JPH0146606B2 - - Google Patents
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- JPH0146606B2 JPH0146606B2 JP56206068A JP20606881A JPH0146606B2 JP H0146606 B2 JPH0146606 B2 JP H0146606B2 JP 56206068 A JP56206068 A JP 56206068A JP 20606881 A JP20606881 A JP 20606881A JP H0146606 B2 JPH0146606 B2 JP H0146606B2
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- spinneret
- aromatic polyamide
- mesh
- fiber
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- Knitting Of Fabric (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱性を有する新しい形態の芳香族ポ
リアミド繊維及びその新規で経済的に有利な製造
法に関するものであり、より詳細には従来製造困
難であつた芳香族ポリアミドの溶融成形による繊
維で、特に極太芳香族ポリアミド繊維およびその
製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a new type of heat-resistant aromatic polyamide fiber and a novel and economically advantageous method for producing the same. The present invention relates to fibers produced by melt molding, particularly ultra-thick aromatic polyamide fibers and methods for producing the same.
芳香族ポリアミドは広く提案されている耐熱・
難燃性の高分子であり、特にポリメタフエニレン
イソフタルアミドは例えばNomex
〔デユポン
社(製)〕、Conex
〔帝人(株)製〕の名称で繊維と
して大量に市販されている。この繊維は、従来の
勇気繊維と比較して遜色ない可撓性を有し、しか
も限界酸素指数(LOI)が27、融点が400〜410
℃、分解開始点が約400℃という難燃性、耐熱性
を有しており防火服、バツグフイルター、絶縁材
として有用である。またポリパラフエニレンテレ
フタルアミドは、Kevlar
〔デユポン社(製)〕
の名称で繊維として市販されており、この繊維は
前記ポリメタフエニレンイソフタルアミド繊維並
の難燃性、耐熱性を有し、しかも高強度、高ヤン
グ率を呈し、複合材、ロープなどに有用である。
これら2種の芳香族ポリアミドを中心に、種々の
改質(共重合、ブレンド等)がなされ、それぞれ
の目的に好適な組成が研究されてきた。 Aromatic polyamides have been widely proposed for their heat resistance and
Flame-retardant polymers, particularly polymetaphenylene isophthalamide, are commercially available in large quantities as fibers under the names of Nomex (manufactured by DuPont) and Conex (manufactured by Teijin Ltd.). This fiber has a flexibility comparable to that of conventional Yuki fibers, and has a limiting oxygen index (LOI) of 27 and a melting point of 400-410.
It has flame retardancy and heat resistance, with a decomposition starting point of approximately 400°C, making it useful as fireproof clothing, bag filters, and insulation materials. Polyparaphenylene terephthalamide is Kevlar [manufactured by DuPont]
This fiber is commercially available as a fiber under the name of polymethaphenylene isophthalamide fiber, which has flame retardancy and heat resistance comparable to the above-mentioned polymetaphenylene isophthalamide fiber, and also exhibits high strength and high Young's modulus, making it useful for composite materials, ropes, etc. It is.
Various modifications (copolymerization, blending, etc.) have been performed mainly on these two types of aromatic polyamides, and compositions suitable for each purpose have been studied.
一般に芳香族ポリアミドは融点が高く、分解開
始温度と近接しているため、従来の溶融紡糸装置
を使用して溶融押出しをすることは不可能であ
る。そのため、該ポリマーを溶剤に溶解し、湿式
あるいは乾式紡糸するのが常であり、その溶剤と
してはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド、N−メチルピロリドン等の非プロトン性極
性溶媒単独又はそれらと塩化リチウム、塩化カル
シウム等の周期律表族又は族の金属のハロゲ
ン化塩との混合溶液、硫酸、クロル硫酸、フツ化
水素酸、2フツ化酢酸等を用いることが知られて
いる。工業的に使用するためにはこれら溶剤を回
収あるいは中和処理する設備が必要であり、該ポ
リマーの単位重量当りに使用される溶剤の量は通
常ポリマー重量の3〜20倍であるので、紡糸設備
本体に対して非常に大きな回収設備または処理設
備を要する。しかも回収できない溶剤のコストは
そのまま繊維のコストに上乗せされる。 Generally, aromatic polyamides have a high melting point, which is close to the decomposition onset temperature, so it is impossible to melt extrude them using conventional melt spinning equipment. Therefore, it is customary to dissolve the polymer in a solvent and perform wet or dry spinning.The solvent may be aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc. alone or in combination with lithium chloride, chloride, etc. It is known to use a mixed solution of a halide salt of a metal of a periodic table group or group such as calcium, sulfuric acid, chlorosulfuric acid, hydrofluoric acid, acetic acid difluoride, and the like. For industrial use, equipment is required to recover or neutralize these solvents, and the amount of solvent used per unit weight of the polymer is usually 3 to 20 times the weight of the polymer, so spinning Requires collection or processing equipment that is extremely large compared to the equipment itself. Moreover, the cost of solvents that cannot be recovered is directly added to the cost of fibers.
かような理由から、もしもそのポリマーを溶融
紡糸可能にできるなら、溶融紡糸、(湿式、乾式
または半乾半湿式)よりも溶融紡糸法を採用する
方が有利であることは自明の理である。これは、
該ポリマーの重合を溶液中で行なう場合にもあて
はまる。まず該ポリマーと溶液を分離(沈殿)し
て溶融紡糸する方が、溶液紡糸するよりも格段と
プロセスが簡単になるからである。 For these reasons, it is self-evident that if the polymer can be made melt-spun, it is more advantageous to employ the melt-spinning method (wet, dry, or semi-dry/semi-wet). . this is,
This also applies if the polymerization of the polymer is carried out in solution. This is because first separating (precipitating) the polymer from a solution and performing melt spinning is a much simpler process than solution spinning.
また、溶液紡糸法の場合、目的とする繊維が太
くなると溶剤を充分に抽出除去することが非常に
困難となる。例えばポリメタフエニレンイソフタ
ルアミドをジメチルアセトアミド/塩化カルシウ
ム溶媒に溶解した溶液を乾式紡糸する場合、繊維
の外皮部分の溶媒が優先的に逃散するので、外皮
が密な組織に凝固し、芯部の溶媒の拡散を著しく
阻害する。従つて溶媒を芯部より抽出除去するこ
とは太デニールの繊維になるに従い困難となり、
紡糸筒を極端に長くする必要がある。あるいはポ
リメタフエニレンイソフタルアミドをN−メチル
ピロリドン溶媒に溶解した溶液を湿式紡糸する場
合も同様であり、極端に長い凝固浴と水洗浴を必
要とするようになる。 In addition, in the case of solution spinning, when the target fiber becomes thick, it becomes very difficult to extract and remove the solvent sufficiently. For example, when dry spinning a solution of polymetaphenylene isophthalamide dissolved in a dimethylacetamide/calcium chloride solvent, the solvent in the outer skin of the fiber preferentially escapes, so the outer skin coagulates into a dense structure and the core Significantly inhibits solvent diffusion. Therefore, it becomes more difficult to extract and remove the solvent from the core as the fiber becomes thicker.
It is necessary to make the spinning tube extremely long. The same is true when wet spinning a solution of polymetaphenylene isophthalamide dissolved in N-methylpyrrolidone solvent, which requires extremely long coagulation baths and water washing baths.
さらに好ましくないことに、外皮と芯部の構造
が極端に異なりいわゆるスキン・コア構造が進ん
だ繊維が得られ、繊維の諸物性を低下させること
になり、正常な極太芳香族ポリアミド繊維を得る
ことができなかつた。 What is more undesirable is that the structure of the outer shell and core is extremely different, resulting in a fiber with an advanced so-called skin-core structure, which deteriorates the various physical properties of the fiber, making it difficult to obtain a normal extremely thick aromatic polyamide fiber. I couldn't do it.
さらに、溶液紡糸による従来法では、得られる
繊維の断面形状がほぼ真円に近く、断面積が軸方
向でほぼ一定であるため、天然繊維に似た風合等
をもたせることは困難であつた。 Furthermore, in the conventional method using solution spinning, the cross-sectional shape of the resulting fibers is almost a perfect circle, and the cross-sectional area is almost constant in the axial direction, so it is difficult to create a texture similar to that of natural fibers. .
本発明は、これらの問題点を解決することを目
的とするものである。すなわち、本発明の目的
は、これまで得られなかつた極太の芳香族ポリア
ミド繊維を提供することである。さらに本発明の
他の目的は溶媒の処理等の複雑な工程を必要とせ
ず、生産性の高い溶融紡糸法により、極太の芳香
族ポリアミド繊維を製造する方法を提供すること
である。さらに本発明におけるもう1つの目的
は、断面形状や断面積の大きさが一定でない天然
繊維に似た特性をもつた極太の芳香族ポリアミド
繊維を提供することにある。 The present invention aims to solve these problems. That is, an object of the present invention is to provide an extremely thick aromatic polyamide fiber that has not been obtained hitherto. Another object of the present invention is to provide a method for producing extremely thick aromatic polyamide fibers by a highly productive melt spinning method that does not require complicated steps such as solvent treatment. Furthermore, another object of the present invention is to provide an extremely thick aromatic polyamide fiber having characteristics similar to natural fibers whose cross-sectional shape and cross-sectional area are not constant.
本発明者らは、以上の目的で鋭意研究を重ねる
ことにより、天然繊維に似た形状を有する極太の
芳香族ポリアミド繊維が、生産性の高い新規な溶
融紡糸法により得られることを見出し本発明に到
達した。 The inventors of the present invention have conducted intensive research for the above purpose, and have discovered that extremely thick aromatic polyamide fibers having a shape similar to natural fibers can be obtained by a novel melt-spinning method with high productivity. reached.
すなわち本発明は、
少くとも1種の芳香族ポリアミドからなる繊維
であつて、その平均単糸繊度(e)が100〜
100000デニールであることを特徴とする極太芳香
族ポリアミド繊維に関するものであり、
少なくとも1種の芳香族ポリアミド重合体より
繊維集合体を製造するに当つて下記式()
α=Va−Vf/Va×100 …()
[式中、αは紡糸口金における多数の細〓の占め
る空〓率〔%〕であり、Vaは紡糸口金のメツシ
ユ状部の単位面積下で占める見掛け上の全体積で
あり、Vfは紡糸口金のメツシユ状部の単位面積
下における細〓を取り囲むメツシユ状部材の占め
る全体積である。]
で表わされる空〓率が25〜95%である近接した多
数の細〓を有するメツシユ状紡糸口金を使用し、
該紡糸口金の吐出面と反対側の面に該芳香族ポリ
アミド重合体の粉体を供給し、該メツシユ状紡糸
口金の熱を発生している仕切り部材から熱を供給
しつつ、該固体状粉体を溶融し、該仕切り部材に
より取囲まれた多数の細〓から該溶融液を押出
し、この際該紡糸口金の該溶融液の吐出面及びそ
の近傍に冷却粒体を供給して冷却しながら該細〓
を通じて押出される溶融液を引取つて、該溶融重
合体が実質的に成形物成形能を失わない時間内
に、該溶融液を多数の分離された繊維状細流に変
換し、固化してなり、繊維の長さ方向に沿つて不
規則な周期的に断面積の大きさの変化を有してお
り、繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕が0.05〜1.0
の範囲である極太芳香族ポリアミド繊維の製造方
法に関するものである。 That is, the present invention provides fibers made of at least one type of aromatic polyamide, the average single filament fineness (e) of which is from 100 to
This relates to an extremely thick aromatic polyamide fiber characterized by a denier of 100,000 denier, and in producing a fiber aggregate from at least one kind of aromatic polyamide polymer, the following formula () α=Va−Vf/Va× 100...() [In the formula, α is the void ratio [%] occupied by a large number of fine particles in the spinneret, Va is the apparent total volume occupied by the mesh-like part of the spinneret under a unit area, Vf is the total area occupied by the mesh-like member surrounding the narrow part under the unit area of the mesh-like part of the spinneret. ] Using a mesh-like spinneret having a large number of closely spaced threads with a void ratio of 25 to 95%,
The aromatic polyamide polymer powder is supplied to the surface opposite to the discharge surface of the spinneret, and the solid powder is supplied while supplying heat from the heat-generating partition member of the mesh spinneret. The melt is extruded through a large number of narrow holes surrounded by the partition member, and at this time cooling granules are supplied to the melt discharge surface of the spinneret and its vicinity to cool it. The details
taking the melt extruded through the molten polymer, converting the melt into a large number of separated fibrous rivulets and solidifying the melt within a time during which the molten polymer does not substantially lose its ability to form moldings; The cross-sectional area changes irregularly and periodically along the length of the fiber, and the intra-fiber cross-sectional area coefficient of variation [CV(F)] is 0.05 to 1.0.
