JPH01280018A - ポリエーテルケトンモノフイラメントとその製造法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、産業資材用途に適した十分な強度特性を有し
、熱安定性の優れた実質的に芳香族ポリエーテルケトン
からなるモノフィラメントとその製造法に関するもので
ある。

（従来の技術） 芳香族ポリエーテルケトンは、特開昭５４−９０２９６
号公報に記載されているように、耐熱性、耐薬品性、耐
放射線性等の各種の優れた特性を有している。

このポリマーの特徴を生かして、産業資材用途に適した
繊維を製造することが試みられており。

例えば、特開昭５７−１９１３２２号公報には９強度が
４ｇ／ｄ以上の繊維とその製造法が提案されている。

また、特開昭６２−２３１０１６号公報には、ガラス転
移温度以下の温度で延伸した後、熱処理することにより
産業資材用途に適した高タフネスの繊維を得る方法が提
案されている。

（発明が解決しようとする課題） 芳香族ポリエーテルケトンから強度特性及び熱安定性の
優れた延伸モノフィラメントを得るには。

延伸、熱処理の条件を適切に選ぶ必要があるが。

上記のような低温延伸法では７均一な延伸が困難で、優
れた特性を有する延伸モノフィラメントを得ることは困
難であった。

本発明は、適切な条件で延伸、熱処理することによって
１強度特性及び熱安定性の優れた芳香族ポリエーテルケ
トンモノフィラメントを製造しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は２次のとおりである。

（１）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
マーを溶融紡糸して得られたモノフィラメントであって
２強度が６　ｇ　／　ｄ以上、音波弾性率が１０ＧＰａ
以上で、１８０℃における乾熱収縮率が３．７％以下で
あることを特徴とするポリエーテルケトンモノフィラメ
ント。

（２）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
マーを溶融紡糸して得られた未延伸モノフィラメントを
ガラス転移温度以上、２５０℃以下で、未延伸糸の自然
延伸倍率の１．２〜１．８倍の倍率で第１段延伸し１次
いで第１段延伸の温度よりも３０℃以上高く、糸条の融
点よりも低い温度で延伸した後。

熱処理することを特徴とするポリエーテルケトンモノフ
ィラメントの製造法。

本発明でいう芳香族ポリエーテルケトンとは。

反復単位が下記（Ｉ）、（ｎ）又は（ＩＩＩ）で表され
るポリマーである。

−ｏ　（トｃ　ｏ舎　　　　　（１） −〇−ゆトｏ　−＠ｒ−ｃ　ｏ÷　　（ＩＩ）−ｏ　ｃ
　−＠）−ｏ　（トｃ　ｏ　−＠−（■）（１）はポリ
エーテルケトン（ＰＥＫ）、　（Ｉ［）はポリエーテル
エーテルケトン（ＰＥＥＫ）、　（ＩＩＩ）はポリエー
テルケトンケトン（Ｐ　Ｅ　Ｋ　Ｋ）として良く知られ
ているポリマーである。

なお、これらのポリマーの融点及びガラス転移温度を示
すと次のとおりである。

融　　　　占　　　ノ（ラニタ連１移弓ハＪ【Ｐ　Ｅ　
Ｋ　　　　　　　　　　３６５　　℃　　　　　　　１
６５　℃Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｋ　　　　　　　３３４　　　　
　　　　１４５Ｐ　Ｅ　Ｋ　Ｋ　　　　　　　３５０　
　　　　　　　１６５本発明のモノフィラメントは、こ
のようなポリマーを溶融紡糸し、延伸、熱処理して得ら
れるものである。

本発明のモノフィラメントの第一の特徴は１強度が６ｇ
／ｄ以上、好ましくは６．５ｇ／ｄ以上であることであ
る。強度が６　ｇ　／　ｄ未満のものでは産業資材用途
に使用するには２強度不足である。

また、第二の特徴は、音波弾性率が１０　ＧＰａ以上で
あることである。音波弾性率は１分子鎖の配向度合の指
標となるものであり、これが小さいものは分子鎖の配向
が不十分なため、産業資材用繊維としての強度特性が不
十分である。

さらに、第三の特徴は、音波弾性率が１０　ＧＰａ以上
で１分子鎖が高度に配向しているにもかかわらず、１８
０℃における乾熱収縮率が３．７％以下であることであ
る。この乾熱収縮率が大きいものは、高温で使用される
と、使用時に収縮してしまい、芳香族ポリエーテルケト
ンの優れた耐熱特性が生かされないとともに、実用上不
都合である。

なお１本発明の延伸モノフィラメントの太さは直径が０
．０５〜１．Ｏｗｍとなるように設定することが好まし
い。

次に１本発明のモノフィラメントの製造法について説明
する。

まず、溶融紡糸して未延伸モノフィラメントを得るが、
紡糸に供するポリマーとしては、９６％硫酸を溶媒とし
、２５℃で測定した固有粘度が０．６以上、好ましくは
０．７以上の高粘度のものが用いられる。しかし、あま
り高粘度のものを用いると。

