JP4581297B2 - High strength composite fiber and method for producing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性、耐摩耗性、耐疲労性に優れた高強力高弾性率を有する複合繊維に関するものであり、その利用分野は、一般産業用資材、特にロープ、ゴム補強、ジオテキスタイル、FRC用途、コンピューターリボン、プリント基盤用基布、エアーバッグ、バッグフィルター、スクリーン紗等に幅広く活用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
溶融液晶形成性ポリエステル繊維は、例えば特開昭61−174408号公報にあるように、分子鎖が繊維軸方向に高度に配向しているために、高強力高弾性率を有することが知られている。しかしながら、繊維軸に直角な方向では弱い分子間力が働くのみであるため、摩擦により容易にフィブリルが発生しトラブルの原因となっていた。また、キンクバンドや座屈現象が発生し易く、かつそれが極所に集中する傾向があることから耐疲労性の低いものであった。これらの欠点を改善する目的で、芯成分が異方性溶融相を形成し得る芳香族ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンスルフィドからなる複合繊維が特開平1−229815号公報で提案されている。さらに特開平4−174722号公報ではポリフェニレンスルフィド樹脂を重合後に酸洗浄を行い、主鎖型液晶樹脂と複合紡糸することにより界面剥離の生じにくい複合繊維の製造法が提案されている。
【0003】
一方、ポリフェニレンスルフィド樹脂を非融解性にする方法としては、特公昭60−35370号公報に物品の表面硬度の改良方法として、特開昭63−182413号公報、特開平2−61110号公報、特開平5−209368号公報、特開平5−230712号公報、特開平5−230760号公報などではポリフェニレンスルホン繊維の製造法として開示されているが、これら特許では強度が3〜5g/dと一般的なレベルの繊維しか扱っておらず、また複合繊維についても明確に述べられていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開平1−229815号公報、特開平4−174722号公報に記載されている如く、芯鞘構造にすることで、耐フィブリル化性、耐摩耗性が改良されるのは事実であり、さらにこの複合繊維は紡糸しただけで既に十分な強度、弾性率を有しているが、弛緩熱処理あるいは緊張熱処理により性能を更に向上させることが出来ることが知られている。ところが、この弛緩熱処理あるいは緊張熱処理を鞘成分のポリフェニレンスルフィド樹脂の軟化温度以上で行うと単糸同士の融着が発生し、その後工程の巻き返し等で融着部分が原因となり糸切れ、表面剥離などが発生するという問題点があった。さらに、ポリフェニレンスルフィド樹脂の融点よりもさらに高い融点の溶融液晶形成性ポリエステルとの組み合わせでは、固相重合をポリフェニレンスルフィド樹脂の融解しない温度で行なわざるを得ないため、溶融液晶形成性ポリエステル本来の強度が発現出来ないという問題があった。また、先にも述べたがポリフェニレンスルフィドを非溶融性とする方法においても強度が3〜5g/dと一般的なレベルの繊維しか扱っておらず、また複合繊維についても明確に記載されておらず、本発明の高強度繊維を得るためには不十分なものであった
本発明は、これら従来の複合繊維の固相重合時の問題点を解決し、従来よりも優れた工程通過性をもつ高強度複合繊維を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、かかる課題を達成するため、以下の構成を有する。
1.芯成分が溶融液晶形成性ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンスルフィド樹脂である芯鞘型複合繊維において、該複合繊維の強度が10cN/dtex以上、及びヤング率が570cN/dtex以上であり、かつ該鞘成分が非融解性(400℃において非溶融)であることを特徴とする高強度複合繊維。
2.複合繊維が20dtex以下のモノフィラメントであることを特徴とする1項記載の高強度複合繊維。
3.芯成分が溶融液晶形成性ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンスルフィド樹脂を原料として芯鞘型複合繊維を製造するに際し、溶融紡糸した該複合繊維を酸化処理することにより鞘成分を非溶融性(400℃において非溶融)とした後、該複合繊維を、酸化処理する前の鞘成分のポリフェニレンスルフィド樹脂の融点以上の温度で固相重合することを特徴とする高強度複合繊維の製造方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明を詳細に述べる。
