JPH11293522A - 溶融液晶性ポリエステル繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的性能に優れ、かつ細デニール（具体的
には３ｄ以下、特に１ｄ以下）の溶融液晶性ポリエステ
ル繊維及びその効率的な製造方法を提供する。 【解決手段】 溶融液晶性ポリエステルに該溶融液晶性
ポリエステルと非相溶であるポリマーを０．１〜５重量
％配合した混合物を紡糸して繊度が３ｄ以下の溶融液晶
性ポリエステル繊維を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細デニール溶融液晶性
ポリエステル繊維及びその効率的な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融液晶性ポリエステル繊維は高
強度高弾性率を有していることが知られており、様々な
用途への展開が行われている。しかしながら、溶融液晶
性ポリエステル繊維は溶融紡糸したのみで高度に配向結
晶化しているため、さらに延伸を行って繊度を小さくす
ることができない問題があった。一般に、高度に延伸す
ると配向結晶化及び細デニール化が進行するが、紡糸原
糸の段階で高度に配向結晶化している溶融液晶性ポリエ
ステル繊維には、このような技術は適用できない。以上
のことから、細デニールの溶融液晶性ポリエステルを得
るための方法が検討されている。

【０００３】たとえば、海島型繊維を紡糸したのち、海
成分を溶剤によって溶出または分解剤で分解除去し、島
成分のみを極細繊維をして得る方法や、非相溶な２成分
以上のポリマーからなる複合繊維を紡糸した後、薬液や
衝撃等の作用によりポリマー間をバラバラに分割して極
細繊維を得る方法などが特開昭５４―７７６９１号公
報、特公平１―１７４４０８号公報等に開示されてい
る。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では溶融紡糸の段階で複雑な構造の特殊な紡糸口金
が必要であること、溶出や分割等のための特殊な工程が
必要であること等のために工業的生産においてコストが
極めて高くなる問題がある。これに対して、細デニール
化を達成するために、直径０．１ｍｍ以下の細孔ノズル
を用い、ポリマーの溶融粘度、ノズル通過時の剪断速
度、ノズルにおける吐出線速度、巻取速度、ドラフト、
紡糸ノズル温度及び急冷条件を特定の範囲として紡糸す
る方法が特開平６―１６６９０９号公報に開示されてい
る。しかしながらかかる方法では生産効率が低く、また
繊度が小さくなると断糸等が発生しやすくなり、効率的
に製造できる繊維のデニールには限界があった。

【０００４】また溶融粘度５００ｐｏｉｓｅ以下の溶融
液晶性ポリエステルを配合して３デニール以下の繊維を
製造することが特開平６―２５７０１５号公報に開示さ
れているが、かかる方法により細デニール繊維を得るに
は溶融粘度５００ｐｏｉｓｅ以下の溶融液晶性ポリエス
テルを多量に配合する必要があるため、曳糸性や繊維性
能が低下しやすくなる問題があり、特に１ｄ以下の繊維
を工業的に生産するのは実質的に困難であった。本発明
の目的は、以上の問題を鑑み、３ｄ以下、特に１ｄ以下
の溶融液晶性ポリエステル繊維を高い繊維性能を損うこ
となく効率的に提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１） 溶融
液晶性ポリエステルを含む繊維であって、該溶融液晶性
ポリエステルと非相溶であるポリマーを０．１〜５重量
％含み、かつ繊度が３ｄ以下である溶融液晶性ポリエス
テル繊維、（２） 溶融液晶性ポリエステルを含む繊維
であって、該溶融液晶性ポリエステルと非相溶であるポ
リマーを０．１〜５重量％含み、かつ繊度が１ｄ以下で
ある溶融液晶性ポリエステル繊維、（３） 溶融液晶性
ポリエステルを含む繊維であって、メタクリレート系ポ
リマーを０．１〜５重量％含む請求項１又は請求項２に
記載の溶融液晶性ポリエステル繊維、（４） 溶融液晶
性ポリエステル９５〜９９．９重量部及び該液晶性ポリ
エステルと非相溶であるポリマーを０．１〜５重量部含
む混合物を、吐出線速度と巻取速度の比（ドラフト）５
０以上、巻取速度１５００〜９０００ｍ／分で溶融紡糸
する繊度３ｄ以下の溶融液晶性ポリエステル繊維の製造
方法、に関する。

