JPH0473212A - 高強度・高弾性率ポリエステル繊維の製造方法 - 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、ポリエステル繊維の製造方法に関するもので
あり、より詳しくは、従来にない高強度・高弾性率を有
するポリエチレンテレフレート系のポリエステル繊維の
製造方法に関する。

本発明による高強度・高弾性率ポリエステル繊維は、産
業資材等に好適に利用可能である。

（従来の技術） ポリエチレンテレフレート系ポリエステル繊維は通常、
工業的には固有粘度が１２未満のポリエチレンテレフタ
レートを融点以上の温度で溶融紡糸し、熱延伸・熱処理
を行うことにより得られる。

このような従来法で得られるポリエチレンテレフタレー
ト系ポリエステル繊維の物性値は、高強力繊維の場合で
も初期引張弾性率１６０　ｇ／ｄ、強度９ｇ／ｄ程度で
あり、繊維の固有粘度も高々１．０である。

Ｃ本発明が解決しようとする課題） 繊維の機械的な性質を向上させるには、そのポリマーの
分子量を高くすることが有効であることが一般に知られ
ている。しかしながら、ポリエチレンテレフタレートの
高重合度ポリマーを従来技術で繊維化することは非常に
困難である。これは、高重合度のポリマーは溶融粘度が
高く、また、加熱により加水分解を起こし、分子量低下
を起こしやすいためである。

また、繊維の高強度化を計るためには、ポリマー鎖をで
きるだけ繊維軸方向に引き並べることが必要であり、そ
のためには延伸倍率を高めることが有効とされているが
、高重合度ポリマーに対しては、従来の延伸技術ではポ
リマー銀量の絡み合いが多すぎ、十分な引き伸ばしが行
えないという技術上の問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、ポリマーの重合度低下、分解を最小限に
し、また、ポリマー鎖の引き延ばしを効果的に行う、ポ
リエステル繊維の紡糸・延伸方法を検討した結果、ＨＦ
ＩＰＡ（ヘキサフルオロインプロパツール）またはこれ
を主成分とする混合溶剤を用いて、固有粘度が１．２以
上の実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリ
マーを、ヘキサフルオロイソプロパノールを４０重量％
以上含んでなる溶剤に溶解し、乾式紡糸して、ゲル状繊
維を形成せしめ、かかるのちゲル状態下で延伸を行うこ
とを特徴とする高強度・高弾性率ポリエステル繊維を得
ることが出来ることを見い出した。

本明細書における固有粘度は、フェノール／テトラクロ
ルエタンの５０１５０重量圧潰合忍剤を用いて２５℃で
測定した値（ａ、ｃ／ｇ）である。

本発明のポリエステル繊維を製造するために用いられる
実質的にポリエチレンテレフタレートからなるポリマー
としては、繰り返し単位がテレフタル酸とエチレンタリ
コールの縮合反応によって得られるポリマーの他、テレ
フタル酸以外の成分としてイソフタル酸、染色向上のた
めに用いられるスルホン化テレフタル酸等の第３成分を
少量含むものであってもよい。また、エチレングリコル
以外の成分としてブタンジオール等の第３成分を少量含
むものであってもよい。しかし、第３成分はポリマー分
子の配列を乱すため、できるだけ少ない方が好ましい。

固有粘度１．２以上の微粒子状ポリマーは、普通の固相
重合法で得られるポリエステルをフリザーミル等の粉砕
機で粉砕し、さらにこの微粉末を、通常の同相重合法と
同様に２１０ないし２４０℃で高真空下に加熱すること
によって得られる。また特開昭６０−１４１７１５号お
よび特開昭６２−３９６２１号公報に記載されているよ
うな特殊なポリマーよりなる分散剤を用い、シリコンオ
イル中で重縮合反応を行うことにより、球状の微粒子状
ポリエステルを得ることができる。

特にこの方法では、従来の固相重合法では得ることの出
来なかった固有粘度が１．４以上の超高分子量ポリエス
テルを容易に合成できるので、高強力高弾性率繊維を得
るのに適している。

本発明のポリエステル繊維を製造するに際しては、まず
実質的にポリエチレンテレフタレートからなり、固有粘
度が１２以上のポリマーをＨＦＩＰＡまたはＨＦＩＰＡ
を主成分とする混合溶剤に溶解する。