【0008】
本発明に用いられる溶融液晶形成性ポリエステルとは、加熱して溶融した際に光学的異方性を呈するポリエステルを指す。この特性は、例えば、試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、偏光顕微鏡で試料の透過光を観察することにより認定できる。
【0009】
本発明に用いられる溶融液晶形成性ポリエステルとしては、A.芳香族オキシカルボン酸の重合物、B.芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、脂肪族ジオールの重合物、C.AとBとの共重合物などがあげられる。また、溶融液晶形成性ポリエステルの重合処方は従来公知の方法を用いることができる。
【0010】
ここで芳香族オキシカルボン酸としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸など、または上記芳香族オキシカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などがあげられる。芳香族ジカルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸など、または上記芳香族ジカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などがあげられる。
【0011】
芳香族ジオールとしては、ハイドロキノン、レゾルシン、ジオキシジフェニール、ナフタレンジオールなど、または上記芳香族アルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などがあげられる。脂肪族ジオールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどがあげられる。
【0012】
そして、本発明においては、前記のモノマーなどを重合したポリエステルを広く用いることができる。その好ましい例として、p−ヒドロキシ安息香酸成分とエチレンテレフタレート成分とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と4,4−ジヒドロキシビフェニルとテレフタル酸および/またはイソフタル酸とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と6−ヒドロキシ2−ナフトエ酸成分とが共重合されたもの、p−ヒドロキシ安息香酸成分と6−ヒドロキシ2−ナフトエ酸成分とハイドロキノンとテレフタル酸とが共重合されたものなどを用いることができる。
【0013】
本発明に用いられる溶融液晶形成性ポリエステルは、融点が260〜360℃の範囲のものが好ましく、さらに好ましくは融点が270〜350℃のものである。融点の測定は、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製DSC)で観察される主吸熱ピークがあらわれる温度を測定することにより行った。
【0014】
本発明にいうポリフェニレンスルフィド樹脂とは下記化1に示す反復構成単位を70モル%以上より好ましくは90モル%以上含む重合体であり、繰り返し単位が70モル%未満では耐熱性が損なわれるため好ましくない。
【0015】
【化1】
ポリフェニレンスルフィド樹脂は一般に、特公昭45−3368号公報で代表される製造法により得られる比較的分子量の小さい重合体と特公昭52−12240号公報で代表される製造法により得られる本質的に線状で比較的高分子量の重合体等があり、前記特公昭45−3368号公報記載の方法で得られた重合体においては、重合後酸素雰囲気下において加熱することにより、あるいは過酸化物などの架橋剤を添加して加熱することにより高重合度化して用いることも可能であり、本発明においてはいかなる方法により得られたPPSを用いることも可能であるが、芯鞘複合糸の芯鞘界面剥離などを抑制するため特開平4−174722号公報に示されるように酸洗浄を行ったポリフェニレンスルフィド樹脂を用いることが好ましい。
【0016】
本発明に用いられる芯成分ポリマー及び鞘成分ポリマーに、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエステルエーテルケトン、フッソ樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加しても良い。また、酸化チタンやカオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添剤を添加しても良い。
【0017】
本発明の高強度複合繊維は強度が10cN/dtex以上及びヤング率が570cN/dtex以上であることが重要である。強度が10cN/dtex未満及びヤング率が570cN/dtex未満であると本発明の複合繊維を利用する分野での要求特性を満足出来ず、また汎用繊維との差が小さくなり本発明の高強度複合繊維の優位性がなくなる。