【０００６】本発明に用いられる異方性溶融相を形成し
得る芳香族ポリエステルとしては、例えば芳香族ジオー
ル、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸
等より得られるポリマーであり、好適には化１〜化３に
示す反復構成単位の組み合わせからなるポリマーが挙げ
られる。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【化２】

【０００９】

【化３】

【００１０】溶融液晶性ポリエステルの融点Ｔｍは、紡
糸性等の点から２６０〜３６０℃、特に２７０〜３２０
℃であるのが好ましい。とりわけ好ましくは、化３に示
す（Ａ）、（Ｂ）の構成単位から成る部分が６０モル％
以上である溶融液晶性ポリエステルであり、特に（Ａ）
と（Ｂ）の合計量に対する（Ｂ）の成分が５〜４５モル
％である芳香族ポリエステルが紡糸性や繊維物性等の点
でもっとも好ましい。成分中には、その強力が実質的に
低下しない範囲で、他のポリマーあるいは添加剤（顔
料、カーボン、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、蛍光増
白剤等）を含んでいても良い。

【００１１】本発明は、溶融液晶性ポリエステルに対し
て非相溶のポリマー（以下単に非相溶性ポリマーと称す
場合がある）を少量配合することにより、高い繊維性能
を損うことなく細デニール繊維を効率的に製造できるこ
とを見出したものである。非相溶性ポリマーを配合する
ことにより細デニール繊維が得られる理由は明らかでは
ないが、非相溶性ポリマーが滑剤として作用し、伸長流
動性が変化することによって配向結晶化が抑制され、細
デニール化が容易になるものと推定される。本発明によ
れば３デニール以下、特に１デニール以下、さらに０．
６ｄ以下の繊維を効率的にかつ繊維性能を実質的に損う
ことなく製造できる。

【００１２】なお本発明にいう非相溶性ポリマーとは、
該ポリマーを溶融液晶性ポリエステルに配合しこれを透
過型顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した際、溶融液晶性ポリエ
ステル相中に島成分（粒子状）となって存在するポリマ
ーをいう。相溶性の高いポリマーを用いた場合には本発
明の効果は得られない。本発明においては、溶融液晶性
ポリエステル中に非相溶性ポリマーが微分散しているの
が好ましく、非相溶性ポリマーにより形成された島の直
径が３μm以下、特に１μm以下であるのが好ましい。

【００１３】本発明に使用できる非相溶性ポリマーは特
に限定されないが、繊維の諸性能に与える影響が小さ
く、かつ曳糸性及び繊維性能を大きく損うことなく細デ
ニール繊維が得られることから特に化４に示された繰り
返し単位を有するものを用いるのが好ましい。なおここ
でＲ１、Ｒ２はＣ、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、ハロゲン原子
から選ばれた任意の原子を組み合せてなる置換基であ
り、ｎは１以上の整数を示す。細デニール化の点からは
Ｒ１とＲ２の分子量の和は４０以上であるのが好まし
く、非相溶性ポリマーの分子量は１０００以上であるの
が好ましい。

【００１４】

【化４】

【００１５】具体的にはポリメタクリレート及びその誘
導体、ポリアクリレート及びその誘導体、ポリスチレン
及びその誘導体、ポリ（４―メチルー１―ペンテン）、
ポリオクタジセンー１、ポリビニルベンジル及びその誘
導体等が挙げられる。特にメタクリレート系ポリマー及
び／又はスチレン系ポリマーを用いるのが好ましく、な
かでもメタクリレート系ポリマー（ＰＭＭＡ）を用いる
のが好ましい。ＰＭＭＡを用いた場合、高い繊維性能を
維持したままで通常の方法では効率的に得られにくい１
ｄ以下、特に０．６ｄ以下の繊維を得ることができる。