The present invention relates to a method for producing ultra-thick aromatic polyamide fibers having the following range.
以下本発明につき更に詳細に説明する。 The present invention will be explained in more detail below.
前記の通り本発明の新規な極太芳香族ポリアミ
ド繊維は、形態上従来の芳香族ポリアミド繊維と
大きく異なる。 As mentioned above, the novel extra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention is greatly different from conventional aromatic polyamide fibers in terms of morphology.
すなわち本発明の新規な芳香族ポリアミド繊維
は、従来得ることができなかつた極太であること
を大きな特徴としている。本発明における極太芳
香族ポリアミド繊維とは、その平均繊度(e)
が100〜40000デニールの範囲、好ましくは100〜
10000デニールの範囲にあるものである。該平均
繊度(e)が40000デニール以上になると、安
定した紡糸を継続することが困難となる等によ
り、あまり好ましくない。 That is, the novel aromatic polyamide fiber of the present invention is characterized in that it is extremely thick, which has not been previously available. The ultra-thick aromatic polyamide fiber in the present invention refers to its average fineness (e)
is in the range of 100 to 40,000 denier, preferably 100 to 40,000 denier
It is in the 10,000 denier range. If the average fineness (e) exceeds 40,000 deniers, it becomes difficult to continue stable spinning, which is not very preferable.
さらに本発明における新規な極太芳香族ポリア
ミド繊維はその長さ方向に沿つて不規則な周期的
に断面積の大きさの変化を有しており、後述する
定義による繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕が
0.05〜1.0の範囲であることを特徴としている。
従来の繊維はCV(F)が0.05未満である。このCV(F)
とは、該繊維をその長さ方向に例えば1mm間隔で
切断した場合に、その各断面積の大きさが無作為
に変動しており、その断面積の大きさの変動に不
規則な周期があり、且つその変動の巾が統計的に
一定の範囲にあることを意味する。 Furthermore, the novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention has irregular and periodic changes in cross-sectional area along its length, and has an intrafiber cross-sectional area variation coefficient [CV (F)
It is characterized by a range of 0.05 to 1.0.
Conventional fibers have a CV(F) of less than 0.05. This CV(F)
means that when the fiber is cut at intervals of, for example, 1 mm along its length, the size of each cross-sectional area varies randomly, and the variation in the size of the cross-sectional area has an irregular period. It means that there is, and the width of the fluctuation is within a statistically constant range.
この新規な極太芳香族ポリアミド繊維は、さら
に詳細に言うと、断面が非円形であつて、その繊
維の長さ方向に沿つて不規則な周期的に断面積の
大きさの変化を有し、且つそれに伴つて断面形状
の変化をも有していることを特徴とする。 More specifically, this novel ultra-thick aromatic polyamide fiber has a non-circular cross section, and has irregular and periodic changes in cross-sectional area along the length of the fiber, Moreover, it is characterized in that the cross-sectional shape also changes accordingly.
ここに言う繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕と
は、繊維の長さ方向(軸方向)の繊度の変動を示
すものであつて、任意の1本の繊維について、任
意の1箇所の3cmを選び出し、それを1mm間隔毎
の断面積の大きさを顕微鏡観察により測定し、そ
の30個の断面積の平均値()と、30個の断面積
の標準偏差(σA)とを求めて、下記式から算出す
ることができる。 The coefficient of variation of the fiber cross-sectional area [CV(F)] here refers to the variation in fineness in the length direction (axial direction) of the fiber, and it indicates the variation in the fineness in the longitudinal direction (axial direction) of the fiber, and it refers to the variation in the fineness of the fiber in the longitudinal direction (axial direction). Select 3 cm of , measure the size of the cross-sectional area at 1 mm intervals by microscopic observation, and calculate the average value () of the 30 cross-sectional areas and the standard deviation (σ A ) of the 30 cross-sectional areas. It can be calculated using the following formula.
CV(F)=σA/
本発明の極太芳香族ポリアミド繊維は上記CV
(F)が0.05〜1.0の範囲のものであり、特に0.08〜
0.7、就中0.1〜0.5の範囲のものが好適である。 CV (F) = σ A / The very thick aromatic polyamide fiber of the present invention has the above CV
(F) is in the range of 0.05 to 1.0, especially 0.08 to
0.7, particularly in the range of 0.1 to 0.5.
本発明の新規な極太芳香族ポリアミド繊維のも
う1つの特徴は、断面が非円形であつて、該繊維
の長さ方向に沿つて不規則な周期的に断面積の不
規則な大きさの変化を有し且つそれに伴つて断面
形状の変化をも有していることである。 Another feature of the novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention is that the cross section is non-circular, and the cross-sectional area changes irregularly and periodically along the length of the fiber. and a corresponding change in cross-sectional shape.
この繊維断面の形状の非円形の程度は、外接2
平行線の最大間隔(D)と、その外接2平行線の最小
間隔(d)との比(D/d)として表わされる異形係数で
示すことができる。本発明の極太芳香族ポリアミ
ド繊維はこの異形係数(D/d)が少なくとも1.1であ
り、殆んどが少なくとも1.2である。 The degree of non-circularity of the fiber cross-section is determined by the circumference 2
It can be expressed by the irregularity coefficient expressed as the ratio (D/d) of the maximum distance between parallel lines (D) and the minimum distance (d) between two circumscribed parallel lines. The ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention has a deformation coefficient (D/d) of at least 1.1, and most have a deformation coefficient (D/d) of at least 1.2.
さらに、本発明の極太芳香族ポリアミド繊維
は、上記の異形係数(D/d)が該繊維の長さ方向に
沿つて変化しているという特徴がある。すなわち
該繊維は、その長さに沿う任意の30mmの範囲にお
ける最大異形係数〔(D/d)max〕と最小異形係数
〔(D/d)min〕との差で表わされる異形係数最大差
〔(D/d)max−(D/d)min〕が少なくとも0.05、好ま
しくは少なくとも0.1であるという特徴を有して
いる。 Furthermore, the ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention is characterized in that the above-mentioned deformation coefficient (D/d) changes along the length direction of the fiber. In other words, the fiber has a maximum difference in shape coefficient [(D/d)max] and a minimum shape coefficient [(D/d)min] in any 30 mm range along its length. (D/d)max−(D/d)min] is at least 0.05, preferably at least 0.1.
本発明方法において対象とする芳香族ポリアミ
ド重合体は下記式()、()、()
[式()、()及び()において、()と
()はこれらが存在する場合にはこれらは実質
的に当モル量で存在し、基R1、R2及びR3は同一
もしくは異なる2価の基を示し、R1、R2及びR3
の合計の少なくとも50重量%は芳香族基である。]
からなる群より選択された少なくとも一種の反復
単位から実質的になる重合体であり、一般に芳香
族ポリアミドまたは全芳香族ポリアミドと呼称さ
れているものである。 The aromatic polyamide polymers targeted in the method of the present invention are of the following formulas (), (), () [In formulas (), () and (), () and (), if present, are present in substantially equimolar amounts, and the groups R 1 , R 2 and R 3 are the same or different. Indicates a divalent group, R 1 , R 2 and R 3
At least 50% by weight of the total of is aromatic groups. ] It is a polymer substantially consisting of at least one type of repeating unit selected from the group consisting of the following, and is generally referred to as an aromatic polyamide or a wholly aromatic polyamide.
前記式()、()及び()におけるR1、
R2及びR3は、同一もしくは異なる2価の基であ
り、それらの合計の少なくとも50重量%、好まし
くは少なくとも70重量%は芳香族基である。ここ
で言う芳香族基とは、通常のベンゼン核あるいは
縮合環中のベンゼン核、例えば、ベンゼン、ナフ
タレン、アントラセン等をもつ基を意味する。 R 1 in the above formulas (), () and (),
R 2 and R 3 are the same or different divalent groups, and at least 50% by weight of their total, preferably at least 70% by weight, is an aromatic group. The aromatic group referred to herein means a group having a normal benzene nucleus or a benzene nucleus in a condensed ring, such as benzene, naphthalene, anthracene, etc.
すなわち、かかる方こうぞ寄記を例示するとパ
ラフエニレン基、メタフエニレン基、1,5−ナ
フチレン基、2,6−ナフチレン基、3,3′−、
4,4′−または3,4′−ジフエニレン基、3,
3′−、4,4′−、3,4′−ジフエニルエーテル基、
パラキシリレン基、メタキシリレン基またはパラ
(メタ)メチルフエニレン基などが挙げられる。 That is, examples of such groups include paraphenylene group, metaphenylene group, 1,5-naphthylene group, 2,6-naphthylene group, 3,3'-,
4,4'- or 3,4'-diphenylene group, 3,
3'-, 4,4'-, 3,4'-diphenyl ether group,
Examples include para-xylylene group, meta-xylylene group, and para-(meth)methylphenylene group.
本発明において好ましい芳香族ポリアミドとし
ては、ポリパラフエニレンイソフタルアミド、ポ
リメタフエニレンイソフタルアミド、ポリメタフ
エニレンテレフタルアミド、ポリ−1,5−ナフ
チレンイソフタルアミド、ポリ−3,4′−ジフエ
ニレンテレフタルアミド、ポリメタキシリレンイ
ソフタルアミドあるいはこれらの共重合体等が挙
げられる。特に好ましい芳香族ポリアミドとして
は、ポリメタフエニレンイソフタルアミド、ポリ
メタキシリレンイソフタルアミド、(メタフエニ
レンジアミン、イソフタル酸クロリド及びメタア
ミノ安息香酸クロリド)共重合体等が挙げられ
る。 Preferred aromatic polyamides in the present invention include polyparaphenylene isophthalamide, polymetaphenylene isophthalamide, polymetaphenylene terephthalamide, poly-1,5-naphthylene isophthalamide, and poly-3,4'-diphthalamide. Examples include enylene terephthalamide, polymethaxylylene isophthalamide, and copolymers thereof. Particularly preferred aromatic polyamides include polymetaphenylene isophthalamide, polymetaxylylene isophthalamide, (metaphenylene diamine, isophthalic acid chloride, and meta-aminobenzoic acid chloride) copolymers, and the like.
