JP2001131825A - Polyketone fiber and method for producing the same - Google Patents
Polyketone fiber and method for producing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 オレフィンと一酸化炭素の共重合体から
なるポリケトンポリマーにより構成されているポリケト
ン繊維であって、該繊維が繊維軸方向に長いフィブリル
束の集合体であり、電子顕微鏡により該繊維の縦断面を
観察した際のフィブリル束の平均直径が10〜1000
nmであり、かつ、該繊維の結晶化度が50%以上、結
晶配向度が80%以上であることを特徴とするポリケト
ン繊維。
【効果】 高強度・高弾性率であり、かつ優れた結節強
度、耐摩耗性を併せ持つポリケトン繊維を提供すること
が出来る。(57) Abstract: A polyketone fiber composed of a polyketone polymer comprising a copolymer of an olefin and carbon monoxide, wherein the fiber is an aggregate of fibril bundles long in the fiber axis direction, The average diameter of the fibril bundle when observing the longitudinal section of the fiber by an electron microscope is 10 to 1000.
a polyketone fiber having a crystallinity of at least 50% and a crystal orientation of at least 80%. [Effect] It is possible to provide a polyketone fiber having high strength, high elastic modulus, and excellent knot strength and wear resistance.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は高い強度・弾性率を
有し、かつ曲げや折り等の横方向の物性に優れ、さらに
は耐摩耗性にも優れたポリケトン繊維及び該繊維の製造
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyketone fiber having high strength and elastic modulus, excellent physical properties in the lateral direction such as bending and folding, and also excellent abrasion resistance, and a method for producing the fiber. .
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、一酸化炭素とエチレン、プロペン
のようなオレフィンとをパラジウムやニッケルを触媒と
して重合させることにより、一酸化炭素とオレフィンが
実質完全に交互共重合した脂肪族ポリケトンポリマーが
得られることが見いだされ(工業材料、12月号、第5
ページ、1997年)、以後ポリケトンポリマーの繊維
化の検討が行われている。ポリケトン繊維の特長として
は、高強度・高弾性率の繊維が得られること、従来のポ
リオレフィンに比べて融点が高く耐熱性に優れることか
ら、産業用資材用途、とりわけ自動車用タイヤコードへ
の展開が期待されている。2. Description of the Related Art In recent years, an aliphatic polyketone polymer in which carbon monoxide and olefin are substantially completely alternately copolymerized has been obtained by polymerizing carbon monoxide with an olefin such as ethylene or propene using palladium or nickel as a catalyst. (Industrial Materials, December issue, No. 5
Pp. 1997), and studies on fiberization of polyketone polymers have been conducted. The characteristics of polyketone fibers are that high strength and high modulus fibers can be obtained, and since they have a higher melting point and higher heat resistance than conventional polyolefins, they can be used for industrial materials, especially for automobile tire cords. Expected.
【0003】ポリケトン繊維において高強度・高弾性
率、耐熱性等の高い性能が要求される産業用繊維分野で
は、エチレンと一酸化炭素の完全交互共重合ポリマーを
用いることが検討されてきた。エチレンと一酸化炭素の
交互共重合ポリマーは融点が高く、耐熱性のよい繊維を
得ることが可能であるが、融点が三次元架橋反応が起こ
る温度よりも高く、溶融紡糸法を適用することは不可能
であるため、これまでこのエチレンと一酸化炭素交互共
重合ポリマーの繊維化は湿式紡糸法によることが検討さ
れてきた。In the field of industrial fibers which require high performance such as high strength, high elastic modulus and heat resistance in polyketone fibers, the use of a completely alternating copolymer of ethylene and carbon monoxide has been studied. Alternating copolymers of ethylene and carbon monoxide have a high melting point and can provide fibers with good heat resistance, but the melting point is higher than the temperature at which the three-dimensional cross-linking reaction occurs. Since it is impossible, it has been considered that the fiberization of the ethylene / carbon monoxide alternating copolymer is carried out by a wet spinning method.
【0004】例えば、特開平2−112413号公報、
特開平4−228613号公報、特表平4−50534
4号公報、特開平2−112413号公報、特開平4−
228613号公報、特表平7−508317号公報、
特表平8−507328号公報には、ヘキサフルオロイ
ソプロパノール、m−クレゾール、レゾルシン/水、フ
ェノール/アセトン、ヒドロキノン/プロピレンカーボ
ネート、レゾルシン/プロピレンカーボネート等の溶剤
を用いて紡糸した繊維が開示されている。これらの技術
では、ポリケトンポリマーを溶剤に溶解した後に、凝固
浴に吐出して凝固せしめて紡糸し、さらに溶剤を一部ま
たは全部除去してから数倍〜数十倍の熱延伸を行うこと
で高強度のポリケトン繊維を得ることが開示されてい
る。[0004] For example, JP-A-2-112413,
JP-A-4-228613, JP-T-4-50534
4, JP-A-2-112413, JP-A-4-112.
No. 228613, Japanese Patent Publication No. Hei 7-508317,
JP-T 8-507328 discloses fibers spun using a solvent such as hexafluoroisopropanol, m-cresol, resorcin / water, phenol / acetone, hydroquinone / propylene carbonate, resorcin / propylene carbonate, and the like. . In these techniques, after dissolving the polyketone polymer in a solvent, it is discharged into a coagulation bath, coagulated and spun, and after partially or completely removing the solvent, a several times to several tens times hot drawing is performed. It is disclosed to obtain high strength polyketone fibers.
【0005】一方、これまで屈曲性高分子であるポリエ
チレンにおいては、高度の延伸を行うことによって繊維
内に繊維軸方向に長いフィブリル束が存在することが知
られている(繊維工学II、繊維の製造・構造及び物性、
p228;日本繊維機械学会、繊維工学刊行委員会
編)。先に挙げた有機溶剤に溶解して製造したポリケト
ン繊維においても、凝固繊維を高度の延伸配向を行うこ
とによって、繊維の表面および内部に繊維軸方向に長い
フィブリル束構造が形成される。このフィブリル構造に
よって引っ張り強度・引っ張り弾性率等の繊維軸方向の
物性については高い性能の繊維を得ることが出来るもの
の、これらの技術で得られる繊維では、フィブリルの平
均直径が1000nmよりも太く剛直であるために結節
強度や曲げ強さ等の繊維軸方向以外の方向の物性は著し
く低いという問題、さらには、フィブリル間の接合面は
高分子の密度が低く摩耗や擦れによってフィブリルが繊
維表面から剥離して毛羽が発生しやすいという問題があ
った。このため、加工時に撚りや織り、編み等の処理を
行う用途では、繊維と加工機械や繊維同士が交差する点
や接合する面等で摩擦による毛羽が発生するため、加工
収率の低下や最終製品の品位が低下してしまった。ま
た、加工条件を制限して、加工時の毛羽の発生を抑制し
ても、使用時に摩擦を受けたり、繊維軸方向以外の方向
の力を受ける用途(例えばロープ)に適用することは困
難であり、その用途や製品の使用条件が限定されてしま
うという問題があった。また、WO9918143号公
開パンフレットでは、アルカリ金属やアルカリ土類金
属、塩化亜鉛などの金属塩を含む溶液にポリケトンポリ
マーを溶解し繊維を製造する技術が開示されている。し
かしながらこの技術文献には、繊維内部のフィブリル径
を小さくする技術や結節強度や耐摩耗性の優れるポリケ
トン繊維およびその繊維を製造する方法については一切
記載されていない。さらに、この文献には、エチレン/
プロピレン/一酸化炭素のターポリマーでの溶解・紡糸
・延伸法およびそれから得られた繊維しか例示されてお
らず、高強度・高弾性率の優れた力学性能を有し、産業
用繊維特にタイヤコードに適したポリケトン繊維やその
製造方法については一切記載されていない。[0005] On the other hand, it has been known that in the case of polyethylene, which is a flexible polymer, a fibril bundle long in the fiber axis direction exists in the fiber by performing a high degree of drawing (Fiber Engineering II; Manufacturing, structure and physical properties,
p228: Japan Society of Textile Machinery, Textile Engineering Publication Committee). Also in the polyketone fiber produced by dissolving in the above-mentioned organic solvent, the fibril bundle structure long in the fiber axis direction is formed on the surface and inside of the fiber by performing the high orientation orientation of the coagulated fiber. Although the fibril structure can provide fibers with high performance in the fiber axis direction such as tensile strength and tensile elastic modulus, the fibers obtained by these techniques have a fibril average diameter larger than 1000 nm and rigid. Due to this, physical properties in directions other than the fiber axis, such as knot strength and bending strength, are extremely low.Furthermore, the bonding surface between fibrils has a low polymer density and fibrils peel off from the fiber surface due to wear and rubbing There is a problem that fluff is easily generated. For this reason, in applications where twisting, weaving, knitting, etc. are performed during processing, fuzzing due to friction occurs at points where fibers and processing machines and fibers intersect and at surfaces where fibers are joined, and thus the processing yield decreases and the final The quality of the product has dropped. Further, even if the processing conditions are limited to suppress the generation of fluff during processing, it is difficult to apply to applications (for example, ropes) that receive friction during use or receive a force in a direction other than the fiber axis direction. Therefore, there is a problem that the usage and the use conditions of the product are limited. In addition, WO9918143 discloses a technique for producing fibers by dissolving a polyketone polymer in a solution containing a metal salt such as an alkali metal, an alkaline earth metal, and zinc chloride. However, this technical document does not disclose any technique for reducing the fibril diameter inside the fiber, nor a polyketone fiber excellent in knot strength and abrasion resistance and a method for producing the fiber. In addition, this document includes ethylene /