【0018】
さらに、本発明の高強度複合繊維は鞘成分が非融解性であることが重要である。非融解性であるということは、すなわち固相重合などの加熱処理において繊維間融着を防ぎ工程通過性、安定性を向上させるばかりでなく、繊維自身に摩擦防融性、耐燃焼性、耐火性等を持たせることが出来るため利用範囲の広い繊維とすることが出来るのである。
【0019】
本発明の高強度複合繊維を製造する方法では、芯成分が溶融液晶形成性ポリエステル、鞘成分がポリフェニレンスルフィド樹脂を原料とする複合繊維を製造するにおいて、溶融紡糸した該複合繊維を酸化処理により鞘成分を非溶融性(400℃において非溶融)とした後、固相重合することが重要である。固相重合時の繊維間融着による単糸切れ、表面剥離を回避するためには固相重合前に処理をすることが必須であり、また効果も大きい。
【0020】
さらに、本発明の高強度複合繊維の非溶融化処理方法は、酸化処理でありかつ酸化処理が下記(1)〜(3)の少なくとも1つを含んでいる溶液により処理することが好ましい。
【0021】
(1)有機過酸化物
(2)次亜塩素酸ナトリウム
(3)過酸化水素
ここでいう、有機過酸とは過蟻酸、過酢酸、過安息香酸、過酪酸、過プロピオン酸、過フタル酸、mクロル過安息香酸、過トリクロル酸、過トリクロル酢酸などが上げられる。中でも反応速度の早さ、取り扱いの容易さから過酢酸が特に好ましい。
【0022】
また、酸化処理は溶液処理が好ましく、糸状による連続処理、巻き取りパッケージによるバッチ処理などが使用できる。
【0023】
本発明の高強度複合繊維は酸化処理までを公知の複合紡糸機を用いて製造することが出来る。一例としては一般的な2個のエクストルダーを持つ複合紡糸機で溶融液晶形成性ポリエステルとポリフェニレンスルフィド樹脂を個別に溶融し、公知の芯鞘複合口金にて合流させ複合繊維として吐出し、ゴデーローラーで引き取りつつ巻き取ることにより紡糸原糸が製造される。この紡糸原糸を、例えば過酢酸にて酸化処理し、ついで固相重合する事により本発明の高強度複合繊維が製造される。
【0024】
【実施例】
以下実施例により本発明をより詳細に説明する。なお実施例中の各特性値は次の方法で求めた。
【0025】
A.融点
融点は、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製DSC)で観察される主吸熱ピークがあらわれる温度を測定することにより行った。
【0026】
B.強伸度、ヤング率
強伸度、ヤング率、はJIS L1013に準じオリエンテック社製テンシロンUCT−100を用いて測定した。
【0027】
C.非溶融化の確認
融点顕微鏡を用い400℃での融解挙動を観察した。
【0028】
実施例1
芯成分の溶融液晶形成性ポリエステルとしてp−アセトキシ安息香酸から生成した構造単位(1)と4,4−ジヒドロキシビフェニルとテレフタル酸から生成した構造単位(2)とエチレングリコールとテレフタル酸から生成したポリエステルの構造単位(3)からなり、構造単位(1)が全体の80モル%、構造単位(2)と構造単位(3)の合計が20モル%を占め、構造単位(2)/(3)のモル比が3/5である液晶形成性ポリエステルを用いた。該溶融液晶形成性ポリエステルの融点315℃であった。
【0029】
鞘成分のポリフェニレンスルフィド樹脂として、攪拌機付きオートクレーブに硫化ナトリウム9水塩25モル、酢酸ナトリウム2.5モルおよびN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す)を仕込み、窒素を通じながら徐々に205℃まで昇温し、水を留出した。次に反応容器を180℃に冷却後、1,4−ジクロロベンゼン25.3モルならびにNMPを加えて、窒素下に密閉し、270℃まで昇温後、270℃で2.5時間反応した。冷却後、反応生成物を温水で5回洗浄し、次に100℃に加熱されNMP中に投入して、約1時間攪拌し続けたのち、濾過し、さらに熱湯で数回洗浄した。これを90℃に加熱されたpH4の酢酸水溶液25リットル中に投入し、約1時間攪拌し続けたのち、濾過し、濾液のpHが7になるまで約90℃のイオン交換水で洗浄後、80℃で24時間減圧乾燥して得られたポリフェニレンスルフィド樹脂を用いた。該ポリフェニレンスルフィド樹脂は融点282℃であった。
【0030】
溶融液晶形成性ポリエステル樹脂を芯、ポリフェニレンスルフィド樹脂を鞘として、紡糸温度320℃、ノズル径0.15mmφ、10ホールの口金より吐出し、紡糸速度1000m/分で紡糸し、50デシテックスのフィラメントを得た。この紡糸原糸の性能は強度 5.6cN/dtex、伸度2.1%、弾性率450cN/dtexであった。 この紡糸原糸を連続的に25%、50℃の過酢酸溶液中に浸積し酸化処理を行った。このときの処理時間は40分となるように処理速度を調整した。
【0031】
