、高弾性率芳香族ポリエステル繊維の工業的
有利な製造手段を提供することである。

（問題点を解決するための手段）上述した本発明の目的は、溶融時に光学異方性を示す芳
香族ポリエステルを溶融紡糸するに際し、該芳香族ポリ
エステルの溶融体を、平面図において対応する流入孔と
流出孔との位置が重ならない複数の孔を有し溶融体を複
数に分割し且つ入口側と出口側で位置を互いに変化させ
たのち合流させる構造を有する金属製ブロックを複数積
層してなる流路を通過させた後、紡糸口金に導く手段に
より、工業的有利に達成される０以下１本発明を詳述する。

本発明における溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステ
ルとは、９００直交した２枚の偏光板の間にある加熱試
料台上にポリエヌテル試料粉末を置いて昇温していった
時に、流動可能な温度域において光を透過しうる性質を
有するものをいう。このような芳香族ポリエステルは、
特公昭５６−１８０１６号や特公昭５５−２０００８号
等に示される芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び
／又は芳香族ヒドロキシカルボン酸やこれらの誘導体か
ら成るもので、場合により、これらと脂環族ジカルボン
酸、脂環族ジオール、脂肪族ジオールやこれらの誘導体
との共重合体も含まれる。

ここで芳香族ジカルボン酸としてはテレフタル醗、イソ
フタル酸、４，４′−ジカルボキシジフェニル、２，６
−ジカルボキシナフタレン、１．２−ビヌ（４−カルボ
キシフェノキシ）エタン等や、これらのアルキル、アリ
ール、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が、また芳香
族ジオールとしてはヒドロキノン、レゾルシン、４．４
１−ジヒドロキシジフェニル、４．４’−ジヒドロキシ
ベンゾフェノ７．４１４’−ジヒドロキシジフェニルメ
タン、４．４’−ジヒドロキシジフェニルエタン、２．
２−ヒ′ヌ（４−ヒドロキシフェニル）フ５０パン、４
．４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４．４’−
ジヒドロキシフェニルヌルホン、４．４’−ジヒドロキ
シジフェニルスルフィド、２，６−シヒドロキシナフタ
レン、１．５−ジヒドロキシナフタレ７等ヤ。

これらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン基
の核置換体が、更に芳香族ヒドロキシカルボン酸として
はｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、
２−ヒドロキシナフタレン−６−カルボン酸、■−ヒド
ロキシナフタレンー５−カルボン酸等や、これらのアル
キル、アリール、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体か
挙げられる。また、脂環族ジカルボン酸としては、ｔｒ
ａｎｓ　−１１４−ジカルボキシシクロヘキサン、ｃｉ
ｓ−１＋４−ジカルボキシシクロヘキサン等や、これら
のアルキル、アリール、ハロゲン基の置換体が、また脂
環族及び脂肪族ジオールとしてはｔｒａｎｓ　−１＋　
　４−ジヒドロキシシクロヘキサン、ｃｉｓ−１，４−
ジヒドロキシシクロヘキサン、エチレングリコール、１
゜４−ブタンジオール、キシリレンジオール等カ挙げら
れる。

これらの組合せの内で特に好ましい芳香族ポリエステル
としては、例えば、（リ　ｐ−ヒドロキシ安息香酸残基４０〜７０モル％と
上記芳香族ジカルボン酸残基１５〜３０モル％と芳香族
ジオ〜ル残基１５〜３０モル％から成るコポリエステル
、（２）　　テレフタル酸及び／又はイソフタル酸とクロ
ルハイドロキノ／、フェニルハイドロキノン及び／又は
ハイドロキノンかう成るコポリエステル、（３）ｐ−ヒドロキシ安息香酸残基２０〜８０モル％と
２−ヒドロキシ−ナフタレン−６−カルボン酸残基２０
〜８０モル％から成るコポリエステルなどを挙げること
ができる。