Only the propylene / carbon monoxide terpolymer dissolution / spinning / drawing method and fibers obtained therefrom are exemplified, and have excellent mechanical performance of high strength and high elastic modulus, and are used for industrial fibers, especially tire cords. No mention is made of a polyketone fiber suitable for water and a method for producing the same.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
引っ張り強度・弾性率を有するとともに、加工時や使用
時の撚りや擦れによる毛羽の発生が少なく、かつ、曲げ
や折りなどの繊維軸方向以外の繊維物性にも優れるポリ
ケトン繊維を安価に生産性よく提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fiber shaft having high tensile strength and elastic modulus, less generation of fluff due to twisting and rubbing during processing and use, and bending and folding. An object of the present invention is to provide a polyketone fiber excellent in fiber physical properties other than the direction at low cost and with high productivity.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、オレフィンと
一酸化炭素の共重合体からなるポリケトンポリマーによ
り構成されているポリケトン繊維であって、該繊維が繊
維軸方向に長いフィブリルの束状集合体であり、電子顕
微鏡により該繊維の縦断面を観察した際のフィブリルの
平均直径が10〜1000nmであり、かつ、該繊維の
結晶化度が50%以上、結晶配向度が80%以上である
ことを特徴とするポリケトン繊維およびその製造方法で
ある。本発明の繊維に用いるポリマーはオレフィンと一
酸化炭素の共重合ポリマーである。強度、接着性、寸法
安定性、耐クリープ特性、高温繊維物性等の観点からエ
チレンと一酸化炭素が結合した1−オキソトリメチレン
を主たる繰り返し単位とするポリマーが好ましい。繰り
返し単位中の1−オキソトリメチレンの割合は、多けれ
ば多いほど高融点、高力学物性の繊維が得られるため9
0重量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは
97重量%以上である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a polyketone fiber comprising a polyketone polymer comprising a copolymer of olefin and carbon monoxide, wherein the fiber is a bundle of fibrils long in the fiber axis direction. A fibril having an average diameter of 10 to 1000 nm when the longitudinal section of the fiber is observed with an electron microscope, and a degree of crystallinity of the fiber of 50% or more and a degree of crystal orientation of 80% or more. A polyketone fiber and a method for producing the same. The polymer used in the fiber of the present invention is a copolymer of olefin and carbon monoxide. From the viewpoints of strength, adhesion, dimensional stability, creep resistance, high-temperature fiber properties, and the like, a polymer containing 1-oxotrimethylene as a main repeating unit in which ethylene and carbon monoxide are bonded is preferable. As the proportion of 1-oxotrimethylene in the repeating unit increases, a fiber having a high melting point and high mechanical properties can be obtained as the proportion increases.
It is preferably at least 0% by weight, more preferably at least 97% by weight.
【0008】このオレフィンと一酸化炭素の結合した繰
り返し単位は、部分的にケトン基同士、オレフィン同士
が結合していてもよいが、90重量%以上がオレフィン
と一酸化炭素が交互に配列したポリケトンポリマーであ
ることが望ましい。耐光性、耐熱性、高温時の物性の低
下の観点からオレフィンと一酸化炭素が交互に配列した
部分の含有率は多ければ多いほどよく、好ましくは97
重量%以上、最も好ましくは100重量%である。ま
た、必要に応じて、プロペン、ブテン、ヘキセン、シク
ロヘキセン、ペンテン、シクロペンテン、オクテン、ノ
ネン等のエチレン以外のオレフィンやメチルメタクリレ
ート、酢酸ビニル、アクリルアミド、ヒドロキシエチル
メタクリレート、スチレン、スチレンスルホン酸ナトリ
ウム、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニルピロリド
ン、塩化ビニル等の不飽和炭化水素を有する化合物など
を共重合してもよい。In the repeating unit in which olefin and carbon monoxide are bonded, ketone groups may be partially bonded to each other and olefins may be bonded to each other, but 90% by weight or more of polyketone in which olefin and carbon monoxide are alternately arranged. Desirably, it is a polymer. From the viewpoint of light resistance, heat resistance, and a decrease in physical properties at high temperatures, the content of the portion where olefins and carbon monoxide are alternately arranged is preferably as high as possible, and preferably 97%.
% Or more, most preferably 100% by weight. Also, if necessary, olefins other than ethylene such as propene, butene, hexene, cyclohexene, pentene, cyclopentene, octene, and nonene, methyl methacrylate, vinyl acetate, acrylamide, hydroxyethyl methacrylate, styrene, sodium styrene sulfonate, allyl sulfone Compounds having an unsaturated hydrocarbon such as sodium acid, vinylpyrrolidone, and vinyl chloride may be copolymerized.
【0009】本発明の繊維は、繊維軸方向に長く平均直
径が10〜1000nmであるフィブリルの束状集合体
である。ここでフィブリルとは、繊維表面および繊維の
縦断面を電子顕微鏡により観察した際に見える繊維軸方
向に細長い円筒形状の構造体であり、少なくとも5倍の
延伸を行った高度に配向したポリケトン繊維中に存在す
る。このフィブリルが繊維軸方向に平行に多数並んで、
積層・接合することで繊維を形成しており、繊維を形成
するマクロ構造の単位である。このフィブリルは本発明
の実施例に示す方法で観察し、直径を測定することがで
きる。The fiber of the present invention is a bundle of fibrils having an average diameter of 10 to 1000 nm which is long in the fiber axis direction. Here, the fibril is a cylindrical structure elongated in the fiber axis direction when the fiber surface and the longitudinal section of the fiber are observed by an electron microscope, and is a highly oriented polyketone fiber which has been stretched at least 5 times. Exists. Many of these fibrils are arranged in parallel in the fiber axis direction,
Fibers are formed by laminating and joining, and are a unit of the macro structure that forms the fibers. The fibrils can be observed and the diameter can be measured by the method described in Examples of the present invention.
【0010】本発明者らは、フィブリルの平均直径が1
0〜1000nmの範囲にある場合特に、耐摩耗性に優
れ、かつ、結節強度等の繊維軸方向と垂直方向にかかる
力に対する繊維物性に優れることを見いだした。フィブ
リルの平均直径は小さければ小さいほど(即ち、細けれ
ば細いほど)耐摩耗性および曲げに対する物性が高くな
り好ましい。一方、フィブリル平均直径が1000nm
より大きくなると、フィブリル間の界面の高分子密度が
疎になり耐摩耗性が低下したり、曲げに対する物性が低
下する。このためフィブリルの平均直径としては、10
〜1000nmであることが好ましく、さらに好ましく
は20〜800nm、特に好ましくは100〜500n
mである。このフィブリルの平均直径は、本発明の実施
例に記載した処理法および観察法、計算法で求めること
が出来るが、平均直径が上記範囲内にあれば、繊維内に
直径が1000nmを超えるフィブリル、または10n
m未満のフィブリルが小量含まれていても何ら問題はな
い。The present inventors have found that the average diameter of fibrils is 1
In particular, it was found that when the thickness is in the range of 0 to 1000 nm, the fiber is excellent in abrasion resistance and also excellent in fiber physical properties against a force applied in a direction perpendicular to the fiber axis such as knot strength. The smaller the average diameter of the fibrils (ie, the smaller the average diameter), the higher the abrasion resistance and the physical properties against bending. On the other hand, the average fibril diameter is 1000 nm.
