JPS636108A - ポリ（ｐ−フエニレンテレフタルアミド）繊維の製造法 - 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（ｐ−フェニレンテレフタルアミ！′）
（以下ＰＰＴＡと略称することもある）ｆ′Ｒ維の製造
法に関する。さらに詳しくは、高強度高モジュラスで８
シながら耐フィブリル性に優れ、特にビムやプラスチッ
ク類の補強に有用なｐｐＴ人繊維の製造法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

Ｐ　ＰＴＡは古くから知られている４ツマ−であり、こ
れから得られる繊維は、剛直な分子構造をもつ九め、耐
熱性及び機械的性質に優れたものである。

さらにＰＰＴＡなどの芳香族ポリアミド繊維を紡糸した
後、延伸または熱処理する方法として、例えば特開昭５
２−１２３２６号公報に開示のように芳香族ポリアミド
と硫酸系溶剤との１８重量％以上の濃度のドープを紡糸
し、水洗後に予備延伸した後、乾燥しつつ熱処理する方
法や、％開昭５３−９８４１５号公報のように、芳香族
ポリアミ）１１の光学異方性ドープの重合体０度が１８
重量％以上であるＰ−プを紡糸し、湿潤糸を延伸乾燥す
る方法、又は特開昭５９−４７４２１号公報のように芳
香族ポリアミＰのポリマー濃度が１８重量％以上の異方
性ドープをギャップ紡糸した後、糸の含硫酸率が１０〜
８０％のときに１〜４り／ｄの張力をかける方法などが
提案されている。

しかし、これらの方法はいずれもポリマー濃度１８重量
％以上で実施しているために得られた繊維は配向度が非
常に太きくフィブリル化しやすい欠点を有している。

なおポリマー濃度１４重量％未満のドープからは低強度
のＰＰＴＡ　Ｗｉ維しか得られてい々い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来の製造法で得られたＰＰＴＡ繊維の欠点、
即ち、長さ方向には強いが、フィブリル化しやすく、ゴ
ムや樹脂の中に補強材として入れても、割れやすく、補
強効果が十分とはいえないという問題点を解消すること
を目的に研究した結果本発明に、到達したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は固有粘度（ηｉｎｈ　）が４以上のポ’Ｊ（ｐ
−フェニレンテレフタルアミド）と濃度が９６重量％以
上の硫酸とからなる１４重量％以下のポリマーｍ度の光
学異方性ドープを紡糸口金から一旦、非凝固性雰囲気中
へ押出し、次いで凝固及び水洗して、含水率５０％以上
（乾燥繊維基準）の湿潤繊維を１．０２倍以上に延伸し
、延伸後の橡維長さよシも短かぐならないように保った
まま乾燥することを特徴とするポリ（ｐ−フェニレンテ
レフタルアミド）繊維の製造法である。

本発明の製造法におけるポリマーの重合度は一般に大き
い重合度のポリマーを用いるのが高強度を実現する上で
好ましい。具体的には固有粘度（ηｉｎｈ　）が少々く
とも４であることが好ましい。

さらに好ましくは少なくとも５である。

本発明の繊維は本質的にＰＰＴＡから成っている。

ここで、本質的という意味は、本発明の構成要件および
作用効果を阻害しない範囲の少量で、ＰＰＴＡ以外のポ
リマー、例えば、ぼり（ｍ−フェニレンテレフタルアミ
Ｐ）、ポリ（ｐ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリ
（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリ（ポリメチ
レンテレフタルアミＰ）、脂肪族ポリアミド、ポリウレ
タン、ポリ尿素等がブレンドされたり、　ＰＰＴＡに他
のくり返し単位、例えば、核置換されたｐ−フェニレン
単位、ｏ−フェニレン単位、ｍ−フェニレン単位、（＃
リノメチレン単位、ピリジン単位やエステル、ウレタン
、尿素、エーテル、チオエーテルなどの結合単位に４）
が共重合されたり、種々の添加剤、配合剤、例えば、染
料、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光沢剤、顔料等が添加さ
れてもよい。