得られた糸を、融点顕微鏡を用い400℃での表面融解挙動を観察したが、融解は認められなかった。この糸を250℃で2時間、280℃で2時間、310℃で6時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理糸は、繊維間膠着は殆ど無く、巻き返し性も良好であり以下の性能を有していた。
強度 20.5cN/dtex伸度 3.2%弾性率570cN/dtex
比較例1
実施例1の紡糸原糸を用い、酸化処理を行わずに250℃で2時間、280℃で2時間、310℃で6時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。この糸を取り出したところ単糸間融着しており巻き返しが出来ず、繊維として取り出すことが出来なかった。
【0032】
比較例2
実施例1の紡糸原糸を用い、酸化処理を行わずに250℃で2時間、260℃で2時間、270℃で6時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。この糸は、融点顕微鏡を用い400℃での表面融解挙動を観察したが、300℃を越えた時点で融解していた。得られた熱処理糸は、表面は繊維間膠着は殆ど無く以下の性能を有していたが、巻き返し時に内層部に従い糸切れが発生し易くなる傾向を有していた。
【0033】
強度 18.2cN/dtex、伸度 3.2%、弾性率545cN/dtex
実施例2
芯成分の溶融液晶形成性ポリエステルとしてp−ヒドロキシ安息香酸60モル%、4,4−ジヒドロキシビフェニル20モル%、テレフタル酸10モル%、イソフタル酸10モル%である液晶形成性ポリエステルを用いた。該溶融液晶形成性ポリエステルの融点は318℃であった。該溶融液晶形成性ポリエステルを用いた以外は実施例1と同様なポリフェニレンスルフィド樹脂、紡糸方法により70デシテックスのフィラメントを得た。この紡糸原糸を連続的に25%、50℃の過酢酸溶液中に浸積し酸化処理を行った。このときの処理時間は40分となるように処理速度を調整した。
【0034】
得られた糸を、融点顕微鏡を用い400℃での表面融解挙動を観察したが、融解は認められなかった。この糸を250℃で2時間、280℃で2時間、310℃で6時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理糸は、繊維間膠着は殆ど無く、巻き返し性も良好で以下の性能を有していた。
【0035】
強度 25.2cN/dtex、伸度 2.8%、弾性率595cN/dtex
実施例3
芯成分の溶融液晶形成性ポリエステルとしてp−ヒドロキシ安息香酸成、2,6−ヒドロキシナフトエ酸が72/28モル%である液晶形成性ポリエステル樹脂を用いた。該溶融液晶形成性ポリエステル樹脂は融点280℃であった。該溶融液晶形成性ポリエステルを用いた以外は実施例1と同様なポリフェニレンスルフィド樹脂、紡糸方法により50デシテックスのフィラメントを得た。得られた紡糸原糸の性能は強度 8.6cN/dtex、伸度2.2%、弾性率450cN/dtexであった。 この紡糸原糸を連続的に25%、50℃の過酢酸溶液中に浸積し酸化処理を行った。このときの処理時間は40分となるように処理速度を調整した。
【0036】
得られた糸を、融点顕微鏡を用い400℃での表面融解挙動を観察したが、融解は認められなかった。この紡糸原糸を250℃で2時間、260℃で2時間、270℃で6時間窒素ガス雰囲気中で熱処理した。得られた熱処理糸は、繊維間膠着は殆ど無く、また、巻き返し性も良好で以下の性能を有していた。
【0037】
強度 18.4cN/dtex、伸度 2.6%、弾性率530cN/dtex
【0038】
【発明の効果】
本発明は、溶融液晶形成性ポリエステルとポリフェニレンスルフィド樹脂の複合繊維において、さらなる物性向上のために固相重合を行うときに発生する繊維間融着の問題点を解決し、従来よりも優れた工程通過性をもつ高強度複合繊維を提供するものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite fiber having high strength and high elasticity excellent in heat resistance, wear resistance and fatigue resistance, and its application field is general industrial materials, particularly ropes, rubber reinforcements, geotextiles, FRCs. It is widely used for applications, computer ribbons, printed circuit board fabrics, air bags, bag filters, screen bags, etc.
