パラ型全芳香族コポリアミド繊維およびその製造方法
【課題】パラ型全芳香族コポリアミド繊維の高い機械的物性を維持しつつ、耐結節性や柔軟性に優れたパラ型芳香族コポリアミド繊維および当該繊維を含む布帛、ならびに当該繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造にあたり、例えば、凝固・紡糸工程における紡糸ドラフトや、可塑化延伸工程における可塑化延伸倍率を特定範囲とすることにより、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得る。
【解決手段】パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造にあたり、例えば、凝固・紡糸工程における紡糸ドラフトや、可塑化延伸工程における可塑化延伸倍率を特定範囲とすることにより、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラ型全芳香族コポリアミド繊維および当該繊維を含む布帛、ならびに当該繊維の製造方法に関する。さらに詳しくは、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れたパラ型全芳香族コポリアミド繊維および当該繊維を含む布帛、ならびに当該繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、芳香族ジカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを主成分としてなるパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、その強度、高弾性率、高耐熱性等の特徴を有することから、様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途等で幅広く用いられている。
【０００３】
代表的なパラ型全芳香族ポリアミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（以下ＰＰＴＡと記す）繊維が知られている。ＰＰＴＡ繊維は、前述の特徴を持ち、幅広く使用されている。しかし一方で、ＰＰＴＡポリマーは汎用の有機溶剤に不溶であるため、溶媒に濃硫酸を使用したポリマードープを用いなければならないという問題があった。また、繊維物性としても、引張強度や耐薬品性、耐光性等が十分に高いものではなく、さらに、擦過等により容易に繊維がフィブリル化する等、幾つかの問題があった。
【０００４】
そこで、前述の問題を解消するために、汎用のアミド系溶媒に対して高い溶解性を示し、これにより濃硫酸を用いることなく紡糸でき、且つ製糸工程における熱延伸や熱処理等により、高い引張強度や耐薬品性、耐光性、耐フィブリル性を有するパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法の開発がなされている。
【０００５】
このようなパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、一般に等方性のポリマードープを口金から吐出し、凝固、水洗、乾燥、熱延伸等の工程を経て得られるものであり、その製糸条件は、得られる繊維の機械的物性等の特性に関わっている。
【０００６】
特許文献１および２には、等方性のポリマードープを用いた様々な分子構造を有するパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法が報告されている。しかしながら、等方性のポリマードープを用いて得られるパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、その高い機械的物性が故に繊維自身が剛直であり、このため、屈曲や結節に弱く、さらにこれを布帛等に用いた場合には、柔軟性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３００５３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術を背景になされたものであり、その目的とするところは、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の高い機械的物性を維持しつつ、耐結節性や柔軟性に優れた単糸繊度の小さいパラ型全芳香族コポリアミド繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。そして、バンドルとしての繊維の耐結節性が単糸繊度に大きく影響しており、また、同等の引張強度を有している繊維であっても、単糸繊度がある一定値以下となる場合において耐結節性が改善することを見出した。さらに、高い引張強度と単糸繊度をある一定値以下とすることを両立するためには、紡糸ドラフトおよび可塑化延伸倍率の両方を特定の範囲にすればよいことを見出した。そして、このような単糸繊度がある一定値以下である繊維を含む布帛においては、繊度の大きい同等の物性を有する繊維を用いて同じ織構造の布帛を作成した場合と比較して、布帛の柔軟性が向上することを見出し、本発明を完成するに到達した。
【００１０】
すなわち本発明は、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミド繊維からなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維である。
【００１１】
【化１】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１２】
【化２】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１３】
また別の本発明は、前述のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛である。
また別の本発明は、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、半乾半湿式法により凝固糸を得る紡糸・凝固工程において、紡糸ドラフトを２〜１０倍の範囲とし、前記凝固糸を可塑化状態で延伸して延伸糸を得る可塑化延伸工程において、延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とするパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法である。
【００１４】
【化３】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１５】
【化４】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、単糸繊度が小さくとも、引張強度などの機械的物性に優れ、また、耐結節性等の機械的物性に優れた繊維となる。このため、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、防弾・防刃材等のといった防護衣料用途や、その他様々な産業資材用途において、非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜パラ型全芳香族コポリアミド＞
本発明に用いるパラ型全芳香族コポリアミドとは、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位からなり、１種類又は２種類以上の２価の芳香族基が直接アミド結合により連結されているポリマーであって、一般に公知の方法に従って、アミド系極性溶媒中で、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応により得られる。このとき、該芳香族基は２個の芳香族環が酸素、硫黄、アルキル基で結合されたものであっても特に差し支えない。また、これらの２価の芳香環は、非置換またはメチル基やメチル基等の低級アルキル基や、メトキシ基、または塩素基等のハロゲン基で置換されたものであっても、複素環等が結合されたものであっても特に差し支えはなく、その置換基の種類や置換基の数は特に限定されるものではない。
