ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法およびポリフェニレンサルファイド繊維
【課題】本発明の課題は、高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を提供することにある。
【解決手段】 直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行った後、特定の延伸条件で延伸した後、定長処理と弛緩処理を実施することを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【解決手段】 直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行った後、特定の延伸条件で延伸した後、定長処理と弛緩処理を実施することを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法およびポリフェニレンサルファイド繊維に関するものである。詳しくは、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリフェニレンサルファイドは、耐熱性、耐薬品性、難燃性、電気絶縁性等に優れた特性を具備しており、過酷な環境下で使用される高性能エンジニアリングプラスチックとして知られている。繊維の分野においても、素材の特徴をいかし、その用途が拡大されつつあり、これらの繊維を高い生産性で製造する方法についても種々の技術が提案されているが、現在の技術では汎用の重合体であるポリエステル繊維やポリアミド繊維等と比べると未だ製糸性や毛羽品位の面で劣るのが現状である。また従来提案されたポリフェニレンサルファイド繊維を製造する方法では高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維は得られなかった。
【０００３】
特許文献１には、高強度、高タフネスの特性を備え、毛羽が少なく、品位の優れた基布を与えるポリフェニレンサルファイド繊維を高い生産効率、かつ高収率で製造する方法が開示されている。しかしながら特許文献１に記載の技術はプレストレッチ倍率を１．１〜１．５倍とする極めて特異な延伸条件としていたため未だ製糸性が劣るものであった。また得られたポリフェニレンサルファイド繊維の熱的寸法安定性は特に優れていたわけではなかった。
【０００４】
また特許文献２には、高強度で適度な収縮特性を有するポリフェニレンサルファイド繊維を効率的に製造する方法が開示されている。しかしながら特許文献２に記載の技術は延伸時の雰囲気またはロール表面の最高温度を１２０〜１８０℃と低い温度として熱延伸することで適度な収縮特性を得るものであった。得られたポリフェニレンサルファイド繊維の収縮レベルは高く熱的寸法安定性に劣るものであった。
【０００５】
特許文献３には、ポリフェニレンスルフィド繊維を溶融紡糸した後、延伸−熱処理するとき、断糸、毛羽発生が極減された安定な工程の下で良好な繊維特性を与える、延伸−熱処理法が開示されている。しかしながら特許文献３に記載の技術は延伸を１段延伸にしているため高強度、高伸度のポリフェニレンスルフィド繊維が得にくい問題があった。また熱的寸法安定性は特に優れていたわけではなかった。
【特許文献１】特開２００１−２６２４３６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平４−１００９１６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開平０１−２２９８０９号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、従来のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法に比べ、高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的の達成のため本発明により、直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行い、フィードロールと温度１００〜１１０℃の第１延伸ロールとの間で倍率３．０〜４．０倍の第１段延伸を行い、第１延伸ロールと温度２００〜２５０℃の第２延伸ロールとの間で倍率１．０５〜１．２０倍の第２段延伸を行い、第２延伸ロールと第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃の第３延伸ロールとの間で定長処理を行い、第３延伸ロールと温度１００〜１６０℃のリラックスロールとの間で倍率０．９０〜０．９６の弛緩処理を行い、かつ引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率つまり総合延伸倍率が３．５〜５．０倍であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法が提供される。
【０００８】
なお、本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度が２２０〜２４０℃であること、第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束処理を行うことがいずれも好ましい条件であり、これらの条件の適用によりさらに優れた効果を期待することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下に説明するとおり、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる。また熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図１の製造方法の模式図の一例を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、直接紡糸延伸方法であることが必要である。未延伸糸を一旦巻き取り、一旦巻き取った糸を別工程で延伸処理する２工程法では毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。また当然ながら生産性が低く高コストである。
【００１３】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロール８で速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて未延伸糸を引き取ることが必要であり、速度６００〜９０００ｍ／ｍｉｎにて引き取ることが好ましい。引取ロール速度が５００ｍ／ｍｉｎ未満の場合はポリフェニレンサルファイド繊維で必要な延伸前のある程度の配向が得られずに結晶化が進行する。このため延伸が困難となり毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。一方、引取ロール速度が１０００ｍ／ｍｉｎを大きく越える場合は紡糸後の冷却過程で紡出糸を十分に冷却固化することが困難になるため、高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難となるし、本願の熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維は得られないのである。
