JP2010150729A - Process for making of para-type fully aromatic copolyamide fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湿式紡糸において単糸混入の起こらない生産効率に優れた、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a para-type wholly aromatic copolyamide fiber excellent in production efficiency in which no single yarn is mixed in wet spinning.
パラ型全芳香族コポリアミド繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性、および優れた耐薬品性といった種々の優れた繊維特性を有することがよく知られている。そして、これらの優れた物理的、化学的性質を活かして、工業的に各種マトリックスの補強材や、ロープなどに用いられている。
近年、これらの用途の拡大に伴って、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得るための紡糸工程における多錘化や製糸速度の高速化が強く望まれるようになってきた。しかしながら、アラミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維)の製造にあたっては、同一凝固浴を用いて高速で生産すると、凝固液流が大きくなりやすく、また、凝固液界面の液乱れが大きくなり、その結果、単糸混入が起こりやすく、均一な品質でかつ良好な工程調子を得ることは困難であった。
It is well known that para-type wholly aromatic copolyamide fibers have various excellent fiber properties such as high strength, high elastic modulus, high heat resistance, and excellent chemical resistance. And, utilizing these excellent physical and chemical properties, they are industrially used for reinforcing materials of various matrices, ropes and the like.
In recent years, with the expansion of these applications, it has been strongly desired to increase the number of spindles and increase the spinning speed in the spinning process for obtaining para-type wholly aromatic copolyamide fibers. However, in the production of aramid fibers (fully aromatic polyamide fibers), if the same coagulation bath is used for high-speed production, the coagulation liquid flow tends to increase, and the turbulence at the coagulation liquid interface increases, and as a result, Single yarn mixing easily occurred, and it was difficult to obtain a uniform process quality and good process tone.
ここで、単糸混入を抑制することを目的としては、例えば、新たな装置の導入や新しい凝固浴の導入などが検討されている。しかしながら、新たな装置や凝固浴の導入には、生産コストの増大という問題が生じてしまう。
また、特許文献1においては、凝固液の置換率や紡糸ドラフトを適正化し、すなわち凝固液界面の液乱れを抑制することにより、口金から吐出されるポリマー溶液流が界面との接触によって乱れることを抑制する方法が提案されている。この方法によれば、凝固液界面の液乱れについてはある程度の改善なされるものの、単糸混入の抑制については未だ十分ではなかった。
したがって、単糸混入を完全に抑制し、生産効率の優れた全芳香族ポリアミド繊維の製造方法は、未だ提案されていないのが実情であった。
Further, in Patent Document 1, the polymer solution flow discharged from the die is disturbed by contact with the interface by optimizing the substitution rate of the coagulating liquid and the spinning draft, that is, suppressing the liquid disturbance at the coagulating liquid interface. Methods of suppressing have been proposed. According to this method, although the liquid disturbance at the coagulating liquid interface is improved to some extent, the suppression of the single yarn mixing has not been sufficient yet.
Therefore, the actual situation is that no method for producing a wholly aromatic polyamide fiber that completely suppresses the mixing of single yarn and has excellent production efficiency has not been proposed yet.
本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、凝固中の単糸混入による生産性低下を起こすことのないパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above-described prior art, and its object is to provide a method for producing para-type wholly aromatic copolyamide fiber that does not cause a decrease in productivity due to mixing of single yarn during coagulation. is there.
本発明者は、上記の課題に鑑み鋭意検討を重ねた。その結果、全芳香族コポリアミド溶液を凝固させる際の凝固液の流速を特定範囲とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記式(1)で表される構造反復単位(1)を含むパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、全芳香族コポリアミド溶液を凝固浴中で凝固させる際の凝固液の流速を、フィラメント1本当り3.60m/h〜5.20m/hとすることを特徴とするパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法である。
−CO−Ar1−CO−NH−Ar2−NH− ・・・(1)
[式(1)中、Ar1およびAr2は各々独立であり、非置換あるいは置換された2価の芳香族基を表す。]
The present inventor has intensively studied in view of the above problems. As a result, it has been found that the above-mentioned problems can be solved by setting the flow rate of the coagulation liquid when coagulating the wholly aromatic copolyamide solution to a specific range, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is a method for producing a para-type wholly aromatic copolyamide fiber containing a structural repeating unit (1) represented by the following formula (1), wherein the wholly aromatic copolyamide solution is coagulated in a coagulation bath. The method for producing para-type wholly aromatic copolyamide fibers is characterized in that the flow rate of the coagulation liquid is 3.60 m / h to 5.20 m / h per filament.