If it becomes larger, the density of the polymer at the interface between fibrils becomes sparse, so that the abrasion resistance is reduced and the physical properties against bending are reduced. Therefore, the average diameter of fibrils is 10
To 1000 nm, more preferably 20 to 800 nm, particularly preferably 100 to 500 n.
m. The average diameter of the fibrils can be determined by the processing method, observation method, and calculation method described in Examples of the present invention.If the average diameter is within the above range, fibrils having a diameter exceeding 1000 nm in the fiber, Or 10n
There is no problem even if a small amount of fibrils less than m is contained.
【0011】本発明の繊維の形態はフィブリルが束状に
積層したものであるが、該フィブリル間の境界領域はポ
リケトンポリマーが充填していても、あるいは空隙であ
ってもよく、ポリマーと空隙が混在していてもよい。通
常の凝固、延伸法で繊維を製造した場合、この境界領域
はポリケトンポリマーと空隙が混在した状態であり、こ
の部分が欠陥となって耐摩耗性が低下することがあるた
め、フィブリル間の境界領域のポリマーの充填密度は高
い方が好ましい。また、本発明の繊維は、該繊維を通常
の産業用繊維あるいは衣料用繊維として使用するために
は、曲げ方向の物性以外にも実用的な引っ張り繊維物
性、耐熱性、耐久性を有する必要がある。これら実用的
な繊維性能を発現するためには、繊維の高次構造が重要
であり、具体的には結晶化度が50%以上、結晶配向度
が80%以上であることが必要である。引っ張り強度、
弾性率、寸法安定性、耐熱性の観点から結晶化度は高い
ほど好ましく、好ましくは50%以上、さらに好ましく
は60%以上、特に好ましくは70%以上の結晶化度が
望ましい。また、結晶配向度は高いほど引っ張り弾性率
が優れることから、好ましくは80%以上、さらに好ま
しくは90%以上、特に好ましくは95%以上であるこ
とが望ましい。The fiber of the present invention is formed by laminating fibrils in a bundle. The boundary region between the fibrils may be filled with a polyketone polymer or may be voids. They may be mixed. When the fiber is manufactured by the usual coagulation and drawing methods, this boundary region is a state in which the polyketone polymer and the voids are mixed, and this portion may become a defect and the abrasion resistance may be reduced. The packing density of the polymer in the region is preferably higher. In addition, the fiber of the present invention must have practical tensile fiber properties, heat resistance, and durability in addition to physical properties in the bending direction in order to use the fiber as a normal industrial fiber or a clothing fiber. is there. In order to express these practical fiber performances, the higher order structure of the fiber is important, and specifically, the degree of crystallinity must be 50% or more and the degree of crystal orientation must be 80% or more. Tensile strength,
From the viewpoints of elastic modulus, dimensional stability, and heat resistance, the higher the crystallinity, the more preferable it is. Preferably, the crystallinity is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and particularly preferably 70% or more. Further, the higher the degree of crystal orientation, the better the tensile elasticity. Therefore, it is preferably at least 80%, more preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%.
【0012】本発明の繊維が各種衣料用、産業用用途へ
幅広く使用されるためには、優れた耐摩耗性と横方向お
よび引っ張り方向に実用的な物性を持つ必要がある。具
体的には、耐摩耗性としては本発明の実施例に示す摩耗
テストにおいて繊維表面にフィブリルの毛羽状物や単糸
切れが10個未満であることが好ましく、特にこれらの
毛羽が観察されないことが好ましい。また、結節強度と
しては1cN/dtex以上、さらに好ましくは2cN
/dtex以上、特に好ましくは3cN/dtex以上
であることが望ましい。また、引っ張り強度は高いほど
好ましく、好ましくは3cN/dtex以上、より好ま
しくは5cN/dtex以上、特に好ましくは10cN
/dtex以上であることが望ましい。また、引っ張り
弾性率は好ましくは50cN/dtex以上、より好ま
しくは100cN/dtex以上、特に好ましくは20
0cN/dtex以上であることが望ましい。In order for the fiber of the present invention to be widely used for various garments and industrial uses, it is necessary to have excellent abrasion resistance and practical properties in the transverse and tensile directions. Specifically, as the abrasion resistance, in the abrasion test shown in Examples of the present invention, it is preferable that the fibrils have less than 10 fibrils and single yarn breaks on the fiber surface, and that these fluffs are not particularly observed. Is preferred. The knot strength is 1 cN / dtex or more, and more preferably 2 cN / dtex.
/ Dtex or more, particularly preferably 3 cN / dtex or more. Further, the higher the tensile strength, the better, preferably 3 cN / dtex or more, more preferably 5 cN / dtex or more, particularly preferably 10 cN / dtex.
/ Dtex or more is desirable. The tensile modulus is preferably 50 cN / dtex or more, more preferably 100 cN / dtex or more, and particularly preferably 20 cN / dtex or more.
Desirably, it is 0 cN / dtex or more.
【0013】以上のような特性を具備するポリケトン繊
維は、産業用途および衣料用途の繊維製品として幅広く
使用することが可能となる。なお、本発明において繊維
製品とは、本発明のポリケトン繊維のみから構成される
糸、中空糸、多孔糸、綿、紐、編物、織物、不織布およ
びこれらを使用した衣類、医療用器具、生活資材、タイ
ヤコード、ベルト、コンクリート補強材料等はもちろん
のこと、該ポリケトン繊維を少なくとも一部に使用した
繊維製品が含まれる。本発明の繊維は、フィブリルの平
均直径が10〜1000nmの範囲であれば、その製造
方法は特に限定されず、従来公知の溶融紡糸、乾式紡
糸、湿式紡糸法さらには濃厚塩溶剤による湿式紡糸法を
そのままあるいは修正して適用することができるが、フ
ィブリルを作り易い乾式紡糸または湿式紡糸方法が好ま
しく、フィブリルの平均直径を小さく出来る濃厚塩溶剤
を用いた湿式紡糸法が特に好ましい。The polyketone fiber having the above-mentioned properties can be widely used as a fiber product for industrial use and clothing use. In the present invention, the term "fiber product" refers to a yarn, hollow fiber, porous yarn, cotton, string, knitted fabric, woven fabric, non-woven fabric, and clothing, medical equipment, and living materials using these, which are composed only of the polyketone fiber of the present invention. , Tire cords, belts, concrete reinforcing materials and the like, as well as fiber products using the polyketone fibers at least in part. The method of producing the fiber of the present invention is not particularly limited as long as the average diameter of the fibrils is in the range of 10 to 1000 nm, and conventionally known melt spinning, dry spinning, wet spinning, and wet spinning with a concentrated salt solvent are also used. Can be applied as it is or after modification, but a dry spinning or wet spinning method that easily produces fibrils is preferable, and a wet spinning method using a concentrated salt solvent that can reduce the average diameter of fibrils is particularly preferable.
【0014】フィブリルの平均直径を10〜1000n
mとするためには、繊維の基本構造となる凝固構造を小
さい構造に制御することが重要であり、製造上はポリケ
トン繊維の凝固の速度を制御することが非常に重要であ
る。凝固速度が速すぎるとフィブリルの直径が大きくな
ってしまい、最終的に得られるポリケトン繊維に存在す
るフィブリルの直径が1000nm以上になってしま
う。一方、凝固速度を遅くしていくとフィブリルの平均
直径が小さい繊維が得られるようになる。しかしなが
ら、凝固速度が遅すぎる場合には、紡糸速度を0.1m
/分以下の超低速にしたり、凝固浴の長さを数100m
以上にしなければならず、工業的な条件で製造すること
が出来なくなる。このため、溶剤の組成や温度、凝固浴
の組成や温度等を選定し、凝固速度を適当な範囲に制御
することが重要である。湿式紡糸を行う際のポリケトン
ポリマーの溶剤としてはハロゲン化亜鉛塩等の濃厚金属
塩の水溶液を用いることが好ましく、凝固浴にはハロゲ
ン化亜鉛、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の金
属塩水溶液を用いることが好ましい。The average diameter of the fibrils is 10 to 1000 n.
In order to make m, it is important to control the solidification structure, which is the basic structure of the fiber, to a small structure, and it is very important to control the coagulation speed of the polyketone fiber in production. If the coagulation speed is too high, the diameter of the fibrils increases, and the diameter of the fibrils present in the finally obtained polyketone fiber becomes 1000 nm or more. On the other hand, if the coagulation speed is reduced, fibers having a small average fibril diameter can be obtained. However, if the coagulation speed is too slow, the spinning speed should be 0.1 m
Per minute or less, or the coagulation bath length is several hundred meters
Therefore, it cannot be manufactured under industrial conditions. For this reason, it is important to select the composition and temperature of the solvent, the composition and temperature of the coagulation bath, and to control the coagulation rate in an appropriate range. It is preferable to use an aqueous solution of a concentrated metal salt such as a zinc halide salt as a solvent for the polyketone polymer when performing wet spinning, and to use a metal salt such as a zinc halide, an alkali metal salt, or an alkaline earth metal salt in the coagulation bath. Preferably, an aqueous solution is used.