[0002]
[Prior art]
The molten liquid crystal forming polyester fiber is known to have a high strength and a high elastic modulus because molecular chains are highly oriented in the fiber axis direction as disclosed in, for example, JP-A-61-174408. Yes. However, since only weak intermolecular forces act in the direction perpendicular to the fiber axis, fibrils are easily generated by friction, causing trouble. In addition, kink bands and buckling phenomenon are likely to occur, and since they tend to concentrate at the extreme places, the fatigue resistance is low. For the purpose of improving these drawbacks, JP-A-1-229815 proposes a composite fiber in which the core component is an aromatic polyester capable of forming an anisotropic melt phase and the sheath component is polyphenylene sulfide. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 4-174722 proposes a method for producing a composite fiber that hardly causes interfacial peeling by performing acid washing after polymerization of a polyphenylene sulfide resin and performing composite spinning with a main chain type liquid crystal resin.
[0003]
On the other hand, as a method for making the polyphenylene sulfide resin non-meltable, JP-B-60-35370 discloses methods for improving the surface hardness of articles, JP-A-63-182413, JP-A-2-61110, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-209368, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-230712, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-230760, and the like are disclosed as methods for producing polyphenylene sulfone fibers. In these patents, the strength is generally 3 to 5 g / d. It deals with only a certain level of fiber and does not clearly mention composite fibers.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described in JP-A-1-229815 and JP-A-4-174722, it is a fact that fibrillation resistance and wear resistance are improved by using a core-sheath structure. The composite fiber already has sufficient strength and elastic modulus just by spinning, but it is known that the performance can be further improved by relaxation heat treatment or tension heat treatment. However, if this relaxation heat treatment or tension heat treatment is carried out at a temperature higher than the softening temperature of the polyphenylene sulfide resin of the sheath component, fusion of single yarns occurs, and the yarn breakage, surface peeling, etc. due to the fusion part in the subsequent rewinding etc. There was a problem that occurred. Furthermore, in combination with a molten liquid crystal forming polyester having a melting point higher than that of the polyphenylene sulfide resin, solid-state polymerization must be performed at a temperature at which the polyphenylene sulfide resin does not melt. There was a problem that could not be expressed. In addition, as described above, even in the method of making polyphenylene sulfide non-meltable, only fibers having a general strength of 3 to 5 g / d are handled, and composite fibers are not clearly described. However, the present invention, which was insufficient for obtaining the high-strength fiber of the present invention, solved the problems during the solid-phase polymerization of these conventional composite fibers, and had better process passability than before. A high-strength composite fiber having high strength is provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, this invention has the following structures in order to achieve this subject.
1. In a core-sheath type composite fiber in which the core component is a melt liquid crystal forming polyester and the sheath component is a polyphenylene sulfide resin, the strength of the composite fiber is 10 cN / dtex or more, and the Young's modulus is 570 cN / dtex or more, and the sheath A high-strength conjugate fiber characterized in that the component is non-melting (non-melting at 400 ° C).
2. 2. The high-strength composite fiber according to item 1, wherein the composite fiber is a monofilament of 20 dtex or less.
3. When producing a core-sheath-type composite fiber using a melt liquid crystal-forming polyester as a core component and a polyphenylene sulfide resin as a sheath component, the sheath component is made non-meltable (at 400 ° C.) by subjecting the melt-spun composite fiber to an oxidation treatment. A method for producing a high-strength composite fiber, characterized in that the composite fiber is solid-phase polymerized at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyphenylene sulfide resin of the sheath component before being oxidized after the non-melting .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be further described in detail below.
[0008]
The molten liquid crystal forming polyester used in the present invention refers to a polyester that exhibits optical anisotropy when heated and melted. This characteristic can be recognized, for example, by placing the sample on a hot stage, heating and heating in a nitrogen atmosphere, and observing the transmitted light of the sample with a polarizing microscope.
