JPWO2018221376A1 - 半芳香族ポリアミド繊維 - Google Patents

半芳香族ポリアミド繊維 Download PDF

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Abstract

【課題】 耐酸性を有するポリアミド繊維であって、長期間の耐熱性に優れるとともに、紡糸性が良好な半芳香族ポリアミド繊維を提供する。【解決手段】 融点が280℃以下である半芳香族ポリアミド樹脂からなる繊維であって、下記(1)〜(3)の条件をすべて満足することを特徴とする、半芳香族ポリアミド繊維。(1)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸であって、ジアミン成分の40〜80モル%が2−メチル−1,8−オクタンジアミンである。(2)半芳香族ポリアミドに対して、銅換算で50〜500ppmの銅化合物を含有する。(3)ガラス転移点のピーク温度が120〜140℃である。【選択図】 なし

Description

関連出願
本願は2017年5月29日出願の特願2017−105800の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、耐酸性を有するとともに、長期間の耐熱性を発揮する半芳香族ポリアミド繊維に関するものである。
ナイロン6、ナイロン66に代表される結晶性ポリアミドは、熱的特性、強度特性および剛性をバランスよく備えており、衣料用、産業資材用繊維、エンジニアリングプラスチックなどの多くの用途に適している。しかしながら、これらの汎用脂肪族ポリアミドには、耐熱性の不足、吸水による寸法安定性不良などの問題点があることが指摘されている。特に、近年になって、自動車部品、電気・電子部品、繊維などの用途においては、耐酸性等の耐薬品性が求められるとともに、長期間にわたる高温環境下での使用における耐熱性がしばしば要求されるようになってきた。
ポリアミド繊維の耐酸性を改善するために、特許文献1(特開平9−256219号公報)では、芳香族ジカルボン酸と炭素数6〜12の脂肪族アルキルジアミンからなる半芳香族ポリアミド繊維が提案されているが、長鎖のアルキルジアミンと芳香族ジカルボン酸からなるポリアミドであるため、耐酸性は優れるものの、空気中で酸化分解を起こしやすいため長時間の耐熱性に劣り、高温環境下でポリアミド繊維を長期間使用することができない課題があった。
また、ポリアミド組成物の耐熱性を改善するために、特許文献2(特開2003−55549号公報)には、芳香族ジカルボン酸と炭素数4〜14の脂肪族アルキルジアミンからなる半芳香族ポリアミド組成物に銅化合物を0.01〜5重量部含むポリアミド組成物が提案されている。しかし、銅化合物を含むポリアミド繊維を溶融紡糸にて繊維化を行う場合、樹脂の溶融粘度が高くなるため紡糸性に劣る課題があった。
特開平9−256219号公報 特開2003−55549号公報
本発明の目的は、上記の課題を解決し、耐酸性を有するポリアミド繊維であって、長期間の耐熱性に優れるとともに、紡糸性が良好な半芳香族ポリアミド繊維を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討した結果、銅化合物を含む半芳香族ポリアミドを融点(300℃付近)以上の温度で溶融紡糸した場合において、前記温度では銅化合物の触媒作用に起因したポリマー主鎖の分解反応及び架橋反応によって、半芳香族ポリアミドの溶融粘度が高くなり、紡糸性が低下することに着目し、銅化合物を有する半芳香族ポリアミドにおいて、ガラス転移点を変化させることなく、融点を低下(280℃以下)させることで、耐酸性を有するポリアミド繊維であって、長期間の耐熱性に優れるとともに、紡糸性が良好な半芳香族ポリアミド繊維が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、融点が280℃以下である半芳香族ポリアミドからなる繊維であって、下記(1)〜(3)の条件をすべて満足することを特徴とする、半芳香族ポリアミド繊維である。
(1)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸であって、ジアミン成分の40〜80モル%が2−メチル−1,8−オクタンジアミンである。
(2)半芳香族ポリアミドに対して、銅換算で50〜500ppmの銅化合物を含有する。
(3)ガラス転移点のピーク温度が120〜140℃である。
また、前記半芳香族ポリアミド繊維は、さらに半芳香族ポリアミドに対して、アルカリ金属換算で300〜3000ppmのハロゲン化アルカリ金属化合物を含有してもよい。
また、前記半芳香族ポリアミド繊維は、150℃で500時間熱処理した後の強度保持率が90%以上であってもよい。