【0015】以下、ハロゲン化亜鉛水溶液を溶剤とした
場合を例にして、本発明のポリケトン繊維の製造法につ
いて説明する。ポリケトンポリマーの溶解に用いられる
ハロゲン化亜鉛化合物としては、例えば、塩化亜鉛、臭
化亜鉛、よう化亜鉛等の亜鉛塩が挙げられる。ポリケト
ンポリマーの溶解性、溶媒のコスト、水溶液の安定性の
点で塩化亜鉛、よう化亜鉛が好ましく、塩化亜鉛が最も
好ましい。ハロゲン化亜鉛の濃度は、特に制限はない
が、ポリケトンポリマーの溶解性の点からは高い方が好
ましい。ハロゲン化亜鉛の水溶液中の濃度は、ポリケト
ンポリマーの組成、亜鉛塩の種類や水溶液の温度などに
より適正範囲が異なる。例えば、ポリマーを溶解するに
おいての塩化亜鉛水溶液の好ましい濃度としては、50
〜80℃では10〜80重量%であり、ドープの安定
性、紡糸性、回収コスト等の観点から80℃において2
0〜70重量%であることが特に好ましい。Hereinafter, the method for producing the polyketone fiber of the present invention will be described, taking as an example a case where an aqueous zinc halide solution is used as a solvent. Examples of the zinc halide compound used for dissolving the polyketone polymer include zinc salts such as zinc chloride, zinc bromide, and zinc iodide. From the viewpoint of solubility of the polyketone polymer, cost of the solvent, and stability of the aqueous solution, zinc chloride and zinc iodide are preferred, and zinc chloride is most preferred. The concentration of the zinc halide is not particularly limited, but is preferably higher from the viewpoint of the solubility of the polyketone polymer. The appropriate range of the concentration of the zinc halide in the aqueous solution varies depending on the composition of the polyketone polymer, the type of the zinc salt, the temperature of the aqueous solution, and the like. For example, a preferred concentration of the aqueous zinc chloride solution for dissolving the polymer is 50
At 80 to 80 ° C, the content is 10 to 80% by weight. From the viewpoints of dope stability, spinnability, recovery cost, etc.
It is particularly preferred that the content be 0 to 70% by weight.
【0016】亜鉛塩の水溶液は、溶解性向上、コストダ
ウンやドープの安定性等を目的として、ハロゲン化亜鉛
を複数種混合したものであってもよい。また、必要に応
じては塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム
等のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属のハロゲン
化物を60重量%以下で含有させてもよい。また、溶解
性を阻害しない範囲で他の無機物、有機物を10重量%
以下で含有させてもよい。亜鉛塩水溶液ドープ中のポリ
マー濃度は、0.005〜70重量%であることが好ま
しい。尚、ドープとは、ポリマーを溶剤に溶解させた溶
液を指す言葉であり、ここではポリケトンポリマーを亜
鉛塩水溶液に溶解させた溶液を指すものである。ポリマ
ー濃度が0.005重量%未満では濃度が低すぎて、凝
固時に繊維になりにくい欠点を有する他、繊維の製造コ
ストが高くなりすぎる欠点を有する。また、70重量%
を越えるともはやポリマーが溶剤に溶解しなくなる。溶
解性、紡糸のしやすさ、繊維の製造コストの観点から、
好ましくは0.5〜40重量%、更に好ましくは1〜3
0重量%である。The aqueous solution of the zinc salt may be a mixture of a plurality of zinc halides for the purpose of improving the solubility, reducing the cost and stabilizing the dope. If necessary, an alkali metal or alkaline earth metal halide such as sodium chloride, potassium chloride or calcium chloride may be contained at 60% by weight or less. 10% by weight of other inorganic and organic substances as long as the solubility is not impaired.
It may be contained below. The polymer concentration in the zinc salt aqueous solution dope is preferably 0.005 to 70% by weight. The term “dope” refers to a solution in which a polymer is dissolved in a solvent, and in this case, refers to a solution in which a polyketone polymer is dissolved in a zinc salt aqueous solution. If the polymer concentration is less than 0.005% by weight, the concentration is too low, resulting in a disadvantage that the fiber is not easily formed during coagulation, and that the production cost of the fiber is too high. 70% by weight
Is exceeded, the polymer no longer dissolves in the solvent. From the viewpoint of solubility, ease of spinning, and fiber manufacturing cost,
Preferably 0.5 to 40% by weight, more preferably 1 to 3
0% by weight.
【0017】このポリケトンハロゲン化亜鉛ドープを紡
糸口金から押し出し、続いて凝固浴中で繊維状に凝固す
る。この凝固過程では、紡糸口金から吐出されたドープ
が一旦空気や窒素などの気体中を通過した後に凝固浴に
入る、いわゆるエアーギャップ紡糸法をとることが望ま
しい。紡糸口金が凝固浴と接触している場合には、紡糸
周辺でポリマーが析出して紡口詰まりや糸に欠陥が出来
易くなり、紡糸が不安定になったり高性能の繊維が得ら
れにくくなる。凝固浴の組成は、メタノール、アセトン
等の有機溶剤、水、有機物水溶液、無機物水溶液等どの
ようなものであってもよいが、有機溶剤単独組成の凝固
浴の場合には、凝固速度が著しく遅くなり工業的なスピ
ード・設備で紡糸することが困難となってしまうため、
少なくとも1重量%の水を含有する溶液であることが好
ましい。凝固浴の温度は、凝固浴の組成によって変化す
るが通常−100℃〜100℃の範囲である。しかし、
凝固浴温度が高くなりすぎると凝固速度が速くなりフィ
ブリルの直径が大きくなってしまうため、好ましくは8
0℃以下、さらに好ましくは50℃以下、特に好ましく
は30℃以下にすることが望ましい。一方、凝固浴温度
が低すぎると凝固速度が遅くなり生産性が低下するた
め、好ましくは−50℃以上、さらに好ましくは−30
℃以上、特に好ましくは−10℃以上とすることが望ま
しい。The polyketone zinc halide dope is extruded from a spinneret and subsequently coagulated into a fiber in a coagulation bath. In this coagulation process, it is desirable to employ a so-called air gap spinning method in which the dope discharged from the spinneret once passes through a gas such as air or nitrogen and then enters a coagulation bath. When the spinneret is in contact with the coagulation bath, the polymer precipitates around the spinning and clogging of the spinneret and defects in the yarn are likely to occur, making spinning unstable and difficult to obtain high-performance fibers. . The composition of the coagulation bath may be any organic solvent such as methanol and acetone, water, an organic aqueous solution, an inorganic aqueous solution, and the like, but in the case of the organic solvent alone composition, the coagulation rate is extremely slow. It becomes difficult to spin at industrial speed and equipment,
Preferably, the solution contains at least 1% by weight of water. The temperature of the coagulation bath varies depending on the composition of the coagulation bath, but is usually in the range of -100C to 100C. But,
If the temperature of the coagulation bath is too high, the coagulation rate is increased and the diameter of the fibrils is increased.
It is desirable that the temperature be 0 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, particularly preferably 30 ° C. or lower. On the other hand, if the coagulation bath temperature is too low, the coagulation rate is slowed down and the productivity is reduced.
C. or higher, particularly preferably −10 ° C. or higher.
【0018】凝固浴温度が高めの場合や糸径が太い場合
には、糸の表層部の凝固速度が速くなり表層部のフィブ
リルの直径が1000nmより大きくなることがある。
表層部付近のフィブリルの直径が太くなりすぎた場合に
は、繊維の中心部付近のフィブリルの平均直径が100
0nm以下であっても繊維全体の曲げや結節に対する強
度が不十分となることがある。このような場合には、断
面方向の凝固速度差を緩和するように凝固条件を選定す
ることが必要である。When the coagulation bath temperature is high or the yarn diameter is large, the coagulation speed of the surface layer of the yarn is increased, and the diameter of the fibrils in the surface layer may be larger than 1000 nm.
When the diameter of the fibrils near the surface layer is too large, the average diameter of the fibrils near the center of the fiber is 100.