[0009]
Examples of the melt liquid crystal forming polyester used in the present invention include A.I. A polymer of aromatic oxycarboxylic acid; A polymer of aromatic dicarboxylic acid and aromatic diol, aliphatic diol, C.I. Examples thereof include a copolymer of A and B. Moreover, a conventionally well-known method can be used for the polymerization prescription of molten liquid crystal forming polyester.
[0010]
Here, examples of the aromatic oxycarboxylic acid include hydroxybenzoic acid, hydroxynaphthoic acid and the like, and alkyl, alkoxy and halogen substituted products of the above aromatic oxycarboxylic acid. Aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, diphenylethanedicarboxylic acid, etc., or alkyl, alkoxy, and halogen substituted products of the above aromatic dicarboxylic acids Etc.
[0011]
Examples of the aromatic diol include hydroquinone, resorcin, dioxydiphenyl, naphthalenediol, and the above aromatic alkyl, alkoxy, and halogen-substituted products. Aliphatic diols include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, and the like.
[0012]
In the present invention, polyesters obtained by polymerizing the above monomers can be widely used. Preferred examples thereof include a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component and an ethylene terephthalate component, a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component, 4,4-dihydroxybiphenyl, terephthalic acid and / or isophthalic acid. P-hydroxybenzoic acid component and 6-hydroxy 2-naphthoic acid component are copolymerized, p-hydroxybenzoic acid component, 6-hydroxy 2-naphthoic acid component, hydroquinone and terephthalic acid are copolymerized Can be used.
[0013]
The molten liquid crystal-forming polyester used in the present invention preferably has a melting point in the range of 260 to 360 ° C, more preferably a melting point of 270 to 350 ° C. The melting point was measured by measuring the temperature at which the main endothermic peak observed with a differential scanning calorimeter (DSC manufactured by Perkin Elmer) was observed.
[0014]
The polyphenylene sulfide resin referred to in the present invention is a polymer containing 70 mol% or more, preferably 90 mol% or more, of repeating structural units represented by the following chemical formula 1, and if the repeating unit is less than 70 mol%, the heat resistance is impaired. Absent.
[0015]
[Chemical 1]
The polyphenylene sulfide resin is generally composed of a polymer having a relatively low molecular weight obtained by a production method represented by Japanese Patent Publication No. 45-3368 and an essentially linear product obtained by a production method represented by Japanese Patent Publication No. 52-12240. In the polymer obtained by the method described in the above Japanese Patent Publication No. 45-3368, the polymer is heated in an oxygen atmosphere after polymerization, or a peroxide or the like. It is possible to increase the degree of polymerization by adding a crosslinking agent and heating, and in the present invention, it is possible to use PPS obtained by any method, but the core-sheath interface of the core-sheath composite yarn In order to suppress peeling and the like, it is preferable to use a polyphenylene sulfide resin that has been subjected to acid cleaning as disclosed in JP-A-4-174722.
[0016]
The core component polymer and the sheath component polymer used in the present invention are heated within the range not impairing the effects of the present invention, such as polyethylene terephthalate, modified polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyarylate, polyamide, polyester ether ketone, and fluorine resin. A plastic polymer may be added. Various additives such as inorganic substances such as titanium oxide, kaolin, silica and barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, antioxidants, ultraviolet absorbers and light stabilizers may be added.
[0017]
It is important that the high strength composite fiber of the present invention has a strength of 10 cN / dtex or more and a Young's modulus of 570 cN / dtex or more. If the strength is less than 10 cN / dtex and the Young's modulus is less than 570 cN / dtex, the required characteristics in the field of using the conjugate fiber of the present invention cannot be satisfied, and the difference from the general-purpose fiber becomes small, resulting in the high strength of the present invention. The superiority of the composite fiber is lost.
[0018]
Further, it is important that the sheath component of the high-strength conjugate fiber of the present invention is non-melting. The non-melting property means that not only the inter-fiber fusion is prevented in heat treatment such as solid phase polymerization, but the process passability and stability are improved, and the fiber itself has a friction-fusibility, combustion resistance and fire resistance. Therefore, it is possible to obtain a fiber having a wide range of use.