【００１４】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロール８と温度８０〜１００℃好ましくは８５〜９５℃のフィードロール９との間で倍率１．０３〜１．０９好ましくは１．０４〜１．０８倍のプレストレッチを行うことが必要である。プレストレッチ倍率が１．０３未満の場合は本格延伸前の単糸の引き揃えが不十分なため延伸が不安定となり毛羽品位、製糸性に影響する。一方、特許文献１のようにプレストレッチ倍率が１．０９を越える場合は単糸の引き揃えの程度を越え、未加熱で延伸することになるので毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。フィードロールの温度が８０℃未満の場合には、第１段延伸前の糸条予熱が不十分なため不均一延伸となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、フィードロールの温度が１００℃を超える場合には、第１段延伸前の結晶化が過度に進行してしまうため第１段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。
【００１５】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、フィードロール９と１００〜１１０℃好ましくは１０２〜１０８℃に加熱した第１延伸ロール１０との間で倍率３．０〜４．０倍好ましくは３．２〜３．８倍の第１段延伸が必要である。第１段延伸倍率が３．０倍未満の場合は配高度が低いまま結晶化が進行するので第２段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、第１段延伸倍率が４．０倍を超える場合には、第１段延伸段階としては過度な延伸でありやはり毛羽品位、製糸性が不良となる。第１延伸ロールの温度が１００℃未満の場合には、第２段延伸前の糸条予熱が不十分なため不均一延伸となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、第１延伸ロールの温度が１１０℃を超える場合には、第２段延伸前の結晶化が過度に進行してしまうため第２段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。
【００１６】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第１延伸ロール１０と２００〜２５０℃好ましくは２１０〜２４０℃に加熱した第２延伸ロール１２との間で倍率１．０５〜１．２０倍好ましくは１．０８〜１．１７倍の第２段延伸を行うことが必要である。第２段延伸倍率が１．０５倍未満の場合は延伸度合いが一段延伸と大差ないため高強度、高伸度の糸条が得られない。一方、第２段延伸倍率が１．２０倍を超える場合には、第２段延伸段階としては過度な延伸でありやはり毛羽品位、製糸性が不良となる。第２延伸ロールの温度が２００℃未満の場合には、続く定長処理前の糸条予熱が不十分なため定長処理の熱セット効果が不十分となり得られた糸条の熱的寸法安定性が不十分となる。一方、第２延伸ロールの温度が２５０℃を超える場合には、定長処理の熱セットが過度に進行してしまい毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。またロールの汚れが激しくなり経時的により一層強度および伸度が低下することになり、高温ロールを頻繁に洗浄する作業が必要となるので連続生産が困難になる。
【００１７】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率、つまり総合延伸倍率を３．５〜５．０倍好ましくは３．８〜４．７倍とすることが必要である。プレストレッチ、第１段延伸、第２段延伸それぞれの必要範囲は先述のとおりであるが、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することは総合延伸倍率が３．５倍未満、５．０倍を超える場合には困難である。
【００１８】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール１２と、第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃好ましくは１７０〜２３０℃に加熱した第３延伸ロール１３との間で定長処理を行うことが必要である。定長処理を施すことによって延伸倍率を大きくせずとも強度が高くなり、製糸性を損なわずに高タフネス繊維が得られるのである。倍率１．０倍未満すなわちリラックスとなる場合は、つづくリラックス工程と合わせ２段リラックスすることになる。この場合は定長処理による熱セット効果がないため得られる糸条は低収縮ではあるが熱的寸法安定性が不十分となるし、第３延伸ロール上で走糸が過度に糸揺れして糸切れが悪化する。一方、倍率１．０倍を超えるすなわち延伸となる場合は、３段延伸することになる。この場合は定長処理による熱セット効果がないため得られる糸条は高強度ではあるが熱的寸歩安定性が不十分となる。また過度に延伸するため毛羽品位、製糸性が悪化する。第３延伸ロールの温度が１５０℃未満の場合には、リラックス処理の熱セット効果が不十分となり得られた糸条は高収縮かつ熱的寸法安定性が不十分となる。第３延伸ロールの温度が２５０℃を超える場合には、リラックス処理の熱セットが過度に進行してしまい毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。またロールの汚れが激しくなり経時的により一層強度および伸度が低下することになり、高温ロールを頻繁に洗浄する作業が必要となるので連続生産が困難になる。
【００１９】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第３延伸ロール１３と１００〜１６０℃好ましくは１１０〜１５０℃に加熱したリラックスロール１４との間で倍率０．９０〜０．９６好ましくは０．９１〜０．９５の弛緩処理を行う必要がある。リラックス倍率が０．９０倍未満の場合は、ロール上で糸条がたるんで巻き付き製糸性が悪化する。リラックス倍率が０．９６倍を超える場合には、リラックス効果が不十分であり得られた糸条は高収縮かつ熱的寸法安定性が不十分となる。
【００２０】
上述のとおり延伸条件について詳細に規定したがこの意味をまとめると次のとおりである。汎用の重合体であるポリアミド等と比べるとポリフェニレンサルファイドは結晶化速度が早いなど特異なポリマーである。このため製糸条件に非常に敏感であり安定な条件範囲が汎用のポリマーと比べると極めて狭い。本発明では、従来提案されたポリフェニレンサルファイド繊維を製糸性よく得る技術とは反対の技術を組み合わせることで、むしろ物性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を製糸性よく得ることができることを究明したのである。即ち、本発明では直接紡糸延伸法にて、プレストレッチ＋２段延伸＋１段定長処理＋１段リラックス処理を採用するとともに、各段の倍率およびロール温度を上述のとおり詳細に特定したことで高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができることになったのである。
【００２１】
また、本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度をともに２２０〜２４０℃とすることが好ましい。第２、第３延伸ロールの加熱温度をこの範囲とすることで高強度、高伸度、熱的寸法安定性のバランスが良いポリフェニレンサルファイド糸条が得られる。
【００２２】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束ノズル１１によるエア集束処理を行うことが好ましい。これにより延伸時の糸条の単糸割れがなくなり製糸性が更に安定する。
【００２３】
フィードロールと第１延伸ロールの間ではネッキングを伴う延伸によって糸が変形中であり、この箇所で常温のエアに触れると変形が均一に起こりにくくなり、単糸切れが増加するため好ましくない。この場合、例えば８０〜１５０℃の熱風を供給してもよい。しかし常温のエアで効果を出せる第１延伸ロールと第２延伸ロールの間がより適切である。また、第２延伸ロールと第３延伸ロールの間では、既に延伸が完了しており、エア収束を施して延伸による単糸切れを防止する効果は望めないので好ましくない。
【００２４】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造においては、さらに以下の方法を用いることができる。
