WO2023189809A1 - ポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法 - Google Patents

ポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法 Download PDF

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慶太 山下
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    • DTEXTILES; PAPER
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    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
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    • D01D5/08Melt spinning methods
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/76Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from other polycondensation products

Definitions

  • Polyphenylene sulfide resin has properties suitable for engineering plastics, such as excellent heat resistance, barrier properties, chemical resistance, and electrical insulation properties, and is used for various electrical parts, electronic parts, mainly for injection molding and extrusion molding. Used in mechanical parts, automobile parts, films, textiles, etc.
  • the hot stretching is performed at a magnification of 4 times or less at a temperature where the difference from the glass transition temperature of the polyphenylene sulfide resin is 10°C or less, and after the hot stretching, the temperature is 50°C or more lower than the melting point of the polyphenylene sulfide resin.
  • melt-extruded resin is spun to obtain an undrawn yarn.
  • polyphenylene sulfide resin melt-extruded from a spinneret is cooled and solidified by blowing cooling air, and then taken off at a predetermined take-off speed.
  • the temperature of the cooling air is preferably 20 to 30°C, and the wind speed is preferably 0.50 to 0.80 m/s.
  • the take-off speed is preferably designed so that the spinning draft is 100 or more and less than 200.
  • the single-hole discharge rate refers to the discharge rate (cc/min) per single hole of the mouthpiece.
  • the single-hole discharge amount was calculated by dividing the total discharge amount from the nozzle by the number of nozzle holes.
  • Shear rate indicates the flow characteristics at the mouthpiece, and was calculated from the following formula.
  • q is a single hole discharge amount (cc/min)
  • D is a mouth hole diameter (mm).
  • Shear rate (s ⁇ 1 ) 32q/ ⁇ D 3 ⁇ (1000/60)
  • Spinning draft The spinning draft is a value calculated by taking-up speed/discharge linear speed.
  • Example 4 Melt spinning was performed in the same manner as in Example 1 except that the single hole discharge rate was 0.16 cc/min. As a result, the spinning draft was 177.2 and the shear rate was 3386.0 s ⁇ 1 .
  • the undrawn yarn obtained under the above conditions had a ⁇ n of 9.90 ⁇ 10 ⁇ 3 . Since ⁇ 95 was 0.99 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, which was less than 1.0 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, the operability during spinning was good. When the maximum stretching ratio was measured using unstretched polyphenylene sulfide fiber, it was 2.90 times.
  • Example 5 Melt spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that the take-up speed was 700 m/min and the single hole discharge rate was 0.16 cc/min. As a result, the spinning draft was 137.8 and the shear rate was 3386.0 s ⁇ 1 .
  • the undrawn yarn obtained under the above conditions had a ⁇ n of 7.10 ⁇ 10 ⁇ 3 . Since ⁇ 95 was 0.69 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, which was less than 1.0 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, the operability during spinning was good. When the maximum stretching ratio was measured using unstretched polyphenylene sulfide fiber, it was 3.14 times.
  • Comparative example 1 Melt spinning was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the take-up speed was 500 m/min. As a result, the spinning draft was 82.3 and the shear rate was 4052.5 s ⁇ 1 .
  • the undrawn yarn obtained under the above conditions had a ⁇ n of 4.53 ⁇ 10 ⁇ 3 . Since ⁇ 95 was 0.41 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, which was less than 1.0 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa, the operability during spinning was good. When the maximum stretching ratio was measured using unstretched polyphenylene sulfide fiber, it was 3.56 times.

