JPH0246688B2 - - Google Patents
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- JPH0246688B2 JPH0246688B2 JP60003213A JP321385A JPH0246688B2 JP H0246688 B2 JPH0246688 B2 JP H0246688B2 JP 60003213 A JP60003213 A JP 60003213A JP 321385 A JP321385 A JP 321385A JP H0246688 B2 JPH0246688 B2 JP H0246688B2
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高モジユラスタイプのポリ(p−フ
エニレンテレフタルアミド)(以下、PPTAと略
称することがある。)繊維及びその製法に関する
ものであり、更に詳しくは、衝撃強度にすぐれた
高モジユラスPPTA繊維及びその製法に関するも
のであり、この繊維はプラスチツクス等の補強用
に適している。
従来の技術
PPTAから高強度高モジユラス繊維が得られる
ことは公知である(例えば、特開昭47−39458号
公報、特開昭47−43419号公報)。これらのうち、
特開昭47−39458号公報は、基本的に、中モジユ
ラスタイプの繊維を開示しており、本発明が主題
とする高モジユラスタイプ繊維とは異なる分野に
用いられる繊維である。一方、特開昭47−43419
号公報は、PPTAの高濃度ドープから空中吐出湿
式紡糸したのち緊張熱処理することによつて高モ
ジユラスタイプのPPTA繊維が得られることを開
示している。そして、この方法によつて製造され
た繊維としてケブラー49が上市されている。し
かし、このような緊張熱処理によつて製造された
高モジユラスタイプのPPTA繊維は衝撃強度が小
さいことが判明した。
高モジユラスタイプのPPTA繊維をつくる方法
は、その後多数開示されている(例えば、特開昭
49−110913号公報、特開昭52−12325号公報、特
開昭52−12326号公報、特開昭55−1324号公報、
特開昭55−122011号公報)が、その殆んどが延伸
を伴なう緊張熱処理によるものであり、本発明者
らの得た知見では、上記した欠点即ち衝撃強度が
小さいという欠点は全く改良されていない。加う
るに、熱劣化や毛羽の増加が避け難いという弱点
もある。
これに対して、緊張熱処理を伴なわないで高モ
ジユラスタイプのPPTA繊維をつくる方法もいく
つか提案されている。例えば、特開昭53−98145
号公報は、湿潤繊維を200℃以下の温度の不活性
ガス中で延伸する方法を開示している。しかし、
この方法において、出発繊維がかなりの硫酸を残
しているとともに130〜140%の水分を含んでいて
熱劣化がおこりやすく、従つて高価な不活性ガス
を使う必要があること、得られた繊維の強度が小
さく高強度と高モジユラスの兼備という命題が実
現されていないこと、実施例に示された繊維は水
洗工程や初期の乾燥工程で不必要な張力がかけら
れているためか相対的に衝撃に弱いこと、等々の
欠陥がある。また、特開昭59−47421号公報には、
特定の凝固状態のときに張力をかけることにより
高モジユラス繊維が得られることが記載されてい
る。しかし、この方法で得られる繊維は衝撃強度
の点で不十分である。更に、特開昭47−39458号
公報には、熱延伸方法を参考的に示した実施例1
の最後の部分の記載のほかに、紡糸したままで比
較的大きなモジユラスをもつ繊維が例示されてい
る(例えば、実施例1、3g、6)。しかし、強
度が小さいものも含まれている上にいずれも水洗
工程を張力下に行つているために衝撃強度が相対
的に小さい。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、従来技術がもつ上述の如き問題点を
解決せんとするものであり、具体的には、プラス
チツク等の補強用として有用な高モジユラス繊維
を、高い強度と高い衝撃強度を兼備したものとし
て得ようとする画期的なものである。そして、こ
のような非常に望ましい繊維は、特定の新規な構
造的特性を有すること、そして新規な特定の製法
によつて、つまり高重合度のPPTAの高濃度ドー
プをエアギヤツプ紡糸し、出来るだけ低い張力下
に凝固、水洗及び特定の含水率までの乾燥を行つ
たのち、高い張力下に比較的低い温度で特定の含
水率になるまで乾燥するという方法によつて、は
じめて実現できることを発見し、本発明者はこの
発見にもとずいて本発明を完成させたものであ
る。
問題点を解決するための手段
すなわち、本発明の第1は、
型結晶をもち、5.0dl/g以上の対数粘度の
ポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)から実
質的になる繊維であつて、下記(A)〜(G)の全てを満
足する高モジユラス繊維。
(A) 見かけの微結晶の大きさ=35〜55Å
(B) 密度≧1.43g/cm3
(C) 結晶配向角≦14度
(D) 単繊維伸度≦3.3%
(E) 単繊維モジユラス≧750g/デニール
(F) 単繊維強度≦25g/デニール
(G) 強度の温度係数≧1.05
であり、本発明の第2は、
5.0dl/g以上の対数粘度のポリ(p−フエニ
レンテレフタルアミド)を97〜101重量%の濃硫
酸に17〜20重量%のポリマー濃度になるように溶
解して得たドープを、紡糸口金より気体中に、次
いで−10℃〜25℃の凝固液中に押し出して0.5
g/デニール(但し、デニールは乾燥後の繊維を
基準にする)以下の張力で凝固させた糸条をネツ
トコンベア上に堆積させて洗浄したのち、ひきつ
づいてネツトコンベア上で糸条の含水率を20〜80
重量%に調節し、次いで該糸条に5〜15g/デニ
ール(但し、デニールは乾燥後の繊維を基準にす
る)の張力を付与した状態で0.1〜1.5重量%の含
水率になるまで50〜180℃で乾燥することを特徴
とする高モジユラス繊維の製法、
である。
本発明に用いるポリマーは、実質的にPPTAか
ら成つている。ここで、「実質的に」なる意味は、
本発明の構成要件および作用効果を阻止しない範
囲の少量、例えば、5モル%以下で、PPTA以外
のポリマー〔例えば、ポリ−(m−フエニレンテ
レフタルアミド)、ポリ−(p−フエニレンイソフ
タルアミド)、ポリ−(m−フエニレンイソフタル
アミド)、ポリ−(ポリメチレンテレフタルアミ
ド、脂肪族ポリアミド、脂環族ポリアミド、ポリ
エステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ尿素
等〕がブレンドされたり、PPTAに他のくり返し
単位(例えば、核置換されたp−フエニレン単
位、核置換されたまたは未置換のビフエニレン単
位、p−フエニレン単位、m−フエニレン単位、
(ポリ)メチレン単位、ピリジレン単位やエステ
ル、ウレタン、尿素、エーテル、チオエーテルな
どの結合単位等)が共重合されたり、種々の添加
剤、配合剤(例えば、染料、抗酸化剤、紫外線吸
収剤、光沢剤、顔料等)が添加されていてもよい
ことをいう。
本発明の繊維を構成するポリ(p−フエニレン
テレフタルアミド)は、少なくとも5.0dl/g以
上、より好適には5.5dl/g以上、更に好適には
6.0dl/g以上の対数粘度(25℃の濃硫酸中0.5
g/dlで測定)を有することが必要である。対数
粘度が大きいということは高重合度であることを
意味し、繊維の強度が大きいことと関連してい
る。これに対して、特開昭53−98415号公報の実
施例に開示された高モジユラス繊維は、対数粘度
が4dl/g未満と小さく、従つて強度も小さい。
本発明の繊維は、謂ゆる型の結晶形をもつ
PPTAから構成されるべきである。ここでPPTA
繊維の結晶形について少し説明すると、上市され
ているケブラーやケブラー49、または、例えば
特開昭47−39458号公報の方法で製造したPPTA
繊維は、これをX線回折によつて結晶構造を調べ
ると、例外なく、赤道線上の2θ≒23度と2θ≒21度
とに大きな回折ピークがみられ(第2図のイ)、
高柳ら〔J.Appl.Polym.Sci.、第23巻、第915ペー
ジ(1979)〕の定義によると型結晶であるとい
うことができる。高柳らは、PPTAの別の結晶形
として型を提案している。そして、PPTAフイ
ルムの製造において、凝固剤の選択次第によつて
型または型の結晶が発生するとしているが、
繊維については何も触れていない。次に、型と
型の判定法について述べる。常法により、試料
のPPTA繊維に、X線を繊維長方向と直角の方向
から照射し、回折パターンを得る。回折パターン
の赤道線方向の回折ピークに注目する(例えば、
赤道線上の回折強度を2θ≒16〜30゜の範囲で記録
する)。このとき、2θ≒23゜の大きな回折ピークの
他に、2θ≒21゜に回折ピークのあるもの(第2図
のイ)を型結晶、2θ≒18゜に回折ピークの現わ
れるもの(第2図のロ)を型結晶と、それぞれ
定義する。なお、型と型が混在しているとき
は、2θ≒18゜と2θ≒21゜の両方の回折ピークが観測
されるであろう。
繊維の結晶形と繊維の性質との関係は、直接に
は、把握できないでいる。しかし、型の結晶
は、−15℃以下の低い凝固浴温度のときに生成し、
このような温度で凝固させるときには凝固浴の粘
度が大きくなるため凝固糸条にかなりの張力がか
かることが多く、強度を大きくできなかつたり、
衝撃強度が不十分であつたり、毛羽や謂ゆる単糸
切れが多く発生しやすくなり、好ましくない。本
発明では全部又は大部分が型の結晶形をもつた
PPTA繊維を主題とするものである。
本発明の繊維は、特開昭55−122012号公報に記
載した方法にしたがい、2θ≒20〜22゜の間に現わ
れるX線回折ピークについて測定した値で、35〜
55Åの見かけの微結晶の大きさをもつている。こ
の要件は、本発明の繊維が極めて高いモジユラス
の繊維でありながら、耐衝撃性が改良されている
ことと密接に関連している。更に、フイブリル化
しにくく、結節強度が大きいという別の特徴とも
関連がある。見かけの微結晶の大きさは好ましく
は40〜55Åであり、更に好ましくは45〜52Åであ
る。このように、高モジユラスのPPTA繊維とし
ては比較的小さい微結晶の大きさであるために
は、高モジユラス化に必要な分子鎖配向が低温で
行われる手段によることが必要である。すなわ
ち、本発明の繊維は、含水率20〜80重量%から含
水率0.1〜1.5重量%になるまでの間、高張力をか
けて180℃以下で乾燥することにより、分子鎖の
配向を高めるという手段で取得されるので、この
みかけの微結晶の大きさという構造パラメータに
よつて、高モジユラスPPTA繊維を開示した従来
の技術の大部分、例えば、特開昭47−43419号公
報、特開昭49−110913号公報、特開昭52−12325
号公報、特開昭52−12326号公報、特開昭55−
1324号公報、特開昭52−122011号公報の延伸を伴
なう緊張熱処理を乾燥終了後高温で行う方法で得
られた繊維と区別することが出来る。
本発明の繊維は、少なくとも1.43g/m3の密度
を有すべきである。密度が1.43g/cm3より小さい
と、その繊維はクラツクやボイドを多く含んでい
たり、結晶化度が極度に低かつたり、不均一な凝
集構造をとつていたりしていることを示し、強度
が小さいため、実用的価値が減ずる。このような
低密度の繊維は、例えば、紡糸口金より直接凝固
浴中に湿式紡糸した、極めて小さなドラフトやポ
リマー濃度で紡糸したりすると得られるであろ
う。本発明のPPTA繊維の密度は、トルエンと四
塩化炭素を用い、25℃で密度勾配管を用いて常法
で測定することができる。
特公昭47−2489号公報や特公昭50−8474号公報
の方法で得られるPPTA繊維は、乱れた凝集構造
のために密度が1.41g/cm3未満であり、強度が小
さく、結節強度も極度に小さい。
本発明の繊維は、特開昭55−122012号公報に記
載した方法にしたがい、2θ≒23゜のX線回折ピー
クについて測定した値で、14゜以下の結晶配向角
を有すべきである。何故なら、この要件を満たな
いPPTA繊維は、高いモジユラスを保証すること
が難しいからである。結晶配向角は好ましくは
13゜以下であり、更に好ましくは11゜以下である。