Even if it is 0 nm or less, the strength of the entire fiber against bending and knots may be insufficient. In such a case, it is necessary to select solidification conditions so as to reduce the solidification speed difference in the cross-sectional direction.
【0019】本発明者らはハロゲン化亜鉛溶剤系の場合
には、凝固浴に0.01〜50重量%のハロゲン化亜鉛
を含有する水溶液を用いた場合、繊維表面と中心部との
フィブリルの直径の差を小さくして、比較的急速な凝固
速度であっても繊維表層部のフィブリルの直径を100
0nm以下にすることができることを見いだした。凝固
浴中のハロゲン化亜鉛濃度が低すぎると、表層部の凝固
速度を遅くすることが出来ず、また濃度が高すぎると凝
固が遅くなりすぎて工業的な速度での紡糸が困難となる
ため、好ましい濃度としては0.01〜50重量%、さ
らに好ましくは0.1〜15重量%、特に好ましくは1
〜10重量%の範囲であることが望ましい。In the case of the zinc halide solvent system, the present inventors have found that when an aqueous solution containing 0.01 to 50% by weight of zinc halide is used in the coagulation bath, the fibril between the fiber surface and the central portion is reduced. By reducing the diameter difference, the fibril diameter at the surface of the fiber can be reduced to 100 even at a relatively rapid solidification rate.
It has been found that the thickness can be reduced to 0 nm or less. If the zinc halide concentration in the coagulation bath is too low, the solidification rate of the surface layer cannot be reduced, and if the concentration is too high, the coagulation will be too slow, making it difficult to spin at an industrial speed. The concentration is preferably 0.01 to 50% by weight, more preferably 0.1 to 15% by weight, and particularly preferably 1 to 15% by weight.
Desirably, it is in the range of 10 to 10% by weight.
【0020】また凝固浴は、凝固性を大きく変えない範
囲であればハロゲン化亜鉛以外の化合物を含有していて
もよく、回収効率の観点からは溶剤に含まれる化合物と
同一組成の化合物を使用することが推奨される。繊維状
物を凝固浴に通す場合は、一定速度で引き取りながら通
すことが好ましい。巻き取り速度としては0.001〜
1000m/min、紡糸ドラフトとしては0.01〜
1000である。ここで紡糸ドラフトとは、巻き取り速
度を吐出線速度で除した値である。紡糸速度や凝固温度
によっては、凝固浴中で凝固糸中の亜鉛塩を十分に除去
出来ない場合もあるので、必要に応じては凝固浴を出た
凝固糸をさらに洗浄してもよい。洗浄には亜鉛塩を溶解
する能力を有する液体であればどのようなものを用いて
もよいが、安全性、溶液のコスト、回収のコスト等を考
慮すると、水系の溶液が好ましく、亜鉛塩の溶解性の観
点からは水もしくは硫酸、塩酸、リン酸等の酸性水溶液
が特に好ましい。The coagulation bath may contain a compound other than zinc halide as long as the coagulation property is not significantly changed. From the viewpoint of recovery efficiency, a compound having the same composition as the compound contained in the solvent is used. It is recommended that When passing the fibrous material through the coagulation bath, it is preferable to pass the fibrous material while taking it off at a constant speed. The winding speed is 0.001 to
1000 m / min, as a spinning draft, 0.01 to
1000. Here, the spinning draft is a value obtained by dividing the winding speed by the discharge linear speed. Depending on the spinning speed and the coagulation temperature, the zinc salt in the coagulated yarn may not be sufficiently removed in the coagulation bath. Therefore, the coagulated yarn that has exited the coagulation bath may be further washed if necessary. Any liquid may be used for washing as long as it has the ability to dissolve the zinc salt.However, in consideration of safety, solution cost, recovery cost, etc., an aqueous solution is preferable. From the viewpoint of solubility, water or an acidic aqueous solution of sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid or the like is particularly preferable.
【0021】こうして凝固された実質的に該亜鉛塩を含
まない繊維は、乾燥後延伸あるいは乾燥させながら延伸
を行って延伸糸を得ることが出来る。乾燥方法として
は、いったん凝固糸を巻き取ったもの(チーズ、あるい
はケークやパーン)を乾燥機中で乾燥するバッチ乾燥法
であっても、また、凝固糸を紡糸後そのまま連続して、
あるいはいったん巻き取った後に、加熱したロールやプ
レート上あるいは加熱気体中を走行させて乾燥する連続
乾燥法であってもよい。糸の均一性や製造コストの観点
からは連続乾燥法が好ましい。乾燥温度は特に制約はな
いが、60℃〜260℃の範囲が好ましい。また、10
0℃以上の温度で乾燥する際には糸の周囲に不活性気体
を流すことが好ましい。また、必要に応じては乾燥しな
がら同時に緩和や延伸などの処理をしてもよい。The solidified fiber substantially free of the zinc salt can be stretched after drying or stretched while drying to obtain a stretched yarn. As a drying method, a batch drying method in which the coagulated yarn is once wound (cheese, cake or pan) in a dryer, or the coagulated yarn is continuously spun after spinning,
Alternatively, it may be a continuous drying method in which the film is once wound and then run on a heated roll or plate or in a heated gas for drying. The continuous drying method is preferred from the viewpoint of yarn uniformity and production cost. The drying temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 60C to 260C. Also, 10
When drying at a temperature of 0 ° C. or more, it is preferable to flow an inert gas around the yarn. If necessary, treatment such as relaxation and stretching may be performed while drying.
【0022】このようにして得られた未延伸糸を引き続
き加熱し、特定の倍率以上に延伸することで本発明のフ
ィブリルの平均直径が10〜1000nmのポリケトン
繊維を得ることが出来る。加熱延伸方法としては、加熱
したロールやプレート上あるいは加熱気体中を走行させ
る方法や、走行糸にレーザーやマイクロ波、遠赤外線を
照射する方法等従来公知の装置、方法をそのままあるい
は改良して採用することが出来る。本発明においてフィ
ブリルを形成し、成長させるためにはトータルで5倍以
上の延伸を行うことが重要である。延伸倍率が5倍未満
の場合、フィブリル構造が十分に発達せず得られる繊維
の力学物性も不十分である。延伸倍率は高いほどフィブ
リルは繊維軸方向に配向し、またその平均直径は細くな
り、力学物性も向上する。好ましい延伸倍率の範囲は紡
糸条件、乾燥条件、用途等により変化するが、好ましく
は5倍以上、さらに好ましくは10倍以上、特に好まし
くは15倍以上の延伸を行うことが望ましい。The unstretched yarn thus obtained is continuously heated and stretched to a specific magnification or more, whereby a polyketone fiber having an average diameter of the fibrils of the present invention of 10 to 1000 nm can be obtained. As the heating and drawing method, a conventionally known apparatus or method such as a method of running on a heated roll or plate or in a heated gas, a method of irradiating a running yarn with laser, microwave, or far-infrared light is employed as it is or with improvement. You can do it. In the present invention, in order to form and grow fibrils, it is important to perform stretching at least 5 times in total. When the draw ratio is less than 5 times, the fibril structure does not sufficiently develop and the mechanical properties of the obtained fiber are also insufficient. The higher the draw ratio, the more the fibrils are oriented in the fiber axis direction, the smaller the average diameter, and the better the mechanical properties. The preferred range of the draw ratio varies depending on spinning conditions, drying conditions, applications, and the like, but it is preferable that the drawing be performed at least 5 times, more preferably at least 10 times, and particularly preferably at least 15 times.