【００１８】
【化５】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１９】
【化６】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００２０】
本発明においては、上記化学構造式（１）の構造反復単位の含有量が、上記化学構造式（１）および上記化学構造式（２）の構造反復単位の合計に対して、１０〜７０モル％であることが、曳糸性や得られる繊維の機械的物性等の面から好ましい。さらに好ましくは１５〜６０モル％、最も好ましくは２０〜５０モル％の範囲である。
【００２１】
［パラ型全芳香族コポリアミドの原料］
〔芳香族ジカルボン酸ジクロライド〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料となる芳香族ジカルボン酸ジクロライドとしては、例えば、テレフタル酸ジクロライド、２−クロロテレフタル酸ジクロライド、３−メチルテレフタル酸ジクロライド、４，４’−ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。これらの中では、汎用性や繊維の機械的物性等の面から、テレフタル酸ジクロライドが最も好ましい。またこれら芳香族ジカルボン酸ジクロライドは、１種類のみを用いても、あるいは、２種類以上を併用してもよく、その場合の組成比は特に限定されるものではない。
【００２２】
〔芳香族ジアミン〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料となる芳香族ジアミンとしては、例えば、パラフェニレンジアミン、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール、パラビフェニレンジアミン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，４−ジクロロパラフェニレンジアミン等が挙げられる。本発明においては、これらに限定されるものではなく、芳香環に置換基がついていたり、その他複素環等がついていたりしても差し支えない。
【００２３】
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料としては、上記化学構造式（１）で示される構造反復単位と上記化学構造式（２）で示される構造反復単位とをそれぞれ構成するため、少なくとも２種類以上の芳香族ジアミンを用いる。その組み合わせとしては、汎用性や繊維の機械的物性、曳糸性等の面からパラフェニレンジアミンと５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールの組み合わせが最も好ましい。その組成比は特に限定されるものではないが、全芳香族ジアミン量に対して、パラフェニレンジアミンを１０〜７０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを３０〜９０モル％とすることが好ましく、さらに好ましくは、パラフェニレンジアミンを１５〜６０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを４０〜８５モル％、最も好ましくは、パラフェニレンジアミンを２０〜５０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを５０〜８０モル％とする範囲である。
【００２４】
［パラ型全芳香族コポリアミドの製造方法］
〔パラ型全芳香族コポリアミドの重合〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの重合にあたっては、アミド系極性溶媒を重合溶媒として、これに、例えば、パラフェニレンジアミンおよび５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール等の芳香族ジアミン、例えば、テレフタル酸ジクロライド等の芳香族ジカルボン酸ジクロライドをそれぞれ溶解させ、公知の方法による重縮合反応を行う。
【００２５】
用いられるアミド系溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと記す）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノン等が挙げられるが、汎用性、有害性、取り扱い性、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーに対する溶解性等の観点から、ＮＭＰが最も好ましい。
【００２６】
〔中和反応〕
反応終了後、重縮合反応により系内に塩酸が発生し系内が酸性になるため、中和する目的で、水酸化カルシウム等のアルカリを添加する。アルカリの添加量は、アルカリの種類や芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジクロライドの添加量により異なるが、水酸化カルシウムを用いる場合、芳香族ジカルボン酸ジクロライドに対して９５〜１００モル％の添加量とすることが好ましい。水酸化カルシウムが９５モル％未満の場合には、十分に中和を行うことができず、系内は依然として酸性を示し、解重合の原因になるため好ましくない。また１００モル％を超える場合には、系内がアルカリを示し、同じく解重合の原因となり好ましくない。
中和反応により発生する塩化カルシウムは、生成したポリマーの溶媒への溶解を高める溶解助剤として、そのまま用いることができる。このため、系内から除去する必要はない。
【００２７】
〔重合後処理等〕
得られたパラ型全芳香族コポリアミドポリマーは、ＮＭＰ等のアミド系極性溶媒に溶解した等方性のポリマー溶液であり、単離することなくそのまま、製糸工程で用いることができる。ただし、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーの濃度は、ポリマー溶液の粘度や安定性に著しく影響し、ひいては、後の製糸工程における曵糸性等に大きく影響する。このため、ポリマー濃度は、２〜１０質量％の範囲に調整することが好ましい。ポリマー濃度や粘度調整をするためには、得られたポリマー溶液にＮＭＰ等のアミド系極性溶媒を適量添加することができる。
【００２８】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製糸＞
次に、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法について説明する。製糸にあたっては、パラ型全芳香族コポリアミドのポリマードープを用いる。
本発明における「ポリマードープ」とは、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーを溶解可能な溶媒に溶解したポリマー溶液を指し、ポリマーが溶媒に溶解した状態で液晶を形成しておらず、ポリマー分子が特定の規則性を持たず無秩序に溶媒中に溶解しているポリマー溶液である。したがって、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応の際に用いる溶媒が、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーに対しても良溶媒である場合には、重縮合反応後のポリマーを単離することなく、そのままポリマードープとして用いることができる。
【００２９】
また、ポリマードープの調製にあたっては、ポリマーの溶媒への溶解性を高める目的で無機塩を溶解助剤として用いることもできる。この無機塩としては、例えば、塩化カルシウム、塩化リチウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ポリマードープに対する無機塩の添加量としては、特に限定されるものではないが、ポリマー溶解性向上の効果や、無機塩の溶媒への溶解性、曳糸性、得られる繊維の機械的物性等の観点から、ポリマードープ質量に対して３〜１０質量％とすることが好ましい。