—CO—Ar 1 —CO—NH—Ar 2 —NH— (1)
[In Formula (1), Ar 1 and Ar 2 are each independent and represent an unsubstituted or substituted divalent aromatic group. ]
本発明によれば、凝固中の単糸混入による生産性低下を起こすことなくパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得ることができる。 According to the present invention, para-type wholly aromatic copolyamide fibers can be obtained without causing a decrease in productivity due to mixing of single yarns during coagulation.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
<パラ型全芳香族コポリアミド>
本発明におけるパラ型全芳香族コポリアミド(以下「全芳香族コポリアミド」ともいう)とは、1種類または2種類以上の2価の芳香族基が直接アミド結合により連結されているポリマーである。上記芳香族基は、2個の芳香環が酸素、硫黄、アルキル基で結合されたものであっても特に差し支えない。また、これらの2価の芳香環は、非置換またはメチル基やメチル基などの低級アルキル基や、メトキシ基、また塩素基などのハロゲン基で置換されていても差し支えは無く、その置換基の種類や置換基の数は特に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<Para-type wholly aromatic copolyamide>
The para-type wholly aromatic copolyamide in the present invention (hereinafter also referred to as “fully aromatic copolyamide”) is a polymer in which one or more divalent aromatic groups are directly linked by an amide bond. . The aromatic group may be one in which two aromatic rings are bonded with oxygen, sulfur, or an alkyl group. In addition, these divalent aromatic rings may be unsubstituted or substituted with a lower alkyl group such as a methyl group or a methyl group, or a halogen group such as a methoxy group or a chlorine group. The type and the number of substituents are not particularly limited.
[パラ型全芳香族コポリアミドの製造方法]
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドは、一般に公知の方法に従って、アミド系溶剤中で、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応により得ることができる。
[Method for producing para-type wholly aromatic copolyamide]
The para-type wholly aromatic copolyamide used in the present invention can be obtained by a polycondensation reaction of an aromatic dicarboxylic acid dichloride and an aromatic diamine in an amide solvent according to a generally known method.
(芳香族ジカルボン酸ジクロライド)
本発明の全芳香族コポリアミドにおいて、上記式(1)の構造反復単位に用いられる芳香族ジカルボン酸ジクロライドとしては、例えばテレフタル酸ジクロライド、2−クロロテレフタル酸ジクロライド、3−メチルテレフタル酸ジクロライド、4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライドなどが挙げられる。また、これら芳香族ジカルボン酸ジクロライドは、1種類のみならず2種類以上を用いることもでき、その組成比は特に限定されるものではない。これらのなかでは、汎用性や繊維の機械的物性などの面から、テレフタル酸ジクロライドが最も好ましい。
(Aromatic dicarboxylic acid dichloride)
In the wholly aromatic copolyamide of the present invention, examples of the aromatic dicarboxylic acid dichloride used in the structural repeating unit of the above formula (1) include terephthalic acid dichloride, 2-chloroterephthalic acid dichloride, and 3-methylterephthalic acid dichloride. , 4′-biphenyldicarboxylic acid dichloride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, and the like. These aromatic dicarboxylic acid dichlorides can be used not only in one type but also in two or more types, and the composition ratio is not particularly limited. Among these, terephthalic acid dichloride is most preferable from the viewpoints of versatility and mechanical properties of fibers.
(芳香族ジアミン)
また、本発明に用いられる芳香族ジアミンのうち、上記式(1)で表される構造反復単位(1)に用いられるジアミンとしては、p−フェニレンジアミン、2−クロルp−フェニレンジアミン、2,5-ジクロルp−フェニレンジアミン、2,6-ジクロルp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、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フォン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、これら芳香族ジアミンは、1種類のみならず2種類以上を用いることもでき、その組成比は特に限定されるものではない。
これらのなかでは、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、および3,4’−ジアミノジフェニルエーテルから選ばれるジアミンを、2種以上併用することが好ましい。
(Aromatic diamine)
Among the aromatic diamines used in the present invention, examples of the diamine used in the structural repeating unit (1) represented by the above formula (1) include p-phenylenediamine, 2-chloro p-phenylenediamine, 2, 5-dichloro p-phenylenediamine, 2,6-dichloro p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4 '-Diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone and the like can be mentioned, but are not limited thereto. These aromatic diamines can be used not only in one kind but also in two or more kinds, and the composition ratio is not particularly limited.