結晶配向角が14゜以下である繊維は、謂ゆるギヤ
ツプ紡糸とそれぞれにつづく乾燥後段における高
張力処理により得ることができる。
本発明の繊維は、また、3.3%以下の単繊維伸
度をもつている。単繊維伸度は、単繊維について
の特開昭47−39458号公報の測定法に従つて測定
される。ただし、同公報に記載の方法において
は、測定部の長さが1インチと短いために試料の
把持部でのすべりが誤差因を形成することがたび
たびみられる。このため、例えば、
ASTMD1906−62Tに記載された方法で真の伸度
を確認するのが望ましい。本発明の繊維は、単繊
維伸度について上記の限定によつて、特開昭47−
39458号公報の繊維と明確に区別できる。
また本発明の繊維は、750g/デニール以上の
単繊維モジユラスを有しているので、本発明の繊
維がプラスチツクスやゴム等の補強用繊維とし
て、殊に優れた変形抵抗性を要求される複合材の
補強用繊維として用いられるとき、極めて大きな
価値を生み出す。本発明の単繊維モジユラスは、
特開昭47−39458号公報に記載された方法におい
て試料の把持長さを20cmに変えることにより測
る。何故なら、前記公報に記載された方法のまま
では、前述のように、把持部での試料のすべりの
影響が大きいからである。本発明の繊維は、好ま
しくは、800g/デニール以上の単繊維モジユラ
スを有する。
本発明の繊維においては、単繊維で測つた強度
が25g/デニール以上である。強度の測定は特開
昭47−39458号公報の方法で行える。強度は大き
い方が補強材としての用途に有用であり、この観
点から、単繊維強度28g/デニール以上がより有
用であり、30g/デニール以上が最も有用であ
る。本発明の繊維が高モジユラスでありかつ高い
強度を有するのは、高重合度のPPTAから成つて
いることの他に、製糸過程において分子鎖の高配
向化のための張力付与を乾燥後期の必要最少限に
とどめ、その他の凝固、水洗、乾燥前段の工程を
無緊張或いは出来るだけ少ないレベルにして実施
しているために、強度を低下させる因となるクラ
ツクやボイド等が非常に少ないことのためである
と考えられる。この点、特開昭53−98415号公報
の実施例に開示されたPPTA繊維は重合度が比較
的小さいことに加えて、水洗工程で少し張力をか
けていること、水分率130〜140%から乾燥しつつ
高い張力をかけていることとのために強度がやや
低い。
本発明の繊維の最大の特徴は、高モジユラスと
高強度を兼備しているのに加えて、衝撃強度にす
ぐれていることにある。本発明の繊維は、衝撃強
度の指標としての強度の温度係数に優れている。
強度の温度係数は、−35℃で測定した単繊維強度
を20℃で測定した単繊維強度で除した数字をい
い、本発明の繊維では1.05以上であり、好ましく
は1.10以上である。繊維の衝撃強度は、一般に、
繊維に急激な変形、例えば、急速引張り変形を与
えたときの強度であるから、いわばポリマー分子
鎖の運動の時間よりも変形の時間の方が短いよう
な変形を与えときの強度である。従つて、逆に分
子鎖を動きにくくして、つまり低温にして、引張
試験をすることにより、簡便に衝撃強さの代用特
性が測れることになる。本発明に用いる強度の温
度係数はこのような物理的意味をもち、この数値
が大きい程繊維は耐衝撃強度に優れている。
本発明者らの知りうる範囲において、25g/デ
ニール以上の単繊維強度と750g/デニール以上
の単繊維モジユラスとをもち、かつ、1.05以上の
強度の温度係数をもつ繊維は、公知ではない。そ
れは、約200℃以上の高温で熱延伸したり、水洗
工程や乾燥工程の初期の段階で張力をかけたり、
或いは凝固途上で張力を付与したりすると、分子
鎖の配向を高めることによつて高モジユラスの繊
維をつくることは可能であるけれども、しばしば
強度の低下を招き、また必ず強度の温度係数1.05
未満になるからである。即ち、本発明の繊維は、
緩和をひきおこさせずに最も有効に分子鎖の配向
を行うことのできる乾燥後期に集中して低い温度
で繊維に高い張力をかけ、一方分子鎖配向を促す
上で効果の小さい他の工程では、張力を全く与え
ないか又は可及的最小の張力しか繊維に与えない
という、特別な製法をとることによつてはじめて
得られるのである。
本発明の繊維の太さは特に限定されるものでは
ないが、通常単繊維として0.1〜5デニールのも
のが有用である。フイルメント数も特に制限され
ず、モノフイルメントから10000本或いはそれ以
上のヤーンやコード、織布、チヨツプドストラン
ド、フアイブリツドなどとして用いられてよい。
単繊維の断面形状も特に限定されるものではない
が、通常は円又は円に近い形状である。
本発明の繊維は、極めてすきなモジユラスを持
つており、プラスチツクスやゴム等の補強用繊維
として、特に大きな変形抵抗性を要求される複合
材料における補強用繊維として有用である。そし
て、そのような用途において、公知の高モジユラ
ス繊維、例えば、特開昭47−43419号公報に開示
された繊維や上市されているケブラー49に比べ
て、耐衝撃性にすぐれているので、このような性
能の要求される複合材料の補強用繊維として特に
有用である。本発明の繊維は、また、フイブリル
化しにくいという特徴をもち、かつ安価に製造で
きるという特色を有しており、複合材料製造工程
及び複合材料の製品性能の双方の面で工業的利点
が大きい。
本発明の繊維は、特別に指定された操作及び条
件のもとにはじめて製造することができ、この製
造法が本発明の第2を構成する。
繊維の製造に当つて、まず5.0dl/g以上の対
数粘度をもつたPPTAを97〜101重量%の濃硫酸
に17〜20重量%のポリマー濃度になるように溶解
したドープを調製する。この際、PPTAは、前述
のように、もし必要なら他の成分が少し共重合さ
れていてもよいし、他のポリマー等と少量ブレン
ドされて用いられてもよい。また、PPTAは一般
にドープの状態でわずかに重合度低下をひきおこ
すので、この点を考慮して、仕込のPPTAの重合
度を決めればよい。本発明の繊維において、望ま
しいレベルの物性を確保する意味で、仕込の
PPTAは約5.2dl/g以上の対数粘度のものを用
いるのが好ましい。
紡糸に用いるドープ調製用の溶媒としては、97
〜101重量%、好ましくは98.5〜100.5重量%、最
も好ましくは99.8〜1001重量%の濃度の濃硫酸が
用いられる。その濃度は、具体的には、ポリマー
の対数粘度、紡糸に用いるドープに溶解されてい
るポリマーの濃度により適宜選定されるべきであ
る。濃硫酸濃度が97重量%未満になると、ポリマ
ーの溶解性が悪く、従つて適当な紡糸用ドープが
得られず、且つドープの粘度が上昇する為に、移
送、濾過が困難であるばかりでなく、得られた繊
維の機械的性質が不満足なものとなる。反対に、
濃硫酸濃度が101重量%を越えるもの、即ち大過
剰のSO3を含有する発煙硫酸では、その取扱いが
困難であり、しかもポリマーが殆ど溶解しない。
小過剰SO3を含む濃度101%以下の発煙硫酸では、
ポリマーの溶解性は良好であり、好ましい紡糸用
ドープが与えられることが知られている。しか
し、濃硫酸中に大過剰のSO3が存在すると、得ら
れる繊維の内部構造に大なる空〓を生じ、従つて
繊維の密度が小さくなり、また艶のない外観をも
たらし、機械的性質が劣り、且つ凝固浴よりの可
能な最大引出し速度も低下する等の欠点を生ず
る。
紡糸に用いるドープは、高モジユラス化の為に
17重量%以上のポリ(p−フエニレンテレフタル
アミド)を含有するように調製する必要がある。
また、対数粘度が5.0dl/gより大きい高重合度
のPPTAの場合、20重量%を超えて濃硫酸に溶解
させることは困難である。高強度の高モジユラス
繊維をつくるという観点からは、ポリマー濃度は
19〜20重量%であるのがより好ましい。
紡糸ドープの温度は、該ドープが光学異方性を
示しかつ取り扱い可能なように充分な流動性を示
す最低温度から約100℃迄の間の任意の温度が好
ましい。紡糸ドープの温度は、具体的には、ポリ
マー濃度、硫酸濃度、紡糸口金オリフイス口径、
吐出線速度等を勘案して、適宜に決定される。
このようにして調製されたドープは、紡出口金
より気体中に、次いで凝固浴中に押出される。紡
糸口金を通過する前に、ドープの脱気、濾過、計
量を行うのが、特に工業的生産の場合好ましいで
あろう。儲糸口金の形状、孔数、孔の大きさ等は
特に制限をうけるものではない。孔の大きさとし
て、通常0.01〜0.5mmの直径のものが用いられる。
紡糸口金から押出されるドープの線速度も特に制
限されず、専ら生産性やドラフト等の要請により
決められてよい。紡糸口金から押出されたドープ
流は、まず気体中を通過されることが肝要であ
る。何故なら、気体を通さず、紡糸口金からいき
なり凝固浴中に押出したときは、ドラフトを1.5
より大きくすることが困難で、それによつて得ら
れる繊維は、密度が小さく、強度も小さいからで
ある。気体としては、空気、窒素、アルゴン、酸
素等をあげることができる、経済搭利点、操作性
などから空気が最も好ましい。気体の厚さ即ち紡
糸口金と凝固面との距離は、約0.2〜50cmくらい
が適当である。気体中に応出されたドープ流は、
次に凝固浴に押出す必要があり、ここで凝固をう
ける。
凝固液は−10℃〜25℃の温度範囲内に保持され
るべきである。凝固液温が25℃をこえると繊維の
密度が小さくなつたり、強度が25g/デニール未
満になつたりして好ましくない。また、凝固液温
が−10℃をこえて低くなると、一般に、凝固液の
粘度が高くなり、紡糸時の凝固糸条に高い張力が
かかることが不可避となるほか、凝固速度が低下
して凝固の進行度の低い糸条にこのような張力が
付与されるので、繊維の強度が低下することがあ
るのに加えて、繊維の耐衝撃性が低下するので好
ましくない。なお、−10℃より低い温度で凝固さ
せると、型の結晶形をもつたPPTA繊維ができ
るのに対し、−10℃以上の温度では、全部又は大
部分が型の結晶形になつて本発明の繊維が得ら
れる。凝固液温は好ましくは−10℃〜15℃であ
る。
凝固液としては水が好適に使用されるが、メチ
ルアルコール、エチレングリコール、グリセリ
ン、イソプロパノール等の1価ないしは多価アル
コール、あるいは水と上記アルコールの混合物、
あるいは硫酸等の酸の水溶液、水酸化アンモニウ
ム等のアルカリ水溶液や塩化カルシウム等の各種
塩の水溶液が使用される。
凝固浴の形状は特に制限されない。ただし、凝
固途上の糸条に不必要な張力がかかるのを避ける
という観点から、第1図の1bに示す如き凝固液
1aが走行糸条とともに落下する謂ゆる漏斗状の
凝固浴を用いるのが好ましく、このような凝固浴
は、工業的な生産において紡糸速度を高い水準に
保つという点においても好ましい。また、凝固液
深さ(第1図のl)を可能なかぎり小さくするこ
とも、凝固糸条への張力が小さくなるため、好ま
しい。凝固糸条にかかる張力が小さければ小さい
程、一般に、繊維の強度が大きくなり、また瀬撃
強度も向上する。凝固浴は、もし必要ならば2段
以上にしてもよい。
紡糸におけるドラフトは、気体層の厚さ、紡糸
口金の径、ポリマー濃度、ポリマーの対数粘度な
どに依存して、通常2〜15の範囲で選ばれ、好ま
しくは3〜10である。ドラフトがあまり小さすぎ
ると分子鎖の配向が不十分になる傾向があるが、
乾燥後期における張力付与によりかなりの程度補
償することができる。ドラフトが大きすぎると紡
糸の安定性が低下することがあるし、繊維の強度
の低下をきたすこともありうる。
ここで、ドラフトとは、凝固浴から引出すとき
の凝固糸条の線速度を紡糸口金を通過するドープ
の線速度で除した値である。
凝固糸条を凝固浴から取出す際には、出来るだ
け張力を与えないのが望ましい。例えば、第1図
における変向ローラー9を回転式の抵抗の少ない
ものにして、固定式のピンや棒を用いることは避
けた方がよい。これに対して、特開昭59−47421
号公報では、凝固浴と出た凝固糸条に1〜4g/
デニールの張力を付与することにより分子鎖配向
を高め、高モジユラス繊維を得ることを開示して
いるが、この方法の場合、得られた繊維の耐衝撃
性が低下する欠点が避けられない。本発明におい
ては、凝固浴を出た糸条には約0.5g/デニール
(デニールは洗浄乾燥後の繊維を基準としたもの)
以下の張力しか与えないことが必要であり、好ま
