液晶聚酯纖維及其制造方法

專利名稱：液晶聚酯纖維及其制造方法
技術領域：
本發明涉及液晶聚酯纖維以及液晶聚酯纖維的制造方法。本發明特別是涉及適用于作為高網眼(high mesh)織物的過濾器、絲網紗用途的液晶聚酯纖維。
背景技術：
液晶聚酯為由剛直的分子鏈形成的聚合物，通過在熔融紡絲中使其分子鏈在纖維軸方向上高度定向實施固相聚合，在熔融紡絲得到的纖維中具有高強度、高彈性模量。此外，液晶聚酯通過固相聚合而分子量增加、熔點升高，因此具有耐熱性、尺寸穩定性(非專利文獻1)。如此，液晶聚酯纖維通過實施固相聚合，表現出高強度、高彈性模量、優異的耐熱性、熱尺寸穩定性。另一方面，液晶聚酯纖維由于剛直的分子鏈在纖維軸方向上高定向，生成致密的結晶，因此纖維軸垂直方向上的相互作用低，由于摩擦而產生原纖維，存在耐磨損性差的缺點。近年，特別是對于由單絲制成的過濾器、絲網印刷用紗，為了提高性能，對織密度的高密度化(高網眼化)、開口部(opening)的大面積化的要求增強。為了達成該要求，強烈地要求單纖維纖度的細纖度化、高強度、高彈性模量化。而液晶聚酯纖維由于為高強度、 高彈性模量，所以為眾所期待。另一方面，為了提高性能，同時還要求開口部的缺點減少。 然而，液晶聚酯纖維由于耐磨損性差，產生原纖維，因此對于開口部的缺點減少來說是不利的。原纖維由于纖維制造步驟中的摩擦而產生，因此要求提高纖維的耐磨損性。此外，原纖維以固相聚合中的熔融粘著為起點而產生。若存在熔融粘著，則產生缺陷，纖維長度方向的強度、纖度的均一性降低，因此要求熔融粘著缺陷的減少，即纖維長度方向的強度、纖度的均一性提高。進一步地，織造等纖維高次加工步驟中的步驟通過性變差以及織造性本身的變差主要是由于，原纖維的鉤絲、或原纖維堆積于導紗器(guide)所導致的張力變動，因此要求提高液晶聚酯纖維的纖維長度方向的強度、纖度的均一性，以及提高纖維的耐磨損性。對于液晶聚酯纖維的耐磨損性的改善，提出了對于液晶聚酯纖維，在差示熱量測定中從50°C以20°C /分鐘的升溫條件進行測定時觀測到的吸熱峰溫度(Tml)+10°C以上的溫度下進行熱處理的技術(專利文獻1 幻。該技術雖然在耐磨損性改善方面優異，但是纖維長度方向的均一性方面不充分。專利文獻1 3中記載的技術包含將液晶聚酯纖維在纖維的狀態下固相聚合后，將其解舒并暫時卷取的步驟，從卷取的卷裝將纖維再次解舒的同時實施高溫熱處理的步驟的兩個步驟。固相聚合后的解舒和高溫熱處理以兩個步驟進行的理由在于，固相聚合后的解舒中難以使速度恒定，不能與作為速度恒定的步驟的高溫熱處理連續化。固相聚合后的解舒速度不恒定的理由在于，進行了固相聚合的卷裝會稍微熔融粘著，若強行剝離熔融粘著部分，則纖維原纖維化，因此存在欲在低張力下解舒的背景， 所以優選通過積極驅動使卷裝旋轉、送經纖維，這是由于，若轉數恒定則卷裝的卷繞量減少的同時送經速度緩慢地變慢。而且，雖然存在控制轉數以使送經速度恒定的方法，但是對于液晶聚酯等伸長率小、彈性模量高的纖維，由于相對于短時間內的速度(轉數)變化的張力變動大而易斷絲，難以適用。
專利文獻1 3的技術中，在將進行了固相聚合的纖維解舒并一次卷取方面存在問題。在纖維的卷取中，有必要施加張力以使纖維不松弛，使用絲道導紗器使其進行往復動程的同時卷繞成卷裝，但是若對耐磨損性低的固相聚合絲施加張力并用導紗器使其進行往復動程，則由于特別是在往復動程的兩端張力升高而纖維稍微原纖維化。這種稍微原纖維化對于纖維的纖度、強度的影響小，但是剝離的原纖維蓄積在往復動程的導紗器上，由此時間推移、即卷繞量增加的同時張力變動增大，由于突發性的張力異常導致斷絲、劇烈的原纖維化，引起纖度、強度的局部降低。此外，所蓄積的原纖維有可能卷入到纖維中，此時存在纖度局部增加的缺點。進一步地，若對這種纖度局部異常的固相聚合絲進行高溫熱處理，則由于產生原纖維而走行穩定性變差，高溫熱處理下的張力變動增大，纖度的異常進一步變差。 還會引起纖維的熔斷。