本発明の芳香族ポリアミド重合体において、前
記式()、()、()中のR1,R2及びR3の部
分に脂肪族鎖等の柔軟鎖の基を導入することは成
形性向上の点で好ましいけれども、その基の割合
がR1,R2及びR3の合計の50重量%を越えると、
芳香族ポリアミドの重要な特徴である耐熱性等の
特性が低下するので好ましくない。 In the aromatic polyamide polymer of the present invention, the moldability can be improved by introducing flexible chain groups such as aliphatic chains into the R 1 , R 2 and R 3 portions in the formulas (), (), and (). However, if the proportion of the group exceeds 50% by weight of the total of R 1 , R 2 and R 3 ,
This is not preferable because properties such as heat resistance, which are important characteristics of aromatic polyamides, deteriorate.
また本発明の新規な極太芳香族ポリアミド繊維
において、該重合体の部分的な架橋が一部含まれ
てもよい。この場合には、繊維の耐熱性が向上す
る等の利点も付加される。 Further, in the novel extra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention, partial crosslinking of the polymer may be included. In this case, additional advantages include improved heat resistance of the fibers.
以上、本発明の新規な極太芳香族ポリアミド繊
維について説明したが、次にその製造方法につい
て詳細な説明を行なう。 The novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention has been described above, and now the manufacturing method thereof will be explained in detail.
本発明における新規な極太芳香族ポリアミド繊
維の製造方法は、
(1) 前記式()で表わされる空〓率(α)が25
〜90%である近接した多数の細〓を有するメツ
シユ状紡糸口金を使用し、
(2) 該紡糸口金の吐出面と反対側の面に該芳香族
ポリアミド重合体の粉体を供給し、
(3) 該メツシユ状紡糸口金の熱を発生している仕
切り部材から熱を供給しつつ該固体状粉体を溶
融し、該仕切り部材により取囲まれた多数の細
〓から該溶融液を押出し、
(4) この際該紡糸口金の該溶融液の吐出面及びそ
の近傍に冷却粒体を供給して冷却しながら該細
〓を通じて押出される溶融液を引取つて、
(5) 該溶融重合体が実質的に成形物成形能を失わ
ない時間内に該溶融液を多数の分離された繊維
状細流に変換し、固化する、
ことを特徴とするものである。 The method for producing the novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention is as follows: (1) The void ratio (α) expressed by the above formula () is 25
(2) supplying the aromatic polyamide polymer powder to the surface opposite to the discharge surface of the spinneret; 3) melting the solid powder while supplying heat from a heat-generating partition member of the mesh-like spinneret, and extruding the molten liquid through a number of narrow holes surrounded by the partition member; (4) At this time, cooling granules are supplied to the melt discharge surface of the spinneret and its vicinity, and while cooling the melt extruded through the slitter, (5) the molten polymer is It is characterized in that the melt is converted into a large number of separated fibrous rivulets and solidified within a period of time without substantially losing the ability to form a molded article.
以上説明したとおり、本発明の方法は、従来既
知の、通常の熱可塑性重合体の溶融液の吐出面が
平滑面状であり、規則正しい配列で該溶融液の吐
出孔(オリフイス)がそれぞれ独立して穿設され
た紡糸口金から該溶融液を押出す繊維の製造方法
とは根本的に異なる。 As explained above, in the method of the present invention, the discharge surface of the conventionally known melt of a normal thermoplastic polymer is a smooth surface, and the discharge holes (orifices) for the melt are arranged independently and in a regular arrangement. This method is fundamentally different from the method of manufacturing fibers in which the melt is extruded through a spinneret that is drilled through a spinneret.
本発明で用いられる紡糸口金は、前記式()
の如く空〓率(α)の値により定義される近接し
た多数の細〓を有する。空〓率を定義する前記式
()における紡糸口金のメツシユ状部とは、メ
ツシユ状紡糸口金において文字通りメツシユ状を
なしている部分である。 The spinneret used in the present invention has the above formula ()
It has a large number of closely spaced strips defined by the value of the void ratio (α), as shown in FIG. The mesh-shaped portion of the spinneret in the above formula () that defines the void ratio is literally a mesh-shaped portion of the mesh-shaped spinneret.
本発明で用いられる紡糸口金は前記空〓率の値
により定義される近接した多数の細〓を有する限
り、細〓の形状あるいは細〓を規定する仕切り部
材の形状は如何なる形状であつてもよい。 As long as the spinneret used in the present invention has a large number of closely spaced strips defined by the value of the void ratio, the shape of the strips or the shape of the partition member that defines the strips may be of any shape. .
本発明で用いられるメツシユ状紡糸口金は、そ
れ故例えば円形、楕円形、三角形、四角形その他
の多角形状であつてよく、あるいは細〓を規定す
る仕切り部材は凹凸を有していても有していなく
てもよい。 The mesh-like spinneret used in the present invention may therefore have, for example, a circular, elliptical, triangular, quadrangular or other polygonal shape, or the partition member defining the width may have unevenness. You don't have to.
添付図面の図1−aには、本発明で用いられる
メツシユ状紡糸口金の典型的な一例が図解されて
いる。図解されたメツシユ状紡糸口金は平織金網
である。図1−bには、図1−aの金網の断面図
が図解されている。 FIG. 1-a of the accompanying drawings illustrates a typical example of a mesh-like spinneret used in the present invention. The mesh spinneret illustrated is a plain weave wire mesh. FIG. 1-b illustrates a cross-sectional view of the wire mesh of FIG. 1-a.
図に示された平織金網は細〓が四角形状をなし
ており、隣接する細〓から押出される溶融液が互
いに往来し得るような凹部を該隣細〓間の仕切り
部材に有する。 The plain weave wire mesh shown in the figure has rectangular strips, and the partition member between the adjacent strips has a concave portion so that the melt extruded from adjacent strips can pass through each other.
添付図面の図2−aには、本発明で用いられる
メツシユ状紡糸口金の他の一例が図解されてい
る。図解されたメツシユ状紡糸口金は、薄い金属
板に精密なエツチング技術により多数の細〓を設
けたエツチング多孔板である。このエツチング多
孔板は細〓が大体三角形をなしており、図2−b
に図解された断面図から明らかなとおり隣接する
細〓間に存在する仕切り部材は凹部を有していな
い。 FIG. 2-a of the accompanying drawings illustrates another example of the mesh-like spinneret used in the present invention. The illustrated mesh-like spinneret is an etched perforated plate in which a large number of holes are formed on a thin metal plate using a precise etching technique. This etched perforated plate has a roughly triangular shape, as shown in Figure 2-b.
As is clear from the cross-sectional view illustrated in , the partition members existing between adjacent slots do not have recesses.
本発明で用いられるメツシユ状紡糸口金は、そ
の他あや織金網であつてもよく、また多数の微小
金属球が多数の細〓を形成するように焼結された
薄い焼結体であつてもよい。また、隣接する細〓
間に存在する仕切り部材が凹部を有するエツチン
グ多孔板であつてもよい。 The mesh-like spinneret used in the present invention may be a twill wire mesh, or may be a thin sintered body in which a large number of microscopic metal spheres are sintered to form a large number of fine threads. . In addition, the adjacent narrow
The partition member present therebetween may be an etched perforated plate having recesses.
本発明においてこれらのメツシユ状紡糸口金は
単独で用いることができるのみならず、組合せて
積層して用いることもできる。 In the present invention, these mesh-like spinnerets can be used not only alone, but also in combination and laminated.
添付図面の図3には、2枚の平織金網を積層し
てなる本発明で用いられるメツシユ状紡糸口金の
断面図が示されている。 FIG. 3 of the accompanying drawings shows a cross-sectional view of a mesh-like spinneret used in the present invention, which is formed by laminating two plain-woven wire meshes.
これらの紡糸口金のうち、本発明によれば、好
ましくは、紡糸口金の吐出面に凹凸部を有する細
巾の仕切り部材によつて仕切られた多数の細〓を
有し且つ該細〓のある細〓から押出される溶融液
がそれを隣接する他の細〓から押出される溶融液
と該仕切り部材を通じて互いに往来し得るような
構造のメツシユ状紡糸口金が用いられる。 Among these spinnerets, according to the present invention, preferably, the discharge surface of the spinneret has a large number of narrow partition members partitioned by narrow partition members having uneven portions, and A mesh-like spinneret is used, which is structured so that the melt extruded from one narrow thread can communicate with the melt extruded from another adjacent thin thread through the partition member.
本発明で用いられるメツシユ状紡糸口金を定義
する空〓率を表わす上記式において、
Vaは紡糸口金のメツシユ状部の単位面積下で
占める見掛け上の全体積であり、
Vfは紡糸口金のメツシユ状部の単位面積した
における、細〓を取り囲む仕切り部材の占める全
体積である。 In the above formula expressing the void ratio that defines the mesh-like spinneret used in the present invention, Va is the apparent total volume occupied under a unit area of the mesh-like part of the spinneret, and Vf is the mesh-like part of the spinneret. This is the total area occupied by the partition member surrounding the thin wall, based on the unit area of the area.
前記単婦図面の図1−a及び図1−bに図解さ
れているところからわかるように、該紡糸口金の
表面と裏面とに接触する仮想面を想定して、この
2つの仮想面の単位面積(1cm2)で囲まれる部分
の体積を、前記式()の見掛け上の全体積
(Va)として定義する。 As can be seen from the illustrations in FIGS. 1-a and 1-b of the single drawing, assuming a virtual surface that contacts the front and back surfaces of the spinneret, the unit of these two virtual surfaces is The volume of the part surrounded by the area (1 cm 2 ) is defined as the apparent total volume (Va) of the above formula ().
図3に示されたような積層メツシユ状紡糸口金
の場合も上記と同様に仮想面を想定して見掛けの
全体積(Va)が求められることは容易に理解さ
れよう。 It will be easily understood that in the case of a laminated mesh-like spinneret as shown in FIG. 3, the apparent total volume (Va) is determined assuming a virtual plane in the same manner as described above.
実際にあるメツシユ状紡糸口金についてVaを
求めるためには、1cm2の接触面を持つダイヤルゲ
ージでメツシユ状紡糸口金の厚さを測定する事に
よりVaは簡単に求められる。 In order to find Va for an actual mesh-like spinneret, Va can be easily obtained by measuring the thickness of the mesh-like spinneret with a dial gauge having a contact surface of 1 cm 2 .
また、あるメツシユ状紡糸口金についてVfを
求めるためには、メツシユ状紡糸口金を所定の面
積に切断し例えばこれを液体中に沈めこの時の増
加した体積を測定すればよい。この増加した体積
をメツシユ状紡糸口金1cm2当りに換算した値が
Vfとなる。 Further, in order to determine Vf for a certain mesh-like spinneret, it is sufficient to cut the mesh-like spinneret into a predetermined area, immerse it in a liquid, and measure the increased volume at this time. The value calculated by converting this increased volume per 1 cm 2 of the mesh-like spinneret is
It becomes Vf.
本発明に用いられる前記メツシユ状紡糸口金の
前記式()で表わされる空〓率(α)は、約10
%以上であり、好ましくは約25%〜約90%であ
る。 The mesh spinneret used in the present invention has a void ratio (α) of about 10
% or more, preferably about 25% to about 90%.