本発明では、耐酸性を有するポリアミド繊維であって、長期間の耐熱性に優れるとともに、紡糸性が良好な半芳香族ポリアミド繊維を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
半芳香族ポリアミドは融点及びガラス転移点が高いため、耐熱性に優れる一方で、成形温度が高くなるため、樹脂中に含有する無機粒子の触媒作用によりポリマー主鎖の分解反応や架橋反応が起こりやすく、無機粒子が含有した半芳香族ポリアミドを溶融紡糸にて繊維化することが困難であった。そこで、耐熱性および耐酸性に兼ね備えつつ、紡糸性に優れた半芳香族ポリアミドを得るために、半芳香族ポリアミドのジカルボン酸成分を芳香族ジカルボン酸とし、ジアミン成分の40〜80モル%を2−メチル−1,8−オクタンジアミンとすることで、半芳香族ポリアミドの融点を下げて、低温での溶融紡糸を可能とするともに、半芳香族ポリアミドのガラス転移点は変化させずに、かつ耐熱性を付与する添加剤の機能を十分に発揮させることで、耐酸性及び長期の耐熱性を維持する半芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。
本発明の半芳香族ポリアミドは、ジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸であることが重要である。芳香族ジカルボン酸としては耐酸性、耐熱性の点でテレフタル酸が好ましく、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,4−フェニレンジオキシジ酢酸、1,3−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、4,4’−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−4,4’−ジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸を1種類、または2種類以上併用して使用することもできる。かかる芳香族ジカルボン酸の含有量はジカルボン酸成分の60モル%以上であり、75モル%以上であることが好ましい。上記芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としてはマロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、3,3−ジエチルコハク酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸を挙げることができ、これらの酸は1種類のみならず2種類以上を用いることができる。なかでも耐酸性、耐熱性の点でジカルボン酸成分が100%芳香族ジカルボン酸であることが好ましい。さらにトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸を、繊維化が容易な範囲内で含有させることもできる。
本発明の半芳香族ポリアミドは、ジアミン成分の40〜80モル%が2−メチル−1,8−オクタンジアミンであることが重要である。より好ましくは40〜70モル%の範囲であって、特に好ましくは40〜60モル%の範囲である。2−メチル−1,8−オクタンジアミンが40モル%未満であれば、半芳香族ポリアミドの融点が上昇するため、溶融紡糸温度も高くなり、銅混合物によるポリマー主鎖の分解及び架橋反応によってゲル化が発生し、紡糸性が低下する。また、80モル%を超えると、同様に融点が上昇して溶融紡糸温度が高くなるため、紡糸性が低下する。
2−メチル−1,8−オクタンジアミン以外のジアミン成分としては、炭素数が6〜12の脂肪族アルキレンジアミンであることが好ましく、かかる脂肪族アルキレンジアミンとしては、1,6−ヘキサンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、3−メチル−1,5−ペンタンジアミン、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、5−メチル−1,9−ノナンジアミン等の脂肪族ジアミンを挙げることができる。なかでも耐酸性の点で1,9−ノナンジアミンとの併用が好ましい。この脂肪族アルキレンジアミンの含有量はジアミン成分の60モル%以下であるが、特に50モル%以下であると、融点が低くなるので好ましい。
