JPS6297913A - ポリ−パラフエニレンテレフタルアミド系繊維の製造方法 - 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−パラフエニレンテレフタルアミド（以
下、ｒＰＰＴＡＪと略称する）系繊維の製造法に関する
。更に詳しくは、改良された＋）械的性質を持つＰＰＴ
Ａ系繊維全繊維業的に有利な速度で効率的に製造する高
速紡糸法に関する。

従来の技術 芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸、及び／又は芳香
族アミノカルボン酸から全芳香族ポリアミドが誘導され
ることは公知であり、またこれら芳香族ポリアミドから
繊維が得られることも既に公知である７、さらに、かか
る芳香族ポリアミドのうち特に、ＰＰＴＡ系ポリマーか
ら、その剛直な分子構造から期待される通り、高い融点
、優れた結晶性、高い強度、高いヤング率等の好ましい
物性を有する繊維が得られることも既に知られている。

例えば、特開昭４７−３９４５８号公報によれば、少く
とも９８チ以上の濃度の濃硫酸に溶解したＰＰＴＡ系ポ
リマーの光学異方性を示す溶液を、オリフィスを通して
、不活性な非凝固性流体中に押し出し１次いで凝固浴中
全通すことによって、好ましい機械的性質を有する繊維
が得られることが開示されている。しかしながら、かか
る方法においては、凝固浴が静止水面をもっておりその
凝固液と走行する糸条との摩擦抵抗により、糸条に大き
な引き取り張力、即ち紡糸張力がかかる。この紡糸張力
は、紡速の増大と共に増大するため、紡糸張力の低い、
即ち低い紡糸速度においては優れた機械的性質を有する
繊維を与えるが、紡速の増大に伴って、得られる繊維の
強度、伸度が共に著しく低下する。従って、工業上有意
義な紡糸速度においては、機械的性質に侵れたＰＰＴＡ
繊維を得ることは困難であった。

一方、特公昭５７−４０１７５号公報は、ＰＰＴＡ系ポ
リマーの硫酸系ドープを紡糸口金から押し出したのちに
一旦該ドープの固化点以下に冷却し１次いで溶媒を抽１
−ｙ、ｂ紡糸法を提案している。しかし、該公報におい
ても、溶媒の抽出はｐ斗状の静止、又は重合で流れる程
度の凝固浴やボビンに捲き取っての回分式を開示するも
ので、生産性は悪いままであり、実際、実施例に示され
た紡糸速度は１６０　ｆｎ／分が最も大きいにすぎない
。

発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、かかる点に鑑み、高い強度は勿論のこと
高い伸度を有する優れた繊維性能を有するＰＰＴＡ繊維
を、工業的に有利な速度で効率的に製造する方法につき
、ＰＰＴＡ系ポリマーの濃硫酸溶液（以下、単に「ドー
プ」と略称する）からの糸条の形成と、得られるＰＰＴ
Ａｉ雑の物性及び構造を対応させつつ研究を続けてきた
。その結果、ドープを押し出し直後、気体中で該ドープ
の固化点以下に冷却したのちそのまま、又は、ｙａ固を
部分的にさせながらネットコンベア上に堆積し、凝固、
溶媒抽出、乾燥させるという新規な方法により、高強度
かつ高伸度の機械的性質の優れたＰＰＴＡ系繊維が高い
紡糸速度で得られることを見い出した。

本発明の目的は１強度および伸度の改良された高性能の
ＰＰＴＡ系繊維を工業的に有利な高い紡糸速度で効率よ
く製造する方法を提供するにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、ＰＰＴＡ系ポリマーを、少くとも９５重＋ｉ
チの濃度を有する硫酸に溶解した光学異方性を示す溶液
を紡糸口金から紡糸速度６００　ｍ７分以上で紡出し、
気体中で該溶液の固化島以上に冷却したのち、７λ固、
溶媒抽出、乾燥させてポリ−パラフエニレンテレフタル
アミド系繊維を製造するに際し、凝固の少くとも一部金
糸走方向と同一方向に凝固液を噴射せしめ、　溶媒抽出
及び乾燥の少くとも一部全ネットコンベア上に堆積させ
てから行なうことを特徴とするポリーバラフェニレンテ
レフタルアミド系繊維の製造方法である。

本発明法において、ＰＰＴＡ系ポリマーとは、ポリ−バ
ラフェニレンテレフタルアミドならびにそ単位のｌＯモ
ルチ以下が、それぞれ他の芳香族ジアミノ残基又は／及
び他の芳香族ジカルボキシルり成るコボリアミドヲ惚称
する。これらＰＰＴＡ系ポリマーは単独、または混合物
のいずれであっても本発明法に用いることができる。