【００１６】非相溶性ポリマーは０．１〜５重量％／繊
維重量、特に１〜４重量％／繊維重量配合するのが好ま
しい。本発明においては非相溶性ポリマーをごく少量配
合するのみで顕著な細デニール化効果が得られ、また繊
維性能に与える影響も小さいことから優れた効果が得ら
れる。

【００１７】本発明の繊維の製造方法は特に限定されな
いが、以下のような方法で製造するのが好ましい。まず
溶融液晶性ポリエステル９５〜９９．９重量部（好適に
は９６〜９９重量部）及び非相溶性ポリマーを０．１〜
５重量部（好適には１〜４重量部）を混合して紡糸用チ
ップを製造する。紡糸用チップは紡糸前に乾燥して水分
を除去するのが好ましい。

【００１８】該紡糸用チップを溶融してノズルから気体
中に吐出するが、細デニール化及び曳糸性の点から直径
０．２ｍｍ以下、特に０．１１〜０．１５ｍｍのノズル
を用いるのが好ましい。このとき、細デニール化、繊維
性能及び曳糸性の点から、吐出線速度と巻取速度の比
（ドラフト）を５０以上、特に１００以上、さらに２０
０以上、なかでも３００以上５００以下とするのが好ま
しい。従来の方法ではドラフトをあげると断糸等が発生
しやすくなる問題があるが、本発明においてはドラフト
を上げても断糸等が発生しにくく、また細デニール化を
大きくすすめることができる。同様の理由から、吐出線
速度は１５〜８０ｍ／分、特に１６〜４０ｍ／分とする
のが好ましく、巻取速度は１５００〜９０００ｍ／分、
特に２５００〜８５００ｍ／分、さらに５０００〜８０
００ｍ／分、なかでも６０００〜８０００ｍ／分とする
のが好ましい。

【００１９】従来、巻取速度を高くするとドラフトが大
きくなり、繊維性能を損うことなく細デニール化できる
反面、断糸が発生しやすくなる問題があった。本発明に
おいては紡糸速度を６０００ｍ／分以上、特に７０００
ｍ／分以上にした場合であっても実質的に断糸が生じ
ず、繊維性能に優れた細デニール繊維を効率的に製造す
ることができる。巻取速度が大きくなると生産効率が高
くなり、短時間に多量の繊維が得られるために工程性及
びコストの点からも優れた効果が得られる。

【００２０】また紡糸ノズル通過時の剪断速度は１０⁴
〜１０⁹ｓｅｃ^-1、特に１×１０⁴〜３×１０⁴ｓｅｃ^―1
とするのが好ましい。一般に細デニール繊維を得るため
にノズル孔径の小さいノズルが用いられるが、ノズル径
があまりにも小さくなると剪断力が高くなって断糸等が
生じ易い問題が生じる。しかしながら、本発明において
は、ノズル孔を過度に小さく（剪断速度を過度に大き
く）することなく、ドラフトを高めることにより細デニ
ール化繊維を得ることが可能であるため、断糸等の問題
が発生しにくく優れた効果が得られる。断糸は２回／８
時間程度以下、さらに０〜１回／８時間程度であるのが
好ましい。なお本発明に言う剪断速度（γ）とは、ノズ
ル平均半径をｒ（ｃｍ）、単孔当たりのポリマー吐出量
をＱ（ｃｍ³／ｓｅｃ）とするとき、γ＝４Ｑ／πｒ³で
計算される。