上述の脂肪族アルキレンジアミン以外のジアミン成分としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブタンジアミン等の脂肪族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルジアミン、トリシクロデカンジメチルジアミン等の脂環式ジアミン;p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、キシレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエ−テル等の芳香族ジアミン、あるいはこれらの混合物を挙げることができ、これらは1種類のみならず2種類以上を用いることができる。
脂肪族アルキレンジアミンとして2−メチル−1,8−オクタンジアミンと1,9−ノナンジアミンとを併用する場合、2−メチル−1,8−オクタンジアミンと1,9−ノナンジアミンとのモル比は前者:後者=40:60〜80:20であることが、半芳香族ポリアミドの融点を低下させる観点から好ましい。より好ましくは、前者:後者=40:60〜60:40である。
また、本発明に用いられる半芳香族ポリアミドはその分子鎖における〔CONH/CH2〕の比が1/2〜1/8、特に1/3〜1/5であることが好ましい。この範囲の半芳香族ポリアミドからなる樹脂は、特に耐酸性および耐熱性に優れることが要求されるバスフィルター用途に好適である。
上述の半芳香族ポリアミドの極限粘度(濃硫酸中30℃で測定した値)は0.6〜2.0dl/gであることが好ましく、より好ましくは0.6〜1.8dl/g、特に好ましくは0.7〜1.6dl/gである。該極限粘度の範囲内の半芳香族ポリアミドは、ポリマー主鎖の分解及び架橋反応が起こりにくく、繊維化する際の溶融粘度特性が良好であり、さらに得られる繊維は耐酸性、耐熱性に優れたものとなる。
さらに上述の半芳香族ポリアミドはその分子鎖の末端基の10%以上が末端封止剤により封止されていることが好ましく、末端の40%以上、さらには末端の70%以上が封止されていることが好ましい。分子鎖の末端を封止することにより、ポリマー主鎖の分解及び架橋反応が起こりにくく、繊維化する際の溶融粘度特性が良好であり、さらに得られる繊維は耐酸性、耐熱性に優れたものとなる。末端封止剤としては、ポリアミド末端のアミノ基またはカルボキシル基と反応性を有する単官能性の化合物であれば特に制限はないが、反応性および封止末端の安定性等の点からモノカルボン酸、モノアミンが好ましい。取扱性の容易さ、反応性、封止末端の安定性、価格等の点でモノカルボン酸がより好ましい。モノカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、安息香酸などを挙げることができる。なお、末端の封止率はH−NMRにより、各末端基に対応する特性シグナルの積分値より求めることができる。
上述の半芳香族ポリアミドの製造方法は特に制限されず、結晶性ポリアミドを製造する方法として公知の任意の方法を用いることができる。たとえば、酸クロライドとジアミンとを原料とする溶液重合法あるいは界面重合法、ジカルボン酸またはジカルボン酸のアルキルエステルとジアミンとを原料とする溶融重合法、固相重合法等の方法により製造できる。
一例を挙げると、末端封止剤、触媒、ジアミン成分およびジカルボン酸成分を一括して反応させ、ナイロン塩を製造した後、一旦280℃以下の温度において極限粘度が0.15〜0.30dl/gのプレポリマーとし、さらに固相重合するか、あるいは溶融押出機を用いて重合を行うことにより、容易に製造することができる。重合の最終段階を固相重合により行う場合、減圧下または不活性ガス流通下で行うのが好ましく、重合温度が200〜250℃の範囲であれば、重合速度が大きく、生産性に優れ、着色やゲル化を有効に抑制することができるので好ましい。重合の最終段階を溶融押出機により行う場合、重合温度が370℃以下であると半芳香族ポリアミドの分解がほとんどなく、劣化のない半芳香族ポリアミドが得られるので好ましい。重合触媒としてはリン酸、亜リン酸、次亜リン酸またはそれらのアンモニウム塩、それらの金属塩、それらのエステル類を挙げることができ、なかでも次亜リン酸ナトリウムが入手のし易さ、取扱性等の点で好ましい。
本発明の半芳香族ポリアミドは、繊維に対して耐熱性を付与する点で、銅化合物を含有することが重要である。銅化合物としては、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第二銅、燐酸第二銅、ピロリン酸第二銅、硫化銅、硝酸銅;酢酸銅等の有機カルボン酸の銅塩、銅アセチルアセトネート等の有機銅化合物などを使用することができる。これらの中でも、1価の銅化合物が好ましく、1価の銅のハロゲン化物がより好ましく、ヨウ化第一銅がさらに好ましい。これらの銅化合物は1種類のものを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。これらの銅化合物の含有量は、半芳香族ポリアミドに対して、銅換算で50〜500ppmの範囲内であることが必要であり、さらに銅換算で100〜400ppmの範囲内であることが好ましい。銅化合物の含有量が、50ppmよりも小さい場合は、十分な耐熱性評価後の強度保持率を得ることが難しくなり、500ppmよりも大きい場合は、ポリマー主鎖の分解及び架橋反応によってゲル化が発生し、紡糸性が低下してしまう。