これらの出発原料を用い本発明の目的とするポリエステ
ルを製造するには、そのままで、あるいは脂肪族又は芳
香族モノカルボン酸又はそれらの誘導体、脂肪族アルコ
ール又はフェノール類又はそれらの誘導体等によるエス
テル化により重縮合反応を行なう。重縮合反応法として
は既知の塊状重合、溶液重合、懸濁重合法等を採用する
ことができ、１５０〜３５０Ｃで、常圧又は１０〜０．
１　ｔｏｒｒの減圧下にＳｂ、Ｔｉ　、Ｇｅ化合物等の
重合触媒、リン系化合物等の安定剤、Ｔｉ０ｚ　、　Ｃ
ａＣ０ａ　、　　タルク等の充填剤等を場合により添加
して行なうことができる０得られたポリマーはそのまま
で、あるいは粉体状で不活性気体中、又は減圧下に熱処
理して紡糸用試料とする。あるいは一度押出機によυ造
粒して用いることもできる。

本発明における芳香族ポリエステルには紡糸に適した分
子量範囲が存在すると考えられるが、組成や構造によっ
ては均一に溶解しうる溶剤がなかったり、分子量測定法
の精度がないという問題があり、本発明に適した芳香族
ポリエステルの規格として使えない。そこで本発明者ら
は溶融紡糸条件に適する分子量に対応する物性値として
「流動温度」という指標を導入した０即ち、島津製作所
製のフローテスターＣＦ　Ｔ　−５００を用い、径１顛
、長さ１０Ｈのノズルで圧力１００　Ｋｇ／ｄの状態で
芳香族ポリエステル試料を４ｔ’／ｍｉｎで昇温したと
き、試料がノズルを通って流動し、且つ４　ｓ、　ｏ　
ｏ　ｏ　ｐｏｉｓｅの見かけ粘度を与える温度として「
流動温度」を定義した。本発明の溶融紡糸に適した芳香
族ポリエステルの「流動温度」は２５０〜８８０　’ｃ
　、好ましくは２８０〜３５０でである。これらの範囲
外では紡糸時に糸切れや発泡を惹起したり、生成繊維の
物性も十分でない。

本発明の溶融紡糸装置としては、加熱制御機能ヲ備えた
プランジャー、スクリュー等の溶融部、ギャボ／プ等の
計量部、紡糸口金を含む紡糸頭部を備えたものであれば
、どのようなものでも使用することができる。

本発明において溶融紡糸に適した温度は２８０〜４２０
Ｃで、より好ましくは３００〜４００　’ｃである。こ
の温度域より低いと装置への負荷が大きくなったり、試
料の溶顯均−化が不十分であったり、逆に高温であると
分解発泡による糸切れがおこったシする。

紡糸口金としては一般に用いられているものをそのまま
使うことができるが、好ましい紡糸口金としては孔径（
ｄ）が０．１５ｍｍ以下で且つ孔長（７？）と孔径との
比（ｔ’／ｄ）が０．８以上のものを挙げることができ
る。

次に、本発明の中心的技術構成である流路について詳述
する。

かかる流路は、平面図において対応する流入孔と流出孔
との位置が重ならないように穿設された複数の孔を有し
、溶融体はかかる複数の孔を通過することによシ複数に
分割され、しかも入口側と出口側とで位置が変えられた
のちに合流する構造の金属製ブロックを複数積層してな
るものである。かかる構造の流路を通過することによシ
、溶融体は積層された２個以上のブロックにより分割−
合流が繰り返され、以て溶融体の組成、温度、粘度など
が可及的に均一化される。

なお、該ブロックに穿孔された孔の数としては、２個以
上、好ましくは４個以上であることが望ましく、また孔
の形としては通常日とするが必ずしも円である必要はな
く、更に孔の大きさとしては、その断面積から円に換算
した直径が５Ｍ相当以下であることが望ましい。なお、
孔の形や大きさは、必ずしも同一である必要はない。

また、金属製ブロックの材質としては、熱伝導率が高く
、且つ溶融体に悪影響を及ぼしたりしないことが必須条
件であり、かかる観点から鉄又は鉄合金が工業的に好ま
しい。

