JPH04100916A - ポリフェニレンサルファイド繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリフェニレンサルファイド繊維およびその製
造方法に関するものであり、更に詳しくは、ポリフェニ
レンサルファイド繊維の特徴である耐熱性および耐薬品
性を生かした各種産業資材用途、例えばバグフィルタ−
スクリム基布、モーター結節紐、モーターバインダーテ
プ等に適した高強度で適度な収縮特性を有するフィラメ
ント繊維を提供すること、および該繊維を効率的に製造
するための新規な製造方法を提供するものである。

［従来の技術］ ポリフェニレンサルファイドは近年その優れた耐熱性お
よび耐薬品性の特徴を生かして高性能エンジニアリング
プラスチックとして注目され、実用的な利用か広がりつ
つある。

該ポリマの繊維化は特開昭４９−５４６１７号公報とし
て開示されて以来、製糸技術の進歩により繊維物性の改
良および製造プロセスの改良に関する技術が開示されて
いる。例えば特開昭５７−１４３５１８号公報、特開昭
６１−６１５７１５号公報、および特開平１−２３９１
０９号公報等がある。

［発明が解決しようとする課題］ 前記特開昭４９−５４６１７号公報はポリフェニレンサ
ルファイド（以下ＰＰＳと略記する）の繊維化に係る基
本特許であり、一般的な繊維化技術の適用が述べられて
いるに過ぎず、ＰＰＳポリマの特徴を生かした新規な製
糸技術は開示されていない。そして得られたＰＰＳ繊維
の物性も優れたものではなく、例えば実施例２によれば
強度はたかだか２．７５ｇ／ｄのものか記載されている
に過ぎない。

また特開昭５７−１４３５１８号公報はＰＰＳの製糸に
関する技術であり、２段延伸法の条件を開示しているも
のの、繊維構造との関連については明確にされてなく、
明細書中には最も優れた力学特性の場合でも強度が５．
８ｇ／ｄ、伸度か１３％に過ぎず、得られるＰＰＳ繊維
は十分な強伸度を有しているとは云えない。

特開昭６１−２１５７１５号公報は、剪断速度が２００
ｓｅｃ−’での溶融粘度μ（３１０℃）が６０００〜２
００００ポイズの比較的高粘度ポリマのポリアリーレン
チオエーテル（ポリフェニレンサルファイド）を製糸し
て、直径１〜５０μ、引張り強度≧４０ｋｇ／ｍｍ’（
３，３ｇ／ｄ）、引張り弾性率≧５００ｋｇ／ｍｍ’（
４１ｇ／ｄ）、引張り強度（２００℃）≧２０ｋｇ／ｍ
ｍ’　（１，７ｇ／ｄ）のＰＰＳ繊維を得る方法を開示
している。

また、該繊維を直接紡糸延伸によって製造し、その際、
融点−１００℃以上の高温で０．０２〜１００秒熱処理
する方法を開示している。

しかしながら、該公報に記載された実施例によれば、強
度は最高でも７０　ｋ　ｇ　／ｍｍ’　（５゜７８　ｇ
　／　ｄ　）で、伸度については記載がなく、十分な強
伸度が得られているとは云えない。また、直接紡糸延伸
において熱処理温度か（融小−１００℃）以上の高温で
あることから、収縮率の低いポリフェニレンサルファイ
ド繊維が得られることを特徴としている。

すなわち、従来公知のＰＰＳ繊維は５．５ｇ／ｄ以上の
高強度、２０％以上の高伸度、および適度な収縮特性を
有する繊維は得られていない。またＰＰＳ繊維の耐熱性
および、耐薬品性を生かしたバグフィルタ−スクリム基
布をはじめとする織物用繊維として最適な毛羽の著しく
少ない繊維が提供されないという課題を有していた。

本発明の目的は高強度、高タフネスで適度な収縮特性を
有し、織物用途に適した著しく毛羽の少ない、例えば百
方ｍ当り１ケ以下、好ましくは０．１ケ以下の繊維を効
率的に製造することにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の構成
は、 （１）単糸繊度５０デニール以下の連続したフィラメン
トからなるポリフェニレンサルファイド繊維であって、
下記（イ）〜（ニ）の繊維構造パラメータを同時に満足
することを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維
。