また、本発明によれば、本発明で用いられる前
記メツシユ状紡糸口金は1cm2当り好ましくは約5
個以上、より好ましくは約10〜約1000個の細〓を
有している。 Further, according to the present invention, the mesh-like spinneret used in the present invention preferably has about 5
or more, preferably about 10 to about 1000.
さらに本発明に用いられるメツシユ状紡糸口金
は約10mm以下、さらに好ましくは約0.1〜約5mm、
特に好ましくは約0.2〜約2mmの厚さを有してい
る。 Furthermore, the mesh-like spinneret used in the present invention is about 10 mm or less, more preferably about 0.1 to about 5 mm,
Particularly preferred is a thickness of about 0.2 to about 2 mm.
本発明について前述した構造を有する紡糸口金
は、その成形領域の表面における重合体の溶融液
が吐出する細〓間の平均距離()が0.03〜4mm
の範囲のあるものが好適である。 The spinneret having the above-described structure of the present invention has an average distance ( ) of 0.03 to 4 mm between the slits from which the polymer melt is discharged on the surface of the forming region.
It is preferable to have a range of .
殊に該成形領域が以下に説明する定義に従つ
て、
(1) 平均吐出口間距離()が0.03〜4mmの範
囲、
(2) 平均山高さ()が0.01〜3.0mmの範囲、
(3) 平均山巾()が0.02〜1.5mmの範囲および
(4) 該平均山高さ()と該平均山巾()とが
()/()で表わして0.3〜5.0の範囲
を満足する微細凹凸および多数の細〓を有する吐
出面を有した紡糸口金を用いるのが有利である。 In particular, according to the definition explained below, the molding area has (1) an average distance between discharge ports () in the range of 0.03 to 4 mm, (2) an average peak height () in the range of 0.01 to 3.0 mm, (3) ) Fine irregularities in which the average peak width () is in the range of 0.02 to 1.5 mm, and (4) the average peak height () and the average peak width () satisfy the range of 0.3 to 5.0, expressed as ()/(). It is advantageous to use a spinneret with a discharge surface having a large number of slots.
上記の成形領域、平均吐出口間距離()、平
均山高さ()、平均山巾()、細〓はそれぞれ
下記の説明によつて定義される。 The above-mentioned molding area, average distance between discharge ports ( ), average peak height ( ), average peak width ( ), and width are each defined by the following explanation.
本発明で定義される平均細〓間距離()、平
均山高さ()、平均山巾()等は全て幾何学
的確率論の概念にもとづいて定められる値であ
り、成形領域表面の形状が幾何学的に明らかなも
のについては、数学的に積分幾何学の定義と手法
によつて算出される。 The average narrow distance (), average peak height (), average peak width (), etc. defined in the present invention are all values determined based on the concept of geometric probability theory, and the shape of the surface of the forming area For things that are geometrically obvious, they are calculated mathematically using the definitions and methods of integral geometry.
例えば、半径rの球状物の焼結体が最密充填さ
れた口金の成形領域に関しては理論的に=√
3r、=(x/4)r、=(x/2)rとなる。 For example, theoretically, for the molding area of a die in which sintered bodies of spherical objects with radius r are packed close-packed, =√
3r, = (x/4)r, = (x/2)r.
このように口金表面がミクロな均一幾何学形状
物の集合によつて構成されたものに関しては理論
的に定めることができるが、ミクロに不均一な表
面形状を有するものに関しては、口金を何個かの
直角断面で切断するかもしくは、切断しやすい材
質で口金表面の型をとり、これを切断して実測す
ることによつて、、を定めることができ
る。実測にあたつては、マクロ的に均一な成形領
域表面である限り、成形領域の中心部に頂点を定
めそのまわりに30゜ごとに6個の断面をとつて測
定すれば近似的に、、を求めることがで
き、実用的にはこれで充分である。 In this way, it can be determined theoretically for a cap whose surface is composed of a collection of microscopically uniform geometric shapes, but for a cap with a microscopically non-uniform surface shape, it is possible to determine how many caps there are. can be determined by cutting at a right angle cross section, or by making a mold of the surface of the cap using a material that is easy to cut, cutting it, and actually measuring it. For actual measurements, as long as the surface of the molding area is macroscopically uniform, the vertex can be set at the center of the molding area and six cross-sections taken every 30 degrees around the vertex can be approximately measured. This is sufficient for practical purposes.
成形領域とは、該溶融重合体を吐出し、該極太
繊維集合体を紡糸成形するための口金において、
実質的に均一な密度を有する繊維集束体が形成さ
れる部分の領域をいう。 The forming area refers to the area in the spinneret for discharging the molten polymer and spinning and forming the extremely thick fiber aggregate.
A region where a fiber bundle having a substantially uniform density is formed.
本発明の細〓とは、口金の成形領域を、その平
均面(微細な凹凸を平均化して巨視的にとらえた
なめらかな仮想表面)に直角に切断したとき(以
下この断面を単に成形領域断面と称す)、重合体
が吐出流動し得る流道のうち、成形領域表面側か
らその平均面に直角に見た場合の最初の極小可視
流動巾部分をいう。 The thinness of the present invention is defined as the shape when the molding area of the die is cut at right angles to its average plane (a smooth virtual surface viewed macroscopically by averaging minute irregularities). ) refers to the first minimum visible flow width when viewed from the surface side of the molding area at right angles to the average plane of the flow path through which the polymer can be discharged and flowed.
本発明の一般化された成形領域における任意断
面の模式的拡大図を図4に示す。この図4におい
て、Ai及びAi+1部分が細〓である。 FIG. 4 shows a schematic enlarged view of an arbitrary cross section in the generalized molding region of the present invention. In this FIG. 4, the Ai and Ai+1 portions are thin.
また、相隣接する任意の細〓AiとAi+1のそ
れぞれの中心戦の間隔を細〓間距離Piといい、全
ての断面におけるPiの平均を平均細〓間距離と
定義する。 In addition, the distance between the centers of each of the adjacent arbitrary strips Ai and Ai+1 is called the spacing distance Pi, and the average of Pi in all cross sections is defined as the average spacing distance.
本発明において使用される紡糸口金の仕切部材
は、前記の通り供給された粉体状の該重合体を溶
融するための熱を発生させた状態にある。 The partition member of the spinneret used in the present invention is in a state in which heat is generated to melt the supplied powdered polymer as described above.
該仕切部材自身から熱を発生させるためには、
該仕切部材に電流を通じて加熱する方法(通電加
熱法)、高周波電界を印加し誘導加熱法で加熱す
る方法、仕切部材を細管で構成し細管の中に熱媒
体を流して加熱する方法(熱流体加熱法)等が有
利に採用される。 In order to generate heat from the partition member itself,
A method in which the partition member is heated by passing an electric current through it (current heating method), a method in which a high-frequency electric field is applied and heated by induction heating method, a method in which the partition member is made up of thin tubes and heating is performed by flowing a heating medium through the thin tubes (thermal fluid heating method) heating method) etc. are advantageously employed.
通電加熱法及び誘導加熱法に使用可能な材料と
しては白金、金、銀、銅、チタン、バナジウム、
タングステン、イリジウム、モリブデン、パラジ
ウム、鉄、ニツケル、クローム、コバルト、鉛、
亜鉛、ビスマス、スズ、アルミニウム等の金属単
体、ステンレススチール、ニクロム、タンタル、
しんちゆう、りん青銅、ジユラルミン等の合金、
黒鉛、シリコーン、ゲルマニウム、セレン、酸化
スズ、酸化インジウム、酸化鉄、酸化ニツケル等
の主として半導体の性質を呈する無機化合物、ポ
リアセチレン、ポリフイレン等の半導体の性質を
呈する有機化合物等、10-7〜109Ωcm程度の比抵
抗を有する物質を該紡糸口金に形成したものが有
利に使用される。 Materials that can be used in the current heating method and induction heating method include platinum, gold, silver, copper, titanium, vanadium,
Tungsten, iridium, molybdenum, palladium, iron, nickel, chrome, cobalt, lead,
Metals such as zinc, bismuth, tin, aluminum, stainless steel, nichrome, tantalum,
Alloys such as silver, phosphor bronze, and duralumin,
Inorganic compounds that mainly exhibit semiconductor properties such as graphite, silicone, germanium, selenium, tin oxide, indium oxide, iron oxide, nickel oxide, etc.; organic compounds that exhibit semiconductor properties such as polyacetylene and polyphelene, etc., 10 -7 to 10 9 Advantageously, the spinneret is formed of a material having a resistivity on the order of Ωcm.
添付図面、図1、図2及び図3で説明した紡糸
口金はいずれも導電性であり本発明の目的にかな
つたものである。その他、ガラス球ビーズ表面を
銀でコーテイングして加圧接触せしめ導電性とし
た構造、アルミナ、ジルコニア等のセラミツクフ
アイバーにアルミニウム等の金属を蒸着せしめ、
加圧成形した導電性口金構造、多孔質セラミツク
板を黒鉛粒子分散体に浸漬し沈着せしめた導電性
のメシユ状紡糸口金構造等が挙げられ、その他可
能な構造体を種々改良し、実施することができ
る。 The spinnerets described in the accompanying drawings, FIGS. 1, 2 and 3 are all electrically conductive and suitable for the purpose of the present invention. Other examples include coating the surface of glass beads with silver to make them conductive by pressurizing contact, and evaporating metals such as aluminum onto ceramic fibers such as alumina and zirconia.
Examples include a pressure-molded conductive spinneret structure, a conductive mesh spinneret structure in which a porous ceramic plate is immersed and deposited in a graphite particle dispersion, and various other possible structures may be improved and implemented. Can be done.
かくの如くして得られた導電性のメツシユ状紡
糸口金は通電加熱法の場合通常0.1〜数百V/cm
の電界、0.1〜数百Aの電流を印加され、0.1〜数
千W/cm3のワツト密度で使用されるが、これらの
値は使用目的に応じて変化し得るものである。 The electrically conductive mesh-like spinneret obtained in this way usually has a voltage of 0.1 to several hundreds of V/cm in the case of the current heating method.
An electric field of 0.1 to several hundred A is applied, and a watt density of 0.1 to several thousand W/cm 3 is applied, but these values may vary depending on the purpose of use.
通電加熱法の導電性のメツシユ状紡糸口金は押
出機に取付けられるが、導電性のメツシユ状紡糸
口金に所望の電流が流れるように取付けるべきで
ある。導電性のメツシユ状紡糸口金と押出機を絶
縁してもよいし、押出機と導電性のメツシユ状紡
糸口金を導通せしめて押出機に流れる電流と導電
性のメツシユ状紡糸口金に流れる電流を好適に配
分して目的の性能を得ることも可能である。 The conductive mesh spinneret for the current heating method is attached to the extruder, and should be installed in such a way that a desired current flows through the conductive mesh spinneret. The conductive mesh spinneret and the extruder may be insulated, or the extruder and the conductive mesh spinneret may be electrically connected so that the current flowing to the extruder and the current flowing to the conductive mesh spinneret are controlled. It is also possible to obtain the desired performance by allocating it to
導電性のメツシユ状紡糸口金と押出機を絶縁す
る場合の絶縁材は、一般のセラミツク板とシリ
カ、アルミナ、ジルコニア等の無機接着剤の組合
せ等が使用できる。 As an insulating material for insulating the conductive mesh spinneret and the extruder, a combination of a general ceramic plate and an inorganic adhesive such as silica, alumina, or zirconia can be used.