かかる金属製ブロックは、積層されるブロック間に濾材
を挿入することが好ましく、溶融体がが材によシ濾過さ
れることにより異物が除去されるだけでなく、溶融体の
均一化が一層促進されるので望ましい。なお、かかる濾
材としては、無機＊ａの編織物や不織布、無機の粉末乃
至粒子の焼結体や充填層などを用いることができる。

本発明に従って紡糸した繊維はそのままで、又は油剤を
付着させ巻取るなシ、引落す。巻取り、又は引落しの速
度は１０〜１０．０００ｍ／ｍｉｎであるが、生産性や
安定紡糸からみて１００〜２．０ＯＯｒｒＶｆｒ１ｉｎ
が好ましい。得られる繊維の太さや断面形状は用途によ
シ選ばれるが、強度や弾性率からすると１〜１０デニー
、１１／の太さの糸径が望ましい。得られる繊維はその
ままでも使用できるが熱処理や延伸やこれらの組合せの
処理を施してやることにより、さらに高強度、高弾性化
することができる。

（作　用）上述した本発明の技術手段を採用することにより高強度
、高弾性率を有する芳香族ポリエステル繊維を工業的有
利に製造し得る理由については、下記のように推察され
る。

即ち、溶融体の入口側と出口側で位置が変えられるよう
に穿孔された複数の孔を有する金属製ブロックを通過さ
せることによシ、局部的に高温であったために発泡を起
こしかけている部分や低温のために十分な流動性に達し
ていない部分等温度、粘度、組成、分子量、凝集や配向
の状態など本質的に不均一分布を形成し易い溶融体が分
割、合流され、更に該ブロックが複数積層されることに
よシ溶融体の分割、合流操作が繰り返されることとなり
、効果的に混合、均一化され、以て本発明の目的とする
紡糸操業安定性並びに物性及びその均一性に優れた繊維
を提供し得るものと考えられる。また、該ブロックの材
質や孔の大きさの選択或はブロック間への濾材の挿入な
どの手段の採用により、上記した均一化作用が一層促進
されるものと考えられるＯ（効　果）このように、従来のポリマーとは著しく挙動が異なシ、
温度や粘度、組成や分子量、或は凝集や配向の状態など
多岐に亘り不均一分布を形成し易い芳香族ポリエステル
を、効果的に混合、均一化し、安定な紡糸操業性で物性
の均一性に優れた高強度、高弾性率繊維を工業的有利に
製造する手段を提供し得た点が、本発明の特筆すべき効
果であシ、本発明によシ得られる繊維は、タイヤコード
、ロープ、ケーブル、ＦＲＰ、ＦＲＴＰ、スピーカーコ
ーン、　安全！、テンションメンバー等に用いることが
できる。

（実施例）以下に本発明の理解を容易にするために実施例および比
較例を示すか、これはあくまで例示的なものであシ、本
発明の要旨はこれらにより限定されるものではない。

なお、例中の繊維の引張シ試験はインストロン社万能試
験機＆１１３０を用い、試料間隔２Ｑｗ、引張シ速度Ｑ
、　５　Ｍ　／　ｍｉｎで測定したものであシ、また、
光学異方性の測定は加熱ステージ上に試料を置いて、偏
光下、２５　ｉ：′／　ｍｉｎで昇温して肉眼観察によ
り行なった。

参考例ｐ−アセトキシ安息香醗７．２０　Ｋ９　（４０モル）
、テレフタル酸２．４９Ｋｇ（１５モル）、イソフタル
酸０．８８ＫＩＣ５モル）、４，４′−ジアセトキシジ
フェニル５．４５に９（２０，２モル）をくし型攪袢翼
をもつ重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しなが
ら昇温し、８８０’ｃで３時間重合し九。この間、生成
する酢酸を除去し、強力な攪拌で重合を行ない、その後
徐々に冷却し、２００　’ｃで重合体を系外へ取出した
。重合体の収量／′ｉ１０．８８９で理論収量の９７．
８％であっ之。