【００２１】本発明により得られた紡糸原糸をそのまま
用いても良いが、場合によっては次のような熱処理を施
すことにより強度、弾性率の繊維性能を改善することも
できる。熱の供給は、気体等の媒体を行う場合、加熱
板、赤外ヒーター等による輻射を利用する方法、熱ロー
ラー、プレート等に接触して行う方法、高周波等を利用
した内部加熱方法等がある。加熱媒体として用いる気体
は、窒素等の不活性ガス、あるいは窒素と酸素、炭酸ガ
ス等の混合気体及び空気等が用いられる。熱処理雰囲気
は露点が−２０℃以下、好ましくは−４０℃以下の気体
が良い。熱処理は、目的により緊張下あるいは無緊張下
どちらで行ってもよい。また形状は、カセ状やチーズ
状、トウ状（金網にのせて処理する）、あるいはローラ
間で行われる。好ましい熱処理温度条件は、Ｔｍ−６０
℃からＴｍ＋２０℃（ここでＴｍは溶融液晶性ポリエス
テルの融点）の範囲で、Ｔｍ−４０℃から順次昇温して
いくパターンがより好ましい。熱処理時間は、目的の性
能により数秒から数十時間行うことができる。

【００２２】本発明によれば、繊維性能を実施的に損う
ことなく細デニール繊維が得られる。繊維の強度は１２
ｇ／ｄ以上、特に１５ｇ／ｄ以上、さらに２０ｇ／ｄ以
上、なかでも２５ｇ／ｄ以上であるのが好ましく、弾性
率は４００ｇ／ｄ以上、さらに５００ｇ／ｄ以上、特に
５５０ｇ／ｄ以上であるのが好ましい。

【００２３】本発明の繊維はあらゆる形態で用いること
ができる。たとえばフィラメント糸、カットファイバ
ー、紡績糸、紐状物、ロープ状物、布帛（織物、編物、
不織布等）などが挙げられる。特に細デニール繊維であ
ることから、布帛とした場合に優れた効果が得られる。
勿論、他の繊維と併用してもかまわない。

【００２４】本発明の繊維はあらゆる用途に使用でき、
たとえば次のようなものが挙げられる。 １．樹脂補強用（カーボン、ガラス繊維との複合化を含
む）に使用されるもの スキー板、ゴルフクラブ、ホッケー、ゲートボールのヘ
ッドおよびシャフト、テニス、バトミントン、スカッシ
ュ等のラケットフレーム、芝刈機用のパイプ、ヘルメッ
ト、バット、メガネフレーム、プリント基盤、モーター
回転子のスロット、絶縁物、パイプ、高圧容器、二輪
車、自動二輪車、自動車、列車、リニアモーターカー、
船、ヘリコプター、飛行機、宇宙船等の一次あるいは二
次構造体、壁板、柱等、住宅用建材

【００２５】２．ゴム補強用に使用されるもの タイヤ、コンベヤベルト、動力伝達用ベルト、各種タイ
ミングベルト、ホース等のゴム補強用資材 ３．パルプ状で使用されるもの １）摩耗材（他繊維との混合使用、樹脂の補強） ブレーキライニング、クラッチフェーシング、軸受け ２）その他 パッキン材、ガスケット、濾過材、研磨材

【００２６】４．カットファイバー、チョップドヤーン
状で使用されるもの 紙（絶縁紙、耐熱紙）、スピーカー用振動材、セメント
補強材、樹脂補強材 ５．フィラメント、紡績糸ヤーン状で使用されるもの コントロールケーブル、ヒーター線芯糸、テンションメ
ンバー（光ファイバー、電線、ヘッドコーン等）、ロー
プ、コード、ザイル、命綱、釣糸、漁網、延縄 ６．織物あるいは編物状で使用されるもの スクリーン紗、ヨットセール、テント、膜類、防弾チョ
ッキ、安全手袋、安全ネット、耐熱用品、前掛け等保護
具、ゴム補強用基布、自動車、列車、リニアモーターカ
ー、船、飛行機、飛行船等の内張が挙げられる。