（イ）複屈折（Δｎ）が３００Ｘ１０−”以上であるこ
と。

（ロ）広角Ｘ線散乱から求めたみかけの結晶サイズＤ、
２゜。、が２０Å〜２８人であること。

（ハ）小角Ｘ線散乱による長周期構造が認めらないこと
。

（ニ）動的粘弾性によって求めた正接損失主分散ピーク
温度（Ｔα）か１６５６Ｃ以上であること。

（２）前記第（１）項記載のポリフェニレンサルファイ
ド繊維において、下記（ホ）〜（ト）の繊維物性を有す
るポリフェニレンサルファイド繊維。

（ホ）強度が５．５ｇ／ｄ以上であること。

（へ）伸度か２０％以上であること。

（ト）沸騰水収縮率が２，０〜８，０％であること。

（３）ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法にお
いて、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１００〜６００
のポリフェニレンサルファイドポリマを用い、該ポリマ
ーからなるペレットを３１０〜３４０℃の温度で溶融し
た後、２０μ以下の細孔を有する濾過フィルターおよび
直径０．１〜０．５ｍｍの口金孔を順次通過させて紡出
糸条となし、該紡出糸条を、前記口金孔が穿孔された口
金の直下５〜３０ｃｍ間の雰囲気温度が１５０〜３５０
℃となるよう調節された保温筒または加熱筒で囲まれた
高温雰囲気中を通過させた後、１００℃以下の温風また
は冷風で冷却するして冷却糸条となし、該冷却糸条に油
剤を付与した後、速度３００〜１０００ｍ／分で回転す
る引取りロールで引取り、該引取りロールで引取った未
延伸糸条を一旦巻取ることなく連続して熱延伸域に移行
させ、延伸倍率３．０〜５５倍で、延伸時の雰囲気また
はロール表面の最高温度を１２０〜１８０℃となして熱
延伸を施こすることを特徴とするポリフェニレンサルフ
ァイド繊維の製造方法。

である。

本発明に係るポリフェニレンサルファイド繊維（以下Ｐ
ＰＳ繊維という）は単糸繊度が５０デニール以下の連続
したフィラメントである。

単糸繊度が５０デニールを越えると、本発明に係るＰＰ
Ｓ繊維の特徴とする繊維構造パラメーターおよび繊維物
性の全てを満足することはできず、また本発明に係る製
造方法によっては得られない。

本発明ＰＰＳ繊維は複屈折が３００Ｘ１０−’以上、好
ましくは３５０Ｘ１０−３以上と高配向である。複屈折
が３００Ｘ１０−３以下では５゜５ｇ／ｄ以上の高強度
繊維か？Ｇられない。

本発明ＰＰＳ繊維は広角Ｘ線散乱から求めた見掛けの結
晶サイズＤ　Ｂｏｏ、か２０〜２８人、好ましくは２２
〜２６人と比較的小さいことが特徴である。従来のＰＰ
Ｓ繊維は２６Å以上、通常は２８〜３０人である。紡糸
と延伸を分割した２工程法で製造したり、直接紡糸延伸
法に於いて、高温、長時間の熱処理をした場合は結晶サ
イズが大きくなり、本発明繊維の比較的小さな結晶サイ
ズは直接紡糸延伸法で、本発明に係る方法で特定した熱
履歴を紅だ場合に達せられる。

また、本発明ＰＰＳ繊維は小角Ｘ線散乱で測定される長
周期構造が認められないことを特徴とする。従来のＰＰ
Ｓ繊維は１００〜１２０人の長周期構造が認められる。

高配向、高強度でありながら長周期構造を示さないＰＰ
Ｓ繊維は本発明に係る特定の条件からなる直接紡糸延伸
法によって得られる。

次に、本発明ＰＰＳ繊維は動的粘弾性挙動に於いて従来
ＫＰＰＳ繊維に比較して特異であり、正接損失主分散ピ
ーク温度か１６５℃以上、好ましくは１７０℃以上と高
い。従来のＰＰＳ繊維は１６５℃未満である。