これを軸周ミクロ７社のハンマーミルで粉砕し２．５朋
以下の粒子とした。これをロータリーキルン中で窒素雰
囲気下に２８０　’ｃで５時間処理したところ「流動温
度」が３２６でとなった。

３５０　’ｃ以上で光学異方性が観察された０実施例参考例のポリエステルを、３０ｆｆ径のスクリュー、溶
嶺体計量用のギヤポンプ、紡糸口金の背面に直径（Ｈ）
×高さくＨ）＝８％Ｘ８５の溶融体貯めを有する紡糸頭
からなるスクリュー押出型溶融紡糸装置を用い、２４ｇ
／／分の吐出速度で溶融紡糸した。

用いた紡糸口金は孔径０．１２ｎ＋、ｇ、’ｃｔ＝ｏ、
ｓ、１５０孔数であり、紡糸温度は３６５でである。

ｉＪ記溶融体貯めには、下記に示す種々のブロックを装
着して紡糸を行なった。

（ａｌ　　第１図に示す５４５Ｃ製ブロツク（直径８０
１１ｒＩＩＩ×高さ２８Ｍ）を３段積層したもの。

なお、直径３Ｈの円孔が、ブロック表面上において半径
が異なる４個の同心円周上に内側から夫々４．４．１２
．１２（合計３２個）穿孔されており、且つ溶融体入口
側の第１及び第３の同心円周上の孔は、夫々出口側の第
２及び第４の同心円周上に、また第２及び第４の同心円
周上の孔は夫々第１及び第３の同心円周上に貫通してお
シ、また、ブロック出口側の外周縁部には高さ１ｍの胸
壁部が設けられ合流部を形成している。

（ｂｌ　　第２段目と第３段目の間にナスロンフィルタ
ーＮＦＯ６（日本精練■製の商品名）を挿入する外は、
（ａ）と同じもの。

（Ｃ）　　材質がステンレスｍ　（５ＵＳ８１６Ｌ　＞
である外は（ａ）と同じもの。

（ｄ）　　孔が溶融体入口側から出口側に垂直に穿孔さ
れている外は（ａ）と同じもの。

（ｅ）　　孔の直径が６Ｎである外は（ａｌと同じもの
。

溶融体貯めに上記ブロック（ａＪ〜（ｅ）を装着して紡
糸操業性及び物性の均一性を評価した。

なお、紡糸操業安定性のうち無切断継続時間は、同一繊
度（５デニール）の条件下で糸切れを起こさないで紡糸
を継続できた時間を、また最高紡速は、紡速を徐々に上
げていったときに１本の繊維が初めて切断されるときの
紡速を夫々測定、評価した。また、物性及びその均一性
は、紡糸後の繊維（紡速３６０　ｍ７分、５デニール）
をＮ２中で　３２０ｒＸ８時間熱処理した繊維の強度、
デニール変動率及び強度変動率を測定した。結果を第１
表に示す。

第　　　　　１　　　　　表上表から明らかなように、本発明に推奨する条件を満足
する場合（Ｎｏ、１〜３）には、操業性並びに物性及び
その均一性が顕著に改善される事実が理解される。なお
、Ｎ（Ｌ　６の０内数値は、５ｄの試料が採取できなか
ったため、７ｄの繊維について評価したものである。

【図面の簡単な説明】

る０

Claims

【特許請求の範囲】１、溶融時に光学異方性を示す芳香族ポリエステルを溶
融紡糸するに際し、該芳香族ポリエステルの溶融体を、
平面図において対応する流入孔と流出孔との位置が重な
らない複数の孔を有し、溶融体を複数に分割し且つ入口
側と出口側で位置を互いに変化させたのち合流させる構
造を有する金属製ブロックを複数積層してなる流路を通
過させた後、紡糸口金に導くことを特徴とする紡糸方法
。２、金属製ブロック間に濾材が挿入されている特許請求
の範囲第１項記載の紡糸方法。３、金属製ブロックが鉄又は鉄合金からなる特許請求の
範囲第１項記載の紡糸方法。４、金属製ブロックの孔の断面積が直径５ｍｍ相当以下
である特許請求の範囲第１項記載の紡糸方法。