【0023】延伸段数は何段であってもよく、必要に応
じて多段延伸を行ってもよい。多段延伸を行う場合には
延伸温度を徐々に高くしていく方法が好ましい。延伸温
度は糸を有効に延伸可能であればどのような温度でもよ
く、好ましい範囲としては80℃〜300℃、さらに好
ましくは融点−50℃〜融点の範囲である。本発明のポ
リケトン繊維は、曲げや結節等の引っ張り方向以外の方
向にかかる負荷や荷重に対する物性に優れ、織物や編み
物等に加工したり、撚りや仮撚り等の加工をして使用す
る衣料用用途および産業用資材用途に適しており、高倍
率の延伸を行った繊維は特にロープやタイヤコード等の
産業用資材用途に適している。また、ハロゲン化亜鉛系
溶剤およびハロゲン化亜鉛系凝固浴を用いて製造した場
合には、繊維の断面方向のフィブリルの直径が均一で曲
げに対する物性のより優れた繊維が得られるようにな
り、また、安全性、回収効率が高く、回収コスト、製造
コストが安価に出来るとともに、製造設備も簡易で安価
なものになるため、本発明の繊維を安価に生産性よく提
供することが可能となる。The number of stretching stages may be any, and if necessary, multi-stage stretching may be performed. When performing multi-stage stretching, a method of gradually increasing the stretching temperature is preferable. The stretching temperature may be any temperature as long as the yarn can be effectively stretched, and is preferably in the range of 80 ° C. to 300 ° C., and more preferably in the range of the melting point of −50 ° C. to the melting point. The polyketone fiber of the present invention has excellent physical properties against loads and loads applied in directions other than the tensile direction such as bending and knotting, and is used for clothing that is processed into a woven or knitted fabric or processed by twisting or false twisting. The fiber which is suitable for use and industrial materials, and which has been drawn at a high magnification is particularly suitable for industrial materials such as ropes and tire cords. Further, when manufactured using a zinc halide-based solvent and a zinc halide-based coagulation bath, a fiber having a uniform fibril diameter in the cross-sectional direction of the fiber and excellent physical properties against bending can be obtained, and In addition, the safety and the collection efficiency are high, the collection cost and the production cost can be reduced, and the production equipment is simple and inexpensive. Therefore, the fiber of the present invention can be provided at a low cost and with high productivity.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】本発明を、下記の実施例などによ
り更に詳しく説明するがそれらは本発明の範囲を限定す
るものではない。実施例の説明中に用いられる各測定値
の測定方法は次の通りである。 (1)極限粘度 極限粘度[η]は次の定義式に基づいて求められる値で
ある。 定義式中のt及びTは、ヘキサフルオロイソプロパノー
ル及び該溶媒に溶解したポリケトンの希釈溶液の25℃
での粘度管の流過時間である。またCは、上記溶液10
0ml中のグラム単位による溶質重量値である。 (2)強伸度、弾性率、結節強度 JIS−L−1013に準じて測定した。 (3)結節強度比 結節強度をK、引っ張り強度をTとして、K/Tを結節
強度比とした。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but they do not limit the scope of the present invention. The measuring method of each measured value used in the description of the embodiment is as follows. (1) Intrinsic Viscosity Intrinsic viscosity [η] is a value obtained based on the following definition formula. T and T in the definition formula are 25 ° C. of a diluted solution of hexafluoroisopropanol and a polyketone dissolved in the solvent.
Is the flow time of the viscosity tube at C is the above solution 10
The solute weight value in grams in 0 ml. (2) Strong elongation, elastic modulus, knot strength Measured according to JIS-L-1013. (3) Knot strength ratio K / T is the knot strength ratio, where K is the knot strength and T is the tensile strength.
【0025】(4)耐摩耗性 繊維をテトラクロロエチレンで25℃、1分間処理し油
剤を洗浄した。該繊維を総デニールが1000dとなる
ように束ねた後に、固定糸(糸長50cm)、走行糸
(糸長1m)の2本に切って、固定糸の両端を張力が
0.5cN/dtexとなるように鉄柱に固定した。走
行糸の一端を振り子式モーターに固定して、もう一方の
端に荷重が0.1cN/dtexとなるように錘を付け
た。走行糸の下面と固定糸の上面とを垂直に接触させ走
行糸の一端の振り子式モーターを振幅50mm、100
往復/分の速度で1分間振動させた。ここで、走行糸と
固定糸とのなす角度は150゜とした。試験終了後の走
行糸の摩擦部分から任意に5カ所を抽出し、その表面を
光学顕微鏡で観察して、擦過状態を判定した。本測定に
用いた摩耗装置の概要を図1に示す。(4) Abrasion resistance The fiber was treated with tetrachloroethylene at 25 ° C for 1 minute to wash the oil. After bundling the fibers so that the total denier becomes 1000d, the fibers are cut into two pieces, a fixed yarn (yarn length 50cm) and a traveling yarn (yarn length 1m), and both ends of the fixed yarn have a tension of 0.5 cN / dtex. It was fixed to an iron pole. One end of the traveling yarn was fixed to a pendulum motor, and a weight was attached to the other end so that the load was 0.1 cN / dtex. The lower surface of the traveling yarn and the upper surface of the fixed yarn are brought into vertical contact with each other, and the pendulum motor at one end of the traveling yarn is driven to an amplitude of 50 mm, 100 mm.
Vibration was performed for 1 minute at a rate of reciprocation / minute. Here, the angle between the running yarn and the fixed yarn was 150 °. Five points were arbitrarily extracted from the friction portion of the running yarn after the test, and the surface was observed with an optical microscope to determine the rubbing state. FIG. 1 shows an outline of the wear device used for the measurement.
【0026】(5)フィブリルの平均直径 :繊維試料をPETフィルムで作製した枠に入れ、枠
内にエポキシ接着剤(ハイスーパー5;セメダイン社
製)を添加し、室温下で5分間放置し固定した。 :繊維試料を固定したPET枠をゼラチンカプセルに
入れ、エポキシ包埋剤(Quetol812:日新EM
社製)を充填し、60℃、24時間加熱し硬化させた。 :で調製したカプセルを糸鋸で荒削りを行い、引き
続き剃刀を用いて約0.5mm角にトリミングを行っ
た。さらに、繊維の縦断面が露出するようにガラスナイ
フをセットしたウルトラミクロトーム(ウルトラカット
N:ライヘルト社製)により面出しを行い、最後にサフ
ァイヤナイフにより仕上げの面出しを行った。 :面出しを行った試料のうち、0.5mm角にトリミ
ングした部分のみを切り出し、SEM用試料台に載せ、
導電性カーボンテープにより固定した。(5) Average diameter of fibrils: A fiber sample is put in a frame made of a PET film, and an epoxy adhesive (Hisuper 5; manufactured by Cemedine Co.) is added to the frame and left standing at room temperature for 5 minutes for fixing. did. : A PET frame on which a fiber sample was fixed was placed in a gelatin capsule, and an epoxy embedding agent (Quetol 812: Nissin EM)
(Manufactured by K.K.) and cured by heating at 60 ° C. for 24 hours. The capsules prepared in (1) were roughly cut with a thread saw, and subsequently trimmed to about 0.5 mm square with a razor. Further, the surface was exposed with an ultramicrotome (Ultracut N: manufactured by Reichert) in which a glass knife was set so that the longitudinal section of the fiber was exposed, and finally the surface was exposed with a sapphire knife. : Of the surfaced sample, only a portion trimmed to 0.5 mm square was cut out and placed on a sample stage for SEM,
It was fixed with a conductive carbon tape.
【0027】:イオンスパッタリング装置(E103
0:HITACHI社製)を用いてPt/Pdを約2n
mコーティングし、UHRSEM(S5000:HIT
ACHI社製)により加速電圧3kVで5000倍にて
繊維の縦断面の中心部を観察した。 :で観察された繊維縦断面画像の中心部分を中心点
とし、繊維軸方向を子午線方向とした。中心点を通り繊
維軸と垂直方向(赤道方向)の線をひき、これを中心線
とした。 :画像では繊維内部に赤道方向に長いフィブリルが積
層しており、フィブリル同士が接合する線と中心線との
接点をとり、該接点間の距離をフィブリルの直径とし
た。An ion sputtering apparatus (E103)
0: manufactured by HITACHI) to obtain about 2 n of Pt / Pd.
m coated, UHRSEM (S5000: HIT
The center of the longitudinal section of the fiber was observed at 5,000 times with an accelerating voltage of 3 kV by an ACHI company. : The center part of the fiber longitudinal cross-sectional image observed in was set as the center point, and the fiber axis direction was set as the meridian direction. A line passing through the center point and perpendicular to the fiber axis (in the equator direction) was drawn and used as the center line. : In the image, fibrils long in the equator direction are laminated inside the fiber, and a point of contact between a line joining the fibrils and a center line is taken, and the distance between the points of contact is defined as the diameter of the fibril.
【0028】:中心点からみて赤道軸右側に5本、左
側に5本の計10本のフィブリルの直径を計測した。一
つの観察画像内のフィブリルが10本未満の場合には、
同一サンプルの別の画像から任意にフィブリルを抽出し
てその直径を測定し、計10本の直径を計測した。 :フィブリルの直径をそれぞれD1、D2、D3、・
・、D10として、式1よりフィブリルの平均直径Dを
算出した。The diameter of five fibrils, five on the right side of the equatorial axis and five on the left side, as measured from the center point, was measured. If the number of fibrils in one observation image is less than 10,
Fibrils were arbitrarily extracted from another image of the same sample, and the diameter was measured. A total of 10 diameters were measured. : The diameters of the fibrils are D1, D2, D3,.
