JP2010261123A - メタ型全芳香族ポリアミド繊維 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定の凝固浴を用いて湿式紡糸することにより多孔質の凝固糸を得て、続いて、特定倍率で可塑延伸を実施し、さらに、飽和水蒸気中で特定の熱処理を施すことにより、繊維中に残存する分子量10,000未満の低分子量成分の含有率が1.0質量%以下、繊維中に残存する溶媒量が1.0質量%以下であり、300℃での乾熱収縮率が3.0%以下であり、かつ繊維の破断強度が3.0cN/dtex以上のメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得る。
【選択図】なし
Description
このように、破断強度などの物性を満足しながら、高温雰囲気下における物性の低下を抑制した高性能な製品を提供することができるメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、未だ知られていないのが実情であった。
すなわち、本発明は、分子量10,000未満の低分子量成分の含有率が1.0質量%以下であって、繊維中に残存する溶媒量が1.0質量%以下であり、300℃での乾熱収縮率が3.0%以下であり、かつ繊維の破断強度が3.0cN/dtex以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維である。
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、以下の特定の物性を備える。本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維の物性、構成、および、製造方法等について以下に説明する。
〔低分子量成分〕
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、分子量10,000未満の低分子量成分の含有率が1.0質量%以下、好ましくは0.8質量%、特に好ましくは0.6質量%以下である。
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維において、分子量10,000未満の低分子量成分が1.0質量%を超える場合には、低分子量成分が増加し、繊維中の非晶領域におけるガラス転移温度が低下するため、高温使用環境において物性の低下が起こりやすくなる。
メタ型全芳香族ポリアミド繊維において、分子量が10,000未満の低分子量成分を1.0質量%以下とするためには、繊維の製造工程において、スキンコアを有しない凝固形態となるよう凝固浴の成分あるいは条件を調節する。例えば、紡糸原液をアミド系溶媒の水溶液からなる実質的に塩を含まない凝固液中に吐出する方法が挙げられる。
なお、本発明における「分子量10,000未満の低分子量成分」とは、以下の方法で得られる値をいう。
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)にリチウムクロライド(LiCl)を0.01モル/L溶解させた溶液に繊維を溶解し、ポリスチレン換算のゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を測定する。低分子量成分量は、GPCで求められる分子量(M)から、以下の数式で求める。
N(%)=100×ΣMi(10,000未満)Ni/ΣMi(Total)Ni
(ここで、MiはGPC測定から得られるi番目の溶出時間の分子量、Niは分子量Miの個数である。)
メタ型全芳香族ポリアミド繊維は、通常、ポリマーをアミド系溶媒に溶解した紡糸原液から製造されるため、必然的に該繊維に溶媒が残存する。しかしながら、本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、繊維中に残存する溶媒の量が、繊維質量に対して1.0質量%以下である。1.0質量%以下であることが必須であり、0.7質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以下であることが特に好ましい。
繊維質量に対して1.0質量%を超えて溶媒が繊維中に残存している場合には、300℃を超えるような高温雰囲気下での加工や使用の際に、残存溶媒が揮発するために環境安全性に劣ったり、繊維が黄変したりするため好ましくない。また、分子構造が破壊されることにより、著しく強度が低下する。さらに、残存する溶媒は引火点以上では容易に引火、燃焼するため、例えば、限界酸素指数(LOI値)を28以上とすることが困難となる。
繊維中の残存溶媒量を1.0質量%以下とするためには、繊維の製造工程において、スキンコアを有しない凝固形態となるよう凝固浴の成分あるいは条件を調節し、かつ、特定倍率で可塑延伸を実施し、さらに、飽和水蒸気中で特定の熱処理を実施する。
なお、本発明における「繊維中に残存する残存溶媒量」とは、以下の方法で得られる値をいう。
洗浄工程の出側にて繊維をサンプリングし、該繊維を遠心分離機(回転数5,000rpm)に10分かけ、このときの繊維質量(M1)を測定する。この繊維を、質量M2gのメタノール中で4時間煮沸し、繊維中のアミド系溶媒および水を抽出する。抽出後の繊維を105℃雰囲気下で2時間乾燥し、乾燥後の繊維質量(P)を測定する。また、抽出液中に含まれるアミド系溶媒の質量濃度(C)を、ガスクロマトグラフにより求める。