【００３０】
［紡糸・凝固工程］
製糸にあたっては、先ず、公知の半乾半湿式紡糸法または湿式紡糸法を適用し、紡糸口金からエアギャップを介して前述したポリマードープを凝固液中に吐出して凝固させ、凝固糸を得る紡糸・凝固工程を実施する。
【００３１】
〔紡糸口金の孔径〕
この際に用いる紡糸口金の孔径は特に限定されるものではないが、吐出安定性や曳糸性等の観点から、０．０５〜０．３ｍｍとすることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．２５ｍｍの範囲である。
【００３２】
〔紡糸ドラフト〕
ここで言う「紡糸ドラフト」とは、ポリマードープが紡糸口金から吐出される際の線速度に対する、凝固工程後に配置した引き取りローラーでの引き取り速度の割合を意味する。本発明においては、紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを、２〜１０倍とすることが必須である。紡糸ドラフトが２倍未満の場合には、後の可塑化延伸工程での延伸倍率を上げたとしても、目標とする単糸繊度や引張強度を達成することが困難である。一方、紡糸ドラフトが１０倍を超える場合には、後述する可塑化延伸工程において、目標の可塑化倍率の到達が困難になるばかりでなく、十分に凝固していない段階での延伸となるため、強度への寄与が小さいために、目標の強度到達が困難となる。さらに、凝固工程において単糸切れや断糸等が発生し、工程通過性等が非常に悪化する。
本発明においては、紡糸ドラフトを２．５〜９倍の範囲とすることがより好ましく、３〜８倍の範囲とすることが最も好ましい。
【００３３】
［可塑化延伸工程］
本発明においては、紡糸・凝固工程を経て凝固糸を得た後、最終的なパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得るまでの任意の製造箇所において、得られた繊維束を延伸に付す延伸工程を実施する。延伸としては、得られた凝固糸を高濃度のＮＭＰ水溶液中で可塑化状態として延伸を行う、可塑化延伸工程を実施する。
【００３４】
本発明においては、可塑化延伸工程における可塑化延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とすることが必須である。可塑化延伸倍率が１．３倍未満の場合には、目標とする単糸繊度並びに引張強度の達成が困難でなる。一方、可塑化延伸倍率が２．２倍を超える場合には、可塑化延伸工程における単糸切れや断糸が多発し、工程通過性が著しく悪化する。
本発明においては、可塑化延伸倍率を１．３５〜２．１倍の範囲とすることがより好ましく、１．４〜２．０倍の範囲とすることが最も好ましい。
【００３５】
［その他の工程］
本発明においては、上記紡糸・凝固工程および可塑化延伸工程を実施すれば、製糸におけるその他の工程は特に限定されるものではない。例えば、水洗工程、乾燥工程、熱処理工程、巻取工程等を経て、最終的にパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得ることができる。その際、使用する用途等に応じて油剤や加工剤等を付与しても特に差し支えない。なお、各工程における条件は特に限定されるものではなく、公知の工程条件を基に、曳糸性や工程通過性、得られる繊維の品位や機械的物性等の観点から、適宜調整することができる。
【００３６】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維の物性＞
本発明の製造方法によって得られるパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満、より好ましくは１．１ｄｔｅｘ以上１．６５ｄｔｅｘ未満、最も好ましくは１．２ｄｔｅｘ以上１．６ｄｔｅｘ未満であり、且つ引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘ、より好ましくは２９．５〜３９ｃＮ／ｄｔｅｘ、最も好ましくは３０〜３８ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維となる。
【００３７】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛＞
本発明においては、前述のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、用途や目的に応じて布帛を作製する。布帛の作製方法や構造等は特に限定されるものではなく、公知の織機をそのまま用いることができる。織機の種類や製織条件、また織構造等は用途や目的等に応じて、適宜調整することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例等によりさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これに何等限定されるものではない。
【００３９】
＜測定・評価方法＞
実施例および比較例においては、下記の項目について、下記の方法によって測定・評価を行った。
【００４０】
（１）繊維の繊度
得られた繊維を、公知の検尺機を用いて１００ｍ巻き取り、その質量を測定した。得られた質量に１００を乗じた値を１００００ｍあたりの繊度（ｄｔｅｘ）として算出した。
【００４１】
（２）平均単糸繊度
オートバイブロ式繊度測定器（サーチ株式会社製、商品名：ＤＥＮＩＣＯＮ、型式：ＤＣ−２１Ｂ）により、以下の条件で単糸繊度の測定を行い、その平均値を平均単糸繊度とした。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７０ｍｍ
荷重 ：０．１ｇ
測定周波数 ：１８００Ｈｚ
測定本数 ：２０
【００４２】
（３）繊維の引張強度
引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製、商品名：ＩＮＳＴＲＯＮ、型式：５５６５型）により、糸試験用チャックを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ８８５の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７５ｃｍ
撚り係数 ：１
試験速度 ：２５０ｍｍ／分
チャック間距離 ：５００ｍｍ
【００４３】
（４）繊維の結節強度
引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製、商品名：ＩＮＳＴＲＯＮ、型式：５５６５型）により、糸試験用チャックを用いて、ＪＩＳ Ｌ１０１３の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７５ｃｍ
撚り係数 ：１
試験速度 ：２５０ｍｍ／分
チャック間距離 ：５００ｍｍ
【００４４】
（５）強度保持率
（３）の引張強度、および（４）の結節強度の測定結果を用いて、引張強度に対する強度保持率を下記式（Ａ）により算出した。
【００４５】
【数１】
【００４６】
（６）布帛の柔軟性
純曲げ試験機（カトーテック株式会社製、商品名：自動化純曲げ試験機、型式：ＫＥＳ−ＦＢ２）を用いて、ＫＥＳ曲げ硬さ（ｇｆ・ｃｍ２／ｃｍ）測定の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：２０ｃｍ×２０ｃｍ
曲げ速度 ：０．５ｃｍ-1／秒
曲率範囲 ：−２．５〜２．５ｃｍ-1
【００４７】
＜実施例１＞
［パラ型全芳香族コポリアミドの製造］
公知の方法により、ＮＭＰに溶解したパラフェニレンジアミン１６質量部と５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール７８質量部に、テレフタル酸ジクロライド１００質量部を添加し、重縮合反応を行い、パラ型全芳香族コポリアミドポリマードープを得た。このときのポリマー濃度は５質量％、ポリマーの極限粘度（ＩＶ）は５．２２であった。
【００４８】
［パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造］
次に、穴径０．２ｍｍ、穴数が３００の紡糸口金を１０５℃に加熱した後、１０５℃に加熱したポリマードープを吐出し、半乾半湿式法により１０ｍｍのエアギャップを介して、ＮＭＰ濃度が４０質量％、５０℃の水溶液で満たした凝固浴を通過させ、凝固糸を得た。なおこの紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトは５．２とした。
引き続き、得られた凝固糸を、ＮＭＰ濃度が７０質量％、２０℃の水溶液で満たした可塑化浴に通過させて繊維を可塑化状態にし、次いで可塑化延伸を行った。このときの可塑化延伸倍率は、１．６５倍とした。
その後、十分に水洗し、２００℃の乾燥ローラーにて乾燥を行い、熱処理を行う前の基糸を得た。
【００４９】
次いで、得られた基糸を、非接触熱処理装置を用いて、炉内酸素濃度＝１５０ｐｐｍ、炉内温度＝４６０℃、張力＝２．５ｍＮ／ｄｔｅｘにて熱処理を行い、最後にワインダーで巻き取ることにより、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。
得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、繊度が４７５ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．５８ｄｔｅｘであった。得られた繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用い、公知のレピア織機を用いて平織りの布帛を製織した。得られた布帛の織構造は、経糸＝３０本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３０本／ｉｎｃｈ、目付け＝１１８ｇ／ｍ２であった。得られた布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）を測定した結果を、表１に示す。
【００５０】
＜実施例２＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを２．７、可塑化延伸倍率を２．０倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４９５ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．６５ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝２９．５本／ｉｎｃｈ、緯糸＝２９．５本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１２０ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５１】
＜実施例３＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを７．５、可塑化延伸倍率を１．３５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４４２ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．４７ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝３１本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３１本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１１７ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５２】
＜比較例１＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１．５、可塑化延伸倍率を１．３５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が６３１ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が２．１ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝２６本／ｉｎｃｈ、緯糸＝２６本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１２１ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５３】
＜比較例２＞
穴径０．２ｍｍ、穴径が２００の紡糸口金を用い、紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１．５、可塑化延伸倍率を１．１倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４７２ｄｔｅｘ、フィラメント数が２００、平均単糸繊度が２．３６ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝３０本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３０本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１１８ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５４】
＜比較例３＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１１．２、可塑化延伸倍率を１．２５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の作製を試みたが、可塑化延伸工程において断糸が多発し、糸の採取ができなかった。
【００５５】
＜比較例４＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを５．２、可塑化延伸倍率を２．４倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の作製を試みたが、可塑化延伸工程において断糸が多発し、糸の採取ができなかった。
【００５６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れ、また、耐結節性等の機械的物性に優れた高強度の繊維となる。このため、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、防弾・防刃材等のといった防護衣料用途や、その他様々な産業資材用途において、非常に有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラ型全芳香族コポリアミド繊維および当該繊維を含む布帛、ならびに当該繊維の製造方法に関する。さらに詳しくは、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れたパラ型全芳香族コポリアミド繊維および当該繊維を含む布帛、ならびに当該繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、芳香族ジカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを主成分としてなるパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、その強度、高弾性率、高耐熱性等の特徴を有することから、様々な産業資材用途や、防弾・防刃材といった防護衣料用途等で幅広く用いられている。
【０００３】