本発明の半芳香族ポリアミドは、繊維に対して耐熱性を付与する点で、さらにハロゲン化アルカリ金属化合物を銅化合物1重量部に対して1〜20重量部の割合で含有することが好ましい。ハロゲン化アルカリ金属化合物としては、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウムなどが挙げられ、これらのうち1種または2種以上を使用することができる。これらのうちでも、ヨウ化カリウムが好ましい。銅化合物とハロゲン化アルカリ金属化合物との割合は1:1〜1:15(重量比)の範囲内であることがより好ましい。また、ハロゲン化アルカリ金属化合物の含有量は、半芳香族ポリアミドに対してアルカリ金属換算で300〜3000ppmの範囲内であることが好ましく、さらにアルカリ金属換算で600〜2400ppmの範囲内であることが好ましい。銅化合物とハロゲン化アルカリ金属化合物は固体のまま使用してもよいし、例えば、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン(DME)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)などの溶媒に溶解させた溶液の状態で使用してもよい。
また、必要に応じて銅化合物やハロゲン化アルカリ金属化合物以外に、安定剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、潤滑剤、結晶化速度遅延剤等を添加することができる。
本発明の半芳香族ポリアミド繊維の融点は、280℃以下であることが重要である。融点が280℃を超えると、280℃より高い紡糸温度で溶融紡糸を行うことになるため、樹脂中に含有する銅化合物の触媒作用に起因したポリマー主鎖の分解及び架橋反応が起こりやすく、紡糸性に劣るため好ましくない。
また、本発明の半芳香族ポリアミド繊維におけるガラス転移点のピーク温度は、120〜140℃の範囲であることが重要である。ピーク温度が120℃未満であれば、耐熱性が低下し、140℃を超えると、繊維化後の熱成形が難しくなるため、好ましくない。
以下、本発明の半芳香族ポリアミド繊維の製造方法について説明する。半芳香族ポリアミドは、通常、溶融押出機を用いて溶融紡糸され、延伸が施されるが、スクリュー型押出機を使用することが好ましい。半芳香族ポリアミドの融点以上、300℃未満の温度で溶融し、30分以内の溶融滞留時間で口金ノズルより紡出することにより繊維化することができる。溶融温度、滞留時間が上記の範囲内であれば、紡糸時のポリアミドの熱分解を抑制することができるとともに、繊維中に含まれる銅化合物やハロゲン化アルカリ金属化合物が樹脂中で熱劣化することなく紡糸することができる。
前述のごとく紡出した糸条を引取りローラ等により引き取る。この時、必要に応じてノズル直下に加熱または保温ゾーンを設けたり、吹き付けチャンバー等による冷却ゾーンを設けたり、紡出した糸条に油剤を塗布してもよい。延伸は加熱浴、加熱蒸気吹き付け、ローラヒーター、接触プレートヒーター、非接触プレートヒーター等を使用して270℃以下で行うことが好ましく、120〜230℃の範囲で行うことがより好ましい。さらに延伸倍率は2倍以上が好ましく、3倍以上がより好ましい。この時、270℃より高い温度で延伸を行うと半芳香族ポリアミドの劣化や結晶の再組織化等が起こり繊維強度が低下する場合がある。必要に応じて、延伸に引き続いて、さらに120〜270℃で定長熱処理、緊張熱処理または弛緩熱処理を行うことができる。上記の方法以外にも紡糸直結延伸を行うことも可能である。
本発明の半芳香族ポリアミド繊維は、耐熱性の観点から150℃で500時間熱処理した後の強度保持率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。また、耐酸性の観点から、後述する酸性水溶液200cc中で、120℃で500時間処理した後の強度保持率が50%以上であることが好ましく、55%以上であることがより好ましく、60%以上であることが特に好ましい。
このようにして得られた半芳香族ポリアミド繊維は、その特性を生かして繊維の形態のままでプラスチック用補強材(FRP)、セメント用補強材(FRC)、ゴム用補強材(FRR)、タイヤコード、スクリーン紗、エアーバッグ等の用途に好適に用いられる。また不織布の形態に作製され、アルカリ電池用セパレータ等のアルカリ電池構造品、液体フィルター、エアフィルター、オイルミストセパレーター、ジオテキスタイル、抄紙用カンバス等に好適に使用される。前述の用途に使用する不織布においては、不織布中の50重量%以上が本発明の半芳香族ポリアミド繊維であることが好ましく、特に70重量%以上であることが好ましい。