繊維中に残存する溶媒量(アミド系溶媒質量)N(%)は、上記のM1、M2、P、およびCを用いて、下記式により算出する。
N=[C/100]×[(M1+M2−P)/P]×100
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、300℃乾熱収縮率が3.0%以下である。3.0%以下であることが必須であり、2.9%以下が好ましく、2.8%以下がさらに好ましい。収縮率が3.0%を超える場合には、高温雰囲気下での使用時に製品寸法が変化し、製品の破損が生じる等の問題が発生するため好ましくない。
メタ型全芳香族ポリアミド繊維の300℃での乾熱収縮率は、繊維の製造工程において、飽和水蒸気中で特定の熱処理を実施することにより制御することができる。300℃乾熱収縮率を3.0%以下とするためには、飽和水蒸気処理工程における延伸倍率を、0.7〜5.0倍の範囲とすればよい。延伸倍率が5.0倍を超える場合には、延伸時の単糸切れが増大し、毛羽や工程断糸が発生するため好ましくない。
なお、本発明における「300℃での乾熱収縮率」とは、以下の方法で得られる値をいう。
約3,300dtexのトウに98cN(100g)の荷重を吊るし、互いに30cm離れた箇所に印をつける。荷重を除去後、トウを300℃雰囲気下に15分間置いた後、印間の長さLを測定する。測定結果Lをもとに、下記式にて得られる値を300℃乾熱収縮率(%)とする。
300℃乾熱収縮率(%)=[(30−L)/30]×100
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維の破断強度は、3.0cN/dtex以上である。3.0cN/dtex以上であることが必須であり、3.5cN/dtex以上であることがより好ましく、4.0cN/dtex以上であることが特に好ましい。破断強度が3.0cN/dtex未満である場合には、紡績等の後加工工程において繊維が破断し、通過性が悪化するため好ましくない。また、加工した製品の破断強度も低くなる。
メタ型全芳香族ポリアミド繊維の「破断強度」は、繊維の製造工程において、特定倍率で可塑延伸を実施することにより制御することができる。破断強度を3.0cN/dtex以上とするためには、可塑延伸浴延伸工程における延伸倍率を1.5〜10倍とすればよい。
(測定条件)
つかみ間隔 :20mm
初荷重 :0.044cN(1/20g)/dtex
引張速度 :20mm/分
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、250℃で600時間保持した後の強度保持率が60%以上であることが好ましく、65%以上であることがさらに好ましく、70%以上であることが最も好ましい。60%未満の場合には、高温環境下で使用されるバグフィルターなどの分野での使用が困難となる。
この高温下での強度保持率は、繊維の製造工程において、凝固浴の成分あるいは条件を適宜調節することにより強固なスキン層を形成させることなく凝固させることにより凝固プロセス中で低分子量成分量を低減させ、さらに飽和水蒸気処理において残存溶媒を1.0質量%以下とすることにより、向上することができる。
さらに、本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、140℃の飽和水蒸気中で600時間放置した後の強度保持率が60%以上であることが好ましく、65%以上であることがさらに好ましく、70%以上であることが最も好ましい。60%未満の場合には、高温高湿環境下で使用されるフィルターや防護服等の分野での使用が困難となる。
この高湿下での強度保持率は、繊維の製造工程において、凝固浴の成分あるいは条件を適宜調節することにより強固なスキンを形成させることなく凝固させることにより凝固プロセス中で低分子量成分量を低減させ、さらに飽和水蒸気処理において残存溶媒を1.0質量%以下とすることにより、向上することができる。
また、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の破断伸度は、30%以上であることが好ましい。35%以上であることがさらに好ましく、40%以上であることが特に好ましい。破断伸度が30%未満である場合には、紡績等の後加工工程における通過性が悪化するため好ましくない。
本発明において、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の「破断伸度」は、後記する製造方法における紡糸・凝固工程において、凝固浴条件を適正化することにより制御することができる。破断伸度を30%以上とするためには、凝固浴中のアミド系溶剤濃度を45〜60質量%とし、凝固浴温度を20〜70℃とすればよい。
なお、ここでいう「破断伸度」とは、JIS L 1015に基づき、測定機器としてインストロン社製、型番5565を用いて、上記した「破断強度」と同一の測定条件で測定して得られる値をいう。
メタ型全芳香族ポリアミド繊維の単糸繊度は、0.5〜6dtexの範囲であることが好ましい。0.5dtex未満となる場合には、織成の際、単糸切れによる毛羽を生じ、織成作業が困難となる。一方で、単糸繊度が6dtexを超える場合には、単糸間のバラケを生じやすくなる。