代表的なパラ型全芳香族ポリアミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（以下ＰＰＴＡと記す）繊維が知られている。ＰＰＴＡ繊維は、前述の特徴を持ち、幅広く使用されている。しかし一方で、ＰＰＴＡポリマーは汎用の有機溶剤に不溶であるため、溶媒に濃硫酸を使用したポリマードープを用いなければならないという問題があった。また、繊維物性としても、引張強度や耐薬品性、耐光性等が十分に高いものではなく、さらに、擦過等により容易に繊維がフィブリル化する等、幾つかの問題があった。
【０００４】
そこで、前述の問題を解消するために、汎用のアミド系溶媒に対して高い溶解性を示し、これにより濃硫酸を用いることなく紡糸でき、且つ製糸工程における熱延伸や熱処理等により、高い引張強度や耐薬品性、耐光性、耐フィブリル性を有するパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法の開発がなされている。
【０００５】
このようなパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、一般に等方性のポリマードープを口金から吐出し、凝固、水洗、乾燥、熱延伸等の工程を経て得られるものであり、その製糸条件は、得られる繊維の機械的物性等の特性に関わっている。
【０００６】
特許文献１および２には、等方性のポリマードープを用いた様々な分子構造を有するパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法が報告されている。しかしながら、等方性のポリマードープを用いて得られるパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、その高い機械的物性が故に繊維自身が剛直であり、このため、屈曲や結節に弱く、さらにこれを布帛等に用いた場合には、柔軟性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３００５３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術を背景になされたものであり、その目的とするところは、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の高い機械的物性を維持しつつ、耐結節性や柔軟性に優れた単糸繊度の小さいパラ型全芳香族コポリアミド繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。そして、バンドルとしての繊維の耐結節性が単糸繊度に大きく影響しており、また、同等の引張強度を有している繊維であっても、単糸繊度がある一定値以下となる場合において耐結節性が改善することを見出した。さらに、高い引張強度と単糸繊度をある一定値以下とすることを両立するためには、紡糸ドラフトおよび可塑化延伸倍率の両方を特定の範囲にすればよいことを見出した。そして、このような単糸繊度がある一定値以下である繊維を含む布帛においては、繊度の大きい同等の物性を有する繊維を用いて同じ織構造の布帛を作成した場合と比較して、布帛の柔軟性が向上することを見出し、本発明を完成するに到達した。
【００１０】
すなわち本発明は、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミド繊維からなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維である。
【００１１】
【化１】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１２】
【化２】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１３】
また別の本発明は、前述のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛である。
また別の本発明は、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、半乾半湿式法により凝固糸を得る紡糸・凝固工程において、紡糸ドラフトを２〜１０倍の範囲とし、前記凝固糸を可塑化状態で延伸して延伸糸を得る可塑化延伸工程において、延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とするパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法である。
【００１４】
【化３】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１５】
【化４】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、単糸繊度が小さくとも、引張強度などの機械的物性に優れ、また、耐結節性等の機械的物性に優れた繊維となる。このため、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、防弾・防刃材等のといった防護衣料用途や、その他様々な産業資材用途において、非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜パラ型全芳香族コポリアミド＞
本発明に用いるパラ型全芳香族コポリアミドとは、下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位からなり、１種類又は２種類以上の２価の芳香族基が直接アミド結合により連結されているポリマーであって、一般に公知の方法に従って、アミド系極性溶媒中で、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応により得られる。このとき、該芳香族基は２個の芳香族環が酸素、硫黄、アルキル基で結合されたものであっても特に差し支えない。また、これらの２価の芳香環は、非置換またはメチル基やメチル基等の低級アルキル基や、メトキシ基、または塩素基等のハロゲン基で置換されたものであっても、複素環等が結合されたものであっても特に差し支えはなく、その置換基の種類や置換基の数は特に限定されるものではない。
【００１８】
【化５】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００１９】
【化６】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【００２０】
本発明においては、上記化学構造式（１）の構造反復単位の含有量が、上記化学構造式（１）および上記化学構造式（２）の構造反復単位の合計に対して、１０〜７０モル％であることが、曳糸性や得られる繊維の機械的物性等の面から好ましい。さらに好ましくは１５〜６０モル％、最も好ましくは２０〜５０モル％の範囲である。
【００２１】
［パラ型全芳香族コポリアミドの原料］
〔芳香族ジカルボン酸ジクロライド〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料となる芳香族ジカルボン酸ジクロライドとしては、例えば、テレフタル酸ジクロライド、２−クロロテレフタル酸ジクロライド、３−メチルテレフタル酸ジクロライド、４，４’−ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。これらの中では、汎用性や繊維の機械的物性等の面から、テレフタル酸ジクロライドが最も好ましい。またこれら芳香族ジカルボン酸ジクロライドは、１種類のみを用いても、あるいは、２種類以上を併用してもよく、その場合の組成比は特に限定されるものではない。
【００２２】
〔芳香族ジアミン〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料となる芳香族ジアミンとしては、例えば、パラフェニレンジアミン、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール、パラビフェニレンジアミン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，４−ジクロロパラフェニレンジアミン等が挙げられる。本発明においては、これらに限定されるものではなく、芳香環に置換基がついていたり、その他複素環等がついていたりしても差し支えない。