In these, it is preferable to use together 2 or more types of diamine chosen from p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, and 3,4'-diaminodiphenyl ether.
(アミド系溶剤)
本発明の全芳香族コポリアミドの重合や紡糸に用いられるアミド系溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと記す)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。これらのなかでは、汎用性、有害性、取り扱い性、全芳香族コポリアミドポリマーに対する溶解性などの観点から、NMPを用いることが最も好ましい。
(Amide solvent)
Examples of the amide solvent used for the polymerization and spinning of the wholly aromatic copolyamide of the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide. And dimethylimidazolidinone. Among these, it is most preferable to use NMP from the viewpoints of versatility, harmfulness, handleability, solubility in a wholly aromatic copolyamide polymer, and the like.
(重縮合反応)
芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジクロライドとの重縮合反応にあたっては、公知の方法により、例えば、系を加熱し、公知の撹拌機を用いて行うことができる。反応条件は、重合の進行を見ながら適宜調整することができる。
(Polycondensation reaction)
The polycondensation reaction between the aromatic diamine and the aromatic dicarboxylic acid dichloride can be performed by a known method, for example, by heating the system and using a known stirrer. The reaction conditions can be adjusted as appropriate while monitoring the progress of the polymerization.
重縮合反応により系内に塩酸が発生し系内が酸性になるため、中和する目的で、反応終了後には、水酸化カルシウムなどのアルカリを添加する。中和反応により発生する塩化カルシウムは、生成したポリマーの溶剤への溶解を高める溶解助剤としてそのまま用いることができるため、系内から除去する必要はない。 Hydrochloric acid is generated in the system by the polycondensation reaction and the system becomes acidic. For the purpose of neutralization, an alkali such as calcium hydroxide is added after the reaction is completed. The calcium chloride generated by the neutralization reaction can be used as it is as a solubilizing agent that enhances the dissolution of the produced polymer in the solvent, and therefore does not need to be removed from the system.
なお、全芳香族コポリアミドの固有粘度(98%濃度の硫酸中、ポリマー濃度0.5g/dLの溶液について30℃で測定した値)は、通常、3.0〜5.0程度である。 The intrinsic viscosity of the wholly aromatic copolyamide (value measured at 30 ° C. for a solution having a polymer concentration of 0.5 g / dL in 98% sulfuric acid) is usually about 3.0 to 5.0.
重縮合により得られた全芳香族コポリアミドポリマーは、重合溶媒であるNMPなどのアミド系溶媒に溶解した等方性のポリマー溶液(ドープ)となっている。得られたポリマー溶液(ドープ)は、ポリマーを単離することなくそのまま、製糸工程に用いることができる。ただし、このときの全芳香族コポリアミドポリマーの濃度は、ポリマードープの粘度や安定性に著しく影響し、後の製糸工程において曵糸性などに大きく影響する。このため、ポリマーを単離することなく製糸に用いる場合には、ポリマードープにおけるポリマー濃度を2〜10質量%とすることが好ましい。ポリマー濃度や粘度調整をするにあたっては、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド系溶媒を、適量添加することができる。 The wholly aromatic copolyamide polymer obtained by polycondensation is an isotropic polymer solution (dope) dissolved in an amide solvent such as NMP which is a polymerization solvent. The obtained polymer solution (dope) can be used as it is in the spinning process without isolating the polymer. However, the concentration of the wholly aromatic copolyamide polymer at this time significantly affects the viscosity and stability of the polymer dope, and greatly affects the spinnability and the like in the subsequent spinning process. For this reason, when using for a yarn without isolating a polymer, it is preferable that the polymer concentration in a polymer dope shall be 2-10 mass%. In adjusting the polymer concentration and viscosity, an appropriate amount of an amide solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be added.