しくは0.3g/デニール以下であり、最も好まし
くは0.2g/デニール以下である。
凝固浴から引出された凝固糸条は、洗浄をうけ
るために、ネツトコンベア上に堆積させる必要が
ある。これは、洗浄工程で糸条に張力をかけるこ
とが優れた耐衝撃性を確保する上で大きな妨げに
なるからである。これに対して、特開昭53−
98415号公報は、一般的には、ネツトコンベア上
で凝固糸条を洗浄することも可能であると記載し
ているものの、実施例は全てローラー上で一定の
張力をかけて行つており、本発明の繊維に比べて
強度の温度係数が小さくなる。
洗浄は通常、水で1段または2段以上で行わ
れ、またこれを効率的に行うためにカセイソーダ
等のアルカリ水溶液と組合せてもよい。水洗によ
つて、硫酸をできるだけ抽出除去するのが好まし
く、約500ppm以下、好ましくは100ppm以下の残
留量にするのが好ましい。
水洗された繊維は、必要ならば油剤等を付与さ
れ、乾燥されるが、本発明の方法においては水に
よる洗浄に引きつづいて全く張力のかからないネ
ツトコンベア上で含水率を20〜80重量%に調節す
る必要がある。本発明の方法に従つて水洗された
繊維は、そのままでは、一般に100〜300重量%の
含水率を有するので、乾燥や吸引などの任意の方
法で20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%の含
水率にする。乾燥の場合、温度が室温〜約200℃
くらいの熱風や熱板、誘電加熱、赤外線ヒータな
どが利用できる。
本発明において、高張力の乾燥を行う前に含水
率を20〜80重量%に調節することは非常に重要で
ある。何故なら、含水率80重量%をこえる繊維に
高張力をかけても分子鎖の配向が効率的でない、
即ち、配向緩和がかなり発生するため繊維構造の
微視的な破壊が進行して衝撃強度の低下がおこ
り、また工業的な生産においては張力乾燥は繊維
の集積度が低いため熱エネルギーの損失が大きく
なり不利であるからである。一方、含水率が20重
量%未満の繊維を高張力乾燥すると、水分子の可
塑効果が小さく、張力による分子鎖の配向が充分
に進まなくなるので、高モジユラス化が難しくな
る。なお、繊維を一旦乾燥させて再湿潤させる方
法では本発明の効果を達成されない。
ネツトコンベア上で含水率20〜80重量%に調整
された繊維は、解舒されて、5〜15g/デニール
の張力下に50〜180℃の温度で0.1〜1.5重量%の
含水率になるまで乾燥される。
乾燥時の張力は好ましくは5〜12g/デニール
であり、このデニールは乾燥終了後の繊維を基準
にしたものである。5〜15g/デニールの張力を
かけたとき繊維は約2〜8%程度延伸される。5
g/デニール未満の張力では高モジユラス化は達
成されない。一方、15g/デニールをこえる張力
をかけると強度が著しく低下し、繊維が破断する
ことさえある。
高張力乾燥の温度は50〜180℃の範囲から選ば
れる。50℃未満では、乾燥効率が悪く、生産性が
劣る。180℃を超えた温度では、乾燥終点の管理
が難しく、結晶の過度の成長により見かけの微結
晶の大きさが55Åをこえてしまうこともありう
る。乾燥湿度は、好ましくは、100〜150℃であ
る。
高張力乾燥の時間は、乾燥終了時の繊維の含水
率が0.1〜1.5重量%になるように、繊維のデニー
ル、フイラメント数、熱源の容量、伝熱効率等を
勘案して決めればよい。乾燥終了時の含水率は繊
維の性能に対し臨界的である。1.5重量%を超え
た含水率のときに張力付与を中止すると、分子鎖
配向の緩和が起こることがあり、モジユラスが不
十分な水準になつてしまう恐れがある。一方、
0.1重量%未満の含水率まで張力を付与するのは、
エネルギーの損失の面から芳しくないのみなら
ず、毛羽の発生が多くなつたり、見かけの微結晶
の大きさが55Åをこえてしまい、本発明の繊維の
特徴が失われてしまう。高張力乾燥後の含水率
は、好ましくは、0.3〜1.2重量%になるようにす
る。
高張力下に乾燥する方法、装置は特に限定され
ず、例えば、第1図に示すような熱ローラーで張
力をかける方法、50〜180℃の雰囲気中を張力を
かけて走行させる方法、誘電加熱しつつ張力をか
けて走行させる方法、熱板に接触させつつ張力を
かけて走行させる方法、或いはこれらを併用する
方法などが工業的に行える。
第1図には水分調節から直接連続的に高張力乾
燥する実施態様を示してあり、この方法は工業的
に効率よく実施できるので好ましいが、このよう
な方法に限らず、例えば、水分調節後一旦繊維を
捲き取り、改めて回分式に或いは半連続的に高張
力乾燥するやり方でもよい。
乾燥時の雰囲気は、安価さと簡便さの点から、
通常は空気であるが、目的によつては窒素やアル
ゴン等の不活性気体中で行つてもよい。
発明の効果
本発明の方法は、分子鎖配向が最も効率的に起
りかつ配向緩和をひきおこさない特定の含水率範
囲のPPTA繊維に高張力をかけて高度の分子鎖配
向を起こさせ、残りの工程では決して不必要な張
力をかけないという従来にない新規な技術思想に
もとづくものであり、本発明の繊維は、これによ
つて得られた独特の特性を備えた新規なPPTA繊
維である。
従つて、本発明の特徴とするところは、第1
に、繊維が高強度、高モジユラスを兼備している
ことに加えて衝撃強度が大きいことであり、これ
が従来知られている高モジユラスタイプのPPTA
繊維との大きな違いである。
また、工業的な製造面から評価すれば、毛羽の
発生が少なく、工程が安定すること、紡糸から直
接製造することが可能で、エネルギーの損失が少
ないので安価に製造できることなどの特徴を有す
る。
本発明の繊維はこれらの特色を利用して、各種
ベルト等のゴムの補強材、プラスチツクスの補強
材として有用であり、特に高い衝撃強度を生かし
て用いられる。繊維がこれらゴムやプラスチツク
スの補強に用いられるときは、通常マルチフイラ
メントの形態で用いられることが多いが、本発明
の繊維はそれに限定されるものではなく、モノフ
イラメント、ロービングヤーン、スフ、チヨツプ
ドストランドなどの形で、ロープ、織布やプラス
チツクス、金属、セメント、セラミツクス等の補
強材、わたなどとして利用することも可能であ
る。
実施例1及び比較例1
特開昭55−122011号公報の参考例にしたがつ
て、対数粘度5.8のPPTAを得た。このPPTAを
用いて、第1図に示す装置でPPTA繊維をつくつ
た。
PPTAを99.8%硫酸にポリマー濃度が19重量%
になるように75℃の溶解し、約2時間減圧下に脱
泡した。75〜80℃に保持した光学異方性を示すド
ープを濾過しつつ、0.065mmの直径の細孔100個を
持つ紡糸口金(第1図の2)より押出し、約5mm
の空気中を走行させた後、−5℃に保持した30重
量%の硫酸水溶液1a中に押出した。ドラフト8
をかけて、300m/分の速度で凝固糸条を凝固浴
から取出した。凝固糸条に約0.18g/デニール
(デニールは乾燥繊維基準)の張力しかかからな
いように取出しつつ、ネツトコンベア7上にふり
おとした。堆積した糸条をまず水で、次いで稀薄
なカセイソーダ水溶液で、そして再び水で洗浄
し、残硫酸が繊維に対して80ppm以下になるよう
にし、油剤をふりかけた(油剤付与装置は第1図
に図示せず)のち、水分調節装置(第1図の1
0)で堆積した繊維(糸条)の含水率を調節し
た。水分調節装置は、約2.5mの長さで、第1図
に示すように5ケのブロツク10a〜10dに区
切られていて、各各のブロツクが独立に約120℃
の水蒸気で加熱された熱風が送りこまれる構造で
あつた。そして、5ブロツクとも全て約120℃で
運転した場合(比較例1−1)、10aを除く他
の4ブロツクを約120℃で運転した場合(実施例
1−1)、10a及び10bを除く他の3ブロツ
クを約120℃で運転した場合(実施例1−2)、1
0d及び10eのみを約120℃で運転した場合
(実施例1−3)、10eのみ約120℃で運転した
場合(実施例1−4)、全てのブロツクを室温の
ままで加熱しなかつた場合(比較例1−2)につ
いて含水率の結果を他の結果と併せて表1に示
す。
次に、含水率が調節されてネツトコンベア上に
堆積されている糸条を解舒して、高張力乾燥にか
けた。高張力乾燥装置(第1図の11)として
は、ローラー自体を水蒸気で加熱できる1対の熱
ローラーを用い、張力付与のため前後にネルソン
ローラーを用いた。また、乾燥つまり含水率の減
少を効率的に行うために熱ローラーの部分を囲つ
て加熱雰囲気とした。高張力乾燥装置には繊維が
約15〜20秒間滞在するように熱ローラーへの繊維
の捲き付け回数を調整した。張力の付与は、入口
側のネルソンローラーと出口側おネルソンローラ
ーの回転速度の比で行つた。熱ローラーの温度、
張力、捲取繊維の含水率を、捲取繊維の諸性質と
ともに、表1に示す。
なお、表1に示す繊維は全て型の結晶形をも
つていた。
表1より、高張力乾燥前の含水率が20〜80重量
%のとき、高強度、高モジユラスでかつ強度の温
度係数が大きいことがよみとれ、衝撃強度の大き
いことをうかがうことができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a high modulus type poly(p-phenylene terephthalamide) (hereinafter sometimes abbreviated as PPTA) fiber and a method for producing the same. Specifically, this article relates to a high modulus PPTA fiber with excellent impact strength and a method for producing the same, and this fiber is suitable for reinforcing plastics and the like. Prior Art It is known that high-strength, high-modulus fibers can be obtained from PPTA (for example, JP-A-47-39458 and JP-A-47-43419). Of these,
JP-A-47-39458 basically discloses a medium modulus type fiber, which is used in a field different from the high modulus type fiber which is the subject of the present invention. On the other hand, JP-A-47-43419
The publication discloses that a high modulus type PPTA fiber can be obtained by performing air discharge wet spinning from a high concentration PPTA dope and then subjecting it to tension heat treatment. Kevlar 49 is commercially available as a fiber produced by this method. However, it has been found that high modulus type PPTA fibers produced by such tension heat treatment have low impact strength. Since then, many methods for producing high modulus type PPTA fibers have been disclosed (for example,
49-110913, JP 52-12325, JP 52-12326, JP 55-1324,