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Abstract

紡糸時の操業性や延伸時の操業性に優れ、さらに高強度で、細繊度化しても寸法安定性に優れるポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法を提供する。単糸繊度が1.0dtex以下で、強度が4.0cN/dtex以上、伸度が20%以上30%以下で乾熱収縮率が5.0%以下であるポリフェニレンサルファイド繊維。

Description

ポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法
 本発明はバグフィルターに好適な細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法に関する。
 ポリフェニレンサルファイド樹脂は、優れた耐熱性、バリア性、耐薬品性、電気絶縁性などエンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有しており、射出成型や押出成型用を中心として各種の電気部品、電子部品、機械部品、自動車部品、フィルム及び繊維などに使用されている。
 特に、ポリフェニレンサルファイド繊維は、耐熱性に優れるため、集塵機のバグフィルター用の濾布に用いられている。濾布は廃ガス中に含まれるダストを捕集し、ダストを含まない廃ガスを外へと排気するために使用される。近年の環境規制の強化により、高いダスト捕集能力が必要である。また、目詰まりが少ないこと、すなわち濾布性能の長寿命化や寸法安定性も望まれている。
 より高いダスト捕集能力を有する濾布を作成するためには、濾布を構成する繊維の細繊度化が必要とされている。また、バグフィルターの目詰まりを防止するために、パルスジェット方式が使用されることがある。パルスジェット方式とは、濾布に付着したダストを払い落とすために高速の気流を吹き付けて濾布を振動させる方式であり、強度や寸法安定性が不十分な場合は濾布が破断してしまう。この気流に耐えることができるような高強度・寸法安定性のある繊維が必要とされている。
 しかしながら、ポリフェニレンサルファイド繊維は、ポリエステル繊維やポリアミド繊維と比べ、可紡性に劣っているのが現状である。特に、細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維を生産する際は、操業性の悪化や吐出不良が発生することが知られている。また、適正な延伸倍率で生産しなければ、延伸工程で糸が切れてしまう場合がある。
 特許文献1には、製糸時の毛羽や糸切れが少なく連続紡糸性に優れているポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載された方法では、せん断速度が8000~14000s-1と大きい上に、単糸繊度が3~40dtexのポリフェニレンサルファイド繊維しか得られておらず、細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維は得られていない。
 特許文献2には、繊度が0.70~0.95dtexのポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法が開示されている。しかしながら、単孔吐出量、口金孔径、紡糸ドラフト、せん断速度などの未延伸糸の具体的な製造条件が記載されていない。そのため、未延伸糸の物性をコントロールすることが難しく、紡糸時の糸切れや延伸時の巻き付きが発生する。
 特許文献3には、細繊度が0.5dtex以下で高強度のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法が開示されている。しかしながら、延伸倍率が4倍以上のため乾熱収縮率が12%と大きく、寸法安定性に優れるものではなかった。
特開2012-136797号公報 国際公開第2019/124189号 特開2005-146427号公報
 本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を解決することにあり、従来のポリフェニレンサルファイド繊維と比べ、製造工程における紡糸時の操業性や延伸時の操業性に優れ、さらに高強度で、細繊度化しても寸法安定性に優れるポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法を提供することである。本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は廃ガス集塵機のバグフィルター等の各種産業用フィルターとして利用することができる。
 前記の課題を解決することができる本発明のポリフェニレンサルファイド繊維及びその製造方法は、下記の通りである。
 [1]単糸繊度が1.0dtex以下で、強度が4.0cN/dtex以上、伸度が20%以上30%以下で乾熱収縮率が5.0%以下であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維。
 [2]前記[1]に記載のポリフェニレンサルファイド繊維を製造する製造方法であって、ポリフェニレンサルファイド樹脂を溶融粘度が120Pa・s以上160Pa・s以下となる温度で紡糸口金より溶融押出する工程と、溶融押出された樹脂を紡糸して未延伸糸を得る工程と、該未延伸糸を熱延伸する工程とを備えており、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂を前記紡糸口金から吐出するときのせん断速度が5000s-1以下であり、紡糸ドラフトが100以上200未満であることを特徴とする製造方法。
 [3]前記熱延伸を前記ポリフェニレンサルファイド樹脂のガラス転移温度との差が10℃以下の温度で4倍以下の倍率で行い、前記熱延伸の後に前記ポリフェニレンサルファイド樹脂の融点より50℃以上低い温度で0.90倍以上1.05倍以下の倍率で定長熱処理を行うことを特徴とする前記[2]に記載の製造方法。
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、製造工程における紡糸時の操業性や延伸時の操業性に優れ、さらに高強度で、細繊度化しても寸法安定性に優れている。そのため、廃ガス集塵機のバグフィルター等の各種産業用フィルターとして好適である。
 以下、本発明を詳細に説明する。
<ポリフェニレンサルファイド繊維の物性>