<パラ型全芳香族コポリアミド繊維>
[パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法]
本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法は、上記で得られた全芳香族コポリアミドポリマードープを用いて製糸を行うに際し、全芳香族コポリアミド溶液を凝固浴中で凝固させる際の凝固液の流速を特定範囲とするものである。
<Para type wholly aromatic copolyamide fiber>
[Method for producing para-type wholly aromatic copolyamide fiber]
The method for producing a para-type wholly aromatic copolyamide fiber according to the present invention includes the step of coagulating a wholly aromatic copolyamide solution in a coagulation bath when yarn production is performed using the wholly aromatic copolyamide polymer dope obtained above. The flow rate of the coagulating liquid is set to a specific range.
(口金の孔数(フィラメント数))
紡糸に用いる口金の孔数は、紡糸口金の面積や孔径により異なるため、特に限定されるものではないが、汎用性や取り扱い性の観点から、好ましくは40〜4,000、さらに好ましくは200〜2,000である。すなわち、本発明における全芳香族コポリアミド繊維の単糸数は、40本〜4,000本とすることが好ましい。単糸数が4,000本を超えると、吐出の際に糸条の密着が起こるため好ましくない。一方、単糸数が40本未満であると、糸条の間隔が充分に確保できるため本発明の効果が充分に得られない。
(Number of holes in the base (number of filaments))
The number of holes in the die used for spinning varies depending on the area and the hole diameter of the spinneret, and is not particularly limited. However, from the viewpoint of versatility and handleability, it is preferably 40 to 4,000, more preferably 200 to 2,000. That is, the total number of single aromatic copolyamide fibers in the present invention is preferably 40 to 4,000. When the number of single yarns exceeds 4,000, it is not preferable because the yarns closely adhere to each other during discharge. On the other hand, when the number of single yarns is less than 40, the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained because the interval between the yarns can be sufficiently secured.
(口金通過時の条件)
なお、紡糸口金を通過する際のポリマードープの温度、および紡糸口金の温度は、特に限定されるものではないが、曵糸性や吐出圧の観点から、80〜120℃とすることが好ましい。
(Conditions when passing through the base)
The temperature of the polymer dope when passing through the spinneret and the temperature of the spinneret are not particularly limited, but are preferably 80 to 120 ° C. from the viewpoint of spinnability and discharge pressure.
(エアギャップ)
次に、紡糸口金から吐出したポリマードープを、凝固液中で凝固する。このとき、紡糸口金と凝固液の温度が大きく異なる場合には、紡糸口金と凝固液とが接触する際にそれぞれの温度が変化し、制御が困難となる。制御容易とするために、エアギャップを設けることもできる。エアギャップの長さは、特に限定されるものではないが、温度の制御性、曵糸性などの観点から、5〜15mmとすることが好ましい。
(Air gap)
Next, the polymer dope discharged from the spinneret is solidified in a coagulating liquid. At this time, when the temperatures of the spinneret and the coagulating liquid are greatly different, the respective temperatures change when the spinneret and the coagulating liquid come into contact with each other, making control difficult. An air gap can also be provided for ease of control. The length of the air gap is not particularly limited, but is preferably 5 to 15 mm from the viewpoints of temperature controllability and stringiness.
(凝固液)
本発明で用いる凝固液は、NMP水溶液などのアミド系溶剤の水溶液であり、その温度を30〜70℃、またNMPなどのアミド系溶剤の濃度を20〜60質量%とすることが好ましい。凝固液の温度が30℃未満の場合には、吐出したポリマードープから凝固浴中へのNMPなどのアミド系溶剤の溶出が起こりにくく、このため、曵糸性が悪くなるばかりでなく、繊維中にNMPなどのアミド系溶剤が残留しやすくなり、それを抑制するために多くの水洗工程を経る必要が生じるため好ましくない。一方で、凝固液の温度が70℃を超える場合には、吐出したポリマードープから凝固浴中へのNMPなどのアミド系溶剤の溶出が多くなることにより、吐出されたポリマードープの表面近傍のみが急速に凝固されてスキン層を形成し、このため、繊維内部に残存するNMPなどのアミド系溶剤の除去が困難になる。また、曵糸性が悪くなるばかりでなく、凝固液中の水が蒸発しやすくなり、凝固液におけるNMPなどのアミド系溶剤濃度の調整が困難になるため、好ましくない。
(Coagulation liquid)
The coagulation liquid used in the present invention is an aqueous solution of an amide solvent such as an NMP aqueous solution. The temperature is preferably 30 to 70 ° C., and the concentration of the amide solvent such as NMP is preferably 20 to 60% by mass. When the temperature of the coagulation liquid is less than 30 ° C., the elution of amide solvents such as NMP from the discharged polymer dope into the coagulation bath hardly occurs, so that not only the spinnability is deteriorated but also in the fiber. It is not preferable because an amide solvent such as NMP tends to remain on the surface, and it is necessary to go through many washing steps to suppress it. On the other hand, when the temperature of the coagulation liquid exceeds 70 ° C., the elution of amide solvents such as NMP from the discharged polymer dope into the coagulation bath increases, so that only the vicinity of the surface of the discharged polymer dope is present. It rapidly solidifies to form a skin layer, which makes it difficult to remove amide solvents such as NMP remaining inside the fiber. Further, not only the spinnability is deteriorated but also water in the coagulating liquid is easily evaporated, and it is difficult to adjust the concentration of amide solvent such as NMP in the coagulating liquid, which is not preferable.