[0019]
In the method for producing a high-strength conjugate fiber of the present invention, in producing a conjugate fiber using a melt liquid crystal forming polyester as a core component and a polyphenylene sulfide resin as a sheath component, the melt-spun conjugate fiber is sheathed by oxidation treatment. It is important that the components be non-melting (non-melting at 400 ° C.) and then solid phase polymerized. In order to avoid single yarn breakage and surface peeling due to fusion between fibers during solid-phase polymerization, it is essential to perform the treatment before solid-phase polymerization, and the effect is also great.
[0020]
Furthermore, it is preferable that the non-melting treatment method for high-strength conjugate fiber of the present invention is an oxidation treatment and the treatment is performed with a solution containing at least one of the following (1) to (3).
[0021]
(1) Organic peroxide (2) Sodium hypochlorite (3) Hydrogen peroxide Here, organic peracids are formic acid, peracetic acid, perbenzoic acid, perbutyric acid, perpropionic acid, perphthalic acid. M chloroperbenzoic acid, pertrichloric acid, pertrichloroacetic acid and the like. Of these, peracetic acid is particularly preferred because of its fast reaction rate and ease of handling.
[0022]
Further, the oxidation treatment is preferably solution treatment, and continuous treatment using a filamentous shape, batch treatment using a winding package, and the like can be used.
[0023]
The high-strength composite fiber of the present invention can be produced using a known composite spinning machine up to oxidation treatment. As an example, melted liquid crystal forming polyester and polyphenylene sulfide resin are individually melted with a compound spinning machine having two general extruders, merged with a known core-sheath compound mouthpiece, and discharged as a composite fiber. Spinning yarn is manufactured by winding up while taking up. The high-strength conjugate fiber of the present invention is produced by oxidizing this spinning yarn with, for example, peracetic acid, followed by solid-phase polymerization.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, each characteristic value in an Example was calculated | required with the following method.
[0025]
A. Melting | fusing point melting | fusing point was performed by measuring the temperature at which the main endothermic peak observed with a differential scanning calorimeter (DSC manufactured by Perkin Elmer Co.) appears.
[0026]
B. The high elongation, Young's modulus, high Young's modulus, and Young's modulus were measured using Tensilon UCT-100 manufactured by Orientec Corporation according to JIS L1013.
[0027]
C. Confirmation of non-melting Melting behavior at 400 ° C. was observed using a melting point microscope.
[0028]
Example 1
Polyester produced from structural unit (1) produced from p-acetoxybenzoic acid, structural unit (2) produced from 4,4-dihydroxybiphenyl and terephthalic acid, ethylene glycol and terephthalic acid The structural unit (1) is 80 mol% of the total, and the total of the structural unit (2) and the structural unit (3) occupies 20 mol%, and the structural unit (2) / (3) A liquid crystal forming polyester having a molar ratio of 3/5 was used. The melting point of the molten liquid crystal forming polyester was 315 ° C.
[0029]
As a polyphenylene sulfide resin as a sheath component, 25 mol of sodium sulfide nonahydrate, 2.5 mol of sodium acetate and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP) are charged into an autoclave equipped with a stirrer and gradually heated to 205 ° C. through nitrogen. The water was distilled off. Next, the reaction vessel was cooled to 180 ° C., 25.3 mol of 1,4-dichlorobenzene and NMP were added, sealed under nitrogen, heated to 270 ° C., and reacted at 270 ° C. for 2.5 hours. After cooling, the reaction product was washed 5 times with warm water, then heated to 100 ° C. and poured into NMP, stirred for about 1 hour, filtered, and washed several times with hot water. This was put into 25 liters of an acetic acid aqueous solution of pH 4 heated to 90 ° C., and stirred for about 1 hour, filtered, washed with ion-exchanged water of about 90 ° C. until the pH of the filtrate reached 7, A polyphenylene sulfide resin obtained by drying under reduced pressure at 80 ° C. for 24 hours was used. The polyphenylene sulfide resin had a melting point of 282 ° C.
[0030]
Using melted liquid crystal forming polyester resin as the core and polyphenylene sulfide resin as the sheath, spinning temperature is 320 ° C, nozzle diameter is 0.15mmφ, 10 holes are spouted, spinning at spinning speed of 1000m / min, and 50 decitex filament is obtained. It was. The performance of the spinning yarn was a strength of 5.6 cN / dtex, an elongation of 2.1%, and an elastic modulus of 450 cN / dtex. This spinning yarn was continuously immersed in a peracetic acid solution at 25% and 50 ° C. for oxidation treatment. The processing speed was adjusted so that the processing time at this time was 40 minutes.