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-122011), most of them are due to tension heat treatment accompanied by stretching, and according to the knowledge obtained by the present inventors, the above-mentioned drawback of low impact strength is completely eliminated. Not improved. In addition, it also has the disadvantage that thermal deterioration and increase in fuzz are difficult to avoid. On the other hand, several methods have been proposed for producing high modulus PPTA fibers without stress heat treatment. For example, JP-A-53-98145
The publication discloses a method of drawing wet fibers in an inert gas at a temperature below 200°C. but,
In this method, the starting fibers retain a considerable amount of sulfuric acid and contain 130 to 140% moisture, making them susceptible to thermal deterioration, and therefore requiring the use of expensive inert gases. The idea of having both high strength and high modulus is not realized because the strength is low, and the fibers shown in the examples have relatively high impact strength, probably because unnecessary tension is applied during the washing process and the initial drying process. There are flaws such as being weak in Also, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-47421,
It has been described that high modulus fibers can be obtained by applying tension during a specific coagulation state. However, the fibers obtained by this method have insufficient impact strength. Furthermore, JP-A No. 47-39458 discloses Example 1 which shows the hot stretching method for reference.
In addition to the last part of the description, fibers with relatively large as-spun moduli are exemplified (eg Examples 1, 3g, 6). However, since some of them have low strength, and all of them are washed with water under tension, their impact strength is relatively low. Problems to be Solved by the Invention The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art. Specifically, the present invention aims to solve the above problems of the prior art. This is an epoch-making product that combines high impact strength with high impact strength. And, such highly desirable fibers have certain novel structural properties and are produced by a new and specific manufacturing process, i.e., air gap spinning of highly concentrated dope of PPTA with a high degree of polymerization, and with as low as possible They discovered that this could only be achieved by a method of coagulating under tension, washing with water, and drying to a specific moisture content, and then drying under high tension and at a relatively low temperature until a specific moisture content was reached. The present inventor completed the present invention based on this discovery. Means for Solving the Problems That is, the first aspect of the present invention is a fiber having a type crystal and consisting essentially of poly(p-phenylene terephthalamide) having a logarithmic viscosity of 5.0 dl/g or more, A high modulus fiber that satisfies all of the following (A) to (G). (A) Apparent microcrystal size = 35 to 55 Å (B) Density ≧1.43 g/cm 3 (C) Crystal orientation angle ≦14 degrees (D) Single fiber elongation ≦3.3% (E) Single fiber modulus ≧ 750g/denier (F) Single fiber strength ≦25g/denier (G) Temperature coefficient of strength ≧1.05, and the second aspect of the present invention is poly(p-phenylene terephthalamide) with a logarithmic viscosity of 5.0 dl/g or more. The dope obtained by dissolving in concentrated sulfuric acid of 97 to 101% by weight to a polymer concentration of 17 to 20% by weight is extruded through a spinneret into a gas and then into a coagulation liquid at -10°C to 25°C. te 0.5
g/denier (however, the denier is based on the fiber after drying) The yarn coagulated under a tension of less than 20~80
% by weight, and then the yarn is heated under a tension of 5 to 15 g/denier (however, the denier is based on the fiber after drying) until the water content reaches 0.1 to 1.5 weight %. A method for producing high modulus fiber characterized by drying at 180°C. The polymer used in the present invention consists essentially of PPTA. Here, "substantially" means:
Polymers other than PPTA [e.g., poly-(m-phenylene terephthalamide), poly-(p-phenylene isophthalamide) ), poly(m-phenylene isophthalamide), poly(polymethylene terephthalamide, aliphatic polyamide, alicyclic polyamide, polyester, polyimide, polyurethane, polyurea, etc.) are blended, or PPTA is blended with other polymers. units (e.g., nuclear substituted p-phenylene units, nuclear substituted or unsubstituted biphenylene units, p-phenylene units, m-phenylene units,
(Poly)methylene units, pyridylene units, bonding units such as esters, urethanes, ureas, ethers, thioethers, etc.) are copolymerized, and various additives and compounding agents (such as dyes, antioxidants, ultraviolet absorbers, (brighteners, pigments, etc.) may be added. The poly(p-phenylene terephthalamide) constituting the fiber of the present invention is at least 5.0 dl/g, more preferably 5.5 dl/g or more, and still more preferably
Logarithmic viscosity of 6.0 dl/g or more (0.5 in concentrated sulfuric acid at 25°C)
(measured in g/dl). A high logarithmic viscosity means a high degree of polymerization and is associated with high fiber strength. On the other hand, the high modulus fiber disclosed in the examples of JP-A-53-98415 has a small logarithmic viscosity of less than 4 dl/g, and therefore has a small strength. The fiber of the present invention has a crystal form of the so-called type.