本発明法のＰＰＴＡ系繊維の製造法においては。

少くとも、強度が１８９／ｄ以上、伸度が３チ以上。

かつ初期モジュラスが２５０ｆ／ｄ以上を示す如き高性
能繊維が対象とされるべきであり、そのためＫは、使用
されるＰＰＴＡ系ポリマーの重合度が一定の値以上のも
のが好ましく、少くとも固有粘度（ηｉｎｈ　）　で表
わして３．５以上、特に４．５以上であることが望まし
い。

かかるＰＰＴＡ系ポリマーから、本発明法に用いられる
紡糸用ドープは、既に公知の方法によって調製される。

その際、溶剤としては、工業的には濃硫酸が有利に用い
られる。濃硫酸の濃度は。

９５重量−以上である。特に高い固有粘度を有するＰＰ
ＴＡ系ポリマーを高濃度に溶解する場合には９７．５重
量％、さらに好ましくは９９重量％以上のものが用いら
れる。

紡糸用ドープのポリマー濃度は、一般に高いほうが高性
能繊維が得られ易いことから濃厚であることが必要で、
具体的にはドープが光学異方性を示す濃度であるべきで
好ましくは少くとも１３重量％以上、より好ましくは１
５重量％以上とすべきである。しかしながら、高すぎる
濃度、例えば２２重量％以上では１　ドープの粘度が高
くなりすぎるため、ドープ温度を高く設定する必要があ
り、紡糸操作上困難を伴いやすい。従って、高過ぎない
よう選ばれるべきである。ドープの調製および使用に当
っては、上記ポリマー濃度範囲においては、ドープは室
温付近では固化する場合があるため、６５〜８５℃で取
り扱えば良い。逆に室温付近で固化するということは、
その固化速度はかなり速く、本発明の目的に適している
。

このようにして調製された紡糸用ドープは、上記のポリ
マー濃度、ドープ温度範囲で光学異方性を有すること、
及び固化点を有することが認められる。かかるドープが
本発明法にて使用され、紡糸口金を通して気体中で該ド
ープの固化点以下に冷却し固化せしめる。本発明に使用
する気体としては空気、炭酸ガス、窒素等があげられる
。気体中に、例えば水蒸気等が少量混合されてもさしつ
かえない。

気体の温度は該ドープの固化点以下とする必要がある。

温度は低ければ低い程冷却という観点からは好ましい。

即ち、紡糸口金下方でのドープの固化の程度が犬である
程糸質は向上する。但し、経済的な観点からは下限が決
められるべきである。

実際には、冷却筒の長さ、冷却気体の流量、ドープの押
し出し量、ドープの固化点等を勘案して決められるべき
である。

気体中で冷却固化した固体状物は溶媒をほぼ原液組成の
まま含んでいるので、そのまま或いは該溶媒が可溶であ
る凝固性液体、例えば水、希硫酸水溶液等で凝固を部分
的にさせながらネットコンベア上に堆積させる０ドープ
の固化点以下、好ましくは固化点の２０℃よりも低い温
度に冷却されたドープは柔軟でかつ相互にひつつかない
ことがわかったので、そのままでも可であるが、繊維の
強度という観点からすると部分的には凝固させておいた
方が良い。凝固させる場合の凝固液は、紡糸張力を低減
させる為には固化ドープ流の糸走方向と同一方向に噴射
させる方式が好ましい。凝固液温度は、凝固時の発熱を
抑制する為には１５℃以下、より好ましいのは１０℃以
下でちる。

押し出されたドープは引き取りのドラフト（引き伸ばし
）がかが９、引き伸ばされる。この引き伸ばしにおいて
、引き伸ばし率が低いと充分に繊維の物性を高めること
が出来ず、また、高すぎるとこの間でドープ流が切断さ
れるため、通常は、引き伸ばし率は３〜１５倍、好まし
くは４〜１０倍の間に設定される。

また、ドープの吐出に際して用いられる紡糸口金の孔径
は、製造しようとする繊維の太さ、及び上記のドラフト
率の設定により選定されるべきであって、通常は０．０
５〜０．１０ｗの範囲のものが選択されるが、これに限
られるものではない。更に紡糸口金に設けられる孔数は
、製造しようとする繊維の溝成によって決定されるべき
ものであり、特に本発明法を実施するに当って格別限定
されるものではない。