【００２５】
メルトフローレート（ＭＦＲ）が５０〜６００の公知のポリフェニレンサルファイドペレットを、低沸点異物の除去のため１４０〜１８０℃で２〜２４時間程度乾燥し、溶融紡糸する。なお、ここでいうメルトフローレート（ＭＦＲ）とは、設定温度３１６℃、荷重５ｋｇｆとしたときにＡＳＴＭ Ｄ１２３８−８２法によって測定されたポリマーの溶融流れ性を示すパラメーターである。また、本発明で用いるポリフェニレンサルファイドは実質的に線状であることが好ましく、トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）を０．１重量％以下含有していてもよく、その他添加剤を少量含有していてもよい。
【００２６】
本発明ポリフェニレンサルファイドのポリマーペレットの溶融には、エクストルーダー型紡糸機を用いることが好ましい。紡糸温度は３００〜３２０℃とし、紡糸パック中で５〜２０μｍのフィルターを通過させて濾過する。濾過したポリマーは口金を用い、口金細孔から紡出し、口金直下の徐冷ゾ−ンを通過させた後、冷風を吹き付けて冷却固化する。該口金においては、通常の千鳥配列や環状配列で口金細孔を配列させ、その孔径や孔長は口金背面圧力が７０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２で、口金孔からの吐出線速度と引取速度の比で定義される紡糸ドラフトが好ましくは２０〜５０となるように適宜設計すればよいがこの限りではない。より好ましい口金背面圧力の範囲は９０〜１１０ｋｇ／ｃｍ２である。徐冷ゾ−ンは、長さ５〜１０ｃｍの断熱筒を取り付け、口金直下１０ｃｍ下における雰囲気温度が１５０〜２５０℃となるよう温度制御する。冷却は、１０〜３０℃の冷風を３０〜４０ｍ／分の速度で吹き付けて行うが、単孔吐出量が３ｇ／分を越えるような場合は３５ｍ／分以上の速度で吹き付けることが好ましい。紡出糸条に対し直角に冷風を吹き付ける横吹きだし冷却チムニーを用いてもよく、環状冷却チムニーを用いて紡出糸条束の外周から中心に、あるいは中心から外周に向けて吹き付けても良いが、横吹き出し冷却チムニーを使用することが好ましい。
【００２７】
次に、冷却固化した糸条に油剤を付与し、該糸条は、所定の速度で回転する引取ロールに捲回されて引き取られる。油剤付与はロール給油、ガイド給油等、公知の方法を用いて実施することができる。ここで使用する油剤は、平滑剤、活性剤、乳化剤などを主成分とする水系エマルジョン油剤であることが好ましい。ポリフェニレンサルファイドの未延伸糸条に水系エマルジョン油剤を適用したくらいの量の水分を付着させないと最終的な延伸糸の強伸度特性が大きく低下する。特に単孔当たりの吐出量が大きい場合はこの現象が顕著となる。別な手段で水分を付着させた後、非水系油剤を付着させることは何ら差し支えない。付着水分量は、少なすぎると繊維の強伸度が低下するし、多すぎても製糸性が悪化するため、０．５〜４重量％の付与が好ましい。油剤組成としては、例えば重量平均分子量が６００〜６０００のポリテトラメチレングリコールと、二塩基酸と、一価脂肪酸とから形成されるエステル化合物であり、平均分子量が２０００〜１５０００であるポリエーテルエステルを含有することができるが、この限りではなく、必要に応じてアルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物などのｐＨ調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、フッ素化合物などその他の添加剤を添加していてもよい。また、水系としては、１〜３０重量％の水系エマルジョン液として用いるのが好ましいが、繊維長手方向への付着油分斑が小さければ、適宜その比率を選択することができる。
【００２８】
引取ロールは、片掛け型、ネルソン型またはセパレートロール型が用いられ、それらいずれを使用してもよく、その温度は通常常温であるが、該ロール内部に水を循環させて温度制御してもよい。次に、引取糸条は、品質・製糸性を安定化させるため一旦巻き取ることなく、好ましくはネルソン型のロールを用いて前記したプレストレッチ、延伸、定長処理、弛緩熱処理工程を経て巻取機に巻き取られる。
【００２９】
また、得られたポリフェニレンサルファイド糸条を分繊せず用いる場合は、糸条を巻取るまでの間に、流体処理により交絡を付与することが好ましい。交絡を付与するためには、流体処理のためのノズル、処理時の流体の流量、巻き取り張力等を適宜設定して 行えばよく、交絡数が５〜２０個／ｍとなるように行うことが好ましい。
【００３０】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、請求項１〜３のいずれか１項記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法により得られたものであり１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％好ましくは２．３〜３．２％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５好ましくは１．３５〜１．４５であることが必要である。Ｓ１が２．０％未満のポリフェニレンサルファイド繊維は本発明の製造方法でも製造困難である。一方、Ｓ１が３．５％を超える場合は収縮レベルが高く熱的寸法安定性に劣るものになる。Ｓ２／Ｓ１が１．３未満のポリフェニレンサルファイド繊維は本発明の製造方法でも製造困難である。一方、Ｓ２／Ｓ１が１．５を超える場合は収縮の温度安定性が不十分であり熱的寸法安定性に劣るものになる。
【００３１】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、上述した特定の製造方法とすることで高強度、高伸度で優れた熱的寸法安定性が得られるようになったのである。本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の特徴である熱的寸法安定性の高さは特に１段定長処理を採用したことによる寄与が大きい。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義および測定法は以下の通りである。
（１）総繊度：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．３．１ Ａ法により、所定荷重０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘで正量繊度を測定して総繊度とした。
（２）単糸数：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．４の方法で算出した。
（３）単糸繊度：上記総繊度を上記単糸数で除することで算出した。
（４）強度・伸度：ＪＩＳ Ｌ１０１３ ８．５．１標準時試験に示される定速伸長条 件で測定した。試料をオリエンテック社製“テンシロン”（ＴＥＮＳＩＬＯＮ）ＵＣＴ−１００を用い、掴み間隔は２５ｃｍ、引張り速度は３０ｃｍ／分で行った。なお、伸度はＳ−Ｓ曲線における最大強力を示した点の伸びから求めた。
（５）１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．１８．２ ｂ）の方法で、１５０℃に加熱された乾燥機を用いて測定した。
（６）１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．１８．２ ｂ）の方法で、１８０℃に加熱された乾燥機を用いて測定した。
（７）１８０℃乾熱収縮率と１５０℃乾熱収縮率の比（Ｓ２／Ｓ１）：（５）（６）で得られたＳ２，Ｓ１から算出した。
（８）製糸糸切れ：製糸スタートから、繊維パッケージ重量で合計５０ｋｇ／糸条となるまで製糸できた時の総糸切れ回数である。