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の単糸繊度は1.0dtex以下であり、好ましくは0.95dtex以下である。単糸繊度を1.0dtex以下とすることで十分な排ガス中のダスト濾過効果が得られる。一方、ポリフェニレンサルファイド繊維の単糸繊度は、生産性の点から、好ましくは0.5dtex以上、より好ましくは0.6dtex以上、特に好ましくは0.7dtex以上である。
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の強度は4.0cN/dtex以上であり、好ましくは4.5cN/dtex以上である。前記の強度を4.0cN/dtex以上とすることで、濾布に付着したダストを振るい落とすパルスジェットによる濾布の破断を低減させることができる。
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の伸度は20%以上30%以下であり、好ましくは25%以上28%以下である。前記の伸度が20%未満になると、延伸ローラーへの巻き付きが発生し、延伸の操業不良を引き起こすことがある。一方、伸度が30%を上回ると、分子鎖が繊維軸方向に高配向していないことを示し、強度が低下してしまうことがある。
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の乾熱収縮率は5.0%以下であり、好ましくは4.5%以下であり、より好ましくは4.1%以下である。乾熱収縮率が低いほど、バグフィルターとして使用時に熱収縮を抑えることができる。
<ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法>
 本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、ポリフェニレンサルファイド樹脂を溶融粘度が120Pa・s以上160Pa・s以下となる温度で紡糸口金より溶融押出し、溶融押出された樹脂を紡糸して未延伸糸を得て、次いで該未延伸糸を熱延伸することによって得ることができる。以下、各工程について詳細に説明するが、本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法は下記の製造方法に限定されるものではなく、他の製造方法で製造してもよい。
 まず、ポリフェニレンサルファイド樹脂を紡糸口金より溶融押出する。具体的には、ポリフェニレンサルファイド樹脂を粉末またはペレットの形態で溶融し、その溶融した樹脂を紡糸口金から押し出し、口金に設けられた各単孔より溶融された樹脂を一定量吐出する。1軸または2軸の押し出し機を用いて紡糸口金よりポリフェニレンサルファイド樹脂を押し出すことが好ましい。
 ポリフェニレンサルファイド樹脂を溶融粘度が120Pa・s以上160Pa・s以下となる温度で紡糸口金より溶融押出することが好ましく、130Pa・s以上150Pa・s以下となる温度で紡糸口金より溶融押出することがより好ましい。溶融粘度が160Pa・sを超えると、背圧上昇の懸念や紡糸張力が高くなり紡糸時の操業性が悪化するおそれがある。また、未延伸時の段階で分子鎖が配向するために、延伸倍率が確保できず、細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維を得ることが困難になるおそれがある。さらに、溶融粘度が120Pa・s未満の場合は、糸切れや融着を引き起こし紡糸工程が著しく悪くなり易いことや、十分なポリマーの分子量が得られないために高強度のポリフェニレンサルファイド繊維を得ることが困難になるおそれがある。
 ポリフェニレンサルファイド樹脂を前記紡糸口金から吐出するときのせん断速度が5000s-1以下となるように紡糸口金からの吐出量を設計する。せん断速度の算出方法については実施例に記載のとおりである。せん断速度が5000s-1を上回ると、口金内で樹脂内の分子鎖が配向し紡糸張力が高くなり、紡糸時の操業性が悪化することがある。また、繊維内の分子鎖が配向するため、細繊度化に必要な延伸倍率が確保できず、細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維を得ることが困難となる。ノズルのせん断速度を5000s-1以下とするために、単孔吐出量は0.25cc/min以下であることが好ましく、より好ましくは0.20cc/min以下である。
 次に溶融押出された樹脂を紡糸して未延伸糸を得る。具体的には、紡糸口金から溶融押し出しされたポリフェニレンサルファイド樹脂を冷却風の吹き付けにより冷却固化した後、所定の引取速度で引き取る。冷却風の温度は20~30℃が好ましく、風速は0.50~0.80m/sが好ましい。引取速度は紡糸ドラフトが100以上200未満となるように設計するのが好ましい。なお、紡糸ドラフトは引取速度を吐出線速度で除した値であり、吐出線速度は時間当たりの単孔からの樹脂の吐出量(以下、単孔吐出量という)を単孔の面積で除した値である。紡糸ドラフトが100未満になる引取速度で製造すると、未延伸糸の繊度が太くなり、細繊度のポリフェニレンサルファイド繊維を得ることが困難となる。一方、紡糸ドラフトが200より大きくなるような引取速度で製造すると、紡糸張力が高くなり、紡糸時の操業性が悪化することがある。紡糸ドラフトを100以上200未満とするために好ましくは引取速度(紡糸速度)が600~1000m/minであり、より好ましくは700~900m/minである。引き取り時の温度(紡糸温度)は280~320℃であることが好ましい。
 紡糸を行う際に吐出線速度V1から引取速度V2へと速度が上昇していくが、V1+0.95*(V2-V1)の速度となったときの紡糸張力σ95は1.0×10-8Pa以下であることが好ましい。紡糸張力σ95が1.0×10-8Paを上回ると紡糸時の操業性が低くなったり、延伸時に単糸切れを生じやすくなり延伸時の操業性が低くなったりするため、好ましくない。紡糸張力σ95の下限は特に限定されないが、例えば0.3×10-8Pa以上であり、0.5×10-8Pa以上であることが好ましい。
 未延伸糸の複屈折率Δnは3.0×10-3以上1.2×10-2以下であることが好ましく、5.0×10-3以上1.1×10-2以下であることがより好ましく、7.0×10-3以上1.0×10-2以下であることがさらに好ましい。Δnが1.2×10-2以下であると紡糸時の操業性が低くなるおそれがある。一方、Δnが3.0×10-3未満であると、未延伸糸の分子配向が極めて低いため、延伸を行う際に配向がスムーズに行われず、寸法安定性が劣るおそれがある。また、Δnが3.0×10-3未満であると細繊度化が不十分となるおそれもある。