また、NMPなどのアミド系溶剤濃度が20質量%未満の場合には、吐出したポリマードープから凝固浴中へのNMPなどのアミド系溶剤の溶出が多くなることにより、吐出されたポリマードープの表面近傍のみが急速に凝固されてスキン層を形成し、このため、繊維内部に残存するNMPなどのアミド系溶剤の除去が困難になるとともに、曵糸性が悪くなるため好ましくない。一方で、NMPなどのアミド系溶剤濃度が60質量%を超える場合には、吐出したポリマードープから凝固浴中へのNMPなどのアミド系溶剤の溶出が起こりにくく、このため、曵糸性が悪くなるばかりでなく、繊維中にNMPなどのアミド系溶剤が残留しやすくなり、それを抑制するために多くの水洗工程を経る必要があるため好ましくない。 Further, when the concentration of the amide solvent such as NMP is less than 20% by mass, the elution of the amide solvent such as NMP from the discharged polymer dope into the coagulation bath increases, so that the surface of the discharged polymer dope Only the vicinity is rapidly solidified to form a skin layer, which makes it difficult to remove amide solvents such as NMP remaining inside the fiber and deteriorates the spinnability. On the other hand, when the concentration of the amide solvent such as NMP exceeds 60% by mass, elution of the amide solvent such as NMP from the discharged polymer dope into the coagulation bath hardly occurs, and therefore the spinnability is poor. In addition, amide-based solvents such as NMP are likely to remain in the fibers, and it is not preferable because many water washing steps are required to suppress them.
(錘数)
なお、一般に、全芳香族コポリアミド繊維の製造にあたっては、繊維を効率よく生産する目的で、同一凝固浴内で、同時に、好ましくは2錘以上、さらに好ましくは3錘以上の紡糸することが好ましい。
(Number of spindles)
In general, in the production of wholly aromatic copolyamide fibers, it is preferable that two or more spindles, more preferably three or more spindles are simultaneously spun in the same coagulation bath for the purpose of efficiently producing the fibers. .
(凝固液の流速)
また、本発明においては、全芳香族コポリアミド溶液を凝固浴中で凝固させるに際し、全芳香族コポリアミド糸条に対する凝固液の流速が特に重要である。ここで、凝固液の流速とは、凝固浴内を走行する糸条に対して直角方向に流れる凝固液の流速をいう。本発明における凝固液の流速は、全芳香族コポリアミドのフィラメント1本当り3.60m/h〜5.20m/hの範囲とすることが必須であり、4.00m/h〜5.00m/hの範囲とすることが好ましい。流速が3.60m/h〜5.20m/hの範囲外となる場合には、凝固浴中での糸条に対する流れや凝固液界面の液乱れが大きくなり、単糸混入が起こり易くなり生産性が低下し、したがって、本発明の効果を得ることが困難となる。
凝固液の浴中での流速を上記範囲内にするには、例えば、ポンプなどを用いて、凝固浴内において走行糸条に対して垂直となるよう凝固液の流れを作り、ポンプからの凝固液の液量を調整すればよい。
(Coagulation fluid flow rate)
In the present invention, when the wholly aromatic copolyamide solution is coagulated in the coagulation bath, the flow rate of the coagulating liquid with respect to the wholly aromatic copolyamide yarn is particularly important. Here, the flow rate of the coagulation liquid refers to the flow rate of the coagulation liquid that flows in a direction perpendicular to the yarn traveling in the coagulation bath. The flow rate of the coagulation liquid in the present invention is essential to be in the range of 3.60 m / h to 5.20 m / h per filament of wholly aromatic copolyamide, and 4.00 m / h to 5.00 m / h. The range of h is preferable. When the flow velocity is out of the range of 3.60 m / h to 5.20 m / h, the flow to the yarn in the coagulation bath and the liquid disturbance at the coagulation liquid interface become large, and single yarn mixing is likely to occur. Therefore, it is difficult to obtain the effects of the present invention.