Should consist of PPTA. Here PPTA
To explain a little about the crystalline form of fibers, Kevlar and Kevlar 49, which are on the market, or PPTA manufactured by the method described in JP-A No. 47-39458, for example.
When the crystal structure of the fibers is examined by X-ray diffraction, without exception, large diffraction peaks are seen at 2θ≒23 degrees and 2θ≒21 degrees on the equator line (Figure 2, A).
According to the definition of Takayanagi et al. [J.Appl.Polym.Sci., vol. 23, p. 915 (1979)], it can be said to be a type crystal. Takayanagi et al. have proposed another crystalline form of PPTA. In the production of PPTA film, it is said that depending on the choice of coagulant, type or type of crystals may occur.
There is no mention of fibers. Next, we will discuss types and how to determine them. Using a conventional method, the PPTA fiber sample is irradiated with X-rays from a direction perpendicular to the fiber length direction to obtain a diffraction pattern. Pay attention to the diffraction peak in the equatorial direction of the diffraction pattern (e.g.
Record the diffraction intensity on the equator line in the range of 2θ≒16~30°). At this time, in addition to the large diffraction peak at 2θ≒23°, the one with a diffraction peak at 2θ≒21° (A in Figure 2) is the type crystal, and the one with a diffraction peak at 2θ≒18° (Fig. (b) are respectively defined as type crystals. Note that when the types are mixed, diffraction peaks at both 2θ≒18° and 2θ≒21° will be observed. The relationship between fiber crystal form and fiber properties cannot be directly understood. However, type crystals are formed at low coagulation bath temperatures below -15℃,
When coagulating at such temperatures, the viscosity of the coagulation bath increases, so considerable tension is often applied to the coagulated threads, making it difficult to increase the strength or
This is undesirable because the impact strength is insufficient and fuzz and so-called single yarn breakage tend to occur frequently. In the present invention, all or most of the
The subject is PPTA fiber. The fiber of the present invention has an X-ray diffraction peak of 35 to 22 degrees, as measured by the method described in JP-A-55-122012.
It has an apparent crystallite size of 55 Å. This requirement is closely related to the fact that the fibers of the present invention are very high modulus fibers, yet have improved impact resistance. Furthermore, it is associated with other characteristics such as less fibrillation and greater nodule strength. The apparent size of microcrystals is preferably 40 to 55 Å, more preferably 45 to 52 Å. In this way, in order to have a relatively small crystallite size for a high modulus PPTA fiber, it is necessary to use a method that performs the molecular chain orientation necessary for high modulus at a low temperature. In other words, the fibers of the present invention are dried under high tension at 180°C or lower from a moisture content of 20 to 80% by weight to a moisture content of 0.1 to 1.5% by weight, thereby increasing the orientation of molecular chains. Most of the conventional techniques disclosing high modulus PPTA fibers, for example, JP-A No. 47-43419, JP-A No. 47-43419, Publication No. 49-110913, JP-A-52-12325
Publication No. 12326, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-
It can be distinguished from the fibers obtained by the method of JP-A No. 1324 and JP-A-52-122011, in which tension heat treatment accompanied by stretching is performed at high temperature after drying. The fibers of the invention should have a density of at least 1.43 g/m 3 . If the density is less than 1.43 g/cm 3 , it indicates that the fiber contains many cracks and voids, has extremely low crystallinity, or has a non-uniform aggregated structure. Its low strength reduces its practical value. Such low density fibers may be obtained, for example, by wet spinning directly from a spinneret into a coagulation bath, with very low draft or polymer concentration. The density of the PPTA fiber of the present invention can be measured in a conventional manner using toluene and carbon tetrachloride at 25° C. using a density gradient tube. The PPTA fibers obtained by the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-2489 and Japanese Patent Publication No. 50-8474 have a density of less than 1.41 g/cm 3 due to their disordered agglomerated structure, low strength, and extremely low knot strength. small. The fibers of the present invention should have a crystal orientation angle of 14° or less, as measured for the X-ray diffraction peak at 2θ≈23° according to the method described in JP-A-55-122012. This is because it is difficult to guarantee high modulus for PPTA fibers that do not meet this requirement. The crystal orientation angle is preferably
It is 13° or less, more preferably 11° or less.
Fibers with a crystal orientation angle of 14° or less can be obtained by so-called gap spinning followed by high tension treatment in the subsequent drying stage. The fibers of the present invention also have a single fiber elongation of 3.3% or less. Single fiber elongation is measured according to the measurement method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-39458 for single fibers. However, in the method described in the same publication, since the length of the measuring part is as short as 1 inch, slippage in the gripping part of the sample often causes errors. For this reason, for example,
It is desirable to confirm the true elongation using the method described in ASTMD1906-62T. The fiber of the present invention has the above-mentioned limitations on single fiber elongation.
It can be clearly distinguished from the fiber of Publication No. 39458. Furthermore, since the fiber of the present invention has a single fiber modulus of 750 g/denier or more, the fiber of the present invention can be used as a reinforcing fiber for plastics, rubber, etc., especially for composites that require excellent deformation resistance. When used as reinforcing fibers for wood, it creates tremendous value. The monofilament modulus of the present invention is
Measurement is performed by changing the gripping length of the sample to 20 cm in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-39458. This is because, if the method described in the above-mentioned publication is used as is, the influence of the sample slipping in the gripping portion will be large, as described above. The fibers of the present invention preferably have a single fiber modulus of 800 g/denier or higher. The fiber of the present invention has a strength of 25 g/denier or more when measured as a single fiber. The strength can be measured by the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-39458. The higher the strength, the more useful it is for use as a reinforcing material, and from this point of view, a single fiber strength of 28 g/denier or more is more useful, and a single fiber strength of 30 g/denier or more is most useful. The reason why the fiber of the present invention has high modulus and high strength is that it is made of PPTA with a high degree of polymerization, and it is also necessary to apply tension in the late stage of drying in order to highly orient the molecular chains during the spinning process. This is because there are very few cracks, voids, etc. that can reduce strength, as the other processes before coagulation, water washing, and drying are carried out without tension or at the lowest possible level. It is thought that. In this regard, the PPTA fibers disclosed in the examples of JP-A No. 53-98415 have a relatively low degree of polymerization, as well as the fact that a slight tension is applied during the water washing process, and the moisture content is 130 to 140%. The strength is somewhat low due to the fact that high tension is applied while drying. The most important feature of the fiber of the present invention is that it has both high modulus and high strength, as well as excellent impact strength. The fiber of the present invention has an excellent temperature coefficient of strength as an index of impact strength.
The temperature coefficient of strength refers to the number obtained by dividing the single fiber strength measured at -35°C by the single fiber strength measured at 20°C, and for the fiber of the present invention, it is 1.05 or more, preferably 1.10 or more. The impact strength of fibers is generally
This is the strength when the fiber is subjected to rapid deformation, for example, rapid tensile deformation, so it is the strength when the fiber is subjected to deformation in which the time for deformation is shorter than the time for movement of the polymer molecular chains. Therefore, by making the molecular chains less mobile, that is, at a lower temperature, and performing a tensile test, it is possible to easily measure properties that can be substituted for impact strength. The temperature coefficient of strength used in the present invention has such a physical meaning, and the larger this value is, the better the impact strength of the fiber is. To the best of the knowledge of the present inventors, there is no known fiber having a single fiber strength of 25 g/denier or more, a single fiber modulus of 750 g/denier or more, and a temperature coefficient of strength of 1.05 or more. It is processed by hot stretching at a high temperature of approximately 200℃ or higher, by applying tension during the initial stage of the washing process and drying process,
Alternatively, if tension is applied during solidification, it is possible to create a high modulus fiber by increasing the orientation of the molecular chains, but this often results in a decrease in strength, and the temperature coefficient of strength is always 1.05.
This is because it will be less than That is, the fiber of the present invention is
High tension is applied to the fibers at low temperatures concentrated in the late drying period when molecular chain orientation can be most effectively achieved without causing relaxation, while other processes are less effective in promoting molecular chain orientation. This can only be achieved by using a special manufacturing method that applies no tension or only the minimum possible tension to the fibers. The thickness of the fiber of the present invention is not particularly limited, but a single fiber of 0.1 to 5 deniers is usually useful. The number of filaments is not particularly limited either, and may be used in the form of monofilament, 10,000 or more yarns, cords, woven fabrics, chopped strands, fibers, and the like.