同化糸条物は溶媒未抽出の状態で、或いは部分的に抽出
された状態でネットコンベア上に堆積して溶媒抽出、乾
燥するなら、膠着のない繊維が得られる。凝固、溶媒抽
出の際は凝固性液体を低温に維持して水洗時の発熱を抑
えた方が好ましい。

溶媒抽出液としては、通常水又は濃度７０％までの硫酸
水溶液が有利に用いられる。然しなから、例えば、塩化
アンモニウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化
ナトリウム、硫酸ナトリウム等の如き塩、又はそれらの
混合物の水溶液、アンモニア水溶液、水酸化ナトリウム
水溶液、又は、メタノール、エタノール、エチレングリ
コールの如き有機溶媒又はこれらの水溶液等であっても
よく、特に限定されるものではない。

本発明法によって固化、凝固、溶媒抽出された糸条は乾
燥工程を経て、例えばネルソンロール等の引き取り手段
によって６ｏｏ＠／分以上、好ましくは１０００ｍ／分
以上の極めて高い速度で捲き取られる。更には、本発明
法の実施に当って例えば特公昭５４−３６６９８号公報
にて提案されたネットコンベアー上での乾燥後熱処理を
行うこと等の処理を行ってから捲き取ることもできる。

本発明法は、すべてのＰＰＴＡ系繊維の製造に対して有
効であるが、ＰＰＴＡ系繊維自体、高い結晶性の故か、
繊維がフィブリル化しやすかったり、割れやすいことも
あって、単繊維の太さは、太すぎないことが望ましい。

通常は大略１０デニール以下、好ましくは３デニール以
下に設定される。

線繊維の線密度は２０〜４５００デニール、通常５０〜
へ０００デニールであることが好ましい。

実施例 以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、
これらの実施例は何ら本発明を限定するものではない。

実施例中、特にことわりのない限シ「チ」および「部」
はそれぞれ重量パーセントおよび重量部を表わす。また
、本発明法において用いられる種棒のパラメーターの主
なものは以下の様にして測定されたものである。

〈固有粘度の測定法〉 固有粘度（η１ｎｈ）は、９８．５重量％の濃硫酸ＶＣ
Ｑ　Ｉｔ　（Ｃ）　＝　ｏ、ｓ　ｔ／ａｔ　でポリマー
または繊維を溶かしｆｃ浴溶液３０℃にて常法により測
定する。

く繊維の強伸度特性の測定法〉 繊維糸条の強度、伸度お工びヤング率の測定はＪＩＳ規
格に準じ、定速伸長型強伸度試１１験機により１把握長
２０ｍ、引張シ速夏１００チ／分にて、荷重−伸長率曲
線を描き、それよシ読み取り、又は算出したもので、測
定数１０個の平均値で表わす。

〈紡糸張力の測定法〉 凝固液と接触した凝固糸条を変向ガイドにより変向させ
てロール上に引き取り、その際、変向ガイドル引き取り
ロール間でテンションメーターで張力値（２）全測定し
、該糸条の水洗、乾燥後のデニールで除した、乾燥繊維
デニール当υの張力（ｆ／ｄ　）　　として算出したも
のである。

実施例１ ９８．５％硫酸、３０℃、０．５　ｆ／１００ｃｃで測
定される固有粘度（η１ｎｈ）が６．５のポリバラフェ
ニレンテレフタルアミドを、ポリマー濃度が１９．３％
となるように９９．８チの濃硫酸に、温度を７５℃に保
ちながら溶解し、紡糸用のポリマー浴液（以下ドープと
略称）を調整した。このドープは光学異方性を示すこと
が直交ニコル下の偏光顕微鏡観察で確認された。

このドープを真空下２時間静置脱泡後、紡糸に用いた。

ドープをギヤポンプを通して３００メツシユステンレス
金網を８重に巻いたキャンドルフィルターを通して濾過
後、第１図に示す紡糸用装置に設置された０−０６ｍφ
の孔径、５００個の孔数を有する紡糸口金から押し出し
、冷却筒４の中を通過させることにより冷却固化せしめ
た。因みに固化後の繊維の温度は第１表に示す紡糸条件
によって変動したが約−２５〜３０℃の範囲であった。

窒素ガス金下方に向けて高速で送りこんだ。その後、連
続的に約３℃の凝固液を下方に噴射している装置５を通
して凝固を部分的にさせながら、第１表に示す紡糸速度
でフィードロールに引き取り、その後ネットコンベアー
上に堆積させ、水洗、乾燥後ボビンに捲き取った。