一方、上記の如き導電性のメツシユ状紡糸口金
を誘電加熱法で加熱する場合、一般には該口金と
ほぼ平行にコイルが配置され、該口金に対しほぼ
垂直な磁界が印加され、該口金表面上にうず電流
が生成され、ジユール熱が生成する。加熱周波数
を高周波に選べば、表皮効果のためうず電流の浸
透が浅くなり、表面のみの局部加熱が行なえる。
成形する芳香族ポリアミド重合体の熱特性と装置
の材料と形状に従い、コイルの配置、磁界の強
さ、周波数を適当に組合せて最適状態を得ること
ができる。 On the other hand, when heating a conductive mesh-like spinneret as described above by a dielectric heating method, a coil is generally arranged approximately parallel to the spinneret, and a magnetic field approximately perpendicular to the spinneret is applied, and a magnetic field is applied on the spinneret surface. Eddy currents are generated and Joule heat is generated. If the heating frequency is selected to be high, the penetration of eddy current becomes shallow due to the skin effect, and local heating of only the surface can be performed.
Depending on the thermal properties of the aromatic polyamide polymer to be molded and the material and shape of the device, the optimum state can be obtained by appropriately combining the arrangement of the coils, the strength and frequency of the magnetic field.
誘電加熱法に使用可能な紡糸口金の材料は一般
に誘電体損失を生じる物質であり、印加する電界
の周波数、成形する該重合体の性質にもよるが、
極性基を有するセラミツクスなどがある。 The material of the spinneret that can be used in the dielectric heating method is generally a substance that causes dielectric loss, and it depends on the frequency of the applied electric field and the nature of the polymer to be formed.
Examples include ceramics with polar groups.
このような誘電性のメツシユ状紡糸口金を誘電
加熱法で加熱する時には通常、該口金表面と平行
または垂直に電極が配置され、該口金表面に対し
平行または垂直な交番電界が印加され、誘電体損
失を生じて発熱する。 When heating such a dielectric mesh spinneret using a dielectric heating method, an electrode is usually arranged parallel or perpendicular to the surface of the spinneret, and an alternating electric field parallel or perpendicular to the surface of the spinneret is applied. Loss occurs and heat is generated.
熱流体加熱法に使用される細管は好ましくは熱
伝導度の高いものであり、アルミニウム、ステン
レス鋼、鉄、銅、真鋳、シリカ、ニツケル、イン
コネル、タングステン、タンタル、モリブデン、
レニウム、チタン、ニオブ等の材料が使用され
る。熱媒体は使用温度、細管に適合するものが選
ばれるが、例えば水、アンモニア、メタノール、
アセトン、フレオン11、フレオン21、フレオン
113、C6F4、n−ブタン、n−ペンタン、n−ヘ
プタン、ベンゼン、トルエン、ダウサムA、ダウ
サムB、DC200、DC209、パラクロロエチレン、
硫化ジメチル、モンサントCP−9、ピリジン、
モンサントCP−34、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、セシウム、水銀、鉛、インジウム、錫等
が流体または気体で使用される。 The thin tubes used in the thermal fluid heating method are preferably of high thermal conductivity, such as aluminum, stainless steel, iron, copper, brass, silica, nickel, Inconel, tungsten, tantalum, molybdenum,
Materials such as rhenium, titanium, and niobium are used. The heat medium is selected to be compatible with the operating temperature and the thin tube, such as water, ammonia, methanol,
Acetone, Freon 11, Freon 21, Freon
113, C6F4 , n-butane, n-pentane, n-heptane, benzene, toluene, Dowsome A, Dowsome B, DC200, DC209, parachloroethylene,
Dimethyl sulfide, Monsanto CP-9, pyridine,
Monsanto CP-34, lithium, sodium, potassium, cesium, mercury, lead, indium, tin, etc. are used in fluid or gas form.
該メツシユ状紡糸口金の細〓の幅は、その材質
と重合体間の伝熱効率にも依存するが、好ましく
は50μ〜3mm、好ましくは100μ〜1mmの範囲であ
る。あまりに狭い細〓では高粘度の重合体は通過
し難く、広すぎる細〓は重合体の加熱不足と加熱
むらを生じ好ましくない。 The width of the narrow thread of the mesh-like spinneret depends on its material and the heat transfer efficiency between the polymers, but is preferably in the range of 50 μm to 3 mm, preferably 100 μm to 1 mm. If the narrow strip is too narrow, it will be difficult for a high viscosity polymer to pass through, and if the narrow strip is too wide, the polymer will not be heated properly or unevenly, which is undesirable.
該重合体は前述した成形物成形能を失わない時
間内に該メツシユ状紡糸口金の該細〓群を通過す
る必要がある。該細〓群を通過する時間が長すぎ
ると、成形物成形能が失われ、短すぎると該重合
体を適正な温度まで加熱できないので最適な通過
時間範囲が存在する。この範囲は該重合体の種類
と該メツシユ状紡糸口金の温度厚さ、細〓の大き
さ及び吐出量等に依存する。 It is necessary for the polymer to pass through the narrow group of mesh-like spinnerets within a time period that does not cause the polymer to lose its ability to form a molded article. If the time for passing through the narrow group is too long, the ability to form a molded article will be lost, and if it is too short, the polymer cannot be heated to an appropriate temperature, so there is an optimum range of passing time. This range depends on the type of the polymer, the temperature and thickness of the mesh spinneret, the size of the slivers, the discharge rate, etc.
次に本発明において該芳香族ポリアミドの粉体
を該メツシユ状紡糸口金に供給し、溶融紡糸する
方法等について説明する。 Next, a method of supplying the aromatic polyamide powder to the mesh spinneret and melt-spinning it in the present invention will be explained.
芳香族ポリアミドは通常テトラヒドロフラン/
水、メチルエチルケトン/水等の系中での界面重
合法、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミ
ド、N−メチルピロリドン等の非プロトン性極性
溶媒の系中での溶融重合法等により調製される。
該重合体はこれらの重合溶媒中に一般に溶解して
いるか微粉末状で存在している。該重合体を重合
溶媒より分離する方法としては通常、洗浄により
溶媒を抽出除去する方法が好ましく、洗浄液に含
まれる溶媒は蒸留、冷凍分離あるいはこれらと抽
出を組み合わせた方法で回収される。該重合体の
粉体の大きさ、形状は界面重合法により調製され
る場合はその際の温度、剪断速度、重合体の凝固
速度等に影響され、溶液重合法により調製される
場合は、溶液重合法で調製された該重合体溶液に
抽出用洗浄液を添加する時の温度、剪断速度、重
合体の凝固速度等に影響される。取扱いの容易な
重合体粉体の平均径は1μ〜1000μである。 Aromatic polyamides are usually prepared using tetrahydrofuran/
It is prepared by an interfacial polymerization method in a system such as water or methyl ethyl ketone/water, or a melt polymerization method in a system using an aprotic polar solvent such as dimethylformamide, dimethylacetamide, or N-methylpyrrolidone.
The polymer is generally dissolved or present in fine powder form in these polymerization solvents. As a method for separating the polymer from the polymerization solvent, it is usually preferable to extract and remove the solvent by washing, and the solvent contained in the washing liquid is recovered by distillation, freeze separation, or a combination of these and extraction. The size and shape of the polymer powder are influenced by the temperature, shear rate, coagulation rate of the polymer, etc. when prepared by interfacial polymerization, and when prepared by solution polymerization, the size and shape of the polymer powder are It is influenced by the temperature, shear rate, coagulation rate of the polymer, etc. when adding the extraction washing liquid to the polymer solution prepared by the polymerization method. The average diameter of easily handled polymer powder is 1μ to 1000μ.
本発明においては該重合体の粉体をそのまま使
用してもよいし、適当な形状例えばロツド状等に
圧縮加工して使用してもよい。 In the present invention, the powder of the polymer may be used as it is, or it may be compressed into an appropriate shape such as a rod.
該固体重合体を該メツシユ状紡糸口金に供給す
る装置としては、粉体の場合はスクリユーやプラ
ンジヤー、ロツドの場合はプランジヤーを使用す
ることができる。該固体重合体は該口金にある程
度(〜50Kg/cm2)の圧力で押しつけて供給するの
が好ましい。そのことにより伝熱が効率的となる
のに加えて溶融が加圧下で起きて、所謂加圧脱泡
の効果がもたらせる。該溶融体を吐出口より連続
して吐出するためには脱泡が必要である。しかし
この脱泡に必要なゾーンの長さは、非常に短くて
もよい。後記実施例1に示すような繊維を製造す
る場合、圧力50Kg/cm2、脱泡に必要なゾーンの長
さは5mmであつた。この固体重合体を平面体に供
給する装置内の雰囲気は窒素ガスなどの不活性ガ
スで置換しておいた方がより好ましい。 As a device for feeding the solid polymer to the mesh spinneret, a screw or a plunger can be used in the case of a powder, and a plunger can be used in the case of a rod. It is preferable that the solid polymer is supplied by being pressed against the die with a certain pressure (~50 Kg/cm 2 ). This not only makes heat transfer more efficient, but also causes melting to occur under pressure, resulting in the so-called pressurized defoaming effect. Defoaming is required in order to continuously discharge the melt from the discharge port. However, the length of the zone required for this defoaming may be very short. When producing fibers as shown in Example 1 below, the pressure was 50 Kg/cm 2 and the length of the zone required for defoaming was 5 mm. It is more preferable that the atmosphere in the apparatus for supplying the solid polymer to the planar body be replaced with an inert gas such as nitrogen gas.
本発明に使用される前記芳香族ポリアミド重合
体は一時的ではあるが溶融するものである。融点
は該重合体を示差熱分析(DTA)、差動熱量分析
(DSC)、プローテスター等の手段で熱分析する
ことにより測定できる。該重合体は融点と分解開
始点が近接しており、空気中でのDTA、DSCに
おいては両者がオーバーラツプして観察されるの
が通常であり、融点を明確に決定するためには不
活性気体中で測定して、分解開始点をより高温に
移動して測定するのがのぞましい。 The aromatic polyamide polymer used in the present invention melts, albeit temporarily. The melting point can be measured by thermally analyzing the polymer using a means such as differential thermal analysis (DTA), differential calorimetry (DSC), or a Protester. The melting point and decomposition start point of this polymer are close to each other, and the two are usually observed to overlap in DTA and DSC in air, so in order to clearly determine the melting point, it is necessary to It is preferable to measure inside the room and then move the decomposition initiation point to a higher temperature.
例えばポリメタフエニレンイソフタルアミドを
DTAにより窒素中、10℃/分の昇温速度で熱分
析すると約400℃に溶融開始点が観察される。一
方同じ重合体を同条件でTG(熱重量分析)によ
り調べると、約430℃に減量開始点(分解開始点
とほぼ同じ)が観察される。このようなポリマー
は一時的には溶融するか、融点と分解開始点が近
接しているので、すみやかに溶融成形加工する必
要があり、従来の方法では不可能であつた。 For example, polymetaphenylene isophthalamide
When thermally analyzed by DTA in nitrogen at a heating rate of 10°C/min, a melting start point is observed at approximately 400°C. On the other hand, when the same polymer is examined by TG (thermogravimetric analysis) under the same conditions, a weight loss initiation point (almost the same as the decomposition initiation point) is observed at approximately 430°C. Since such polymers either melt temporarily or their melting point and decomposition start point are close to each other, they must be melt-molded quickly, which has not been possible using conventional methods.