【００２７】なかでも機械的性能等に優れ、かつ細デニ
ールを有していることから、人工皮革、各種織物、ワイ
ピングクロス、フィルター、スクリーン紗、電気絶縁紙
等の衣料用及び産業用の用途に広く使用できる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明は、これらにより限定されるものでは
ない。本実施例、比較例に記載されている重量平均分子
量の測定は次のようにして行った。 ［融点 ℃］溶融液晶性ポリエステルの融点（ＭＰ）
は、示差走査熱量計（ＤＳＣ：例えばmettler社製、Ｔ
Ａ3000）で観察される主吸熱ピ−クのピ−ク温度を測定
する（ＪＩＳ Ｋ7121）。具体的には、ＤＳＣ（例えば
Mettler社製 ＴＡ３０００）装置に、サンプルを10〜2
0mgをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリア−ガス
として窒素を100cc/分流し、２０℃／分で昇温したとき
の吸熱ピ−クを測定する。ポリマ−の種類により上記１
st Runで明確な吸熱ピ−クが現れない場合は、５０℃
／分の昇温速度で予想される流れ温度よりも５０℃高い
温度まで昇温し、その温度で３分間完全に溶融した後、
８０℃／分の速度で５０℃まで冷却し、しかる後に２０
℃／分の昇温速度で吸熱ピ−クを測定する。

【００２９】［溶融粘度 ＭＶ］300 ℃、剪断速度ｒ＝
1000sec ^-1の条件で東洋精機キャピログラフ１Ｃ型を用
いて測定した。 ［対数粘度ηinh ］試料をペンタフルオロフェノ−ルに
0.1 重量％溶解し（60〜80℃）、60℃の恒温槽中でウッ
ペロ−デ型粘度計を用いて相対粘度（ηrel)を測定し、
ηinh ＝ln（ηrel)／ｃにより算出した。なおｃはポリ
マ−濃度（ｇ／ｄｌ）である。

【００３０】〔重量平均分子量の測定〕試料８．６ｍｇ
をペンタフルオロフェノール１０ｍｌに６０〜８０℃で
溶解し、３０℃に冷却した後１８．６ｍｌのクロロホル
ム（試薬、特級）を加え、室温でも系が凝固しない状態
にしてＧＰＣ測定試料に供した。ペンタフルオロフェノ
ール／クロロホルム＝３５／６５の移動相、流速１．０
ｍｌ／分、注入量２００μｌ、示差屈折計を検出器に用
いて行った。得られた分子量分布曲線より常法により重
量平均分子量を求めた（例えば、高分子学会編“高分子
科学実験法”東京化学同人 Ｐ２０２（１９８６）東
京）。

【００３１】［強度ｇ／ｄ、伸度％］ＪＩＳ Ｌ １０
１３に準じ、試長２０cm、初荷重0.1g/d、引張速度10cm
/minの条件で破断強伸度を求め、５点以上の平均値を採
用した。 ［弾性率 ｇ／ｄ］強伸度曲線を作成し、該曲線の原点
付近においてフックの法則に従う直線部分から、弾性率
＝（ｗ／Ｄ）／（ΔＬ／Ｌ）により算出される。なお、
ｗはΔＬ伸長したときの荷重ｇ、Ｄは繊維のデニ−ル、
ΔＬは荷重により伸長した長さ、Ｌは繊維原長を示す。