（９）製糸毛羽：製糸スタートから、繊維パッケージ重量で合計５０ｋｇ／糸条となるまで製糸できた時の毛羽個数である。弛緩熱処理ロールと巻取機間に設置したロールから５ｍｍ離れた箇所にレーザー式毛羽検知器を設置し、検知された総毛羽個数を１万ｋｍあたりの個数に換算して表示した。
【００３３】
［実施例１〜４、比較例１〜８］
ＭＦＲが２００の東レ製ポリフェニレンサルファイドポリマーを、１．３３ｋＰａ真空下の状態でエクストルーダー型紡糸機によりポリマー温度が３１５℃になるように溶融し、紡糸パック中で溶融ポリマーを５μｍの細孔を有する金属フィルターで濾過した後、孔径０．３０ｍｍ、孔深度１．５ｍｍの吐出孔を１００個有した千鳥配列の紡糸口金を２個用いて紡出した。総吐出量は得られた繊維が４４０ｄｔｅｘとなるように計量ポンプを各々調整した。口金直下には長さ１００ｍｍの加熱筒を設け、糸条を徐冷却した後、横吹き出し冷却チムニーを使用して２５℃で３０ｍ／分の冷風により冷却固化せしめ、次に平滑剤等を有する水系エマルジョン油剤を付着油分量が１．４％となるように回転する給油ロールにて付与し、引取りロールに捲回し、紡出糸条を引き取った。前記水系エマルジョン油剤は、竹本油脂製のポリテトラメチレングリコールとアジピン酸とオレイン酸のエステルからなる平滑剤であるポリエーテルエステルを主成分とし、ラウリル（ＥＯ）２ホスフェートＫ塩やラウリルアルコールＰＯ・ＥＯ付加物からなる極圧剤、界面活性剤を含んだものである。
【００３４】
引き続き、連続して２糸条を延伸・熱処理ゾーンに供給し、直接紡糸延伸法によりポリフェニレンサルファイド繊維を製造した。
【００３５】
まず、常温の引取りロールと加熱したフィードロールでプレストレッチし、次いでフィードロールと加熱した第１延伸ロール間で第１段延伸し、次いで第１延伸ロールと加熱した第２延伸ロールの間で第２段延伸し、次いで第２延伸ロールと加熱した第３延伸ロールの間で定長処理を行った。引き続き、第３延伸ロールと加熱したリラックスロールとの間で弛緩処理を施し、交絡付与装置にて糸条を交絡処理した後、巻取機にて巻き取った。なお第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間に実験毎に必要に応じてエア集束ノズルを設置してエア集束処理を行った。エア集束処理圧力は０．２０ＭＰａとした。
ここで第１延伸ロールからリラックスロールまでの各ロールの速度と表面温度、および各工程の倍率、また第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でのエア集束処理の有無は表１、２に示すとおりに設定した。
【００３６】
得られたポリフェニレンサルファイド繊維の特性と評価結果を表３、４に示す。
【００３７】
実施例１〜４は高強度、高伸度であった。また１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が低く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１も低い、つまり熱的寸法安定性が高いものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽も少なく高品位かつ製糸性良好であった。
【００３８】
比較例１は引取ロール速度が遅いため製糸性不良でサンプル採取不能であった。
【００３９】
比較例２は引取ロール速度が速くまた総合延伸倍率が低いため強伸度が低めであった。また１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４０】
比較例３はプレストレッチ倍率が高いため、強伸度、およびＳ１およびＳ２／Ｓ１すなわち熱的寸法安定性は良好であったものの、製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４１】
比較例４は第１段延伸倍率が低く、第２段延伸倍率が高いため製糸性不良でサンプル採取不能であった。
【００４２】
比較例５は総合延伸倍率が高いため強伸度は良好であった。しかし１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４３】
比較例６は定長処理倍率が１．０未満のため１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また、ロール上で激しく糸揺れし、製糸糸切れが多発した。
【００４４】
比較例７は定長処理倍率が１．０を超えるため強伸度は良好であった。しかし１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４５】
比較例８は１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）は高く熱的寸法安定性に劣るものであった。なお製糸糸切れ、製糸毛羽は少なく高品位かつ製糸性良好であった。
【００４６】
［実施例５］
吐出孔を５０個有する紡糸口金を用い、得られる繊維が２２０ｄｔｅｘとなるように吐出量を変更したこと、また第１延伸ロールからリラックスロールまでの各ロールの速度と表面温度、および各工程の倍率、また第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でのエア集束処理の有無を表１に示すとおりに変更した以外は実施例１と同様にして、ポリフェニレンサルファイド繊維を製造した。得られたポリフェニレンサルファイド繊維の特性と評価結果を表３に示す。実施例５は実施例１と同様な効果を有することができた。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法、および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を得ることができる。
【００５２】
したがって、本発明の技術は、過酷な環境下で使用される産業資材用の分野で貢献するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の製造方法の模式図の一例である。
【符号の説明】
【００５４】
１：紡糸口金
２：断熱筒
３：横吹き出し冷却チムニー
４：冷却風
５：糸条
６：ダクト
７：給油ロール
８：引取ロール
９：フィードロール
１０：第１延伸ロール
１１：エア集束ノズル
１２：第２延伸ロール
１３：第３延伸ロール
１４：リラックスロール
１５：交絡付与装置
１６：巻取機
１７：繊維パッケージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法およびポリフェニレンサルファイド繊維に関するものである。詳しくは、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリフェニレンサルファイドは、耐熱性、耐薬品性、難燃性、電気絶縁性等に優れた特性を具備しており、過酷な環境下で使用される高性能エンジニアリングプラスチックとして知られている。繊維の分野においても、素材の特徴をいかし、その用途が拡大されつつあり、これらの繊維を高い生産性で製造する方法についても種々の技術が提案されているが、現在の技術では汎用の重合体であるポリエステル繊維やポリアミド繊維等と比べると未だ製糸性や毛羽品位の面で劣るのが現状である。また従来提案されたポリフェニレンサルファイド繊維を製造する方法では高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維は得られなかった。
【０００３】
特許文献１には、高強度、高タフネスの特性を備え、毛羽が少なく、品位の優れた基布を与えるポリフェニレンサルファイド繊維を高い生産効率、かつ高収率で製造する方法が開示されている。しかしながら特許文献１に記載の技術はプレストレッチ倍率を１．１〜１．５倍とする極めて特異な延伸条件としていたため未だ製糸性が劣るものであった。また得られたポリフェニレンサルファイド繊維の熱的寸法安定性は特に優れていたわけではなかった。
【０００４】