本発明繊維は非晶部の分子鎖の運動がより高温まで拘束
されていることを示しており、この高温特性はＰＰＳ繊
維の特徴である耐熱性を一層顕著にする。

以上の繊維構造パラメーターで特徴づけられる本発明Ｐ
ＰＳ繊維は強度が５．５ｇ／ｄ以上、伸度が２０％以上
、好ましくはそれぞれ５．８ｇ／ｄ以上、２５％以上と
高強度で高タフネスである。また沸騰水収縮率が２．０
〜８．，０％、好ましくは３０〜６．０％とＰＰＳ繊維
の用途に適した収縮率を有する。特に強伸度は従来繊維
では得られなかった優れた特性を有している。

上記繊維構造パラメーターおよび繊維物性を発現するＰ
ＰＳ繊維は以下の新規な方法によって製造することがで
きる。

本発明に用いるポリフェニレンサルファイドポリマはメ
ルトフローレート（ＶＦＲ）が１００〜６００の実質的
に線状のポリマを用いるか、トリクロロベンゼン（ＴＣ
Ｂ）を０．１重量％以下含有した架橋ポリマであっても
よい。

メルトフローレート（ＭＦＲ）は測定温度を３１６℃、
荷重を５ｋｇｆとしたＡＳＴＭ　Ｄ１２３８−８２法に
よって測定されたポリマの溶融流れである。

市販のポリフェニレンサルファイドポリマは１００〜２
００℃で２時間以上、通常は４〜４８時間乾燥すること
が好ましい。主として低沸点物の除去およびまたは適度
に結晶化させておくことが紡糸機への噛みこみ特性をよ
くするからである。

本発明のポリフェニレンサルファイドポリマは好ましく
はエクストルーダー型紡糸機で溶融し、２０μ以下、好
ましくは１０μ以下の開孔を有する濾過フィルターを通
過させた後、０゜１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２〜
０．３ｍｍの細孔を有する紡糸口金より紡出し紡出糸条
となす。

次に、紡出糸条は口金直下５　”　３０　ｃ　ｍ間の雰
囲気温度が１５０〜３５０℃となるよう保温筒または加
熱筒で囲まれた高温雰囲気中を通過させた後、１００℃
以下の温風で冷却する。口金直下に設けた高温雰囲気は
、ポリマのメルトフローレート（ＭＦＲ）、糸条の繊度
、紡糸速度等に合わせて適切な条件を選択する。

前記の口金直下に高温雰囲気を設けることなく紡糸する
と、特に太い繊度糸状を安定に紡糸延伸することが困難
である。該高温雰囲気を通過せしめた糸条の冷却は１０
０℃以下、好ましくは８０〜２０℃の温風ないし冷風を
用いる。

次に、冷却固化した糸条に通常ＰＰＳ繊維に用いられて
いる油剤を付与した後、速度３００〜１０００ｍ／分で
回転する引取りロールで引取られ未延伸糸条となる。紡
糸速度が１０００ｍ／分を越えると５．５ｇ／ｄ以上で
、２０％以上の伸度を有する高強度、高タフネス糸は得
られない。３００ｍ／分未満では製糸効率が低く、工業
的に不利である。

前記の未延伸糸条は一旦巻き取ることなく連続して熱延
伸する。通常は２段以上の多段延伸が用いられる。延伸
倍率は紡糸条件に応じて３゜０〜５．５倍、好ましくは
３．５〜５，０倍である。２段延伸を用いるの場合、１
段目の延伸は総合延伸倍率の７０％以上、通常は７５〜
８５％とし、残りを２段目の延伸で行う。延伸温度は最
高温度を１２０〜１８０℃とする。１２０℃未満または
１８０℃を越えると本発明繊維の構造パラメーターおよ
び繊維物性を有するポリフェニレンサルファイド繊維は
得られない。

また本発明の目的とする織物用途に適した毛羽の著しく
少ない繊維を得ることはできない。

熱延伸を終了した繊維はリラックスロールとの間で弛緩
熱処理をした後巻取る。弛緩率は０〜１０％、好ましく
は２〜６％の範囲で行う。

以上本発明に係る方法によって、本発明ＰＰＳ繊維は特
定の繊維構造パラメーターと高強度、高タフネスで適度
な収縮特性を有し、織物用途に適した、著しく毛羽の少
ない、例えば百方ｍ当り１ケ以下、好ましくは０．１ケ
以下の繊維を効率的に製造することかできる。