本発明を実施する上で、ポリマーを溶媒に溶解し、光学
異方性Ｐ−ゾとすることが必要であるが、適当な溶媒は
、少なくとも９６重量％濃度の硫酸である。約９８重量
％以上の濃度の硫酸は溶解性の点でよυ好ましい。いわ
ゆる発煙硫酸であってもよい。硫酸と混合しうるものと
しては、クロル硫酸、フルオル硫酸、ジクロロ酢酸、酢
酸、五酸化ＩＪン、ニトロインゼンなどを挙げることが
できる。

さらに、本発明の特徴とする耐フィブリル化性の改良さ
れた繊維製造のためには、ドープ中のポリマー濃度は、
１４重量％以下であることが必要である。このようなポ
リマー濃度のとき、ドープは少し加温する必要のあるこ
とが多い。ただし温度が高くなると、Ｐ−ノ中のポリマ
ーの劣下速度は大きくなるので、あまり高温に長時間さ
らされるのは好ましくない。通常、室温〜１２０℃の範
囲のｒ−プが使用される。２リマ一濃度の下限は、いわ
ゆる光学異方性発ＳＬの臨界濃度である。ドープには、
通常の添加剤、例えば抗酸化剤、紫外縁安定剤等が配合
されていてもよい。

このようにして調整されたドープは、紡糸口金よシ非凝
固性流体（例えば空気や窒素などの気体）中に、次いで
凝固浴中に押出して凝固させる必要がある。紡糸口金を
通過する前に、ドープの脱気、濾過、計量を行うのが、
特に工業的生産の場合好ましい。紡糸口金の形状、孔数
、孔の大きさ等は特に制限をうけるものではない。孔の
大きさとしては、通常０．０１〜０，５咽の直径のもの
が用いられる。

紡糸口金から押出されるドープの線速度も特に制限され
ず、専ら生産性で決めてよい。非凝固性流体の厚さは０
．２〜ｓ謂が適当であるがこれに限定されるものではな
く、具体的にはオリフィスよりのドープ吐出速度、紡糸
のドラフト、フィラメントの融合機会を少なくする必要
等によシ決定される。

凝固浴の形態は、縦形または横形のいずれでも良く、縦
形の例としては、濾斗を使用することも出来る。浴中で
は、凝固液は流動させてもよい、特に繊維と同方向に流
動せしめることは繊維に不必要な乱れを生じないので好
ましい。

凝固液としては、−般には、水から濃度７０％迄の硫酸
水溶液が用いられるが、ＮＨ４ＯＨ、０ａＯｆ１２　。

Ｋ、ＯＯｌ、　Ｎａ２８０４等の如き塩又はそれらの混
合物の水溶液、まｆｃ＆′ｉメタノール、エタノール、
７’　Ｃ１ａＲ７−ル、エチレングリコールの様な有機
溶媒の水溶液であっても良く、特に限定されるものでは
ない。

凝固液は、−般にＦｉ１５℃以下、好ましくは１０℃以
下に保持することが良い。

凝固浴から引出された凝固糸条物は、水洗をうける必要
がある。水洗は１段または２段以上で行われ、また、こ
れを効率的に行うためにカセイソーダ等のアルカリ水溶
液と組合せてもよい。水洗によって、溶媒をできるだけ
抽出除去するのが好ましく、例えば硫酸を溶媒に使った
場合、含硫酸率５ｚ以下にすべきである。水洗の方法は
特に限定されず、公知の技術、例えば、水洗浴中を走行
させる方法、回転するローラー上に水をかける方法、ゼ
ビンや認に捲きつけたまま水洗する方法、ネットの上に
堆積させて水をかける方法、あるいはこれらを組合せる
方法等から選ばれてよい。

水洗された繊維は、湿潤状態のまま紡糸直結で連続的に
、または−旦水洗した後、ゼビンや認に捲き取り、ノ々
ツチ式でゼビンまたは認から解舒しつつ延伸される。

延伸する湿潤繊維の含水率は乾燥繊維基準で５０％以上
であることが必要で、好ましくは１００％以上の含水率
である。含水率が５０％未満の繊維は延伸倍率を大きく
とるのが難しい。

