聚酯高強度纖維的製作方法

2023-06-29 16:01:26

專利名稱：：聚酯高強度纖維的製作方法
技術領域：
：本發明涉及適於產業材料用途的高強度聚酯纖維。
背景技術：
：聚酯材料廣泛應用於纖維和成形品等，另外比較便宜，因此在產業上佔有重要地位。聚酯纖維作為輪胎簾線等橡膠的增強材料使用從很久以前就實際應用了，但是，近年來，希望通過作為通用纖維的聚酯纖維的高強度化，實現輪胎的輕重量化(輪胎簾線的使用量減小)、操作穩定性提高以及作業性提高。以往，為了增加聚酯纖維的強度，據說只要增大聚酯纖維的聚合度就可以(例如，參照非專利文獻l)。但是，聚合度增大時，熔融粘度就會上升，紡絲性變差，生產率下降。為了使熔融粘度降低，有提高熔融溫度的方法，但是，由於促進聚合物的分解，因此聚合度下降，不能實現高強度化的目的。為了解決該問題，迄今進行了各種潤滑劑或降粘劑的添加。作為前者的具體例子，可以列舉亞乙基雙硬脂醯胺、硬脂酸和硬脂醇等。將這些物質添加於樹脂中時，對熔融粘度下降有效果，但是，已知會同時引起分子量下降。作為後者的例子，提出了使聚酯樹脂的熔融粘度下降並且本質上不使樹脂的聚合度下降的各種降粘劑(例如，參照專利文獻1至7)。但是，為了使這些降粘劑的效果充分顯現，得到高強度的纖維，各種情況下均需要大量添加(數％以上)。這樣做不僅經濟上不利，而且可能會產生加速擠出機內的汙染、或者產生降粘劑的部分凝聚及分散不良的工藝問題，推測很難以工業上穩定的品質進行穩定的生產。另外，添加上述降粘劑後，進行熔融紡絲得到的高強度聚酯纖維的強度，在一定的分子量(特性粘度)下比較時，還不能充分地顯現其分子量所具有的效果，存在為了高強度化必須進一步使用高分子量聚合物的問題。專利文獻1曰本特開平8-157642號公報專利文獻2日本特開平2-189348號公報專利文獻3日本特開平3-223382號公報專利文獻4日本特開平3-223383號公報p>專利文獻5曰本特開平5-247436號公報專利文獻6日本特開平5-255533號公報專利文獻7日本特開平5-262962號公報非專利文獻1:A.Ziabicki,Textile.Res.J.,66(11)，70
發明內容發明耍解決的問題本發叨的H的是提供一種在將聚酯樹脂進行熔融紡絲時，具有通過比過去更少的添加量可以在不損害聚酯樹脂的聚合物的同時使熔融粘度下降的功能，並且提供可以得到拉伸性優良的均質未拉伸絲的添加劑，以及通過將其添加到聚酯樹脂中而提供作為材料用途特別是作為輪胎簾線用途具有充分強度的高強度聚酯纖維。解決問題的手段本發明人對於以上述問題進行了深入研究，結果完成了本發明。艮P，本發明如下所述。1.一種聚酯高強度纖維，包含聚酯樹脂和多元羧酸醯胺化合物，其強度為8.8cN/dtex以上。2.上述第1項所述的聚酯高強度纖維，其中，所述醯胺化合物為由下式(1)表示的多元羧酸醯胺化合物，R'-(CONH-R2)k(1)(式中，R"表示碳數1至25的飽和或不飽和脂肪族或脂環族、或者碳數1至25的芳香族多元羧酸殘基；f表示碳數1至18的烷基或者環烯基、苯基、萘基、蒽基、或者下述式(2)至(5)任一個表示的基團；R3、R5、W和RS分別獨立地表示碳數1至18的烷基、烯基或垸氧基、碳數3至12的環烷基、苯基或滷原子；W和R7分別獨立地表不碳數1至4的直鏈或支鏈亞烷基；k表示3至6的整數；1和n分別獨立地表示1至5的整數；m和o分別獨立地表示0至5的整數)。3.根據上述第1或2項所述的聚酯高強度纖維，其中，聚酯纖維的特性粘度為0.7至1.2。4.根據上述第1至3項任一項所述的聚酯高強度纖維，其中，所述醯胺化合物含量為0.01至2質量％。發明效果本發明的多元羧酸醯胺化合物，在將聚酯樹脂熔融紡絲時通過僅僅少量添加在聚酯樹脂中，就具有使熔融粘度下降的效果，可以維持紡絲工序中的生產穩定。另外，所得到的未拉伸絲的拉伸性極高，並且可以高倍率拉伸，因此可以容易地得到強度為8.8cN/dtex以上的高強度聚酯纖維。