The average diameter D of fibrils was calculated from Equation 1 as D10.
【式1】 観察写真の概要を図2に示す。(Equation 1) FIG. 2 shows the outline of the observation photograph.
【0029】(6)結晶化度 パーキンエルマー社製示差熱測定装置Pyris1を用
いて下記条件で測定を行った。 測定温度 : 30℃→300℃ 昇温速度 : 20℃/分 雰囲気 : 窒素、流量=200mL/分 得られる吸発熱曲線において200℃〜300℃の範囲
に観測される最大の吸熱ピークの面積から計算される熱
量ΔH(J/g)より下記式により算出した。 結晶化度 = ΔH/225 × 100 (%)(6) Crystallinity The crystallinity was measured using a differential heat measurement device Pyris1 manufactured by Perkin Elmer under the following conditions. Measurement temperature: 30 ° C. → 300 ° C. Heating rate: 20 ° C./min Atmosphere: Nitrogen, flow rate = 200 mL / min Calculated from the area of the largest endothermic peak observed in the range of 200 ° C. to 300 ° C. in the obtained endothermic curve. It was calculated from the calorific value ΔH (J / g) obtained by the following equation. Crystallinity = ΔH / 225 × 100 (%)
【0030】(7)結晶配向度 株式会社リガク製イメージングプレートX線回折装置R
INT2000を用いて下記の条件で繊維の回折像を取
り込んだ。 X線源 : CuKα線 出力 : 40KV 152mA カメラ長 : 94.5mm 測定時間 : 3分 得られた画像の2θ=21°付近に観察される(11
0)面を円周方向にスキャンして得られる強度分布の半
値幅Hから下記式により算出した。 結晶配向度=(180−H)/180×100 (%)(7) Crystal orientation degree Imaging plate X-ray diffractometer R manufactured by Rigaku Corporation
Using INT2000, a diffraction image of the fiber was captured under the following conditions. X-ray source: CuKα ray Output: 40 KV 152 mA Camera length: 94.5 mm Measurement time: 3 minutes Observed near 2θ = 21 ° of the obtained image (11
0) Calculated by the following equation from the half width H of the intensity distribution obtained by scanning the surface in the circumferential direction. Crystal orientation = (180−H) / 180 × 100 (%)
【0031】[0031]
【実施例1】常法により調製したエチレンと一酸化炭素
が完全交互共重合した極限粘度5.9のポリケトンポリ
マーを、塩化亜鉛65重量%及び塩化ナトリウム10重
量%含有する水溶液に添加し、80℃で2時間攪拌溶解
しポリマー濃度8重量%のドープを得た。得られたドー
プを80℃に加温し、20μmのフィルターでろ過した
後に、紡口径0.10mm、L/D=1、50ホールの
紡口より10mmのエアーギャップを通した後に5重量
%の塩化亜鉛を含有する18℃の水中に吐出量2.5c
c/分の速度で押し出し、凝固させた。凝固糸を引き続
き濃度2重量%の硫酸水溶液で洗浄し、さらに30℃の
水で洗浄した後、巻き取り速度3.2m/分で巻き取っ
た。得られた糸状物を200℃にて乾燥して未延伸糸を
得た。この未延伸糸を240℃で1段目の延伸を行った
後に、引き続き265℃で2段目の延伸を行いトータル
で15倍の延伸を行った。この繊維は、フィブリルの平
均直径が420nmであり、優れた摩耗性および結節強
度を有していた。得られた繊維の性質および性能を下記
の実施例2〜6および比較例1〜6と合わせて表1にま
とめて示す。Example 1 A polyketone polymer having an intrinsic viscosity of 5.9, in which ethylene and carbon monoxide were completely alternately copolymerized by a conventional method, was added to an aqueous solution containing 65% by weight of zinc chloride and 10% by weight of sodium chloride. The mixture was stirred and dissolved at 2 ° C. for 2 hours to obtain a dope having a polymer concentration of 8% by weight. The obtained dope was heated to 80 ° C., filtered with a 20 μm filter, and then passed through an air gap of 0.10 mm in diameter, L / D = 1, 10 mm through a 50-hole spinning hole, and then 5% by weight. Discharge rate 2.5c into 18 ° C water containing zinc chloride
It was extruded at a rate of c / min and solidified. The coagulated yarn was successively washed with a 2% by weight aqueous sulfuric acid solution and further washed with water at 30 ° C., and then wound at a winding speed of 3.2 m / min. The obtained filamentous material was dried at 200 ° C. to obtain an undrawn yarn. After performing the first stage drawing at 240 ° C., the undrawn yarn was subsequently subjected to the second stage drawing at 265 ° C., and a total of 15-fold drawing was performed. This fiber had an average fibril diameter of 420 nm and had excellent abrasion and knot strength. The properties and performances of the obtained fibers are shown in Table 1 together with the following Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 6.
【0032】[0032]
【実施例2】実施例1のドープを用い、凝固浴の組成を
塩化亜鉛10重量%及び水90重量%とし、凝固浴温度
を25℃とする以外は実施例1と同様の処方で紡糸、延
伸を行った。Example 2 Using the dope of Example 1, spinning was carried out in the same manner as in Example 1 except that the composition of the coagulation bath was 10% by weight of zinc chloride and 90% by weight of water, and the temperature of the coagulation bath was 25 ° C. Stretching was performed.
【実施例3】実施例1のドープを用い、凝固浴の組成を
塩化亜鉛1重量%及び水99重量%とし、凝固浴温度を
40℃とする以外は実施例1と同様の処方で紡糸、延伸
を行った。EXAMPLE 3 Using the dope of Example 1, spinning was carried out in the same manner as in Example 1 except that the composition of the coagulation bath was 1% by weight of zinc chloride and 99% by weight of water, and the temperature of the coagulation bath was 40 ° C. Stretching was performed.
【実施例4】実施例1で得られた未延伸糸を240℃で
8倍の延伸を行った。Example 4 The undrawn yarn obtained in Example 1 was drawn 8 times at 240 ° C.
【0033】[0033]
【実施例5】極限粘度9.7のエチレン/一酸化炭素完
全交互共重合ポリマーを、塩化亜鉛65重量%及び塩化
ナトリウム10重量%を含有する水溶液に添加し、80
℃、6時間攪拌溶解してポリマー濃度4重量%のドープ
を得た。このドープを用いて実施例1と同じ処方で紡
糸、延伸を行った。EXAMPLE 5 An ethylene / carbon monoxide completely alternating copolymer having an intrinsic viscosity of 9.7 was added to an aqueous solution containing 65% by weight of zinc chloride and 10% by weight of sodium chloride.
The mixture was stirred and dissolved at 6 ° C. for 6 hours to obtain a dope having a polymer concentration of 4% by weight. Using this dope, spinning and stretching were performed in the same manner as in Example 1.
【実施例6】プロピレン/一酸化炭素交互共重合体を3
重量%含有するエチレン/プロピレン/一酸化炭素交互
共重合ターポリマー(極限粘度=5.4)を、塩化亜鉛
65重量%及び塩化ナトリウム10重量%を含有する水
溶液に添加し、80℃、2時間攪拌溶解してポリマー濃
度9重量%のドープを得た。このドープを用いて実施例
1と同じ処方で紡糸、延伸を行った。Example 6 A propylene / carbon monoxide alternating copolymer was prepared using 3
% By weight of an ethylene / propylene / carbon monoxide alternating copolymer terpolymer (intrinsic viscosity = 5.4) was added to an aqueous solution containing 65% by weight of zinc chloride and 10% by weight of sodium chloride at 80 ° C. for 2 hours. By stirring and dissolving, a dope having a polymer concentration of 9% by weight was obtained. Using this dope, spinning and stretching were performed in the same manner as in Example 1.
【0034】[0034]
【比較例1】実施例1で得られた未延伸糸は、フィブリ
ル構造は形成されていなかった。Comparative Example 1 The undrawn yarn obtained in Example 1 did not have a fibril structure.
【比較例2】実施例1で得られた未延伸糸を240℃、
3倍の延伸を行った。この延伸糸もフィブリル構造は形
成されていなかった。Comparative Example 2 The undrawn yarn obtained in Example 1 was heated at 240 ° C.
Stretching was performed three times. This drawn yarn also did not have a fibril structure.