なお、不織布を構成する繊維として、上述の半芳香族ポリアミド繊維以外の繊維としてはナイロン6、ナイロン66等の汎用の脂肪族ポリアミド繊維;エチレン−ビニルアルコール系共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体等のポリオレフィン系樹脂単独または2種類からなる複合形態の繊維;天然セルロース繊維をマーセル化したセルロース系繊維;マーセル化されたパルプなどを挙げることができる。また、上述の半芳香族ポリアミド繊維よりも融点が低い繊維、公知の熱溶融性バインダー繊維、糊剤などを使用することにより、不織布の形態安定性を向上させることもできる。
上述の半芳香族ポリアミド繊維からなる不織布は任意の製造方法で得ることができる。まず繊維ウエッブ(不織布の絡合または結合前のもの)を形成して、繊維ウエッブ内の繊維を接着または絡合させることにより不織布化するといった一般的な手段で製造することができる。得られた不織布はそのまま使用してもよいし、複数枚の積層体として使用してもよい。繊維ウエッブの形成方法としては、たとえばカード法やエアレイ法等の乾式法、抄紙法等の湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法などがあり、これらの中でも湿式法やメルトブロー法によって得られる繊維ウエッブは緻密で、均一な表面状態を有し、電池用セパレータとして使用すると、金属の析出や電極活物質の移動を防止できるため、好適な繊維ウエッブの形成方法である。また、上記各々の方法により形成された繊維ウエッブを組み合わせて積層して使用することもできる。
上述した以外に、スプリットフィルム法や発泡フィルム法とのバーストファイバー法で不織布を形成することも可能である。
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれら実施例により何等限定されるものではない。なお、実施例中の測定値は以下の方法により測定した値である。
(1)ガラス転移点、融点
繊維のガラス転移点および融点は、メトラー社製「TA3000−DSC」を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分で400℃まで昇温することにより測定した。ガラス転移温度はDSCチャートで観察される変曲点より求め、融点は発熱ピーク温度とした。
(2)耐熱性
半芳香族ポリアミド繊維を150℃の熱風炉の中に、500時間放置し、高温に曝した後の繊維の強度と処理前の繊維の強度から、強度保持率(処理後/処理前×100%)を評価した。なお、繊維の強度(cN/dtex)はJIS L 1013に準拠して測定した。
(3)耐酸性
濃度1.5×10−4mol/Lの硝酸、濃度3.0×10−5mol/Lの硫酸、2.1×10−4mol/Lのギ酸からなる酸性水溶液200cc中に繊維を5g入れ、120℃で500時間処理した後の繊維の強度と処理前の繊維の強度から、強度保持率(処理後/処理前×100%)を評価した。なお、繊維の強度(cN/dtex)はJIS L 1013に準拠して測定した。
(4)紡糸性
以下の基準に従って紡糸性評価を行った。
○:24時間の連続紡糸を行い、紡糸時の断糸が何ら発生しなかった。
×:24時間の連続紡糸を行い、紡糸時の断糸が1回以上発生した。
(実施例1)
テレフタル酸19.5モル、1,9−ノナンジアミン10モル、2−メチル−1,8−オクタンジアミン10モル、安息香酸1モル、次亜リン酸ナトリウム一水和物(原料に対して0.1重量%)および蒸留水2.2リットルを、内容積20リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換を行った。ついで100℃で30分間撹拌し、2時間かけて内温を210℃に昇温した。この時、オートクレーブは22kgf/cmまで昇圧した。そのまま1時間反応を続けた後、230℃に昇温し、その後2時間、230℃に保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を22kgf/cmに保持しながら反応を続けた。次に、30分かけて圧力を10kgf/cmまで下げ、さらに1時間反応を続けてプレポリマーを得た。このプレポリマーを100℃、減圧下で12時間乾燥し、2mm以下の大きさまで粉砕した。粉砕物を230℃、0.1mmHg下にて10時間固相重合することにより半芳香族ポリアミドを得た。得られたポリマーは、ジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸100モル%であって、ジアミン成分が2−メチル1,8−オクタンジアミンが50モル%で、1,9−ノナンジアミンが50モル%であった。