此外，為了防止固相聚合中的熔融粘著而優選賦予油劑，但是由于固相聚合后的高溫熱處理溫度高于固相聚合溫度，油劑在高溫熱處理裝置內形成升華物而堆積，隨著時間推移而與走行的纖維接觸，引起張力變動的問題。該堆積物卷入并殘留于最終制品時，再次堆積到織機中的導紗器等上，引起走行不良、斷絲。因此，固相聚合用的油劑優選在固相聚合后的解舒時洗滌除去，但是若洗滌除去則也會喪失油劑具有的摩擦阻力的降低效果， 走行張力升高，易原纖維化，因此固相聚合絲的卷取變得更不利。如此利用專利文獻1 3的技術時，在比較少量的數萬m程度時，問題不易暴露， 但是若連續處理的量增加，則在纖維的長度方向上產生局部性的異常。其原因在于將固相聚合后的纖維解舒并暫時卷取。而且，專利文獻1、3中，對于高溫熱處理，有“也可以由卷裝將纖維解舒的同時連續進行”的記載，但是解舒時固相聚合卷裝記載為“優選通過積極驅動而旋轉”。如上所述若使進行了固相聚合的卷裝旋轉，則纖維的走行速度不會恒定，因此若在這種狀態下連續進行解舒和高溫熱處理，則熱處理速度不會恒定，在長度方向上產生強度、耐磨損性的不均。 此外，由于解舒張力的變動就這樣傳遞到高溫熱處理步驟，張力變動，導致斷絲、纖度的異
堂
巾ο專利文獻1中未記載固相聚合油劑的洗滌除去，對于除去了油劑的固相聚合絲的解舒-熱處理連續處理也沒有任何暗示。專利文獻3中雖然有洗滌除去的記載，但是沒有解舒-熱處理的連續處理的記載，沒有技術上的暗示。此外，在專利文獻1 3記載的步驟中，每次都卷取進行了處理的纖維，不能避免卷取設備費用、運轉人員的勞務費等的成本升高ο由以上可知，在現有技術中，迄今為止還沒有提出以低成本、高收率來制造維持高強度、高彈性模量、高耐熱性的同時耐磨損性高、沒有原纖維缺點的液晶聚酯纖維的技術。現有技術文獻專利文獻
專利文獻1 日本特開2008-2402 號公報專利文獻2 日本特開2008-240230號公報專利文獻3 國際公開2008/105439號小冊子非專利文獻
非專利文獻1:技術情報協會編、《液晶# U 7 — O改質i最新應用技術》0006)(第235頁 第256頁)。

發明內容
本發明的課題在于，提供具有高強度、高彈性模量、高耐熱性，沒有原纖維疵點，具有織造性、織物品質沒有問題的優異的耐磨損性，長度方向的均一性優異的液晶聚酯纖維。 進一步地，提供以低成本、高收率制造優異的液晶聚酯纖維的方法。為了解決上述課題，本發明涉及的液晶聚酯纖維的特征在于，在差示熱量測定中，從50°C以20°C /分鐘的升溫條件測定時觀測到的吸熱峰(Tml)的半峰寬為15 °C以上，聚苯乙烯換算重均分子量為25. 0萬 200. 0萬，利用烏斯特均勻度試驗儀(亡一χ夕一糸試驗機)得到的半惰性圖質量波形中此外，本發明涉及的液晶聚酯纖維的制造方法，為將液晶聚酯纖維形成卷裝，進行固相聚合，由該卷裝將進行了固相聚合的液晶聚酯纖維解舒的同時不暫時卷取而連續進行熱處理的液晶聚酯纖維的制造方法，其特征在于，使該熱處理的溫度為固相聚合后的液晶聚酯纖維的吸熱峰溫度(Tml)+60°C以上，同時熱處理前后的該纖維的速度分別通過第1輥和第2輥控制。本發明涉及的液晶聚酯纖維為高強度、高彈性模量、高耐熱性，且耐磨損性優異， 纖維長度方向的均一性優異。此外，本發明涉及的液晶聚酯纖維，由于在針織機織等纖維的高次加工中的步驟通過性優異，因此織造性優異、織密度的高密度化優異，所以可以提供織物品質優異的布帛。特別是在作為高網眼織物的過濾器、絲網紗用途中，可以達成織密度的高密度化(高網眼化)、開口部(opening)的大面積化、開口部的疵點減少、織造性提高，實現布帛的性能提高。本發明涉及的液晶聚酯纖維的制造方法可以以低成本、高收率制造高強度、高彈性模量、高耐熱性，且耐磨損性高、沒有原纖維疵點的纖維長度方向的均一性優異的液晶聚酯纖維。