【比較例3】実施例1のポリマーにカルシウムヒドロキ
シアパタイトを1重量%添加し、ホモミキサー中で粉砕
混合した。得られた微粉末状ポリマーを270℃で溶融
し、紡口径0.25mmφのモノホール紡口から押し出
した。溶融開始直後から押し出し圧力が著しく上昇し、
紡糸不可能であった。Comparative Example 3 1% by weight of calcium hydroxyapatite was added to the polymer of Example 1, and the mixture was ground and mixed in a homomixer. The obtained fine powdery polymer was melted at 270 ° C. and extruded from a monohole spinneret having a spinneret diameter of 0.25 mmφ. Immediately after the start of melting, the extrusion pressure increases significantly,
Spinning was not possible.
【0035】[0035]
【比較例4】実施例1のポリマーを、75重量%のレゾ
ルシンを含む水溶液に添加し、80℃、2時間攪拌、溶
解し、ポリマー濃度8重量%のドープを得た。得られた
ドープを実施例1と同じ紡口を使用して吐出量4.5c
c/分の速度で吐出し、10mmのエアーギャップを経
て、−5℃のメタノール浴中に押し出して凝固糸を得
た。得られた凝固糸をメタノールにて洗浄後、100℃
にて乾燥し未延伸糸を得た。この未延伸糸を実施例1と
同様の処方で熱延伸した。Comparative Example 4 The polymer of Example 1 was added to an aqueous solution containing 75% by weight of resorcinol, stirred at 80 ° C. for 2 hours and dissolved to obtain a dope having a polymer concentration of 8% by weight. Using the same dope as in Example 1, the obtained dope was discharged at a rate of 4.5 c.
The mixture was discharged at a rate of c / min and extruded through a 10 mm air gap into a -5 ° C. methanol bath to obtain a coagulated yarn. After washing the obtained coagulated yarn with methanol, 100 ° C.
To obtain an undrawn yarn. This undrawn yarn was hot drawn in the same manner as in Example 1.
【比較例5】比較例4で得た未延伸糸を240℃で8倍
の熱延伸を行った。Comparative Example 5 The undrawn yarn obtained in Comparative Example 4 was subjected to hot drawing at 240 ° C. eight times.
【0036】[0036]
【比較例6】実施例1のポリマーをヘキサフルオロイソ
プロパノールに添加し、30℃、2時間攪拌、溶解し、
ポリマー濃度8重量%のドープを得た。得られたドープ
を実施例1と同じ紡口を使用して吐出量4.5cc/分
の速度で、10℃のアセトン浴中に押し出して凝固糸を
得た。得られた凝固糸を30℃、24時間静置し乾燥し
た。得られた未延伸糸を実施例1と同様の処方で熱延伸
した。Comparative Example 6 The polymer of Example 1 was added to hexafluoroisopropanol, and stirred and dissolved at 30 ° C. for 2 hours.
A dope having a polymer concentration of 8% by weight was obtained. The obtained dope was extruded into a 10 ° C. acetone bath at a discharge rate of 4.5 cc / min using the same spinner as in Example 1 to obtain a coagulated yarn. The obtained coagulated yarn was left standing at 30 ° C. for 24 hours and dried. The obtained undrawn yarn was hot drawn according to the same formulation as in Example 1.
【比較例7】実施例1において、凝固浴を水とし、凝固
浴温度を60℃とする以外は実施例1と同様の処方で凝
固、乾燥、延伸を行った。Comparative Example 7 Coagulation, drying and stretching were performed in the same manner as in Example 1 except that the coagulation bath was water and the coagulation bath temperature was 60 ° C.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明により、強度、弾性率等の引っ張
り方向の力学物性に優れるだけではなく、曲げや結節等
の引っ張り方向以外の方向にかかる負荷や荷重に対する
物性に優れ、更には優れた耐摩耗特性を有するポリケト
ン繊維およびその製造方法を提供できた。本発明の繊維
は、織物や編み物等に加工したり、撚りや仮撚り等の加
工をして使用する衣料用用途および産業用資材に適して
おり、高倍率の延伸を行った繊維は特にロープやタイヤ
コード等の産業用資材用途に適している。また、ハロゲ
ン化亜鉛系の溶剤、凝固浴を用いて製造した場合には、
繊維の平均直径が小さく、また断面方向におけるフィブ
リルの直径の分布が均一でより優れた物性の繊維が得ら
れるようになり、また、安全性、回収効率が高く、回収
コスト、製造コストが安価に出来るとともに、製造設備
も簡易で安価なものになるため、本発明の繊維を安価に
生産性よく提供することが可能となる。According to the present invention, not only the mechanical properties in the tensile direction such as strength and elastic modulus are excellent, but also the physical properties against loads and loads applied in directions other than the tensile direction, such as bending and knots, are further improved. A polyketone fiber having abrasion resistance and a method for producing the same can be provided. The fibers of the present invention are suitable for use in clothing and industrial materials that are processed into woven or knitted fabrics, or processed by twisting, false twisting, or the like. Suitable for industrial materials such as tires and tire cords. In addition, when manufactured using a zinc halide-based solvent and a coagulation bath,
The average diameter of the fibers is small, and the distribution of the fibril diameter in the cross-sectional direction is uniform, so that fibers with better physical properties can be obtained.In addition, safety, recovery efficiency is high, recovery cost and manufacturing cost are low. In addition, the production equipment is simple and inexpensive, so that the fiber of the present invention can be provided at low cost and high productivity.
【図1】本発明に用いた摩擦試験の試験装置の概要を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a test device for a friction test used in the present invention.
【図2】繊維縦断面の電子顕微鏡画像からフィブリルの
直径を計測する方法を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring the diameter of a fibril from an electron microscope image of a longitudinal section of a fiber.
Claims (7)
なるポリケトンポリマーにより構成されているポリケト
ン繊維であって、該繊維が繊維軸方向に長いフィブリル
の束状集合体であり、電子顕微鏡により該繊維の縦断面
を観察した際のフィブリルの平均直径が10〜1000
nmであり、かつ、該繊維の結晶化度が50%以上、結
晶配向度が80%以上であることを特徴とするポリケト
ン繊維。1. A polyketone fiber comprising a polyketone polymer comprising a copolymer of an olefin and carbon monoxide, wherein the fiber is a bundle of fibrils long in the fiber axis direction, and the fiber is obtained by an electron microscope. The average diameter of fibrils when observing the longitudinal section of the fiber is 10 to 1000
a polyketone fiber having a crystallinity of at least 50% and a crystal orientation of at least 80%.
mであることを特徴とする請求項1記載のポリケトン繊
維。2. The fibril has an average diameter of 20 to 800 n.
The polyketone fiber according to claim 1, wherein m is m.
N/dtex以上、引っ張り弾性率が200cN/dt
ex以上、結節強度が3cN/dtex以上であること
を特徴とする請求項1または2記載のポリケトン繊維。3. The polyketone fiber has a tensile strength of 10c.
N / dtex or more, tensile modulus of elasticity is 200 cN / dt
The polyketone fiber according to claim 1 or 2, wherein the knot strength is 3 cN / dtex or more.
単位の97重量%以上が1−オキソトリメチレンである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリ
ケトン繊維。4. The polyketone fiber according to claim 1, wherein 97% by weight or more of the repeating unit constituting the polyketone polymer is 1-oxotrimethylene.
を10〜80重量%含有する水溶液に溶解し、紡糸口金
を通した後にハロゲン化亜鉛を0.01〜50重量%含
有する凝固浴に吐出せしめて繊維状とした後に、実質的
に溶剤を除去し、5倍以上の熱延伸を行う工程を含むこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリケ
トン繊維の製造方法。5. A polyketone polymer is dissolved in an aqueous solution containing 10 to 80% by weight of zinc halide, passed through a spinneret and discharged into a coagulation bath containing 0.01 to 50% by weight of zinc halide. The method for producing a polyketone fiber according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of substantially removing the solvent after fibrillation and performing hot drawing by 5 times or more.
延伸であり、その全延伸倍率が10倍以上であることを
特徴とする請求項5記載のポリケトン繊維の製造方法。6. The method for producing a polyketone fiber according to claim 5, wherein the hot drawing is one-step drawing and / or multi-step drawing, and the total drawing ratio is 10 times or more.
リケトン繊維を含有することを特徴とする繊維製品。7. A fiber product comprising the polyketone fiber according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31207599A JP2001131825A (en) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | Polyketone fiber and method for producing the same |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002348401A (en) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | Porous polyketone |
JP2002348789A (en) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | rope |
JP2003089954A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Asahi Kasei Corp | Acoustic vibration member |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP31207599A patent/JP2001131825A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002348401A (en) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | Porous polyketone |
JP2002348789A (en) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Asahi Kasei Corp | rope |
JP2003089954A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Asahi Kasei Corp | Acoustic vibration member |
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