[0031]
The resulting yarn was observed for surface melting behavior at 400 ° C. using a melting point microscope, but no melting was observed. The yarn was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, 280 ° C. for 2 hours, and 310 ° C. for 6 hours. The obtained heat treated yarn had almost no interfiber sticking, good rewinding property, and had the following performance.
Strength 20.5 cN / dtex Elongation 3.2% Elastic modulus 570 cN / dtex
Comparative Example 1
The spinning base yarn of Example 1 was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, 280 ° C. for 2 hours, and 310 ° C. for 6 hours without performing oxidation treatment. When this yarn was taken out, it was fused between single yarns and could not be rewound, and could not be taken out as a fiber.
[0032]
Comparative Example 2
The spinning base yarn of Example 1 was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, 260 ° C. for 2 hours, and 270 ° C. for 6 hours without performing oxidation treatment. The yarn was observed for surface melting behavior at 400 ° C. using a melting point microscope, but was melted when the temperature exceeded 300 ° C. The obtained heat-treated yarn had almost no interfiber adhesion on the surface and had the following performance, but it had a tendency that yarn breakage was likely to occur according to the inner layer portion during rewinding.
[0033]
Strength 18.2 cN / dtex, elongation 3.2%, elastic modulus 545 cN / dtex
Example 2
A liquid crystal forming polyester having 60 mol% of p-hydroxybenzoic acid, 20 mol% of 4,4-dihydroxybiphenyl, 10 mol% of terephthalic acid, and 10 mol% of isophthalic acid was used as the melt liquid crystal forming polyester of the core component. The melting point of the molten liquid crystal forming polyester was 318 ° C. A 70 decitex filament was obtained by the same polyphenylene sulfide resin and spinning method as in Example 1 except that the molten liquid crystal forming polyester was used. This spinning yarn was continuously immersed in a peracetic acid solution at 25% and 50 ° C. for oxidation treatment. The processing speed was adjusted so that the processing time at this time was 40 minutes.
[0034]
The resulting yarn was observed for surface melting behavior at 400 ° C. using a melting point microscope, but no melting was observed. The yarn was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, 280 ° C. for 2 hours, and 310 ° C. for 6 hours. The obtained heat-treated yarn had almost no interfiber sticking, good rewinding property, and had the following performance.
[0035]
Strength 25.2 cN / dtex, elongation 2.8%, elastic modulus 595 cN / dtex
Example 3
A liquid crystal forming polyester resin having 72/28 mol% of p-hydroxybenzoic acid and 2,6-hydroxynaphthoic acid was used as the melt liquid crystal forming polyester of the core component. The molten liquid crystal forming polyester resin had a melting point of 280 ° C. A 50 decitex filament was obtained by the same polyphenylene sulfide resin and spinning method as in Example 1 except that the molten liquid crystal forming polyester was used. The obtained spinning yarn had a strength of 8.6 cN / dtex, an elongation of 2.2%, and an elastic modulus of 450 cN / dtex. This spinning yarn was continuously immersed in a peracetic acid solution at 25% and 50 ° C. for oxidation treatment. The processing speed was adjusted so that the processing time at this time was 40 minutes.
[0036]
The resulting yarn was observed for surface melting behavior at 400 ° C. using a melting point microscope, but no melting was observed. This spinning yarn was heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, 260 ° C. for 2 hours, and 270 ° C. for 6 hours. The obtained heat-treated yarn had almost no interfiber sticking, had good rewinding properties, and had the following performance.
[0037]
Strength 18.4 cN / dtex, elongation 2.6%, elastic modulus 530 cN / dtex
[0038]
【The invention's effect】
The present invention solves the problem of inter-fiber fusion that occurs when solid-phase polymerization is performed in order to further improve physical properties in a composite fiber of melted liquid crystal forming polyester and polyphenylene sulfide resin. The present invention provides a high-strength composite fiber having permeability.
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