また特許文献２には、高強度で適度な収縮特性を有するポリフェニレンサルファイド繊維を効率的に製造する方法が開示されている。しかしながら特許文献２に記載の技術は延伸時の雰囲気またはロール表面の最高温度を１２０〜１８０℃と低い温度として熱延伸することで適度な収縮特性を得るものであった。得られたポリフェニレンサルファイド繊維の収縮レベルは高く熱的寸法安定性に劣るものであった。
【０００５】
特許文献３には、ポリフェニレンスルフィド繊維を溶融紡糸した後、延伸−熱処理するとき、断糸、毛羽発生が極減された安定な工程の下で良好な繊維特性を与える、延伸−熱処理法が開示されている。しかしながら特許文献３に記載の技術は延伸を１段延伸にしているため高強度、高伸度のポリフェニレンスルフィド繊維が得にくい問題があった。また熱的寸法安定性は特に優れていたわけではなかった。
【特許文献１】特開２００１−２６２４３６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平４−１００９１６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開平０１−２２９８０９号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、従来のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法に比べ、高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的の達成のため本発明により、直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行い、フィードロールと温度１００〜１１０℃の第１延伸ロールとの間で倍率３．０〜４．０倍の第１段延伸を行い、第１延伸ロールと温度２００〜２５０℃の第２延伸ロールとの間で倍率１．０５〜１．２０倍の第２段延伸を行い、第２延伸ロールと第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃の第３延伸ロールとの間で定長処理を行い、第３延伸ロールと温度１００〜１６０℃のリラックスロールとの間で倍率０．９０〜０．９６の弛緩処理を行い、かつ引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率つまり総合延伸倍率が３．５〜５．０倍であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法が提供される。
【０００８】
なお、本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度が２２０〜２４０℃であること、第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束処理を行うことがいずれも好ましい条件であり、これらの条件の適用によりさらに優れた効果を期待することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下に説明するとおり、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる。また熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図１の製造方法の模式図の一例を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、直接紡糸延伸方法であることが必要である。未延伸糸を一旦巻き取り、一旦巻き取った糸を別工程で延伸処理する２工程法では毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。また当然ながら生産性が低く高コストである。
【００１３】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロール８で速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて未延伸糸を引き取ることが必要であり、速度６００〜９０００ｍ／ｍｉｎにて引き取ることが好ましい。引取ロール速度が５００ｍ／ｍｉｎ未満の場合はポリフェニレンサルファイド繊維で必要な延伸前のある程度の配向が得られずに結晶化が進行する。このため延伸が困難となり毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。一方、引取ロール速度が１０００ｍ／ｍｉｎを大きく越える場合は紡糸後の冷却過程で紡出糸を十分に冷却固化することが困難になるため、高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難となるし、本願の熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維は得られないのである。
【００１４】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロール８と温度８０〜１００℃好ましくは８５〜９５℃のフィードロール９との間で倍率１．０３〜１．０９好ましくは１．０４〜１．０８倍のプレストレッチを行うことが必要である。プレストレッチ倍率が１．０３未満の場合は本格延伸前の単糸の引き揃えが不十分なため延伸が不安定となり毛羽品位、製糸性に影響する。一方、特許文献１のようにプレストレッチ倍率が１．０９を越える場合は単糸の引き揃えの程度を越え、未加熱で延伸することになるので毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することは困難である。フィードロールの温度が８０℃未満の場合には、第１段延伸前の糸条予熱が不十分なため不均一延伸となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、フィードロールの温度が１００℃を超える場合には、第１段延伸前の結晶化が過度に進行してしまうため第１段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。
【００１５】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、フィードロール９と１００〜１１０℃好ましくは１０２〜１０８℃に加熱した第１延伸ロール１０との間で倍率３．０〜４．０倍好ましくは３．２〜３．８倍の第１段延伸が必要である。第１段延伸倍率が３．０倍未満の場合は配高度が低いまま結晶化が進行するので第２段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、第１段延伸倍率が４．０倍を超える場合には、第１段延伸段階としては過度な延伸でありやはり毛羽品位、製糸性が不良となる。第１延伸ロールの温度が１００℃未満の場合には、第２段延伸前の糸条予熱が不十分なため不均一延伸となり毛羽品位、製糸性が不良となる。一方、第１延伸ロールの温度が１１０℃を超える場合には、第２段延伸前の結晶化が過度に進行してしまうため第２段延伸が困難となり毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。
【００１６】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第１延伸ロール１０と２００〜２５０℃好ましくは２１０〜２４０℃に加熱した第２延伸ロール１２との間で倍率１．０５〜１．２０倍好ましくは１．０８〜１．１７倍の第２段延伸を行うことが必要である。第２段延伸倍率が１．０５倍未満の場合は延伸度合いが一段延伸と大差ないため高強度、高伸度の糸条が得られない。一方、第２段延伸倍率が１．２０倍を超える場合には、第２段延伸段階としては過度な延伸でありやはり毛羽品位、製糸性が不良となる。第２延伸ロールの温度が２００℃未満の場合には、続く定長処理前の糸条予熱が不十分なため定長処理の熱セット効果が不十分となり得られた糸条の熱的寸法安定性が不十分となる。一方、第２延伸ロールの温度が２５０℃を超える場合には、定長処理の熱セットが過度に進行してしまい毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。またロールの汚れが激しくなり経時的により一層強度および伸度が低下することになり、高温ロールを頻繁に洗浄する作業が必要となるので連続生産が困難になる。