また、湿潤繊維中の含硫酸率（乾燥繊維基準）は５％以
下、好ましくは０．５％以下にする。

延伸する方法は、例えば速度の異なる一対のロールで２
次側のロールの速度を増加する一般的な方法が用いられ
るが、特に限定されるものではない。

高強度、高モジュラスを達成するためには、延伸倍率は
、１．０２倍以上にすべきであシ、延伸倍率が１＋（最
大延伸倍率−１）　Ｘ　Ｑ、９を超えないようにするの
が好ましい。なぜなら延伸倍率が１＋（最大延伸倍率−
１）　Ｘ　Ｏ，９を超えると、過度の延伸が起こり、強
度の低下がおこり、毛羽の発生が大きいからである。

なお、最大延伸倍率とは、１対のロールで２次側のロー
ルの速度を徐々に増加していき、繊維の単糸切れが最初
に観察された時の延伸倍率である。

本発明の方法は、高強度、高モ・シュラスのＰＰＴ人繊
維を得る上で好ましくないとして従来避けられてきた低
いポリマー濃度のＰ−ゾを用い、これを紡糸、水洗した
のち、水洗後の膨潤状態で延伸を行うという特別な方法
を採用することによって、繊維中のポリマー鎖の配向を
うながし、これによって高強度化、高モジユラス化を達
成するとともに、未だ十分に解明されてはいないが繊維
の非晶部の微細構造を特殊につ〈シ、これによって分子
間力を増して、繊維のフィブリル化を抑制しているもの
と推定される。

乾燥する方法は、例えば１対のロールを用い、乾燥は延
伸時の２次ロールを熱ロールにして延伸後、直ちにして
もよく、ロール間に加熱炉を用いてもよいが、延伸後の
繊維長さよりも短かくならないように保ったまま乾燥す
る方法でなければならない。これは、−数的に、ＰＰ’
ｒＡ繊維の場合乾燥により繊維長さの収縮がわずかにお
こることがみとめられ、これによって強度、モジュラス
の低下がみられるためで、最も好ましくは、湿潤延伸後
の繊維長さを実質的に変えることなく乾燥する方法であ
る。

乾燥温度は通常２００℃以下、好ましくは１００〜１５
０℃であり、乾燥後の繊維の残存水分率が乾燥ａ維基準
で５％以下になるような乾燥時間で行なうのが普通であ
る。

本発明によってｐｐＴＡｆｆｌ維を製造する上で、必要
に応じて、任意の工程で油剤、糊剤等を付与することは
可能であυ、生産性を高める上で好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明する。

本発明でいう固有粘度、繊維の強伸度、フィブリル化度
は次の測定法によるものである。

〈固有粘度〉 ９８．５重量％の濃硫酸に濃度Ｃ＝０．２　ｆ／ｄ１．
でポリマーｉたは繊維を溶かした溶液を３５℃にて常法
により相対粘度比（ｔ）　ｒｄ　）を測定し、下式に従
って固有粘度（ｔ）　ｉｎｈ　）を算出する。