【００３２】［実施例１］前記構成単位（Ａ）と（Ｂ）
が７３／２７モル％比である溶融液晶性ポリエステル
（ＭＰ＝２８０℃、ＭＶ＝430poise、ηinh＝5.21dl/
g、重量平均分子量２．６８×１０⁵、）９７重量部に、
ＰＭＭＡ（旭化成株式会社製「デルペット８０Ｎ」：化
４におけるＲ１とＲ２の分子量の和７４）を３重量部混
合し紡糸用チップを得た。該チップの断面を透過型電子
顕微鏡を用いて観察すると、溶融液晶性ポリエステル中
にＰＭＭＡが直径約１μｍの島成分を形成して分散して
いた。該混合物を１４０℃の真空乾燥機中１０時間乾燥
させた後、単軸ベント押出し機より押出してサンド（ス
テンレスパウダー）層と金属細線からなる平均空孔径２
０μｍのフィルターで濾過した後、ノズル径０．１２５
ｍｍφ、ノズル温度３２０℃及び表１に記載の条件で紡
糸したところ、曳糸性良好であり、８時間全く断糸しな
かった。

【００３３】得られた紡糸原糸を引続き、ステンレスの
穴あきボビンに無機繊維からなるクッション材（厚さ１
２．５ｍｍ）でカバーしたものの上に巻密度０．６０ｇ
／ｃｍ3で約６ｋｇ巻き、この状態で１５０℃で１時
間、２００℃で４時間、２８０℃で１１時間窒素と空気
雰囲気の組み合わせで熱処理した。得られた熱処理糸の
力学的性能を表１に示す。

【００３４】［実施例２］紡糸条件を表１に記載の条件
に変更した以外は実施例１と同様に紡糸したところ、曳
糸性良好であり８時間全く断糸しなかった。また巻取速
度が大きいことから生産効率の点でも優れた効果が得ら
れた。得られた紡糸原糸は引続き実施例１と同一条件で
熱処理した。得られた熱処理糸の力学的性能を表１に示
す。

【００３５】［比較例１］非相溶性ポリマーのかわり
に、化３に示された構成単位（Ａ）と（Ｂ）が７３／２
７モル％比である重量平均分子量４．２５×１０³のオ
リゴマーを１２重量部配合した混合物を紡糸チップとし
て用いた以外は実施例１と同様に行った。曳糸性は実施
例１及び実施例２よりも劣り８時間紡糸したなかで３回
の断糸があった。熱処理糸の性能を表１に示す。

【００３６】［比較例２］比較例１で得られた混合物を
用いて実施例２と同様の条件で紡糸を行い、１ｄ以下の
繊維を紡糸しようとしたが、１時間の７回の断糸が発生
し実質的に紡糸できなかった。 ［比較例３］ＰＭＭＡを含まないチップを用いた以外は
実施例１と同様に行った。しかし、１時間に５回の断糸
が発生し、実質的に紡糸できなかった。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、機械的性能に優れ、か
つ細デニール（具体的には３ｄ以下、特に１ｄ以下）の
溶融液晶性ポリエステル繊維を効率的に得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融液晶性ポリエステルを含む繊維であ
   って、該溶融液晶性ポリエステルと非相溶であるポリマ
   ーを０．１〜５重量％含み、かつ繊度が３ｄ以下である
   溶融液晶性ポリエステル繊維。
2. 【請求項２】 溶融液晶性ポリエステルを含む繊維であ
   って、該溶融液晶性ポリエステルと非相溶であるポリマ
   ーを０．１〜５重量％含み、かつ繊度が１ｄ以下である
   溶融液晶性ポリエステル繊維。
3. 【請求項３】 溶融液晶性ポリエステルを含む繊維であ
   って、メタクリレート系ポリマーを０．１〜５重量％含
   む請求項１又は請求項２に記載の溶融液晶性ポリエステ
   ル繊維。
4. 【請求項４】 溶融液晶性ポリエステル９５〜９９．９
   重量部及び該液晶性ポリエステルと非相溶であるポリマ
   ーを０．１〜５重量部含む混合物を、吐出線速度と巻取
   速度の比（ドラフト）５０以上、巻取速度１５００〜９
   ０００ｍ／分で溶融紡糸する繊度３ｄ以下の溶融液晶性
   ポリエステル繊維の製造方法。