ポリマーの溶解に用いられる溶剤は、種々考えられるが
、高強力高弾性率繊維を得るには低温での溶解性に優れ
、また延伸に適したゲル状物を生成するＨＦ　Ｉ　ＰＡ
またはＨＦ　Ｉ　ＰＡを主成分とする混合溶剤に溶解す
ることが重要である。ＨＦ　ＩＰＡを主成分とする混合
溶剤としては、ＨＦＩＰＡとトリフルオロ酢酸、クレゾ
ール、０−クロルフェノール、クロロホルム、テトラク
ロルエタン、フェノール等が用いられるが延伸に適した
ゲル状物を生成するためには混合溶剤中のＨＦＩＰＡの
濃度を４０重量％以上とすることが望ましい。

かかる溶剤によるポリマーの溶解方法としては、−Ｍに
用いられる方法が使用できるが、溶解における分子量低
下を防ぐため、本発明においては溶解はできるだけ低温
において行うことが必要であり、好ましくは５０℃以下
で溶解を行う。また、原液のポリマー濃度は、５ないし
３０重量％とすることが好ましい。これは、ポリマー濃
度が高すぎると十分な延伸を行うことが困難となり、方
低すぎる場合には紡糸原液の粘度が低すぎ紡糸が困難と
なるためである。

こうして調製した滴液を用いた繊維化の方法としては、
湿式・乾湿式・乾式紡糸法が一般に考えられるが、高強
度・高弾性率線繊維を得るためには構造が緻密で、かつ
結晶化を抑制できる乾式紡糸法で繊維化を行う必要があ
る。乾式紡糸法としては、−ｅに用いられる方法がその
まま用いることが可能である。

かかる紡糸においては、溶液の温度を５０℃以下とし、
乾燥条件を精密に制御し、延伸に最適なゲル状態となる
よう乾燥を行うことが重要である。また高倍率の延伸を
行うため、紡糸ドラフトを２０以下とすることが望まし
い。ただし紡糸ドラフトは、下記の式による。

吐出（ｍ／ｍ１ｎ） 本発明における最適なゲル状態とは、溶剤が保存したポ
リマー分子鎖を引き伸ばす際に必要な適度な絡み合いを
有している状態であり、ポリマー濃度が高すぎる場合は
、十分な延伸を行うことが出来ず、またポリマー濃度が
低すぎる場合には、これも絡み合いの不足により、効果
的な分子鎖の引き延ばしが出来ない。また、最適なポリ
マー濃度は、ポリマーの重合度および溶剤、延伸温度に
依存されるが、一般に４０ないし８０重量％とすること
が望ましい。

本発明におけるゲル状繊維の延伸方法としては、公知の
方法が利用できるが、延伸時に加熱を行ってもよく、ま
た、室温で延伸を行ってもよい。延伸倍率は、ポリマー
の重合度および溶剤、延伸温度に依存されるが、一般に
１０倍以上さらに好ましくは１５倍以上とすることが望
ましい。

ゲル状態での延伸を行った後、乾燥を行うが、乾燥の方
法としは、加熱ローラーなど公知の方法を利用できる。

乾燥では、残伴洛剤濃度を５重皿％以下にすることが必
要である。

（作　用） 本発明による繊維が高強度・高弾性率という優れた特性
を有することは、高重合度のポリマーを低温で防止する
ことで、分子量の低下が防げ、またゲル状態での延伸に
より、高延伸倍率を取ることが出来、折り畳み分子鎖が
減少し、結晶と結晶をつなぐタイ分子が著しく増大する
ためと推察される。

本発明の方法により、高度に引き延ばされた分子鎖配列
が実現できるもっとも大きなポイントは、高重合度ポリ
エステルを低温で溶解でき、また、適度な分子鎖の絡み
合いを生じせしめる溶剤を用いること、乾式紡糸法によ
り延伸性の優れたケル状繊維を形成せしめること、そし
てゲル状態で高倍率延伸を行うことを可能とした点にあ
ると推察される。