Although the cross-sectional shape of the single fiber is not particularly limited, it is usually a circle or a shape close to a circle. The fibers of the present invention have extremely good modulus and are useful as reinforcing fibers for plastics, rubber, etc., and especially as reinforcing fibers for composite materials that require high deformation resistance. In such applications, this fiber has superior impact resistance compared to known high modulus fibers, such as the fiber disclosed in JP-A-47-43419 and the commercially available Kevlar 49. It is particularly useful as a reinforcing fiber for composite materials that require such performance. The fiber of the present invention also has the characteristics of being difficult to fibrillate and can be manufactured at low cost, and has great industrial advantages in terms of both the composite material manufacturing process and the product performance of the composite material. The fiber of the present invention can only be produced under specially specified operations and conditions, and this production method constitutes the second aspect of the present invention. In producing the fibers, first, a dope is prepared by dissolving PPTA having a logarithmic viscosity of 5.0 dl/g or more in concentrated sulfuric acid of 97 to 101% by weight to a polymer concentration of 17 to 20% by weight. At this time, as described above, PPTA may be copolymerized with other components if necessary, or may be blended with other polymers in small amounts. Furthermore, since PPTA generally causes a slight decrease in the degree of polymerization in a doped state, the degree of polymerization of the PPTA to be charged should be determined with this point in mind. In the fiber of the present invention, in order to ensure the desired level of physical properties,
It is preferable to use PPTA having a logarithmic viscosity of about 5.2 dl/g or more. As a solvent for dope preparation used in spinning, 97
Concentrated sulfuric acid at a concentration of ~101% by weight, preferably 98.5-100.5%, most preferably 99.8-1001% by weight is used. Specifically, the concentration should be appropriately selected depending on the logarithmic viscosity of the polymer and the concentration of the polymer dissolved in the dope used for spinning. When the concentration of concentrated sulfuric acid is less than 97% by weight, the solubility of the polymer is poor, and therefore a suitable dope for spinning cannot be obtained, and the viscosity of the dope increases, making it difficult to transport and filter. , the mechanical properties of the resulting fibers are unsatisfactory. Conversely,
If the concentrated sulfuric acid concentration exceeds 101% by weight, ie, fuming sulfuric acid containing a large excess of SO 3 , it is difficult to handle, and moreover, the polymer hardly dissolves.
For fuming sulfuric acid at a concentration below 101% with a small excess of SO3 ,
It is known that the polymer has good solubility and provides a preferred spinning dope. However, the presence of a large excess of SO 3 in concentrated sulfuric acid causes large voids in the internal structure of the resulting fibers, thus reducing the density of the fibers and also resulting in a dull appearance and poor mechanical properties. This results in drawbacks such as lowering the maximum possible withdrawal speed from the coagulation bath. The dope used for spinning is used to achieve high modulus.
It is necessary to prepare it so that it contains 17% by weight or more of poly(p-phenylene terephthalamide).
Furthermore, in the case of PPTA with a high degree of polymerization having a logarithmic viscosity of more than 5.0 dl/g, it is difficult to dissolve it in concentrated sulfuric acid in an amount exceeding 20% by weight. From the point of view of producing high-strength, high-modulus fibers, the polymer concentration is
More preferably, it is 19 to 20% by weight. The temperature of the spinning dope is preferably any temperature between about 100° C. and the lowest temperature at which the dope exhibits optical anisotropy and has sufficient fluidity to be handleable. Specifically, the temperature of the spinning dope depends on the polymer concentration, sulfuric acid concentration, spinneret orifice diameter,
It is determined as appropriate, taking into account the discharge linear velocity and the like. The dope thus prepared is extruded through a spinneret into a gas and then into a coagulation bath. It may be advantageous, especially for industrial production, to degas, filter and meter the dope before passing it through the spinneret. There are no particular restrictions on the shape, number of holes, size of holes, etc. of the thread cap. The diameter of the hole is usually 0.01 to 0.5 mm.
The linear speed of the dope extruded from the spinneret is not particularly limited either, and may be determined solely based on requirements such as productivity and draft. It is important that the dope stream extruded from the spinneret is first passed through a gas. This is because when the spinneret is suddenly extruded into the coagulation bath without passing gas, the draft is 1.5
This is because it is difficult to make the fibers larger and the resulting fibers have low density and strength. Examples of the gas include air, nitrogen, argon, oxygen, etc. Air is most preferred from the viewpoint of economy, operability, etc. The thickness of the gas, ie, the distance between the spinneret and the coagulation surface, is suitably about 0.2 to 50 cm. The dope flow released into the gas is
It then needs to be extruded into a coagulation bath where it undergoes coagulation. The coagulation liquid should be kept within the temperature range of -10°C to 25°C. If the temperature of the coagulating liquid exceeds 25°C, the density of the fibers may decrease or the strength may become less than 25 g/denier, which is not preferable. Additionally, when the temperature of the coagulating liquid drops below -10°C, the viscosity of the coagulating liquid generally increases, making it unavoidable that a high tension is applied to the coagulated yarn during spinning, as well as decreasing the coagulating speed and coagulating. Since such tension is applied to yarns with a low progress rate, the strength of the fibers may be reduced, and the impact resistance of the fibers may also be reduced, which is not preferable. In addition, when coagulating at a temperature lower than -10°C, PPTA fibers having a type crystal form are produced, whereas at a temperature of -10°C or higher, all or most of the fibers become the type crystal form, which is not suitable for the present invention. of fibers are obtained. The temperature of the coagulating liquid is preferably -10°C to 15°C. Water is preferably used as the coagulating liquid, but monohydric or polyhydric alcohols such as methyl alcohol, ethylene glycol, glycerin, and isopropanol, or mixtures of water and the above-mentioned alcohols,
Alternatively, an aqueous solution of an acid such as sulfuric acid, an aqueous alkali solution such as ammonium hydroxide, or an aqueous solution of various salts such as calcium chloride may be used. The shape of the coagulation bath is not particularly limited. However, from the viewpoint of avoiding unnecessary tension being applied to the yarn during coagulation, it is preferable to use a so-called funnel-shaped coagulation bath in which the coagulation liquid 1a falls together with the running yarn, as shown in 1b of FIG. Preferably, such a coagulation bath is also preferred in terms of maintaining the spinning speed at a high level in industrial production. It is also preferable to make the depth of the coagulation liquid (l in FIG. 1) as small as possible because this reduces the tension on the coagulated filament. Generally, the lower the tension applied to the coagulated yarn, the greater the strength of the fiber and the better the sag strength. The coagulation bath may have two or more stages if necessary. The draft in spinning is usually selected in the range of 2 to 15, preferably 3 to 10, depending on the thickness of the gas layer, the diameter of the spinneret, the polymer concentration, the logarithmic viscosity of the polymer, etc. If the draft is too small, the orientation of the molecular chains tends to be insufficient.
A considerable degree of compensation can be achieved by applying tension during the late stage of drying. If the draft is too large, the stability of spinning may decrease and the strength of the fiber may also decrease. Here, the draft is the value obtained by dividing the linear velocity of the coagulated yarn when it is drawn out from the coagulation bath by the linear velocity of the dope passing through the spinneret. When taking out the coagulated thread from the coagulation bath, it is desirable to apply as little tension as possible. For example, it is better to use the deflection roller 9 in FIG. 1 as a rotary type with less resistance and to avoid using fixed pins or rods. On the other hand, JP-A No. 59-47421
In the publication, 1 to 4 g/g of coagulation bath and coagulated thread
Although it is disclosed that high-modulus fibers can be obtained by increasing the molecular chain orientation by applying denier tension, this method inevitably has the disadvantage that the impact resistance of the obtained fibers decreases. In the present invention, the yarn leaving the coagulation bath is approximately 0.5 g/denier (denier is based on the fiber after washing and drying).
It is necessary to provide no more than a tension, preferably no more than 0.3 g/denier, most preferably no more than 0.2 g/denier. The coagulated threads drawn from the coagulation bath must be deposited on a net conveyor for cleaning. This is because applying tension to the yarn during the cleaning process is a major hindrance to ensuring excellent impact resistance. On the other hand, JP-A-53-
Although Publication No. 98415 states that it is generally possible to wash the coagulated yarn on a net conveyor, all of the examples are carried out on rollers under a constant tension, and this paper does not The temperature coefficient of strength is smaller than that of the inventive fiber. Washing is usually carried out in one or more stages with water, and may be combined with an alkaline aqueous solution such as caustic soda to perform this effectively. It is preferable to extract and remove as much sulfuric acid as possible by washing with water, and it is preferable to reduce the residual amount to about 500 ppm or less, preferably 100 ppm or less. If necessary, the washed fibers are applied with an oil agent and dried, but in the method of the present invention, the water content is reduced to 20 to 80% by weight on a net conveyor that is not under any tension. need to be adjusted. The fibers washed with water according to the method of the present invention generally have a moisture content of 100 to 300% by weight as is, so that by any method such as drying or suction, the water content is 20 to 80% by weight, preferably 30 to 70% by weight. % moisture content. For drying, the temperature is room temperature to approximately 200℃
Hot air, hot plates, dielectric heating, infrared heaters, etc. can be used. In the present invention, it is very important to adjust the moisture content to 20-80% by weight before performing high tension drying. This is because even if high tension is applied to fibers with a water content of over 80% by weight, the molecular chains will not be oriented efficiently.