【００１７】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率、つまり総合延伸倍率を３．５〜５．０倍好ましくは３．８〜４．７倍とすることが必要である。プレストレッチ、第１段延伸、第２段延伸それぞれの必要範囲は先述のとおりであるが、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することは総合延伸倍率が３．５倍未満、５．０倍を超える場合には困難である。
【００１８】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール１２と、第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃好ましくは１７０〜２３０℃に加熱した第３延伸ロール１３との間で定長処理を行うことが必要である。定長処理を施すことによって延伸倍率を大きくせずとも強度が高くなり、製糸性を損なわずに高タフネス繊維が得られるのである。倍率１．０倍未満すなわちリラックスとなる場合は、つづくリラックス工程と合わせ２段リラックスすることになる。この場合は定長処理による熱セット効果がないため得られる糸条は低収縮ではあるが熱的寸法安定性が不十分となるし、第３延伸ロール上で走糸が過度に糸揺れして糸切れが悪化する。一方、倍率１．０倍を超えるすなわち延伸となる場合は、３段延伸することになる。この場合は定長処理による熱セット効果がないため得られる糸条は高強度ではあるが熱的寸歩安定性が不十分となる。また過度に延伸するため毛羽品位、製糸性が悪化する。第３延伸ロールの温度が１５０℃未満の場合には、リラックス処理の熱セット効果が不十分となり得られた糸条は高収縮かつ熱的寸法安定性が不十分となる。第３延伸ロールの温度が２５０℃を超える場合には、リラックス処理の熱セットが過度に進行してしまい毛羽品位、製糸性が不良となる。加えて強度、伸度が低下する。またロールの汚れが激しくなり経時的により一層強度および伸度が低下することになり、高温ロールを頻繁に洗浄する作業が必要となるので連続生産が困難になる。
【００１９】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第３延伸ロール１３と１００〜１６０℃好ましくは１１０〜１５０℃に加熱したリラックスロール１４との間で倍率０．９０〜０．９６好ましくは０．９１〜０．９５の弛緩処理を行う必要がある。リラックス倍率が０．９０倍未満の場合は、ロール上で糸条がたるんで巻き付き製糸性が悪化する。リラックス倍率が０．９６倍を超える場合には、リラックス効果が不十分であり得られた糸条は高収縮かつ熱的寸法安定性が不十分となる。
【００２０】
上述のとおり延伸条件について詳細に規定したがこの意味をまとめると次のとおりである。汎用の重合体であるポリアミド等と比べるとポリフェニレンサルファイドは結晶化速度が早いなど特異なポリマーである。このため製糸条件に非常に敏感であり安定な条件範囲が汎用のポリマーと比べると極めて狭い。本発明では、従来提案されたポリフェニレンサルファイド繊維を製糸性よく得る技術とは反対の技術を組み合わせることで、むしろ物性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を製糸性よく得ることができることを究明したのである。即ち、本発明では直接紡糸延伸法にて、プレストレッチ＋２段延伸＋１段定長処理＋１段リラックス処理を採用するとともに、各段の倍率およびロール温度を上述のとおり詳細に特定したことで高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができることになったのである。
【００２１】
また、本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度をともに２２０〜２４０℃とすることが好ましい。第２、第３延伸ロールの加熱温度をこの範囲とすることで高強度、高伸度、熱的寸法安定性のバランスが良いポリフェニレンサルファイド糸条が得られる。
【００２２】
また本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法においては、第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束ノズル１１によるエア集束処理を行うことが好ましい。これにより延伸時の糸条の単糸割れがなくなり製糸性が更に安定する。
【００２３】
フィードロールと第１延伸ロールの間ではネッキングを伴う延伸によって糸が変形中であり、この箇所で常温のエアに触れると変形が均一に起こりにくくなり、単糸切れが増加するため好ましくない。この場合、例えば８０〜１５０℃の熱風を供給してもよい。しかし常温のエアで効果を出せる第１延伸ロールと第２延伸ロールの間がより適切である。また、第２延伸ロールと第３延伸ロールの間では、既に延伸が完了しており、エア収束を施して延伸による単糸切れを防止する効果は望めないので好ましくない。
【００２４】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の製造においては、さらに以下の方法を用いることができる。
【００２５】
メルトフローレート（ＭＦＲ）が５０〜６００の公知のポリフェニレンサルファイドペレットを、低沸点異物の除去のため１４０〜１８０℃で２〜２４時間程度乾燥し、溶融紡糸する。なお、ここでいうメルトフローレート（ＭＦＲ）とは、設定温度３１６℃、荷重５ｋｇｆとしたときにＡＳＴＭ Ｄ１２３８−８２法によって測定されたポリマーの溶融流れ性を示すパラメーターである。また、本発明で用いるポリフェニレンサルファイドは実質的に線状であることが好ましく、トリクロロベンゼン（ＴＣＢ）を０．１重量％以下含有していてもよく、その他添加剤を少量含有していてもよい。
【００２６】
本発明ポリフェニレンサルファイドのポリマーペレットの溶融には、エクストルーダー型紡糸機を用いることが好ましい。紡糸温度は３００〜３２０℃とし、紡糸パック中で５〜２０μｍのフィルターを通過させて濾過する。濾過したポリマーは口金を用い、口金細孔から紡出し、口金直下の徐冷ゾ−ンを通過させた後、冷風を吹き付けて冷却固化する。該口金においては、通常の千鳥配列や環状配列で口金細孔を配列させ、その孔径や孔長は口金背面圧力が７０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２で、口金孔からの吐出線速度と引取速度の比で定義される紡糸ドラフトが好ましくは２０〜５０となるように適宜設計すればよいがこの限りではない。より好ましい口金背面圧力の範囲は９０〜１１０ｋｇ／ｃｍ２である。徐冷ゾ−ンは、長さ５〜１０ｃｍの断熱筒を取り付け、口金直下１０ｃｍ下における雰囲気温度が１５０〜２５０℃となるよう温度制御する。冷却は、１０〜３０℃の冷風を３０〜４０ｍ／分の速度で吹き付けて行うが、単孔吐出量が３ｇ／分を越えるような場合は３５ｍ／分以上の速度で吹き付けることが好ましい。紡出糸条に対し直角に冷風を吹き付ける横吹きだし冷却チムニーを用いてもよく、環状冷却チムニーを用いて紡出糸条束の外周から中心に、あるいは中心から外周に向けて吹き付けても良いが、横吹き出し冷却チムニーを使用することが好ましい。
【００２７】