紡糸温度を非常に高温にしなければならず、ポリマーの
ゲル化等の問題が生じるので、固有粘度が１．４以下、
好ましくは１．２以下のポリマーを用いるのが適当であ
る。また、ポリマーには、艶消剤。

着色剤等の改質剤が配合されていてもよい。

このポリマーは、融点が高く、かつ高粘度のため３通常
の溶融紡糸方法より高温、すなわち、融点より２０〜８
０℃高い温度に保たれた紡糸口金より吐出し、紡糸口金
直下の高温雰囲気（加熱フード）中を通過させる。加熱
フードは、長さを紡糸口金面から５〜２０ｃｍ、好まし
くは５〜１５ｃｍ、温度を２００〜４００℃１好ましく
は２５０〜３５０℃とするのが適当である。加熱フード
の長さが短すぎたり、温度が低すぎると、紡糸口金が冷
え、紡糸操業性が悪く。

逆に加熱フードの長さが長すぎたり、温度が高すぎると
、紡糸口金面の汚れが著しくなると共に無駄なエネルギ
ーを消費することになる。

加熱フードを通過した糸条は、その温度がガラス転移温
度以下、５０℃以上、好ましくは１２０〜７０℃になっ
た時点で、４０℃以下、好ましくは２０〜４０℃の水冷
浴に導入され、冷却される。

水冷浴に導入される走行糸条の温度がガラス転移温度よ
り高い場合、水との温度差が大きいため。

表面部のみが冷却され、ゴム状の内層部は冷却されず、
モノフィラメントの表面層と内層に温度差が生じ、スキ
ン・コア構造の発現がみられ、その結果としてボイド発
生等が生じ、不均一な断面構造を有したものとなり、好
ましくない。特に、この現象は、融点近傍の糸条を水冷
浴に導入して冷却した場合に顕著であり、このようなモ
ノフィラメントからは、延伸しても強伸度特性が劣り、
不均一なモノフィラメントしか得られない。

水冷浴に導入する前に糸条の温度が５０℃より低くなる
ように冷却する場合、糸条の周りの雰囲気温度の影響を
受けやすいと共に、冷却が徐々に進行するため、低伸度
のモノフィラメントしか得られず、結晶化が進行しすぎ
て、後の延伸操業性が悪くなる。

また、水冷浴の温度が高すぎる場合、冷却の効果が少な
く、冷却が徐々に進行し、延伸性の悪いモノフィラメン
トしか得られない。

水冷浴で冷却されたモノフィラメントは、２０〜２００
０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは５０〜１０００ｍ／ｍｉｎの
速度で引き取られる。

このようにして得られた未延伸モノフィラメントは１次
いで１本発明で規定する条件で、延伸。

熱処理される。

延伸、熱処理は、未延伸のモノフィラメントを一旦巻き
取った後又は未延伸モノフィラメントの引き取りに連続
して行うことができる。

延伸は２強度特性の優れたモノフィラメントを得るため
、２段以上で行われる。

第１段目の延伸は、ガラス転移温度以上、２５０℃以下
、好ましくは２３０℃以下で、未延伸糸の自然延伸倍率
の１．２〜１．８倍の倍率で行われる。

この温度が低すぎると均一な延伸ができず、−方、高す
ぎると結晶化が進行しすぎて、続いて行われる第２段目
以降の延伸操業性が悪くなる。この際の加熱手段として
は、接触式又は非接触式の加熱板、加熱筒、熱媒浴等が
使用できるが、モノフィラメントの繊度が大きい場合に
は、熱伝導性及び均一加熱性の点で、グリセリン、シリ
コーンオイル等の熱媒浴を使用することが望ましい。

また、第１段目の延伸の倍率は、自然延伸倍率の１．２
〜１．８倍とすることが必要であり、この延伸倍率が低
すぎると第２段目以降の延伸を行っても分子鎖の配向が
不十分で１強度特性の劣ったものしか得られず、逆に高
すぎると結晶化が進行しすぎるため第２段目以降の延伸
操業性が悪くなる。

第２段目以降の延伸は、第１段目の延伸温度よりも３０
℃以上高く、糸条の融点よりも低い温度で行われる。こ
の際の加熱手段としては、第１段目の延伸と同様なもの
が使用できる。

全延伸倍率は、未延伸モノフィラメントの引き取り速度
、繊度等により異なるが２通常、延伸操業性及び得られ
る延伸モノフィラメントの強伸度特性の点で、３〜６と
なるように行われる。全延伸倍率が低すぎると２強度的
に十分なものが得られず、高すぎると延伸操業性が悪く
なる。

このようにして得られた延伸モノフィラメントは、熱収
縮率が高く、最終用途に使用するのに不適当であり、熱
収縮率を小さくするため、続いて熱処理することが必要
である。

熱処理は１通常、１８０℃以上、融点より低い温度で、
収縮を許容しない条件又は５％以下の収縮を許容する条
件、好ましくは弛緩率１〜５％で行われる。５％を超え
る弛緩率で熱処理すると力学的特性が低下し、高強度の
モノフィラメントを得ることができない。この際の加熱
手段としは、加熱ローラ１加熱板、加熱筒等が使用でき
るが、加熱ローラを使用するのが簡便で好ましい。