すなわち、分解開始点よりも高温になると該重
合体の主鎖の切断が進行すると同時に、普通の場
合主鎖間の架橋も伴なう複雑な反応が起きるが、
これらの反応はいずれも成形物成形能を失わせる
方向のものであり、成形する間に進行する量が小
さければ小さいほど好ましいものである。 In other words, when the temperature rises above the decomposition initiation point, the main chain of the polymer progresses, and at the same time, a complex reaction that usually involves crosslinking between the main chains occurs.
All of these reactions tend to cause the molding ability to be lost, and the smaller the amount that proceeds during molding, the better.
本発明にいう成形物成形能とは以下の(1)〜(3)の
要件をすべて満足している場合の性能をいう。 The ability to form a molded article as used in the present invention refers to performance when all of the following requirements (1) to (3) are satisfied.
(1) 本発明にいう吐出口より吐出可能であるこ
と。(1) It must be possible to discharge from the discharge port referred to in the present invention.
(該重合体粘度が、吐出口を通過するのに必
要な粘度まで低下し得ること)そのためには適
正な重合度範囲があり、例えばポリメタフエニ
レンイソフタルアミドの場合、後に定義する
NMP中のI.V.が0.3〜3.0のものが好ましい。 (The viscosity of the polymer can be reduced to the viscosity necessary for passing through the discharge port.) For this purpose, there is an appropriate degree of polymerization range, for example, in the case of polymetaphenylene isophthalamide, as defined later.
It is preferable that the IV in NMP is 0.3 to 3.0.
(2) 該重合体が吐出方向に沿つて連続して吐出口
より吐出可能であること。(2) The polymer can be continuously discharged from the discharge port along the discharge direction.
(3) 吐出された該重合体の連続体を冷却した後の
機械的強度が実用の範囲内にあること。(3) The mechanical strength of the discharged polymer continuum after cooling is within a practical range.
以上(1)〜(3)の要件の具体的な物性値の範囲とし
ては(1)にいう粘度が10万ポアズ以下であり、(3)の
機械的強度は0.5g/de以上の引張強度がのぞまし
い。 The range of specific physical property values for the requirements (1) to (3) above is that the viscosity in (1) is 100,000 poise or less, and the mechanical strength in (3) is a tensile strength of 0.5 g/de or more. It's amazing.
一般的には、重合体を溶融状態に保持する時間
と成形物成形能を失う変性量の間に定性的な下記
式が成立するものと考えられる。 Generally, it is considered that the following qualitative equation holds true between the time for which the polymer is kept in a molten state and the amount of modification at which the ability to form a molded article is lost.
q/λ.|dT/dx|<t<m/K0exp(−Ed/RT)
t:重合体を溶融状態に保持する時間
q:融解に要する熱量
λ:熱伝導率
T:加熱温度
|dT/dx|:加熱温度勾配
Ed:成形物成形能を失う活性化エネルギー
m:成形物成形能を失う変成量
R:気体定数
すなわちこの時間t内にメツシユ状紡糸口金を
通過する必要があると考えられる。q/λ. | dT/dx | <t<m/K 0 exp (-Ed/RT) t: Time to maintain the polymer in a molten state q: Amount of heat required for melting λ: Thermal conductivity T: Heating temperature | dT/dx|: Heating temperature gradient Ed: Activation energy at which the ability to form a molded product is lost m: Amount of transformation at which the ability to form a molded product is lost R: Gas constant In other words, it is necessary to pass through the mesh-like spinneret within this time t. Conceivable.
例えば、該重合体がポリメタフエニレンイソフ
タルアミドで、該メツシユ状紡糸口金が30メツシ
ユの平織で、溶融状態保持時間(t)は0.5〜200
秒、好ましくは1〜50秒の範囲で選ばれる。 For example, the polymer is polymetaphenylene isophthalamide, the mesh spinneret is a plain weave of 30 meshes, and the molten state retention time (t) is 0.5 to 200.
seconds, preferably in the range of 1 to 50 seconds.
本発明において該メツシユ状紡糸口金より押出
された該芳香族ポリアミド重合体は、紡糸直後に
冷却気体あるいは冷却液体等により冷却固化さ
れ、固化と同時に引取られる。 In the present invention, the aromatic polyamide polymer extruded from the mesh spinneret is cooled and solidified by cooling gas or cooling liquid immediately after spinning, and is taken off at the same time as solidification.
以上のようにして溶融紡糸された該極太芳香族
ポリアミド繊維は延伸、熱処理等がほどこされ、
繊維の配向結晶化が増大される。延伸、熱処理に
は、該芳香族ポリアミド繊維について既知の方法
が適用される。例えば熱水、沸騰水あるいは高温
蒸気等の高温湿潤状態で延伸し該繊維の配向を進
め、ついで該繊維のガラス転移点(重合体の種類
にもよるが250〜280℃付近)以上の温度で乾熱延
伸、熱処理して該繊維の配向、結晶化を進める方
法;あるいは湿潤状態での延伸は行なわないで乾
熱で延伸・熱処理する方法等が適用される。乾熱
で延伸、熱処理をする場合には、予備乾燥により
該繊維中に含まれる水の大部分を除去した後に行
なう方が望ましい。 The extremely thick aromatic polyamide fiber melt-spun as described above is subjected to stretching, heat treatment, etc.
The oriented crystallization of the fibers is increased. For the stretching and heat treatment, known methods for the aromatic polyamide fibers are applied. For example, the fibers are stretched in a high-temperature wet state such as hot water, boiling water, or high-temperature steam to advance the orientation of the fibers, and then stretched at a temperature above the glass transition point of the fibers (around 250 to 280°C, depending on the type of polymer). A method of dry heat stretching and heat treatment to advance the orientation and crystallization of the fibers; or a method of dry heat stretching and heat treatment without stretching in a wet state is applied. When drawing and heat treating the fibers using dry heat, it is preferable to carry out the stretching and heat treatment after removing most of the water contained in the fibers by preliminary drying.
本発明の効果としては、今まで得られなかつた
新規な極太の芳香族ポリアミド繊維を提供できた
ことがあげられる。 One of the effects of the present invention is that it has been able to provide a novel, extremely thick aromatic polyamide fiber that has not been available until now.
すなわち本発明の新規な極太芳香族ポリアミド
繊維は、その断面形状、大きさ、その分布および
繊維軸方向に沿つた繊維断面の変動がある一定範
囲にあり、このような繊維は従来公知の繊維の製
造手段からは得られなかつたものであり、その構
造上の特性もまた、従来公知のものからは得られ
なかつた種々の興味あるものが発現される。 In other words, the novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention has a cross-sectional shape, size, distribution, and cross-sectional variation along the fiber axis within a certain range, and such fibers are different from those of conventionally known fibers. It is something that could not be obtained from any manufacturing means, and its structural properties also exhibit various interesting properties that could not be obtained from conventionally known products.
このような断面形状、大きさ、その分布、機械
軸方向に沿つた繊維断面の変動の範囲は、その一
部が天然の剛毛に類似しているので本発明の極太
芳香族ポリアミド繊維は、このような天然物に特
性が似た耐熱性極太繊維を提供できるものという
ことができる。 The cross-sectional shape, size, distribution thereof, and range of variation of the fiber cross-section along the machine axis direction are partially similar to natural bristles, so the ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention It can be said that it is possible to provide heat-resistant, extremely thick fibers with properties similar to those of natural products.
かくして、本発明の新規な極太芳香族ポリアミ
ド繊維は、刷毛材料、ブラシ材料、軽量コンクリ
ート補強材、耐熱性ネツトベルトを初めとして、
その他従来の芳香族ポリアミド繊維が使用できな
かつた極太繊維製品の素材として特に耐熱性等が
要求される分野に用いることができる。 Thus, the novel ultra-thick aromatic polyamide fiber of the present invention can be used in brush materials, brush materials, lightweight concrete reinforcement materials, heat-resistant net belts, etc.
In addition, it can be used as a material for extremely thick fiber products where conventional aromatic polyamide fibers cannot be used, particularly in fields where heat resistance is required.
本発明の該繊維は繊維断面及び長さ方向の適度
な不規則性と繊維形成時に与えられる異方冷却効
果によつて、多くの場合熱処理により高度に捲縮
を発現するものであり、この性質は繊維相互のか
らみあいを増大させることに応用できる。 The fibers of the present invention often develop a high degree of crimp upon heat treatment due to moderate irregularities in the fiber cross section and length direction and an anisotropic cooling effect provided during fiber formation, and this property can be applied to increase the intertwining of fibers.
本発明の該繊維はさらに、前記平行配列シー
ト、またそれを直交させて接着せしめた直交不織
布、電気や空気を応用してランダム化したランダ
ム構造不織布、人工皮革等にも容易に応用するこ
とができる。 The fibers of the present invention can also be easily applied to the above-mentioned parallel array sheets, orthogonal nonwoven fabrics made by orthogonally bonding them, random structure nonwoven fabrics randomized by applying electricity or air, artificial leather, etc. can.
本発明の他の大きな効果としては、前記したよ
うな種々の有用な特徴をもつた極太芳香族ポリア
ミド繊維を溶融紡糸法により製造する方法を提供
できたことがあげられる。すなわち、本発明によ
つて、溶剤処理等の複雑な工程が不要で、生産性
の高い溶融紡糸法による極太の芳香族ポリアミド
繊維の製造法が可能となつた。 Another major effect of the present invention is that it has provided a method for producing ultra-thick aromatic polyamide fibers having the various useful features described above by melt spinning. That is, according to the present invention, it has become possible to produce extremely thick aromatic polyamide fibers by a highly productive melt spinning method that does not require complicated steps such as solvent treatment.
また、従来の溶媒を抽出せねばならない乾式、
湿式及び半乾半湿紡糸法では、極太繊維の場合に
特に溶媒抽出が充分でなく満足な機械的性質、耐
熱性を有したものが得られないのに対して、本発
明では実用上充分な機械的性質、耐熱性等の特性
を有する極太芳香族ポリアミド繊維を提供するも
のである。 In addition, conventional dry methods, which require solvent extraction,
In wet and semi-dry semi-wet spinning methods, solvent extraction is insufficient especially in the case of extremely thick fibers, making it impossible to obtain products with satisfactory mechanical properties and heat resistance. The present invention provides an extremely thick aromatic polyamide fiber having properties such as mechanical properties and heat resistance.
以下、実施例により本発明を具体例により説明
するが、これらは本発明を何ら限定するものでは
ない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained using specific examples, but these are not intended to limit the present invention in any way.
なお、実施例中の固有粘度(I.V.)は下記式に
よるものである。 In addition, the intrinsic viscosity (IV) in the examples is based on the following formula.
I.V.=laηrel/0.5
(但し、ηrelとは重合体の0.5g/100ml溶液の毛
細管型粘度計における粘度を、同じ粘度計を用い
て求めた溶媒の粘度で割つた値である。)
また、実施例中「部」とあるのは、「重量部」
を意味する。 IV=laηrel/0.5 (However, ηrel is the value obtained by dividing the viscosity of a 0.5 g/100 ml solution of the polymer in a capillary viscometer by the viscosity of the solvent determined using the same viscometer.) In the example, "parts" means "parts by weight"
means.