具體實施例方式以下對本發明進行具體說明。本發明中的聚酯樹脂，是指構成聚合物主鏈的鍵為酯鍵的樹脂，可以列舉例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚對苯二甲酸丙二醇酯等。優選聚對苯二甲酸乙二醇酯，其在不影響本發明效果的範圍內可以共聚有其它成分。另外，本發明的樹脂中，在不影響本發明的效果的範圍內可以含有各種穩定劑等的添加劑。聚酯樹脂中添加的多元羧酸醯胺化合物優選上述式(1)表示的多元羧酸醯胺化合物。上述式(1)表示的多元羧酸醯胺化合物，可以通過使脂肪族、脂環族或者芳香族的多元羧酸或其酸酐與一種或兩種以.J:脂肪族、脂環族或者芳香族的單胺根據公知的方法進行醯胺形成反應而容易地制各。作為上述式(1)表示的多元羧酸醯胺化合物的例子，推薦BTC四環己醯胺("BTC"表示丁烷四羧酸，特別是1，2，3,4-丁烷四羧酸)、BTC四(2-甲基環己醯胺)、TDA四環己醯胺("TDA"表示3,4-二羧基-1，2，3,4-四氫-l-萘丁二酸)、TDA四(2-甲基醯替苯胺)、SMSD四環己醯胺("SMSD"表示5-(丁二酸)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸)、苯均三酸三醯替苯胺、苯均三酸三(2-甲基醯替苯胺)等。本發明中，多元羧酸醯胺化合物相對於聚酯樹脂的添加量根據目標纖維的性能來確定，優選多元羧酸醯胺化合物為0.01至2質量％，更優選為0.05至1質量％。本發明中，多元羧酸醯胺化合物的添加量在如此較少量的範圍，具有粘度降低效果，紡絲噴嘴的壓力也不上升，在紡絲工序中可以穩定生產。另外，得到的未拉伸絲的拉伸特性優良，可以增大總拉伸倍數，通過如此少量的添加可以得到高強度聚酯纖維。作為該現象的作用，推測為通過極少量的多元羧酸醯胺化合物的添加，取得未拉伸絲的拉伸特性優良的效果，具有提高未拉伸絲的伸長度的作用或者抑制取向的作用。多元羧酸醯胺化合物的比例小於0.01質量％時，與僅由聚酯構成的纖維相比，熔融粘度下降的效果小，拉伸倍率的提高也小，強度提高的效果也小。另一方面，多元羧酸醯胺化合物的比例超過2質量％時，可以提高熔融粘度下降效果，但是，不能期待與配合量相應的效果。另外，多元羧酸醯胺化合物的未溶解物成為絲中的缺陷，顯著汙染擠出機內部。結果，強度下降且品質方面的問題變得明顯，而且變得容易引起斷絲，難以確保工序穩定性。另外，其大量使用在經濟上也不利，因此不優選。對於木發明的高強度聚酯纖維而言，為了得到高強度，優選聚酯纖維的特性粘度(IV)在0.7至1.2的範圍內，更優選0.75至1.0。為了得到上述範圍的IV，原料聚酯樹脂的IV優選為0.8至1.5的範圍。為了得到IV大於1.2的聚酯纖維，需要使用該值以上的高IV的聚酯樹脂作為原料。高IV的聚酯樹脂粘度非常高，難以將添加劑均勻地分散，同時加工性顯著變差不能充分拉伸。其結果是難以得到目標高強度纖維。因此，IV在上述範圍內時，可以有效地顯現本發明的上述效果，得到8.8cN/dtex以上的極高強度的聚酯纖維。作為本發明的高強度聚酯纖維，沒有特別的限制，但是主要應用單絲和復絲等，作為產業材料用特別是輪胎簾線等的橡膠增強材料使用時，單絲細度優選在1至10dtex的範圍，總細度優選在250至5000dtex的範圍。本發明中，作為將聚酯樹脂與多元羧酸醯胺化合物的熔融捏合和熔融擠出時的擠出機，如果實現所希望的功能並且滿足必要的要件，則可以是單螺杆、雙螺杆、多螺杆、或者將其組合而成的多段擠出機的任一種。特別地，使用設置有捏合區的擠出機時，可以使多元羧酸醯胺化合物微細且均勻地分散和相容在聚酯樹脂中，因此優選。另外，提高螺杆旋轉數更容易發揮效果。作為在聚酯樹脂中定量摻混多元羧酸醯胺化合物的方法，有乾燥碎片摻混法(1、"，<^:y7。7"i/乂卜")、將多元羧酸醯胺化合物側進料的方法、將在另外的擠出機中熔融捏合的含多元羧酸醯胺化合物的聚酯樹脂側進料的方法等，沒有特別的限制。