次に実施例に基ついて説明するか、本発明明細書本文、
及び実施例中に記載した繊維特性の定義、及び測定法は
次の通りである。

（ａ）複屈折（Δｎ）： 日本光学工業（株）製Ｐ　ＯＨ型偏光顕微鏡により、光
源にナトリウム＝Ｄ線を用いた通常のベレックコンベン
セーター法によって測定した。

（ｂ）見掛けの結晶サイズ（Ｄ　（２００））　　：理
学電気（株）製小角Ｘ線散乱装置４０３６Ａ２型を用い
て、ＣｕＫα（Ｎｉフィルタ使用）を線源として、カウ
ンター法で測定した。出力は３５ｋｖ、１５ｍｍＡでス
リフトは１ｍｍφピンホールコリメーターを用いた。撮
影条件は、カメラ半径４０ｍｍ、フィルムはＫｏｄａｋ
　　ＤＥＦ−５、露出時間３０分とした。

見掛けの結晶サイスの算出は、面指数（２００）のピー
クの半値幅から、下記の５ｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて
計算した。

Ｌ　（ｈｋ　ｌ）＝にλ／βｏＣＯ８θＢただし、Ｌ（
ｈｋｌ）は微結晶の垂直な方向の平均の大きさ、Ｋは１
０１λはＸ線の波長、βｏ＝（β、−β　２）　ｌ／２
）β６は見かけの半値巾（測定値）、β１−０６、β６
はブラッグ角である。

（Ｃ）長周期（Ｊ）： 理学電気（株）製小角Ｘ線装置ＲＵ−２００型を用いて
、Ｃｕｋα（Ｎｉフィルター使用）を線源として写真法
で測定した。出力は５０ＫＶ、２００ｍｍＡで、スリッ
トは０゜３ｍｍφピンホールコリメーターを用いた。

撮影条件は、カメラ半径４００ｍｍ、フィルムはＫｏｄ
ａｋ　　ＤＥＦ−５、露出時間９０分とした。

小角Ｘ線写真上の距離ｒから、Ｂｒａｇｇの式 ％式％） （ただし、Ｒ・カメラ半径、λ：Ｘ線の波長、Ｊ：長周
期） を用い、計算した。

（ｄ）正接損失ピーク温度（Ｔα）： （株）オリエンチック社製”ＶｉｂｒｏｎＤＤＶ−ｎ”
を用い、振動数１１０Ｈｚ、昇温速度３℃／分で空気浴
中で測定した。

（ｅ）強度（Ｔ／Ｄ）、伸度（Ｅ）： 強度、初期引張り抵抗度はＪＩＳ　　ＬＩＯ１７の定義
及び測定法によった。ＳＳ曲線を得るための引張り試験
の具体的条件は次の通りである。

試料を総状にとり、２０℃、６５％ＲＨの温湿度調節さ
れた部屋に２４時間以上放置後、“テンシロン　ＵＴＬ
−４Ｌ”型引張試験機（オリエンチック社製）製）を用
い、試長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分て測定した。

（ｆ）沸騰水収縮率（ＪＳ）： 試料を総状にとり、２００Ｃ，６０％ＲＩ−１の温湿度
調整室で２４時間以上放置した後、試料の０．１ｇ／ｄ
に相当する荷重をかけて測定した長さり。の試料を、無
張力状態で沸騰水浴中で３０分間処理した後、浴から取
り出して、上記温湿度調整室で４時間放置し、再び一ト
記荷重をかけて測定した長さり、から次式により算出し
た。

、ａｓ−［（ｒ−ｏ−Ｌ＋）／Ｌｏ）Ｘ１００　（％）
［実施例］ 実施例−１ メルトフローレートが３００のポリフェニレンサルファ
イドポリマをエクストルーダー型紡糸機で３３０℃で溶
融し、紡糸バック中で５μの細孔を有する金属フィルタ
ーで濾過した後、０．２５ｍｍφの細孔を１００ホール
有する紡糸口金を通して紡出して紡出糸条となし、吐出
量は巻取り糸条が約４００デニールとなるよう製糸条件
に合せて変化させた。