本発明におけるメタ型全芳香族ポリアミドとは、メタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸成分とから構成されるものであり、本発明の目的を阻害しない範囲内で、例えばパラ型などの他の共重合成分を共重合したものであってもよい。
本発明において特に好ましく使用されるのは、力学特性、耐熱性の観点から、メタフェニレンイソフタルアミド単位を主成分とするメタ型全芳香族ポリアミドである。メタフェニレンイソフタルアミド単位から構成されるメタ型全芳香族ポリアミドとしては、メタフェニレンイソフタルアミド単位が、全繰り返し単位の90モル%以上であることが好ましく、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは100モル%である。
(メタ型芳香族ジアミン成分)
メタ型芳香族ジアミン成分としては、メタフェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルスルホンなど、および、これらの芳香環にハロゲン、炭素数1〜3のアルキル基などの置換基を有する誘導体、例えば、2,4−トルイレンジアミン、2,6−トルイレンジアミン、2,4−ジアミノクロルベンゼン、2,6−ジアミノクロルベンゼンなどを例示することができる。なかでも、メタフェニレンジアミンのみ、または、メタフェニレンジアミンを70モル%以上含有する混合ジアミンであることが好ましい。
また、メタ型芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、メタ型芳香族ジカルボン酸ハライドを挙げることができる。メタ型芳香族ジカルボン酸ハライドとしては、イソフタル酸クロライド、イソフタル酸ブロマイドなどのイソフタル酸ハライド、および、これらの芳香環にハロゲン、炭素数1〜3のアルコキシ基などの置換基を有する誘導体、例えば、3−クロルイソフタル酸クロライド、3−メトキシイソフタル酸クロライドを例示することができる。なかでも、イソフタル酸クロライドのみ、またはイソフタル酸クロライドを70モル%以上含有する混合カルボン酸ハライドであることが好ましい。
上記のメタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸成分以外で使用しうる共重合成分としては、例えば、芳香族ジアミンとして、パラフェニレンジアミン、2,5−ジアミノクロルベンゼン、2,5−ジアミノブロムベンゼン、アミノアニシジンなどのベンゼン誘導体、1,5−ナフチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。一方、芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸クロライド、1,4−ナフタレンジカルボン酸クロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライド、4,4’−ビフェニルジカルボン酸クロライド、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライドなどが挙げられる。
メタ型全芳香族ポリアミドの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、メタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸クロライド成分とを原料とした溶液重合や界面重合等により製造することができる。
メタ型全芳香族ポリアミドの重合度としては、30℃の濃硫酸を溶媒として測定した固有粘度(IV)として、1.3〜3.0の範囲が適当である。
本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維は、上記の製造方法によって得られたメタ型全芳香族ポリアミドを用いて、例えば、以下に説明する紡糸液調製工程、紡糸・凝固工程、可塑延伸浴延伸工程、洗浄工程、飽和水蒸気処理工程、乾熱処理工程を経て製造される。
紡糸液調製工程においては、メタ型全芳香族ポリアミドをアミド系溶媒に溶解して、紡糸液(メタ型全芳香族ポリアミド重合体溶液)を調製する。紡糸液の調製にあたっては、通常、アミド系溶媒を用い、使用されるアミド系溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)等を例示することができる。これらのなかでは溶解性と取扱い安全性の観点から、NMPまたはDMAcを用いることが好ましい。
溶液濃度としては、次工程である紡糸・凝固工程での凝固速度および重合体の溶解性の観点から、適当な濃度を適宜選択すればよく、例えば、ポリマーがポリメタフェニレンイソフタルアミドで溶媒がNMPの場合には、通常は10〜30質量%の範囲とすることが好ましい。
紡糸・凝固工程においては、上記で得られた紡糸液(メタ型全芳香族ポリアミド重合体溶液)を凝固液中に紡出して凝固させ、多孔質繊維状物を得る。
紡糸装置としては特に限定されるものではなく、従来公知の湿式紡糸装置を使用することができる。また、安定して湿式紡糸できるものであれば、紡糸口金の紡糸孔数、配列状態、孔形状等は特に制限する必要はなく、例えば、孔数が500〜30,000個、紡糸孔径が0.05〜0.2mmのスフ用の多ホール紡糸口金等を用いてもよい。