実施例 1
メタフエニレンジアミンとイソフタル酸クロリ
ドをテトラヒドロフラン/水の界面で重合して得
たポリメタフエニレンイソフタルアミド(N−メ
チルピロリドン(NMP)中で測定したI.V.が1.2
である)の平均粒子径が50μmの乾燥した重合体
粉末を、垂直に設置したプランジヤー式押出機
(バレルの内径10mm、長さ100mm)で押して、この
押出機の下方にとりつけてある成形領域が直径8
mmとなるように吐出しない部分をアルミナ系無機
接着剤でシールした金網(ステンレススチール
製、線径0.34mm、30メツシユ平織、空〓率77%)
に供給し、該金網に約3.5W/cm2の電流を流し、該
重合体粉末を約420℃で溶融し、該金網の目の間
(細〓)で溶融流動せしめ吐出し、同時に約0.5
m/秒の速度の冷却風を該金網の吐出側表面にむ
けて吹きつけ、繊維状細流となし0.5m/分で引
き取つて、平均繊度が400デニールであり1辺が
約180μmの断面がほぼ正方形の繊維からなる極
太のポリメタフエニレンイソフタルアミド繊維を
得た。Example 1 Polymetaphenylene isophthalamide obtained by polymerizing metaphenylene diamine and isophthalic acid chloride at the tetrahydrofuran/water interface (IV measured in N-methylpyrrolidone (NMP) is 1.2
A dry polymer powder with an average particle size of 50 μm is pressed through a vertically installed plunger extruder (barrel inner diameter 10 mm, length 100 mm). Diameter 8
Wire mesh (stainless steel, wire diameter 0.34 mm, 30 mesh plain weave, void ratio 77%) with the non-discharge portion sealed with alumina-based inorganic adhesive so that
A current of about 3.5 W/cm 2 is passed through the wire mesh, the polymer powder is melted at about 420°C, and the polymer powder is melted and flowed between the meshes (narrows) of the wire mesh and discharged.
Cooling air was blown at a speed of 1/2 m/sec towards the discharge side surface of the wire gauze to form a fibrous stream, which was drawn at 0.5 m/min. Very thick polymetaphenylene isophthalamide fibers consisting of square fibers were obtained.
なお、使用したバレルの温度は340℃、プラン
ジヤーの圧力は50Kg/cm2であり、該重合体の溶融
開始点は400℃でありバレル内では該重合体は溶
融していない。 The temperature of the barrel used was 340° C., the pressure of the plunger was 50 Kg/cm 2 , the melting point of the polymer was 400° C., and the polymer was not melted inside the barrel.
この繊維の平均強度、伸度、初期ヤング率はそ
れぞれ1.1g/de、35%、55g/deであつた。また
CV(F)は0.21、CV(A)は0.25、D/dの平均値は1.4で
あつた。 The average strength, elongation, and initial Young's modulus of this fiber were 1.1 g/de, 35%, and 55 g/de, respectively. Also
CV(F) was 0.21, CV(A) was 0.25, and the average value of D/d was 1.4.
ついでこの繊維を290℃の熱板上で約20倍に延
伸して得た糸の強度、初期ヤング率はそれぞれ
2.3g/de、15%、70g/deであり、またCV(F)は
0.20、CV(A)は0.25、D/dの平均値は1.4であつた。 Then, this fiber was stretched approximately 20 times on a hot plate at 290℃, and the strength and initial Young's modulus of the yarn obtained were
2.3g/de, 15%, 70g/de, and CV(F) is
0.20, CV(A) was 0.25, and the average value of D/d was 1.4.
実施例 2
実施例1と同様にして重合して得たNMPで測
定したI.V.が0.7であるポリメタフエニレンイソフ
タルアミドの平均粒径が70μmの乾燥した重合体
粉末を、垂直に設置した330℃に加熱したスクリ
ユー方押出機(バレルの内径25mm、長さ200mm、
スクリユーは粉体供給用のピツチ間隔の小さいも
の)で移送して、この押出機の下方にとりつけて
ある薄板をフオトエツチング穿孔した口金(ステ
ンレススチール製、厚さ0.5mm、孔の形は図2の
ものと相似であり、空〓率が50%であり、孔の面
積は5.1×10-3cm2である、成形領域は直径18mmに
した。)に供給し、該口金に約7.0W/cm2の電流を
流し、該重合体粉末を約420℃で溶融し、該口金
の孔(細〓)で溶融流動せしめ吐出し、同時に約
0.5m/秒の速度の冷却風を該口金の吐出側表面
にむけて吹きつけ、繊維状細流となし、1.0m/
分で引取つて、平均繊度が390デニールで断面積
が約3.2×10-4cm2である極太ポリメタフエニレン
イソフタルアミド繊維を得た。この繊維の平均強
度、伸度、初期ヤング率はそれぞれ1.3g/de、50
%、45g/deであつた。またCV(F)は0.23、CV(A)
は0.16、D/dの平均値は1.3であつた。Example 2 Dry polymer powder of polymetaphenylene isophthalamide with an average particle size of 70 μm and having an IV of 0.7 as measured by NMP obtained by polymerization in the same manner as in Example 1 was placed vertically at 330°C. Screw extruder heated to (barrel inner diameter 25 mm, length 200 mm,
The screw is a screw with a small pitch interval for powder supply), and the thin plate attached to the bottom of the extruder is photo-etched into a die (made of stainless steel, 0.5 mm thick, the shape of the hole is shown in Figure 2). The porosity is 50%, the hole area is 5.1×10 -3 cm 2 , and the molding area is 18 mm in diameter), and the die is supplied with approximately 7.0 W/ A current of cm 2 is applied to melt the polymer powder at about 420°C, and it is melted and flowed through the hole (narrow) of the nozzle and discharged at the same time.
Cooling air at a speed of 0.5 m/sec was blown toward the outlet surface of the nozzle to form a fibrous stream, and the flow rate was 1.0 m/sec.
A very thick polymetaphenylene isophthalamide fiber having an average fineness of 390 denier and a cross-sectional area of about 3.2×10 -4 cm 2 was obtained by taking the fiber in minutes. The average strength, elongation, and initial Young's modulus of this fiber are 1.3 g/de and 50, respectively.
%, 45 g/de. Also, CV(F) is 0.23, CV(A)
was 0.16, and the average value of D/d was 1.3.
実施例 3
メタキシリレンジアミンとイソフタル酸クロリ
ドをテトラヒドロフラン/水の界面で重合して得
たポリメタキシリレンイソフタルアミド(NMP
中で測定したI.V.が0.7である)の平均粒子径が
200μmの乾燥した重合体粉末を、実施例1と同
様のプランジヤー式押出機で押して、この押出機
の下方にとりつけてある成形領域が直径6mmとな
るように吐出しない部分をアルミナ系無機接着剤
でシールした金網(ステンレススチール製、線径
0.21mm、60メツシユ平織、空〓率65%)に供給
し、該金網に約4W/cm2の電流を流し、該重合体
粉末を溶融し、該金網の目の間(細〓)から吐出
し、同時に約1.0m/秒の速度の冷却風を該金網
の吐出側表面にむけて吹きつけ、繊維状細流とな
し2.5m/分で引取つて平均繊度(e)が110デ
ニールであつて1辺が平均約95μmの極太ポリメ
タキシリレンイソフタルアミド繊維を得た。この
繊維の平均強度、伸度、初期ヤング率はそれぞれ
0.8g/de、70%、30g/deであつた。またCV(F)、
CV(A)、D/dの平均値はそれぞれ、0.18、0.19、
1.3であつた。Example 3 Polymethaxylylene isophthalamide (NMP) obtained by polymerizing metaxylylene diamine and isophthalic acid chloride at the tetrahydrofuran/water interface.
The average particle size of (IV measured in the medium is 0.7)
A 200 μm dry polymer powder is pressed using a plunger type extruder similar to that used in Example 1, and the part that is not discharged is coated with an alumina-based inorganic adhesive so that the molding area attached to the bottom of the extruder has a diameter of 6 mm. Sealed wire mesh (stainless steel, wire diameter
0.21 mm, 60 mesh plain weave, void ratio 65%), a current of about 4 W/cm 2 was passed through the wire mesh, the polymer powder was melted, and the polymer powder was discharged from between the meshes (narrow) of the wire mesh. At the same time, cooling air was blown at a speed of about 1.0 m/sec toward the discharge side surface of the wire mesh to form a fibrous stream. Very thick polymethaxylylene isophthalamide fibers having an average side of about 95 μm were obtained. The average strength, elongation, and initial Young's modulus of this fiber are
It was 0.8g/de, 70%, and 30g/de. Also CV(F),
The average values of CV(A) and D/d are 0.18 and 0.19, respectively.
It was 1.3.
なおバレルの温度は250℃、プランジヤーの圧
力は60Kg/cm2であり、該重合体の溶融開始点は380
℃でありバレル内では該重合体は溶融していな
い。 The temperature of the barrel is 250℃, the pressure of the plunger is 60Kg/ cm2 , and the melting point of the polymer is 380℃.
℃ and the polymer is not melted inside the barrel.
実施例 4
メタフエニレンジアミン42.5部、イソフタル酸
クロリド42.5部、メタアミノ安息香酸クロリドの
塩酸塩15部をテトラヒドロフラン/水の界面で重
合して得た(NMP中で測定したI.V.が0.9であ
る)の平均粒子径が100μmの乾燥した(メタフ
エニレンジアミン、イソフタル酸クロリド及びメ
タアミノ安息香酸クロリド)共重合体粉末を、実
施例2と同様の320℃に加熱したスクリユー型押
出機で移送して、この押出機の下方にとりつけて
ある図2と同様のパターンを有し、材質が鋳鉄で
あり、厚みが3mmの空〓率が47%で、1つの孔の
吐出面からみた最小面積が3.1mm2であるメツシユ
口金に供給し、該口金に23.5KHz、15W/cm2の交
番磁場を印加し該口金表面にうず電流を発生せし
め発熱せしめ、該重合体粉末を溶融し、該口金の
細〓に溶融流動せしめ吐出し、同時に約20m/秒
の速度の冷却風を該口金の吐出側表面にむけて吹
きつけて、0.5m/分で引取つて平均繊度(e)
が4200デニール極太繊維の繊維を得た。この繊維
の平均強度、伸度、初期ヤング率はそれぞれ0.5
g/de、20%、25g/deであつた。またCV(F)、
CV(A)、D/dの平均値はそれぞれ、0.11、0.13、
1.2であつた。Example 4 42.5 parts of metaphenylene diamine, 42.5 parts of isophthalic acid chloride, and 15 parts of meta-aminobenzoic acid chloride hydrochloride were polymerized at the tetrahydrofuran/water interface (IV measured in NMP was 0.9). A dried (meta-phenylene diamine, isophthaloyl chloride and meta-aminobenzooyl chloride) copolymer powder with an average particle size of 100 μm was transferred using a screw type extruder heated to 320°C as in Example 2. It has a pattern similar to that shown in Figure 2 attached to the bottom of the extruder, the material is cast iron, the thickness is 3 mm, the porosity is 47%, and the minimum area of one hole viewed from the discharge surface is 3.1 mm 2 An alternating magnetic field of 23.5KHz and 15W/cm 2 is applied to the mouthpiece to generate eddy current on the surface of the mouthpiece and generate heat, melting the polymer powder and applying it to the fine diameter of the mouthpiece. The melt is flowed and discharged, and at the same time, cooling air is blown at a speed of about 20 m/sec toward the discharge side surface of the nozzle, and taken off at 0.5 m/min to obtain the average fineness (e).
obtained 4200 denier extra-thick fiber. The average strength, elongation, and initial Young's modulus of this fiber are each 0.5
g/de, 20%, and 25 g/de. Also CV(F),
The average values of CV(A) and D/d are 0.11 and 0.13, respectively.