In order to make the flow rate of the coagulating liquid in the bath within the above range, for example, using a pump or the like, a flow of the coagulating liquid is made to be perpendicular to the running yarn in the coagulating bath, and the coagulating liquid from the pump What is necessary is just to adjust the liquid volume of a liquid.
(熱処理)
本発明の製造方法においては、凝固浴を通過して得られた凝固糸に、延伸、水洗、乾燥などの公知の工程を付したのちに、最終的に、繊維を熱処理することが好ましい。熱処理における処理温度は300〜550℃の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは320℃〜530℃、最も好ましくは350〜500℃の範囲である。熱処理温度が300℃未満の場合には、分子の配向が進まず、高強度の繊維が得られないため好ましくない。一方で、熱処理温度が550℃を超える場合には、分子の配向および分子間の架橋により、繊維の引張強度は向上するものの、高温のために繊維が熱劣化し、強度低下が起こるため好ましくない。
熱処理を行う際の雰囲気については特に限定されるものではないが、繊維の酸化劣化が懸念されるため、窒素などの不活性ガス中で行うことが好ましい。
また、熱処理を行う際の繊維の張力については、特に限定されるものではないが、熱処理工程で繊維の配向をさらに促進させる目的で、繊維中の単繊維および全てが断糸しない程度の張力をかけることが好ましい。
なお、熱処理の際、繊維を構成する単繊維同士の融着が起こる可能性があるため、それを抑制する目的で、熱処理前に単繊維表面に無機物を付着させることもできる。
(Heat treatment)
In the production method of the present invention, it is preferable to finally heat-treat the fiber after subjecting the coagulated yarn obtained by passing through the coagulation bath to known processes such as drawing, washing with water, and drying. The treatment temperature in the heat treatment is preferably in the range of 300 to 550 ° C, more preferably 320 ° C to 530 ° C, and most preferably 350 to 500 ° C. When the heat treatment temperature is less than 300 ° C., the molecular orientation does not proceed, and a high-strength fiber cannot be obtained. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 550 ° C., the tensile strength of the fiber is improved by molecular orientation and cross-linking between molecules, but the fiber is thermally deteriorated due to high temperature, and the strength is lowered. .
Although the atmosphere during the heat treatment is not particularly limited, it is preferably carried out in an inert gas such as nitrogen because there is a concern about oxidative degradation of the fiber.
Further, the tension of the fiber at the time of heat treatment is not particularly limited, but for the purpose of further promoting the orientation of the fiber in the heat treatment step, the tension of the single fiber and all the fibers in the fiber is not broken. It is preferable to apply.
In addition, since the fusion | bonding of the single fibers which comprise a fiber may occur in the case of heat processing, in order to suppress it, an inorganic substance can also be made to adhere to the single fiber surface before heat processing.
[パラ型全芳香族コポリアミド繊維の物性]
かくして得られる全芳香族コポリアミド繊維は、引張強度が20cN/dtex以上、好ましくは25〜40cN/dtex、初期弾性率が500cN/dtex以上、好ましくは500〜1,000cN/dtexである。得られる全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、初期弾性率を上記範囲内にするには、乾燥工程における乾燥温度、延伸工程における延伸倍率や高温熱延伸温度などを調整すればよい。
[Physical properties of para-type wholly aromatic copolyamide fiber]
The wholly aromatic copolyamide fiber thus obtained has a tensile strength of 20 cN / dtex or more, preferably 25 to 40 cN / dtex, and an initial elastic modulus of 500 cN / dtex or more, preferably 500 to 1,000 cN / dtex. In order to bring the tensile strength and initial elastic modulus of the wholly aromatic copolyamide fiber to be in the above ranges, the drying temperature in the drying step, the draw ratio in the drawing step, the high temperature hot drawing temperature, etc. may be adjusted.