得られたポリマーに銅化合物及びハロゲン化金属化合物として、PolyAd Services社製「KG HS 01p」(ヨウ化銅及びヨウ化カリウムの混合物(銅換算で銅化合物3.5重量%、カリウム換算でカリウム化合物20.0重量%))をポリマー重量に対して1重量%添加し、二軸押出機を用いて溶融押出し、銅化合物が350ppm、カリウム化合物が2000ppm添加されたポリマーを調整した。0.35mmΦ×100ホールの丸孔ノズルより紡糸温度285℃で吐出し、吐出速度と巻取速度との比(ドラフト)が10〜50の範囲になるようにそれぞれの速度を調節し、巻取速度500〜2000m/分の範囲で巻き取った。ついで、1浴が85℃、2浴が95℃の水浴を用いて延伸・収縮処理を行い、約1000デニール/100フィラメントのトウを得た。延伸倍率は最大延伸倍率の0.8倍で行った。得られた延伸糸中の銅化合物及びカリウム化合物の含有量と、得られた延伸糸の各種評価結果を表1に示す。
(実施例2)
ヨウ化銅及びヨウ化カリウムの混合物を0.5重量%添加した以外は実施例1と同様に繊維化を行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
(実施例3)
1,9−ノナンジアミンを6モル、2−メチル−1,8−オクタンジアミンを14モルに変え、得られた半芳香族ポリアミドのジアミン成分が2−メチル1,8−オクタンジアミンが70モル%で、1,9−ノナンジアミンが30モル%であった以外は実施例1と同様に繊維化を行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
(比較例1)
1,9−ノナンジアミン16モル、2−メチル−1,8−オクタンジアミン4モルに変え、得られた半芳香族ポリアミドのジアミン成分が2−メチル1,8−オクタンジアミンが20モル%で、1,9−ノナンジアミンが80モル%であった以外は実施例1と同様にしてポリマーを作製し、紡糸温度335℃で繊維化を行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
(比較例2)
1,9−ノナンジアミンを加えずに、2−メチル−1,8−オクタンジアミンを20モルに変え、得られた半芳香族ポリアミドのジアミン成分が2−メチル1,8−オクタンジアミンが100モル%であった以外は実施例1と同様にしてポリマーを作製し、紡糸温度305℃で繊維化を行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
(比較例3)
ヨウ化銅及びヨウ化カリウムの混合物を0.1重量%添加した以外は実施例1と同様に繊維化を行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
(比較例4)
ナイロン66ポリマーを用いて溶融押出しした。0.35mmΦ×100ホールの丸孔ノズルより紡糸温度285℃で吐出し、吐出速度と巻取速度との比(ドラフト)が10〜50の範囲になるようにそれぞれの速度を調節し、巻取速度500〜2000m/分の範囲で巻き取った。ついで、1浴が85℃、2浴が95℃の水浴を用いて延伸・収縮処理を行い、約1000デニール/100フィラメントのトウを得た。延伸倍率は最大延伸倍率の0.8倍で行った。得られた延伸糸の評価を行い、結果を表1に示す。
Figure 2018221376
表1より実施例1〜3においては、紡糸性もよく、耐熱性評価後及び耐酸性評価の強度保持率に優れる半芳香族ポリアミド繊維であった。比較例1及び2では、融点が280℃を超えた半芳香族ポリアミドであるため、紡糸工程でポリマーのゲル化が起こり、紡糸性に劣るものであった。また、比較例3では半芳香族ポリアミド繊維に含まれる銅化合物の含有量が少ないため、耐熱性が不十分であった。比較例4では、脂肪族ポリアミド繊維であるため、耐熱性及び耐酸性が不十分であった。
本発明の半芳香族ポリアミド繊維は汎用の脂肪族ポリアミド繊維に比較し、耐酸性を優れるとともに、長期間の耐熱性を発揮する繊維であるため、電池用セパレータ等の電池用構造品、液体フィルター、エアフィルター、プラスチック用補強材(FRP)、セメント用補強材(FRC)、ゴム用補強材(FRR)、スクリーン紗、エアーバッグ、オイルミストセパレーター、ジオテキスタイル、抄紙用カンバス、タイヤコード等に有用である。

Claims (3)

  1. 融点が280℃以下である半芳香族ポリアミドからなる繊維であって、下記(1)〜(3)の条件をすべて満足することを特徴とする、半芳香族ポリアミド繊維。