次に、冷却固化した糸条に油剤を付与し、該糸条は、所定の速度で回転する引取ロールに捲回されて引き取られる。油剤付与はロール給油、ガイド給油等、公知の方法を用いて実施することができる。ここで使用する油剤は、平滑剤、活性剤、乳化剤などを主成分とする水系エマルジョン油剤であることが好ましい。ポリフェニレンサルファイドの未延伸糸条に水系エマルジョン油剤を適用したくらいの量の水分を付着させないと最終的な延伸糸の強伸度特性が大きく低下する。特に単孔当たりの吐出量が大きい場合はこの現象が顕著となる。別な手段で水分を付着させた後、非水系油剤を付着させることは何ら差し支えない。付着水分量は、少なすぎると繊維の強伸度が低下するし、多すぎても製糸性が悪化するため、０．５〜４重量％の付与が好ましい。油剤組成としては、例えば重量平均分子量が６００〜６０００のポリテトラメチレングリコールと、二塩基酸と、一価脂肪酸とから形成されるエステル化合物であり、平均分子量が２０００〜１５０００であるポリエーテルエステルを含有することができるが、この限りではなく、必要に応じてアルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物などのｐＨ調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、フッ素化合物などその他の添加剤を添加していてもよい。また、水系としては、１〜３０重量％の水系エマルジョン液として用いるのが好ましいが、繊維長手方向への付着油分斑が小さければ、適宜その比率を選択することができる。
【００２８】
引取ロールは、片掛け型、ネルソン型またはセパレートロール型が用いられ、それらいずれを使用してもよく、その温度は通常常温であるが、該ロール内部に水を循環させて温度制御してもよい。次に、引取糸条は、品質・製糸性を安定化させるため一旦巻き取ることなく、好ましくはネルソン型のロールを用いて前記したプレストレッチ、延伸、定長処理、弛緩熱処理工程を経て巻取機に巻き取られる。
【００２９】
また、得られたポリフェニレンサルファイド糸条を分繊せず用いる場合は、糸条を巻取るまでの間に、流体処理により交絡を付与することが好ましい。交絡を付与するためには、流体処理のためのノズル、処理時の流体の流量、巻き取り張力等を適宜設定して 行えばよく、交絡数が５〜２０個／ｍとなるように行うことが好ましい。
【００３０】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、請求項１〜３のいずれか１項記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法により得られたものであり１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％好ましくは２．３〜３．２％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５好ましくは１．３５〜１．４５であることが必要である。Ｓ１が２．０％未満のポリフェニレンサルファイド繊維は本発明の製造方法でも製造困難である。一方、Ｓ１が３．５％を超える場合は収縮レベルが高く熱的寸法安定性に劣るものになる。Ｓ２／Ｓ１が１．３未満のポリフェニレンサルファイド繊維は本発明の製造方法でも製造困難である。一方、Ｓ２／Ｓ１が１．５を超える場合は収縮の温度安定性が不十分であり熱的寸法安定性に劣るものになる。
【００３１】
本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、上述した特定の製造方法とすることで高強度、高伸度で優れた熱的寸法安定性が得られるようになったのである。本発明のポリフェニレンサルファイド繊維の特徴である熱的寸法安定性の高さは特に１段定長処理を採用したことによる寄与が大きい。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義および測定法は以下の通りである。
（１）総繊度：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．３．１ Ａ法により、所定荷重０．０４５ｃＮ／ｄｔｅｘで正量繊度を測定して総繊度とした。
（２）単糸数：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．４の方法で算出した。
（３）単糸繊度：上記総繊度を上記単糸数で除することで算出した。
（４）強度・伸度：ＪＩＳ Ｌ１０１３ ８．５．１標準時試験に示される定速伸長条 件で測定した。試料をオリエンテック社製“テンシロン”（ＴＥＮＳＩＬＯＮ）ＵＣＴ−１００を用い、掴み間隔は２５ｃｍ、引張り速度は３０ｃｍ／分で行った。なお、伸度はＳ−Ｓ曲線における最大強力を示した点の伸びから求めた。
（５）１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．１８．２ ｂ）の方法で、１５０℃に加熱された乾燥機を用いて測定した。
（６）１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）：ＪＩＳ Ｌ１０１３（１９９９） ８．１８．２ ｂ）の方法で、１８０℃に加熱された乾燥機を用いて測定した。
（７）１８０℃乾熱収縮率と１５０℃乾熱収縮率の比（Ｓ２／Ｓ１）：（５）（６）で得られたＳ２，Ｓ１から算出した。
（８）製糸糸切れ：製糸スタートから、繊維パッケージ重量で合計５０ｋｇ／糸条となるまで製糸できた時の総糸切れ回数である。
（９）製糸毛羽：製糸スタートから、繊維パッケージ重量で合計５０ｋｇ／糸条となるまで製糸できた時の毛羽個数である。弛緩熱処理ロールと巻取機間に設置したロールから５ｍｍ離れた箇所にレーザー式毛羽検知器を設置し、検知された総毛羽個数を１万ｋｍあたりの個数に換算して表示した。
【００３３】
［実施例１〜４、比較例１〜８］
ＭＦＲが２００の東レ製ポリフェニレンサルファイドポリマーを、１．３３ｋＰａ真空下の状態でエクストルーダー型紡糸機によりポリマー温度が３１５℃になるように溶融し、紡糸パック中で溶融ポリマーを５μｍの細孔を有する金属フィルターで濾過した後、孔径０．３０ｍｍ、孔深度１．５ｍｍの吐出孔を１００個有した千鳥配列の紡糸口金を２個用いて紡出した。総吐出量は得られた繊維が４４０ｄｔｅｘとなるように計量ポンプを各々調整した。口金直下には長さ１００ｍｍの加熱筒を設け、糸条を徐冷却した後、横吹き出し冷却チムニーを使用して２５℃で３０ｍ／分の冷風により冷却固化せしめ、次に平滑剤等を有する水系エマルジョン油剤を付着油分量が１．４％となるように回転する給油ロールにて付与し、引取りロールに捲回し、紡出糸条を引き取った。前記水系エマルジョン油剤は、竹本油脂製のポリテトラメチレングリコールとアジピン酸とオレイン酸のエステルからなる平滑剤であるポリエーテルエステルを主成分とし、ラウリル（ＥＯ）２ホスフェートＫ塩やラウリルアルコールＰＯ・ＥＯ付加物からなる極圧剤、界面活性剤を含んだものである。
【００３４】
引き続き、連続して２糸条を延伸・熱処理ゾーンに供給し、直接紡糸延伸法によりポリフェニレンサルファイド繊維を製造した。
【００３５】
まず、常温の引取りロールと加熱したフィードロールでプレストレッチし、次いでフィードロールと加熱した第１延伸ロール間で第１段延伸し、次いで第１延伸ロールと加熱した第２延伸ロールの間で第２段延伸し、次いで第２延伸ロールと加熱した第３延伸ロールの間で定長処理を行った。引き続き、第３延伸ロールと加熱したリラックスロールとの間で弛緩処理を施し、交絡付与装置にて糸条を交絡処理した後、巻取機にて巻き取った。なお第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間に実験毎に必要に応じてエア集束ノズルを設置してエア集束処理を行った。エア集束処理圧力は０．２０ＭＰａとした。
ここで第１延伸ロールからリラックスロールまでの各ロールの速度と表面温度、および各工程の倍率、また第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でのエア集束処理の有無は表１、２に示すとおりに設定した。
【００３６】
得られたポリフェニレンサルファイド繊維の特性と評価結果を表３、４に示す。
【００３７】