In other words, since a considerable degree of orientation relaxation occurs, microscopic destruction of the fiber structure progresses, resulting in a decrease in impact strength.In addition, in industrial production, tension drying results in a loss of thermal energy due to the low degree of fiber aggregation. This is because it becomes large and disadvantageous. On the other hand, when fibers with a water content of less than 20% by weight are dried under high tension, the plasticizing effect of water molecules is small and the orientation of molecular chains due to tension does not proceed sufficiently, making it difficult to achieve high modulus. Note that the effects of the present invention cannot be achieved by a method in which the fibers are once dried and then re-wetted. The fibers are adjusted to have a moisture content of 20-80% by weight on a net conveyor, and are unwound under a tension of 5-15g/denier at a temperature of 50-180℃ until the moisture content is 0.1-1.5% by weight. dried. The drying tension is preferably 5 to 12 g/denier, based on the fiber after drying. When a tension of 5 to 15 g/denier is applied, the fibers are drawn by about 2 to 8%. 5
High modulus cannot be achieved at tensions below g/denier. On the other hand, if a tension exceeding 15 g/denier is applied, the strength will drop significantly and the fibers may even break. The temperature for high tension drying is selected from the range of 50 to 180°C. Below 50°C, drying efficiency is poor and productivity is poor. At temperatures exceeding 180°C, it is difficult to control the drying end point, and the apparent size of microcrystals may exceed 55 Å due to excessive crystal growth. The drying humidity is preferably 100 to 150°C. The time for high-tension drying may be determined by taking into consideration the denier of the fiber, the number of filaments, the capacity of the heat source, the heat transfer efficiency, etc. so that the moisture content of the fiber at the end of drying is 0.1 to 1.5% by weight. The moisture content at the end of drying is critical to the performance of the fiber. If tension application is stopped when the water content exceeds 1.5% by weight, relaxation of molecular chain orientation may occur, and the modulus may reach an insufficient level. on the other hand,
Applying tension to a moisture content of less than 0.1% by weight is
Not only is this unfavorable in terms of energy loss, but also the occurrence of fuzz increases and the apparent size of the microcrystals exceeds 55 Å, thus losing the characteristics of the fiber of the present invention. The moisture content after high tension drying is preferably 0.3 to 1.2% by weight. The method and device for drying under high tension are not particularly limited, and examples include a method of applying tension with a heated roller as shown in Figure 1, a method of running under tension in an atmosphere of 50 to 180°C, a method of dielectric heating. Industrial methods include a method in which the vehicle is run while applying tension, a method in which the vehicle is run while being in contact with a hot plate while applying tension, or a method in which these methods are used in combination. Fig. 1 shows an embodiment in which high tension drying is carried out directly after moisture adjustment, and this method is preferable because it can be carried out industrially efficiently. It is also possible to wind up the fibers and dry them again batchwise or semi-continuously under high tension. The atmosphere during drying is determined from the viewpoint of cost and simplicity.
It is usually carried out in air, but depending on the purpose, it may be carried out in an inert gas such as nitrogen or argon. Effects of the Invention The method of the present invention applies high tension to PPTA fibers in a specific moisture content range in which molecular chain orientation occurs most efficiently and does not cause orientation relaxation, and causes a high degree of molecular chain orientation. The fiber of the present invention is a new PPTA fiber with unique properties obtained through this new and unprecedented technical idea of never applying unnecessary tension during the process. Therefore, the feature of the present invention is the first
In addition to having high strength and high modulus, the fibers also have high impact strength, which is why the conventionally known high modulus type PPTA
This is a big difference from fiber. In addition, when evaluated from an industrial manufacturing perspective, it has the following characteristics: it generates little fuzz, the process is stable, it can be manufactured directly from spinning, and it can be manufactured at low cost because there is little energy loss. Utilizing these characteristics, the fibers of the present invention are useful as reinforcing materials for rubbers such as various belts and reinforcing materials for plastics, and are particularly used by taking advantage of their high impact strength. When fibers are used to reinforce these rubbers and plastics, they are usually used in the form of multifilaments, but the fibers of the present invention are not limited thereto, and can be used in monofilaments, roving yarns, fabrics, and yarns. It can also be used as rope, reinforcing material for woven fabrics, plastics, metals, cement, ceramics, etc., in the form of rolled strands, and as cotton. Example 1 and Comparative Example 1 PPTA having a logarithmic viscosity of 5.8 was obtained according to the reference example of JP-A-55-122011. Using this PPTA, PPTA fibers were made using the apparatus shown in Figure 1. PPTA to 99.8% sulfuric acid with polymer concentration of 19% by weight
The mixture was melted at 75° C. and degassed under reduced pressure for about 2 hours. While filtering the dope exhibiting optical anisotropy maintained at 75 to 80°C, it is extruded through a spinneret (2 in Figure 1) having 100 pores with a diameter of 0.065 mm to form a material with approximately 5 mm diameter.
After running in the air, it was extruded into a 30% by weight sulfuric acid aqueous solution 1a maintained at -5°C. Draft 8
The coagulated thread was removed from the coagulation bath at a speed of 300 m/min. The coagulated yarn was taken out and placed on a net conveyor 7 so that only a tension of about 0.18 g/denier (denier is based on dry fiber) was applied to the coagulated yarn. The accumulated threads were first washed with water, then with a dilute aqueous solution of caustic soda, and then again with water so that the residual sulfuric acid was 80 ppm or less relative to the fibers, and then sprinkled with an oil agent (the oil agent application device is shown in Figure 1). (not shown), then the moisture regulator (1 in Figure 1).
The moisture content of the fibers (yarns) deposited in step 0) was adjusted. The moisture regulating device has a length of approximately 2.5 m and is divided into five blocks 10a to 10d as shown in Fig. 1, and each block is independently controlled at approximately 120°C.
The structure was such that hot air heated by water vapor was blown into the tank. When all five blocks were operated at about 120°C (Comparative Example 1-1), when the other four blocks except 10a were operated at about 120°C (Example 1-1), and when all the other blocks except 10a and 10b were operated at about 120°C, When the three blocks were operated at about 120°C (Example 1-2), 1
When only 0d and 10e were operated at about 120°C (Example 1-3), when only 10e was operated at about 120°C (Example 1-4), when all blocks were left at room temperature without heating. The results of the moisture content of (Comparative Example 1-2) are shown in Table 1 together with other results. Next, the yarn with its moisture content adjusted and deposited on the net conveyor was unwound and subjected to high tension drying. As the high-tension drying device (11 in FIG. 1), a pair of heated rollers that can be heated with steam were used, and Nelson rollers were used at the front and rear for applying tension. In addition, in order to efficiently perform drying, that is, to reduce the moisture content, a heated atmosphere was created by surrounding the heated roller. The number of times the fibers were wrapped around the heated roller was adjusted so that the fibers remained in the high tension dryer for about 15 to 20 seconds. The tension was applied by adjusting the rotational speed ratio of the Nelson roller on the inlet side and the Nelson roller on the outlet side. heat roller temperature,
The tension and moisture content of the wound fibers are shown in Table 1 along with various properties of the wound fibers. Incidentally, all the fibers shown in Table 1 had the same type of crystal form. From Table 1, it can be seen that when the moisture content before high-tension drying is 20 to 80% by weight, the product has high strength, high modulus, and a large temperature coefficient of strength, which indicates that the impact strength is large.
【表】
注) 含水率変化とは高張力乾燥をうける前後の含
水率の変化を意味する。
比較例 2
特開昭47−43419号公報の実施例2のf−1の
追試を行つた。
対数粘度6.6dl/gのPPTAを用意し、99.7%
濃硫酸と混合して20重量%のドープをつくり、85
℃で紡糸口金(0.06mm径の孔100個)より空気中
に押出し、3℃の水に導いて凝固させた。凝固浴
から取出した糸条をボビンに捲き、水、次いで
0.1NのNaHCO3、更に70℃の水で洗浄し、乾燥
した。熱処理を6.5g/デニールの張力下に350℃
で1.5秒間行つた。
得られた繊維は、みかけの微結晶の大きさが80
Åと大きく、単繊維強度31g/デニール、単繊維
モジユラス880g/デニールであつたが、強度の
温度係数は1.01と実施例1の繊維に比べて小さか
つた。
比較例 3
特開昭53−98415号公報の実施例1の追試を比
較のために行つた。
対数粘度3.5dl/gのPPTAと99.5重量%の濃
硫酸とから18.1重量%の光学異方性ドープを75℃
で調製し、脱気したのち、過しつつ、紡糸口金
(0.07mm径の孔100個)より、空気中に押出し、次
いで紡糸口金の下55mmに位置する凝固浴(2℃の
30重量%硫酸水溶液)に導いて凝固させ、取出し
た糸条をネルソンローラーに捲いて水洗した。水
洗した繊維は113重量%の含水率で、この繊維を
140℃の窒素ガス中で1.05倍に延伸(張力は約11
g/デニール)しつつ30秒間熱処理した。
得られた繊維は、単繊維強度22g/デニール、
単繊維モジユラス790g/デニール、見かけの微
結晶の大きさ58Å、強度の温度係数0.89であつ
た。
比較例 4
特開昭59−47421号公報の実施例2−1の追試
を比較のために行つた。
対数粘度6.5dl/gのPPTAと99.5重量%濃硫
酸から、20重量%のドープをつくり、紡糸口金
(0.06mm径の孔100個)より、5mmの空間を通じ
て、硫酸水溶液(40重量%、−5℃)に押し出し、
凝固浴から取出した糸条に1対のローラー間で
1.2g/デニールの張力を付与したのち、ネツト
コンベア上にふりおとし、水洗と乾燥を行つた。
得られた繊維は、単繊維強度28g/デニール、
単繊維モジユラス750g/デニールと大きかつた
が、強度の温度係数は0.86と小さかつた。
実施例 2
対数粘度6.4のPPTA、99.9重量%の硫酸を使
用して、ポリマー濃度19.5重量%になるように約
80〜85℃で溶解して光学異方性ドープを得、次い
で約5時間かけて0.5〜0.2mmHgの減圧にして脱気
した。紡糸口金(0.06mm径の孔500個)の温度を
約85℃、空気層厚さを10mm、ドラフトを6.7、凝
固浴を10℃の水として、紡糸した。
約0.15g/デニールの張力しかからないように
凝固浴からとり出した繊維をネツトコンベアー上
にふりおとして糸山をつくり、その状態で5%カ
セイソーダ水溶液と水を順にふりかけて約30分洗
浄した。
洗浄の終了した繊維は約280重量%の含水率で
あつたので、まず処理コンベアの下に減圧の吸引
口をとりつけ、水をとり除いて約90重量%の享水
率にし、次に100℃の加熱箱を通過させて53重量
%の含水率とした。
ネツトコンベア上で含水率を調整した繊維を、
実施例1と同じ高張力乾燥装置に導き、8g/デ
ニールの張力をかけて約18秒間140℃で乾燥して、
捲取つた。捲取繊維は、含水率0.9%で、I型の
結晶形をもち、対数粘度6.1dl/g、見かけの微
結晶の大きさ49Å、密度1.45g/cm3、結晶配向角
10゜、単繊維伸度2.9%、単繊維モジユラス890
g/デニール、単繊維強度33g/デニール、強度
の温度係数1.18であつた。[Table] Note: Change in moisture content means the change in moisture content before and after high-tension drying.