紡出糸条は、口金直下１５ｃｍ間の雰囲気温度を３２０
℃に保持した加熱筒中を通過させた後、６０℃の温風で
冷却し、冷却固化した糸条に水系エマルジョン油剤を付
与し、次いで所定の速度で回転する非加熱の引取りロー
ルで引取り未延伸糸条となし、該糸条は一旦巻取ること
なく連続して６０℃に加熱したフィードロールとの間で
５％のストレッチをかけた後、該フィードロールと１０
０℃の第１延伸ロールとの間で１段目の延伸をし、次い
て該１段延伸ロールと所定温度に加熱した第２延伸ロー
ルとの間で２段めの延伸を行なった。次に該２段延伸ロ
ルと非加熱のリラックスロールとの間で弛緩させた後、
ワインダーで巻取り本発明繊維を得た。

前記引取りロールおよび各延伸ロールはネルソンタイプ
であり、１段延伸中に４　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ２Ｇの圧
空で交絡処理を行なった。

前記製造条件について第１表に示すとともに得られたＰ
ＰＳ繊維（実施例−１）の繊維の特性は第２表（実施例
）に示す通りである。

実施例−２，３および比較例−１〜８ 実施例−１の製糸条件のうち１部を変更して、ＰＰＳ繊
維を得た。各製糸条件を示すとともに得られたＰＰＳ繊
維の特性は第２表に示す通りであった。

（以下余白） ［発明の効果コ 本発明に係るＰＰＳ繊維は５．５ｇ／ｄ以上の高強度で
、２５％以上の高伸度を有し、かつ特定の範囲の収縮率
を有するＰＰＳ繊維であって、特に織物用途に適した著
しく毛羽の少ない、例えば百方ｍ当り１ケ以下であるＰ
ＰＳ繊維を製造する方法を提供するものである。

本発明に係るＰＰＳ繊維は前記の優れた特性を有し、特
にバグフィルタ−スクリム基布、モーター結束紐および
モーター用バインドテープ等に好適である。

また本発明に係るＰＰＳ繊維の製造方法は品質および製
糸工程の安定性に優れ、前記の本発明に煮かかる優れた
特性を有するＰＰＳ繊維を効率的に製造することができ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）単糸繊度５０デニール以下の連続したフィラメン
   トからなるポリフェニレンサルファイド繊維であって、
   下記（イ）〜（ニ）の繊維構造パラメータを同時に満足
   することを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維
   。 （イ）複屈折（Δｎ）が３００×１０＾−＾３以上であ
   ること。 （ロ）広角Ｘ線散乱から求めた見掛けの結晶サイズＤ＿
   （＿２＿０＿０＿）が２０Å〜２８Åであること。 （ハ）小角Ｘ線散乱による長周期構造が認めらないこと
   。 （ニ）動的粘弾性によって求めた正接損失主分散ピーク
   温度（Ｔα）が１６５℃以上であ ること。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項記載のポリフェニレン
   サルファイド繊維において、下記（ホ）〜（ト）の繊維
   物性を有するポリフェニレンサルファイド繊維。 （ホ）強度が５．５ｇ／ｄ以上であること。 （ヘ）伸度が２０％以上であること。 （ト）沸騰水収縮率が２．０〜８．０％であること。
3. （３）ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法にお
   いて、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１００〜６００
   のポリフェニレンサルファイドポリマを用い、該ポリマ
   ーからなるペレットを３１０〜３４０℃の温度で溶融し
   た後、２０μ以下の細孔を有する濾過フィルターおよび
   直径０．１〜０．５ｍｍの口金孔を順次通過させて紡出
   糸条となし、該紡出糸条を、前記口金孔が穿孔された口
   金の直下５〜３０ｃｍ間の雰囲気温度が１５０〜３５０
   ℃となるよう調節された保温筒または加熱筒で囲まれた
   高温雰囲気中を通過させた後、１００℃以下の温風また
   は冷風で冷却して冷却糸条となし、該冷却糸条に油剤を
   付与した後、速度３００〜１０００ｍ／分で回転する引
   取りロールで引取り、該引取りロールで引取った未延伸
   糸条を一旦巻取ることなく連続して熱延伸域に移行させ
   、延伸倍率３．０〜５．５倍で、延伸時の雰囲気または
   ロール表面の最高温度を１２０〜１８０℃となして熱延
   伸を施こすることを特徴とするポリフェニレンサルファ
   イド繊維の製造方法。