【００２３】
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの原料としては、上記化学構造式（１）で示される構造反復単位と上記化学構造式（２）で示される構造反復単位とをそれぞれ構成するため、少なくとも２種類以上の芳香族ジアミンを用いる。その組み合わせとしては、汎用性や繊維の機械的物性、曳糸性等の面からパラフェニレンジアミンと５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールの組み合わせが最も好ましい。その組成比は特に限定されるものではないが、全芳香族ジアミン量に対して、パラフェニレンジアミンを１０〜７０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを３０〜９０モル％とすることが好ましく、さらに好ましくは、パラフェニレンジアミンを１５〜６０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを４０〜８５モル％、最も好ましくは、パラフェニレンジアミンを２０〜５０モル％、５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾールを５０〜８０モル％とする範囲である。
【００２４】
［パラ型全芳香族コポリアミドの製造方法］
〔パラ型全芳香族コポリアミドの重合〕
本発明に用いられるパラ型全芳香族コポリアミドの重合にあたっては、アミド系極性溶媒を重合溶媒として、これに、例えば、パラフェニレンジアミンおよび５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール等の芳香族ジアミン、例えば、テレフタル酸ジクロライド等の芳香族ジカルボン酸ジクロライドをそれぞれ溶解させ、公知の方法による重縮合反応を行う。
【００２５】
用いられるアミド系溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと記す）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノン等が挙げられるが、汎用性、有害性、取り扱い性、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーに対する溶解性等の観点から、ＮＭＰが最も好ましい。
【００２６】
〔中和反応〕
反応終了後、重縮合反応により系内に塩酸が発生し系内が酸性になるため、中和する目的で、水酸化カルシウム等のアルカリを添加する。アルカリの添加量は、アルカリの種類や芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジクロライドの添加量により異なるが、水酸化カルシウムを用いる場合、芳香族ジカルボン酸ジクロライドに対して９５〜１００モル％の添加量とすることが好ましい。水酸化カルシウムが９５モル％未満の場合には、十分に中和を行うことができず、系内は依然として酸性を示し、解重合の原因になるため好ましくない。また１００モル％を超える場合には、系内がアルカリを示し、同じく解重合の原因となり好ましくない。
中和反応により発生する塩化カルシウムは、生成したポリマーの溶媒への溶解を高める溶解助剤として、そのまま用いることができる。このため、系内から除去する必要はない。
【００２７】
〔重合後処理等〕
得られたパラ型全芳香族コポリアミドポリマーは、ＮＭＰ等のアミド系極性溶媒に溶解した等方性のポリマー溶液であり、単離することなくそのまま、製糸工程で用いることができる。ただし、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーの濃度は、ポリマー溶液の粘度や安定性に著しく影響し、ひいては、後の製糸工程における曵糸性等に大きく影響する。このため、ポリマー濃度は、２〜１０質量％の範囲に調整することが好ましい。ポリマー濃度や粘度調整をするためには、得られたポリマー溶液にＮＭＰ等のアミド系極性溶媒を適量添加することができる。
【００２８】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製糸＞
次に、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法について説明する。製糸にあたっては、パラ型全芳香族コポリアミドのポリマードープを用いる。
本発明における「ポリマードープ」とは、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーを溶解可能な溶媒に溶解したポリマー溶液を指し、ポリマーが溶媒に溶解した状態で液晶を形成しておらず、ポリマー分子が特定の規則性を持たず無秩序に溶媒中に溶解しているポリマー溶液である。したがって、芳香族ジカルボン酸ジクロライドと芳香族ジアミンの重縮合反応の際に用いる溶媒が、パラ型全芳香族コポリアミドポリマーに対しても良溶媒である場合には、重縮合反応後のポリマーを単離することなく、そのままポリマードープとして用いることができる。
【００２９】
また、ポリマードープの調製にあたっては、ポリマーの溶媒への溶解性を高める目的で無機塩を溶解助剤として用いることもできる。この無機塩としては、例えば、塩化カルシウム、塩化リチウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ポリマードープに対する無機塩の添加量としては、特に限定されるものではないが、ポリマー溶解性向上の効果や、無機塩の溶媒への溶解性、曳糸性、得られる繊維の機械的物性等の観点から、ポリマードープ質量に対して３〜１０質量％とすることが好ましい。
【００３０】
［紡糸・凝固工程］
製糸にあたっては、先ず、公知の半乾半湿式紡糸法または湿式紡糸法を適用し、紡糸口金からエアギャップを介して前述したポリマードープを凝固液中に吐出して凝固させ、凝固糸を得る紡糸・凝固工程を実施する。
【００３１】
〔紡糸口金の孔径〕
この際に用いる紡糸口金の孔径は特に限定されるものではないが、吐出安定性や曳糸性等の観点から、０．０５〜０．３ｍｍとすることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．２５ｍｍの範囲である。
【００３２】
〔紡糸ドラフト〕
ここで言う「紡糸ドラフト」とは、ポリマードープが紡糸口金から吐出される際の線速度に対する、凝固工程後に配置した引き取りローラーでの引き取り速度の割合を意味する。本発明においては、紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを、２〜１０倍とすることが必須である。紡糸ドラフトが２倍未満の場合には、後の可塑化延伸工程での延伸倍率を上げたとしても、目標とする単糸繊度や引張強度を達成することが困難である。一方、紡糸ドラフトが１０倍を超える場合には、後述する可塑化延伸工程において、目標の可塑化倍率の到達が困難になるばかりでなく、十分に凝固していない段階での延伸となるため、強度への寄与が小さいために、目標の強度到達が困難となる。さらに、凝固工程において単糸切れや断糸等が発生し、工程通過性等が非常に悪化する。
本発明においては、紡糸ドラフトを２．５〜９倍の範囲とすることがより好ましく、３〜８倍の範囲とすることが最も好ましい。
【００３３】
［可塑化延伸工程］
本発明においては、紡糸・凝固工程を経て凝固糸を得た後、最終的なパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得るまでの任意の製造箇所において、得られた繊維束を延伸に付す延伸工程を実施する。延伸としては、得られた凝固糸を高濃度のＮＭＰ水溶液中で可塑化状態として延伸を行う、可塑化延伸工程を実施する。
【００３４】