（実施例） 本発明で用いられる物性値は以下の方法で測定されたも
のである。

引張強度（ＤＳ）：引張試験機を用いて２０℃、６５％
相対湿度（標準状態）で測定し たときの切断点の強度。

初期引張弾性率（Ｅ）二同上測定において、荷重／歪曲
線における初期勾配より求めた 弾性率。

固有粘度：フェノール／テトラクロルエタンの５０１５
０重量圧潰合溶剤を用いて ２５℃で測定した値 （単位：６１２７ｇ） 実施例１ 高重合度ポリエチレンテレフタレートのＡ成固相重合法
により得られた固有粘度１２０のポリエチレンテレフタ
レートチップをフリーザーミルで凍結粉砕した。この微
粒子状ポリマーを真空乾燥機内で１１０℃で１０時間減
圧乾燥した。次いでこのポリマーをフラスコ内で高真空
（１ｍｍＨｇ以下）にし、このフラスコを高真空に保持
した状態で、２４０℃に加熱したシリコンオイル中に浸
漬し再度同相重合を２０時間行った。こうして得られた
微粒子状ポリマーの平均粒子径は１２０μｍ、固有粘度
は１．４５であった。

（繊維化） 前記ポリマーをＨＦ　Ｉ　ＰＡに室温で溶解した。

ポリマー濃度は１５重量％であった。

この溶液を乾式紡糸装置で繊維化した。紡糸原液温度は
室温とし、０．３ｍｍφのノズルを用い、吐出量は１　
ｇ　／　ｍｉｎ　／　ｈｏｌｅとした。乾燥筒内には］
、　Ｏ０℃の乾燥空気を３０ｍ／ｓｅｃ流した。捲き取
り速度は１５　ｍ　／　ｍｉｎとした。

得られたゲル状繊維のポリマー濃度は約６０重量％であ
った。

このゲル状繊維を９倍に延伸し、その後乾燥機で乾燥を
行い溶剤を完全に除去した。

このようにして得られた繊維は、単糸デニールが５ｄで
あり、引張強度が１５ｇ／ｄ、初期引張弾性率が２２０
ｇ／ｄであった。また繊維の固有粘度は１．４０であり
、溶解前のポリマーとほぼ同じであった。

実施例２ 高重合度ポリエチレンテレフタレートの合成同相重合法
により得られた固有粘度１．２［１のポリエチレンテレ
フタレートチップをフリーザーミルで凍結粉砕した。こ
の微粒子状ポリマーを真空乾燥機内で１６０℃で１０時
間減圧乾燥した。次いでこのポリマーをフラスコ内で高
真空（ｌ　ｍｍＨｇ以下）にし、このフラスコを高真空
に保持した状態で、２６０℃に加熱したシリコンオイル
中に浸漬し再度同相重合を２０時間行った。こうして得
られた微粒子状ポリマーの固有粘度は４３０であった。

（繊維化） 前記ポリマーをＨＦＩＰＡに室温で溶解した。

ポリマー濃度は７重量％であった。

この溶液を乾式紡糸装置で繊維化した。紡糸条件は実施
例１と同様とした。

得られたゲル状繊維のポリマー濃度は、約４５重量％で
あった。これを１５０℃に加熱しｌ１ｇに延伸し、その
後乾燥機で乾燥を行い溶剤を完全に除去した。

このようにして得られた繊維は、単糸デニールが２ｄで
あり、引張強度が２１ｇ／ｄ、初期引張弾性率が２８０
　ｇ／ｄであった。また繊維の固有粘度は４．２０であ
り、溶解前のポリマーとほぼ同じであった。

比較例１ 繊維化を、水／アセトンを９０：１０含有する凝固洛中
で湿式紡糸法にて行う以外は実施例２と同じ条件にて検
討を行った。

この方法では、繊維の延伸倍率は７倍程度が限界であっ
た。また得られた繊維は、引張強度８ｇ／ｄ、初期引張
弾性率１３０ｇ、／ｄであった。

比較例２ 実施例１と同様の実験を行い、紡糸での乾燥条件のみ変
更した。すなわち、筒内湯度を１５０℃とした。得られ
た繊維のポリマー濃度は約９０ｗｔ％であった。この繊
維は最大延伸倍率が８５倍と低く、延伸後の繊維の引張
強度９．２ｇ／ｄ、初期引張弾性率は１３０ｇ／ｄであ
った。

（発明の効果） 本発明によれば、高強度・高弾性率のポリエステル繊維
が得られ、この繊維は、高強度・高弾性率の要求される
産業資材として、好適なポリエステル繊維を提供するこ
とを可能とするものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固有粘度が１．２以上の実質的にポリエチレンテレ
   フタレートからなるポリマーを、ヘキサフルオロイソプ
   ロパノールを４０重量％以上含んでなる溶剤に溶解し、
   乾式紡糸して、ゲル状繊維を形成せしめ、かかるのちゲ
   ル状態下で延伸を行うことを特徴とする高強度・高弾性
   率ポリエステル繊維の製造方法。