    (1)半芳香族ポリアミドのジカルボン酸成分が芳香族ジカルボン酸であって、ジアミン成分の40〜80モル%が2−メチル−1,8−オクタンジアミンである。
    (2)半芳香族ポリアミドに対して、銅換算で50〜500ppmの銅化合物を含有する。
    (3)ガラス転移点のピーク温度が120〜140℃である。
  2. 前記半芳香族ポリアミド繊維において、半芳香族ポリアミドに対して、アルカリ金属換算で300〜3000ppmのハロゲン化アルカリ金属化合物を含有する、請求項1に記載の半芳香族ポリアミド繊維。
  3. 150℃で500時間熱処理した後の強度保持率が80%以上である、請求項1または請求項2に記載の半芳香族ポリアミド繊維。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020200538A (ja) * 2019-06-06 2020-12-17 株式会社クラレ 半芳香族ポリアミド繊維
CN113481623B (zh) * 2021-07-18 2022-03-29 四川大学 一种均一性优异的细纤度半芳香族聚酰胺纤维及其制备
CN117051501B (zh) * 2023-07-25 2024-05-07 广东新会美达锦纶股份有限公司 一种聚酰胺复合纤维及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0913222A (ja) * 1995-06-23 1997-01-14 Kuraray Co Ltd ポリアミド繊維
JPH10324800A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Toray Ind Inc 耐熱剤含有ポリアミド樹脂組成物及びポリアミド繊維
JP2003055549A (ja) * 2001-06-05 2003-02-26 Kuraray Co Ltd ポリアミド組成物
JP2007046200A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Kuraray Co Ltd ゴムホース加硫用締布

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293688A (en) * 1973-08-31 1981-10-06 Phillips Petroleum Co. Polyamides of 1,4-cyclohexane dicarboxylic acid and 5-methyl-1,9-nonanediamine and fibers thereof
JPH07228768A (ja) * 1994-02-17 1995-08-29 Kuraray Co Ltd 耐熱老化性ポリアミド組成物
JP3474247B2 (ja) * 1994-02-18 2003-12-08 株式会社クラレ 表面実装部品用樹脂組成物
JPH09256219A (ja) 1996-03-19 1997-09-30 Kuraray Co Ltd ポリアミド繊維
JP2004221023A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータ
JP2005273034A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Kuraray Co Ltd ラジエーターホース補強用繊維及びラジエーターホース
FR2984332B1 (fr) * 2011-12-15 2015-12-11 Rhodia Operations Procede de preparation de granules de polyamide et utilisations

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0913222A (ja) * 1995-06-23 1997-01-14 Kuraray Co Ltd ポリアミド繊維
JPH10324800A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Toray Ind Inc 耐熱剤含有ポリアミド樹脂組成物及びポリアミド繊維
JP2003055549A (ja) * 2001-06-05 2003-02-26 Kuraray Co Ltd ポリアミド組成物
JP2007046200A (ja) * 2005-08-11 2007-02-22 Kuraray Co Ltd ゴムホース加硫用締布

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