また、紡糸口金から紡出する際の紡糸液(メタ型全芳香族ポリアミド重合体溶液)の温度は、10〜90℃の範囲が適当である。
残存溶媒量が十分に低減した繊維を得るためには、十分な程度にまで繊維の緻密化を行う必要があり、そのためには、湿式法あるいは半乾半湿式法による紡糸・凝固工程の凝固段階で形成される多孔質繊維状物の構造を、できる限り均質なものとすることが極めて重要である。多孔構造と凝固浴の条件とは緊密な関係があり、凝固浴の組成と温度条件の選定は極めて重要である。
なお、ここでいう湿式法とは、紡糸口金から直接凝固浴中に糸条を押出す方式をいい、半乾半湿式法とは、紡糸口金と凝固浴の間にエアーギャップを設け、紡糸口金から押出された糸条はエアー中を通過した後に凝固浴中を通過させる方法をいう。この際、エアーギャップ距離(紡糸口金面と凝固液面との距離)は、通常、吐出孔間距離の6倍以下とする。
可塑延伸浴延伸工程においては、凝固浴にて凝固して得られた多孔質繊維状物(糸条体)からなる繊維束が可塑状態にあるうちに、当該繊維束を可塑延伸浴中にて延伸処理する。
本発明における可塑延伸浴は、アミド系溶媒の水溶液からなり、塩類は実質的に含まれない。このアミド系溶媒としては、メタ型アラミドを膨潤させ、かつ、水と良好に混和するものであれば特に限定されるものではない。かかるアミド系溶媒しては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルイミダゾリジノンなどを挙げることができる。工業的には、可塑延伸浴液とするアミド系溶媒は、上記凝固浴に用いたものと同じ種類の溶媒を用いることが特に好ましい。すなわち、重合体溶液、凝固浴、および可塑延伸浴に用いるアミド系溶媒は同種であることが好ましく、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)のうちから選ばれる単独溶媒、または、2種以上からなる混合溶媒を用いることが好都合である。同種のアミド系溶媒を用いることによって、回収工程を統合・簡略化することができ、経済的に有益となる。
洗浄工程においては、上記可塑延伸浴延伸工程を経た繊維を、十分に洗浄する。洗浄は、得られる繊維の品質面に影響を及ぼすことから、多段で行なうことが好ましい。特に、洗浄工程における洗浄浴の温度および洗浄浴液中のアミド系溶媒の濃度は、繊維からのアミド系溶媒の抽出状態および洗浄浴からの水の繊維中への浸入状態に影響を与える。このため、これらを最適な状態とする目的においても、洗浄工程を多段とし、温度条件およびアミド系溶媒の濃度条件を制御することが好ましい。洗浄工程を多段とすることにより、低分子量成分を低減させることができる。
温度条件およびアミド系溶媒の濃度条件については、最終的に得られる繊維の品質を満足できるものであれば特に限定されるものではないが、最初の洗浄浴を60℃以上の高温とすると、水の繊維中への浸入が一気に起こるため、繊維中に巨大なボイドが生成し、品質の劣化を招く。このため、最初の洗浄浴は、30℃以下の低温とすることが好ましい。引き続き、50〜90℃の温水で洗浄することが好ましい。
飽和水蒸気処理工程においては、洗浄工程において洗浄された繊維を、飽和水蒸気中で熱処理する。飽和水蒸気処理をおこなうことにより、繊維の結晶化を抑制しつつ配向を高めることが可能となる。飽和水蒸気雰囲気での熱処理は、乾熱処理と比較して繊維束内部まで均一に熱処理することが可能となり、均質な繊維を得ることができる。
さらに驚くべきことに、飽和水蒸気雰囲気で熱処理を行うと、繊維表面が結晶化せず、スキン層が形成されない。このため、繊維束の各単繊維中に残存する溶媒を、急速に拡散することができ、繊維内部からほぼ完全に除去することが可能となる。したがって、飽和水蒸気熱処理を実施することにより、最終的に得られる繊維中の残存溶媒量を、1.0質量%以下にまで低減することが可能となる。
なお、ここでいう延伸倍率とは、処理前の繊維長に対する処理後の繊維長の比で表される。例えば、延伸倍率0.7倍とは、飽和水蒸気処理工程により繊維が原長の70%に制限収縮処理されることを意味し、1.1倍とは10%伸長するよう処理されることを意味する。
乾熱処理工程においては、飽和水蒸気処理工程を経た繊維を、乾燥・熱処理する。乾熱処理の方法としては特に限定されるものではないが、例えば、熱板、熱ローラ等を用いる方法を挙げることができる。乾熱処理を経ることにより、最終的に、発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。
乾熱処理が施されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維には、必要に応じて、さらに捲縮加工を施してもよい。さらに、捲縮加工後は、適当な繊維長に切断し、次工程に提供してもよい。また、場合によっては、マルチフィラメントヤーンとして巻き取ってもよい。
なお、実施例および比較例中の「部」および「%」は特に断らない限りすべて質量に基づくものであり、量比は特に断らない限り質量比を示す。
また、紡糸に用いる重合体溶液(紡糸原液)の全質量部に対する重合体の質量%、すなわちPN濃度は次式により求めた。
PN濃度=[重合体/(重合体+溶媒+その他)]×100(%)
実施例および比較例における測定・評価は、以下の方法によって行なった。
[固有粘度(I.V.)]