<測定方法>
実施例および比較例における各物性値は、下記の方法で測定した。
[全芳香族コポリアミドの固有粘度]
ポリマーを98%濃硫酸に、ポリマー濃度0.5g/dlとなるよう溶解し、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
<引張強度(cN/dtex)、伸度(%)、弾性率(cN/dtex)>
引張試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン万能試験機、型式:RTC−1210A)を用いて、ASTM D885の手順に基づき、以下の条件にて測定を実施した。
(測定条件)
測定試料長 :750mm
測定試料長 :500mm
チャック引張速度:250mm/min
初荷重 :0.2cN/dtex
試験スタート法 :スラックスタート法
<単糸混入有無>
得られた繊維の断面を、無作為に5箇所、顕微鏡(30倍)で撮影し、単糸数を数えることで単糸混入の有無を測定した。
<Measurement method>
Each physical property value in Examples and Comparative Examples was measured by the following method.
[Intrinsic viscosity of wholly aromatic copolyamide]
The polymer was dissolved in 98% concentrated sulfuric acid to a polymer concentration of 0.5 g / dl, and measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer.
<Tensile strength (cN / dtex), elongation (%), elastic modulus (cN / dtex)>
Using a tensile tester (Orientec Co., Ltd., trade name: Tensilon universal tester, model: RTC-1210A), measurement was performed under the following conditions based on the procedure of ASTM D885.
(Measurement condition)
Measurement sample length: 750 mm
Measurement sample length: 500 mm
Chuck pulling speed: 250mm / min
Initial load: 0.2 cN / dtex
Test start method: Slack start method
The cross section of the obtained fiber was randomly photographed at 5 locations with a microscope (30 times), and the presence or absence of single yarn was measured by counting the number of single yarns.
<実施例1>
撹拌翼を有する撹拌槽に窒素を送り込み置換した後、NMPを1.71L投入した。これに、パラフェニレンジアミンを22.8g、および3,4’−ジアミノジフェニルエーテル42.3gをそれぞれ添加し撹拌しながら完全に溶解させた。なお、芳香族ジアミンの全量を100モル%としたとき、パラフェニレンジアミンおよび3,4’−ジアミノジフェニルエーテルのモル比は、それぞれ50モル%、50モル%であった。芳香族ジアミンが完全に溶解した後、テレフタル酸ジクロライドを85.3g添加し重縮合反応を行った。なお、テレフタル酸ジクロライドの添加量は、芳香族ジアミンに対して99.5モル%であった。また、このときの反応温度および反応時間はそれぞれ85℃、30分であった。この重縮合反応により、全芳香族コポリアミドポリマーが生成し、ポリマードープを得た。その後、このポリマードープを中和する目的で、22.5質量%の水酸化カルシウムのNMP分散液を137.3g、ポリマードープに添加し中和反応を行い、製糸に用いる等方性のポリマードープを得た。
なお、得られた全芳香族コポリアミドの固有粘度は、3.50であった。
<Example 1>
After nitrogen was fed into the stirring tank having a stirring blade and replaced, 1.71 L of NMP was charged. To this, 22.8 g of paraphenylenediamine and 42.3 g of 3,4'-diaminodiphenyl ether were added and completely dissolved while stirring. In addition, when the total amount of aromatic diamine was 100 mol%, the molar ratios of paraphenylenediamine and 3,4'-diaminodiphenyl ether were 50 mol% and 50 mol%, respectively. After the aromatic diamine was completely dissolved, 85.3 g of terephthalic acid dichloride was added to carry out a polycondensation reaction. The amount of terephthalic acid dichloride added was 99.5 mol% with respect to the aromatic diamine. Moreover, the reaction temperature and reaction time at this time were 85 degreeC and 30 minutes, respectively. By this polycondensation reaction, a wholly aromatic copolyamide polymer was produced, and a polymer dope was obtained. Thereafter, for the purpose of neutralizing the polymer dope, 137.3 g of an NMP dispersion of 22.5% by mass of calcium hydroxide was added to the polymer dope to carry out a neutralization reaction, and the isotropic polymer dope used for yarn production. Got.