Comparative Example 2 A follow-up test was carried out on f-1 of Example 2 of JP-A-47-43419. Prepare PPTA with logarithmic viscosity 6.6 dl/g, 99.7%
Mix with concentrated sulfuric acid to make a 20% by weight dope, 85
It was extruded into air through a spinneret (100 holes with a diameter of 0.06 mm) at 3°C, and then introduced into water at 3°C to coagulate. The yarn taken out from the coagulation bath is wound onto a bobbin, and then soaked in water and then
It was washed with 0.1N NaHCO 3 and further with water at 70°C, and dried. Heat treatment at 350℃ under tension of 6.5g/denier
It lasted 1.5 seconds. The obtained fiber has an apparent microcrystal size of 80
The fiber had a large single fiber strength of 31 g/denier and a single fiber modulus of 880 g/denier, but the temperature coefficient of strength was 1.01, which was smaller than the fiber of Example 1. Comparative Example 3 A supplementary test of Example 1 of JP-A-53-98415 was conducted for comparison. An optically anisotropic dope of 18.1% by weight was prepared from PPTA with a logarithmic viscosity of 3.5dl/g and 99.5% by weight of concentrated sulfuric acid at 75°C.
After degassing, extrusion into air through a spinneret (100 holes with a diameter of 0.07 mm), followed by a coagulation bath (at 2°C) located 55 mm below the spinneret.
(30% by weight aqueous sulfuric acid solution) for coagulation, and the taken out yarn was wound around a Nelson roller and washed with water. The water-washed fiber has a moisture content of 113% by weight.
Stretched 1.05 times in nitrogen gas at 140℃ (tension is approximately 11
g/denier) for 30 seconds. The obtained fiber had a single fiber strength of 22 g/denier,
The single fiber modulus was 790 g/denier, the apparent crystallite size was 58 Å, and the temperature coefficient of strength was 0.89. Comparative Example 4 A supplementary test of Example 2-1 of JP-A-59-47421 was carried out for comparison. A 20% by weight dope was made from PPTA with a logarithmic viscosity of 6.5 dl/g and 99.5% by weight concentrated sulfuric acid, and a sulfuric acid aqueous solution (40% by weight, - extrude to 5℃),
The yarn taken out from the coagulation bath is passed between a pair of rollers.
After applying a tension of 1.2 g/denier, it was thrown onto a net conveyor, washed with water, and dried. The obtained fiber had a single fiber strength of 28 g/denier,
Although the single fiber modulus was large at 750 g/denier, the temperature coefficient of strength was small at 0.86. Example 2 Using PPTA with a logarithmic viscosity of 6.4 and 99.9% by weight sulfuric acid, the polymer concentration was approximately 19.5% by weight.
The optically anisotropic dope was obtained by melting at 80 to 85°C, and then degassed by reducing the pressure to 0.5 to 0.2 mmHg over about 5 hours. Spinning was carried out using a spinneret (500 holes with a diameter of 0.06 mm) at a temperature of approximately 85°C, an air layer thickness of 10 mm, a draft of 6.7, and a coagulation bath of water at 10°C. The fibers taken out from the coagulation bath were thrown onto a net conveyor so that the tension was only about 0.15 g/denier to form a thread pile, and in this state, a 5% aqueous solution of caustic soda and water were successively sprinkled on the fibers and washed for about 30 minutes. The washed fibers had a moisture content of approximately 280% by weight, so first a vacuum suction port was installed below the processing conveyor to remove the water to a moisture content of approximately 90% by weight, and then the fibers were heated to 100°C. was passed through a heating box to give a moisture content of 53% by weight. The fibers with their moisture content adjusted on the net conveyor are
It was introduced into the same high tension drying device as in Example 1 and dried at 140°C for about 18 seconds under a tension of 8 g/denier.
I rolled it up. The rolled fiber has a water content of 0.9%, a type I crystal, a logarithmic viscosity of 6.1 dl/g, an apparent crystallite size of 49 Å, a density of 1.45 g/cm 3 , and a crystal orientation angle.
10°, single fiber elongation 2.9%, single fiber modulus 890
g/denier, single fiber strength 33 g/denier, and temperature coefficient of strength 1.18.
第1図は本発明の繊維の製法の一実施態様を示
す説明図である。
1a……凝固液、1b……凝固浴、2……紡糸
口金、3a,3b,3c,3d……繊維糸条、4
……取出しローラー、5……振込ローラー、6…
…反転コンベア、7……処理コンベア、8……水
洗装置、9……変向ローラー、10……水分調節
装置、10a,10b,10c,10d,10e
……水分調節装置のブロツク、11……高張力乾
燥装置、12……カバーベルト、13……捲取
機、l……凝固液深さ。
第2図はポリ(p−フエニレンテレフタルアミ
ド)繊維のX線回折における赤道線上の回折強度
曲線を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the fiber manufacturing method of the present invention. 1a... Coagulation liquid, 1b... Coagulation bath, 2... Spinneret, 3a, 3b, 3c, 3d... Fiber thread, 4
...Take-out roller, 5...Transfer roller, 6...
...Reversing conveyor, 7... Processing conveyor, 8... Water washing device, 9... Direction changing roller, 10... Moisture adjustment device, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e
. . . Moisture adjustment device block, 11 . . . High tension drying device, 12 . . . Cover belt, 13 . FIG. 2 shows a diffraction intensity curve on the equatorial line in X-ray diffraction of poly(p-phenylene terephthalamide) fiber.
Claims (1)
のポリ(p−フエニレンテレフタルアミド)から
実質的になる繊維であつて、下記(A)〜(G)の全てを
満足する高モジユラス繊維。 (A) 見かけの微結晶の大きさ=35〜55Å (B) 密度≧1.43g/cm3 (C) 結晶配向角≦14度 (D) 単繊維伸度≦3.3% (E) 単繊維モジユラス≧750g/デニール (F) 単繊維強度≦25g/デニール (G) 強度の温度係数≧1.05 2 5.0dl/g以上の対数粘度のポリ(p−フエ
ニレンテレフタルアミド)を97〜101重量%の濃
硫酸に17〜20重量%のポリマー濃度になるように
溶解して得たドープを、紡糸口金より気体中に、
次いで−10℃〜25℃の凝固液中に押し出して0.5
g/デニール(但し、デニールは乾燥後の繊維を
基準にする)以下の張力で凝固させた糸条をネツ
トコンベア上に堆積させて洗浄したのち、ひきつ
づいてネツトコンベア上で糸条の含水率を20〜80
重量%に調節し、次いで該糸条に5〜15g/デニ
ール(但し、デニールは乾燥後の繊維を基準にす
る)の張力を付与した状態で0.1〜1.5重量%の含
水率になるまで50〜180℃で乾燥することを特徴
とする高モジユラス繊維の製法。[Scope of Claims] A fiber consisting essentially of poly(p-phenylene terephthalamide) having type 1 crystals and having a logarithmic viscosity of 5.0 dl/g or more, which comprises all of the following (A) to (G): High modulus fiber that satisfies the following. (A) Apparent microcrystal size = 35 to 55 Å (B) Density ≧1.43 g/cm 3 (C) Crystal orientation angle ≦14 degrees (D) Single fiber elongation ≦3.3% (E) Single fiber modulus ≧ 750g/denier (F) Single fiber strength ≦25g/denier (G) Temperature coefficient of strength ≧1.05 2 Poly(p-phenylene terephthalamide) with a logarithmic viscosity of 5.0 dl/g or more is dissolved in 97 to 101% by weight concentrated sulfuric acid The dope obtained by dissolving the polymer to a concentration of 17 to 20% by weight is poured into a gas through a spinneret.
Then extrude into coagulation liquid at -10℃~25℃ to give 0.5
g/denier (however, the denier is based on the fiber after drying) The yarn coagulated under a tension of less than 20~80
% by weight, and then the yarn is heated under a tension of 5 to 15 g/denier (however, the denier is based on the fiber after drying) until the water content reaches 0.1 to 1.5 weight %. A manufacturing method for high modulus fibers that is characterized by drying at 180℃.
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US5023035A (en) * | 1989-02-21 | 1991-06-11 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cyclic tensioning of never-dried yarns |
JP4114112B2 (en) * | 1998-11-12 | 2008-07-09 | 東レ・デュポン株式会社 | Spun yarn, fiber structure and protective material made of short polyparaphenylene terephthalamide fiber |
JP4114113B2 (en) * | 1998-11-18 | 2008-07-09 | 東レ・デュポン株式会社 | Polyparaphenylene terephthalamide fiber tow for checkout |
US8377355B2 (en) | 2006-09-08 | 2013-02-19 | Kolon Industries, Inc. | Method of manufacturing aramid filament |
US7976943B2 (en) * | 2007-10-09 | 2011-07-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High linear density, high modulus, high tenacity yarns and methods for making the yarns |
CN102286794B (en) * | 2011-08-09 | 2013-06-12 | 中国石油化工股份有限公司 | High-performance fibers and preparation method thereof |
CN106367827B (en) * | 2016-10-11 | 2018-06-29 | 四川辉腾科技股份有限公司 | A kind of washing methods of meta-aramid fibre fibrid |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55122011A (en) * | 1979-03-13 | 1980-09-19 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Poly-p-phenylene terephthalamide fiber having high young's modulus and its preparation |
US4466935A (en) * | 1983-04-22 | 1984-08-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Aramid spinning process |
JPS6028512A (en) * | 1983-07-21 | 1985-02-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Poly(p-phenylene terephthalamide) fiber and method for producing the same |
-
1985
- 1985-01-14 JP JP321385A patent/JPS61167015A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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