ポリマーを97%濃硫酸に溶解し、オストワルド粘度計を用い30℃で測定した。
[繊度]
JIS L1015に基づき、正量繊度のA法に準拠した測定を実施し、見掛繊度にて表記した。
JIS L1015に基づき、インストロン社製 型番5565を用いて、以下の条件で測定した。
(測定条件)
つかみ間隔 :20mm
初荷重 :0.044cN(1/20g)/dtex
引張速度 :20mm/分
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)にリチウムクロライド(LiCl)を0.01モル/L溶解させた溶液に繊維を溶解し、ポリスチレン換算のゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を測定した。低分子量成分量は、GPCで求められる分子量(M)から、以下の数式により求めた。
N(%)=100×ΣMi(10000未満)Ni/ΣMi(Total)Ni
(ここで、MiはGPC測定から得られるi番目の溶出時間の分子量、Niは分子量Miの個数である。)
洗浄工程の出側にて繊維をサンプリングし、該繊維を遠心分離機(回転数5,000rpm)に10分かけ、このときの繊維質量(M1)を測定した。この繊維を、質量M2gのメタノール中で4時間煮沸し、繊維中のアミド系溶媒および水を抽出した。抽出後の繊維を105℃雰囲気下で2乾燥し、乾燥後の繊維質量(P)を測定した。また、抽出液中に含まれるアミド系溶媒の質量濃度(C)を、ガスクロマトグラフにより求めた。
繊維中に残存する溶媒量(アミド系溶媒質量)N(%)は、上記のM1、M2、P、およびCを用いて、下記式により算出した。
N=[C/100]×[(M1+M2−P)/P]×100
約3,300dtexのトウに98cN(100g)の荷重を吊るし、互いに30cm離れた箇所に印をつけた。荷重を除去後、トウを300℃雰囲気下に15分間置いた後、印間の長さLを測定した。測定結果Lをもとに、下記式にて得られる値を300℃乾熱収縮率(%)とした。
300℃乾熱収縮率(%)=[(30−L)/30]×100
250℃で600時間保持した後の繊維の強度を、20℃65%RHにて、前述の破断強度測定方法と同条件にて測定し、高温下での強度保持率を算出した。
140℃の飽和水蒸気中で600時間放置した後の強度保持率を、20℃65%RHにて、前述の破断強度測定方法と同条件にて測定し、高湿下での強度保持率を算出した。
[紡糸液調整工程]
特公昭47−10863号公報記載の方法に準じた界面重合法により製造した固有粘度(I.V.)1.9のポリメタフェニレンイソフタルアミド粉末21.5部を、0℃に冷却したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)78.5部中に懸濁させ、スラリー状にした後、60℃まで昇温して溶解させ、紡糸液となる透明なポリマー溶液Aを得た。
上記で調製したポリマー溶液を紡糸原液として、孔径0.05mm、孔数50の紡糸口金より、浴温度80℃の凝固浴中に吐出して紡糸した。凝固浴としては、水/NMP=45/55の組成の浴液を用い、浸漬長(有効凝固浴長)60cmにて、糸速8m/分で凝固液中を通過させた後、いったん空気中に引き出した。
引き続き、可塑延伸浴中にて3倍の延伸倍率で延伸を行った。可塑延伸浴としては、水/NMP=70/30の組成の浴液を用い、温度80℃とした。
可塑延伸浴における延伸に続いて、冷水による水洗を十分に行った後、さらに80℃の温水で洗浄した。
引き続き、飽和水蒸気圧力0.05MPaに保たれた容器中にて、延伸倍率1.1倍で、飽和水蒸気による熱処理を行った。このとき、繊維束が約1.0秒間飽和水蒸気で処理されるよう諸条件を調整した。
続いて、表面温度120℃の乾燥ローラに巻回して乾燥させ、引き続き、340〜360℃の熱板上で1.2倍に乾熱延伸して巻き取り、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を得た。
得られたポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維は、繊度1.53dtex、破断強度3.11cN/dtex、破断伸度24.5%であり、良好な力学特性を示した。また、繊維中の分子量10,000未満の低分子量成分は0.96%、残存溶媒量は0.78%であり、250℃で600時間保持した後の強度保持率は67%、140℃の飽和水蒸気中で600時間放置した後の強度保持率は62%であった。
用いる溶媒をN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に変更して紡糸液となるポリマー溶液Bを製造し、これを紡糸原液に用いたこと以外は、実施例1と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