具體實施例方式以下對本發明涉及的液晶聚酯纖維進行具體的說明。本發明中使用的液晶聚酯為在熔融時可以形成各向異性熔融相(液晶性)的聚酯。該特性例如可以通過將由液晶聚酯制成的樣品載置在熱載臺上，在氮氣氛圍氣體下升溫加熱，在偏振光下觀察樣品的透過光來確認。本發明中使用的液晶聚酯，可以舉出例如a)芳香族羥基羧酸的聚合物、b)芳香族二羧酸與芳香族二元醇或/和脂肪族二元醇的聚合物、c)a與b的共聚物等。若為不使用脂肪族二元醇的全芳香族聚酯，則具有高強度、高彈性模量、高耐熱性，所以優選。作為芳香族羥基羧酸，可以舉出羥基苯甲酸、羥基萘甲酸等，或上述芳香族羥基羧酸的烷基、烷氧基、商取代物等。作為芳香族二羧酸，可以舉出對苯二甲酸、間苯二甲酸、聯苯二羧酸、萘二甲酸、二苯基醚二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、二苯基乙烷二羧酸等，或上述芳香族二羧酸的烷基、 烷氧基、鹵取代物等。
作為芳香族二元醇，可以舉出氫醌、間苯二酚、二羥基聯苯、萘二酚等，或上述芳香族二元醇的烷基、烷氧基、鹵取代物等。脂肪族二元醇，可以舉出乙二醇、丙二醇、丁二醇、新
戊二醇等。對于本發明中使用的液晶聚酯，對羥基苯甲酸成分、4，4’ - 二羥基聯苯成分、氫醌成分和對苯二甲酸成分和/或間苯二甲酸成分共聚而成的液晶聚酯，對羥基苯甲酸成分與 6-羥基2-萘甲酸成分共聚而成的液晶聚酯，對羥基苯甲酸成分、6-羥基2-萘甲酸成分、氫醌成分和對苯二甲酸成分共聚而成的液晶聚酯紡絲性優異，可以達成高強度、高彈性模量， 通過進行固相聚合后的高溫熱處理，可以提高耐磨損性，所以優選。作為本發明中使用的液晶聚酯，可以使用包含下述化學式1所示的結構單元(I)、 (II)、(III)、(IV)、(V)的液晶聚酯。而且，在本發明中，結構單元指的是可以構成聚合物的主鏈中的重復結構的單元。[化1]
權利要求
1.液晶聚酯纖維，其特征在于，在差示熱量測定中，從50°c以20°C/分鐘的升溫條件測定時觀測到的吸熱峰(Tml)的半峰寬為15°C以上，聚苯乙烯換算重均分子量為25.0萬 200. 0萬，利用烏斯特均勻度試驗儀得到的半惰性圖質量波形中的變動波形小于10%。
2.如權利要求1所述的液晶聚酯纖維，其特征在于為單絲。
3.卷裝，其特征在于，權利要求1或2所述的液晶聚酯纖維連續卷15萬m以上。
4.印刷用絲網紗，其包含權利要求1或2所述的液晶聚酯纖維。
5.過濾器用網眼織物，其包含權利要求1或2所述的液晶聚酯纖維。
6.液晶聚酯纖維的制造方法，其為將液晶聚酯纖維形成卷裝，進行固相聚合，由該卷裝將進行了固相聚合的液晶聚酯纖維解舒的同時不暫時卷取而連續進行熱處理的液晶聚酯纖維的制造方法，其特征在于，使該熱處理的溫度為固相聚合后的液晶聚酯纖維的吸熱峰溫度(Tml)+60°C以上，同時熱處理前后的該纖維的速度分別通過第1輥和第2輥控制。
7.如權利要求6所述的液晶聚酯纖維的制造方法，其特征在于，在固相聚合前在液晶聚酯纖維上附著熔融粘著防止劑的同時，由所述卷裝將進行了固相聚合的液晶聚酯纖維解舒，同時在所述第1輥之前除去該熔融粘著防止劑。
8.如權利要求6或7所述的液晶聚酯纖維的制造方法，其特征在于，在將用于固相聚合的液晶聚酯纖維形成卷裝時，以50gf 400gf的接觸壓進行卷取。
全文摘要
提供液晶聚酯纖維以及液晶聚酯纖維的制造方法，該液晶聚酯纖維中，在差示熱量測定中，從50℃以20℃/分鐘的升溫條件測定時觀測到的吸熱峰(Tm1)中的半峰寬為15℃以上，聚苯乙烯換算重均分子量為25.0萬～200.0萬，利用烏斯特均勻度試驗儀得到的半惰性圖質量波形中的變動波形小于10%，該液晶聚酯纖維的制造方法中，將液晶聚酯纖維形成卷裝，進行固相聚合，由該卷裝將進行了固相聚合的液晶聚酯纖維解舒的同時不暫時卷取而連續進行熱處理時，使熱處理的溫度為固相聚合后的液晶聚酯纖維的吸熱峰溫度(Tm1)+60℃以上，同時熱處理前后的該纖維的速度分別通過第1輥和第2輥控制。
文檔編號D01F6/62GK102348841SQ20108001162
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月4日 優先權日2009年3月11日
發明者前田裕平, 勝田大士, 船津義嗣, 鈴木則雄 申請人:東麗株式會社