このようにして得られる本発明の芳香族ポリエーテルケ
トンモノフィラメントは、耐熱性、耐薬品性、耐放射線
性、耐摩耗性等に優れた強度特性及び熱安定性の優れた
ものであり、研磨ブラシ等のブラシ類、フィルター類、
ガツト、ドライヤーキャンパス、ゴム補強材等として用
いられる。

次に１本発明における測定法等を説明する。

孜皿度 試料を２０℃、６５％ＲＨで１２４時間調湿した後。

島原製作所製のオートグラフＤＳＳ−５００を用い。

試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／ｍｉｎで測定した
。

査波髭性率 日本クラウドクレーマー社製の音波測定装置。

０３Ｌ３２−ＶＡ３　（周波数Ｉ　ＭＨｚ）により、音
速を測定し９次の式により音波弾性率Ｅ　（ＧＰａ）を
算出した。

Ｅ−ρｖ　Ｚ　ｘ　ｌ　Ｑ　−’１ 〔ρ：密度（ｇ／ｃボ）、Ｖ：音速（ｃｍ／　ｓ　）　
）乾７目ハ１寮 長さ２０Ｃ１１１の試料を１８０℃の雰囲気中に３０分
間。

無張力で放置し、その後室温まで放冷して長さを測定し
、熱処理前の試料の長さに対する収縮率を求めた。

延陣挫 延伸時の糸切れの発生状況により１次の４段階で評価し
た。

◎：非常に良好、○：良好、△：やや不良。

×：不良 （実施例） 以下７本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例１ 固有粘度１．１．　Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｋを用い１次のように
してモノフィラメントを製造した。

通常のエクストルーダー型溶融紡糸装置を用い。

紡糸口金直下に、内径６０ｆｉ、長さ１００ｍｍ、雰囲
気温度２５０℃の加熱フードを設け、紡糸温度を４００
℃。

滞留時間を１０分以内とし１直径１．５ｎ、長さ３顛の
吐出孔を有する紡糸口金から紡出して走行させた後、糸
条温度が９０℃となった時点で、４０℃の水冷塔に導入
して冷却した後、　８０ｍ／ｗｉｎの速度で巻き取り、
自然延伸倍率が１．８２で、２，５００デニールの未延
伸モノフィラメントを得た。

得られた未延伸モノフィラメントを、第１表に示す条件
で延伸、熱処理し、　２０ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り
、延伸モノフィラメントを得た。

なお、第１段目の延伸にはエンジンオイル系の熱媒浴、
第２段目の延伸には加熱板、熱処理には加熱ローラを使
用した。

得られた延伸モノフィラメントの特性値及び延伸性を第
１表に示す。

（第１表において、Ｉｋｌ、２及び８が本発明の実施例
で、他は比較例を示す。） 第　　１　　表 第１表から明らかなように１本発明の実施例では、延伸
性が良好で１強度特性及び熱安定性の優れたモノフィラ
メントが得られた。

これに対して、第１段目の延伸温度が低い隘５及び高い
隘７では、いずれも強度及び音波弾性率の低いものしか
得られなかった。

また、第１段目の延伸倍率が高い階３では、延伸操業性
が悪く、逆に低いＮｌ１４では１強度的に不十分なもの
しか得られなかった。

更に、第２段目の延伸温度が低い階６では、十分な延伸
が行えず、低強度のものしか得られなかった。

また、延伸後、熱処理を行わなかった隘９では乾熱収縮
率の高い、熱安定性の悪いものしか得られなかった。

実施例２ 実施例１と同様の方法で２自然延伸倍率が１．８７で、
９，２００デニールの未延伸モノフィラメントを得た。

この未延伸モノフィラメントを実施例１と同様な方法、
ただし、第２段目の延伸において加熱板の代わりに加熱
筒を使用して、第２表の条件で延伸、熱処理し、延伸モ
ノフィラメントを得た。

得られた延伸モノフィラメントの特性値を第２表に示す
。

第２表 （発明の効果） 本発明によれば、優れた強度特性を有するとともに、高
温での乾熱収縮率が小さく、熱安定性の優れた芳香族ポ
リエーテルケトンモノフィラメントが提供される。

また９本発明の方法によれば１強度特性及び熱安定性の
優れた芳香族ポリエーテルケトンモノフィラメントを操
業性良く、容易に製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
   マーを溶融紡糸して得られたモノフィラメントであって
   、強度が６ｇ／ｄ以上、音波弾性率が１０ＧＰａ以上で
   、１８０℃における乾熱収縮率が３．７％以下であるこ
   とを特徴とするポリエーテルケトンモノフィラメント。
2. （２）実質的に芳香族ポリエーテルケトンからなるポリ
   マーを溶融紡糸して得られた未延伸モノフィラメントを
   ガラス転移温度以上、２５０℃以下で、未延伸糸の自然
   延伸倍率の１．２〜１．８倍の倍率で第１段延伸し、次
   いで第１段延伸の温度よりも３０℃以上高く、糸条の融
   点よりも低い温度で延伸した後、熱処理することを特徴
   とするポリエーテルケトンモノフィラメントの製造法。