[紡糸液調製工程]
乾燥窒素雰囲気下の反応容器に、水分率が100ppm以下のNMP721.5部を秤量し、このNMP中にメタフェニレンジアミン97.2部(50.18モル%)を溶解させて0℃に冷却した。この冷却したジアミン溶液に対して、イソフタル酸クロライド(以下IPCと略す)181.3部(49.82モル%)を徐々に撹拌しながら添加し、重合反応を行った。粘度変化が止まった後から40分攪拌を継続した。
次に、重合反応が完了したポリマー溶液に対して、平均粒径が10μm以下である水酸化カルシウム粉末66.6部をゆっくり加えて、中和反応を行った。水酸化カルシウムの投入が完了した後、40分間撹拌し、紡糸液となる透明なポリマー溶液Cを得た。
得られたポリマー溶液Cからポリメタフェニレンイソフタルアミドを単離して固有粘度(I.V.)を測定したところ、1.25であった。また、溶液のポリマー濃度は20%であった。
得られたポリマー溶液Cを紡糸原液として、孔径0.07mm、孔数1,500の紡糸口金より、浴温度40℃、水/NMP=45/55の組成の凝固浴中に、糸速7m/分で吐出して紡糸した。
引き続き、温度40℃で水/NMP=40/60の組成の浴液を用いた可塑延伸浴中にて、5.0倍の延伸倍率で延伸を行った。
可塑延伸浴における延伸に続いて、20℃の水/NMP=70/30の浴、続いて20℃の水浴で洗浄し、さらに60℃の温水浴に通して十分に洗浄を行った。
引き続き、飽和水蒸気圧力0.05MPaに保たれた容器中にて、延伸倍率1.1倍で、飽和水蒸気による熱処理を行った。このとき、繊維束が約1.0秒間飽和水蒸気で処理されるよう諸条件を調整した。
続いて、表面温度120℃の乾燥ローラに巻回して乾燥させ、引き続き、表面温度360℃の熱ローラにて1.2倍に乾熱延伸処理を施し、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を得た。得られた繊維の物性などを表1に示す。
用いる溶媒をN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に変更した以外は、実施例3と同様にして紡糸液となるポリマー溶液Dを製造し、これを紡糸原液に用いて、実施例1と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
浴温度125℃、NMP/水/CaCl2=18/42/40の組成の凝固浴を用いた以外は、実施例1と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
浴温度115℃、DMAc/水/CaCl2=18/42/40の組成の凝固浴を用いた以外は、実施例2と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
浴温度125℃、NMP/水/CaCl2=18/42/40の組成の凝固浴を用いた以外は、実施例3と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
浴温度115℃、DMAc/水/CaCl2=18/42/40の組成の凝固浴を用いた以外は、実施例4と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
可塑延伸倍率を1.25倍とした以外は、実施例1と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
飽和水蒸気処理工程における飽和水蒸気圧を0.0MPa、飽和水蒸気処理時延伸倍率を1.0倍とした以外は、実施例1と同様にしてポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を製造した。得られた繊維の物性などを表1に示す。
Claims (3)
- 分子量10,000未満の低分子量成分の含有率が1.0質量%以下であって、繊維中に残存する溶媒量が1.0質量%以下であり、300℃での乾熱収縮率が3.0%以下であり、かつ繊維の破断強度が3.0cN/dtex以上であることを特徴とするメタ型全芳香族ポリアミド繊維。
- 250℃で600時間保持した後の強度保持率が60%以上である請求項1記載のメタ型全芳香族ポリアミド繊維。
- 140℃の飽和水蒸気中で600時間放置した後の強度保持率が60%以上であること請求項1または2記載のメタ型全芳香族ポリアミド繊維。
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- 2009-05-07 JP JP2009112723A patent/JP2010261123A/ja active Pending
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