本発明においては、可塑化延伸工程における可塑化延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とすることが必須である。可塑化延伸倍率が１．３倍未満の場合には、目標とする単糸繊度並びに引張強度の達成が困難でなる。一方、可塑化延伸倍率が２．２倍を超える場合には、可塑化延伸工程における単糸切れや断糸が多発し、工程通過性が著しく悪化する。
本発明においては、可塑化延伸倍率を１．３５〜２．１倍の範囲とすることがより好ましく、１．４〜２．０倍の範囲とすることが最も好ましい。
【００３５】
［その他の工程］
本発明においては、上記紡糸・凝固工程および可塑化延伸工程を実施すれば、製糸におけるその他の工程は特に限定されるものではない。例えば、水洗工程、乾燥工程、熱処理工程、巻取工程等を経て、最終的にパラ型全芳香族コポリアミド繊維を得ることができる。その際、使用する用途等に応じて油剤や加工剤等を付与しても特に差し支えない。なお、各工程における条件は特に限定されるものではなく、公知の工程条件を基に、曳糸性や工程通過性、得られる繊維の品位や機械的物性等の観点から、適宜調整することができる。
【００３６】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維の物性＞
本発明の製造方法によって得られるパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満、より好ましくは１．１ｄｔｅｘ以上１．６５ｄｔｅｘ未満、最も好ましくは１．２ｄｔｅｘ以上１．６ｄｔｅｘ未満であり、且つ引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘ、より好ましくは２９．５〜３９ｃＮ／ｄｔｅｘ、最も好ましくは３０〜３８ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維となる。
【００３７】
＜パラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛＞
本発明においては、前述のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、用途や目的に応じて布帛を作製する。布帛の作製方法や構造等は特に限定されるものではなく、公知の織機をそのまま用いることができる。織機の種類や製織条件、また織構造等は用途や目的等に応じて、適宜調整することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例等によりさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これに何等限定されるものではない。
【００３９】
＜測定・評価方法＞
実施例および比較例においては、下記の項目について、下記の方法によって測定・評価を行った。
【００４０】
（１）繊維の繊度
得られた繊維を、公知の検尺機を用いて１００ｍ巻き取り、その質量を測定した。得られた質量に１００を乗じた値を１００００ｍあたりの繊度（ｄｔｅｘ）として算出した。
【００４１】
（２）平均単糸繊度
オートバイブロ式繊度測定器（サーチ株式会社製、商品名：ＤＥＮＩＣＯＮ、型式：ＤＣ−２１Ｂ）により、以下の条件で単糸繊度の測定を行い、その平均値を平均単糸繊度とした。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７０ｍｍ
荷重 ：０．１ｇ
測定周波数 ：１８００Ｈｚ
測定本数 ：２０
【００４２】
（３）繊維の引張強度
引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製、商品名：ＩＮＳＴＲＯＮ、型式：５５６５型）により、糸試験用チャックを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ８８５の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７５ｃｍ
撚り係数 ：１
試験速度 ：２５０ｍｍ／分
チャック間距離 ：５００ｍｍ
【００４３】
（４）繊維の結節強度
引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製、商品名：ＩＮＳＴＲＯＮ、型式：５５６５型）により、糸試験用チャックを用いて、ＪＩＳ Ｌ１０１３の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：７５ｃｍ
撚り係数 ：１
試験速度 ：２５０ｍｍ／分
チャック間距離 ：５００ｍｍ
【００４４】
（５）強度保持率
（３）の引張強度、および（４）の結節強度の測定結果を用いて、引張強度に対する強度保持率を下記式（Ａ）により算出した。
【００４５】
【数１】
【００４６】
（６）布帛の柔軟性
純曲げ試験機（カトーテック株式会社製、商品名：自動化純曲げ試験機、型式：ＫＥＳ−ＦＢ２）を用いて、ＫＥＳ曲げ硬さ（ｇｆ・ｃｍ２／ｃｍ）測定の手順に基づき、以下の条件で測定を実施した。
［測定条件］
温度 ：室温
試験片 ：２０ｃｍ×２０ｃｍ
曲げ速度 ：０．５ｃｍ-1／秒
曲率範囲 ：−２．５〜２．５ｃｍ-1
【００４７】
＜実施例１＞
［パラ型全芳香族コポリアミドの製造］
公知の方法により、ＮＭＰに溶解したパラフェニレンジアミン１６質量部と５−アミノ−２−（４−アミノフェニレン）ベンズイミダゾール７８質量部に、テレフタル酸ジクロライド１００質量部を添加し、重縮合反応を行い、パラ型全芳香族コポリアミドポリマードープを得た。このときのポリマー濃度は５質量％、ポリマーの極限粘度（ＩＶ）は５．２２であった。
【００４８】
［パラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造］
次に、穴径０．２ｍｍ、穴数が３００の紡糸口金を１０５℃に加熱した後、１０５℃に加熱したポリマードープを吐出し、半乾半湿式法により１０ｍｍのエアギャップを介して、ＮＭＰ濃度が４０質量％、５０℃の水溶液で満たした凝固浴を通過させ、凝固糸を得た。なおこの紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトは５．２とした。
引き続き、得られた凝固糸を、ＮＭＰ濃度が７０質量％、２０℃の水溶液で満たした可塑化浴に通過させて繊維を可塑化状態にし、次いで可塑化延伸を行った。このときの可塑化延伸倍率は、１．６５倍とした。
その後、十分に水洗し、２００℃の乾燥ローラーにて乾燥を行い、熱処理を行う前の基糸を得た。
【００４９】
次いで、得られた基糸を、非接触熱処理装置を用いて、炉内酸素濃度＝１５０ｐｐｍ、炉内温度＝４６０℃、張力＝２．５ｍＮ／ｄｔｅｘにて熱処理を行い、最後にワインダーで巻き取ることにより、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。
得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、繊度が４７５ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．５８ｄｔｅｘであった。得られた繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用い、公知のレピア織機を用いて平織りの布帛を製織した。得られた布帛の織構造は、経糸＝３０本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３０本／ｉｎｃｈ、目付け＝１１８ｇ／ｍ２であった。得られた布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）を測定した結果を、表１に示す。
【００５０】
＜実施例２＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを２．７、可塑化延伸倍率を２．０倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４９５ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．６５ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝２９．５本／ｉｎｃｈ、緯糸＝２９．５本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１２０ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５１】