 次いで、引き取られた繊維(未延伸糸)を熱延伸する。延伸工程ではポリフェニレンサルファイド樹脂のガラス転移温度との差が10℃以下の範囲の浴槽中で延伸することが好ましく、ポリフェニレンサルファイド樹脂のガラス転移温度との差が5℃以下の範囲の浴槽中で延伸することがより好ましい。浴槽中の温度とガラス転移温度との差が10℃を超える場合、ガラス転移温度との乖離が大きく延伸不良が発生することがある。一方、浴槽中の温度がポリフェニレンサルファイド樹脂のガラス転移温度より10℃を超えて上回る温度では、沸点に近い温度のため安定した操業をするのは困難である。延伸倍率は好ましくは4倍以下であり、より好ましくは3.5倍以下である。延伸倍率が4倍を超えてしまうとスリップや延伸ローラーへの巻き付きが発生し、延伸の操業不良を引き起こすことがある。なお、後述の実施例では、極力細繊度の繊維とするために、巻付等が発生しない最大の延伸倍率(以下、最大延伸倍率という)で延伸しているが、細繊度で寸法安定性等の物性に優れていれば、最大延伸倍率よりも低い倍率で延伸してもよく、例えば、1.5倍以上であればよく、2倍以上であってもよい。
 延伸工程の後、ポリフェニレンサルファイド樹脂の融点より50℃以上低い温度において0.90倍以上1.05倍以下で定長熱処理を行うことが好ましい。定長熱処理を行うことにより、繊維の結晶化が進み、より高強度のポリフェニレンサルファイド繊維が得られる。また定長熱処理前後で繊維を弛緩してもよく、弛緩することで分子の配向が緩和し延伸ローラーへの巻き付きが起こりにくくなる。
 ポリフェニレンサルファイド繊維は、熱処理後に捲縮数が10個/25mm以上20個/25mm以下となるように、スタフィングボックスにより捲縮を付与してもよい。
 本願は、2022年3月31日に出願された日本国特許出願第2022-060478号に基づく優先権の利益を主張するものである。2022年3月31日に出願された日本国特許出願第2022-060478号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
 以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義は以下の通りである。また、本発明の実施例と比較例の製造条件と各種物性を表1は示す。
(1)単孔吐出量
 単孔吐出量とは、口金単孔当たりの吐出量(cc/min)のことである。口金からの総吐出量を口金孔数で除することで単孔吐出量を算出した。
(2)せん断速度
 せん断速度とは、口金部での流動特性を示すもので、下記式より算出した。なお、下記式において、qは単孔吐出量(cc/min)であり、Dは口金孔径(mm)である。
  せん断速度(s-1)=32q/πD×(1000/60)
(3)紡糸ドラフト
 紡糸ドラフトは引取速度/吐出線速度で計算した値である。
(4)紡糸張力(σ95)
 紡糸を行う際に吐出線速度V1から引取速度V2へと速度が上昇していくが、V1+0.95*(V2-V1)の速度となったときの紡糸張力をσ95とした。σ95が下記式を満足する場合は、操業性が悪化傾向にあるため、後述の表1においてB評価とし、下記式を満足しない場合は操業性をA評価とした。
  σ95>1.0×10-8Pa
(5)複屈折率Δn
 繊維内の分子の複屈折率を示す。ベレックコンペンセーターを装着した偏向顕微鏡により未延伸糸のレターデーションを測定した上で複屈折率Δnを求めた。
(6)最大延伸倍率
 90℃で延伸したときに巻付等が発生しない延伸倍率を最大延伸倍率とした。
実施例1
 ガラス転移温度:約90℃、融点:296.2℃、紡糸温度(311℃)での溶融粘度:140Pa・sであるNHU社製PPSペレットを使用し、該PPSペレットを311℃で紡糸口金より溶融押出し、溶融押出された樹脂を冷却風の吹き付けにより冷却固化した後、900m/minの引取速度で引き取って未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を得た。なお、下記a)~e)の条件であった。
 a)口金の単孔孔径:0.200mm、b)単孔吐出量:0.19cc/min、c)QCH(冷却風)風速:0.65m/s、d)QCH(冷却風)温度:25℃、e)LNz-QCH(ノズル面から冷却風までの距離):40mm
 上記の条件の時、紡糸ドラフトは148.1、せん断速度は4052.5s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが9.57×10-3であった。σ95は、0.95×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.92倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.92倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.99dtex、強度が4.79cN/dtex、伸度が27.1%、乾熱収縮率が3.63%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例2
 単孔吐出量を0.18cc/minとした以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは156.3、せん断速度は3839.2s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが9.72×10-3であった。σ95は0.97×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.91倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.91倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.95dtex、強度が4.78cN/dtex、伸度が27.2%、乾熱収縮率が3.61%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例3
 単孔吐出量を0.17cc/minとした以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは165.5、せん断速度は3625.9s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが9.88×10-3であった。σ95は0.98×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.90倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.90倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.90dtex、強度が4.77cN/dtex、伸度が27.2%、乾熱収縮率が3.59%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例4