It was 1.2.
実施例 5
NMP中で測定したI.V.が1.0であるポリメタフ
エニレンイソフタルアミドを平均100μmの粒子
径となし、実施例2と同様の320℃に加熱したス
クリユー型押出機で移送して、この押出機の下方
にとりつけてある内径0.5mm、外径1.0mmのステン
レススチール製パイプを12メツシユの平織に織つ
た空〓率が65%であるメツシユ状口金に供給し、
該パイプ内に500℃に加熱された錫の液体を流し、
該口金を発熱せしめ、該重合体粉末を溶融し、該
口金の細〓に溶融流動せしめ吐出し、同時に1.7
m/秒の速度の冷却風を該口金の吐出側表面にむ
けて吹きつけて、0.6m/分で引取つて平均繊度
6300デニールの極太の繊維を得た。この繊維束の
平均強度、伸度、初期ヤング率はそれぞれ0.7g/
de、18%、32g/deであつた。またCV(F)、CV
(A)、D/dの平均値はそれぞれ、0.11、0.12、1.3で
あつた。Example 5 Polymetaphenylene isophthalamide with an IV of 1.0 as measured in NMP was made into particles with an average particle size of 100 μm, and the extrusion was carried out using a screw extruder heated to 320°C as in Example 2. A stainless steel pipe with an inner diameter of 0.5 mm and an outer diameter of 1.0 mm installed at the bottom of the machine is fed into a mesh-shaped mouthpiece with a 12-mesh plain weave with an emptyness ratio of 65%.
A tin liquid heated to 500℃ is poured into the pipe,
The nozzle is made to generate heat, the polymer powder is melted, and the polymer powder is melted and flowed into the nozzle and discharged, and at the same time 1.7
Cooling air is blown at a speed of m/sec towards the discharge side surface of the nozzle and taken off at a rate of 0.6 m/min to determine the average fineness.
We obtained extremely thick fibers of 6300 denier. The average strength, elongation, and initial Young's modulus of this fiber bundle are each 0.7 g/
de, 18%, and 32 g/de. Also CV(F), CV
(A), the average values of D/d were 0.11, 0.12, and 1.3, respectively.
参考例 1
NMP中で測定したI.V.が1.0であるポリメタフ
エニレンイソフタルアミドをNMP中に20重量%
溶解し、孔径0.5mm、ホール数100の口金より押出
し、65℃の塩化カルシウム浴にて凝固し、水洗し
定長で乾燥した。但し、巻取速度は1.0m/分、
ドラフト比は0.5である。得られた繊維の平均強
度、伸度、ヤング率は2100de、0.2g/de、15%、
21g/deであつた。またCV(F)、CV(A)は0.03、
0.03であり、繊維の断面は顕著なスキン・コアー
構造をなしており、前記のように強度も小さく正
常な極太繊維ではなかつた。Reference Example 1 20% by weight of polymetaphenylene isophthalamide with an IV of 1.0 measured in NMP
It was dissolved and extruded through a die with a pore diameter of 0.5 mm and 100 holes, solidified in a calcium chloride bath at 65°C, washed with water, and dried in a fixed length. However, the winding speed is 1.0m/min.
The draft ratio is 0.5. The average strength, elongation, and Young's modulus of the obtained fibers were 2100 de, 0.2 g/de, 15%,
It was 21g/de. Also, CV(F) and CV(A) are 0.03,
0.03, the cross section of the fiber had a pronounced skin-core structure, and as mentioned above, the strength was low and it was not a normal extremely thick fiber.
図1−a及び図1−bは本発明で使用されるメ
ツシユ状紡糸口金の1例であり、一般に平織金網
とよばれるものである。図1−aはその平面図、
図1−bは断面図である。図2−a及び図2−b
は本発明で使用されるメツシユ状紡糸口金のもう
一つの例であり、薄い金属板をフオトエツチング
加工により穿孔したものである。図2−aはその
平面図、図2−bは断面図である。図3は平織金
網を2枚積層したメツシユ状紡糸口金の断面図で
ある。図1−b、図2−b及び図3には、本発明
で使用される紡糸口金のメツシユ状部の単位面積
下で占める見掛上の全体積(Va)が相当する部
分を示した。図4は本発明で使用される一般的形
状のメツシユ状紡糸口金の断面図である。
FIGS. 1-a and 1-b show an example of a mesh-like spinneret used in the present invention, which is generally called a plain weave wire mesh. Figure 1-a is a plan view of the
FIG. 1-b is a cross-sectional view. Figure 2-a and Figure 2-b
is another example of a mesh-like spinneret used in the present invention, which is made by perforating a thin metal plate by photoetching. FIG. 2-a is a plan view thereof, and FIG. 2-b is a sectional view thereof. FIG. 3 is a cross-sectional view of a mesh-like spinneret in which two plain-woven wire meshes are laminated. FIGS. 1-b, 2-b, and 3 show the portion corresponding to the apparent total volume (Va) occupied under unit area of the mesh-like portion of the spinneret used in the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a mesh-like spinneret having a general shape used in the present invention.
Claims (1)
維であつてその平均単糸繊度(e)が100〜
40000デニールであることを特徴とする極太芳香
族ポリアミド繊維。 2 該芳香族ポリアミド繊維において (1) その繊維はその長さ方向に沿つて不規則な周
期的に断面積の大きさの変化を有しており、 (2) 繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕が0.05〜1.0
の範囲である、 第1項記載の極太芳香族ポリアミド繊維。 3 該芳香族ポリアミドが、下記式()、()、
() [式()、()及び()において、()と
()はこれらが存在する場合にはこれらは実質
的に当モル量で存在し、基R1、R2及びR3は同一
もしくは異なる2価の基を示し、R1、R2及びR3
の合計の少なくとも50重量%は芳香族基である。] からなる群より選択された少なくとも一種の反復
単位から実質的になる重合体である特許請求の範
囲第1項又は第2項記載の極太芳香族ポリアミド
繊維。 4 少なくとも1種の芳香族ポリアミド重合体よ
り繊維を製造するに当つて、下記式() α=Va−Vf/Va×100 …() [式中、αは紡糸口金における多数の細〓の占め
る空〓率〔%〕であり、Vaは紡糸口金のメツシ
ユ状部の単位面積下で占める見掛け上の全体積で
あり、Vfは紡糸口金のメツシユ状部の単位面積
下における細〓を取り囲むメツシユ状部材の占め
る全体積である。] で表わされる空〓率が25〜90%である近接した多
数の細〓を有するメツシユ状紡糸口金を使用し、
該紡糸口金の吐出面と反対側の面に該芳香族ポリ
アミド重合体の粉体を供給し、該メツシユ状紡糸
口金の熱を発生している仕切り部材から熱を供給
しつつ、該固体状粉体を溶融し、該仕切り部材に
より取囲まれた多数の細〓から該溶融液を押出
し、この際該紡糸口金の該溶融液の吐出面及びそ
の近傍に冷却流体を供給して冷却しながら該細〓
を通じて押出される溶融液を引取つて、該溶融重
合体が実質的に成形物形成能を失わない時間内
に、該溶融液を多数の分離された繊維状細流に変
換し固化してなり、繊維の長さ方向に沿つて不規
則な周期的に断面積の大きさの変化を有してお
り、繊維内断面積変動係数〔CV(F)〕が0.05〜1.0
の範囲である極太芳香族ポリアミド繊維の製造方
法。[Claims] 1. A fiber made of at least one type of aromatic polyamide, the average single fiber fineness (e) of which is 100 to 100.
Extra-thick aromatic polyamide fiber characterized by 40,000 denier. 2 In the aromatic polyamide fiber, (1) the fiber has irregular and periodic changes in the size of its cross-sectional area along its length, and (2) the intra-fiber cross-sectional area coefficient of variation [CV (F)] is 0.05 to 1.0
The ultra-thick aromatic polyamide fiber according to item 1, which is in the range of . 3 The aromatic polyamide has the following formula (), (),
() [In formulas (), () and (), () and (), if present, are present in substantially equimolar amounts, and the groups R 1 , R 2 and R 3 are the same or different. Indicates a divalent group, R 1 , R 2 and R 3
At least 50% by weight of the total of is aromatic groups. ] The ultra-thick aromatic polyamide fiber according to claim 1 or 2, which is a polymer consisting essentially of at least one repeating unit selected from the group consisting of: 4 In producing fibers from at least one kind of aromatic polyamide polymer, the following formula () α=Va−Vf/Va×100…() [where α is the number of fine particles in the spinneret] Va is the vacancy rate [%], Va is the apparent total volume occupied under unit area of the mesh-like part of the spinneret, and Vf is the mesh-like area surrounding the narrow area under the unit area of the mesh-like part of the spinneret. This is the total volume occupied by the member. ] Using a mesh-like spinneret having a large number of closely spaced threads with a void ratio of 25 to 90%,
The aromatic polyamide polymer powder is supplied to the surface of the spinneret opposite to the discharge surface, and the solid powder is supplied while supplying heat from the heat-generating partition member of the mesh spinneret. The melt is extruded through a number of narrow holes surrounded by the partition member, and at this time, cooling fluid is supplied to the melt discharge surface of the spinneret and its vicinity to cool the melt. Thin
The melt extruded through the molten polymer is taken up and solidified by converting the melt into a large number of separated fibrous rivulets within a time period during which the molten polymer substantially loses its ability to form a molded article. The cross-sectional area size changes irregularly and periodically along the length direction, and the intrafiber cross-sectional area coefficient of variation [CV(F)] is 0.05 to 1.0.
A method for producing ultra-thick aromatic polyamide fibers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206068A JPS58109619A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Ultrathick aromatic polyamide fiber, its aggregate and preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206068A JPS58109619A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Ultrathick aromatic polyamide fiber, its aggregate and preparation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58109619A JPS58109619A (en) | 1983-06-30 |
| JPH0146606B2 true JPH0146606B2 (en) | 1989-10-09 |
Family
ID=16517302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56206068A Granted JPS58109619A (en) | 1981-12-22 | 1981-12-22 | Ultrathick aromatic polyamide fiber, its aggregate and preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58109619A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6312713A (en) * | 1986-07-01 | 1988-01-20 | Teijin Ltd | Wholly aromatic polyamide flat yarn, production thereof and brush made therefrom |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936662B2 (en) * | 1975-10-20 | 1984-09-05 | 三菱レイヨン株式会社 | Method for producing aromatic polyamide crystalline complex |
| JPS55128042A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-03 | Toray Industries | Miled like cloth and production |
| JPS56140110A (en) * | 1980-03-28 | 1981-11-02 | Teijin Ltd | Novel filament like fibers, their collected material, its preparation and device |
-
1981
- 1981-12-22 JP JP56206068A patent/JPS58109619A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58109619A (en) | 1983-06-30 |
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