＜実施例３＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを７．５、可塑化延伸倍率を１．３５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４４２ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が１．４７ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝３１本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３１本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１１７ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５２】
＜比較例１＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１．５、可塑化延伸倍率を１．３５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が６３１ｄｔｅｘ、フィラメント数が３００、平均単糸繊度が２．１ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝２６本／ｉｎｃｈ、緯糸＝２６本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１２１ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５３】
＜比較例２＞
穴径０．２ｍｍ、穴径が２００の紡糸口金を用い、紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１．５、可塑化延伸倍率を１．１倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、繊度が４７２ｄｔｅｘ、フィラメント数が２００、平均単糸繊度が２．３６ｄｔｅｘであった。得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維の引張強度、結節強度および強度保持率を、表１に示す。
続いて、得られたパラ型全芳香族コポリアミド繊維を用いて、経糸＝３０本／ｉｎｃｈ、緯糸＝３０本／ｉｎｃｈとした以外は、実施例１と同じ手法により平織りの布帛を作製した。得られた布帛の目付けは、１１８ｇ／ｍ２であった。また、布帛の柔軟性（ＫＥＳ曲げ硬さ）の測定結果を、表１に示す。
【００５４】
＜比較例３＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを１１．２、可塑化延伸倍率を１．２５倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の作製を試みたが、可塑化延伸工程において断糸が多発し、糸の採取ができなかった。
【００５５】
＜比較例４＞
紡糸・凝固工程における紡糸ドラフトを５．２、可塑化延伸倍率を２．４倍とした以外は、実施例１と同じ手法により、パラ型全芳香族コポリアミド繊維の作製を試みたが、可塑化延伸工程において断糸が多発し、糸の採取ができなかった。
【００５６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のパラ型全芳香族ポリアミド繊維は、単糸繊度が細くとも、引張強度などの機械的物性に優れ、また、耐結節性等の機械的物性に優れた高強度の繊維となる。このため、本発明のパラ型全芳香族コポリアミド繊維は、防弾・防刃材等のといった防護衣料用途や、その他様々な産業資材用途において、非常に有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維。
【化１】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【化２】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【請求項２】
前記化学構造式（１）の構造反復単位の含有量が、前記化学構造式（１）および前記化学構造式（２）の構造反復単位の合計に対して、１０〜７０モル％である請求項１記載のパラ型全芳香族コポリアミド繊維。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛。
【請求項４】
下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、
半乾半湿式紡糸法または湿式紡糸により凝固糸を得る紡糸・凝固工程において、紡糸ドラフトを２〜１０倍の範囲とし、
前記凝固糸を可塑化状態で延伸して延伸糸を得る可塑化延伸工程において、延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とするパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法。
【化３】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【化４】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【請求項１】
下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維。
【化１】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【化２】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【請求項２】
前記化学構造式（１）の構造反復単位の含有量が、前記化学構造式（１）および前記化学構造式（２）の構造反復単位の合計に対して、１０〜７０モル％である請求項１記載のパラ型全芳香族コポリアミド繊維。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載のパラ型全芳香族コポリアミド繊維を含む布帛。
【請求項４】
下記化学構造式（１）、および下記化学構造式（２）で示される構造反復単位を含むパラ型全芳香族コポリアミドからなり、単糸繊度が１．０ｄｔｅｘ以上１．７ｄｔｅｘ未満であり、引張強度が２９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘであるパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法であって、
半乾半湿式紡糸法または湿式紡糸により凝固糸を得る紡糸・凝固工程において、紡糸ドラフトを２〜１０倍の範囲とし、
前記凝固糸を可塑化状態で延伸して延伸糸を得る可塑化延伸工程において、延伸倍率を１．３〜２．２倍の範囲とするパラ型全芳香族コポリアミド繊維の製造方法。
【化３】
（Ａｒ１およびＡｒ２は独立であり、非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【化４】
（Ａｒ１は非置換あるいは置換された２価の芳香族基である。）
【公開番号】特開２０１１−２０２３０８（Ｐ２０１１−２０２３０８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０１８３（Ｐ２０１０−７０１８３）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
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