 単孔吐出量を0.16cc/minとした以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは177.2、せん断速度は3386.0s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが9.90×10-3であった。σ95は0.99×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.90倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.90倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.84dtex、強度が4.77cN/dtex、伸度が27.3%、乾熱収縮率が3.59%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例5
 引取速度を700m/min、単孔吐出量を0.16cc/minとした以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは137.8、せん断速度は3386.0s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが7.10×10-3であった。σ95は0.69×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、3.14倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(3.14倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.99dtex、強度が4.94cN/dtex、伸度が25.3%、乾熱収縮率が4.02%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例6
 単孔吐出量を0.15cc/minとした以外は、実施例5と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは145.9、せん断速度は3199.3s-1であった。上記条件で得た未延伸糸はΔnが7.35×10-3であった。σ95は0.71×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、3.11倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(3.11倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.95dtex、強度が4.92cN/dtex、伸度が25.5%、乾熱収縮率が3.97%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例7
 単孔吐出量を0.14cc/minとした以外は、実施例5と同様にして溶融紡糸を行った。上記条件の時、紡糸ドラフトは156.3、せん断速度は2986.0s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが7.49×10-3であった。σ95は0.73×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、3.10倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(3.10倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.89dtex、強度が4.91cN/dtex、伸度が25.7%、乾熱収縮率が3.94%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
実施例8
 単孔吐出量を0.13cc/minとした以外は、実施例5と同様にして溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは168.3、せん断速度は2772.8s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが7.64×10-3であった。σ95は0.74×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、3.08倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(3.08倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.83dtex、強度が4.90cN/dtex、伸度が25.8%、乾熱収縮率が3.92%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
比較例1
 引取速度を500m/minとした以外は、実施例1と同条件で溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは82.3、せん断速度は4052.5s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが4.53×10-3であった。σ95は0.41×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、3.56倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(3.56倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が1.47dtex、強度が5.25cN/dtex、伸度が22.0%、乾熱収縮率が4.76%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。引取速度が低く、紡糸ドラフトが小さいため、延伸糸の単糸繊度は太い結果となった。
比較例2