The intrinsic viscosity of the obtained wholly aromatic copolyamide was 3.50.
上記で得られた全芳香族コポリアミドポリマー溶液を、孔径0.30mm、孔数667ホールの紡糸口金から870g/分の割合で吐出し、エアギャップと呼ばれる空隙部分を介して、NMP濃度30質量%、温度50℃の凝固浴中に吐出した。このとき、凝固浴に設置したポンプを用いて、全芳香族コポリアミドのフィラメントフィラメント1本当り4.20m/hとなるように凝固液の流速を調整した。水洗、乾燥し、次いで、温度500℃下で10倍に延伸して巻き取ることにより、1,100dtex/667filの糸条を得た。
得られた繊維の機械的物性は、引張強度24.3cN/dtex、初期弾性率580cN/dtexであり、単糸混入は見られなかった。
The wholly aromatic copolyamide polymer solution obtained above was discharged at a rate of 870 g / min from a spinneret having a pore diameter of 0.30 mm and a number of holes of 667 holes, and an NMP concentration of 30 mass through an air gap called an air gap. % In a coagulation bath at a temperature of 50 ° C. At this time, the flow rate of the coagulation liquid was adjusted to 4.20 m / h per filament filament of wholly aromatic copolyamide using a pump installed in the coagulation bath. It was washed with water, dried, and then stretched 10 times at a temperature of 500 ° C. and wound to obtain a yarn of 1,100 dtex / 667 fil.
The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 24.3 cN / dtex and an initial elastic modulus of 580 cN / dtex, and no single yarn was observed.
[比較例1]
凝固液の浴中での流速を、凝固浴に設置したポンプを用いて、全芳香族コポリアミドのフィラメント1本当り5.61m/hに調整した以外は、実施例1と同様にして1,100dtex/667filの糸条を得た。
得られた繊維の機械的物性は引張強度24.1cN/dtex、初期弾性率540cN/dtexであり、単糸混入が観測された。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the coagulation liquid in the bath was adjusted to 5.61 m / h per filament of the wholly aromatic copolyamide using a pump installed in the coagulation bath. 100 dtex / 667 fil yarn was obtained.
The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 24.1 cN / dtex and an initial elastic modulus of 540 cN / dtex, and single yarn mixing was observed.
[比較例2]
凝固液の浴中での流速を、凝固浴に設置したポンプを用いて、全芳香族コポリアミドのフィラメント1本当り3.20m/hに調整した以外は、実施例1と同様にして1,100dtex/667filの糸条を得た。
得られた繊維の機械的物性は引張強度24.2cN/dtex、初期弾性率551cN/dtexであり、単糸混入が観測された。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the coagulation liquid in the bath was adjusted to 3.20 m / h per filament of wholly aromatic copolyamide using a pump installed in the coagulation bath. 100 dtex / 667 fil yarn was obtained.
The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 24.2 cN / dtex and an initial elastic modulus of 551 cN / dtex, and single yarn mixing was observed.
本発明により得られるパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性などが求められる様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途として特に有用である。 The para-type wholly aromatic copolyamide fiber obtained by the present invention is particularly useful for various industrial material applications that require high strength, high elastic modulus, high heat resistance, etc., and protective clothing applications such as bulletproof and blade-proof materials. .
Claims (5)
−CO−Ar1−CO−NH−Ar2−NH− ・・・(1)
[式(1)中、Ar1およびAr2は各々独立であり、非置換あるいは置換された2価の芳香族基を表す。] A method for producing a para-type wholly aromatic copolyamide fiber comprising a structural repeating unit (1) represented by the following formula (1), wherein a coagulating liquid used for coagulating a wholly aromatic copolyamide solution in a coagulation bath A method for producing a para-type wholly aromatic copolyamide fiber, wherein the flow rate is set to 3.60 m / h to 5.20 m / h per filament.
—CO—Ar 1 —CO—NH—Ar 2 —NH— (1)
[In Formula (1), Ar 1 and Ar 2 are each independent and represent an unsubstituted or substituted divalent aromatic group. ]
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JP2008333222A JP2010150729A (en) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | Process for making of para-type fully aromatic copolyamide fiber |
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