ｈすｒｅＩｔ η１ｎｈ＝− 〈繊維の強伸度〉 定速伸長引張試験機にて２０℃、６５％ＲＨにおいて荷
重−伸張面線分描き、それによシ求める。

〈フィブリル化度〉 繊維を３門にカットし、０．０２９を水２５０αととも
にミキサーで攪拌し、濾過、乾燥後に光学顕微鏡で、フ
ィブリル化の程度（少、多）を決める。

実施例１及び比較例１ 固有粘度（Ｗ　ｉｎｈ　）　５．８のＰＰ’ｒ人を９９
．６％濃硫酸中に、ポリマー濃度が１１重量％になるよ
うに、７０℃で２時間真空下で溶解した。溶解についで
２時間真空下で脱泡した後紡糸した。このドープは光学
異方性であった。ドープはギヤポンプを通じて送り、濾
過しつつ、０．０６ｆｌｔｆｆｌ孔径のオリフィス１０
０個を有する紡糸口金より、５ＦＩ１１の空気を通じ、
次いで濃度３０重量％、温度２℃の硫酸水溶液中に押出
した。表−１に示す３つの水準のドラフトで紡糸し、変
向ガイＰを通じ、凝固浴力）ら取り出された凝固糸をネ
ルソンロール上に捲き、散水機で水洗した。水洗した繊
維、すなわち、湿潤繊維は、水分率が１１０〜１５０％
（乾燥繊維基準）で、含硫酸率は０．１％以下であった
。

次いで３種類の湿潤繊維は予め各々の最大延伸倍率を確
認した後、１４０℃の熱ロールに導き、１＋（最大延伸
倍率−１）　ｘ　Ｏ，８の延伸倍率になるように熱ロー
ルの速度を調整して延伸、およびその直後の乾燥を行っ
た。熱ロールでの繊維の滞留時間は約４５秒間であり、
その後にワインダーで２ビンに捲き取った。かくして得
られた繊維の物性をドラフト及び延伸比とともに表−１
に示す。

表−１に示す実施番号の１−１　、１−２　、１−３は
本発明例、１−４　、１−５　、１−６は比較例である
。

以下余白 実施例２及び比較例２ 固有粘度（’Ｑ　ｉｎｈ　）　６．０のＰＰ’ｒ人を９
９．６％濃硫酸中に、ポリマー濃度が１２重量％になる
ように、７０℃で２時間真空下で溶解し、次いで、真空
下で脱泡した。このドープを実施例１と同様の方法で紡
糸、延伸、乾燥した繊維の物性を表−２に示す。

表−２に示す実施番号の２−１．２−２　、２−３は本
発明例２−４　、２−５　、２−６は比較例である。

以下余白 比較例３ 実施例２と同様の固有粘度（’Ｑ　ｉｎｈ　）　６．０
のＰＰＴＡｉ　９９．６％濃硫酸中に、ポリマー濃度が
１９重量％になるように、７０℃で２時間真空下で溶解
した。

次いで、真空下で脱泡した後実施例１と同様の方法で紡
糸し、ネルソンロール上で水洗した繊維はネルソンロー
ルと同じ速度に調整した１４０℃の熱ロールに導き乾燥
し、ワイングーにてぜビンに巻き取った。この繊維の物
性を表−３に示す。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明の方法で得られる繊維は、高強度、高モジュラス
という従来からのＰＰ’ｒＡ繊維の特性に加えて、フィ
ブリル化しにぐいという従来にない特性を備えているた
めに、後加工時のトラブルがな（なり、補強効果が向上
した。これらの性質を利用して、タイヤコーＰ、各稽ベ
ルト等のゴムの補強材、プラスチックの補強材として有
用である。本発明の方法で得られる繊維は、これらゴム
やプラスチックの補強に用いられるときは、通常マルチ
フィラメントの形態で用いられることが多いが、本発明
で得られる繊維はそれに限定されるものではなく、モノ
フィラメント、ロービングヤーン、スフ、チロツブＰス
トランＰなどの形で、ロープ織布、プラスチック、金属
、セメント、セラミックス等の補強材、わたなどとして
利用することも可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固有粘度（ηｉｎｈ）が４以上のポリ（ｐ−フェニレン
   テレフタルアミド）と濃度が９６重量％以上の硫酸とか
   らなる１４重量％以下のポリマー濃度の光学異方性ドー
   プを紡糸口金から一旦、非凝固性雰囲気中へ押出し、次
   いで凝固及び水洗して、含水率５０％以上（乾燥繊維基
   準）の湿潤繊維を１．０２倍以上に延伸し、延伸後の繊
   維長さよりも短かくならないように保つたまま乾燥する
   ことを特徴とするポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミ
   ド）繊維の製造法