上記の手段で、ドラフト率（糸条の引き取り速度／ドー
プの吐出線速度）’ｉ５．７の一定として、各設定冷却
筒温度で紡糸し、得られ＊Ｃａ維の物性を第１表に示す
。

ここで、図面により説明すると、第１図に示す加圧気体
導入口２に窒素を導入し、そのｂｉｃ量の増減によって
冷却筒４の温度を変化させた。噴射装置５の速度は３０
０　ｍ７分とじた。

第１表からも明らかなように、本発明法においては冷却
筒の温度が低い程、即ち糸条の固化の程度が完全である
程糸質が向上することが容易に理解される。

比較例１ 固有粘度（η１ｎｈ）　　５．７のポリ−バラフェニレ
ンテレフタルアミドを９９．８％の濃硫酸にポリマー濃
度が２０優になる様に溶解して光学異方性を有するドー
プを得た。このドープを８７℃に保温されているタンク
に仕込み、ギヤポンプを用いて０．０５．φ　の孔径、
１００個の孔数を有する紡糸口金から６．６４ＣＣ／分
で押し出した。その後、長さ５０ｃｒＩｔで一４５℃に
保持されている冷却筒内で固化させ、続いて約３℃の水
が流下している炉斗で脱溶媒した。紡糸速度１２０　ｒ
ｒＬ／＝で紡糸し、０．１チＮａｚ　ＣＯｓ　ａｑ、で
中和後、水洗、乾燥した。

次に押し出しドープ量をｓｓ、ａａｃｃ７−とし、上記
同様の操作を行ないｉｏｏｏｍ７’分で紡糸し、中和、
水洗、乾燥した。

それぞれの繊維の物性は第１表に示す。紡糸速度１２０
　ｍ７分では高い引張強度を示すもののｉｏｏ。

７７Ｌ／分に速度を上けると引張強度は大巾に低下する
。これは紡糸張力の増大により糸状の構造破壊が生じた
為と考えられる。

以下余白 発明の効果 ＰＰＴＡ系繊維を高い紡糸速度で製造する場合におって
は一般に紡糸速度の増大と共に紡糸張力の増大があり、
その張力によって未だ凝固の不完全な糸条には構造破壊
が生じ得るには充分な張力が付与される為に、充分に高
い強度及び伸度上あわせもつＰＰＴＡ系繊維を得るには
至らない。従って高い紡糸速度で、強度及び伸度共に優
れた高性能のＰＰＴＡ系繊維を製造する為には、紡糸張
力を低減することが必要である。本発明法によれば、冷
却筒で同化した繊維はそのままで、或いは噴射凝固液と
共にネットコンベア上に至る為に、静止浴等を用いる従
来の紡糸法の様な凝固液面を突破するのに必要な抵抗も
なく、従って紡糸速度の増大に伴なう紡糸張力の増大は
大きくなく、糸条の構造破壊も少なく高強度、高伸度の
ＰＰＴＡ系繊維が得られる。

このようにして本発明法の実施に二って得られ７′ｃＰ
ＰＴＡ系繊維は、強度及び伸度の両方に優れた繊維であ
って、これらの侵れｆｃ％性は、該繊維の実使用に当っ
て消費性能上非常に有利である。

本発明法によって得られたＰＰＴＡ系繊維は、その優れ
た特性によって、衣料用、産業資材用を問わず、使用さ
れるが、特にブレードホース、コンベアベルト、タイヤ
、エアパックなどのゴムの補強材、プラスチックの強化
繊維素材など、特に高強度かつ高伸度の特許が十分に活
用される分野で有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明法を行なうのに好適な紡糸装ｆイの１例
を示す縦断面図である。 １・・・紡糸口金、２・・・加圧気体導入口、３・・・
冷媒、４・・・冷却筒、５・・・凝固液噴射＆置、６・
・・凝固液尋人口、７・・・変向ロール、８・・・フィ
ードロール、９・・・噛合歯車、１０・・・ネットコン
ベアー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリ−パラフエニレンテレフタルアミド系ポリマーを、
   少くとも９５重量％の濃度を有する硫酸に溶解した光学
   異方性を示す溶液を紡糸口金から紡糸速度６００ｍ／分
   以上で紡出し、気体中で該溶液の固化点以下に冷却した
   のち凝固、溶媒抽出、乾燥させてポリ−パラフエニレン
   テレフタルアミド系繊維を製造するに際し、凝固の少く
   とも一部を糸走方向と同一方向に凝固液を噴射せしめ、
   溶媒抽出及び乾燥の少くとも一部をネットコンベア上に
   堆積させて行なうことを特徴とするポリ−パラフエニレ
   ンテレフタルアミド系繊維の製造方法