 引取速度を1100m/minとした以外は、実施例1と同条件で溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは181.0、せん断速度は4052.5s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが12.64×10-3であった。σ95は1.28×10-8Paであり、1.0×10-8Paより大きく、引取速度を上げたことにより、紡糸時の操業性は悪化した。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.75倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.75倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.86dtex、強度が4.66cN/dtex、伸度が28.5%、乾熱収縮率が3.33%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。引取速度が大きすぎるため、紡糸時の操業性は悪化した一方で、高強度で寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
比較例3
 単孔吐出量を0.09cc/minとした以外は、実施例1と同条件で溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは312.6、せん断速度は1919.6s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが10.86×10-3であった。σ95は1.09×10-8Paであり、1.0×10-8Paよりも大きく、単孔吐出量を小さくしたことで、紡糸ドラフトが上がり紡糸時の操業性が悪化した。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.84倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.84倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が0.48dtex、強度が4.73cN/dtex、伸度が27.7%、乾熱収縮率が3.49%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。単孔吐出量が少なすぎるため、紡糸時の操業性が悪化した一方で、高強度で寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。
比較例4
 単孔吐出量を0.25cc/minとした以外は、実施例1と同条件で溶融紡糸を行った。上記条件の時、紡糸ドラフトは112.5、せん断速度は5332.2s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが8.85×10-3であった。σ95は0.87×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性は良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、2.98倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(2.98倍)で延伸すると、繊度が1.28dtex、強度が4.82cN/dtex、伸度が26.6%、乾熱収縮率が3.72%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。単孔吐出量が多すぎるため、延伸糸の単糸繊度は太い結果となった。
比較例5
 引取速度を300m/minとした以外は、実施例1と同条件で溶融紡糸を行った。その結果、紡糸ドラフトは49.4、せん断速度は4052.5s-1であった。上記条件で得た未延伸糸は、Δnが2.59×10-3であった。σ95は0.20×10-8Paであり、1.0×10-8Pa未満であるため、紡糸時の操業性が良好であった。
 未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を用いて最大延伸倍率を測定したところ、4.32倍であった。未延伸のポリフェニレンサルファイド繊維を90℃、最大延伸倍率(4.32倍)で延伸した後、215℃、0.98倍で定長熱処理を行ったところ、繊度が2.02dtex、強度が5.80cN/dtex、伸度が15.7%、乾熱収縮率が6.13%のポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。引取速度が低く、紡糸ドラフトが小さいため、延伸糸の単糸繊度が太い上に寸法安定性が低い結果となった。
 実施例1~8では、高強度で寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維が得られた。なお、表1では、延伸糸の単糸繊度については、延伸後の単糸繊度が1.0dtex以下である場合はA評価、延伸後の単糸繊度が1.0dtexを超える場合はB評価とした。そして、寸法安定性については、乾熱収縮率が5.0%以下である場合はA評価、乾熱収縮率が5.0%を超える場合はB評価とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (3)

  1.  単糸繊度が1.0dtex以下で、強度が4.0cN/dtex以上、伸度が20%以上30%以下で乾熱収縮率が5.0%以下であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維。
  2.  請求項1に記載のポリフェニレンサルファイド繊維を製造する製造方法であって、ポリフェニレンサルファイド樹脂を溶融粘度が120Pa・s以上160Pa・s以下となる温度で紡糸口金より溶融押出する工程と、溶融押出された樹脂を紡糸して未延伸糸を得る工程と、該未延伸糸を熱延伸する工程とを備えており、前記ポリフェニレンサルファイド樹脂を前記紡糸口金から吐出するときのせん断速度が5000s-1以下であり、紡糸ドラフトが100以上200未満であることを特徴とする製造方法。
  3.  前記熱延伸を前記ポリフェニレンサルファイド樹脂のガラス転移温度との差が10℃以下の温度で4倍以下の倍率で行い、前記熱延伸の後に前記ポリフェニレンサルファイド樹脂の融点より50℃以上低い温度で0.90倍以上1.05倍以下の倍率で定長熱処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
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