実施例１〜４は高強度、高伸度であった。また１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が低く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１も低い、つまり熱的寸法安定性が高いものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽も少なく高品位かつ製糸性良好であった。
【００３８】
比較例１は引取ロール速度が遅いため製糸性不良でサンプル採取不能であった。
【００３９】
比較例２は引取ロール速度が速くまた総合延伸倍率が低いため強伸度が低めであった。また１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４０】
比較例３はプレストレッチ倍率が高いため、強伸度、およびＳ１およびＳ２／Ｓ１すなわち熱的寸法安定性は良好であったものの、製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４１】
比較例４は第１段延伸倍率が低く、第２段延伸倍率が高いため製糸性不良でサンプル採取不能であった。
【００４２】
比較例５は総合延伸倍率が高いため強伸度は良好であった。しかし１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４３】
比較例６は定長処理倍率が１．０未満のため１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また、ロール上で激しく糸揺れし、製糸糸切れが多発した。
【００４４】
比較例７は定長処理倍率が１．０を超えるため強伸度は良好であった。しかし１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が高く、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比Ｓ２／Ｓ１が高い、つまり熱的寸法安定性に劣るものであった。また製糸糸切れ、製糸毛羽が多く低品位かつ製糸性不良であった。
【００４５】
比較例８は１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）は高く熱的寸法安定性に劣るものであった。なお製糸糸切れ、製糸毛羽は少なく高品位かつ製糸性良好であった。
【００４６】
［実施例５］
吐出孔を５０個有する紡糸口金を用い、得られる繊維が２２０ｄｔｅｘとなるように吐出量を変更したこと、また第１延伸ロールからリラックスロールまでの各ロールの速度と表面温度、および各工程の倍率、また第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でのエア集束処理の有無を表１に示すとおりに変更した以外は実施例１と同様にして、ポリフェニレンサルファイド繊維を製造した。得られたポリフェニレンサルファイド繊維の特性と評価結果を表３に示す。実施例５は実施例１と同様な効果を有することができた。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、産業資材用途に適した高強度、高伸度で熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を、毛羽、糸切れが少なく、すなわち高品位かつ製糸性良好に生産することができる製造方法、および熱的寸法安定性に優れたポリフェニレンサルファイド繊維を得ることができる。
【００５２】
したがって、本発明の技術は、過酷な環境下で使用される産業資材用の分野で貢献するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の製造方法の模式図の一例である。
【符号の説明】
【００５４】
１：紡糸口金
２：断熱筒
３：横吹き出し冷却チムニー
４：冷却風
５：糸条
６：ダクト
７：給油ロール
８：引取ロール
９：フィードロール
１０：第１延伸ロール
１１：エア集束ノズル
１２：第２延伸ロール
１３：第３延伸ロール
１４：リラックスロール
１５：交絡付与装置
１６：巻取機
１７：繊維パッケージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行い、フィードロールと温度１００〜１１０℃の第１延伸ロールとの間で倍率３．０〜４．０倍の第１段延伸を行い、第１延伸ロールと温度２００〜２５０℃の第２延伸ロールとの間で倍率１．０５〜１．２０倍の第２段延伸を行い、第２延伸ロールと第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃の第３延伸ロールとの間で定長処理を行い、第３延伸ロールと温度１００〜１６０℃のリラックスロールとの間で倍率０．９０〜０．９６の弛緩処理を行い、かつ引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率つまり総合延伸倍率が３．５〜５．０倍であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項２】
第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度が２２０〜２４０℃であることを特徴とする請求項１記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項３】
第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束処理を行うことを特徴とする請求項１または２記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法により得られた、１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維。
【請求項１】
直接紡糸延伸法において、紡糸後の未延伸糸を引取ロールで速度５００〜１０００ｍ／ｍｉｎにて引き取り、引取ロールと温度８０〜１００℃のフィードロールとの間で倍率１．０３〜１．０９のプレストレッチを行い、フィードロールと温度１００〜１１０℃の第１延伸ロールとの間で倍率３．０〜４．０倍の第１段延伸を行い、第１延伸ロールと温度２００〜２５０℃の第２延伸ロールとの間で倍率１．０５〜１．２０倍の第２段延伸を行い、第２延伸ロールと第２延伸ロールと同一速度で回転する１５０〜２５０℃の第３延伸ロールとの間で定長処理を行い、第３延伸ロールと温度１００〜１６０℃のリラックスロールとの間で倍率０．９０〜０．９６の弛緩処理を行い、かつ引取ロールから第２延伸ロールとの間の倍率つまり総合延伸倍率が３．５〜５．０倍であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項２】
第２延伸ロール、第３延伸ロールの加熱温度が２２０〜２４０℃であることを特徴とする請求項１記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項３】
第１延伸ロールと第２延伸ロールとの間でエア集束処理を行うことを特徴とする請求項１または２記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法により得られた、１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）が２．０〜３．５％、１８０℃乾熱収縮率（Ｓ２）と１５０℃乾熱収縮率（Ｓ１）の比、Ｓ２／Ｓ１が１．３〜１．５であることを特徴とするポリフェニレンサルファイド繊維。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２１５６８０（Ｐ２００９−２１５６８０Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６１９４７（Ｐ２００８−６１９４７）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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