紡絲可以通過將聚酯樹脂與多元羧酸醯胺化合物均勻混合，以熔融狀態紡出，冷卻後進行拉伸和熱處理來進行。紡出的絲在冷卻後暫吋作為未拉伸絲巻繞後，可以在加熱輥上進行拉伸和熱處理。拉伸和熱處理i'J以與逝常的聚酯同樣進行。實施例以下，通過實施例更詳細地說明本發明，但是本發明不限於這些實施例。實施例中的特性值的測定法如下所示。A.特性粘度(IV)使用昭和電工株式會社製造的ShodexGP-lOl，在洗脫液六氟異丙醇(HFIP)、柱HFIP-806MX2、檢測器UV、流速1.0ml/分條件下進行GPC測定，使用分子量已知的聚對苯二甲酸乙二醇酯(該IV通過溶解於對氯苯酚/四氯乙烷混合溶劑(體積比=3/1)中並在30。C測定)進行換算。B.強度根據JISL1013(1999)，使用株式會社島津製作所製造的才一卜夕、'於7，在初始試樣長度100mm、拉伸速度100mm/分鐘條件下測定。(實施例1至3及比較例1)使用IV=1.0的聚對苯二甲酸乙二醇酯作為聚酯樹脂原料，在其中以表1所述的添加量充分混合新日本理化株式會社製造的苯均三酸三醯替苯胺作為多元羧酸醯胺化合物後，在15(TC真空乾燥8小時，然後供給到料鬥內。進行聚合物的熔融和捏合的雙螺杆擠出機使用具有捏合盤的15mm(|)、L/D=30的同向旋轉嚙合型雙螺杆擠出機。調節齒輪泵的轉數使得排出量為2.5g/分鐘，通過單孔、直徑0.6mm的紡絲噴嘴排出。紡絲溫度設定為310°C，以500m/分鐘暫時巻繞，連續地用輥溫度93°C、158。C和214"C的加熱輥依次進行拉伸和熱處理。多元羧酸醯胺化合物的添加量、聚酯樹脂和纖維的特性粘度(IV值)、紡絲時的排出壓差(AP:未添加多元羧酸醯胺化合物時-添加多元羧酸醯胺化合物時)、總拉仲倍數和拉仲絲的斷裂強度的結果如表1所示。表1complextableseeoriginaldocumentpage10作為添加劑添加了0.05至2.0質量％的多元羧酸醯胺化合物的實施例1至3中，觀察到熔融粘度下降，與未添加的比較例1相比，可以實現高拉伸倍數，確認了拉伸絲的斷裂強度為9.3至11.2cN/dtex的高強度。(實施例4)除使用新日本理化株式會社製造的BTC四環己醯胺作為多元羧酸醯胺化合物以外，在與實施例2同樣的條件下進行紡絲和拉伸。所得的結果-並示於表1中。與實施例2同樣地觀察到熔融粘度下降，可以實現高拉伸倍數，確認了拉伸絲的斷裂強度也提高。(比較例2)除了使用新日本理化株式會社製造的降粘劑y力7口一BI-200(1，2，3,4-丁烷四羧酸雙對十二烷基苯基醯亞胺)作為多元羧酸醯胺化合物、添加3質量％以外，在與實施例1同樣的條件下進行紡絲和拉伸。所得的結果一併示於表1中。儘管熔融粘度下降並且未拉伸絲的拉仲性提高，但是拉伸絲的強度下降。除了使用IV4.7的聚對苯二甲酸乙二醇酯作為聚酯原料以外，在與實施例2同樣的條件下進行紡絲和拉伸。所得的結果一併示於表1中。未拉伸絲的拉伸倍數下降，拉伸絲的強度也下降。產業實用性本發明的聚酯高強度纖維，強度為8.8cN/dtex以上的極高強度，因此可以用於產業材料用途、特別是作為輪胎簾線有用。權利要求1.一種聚酯高強度纖維，包含聚酯樹脂和多元羧酸醯胺化合物，其強度為8.8cN/dtex以上。2.根據權利要求1所述的聚酯高強度纖維，其中，所述醯胺化合物為由下式(1)表示的多元羧酸醯胺化合物，R'-(CONH-R2)k(1)式中，R'表示碳數1至25的飽和或不飽和脂肪族或脂環族、或者碳數1至25的芳香族多元羧酸殘基；W表示碳數1至18的烷基或者環烯基、苯基、萘基、蒽基、或者下述式(2)至(5)任一個表示的基團；complexformulaseeoriginaldocumentpage2(2)R3、R5、W和RS分別獨立地表示碳數1至18的烷基、烯基或垸氧基、碳數3至12的環垸基、苯基或滷原子；114和W分別獨立地表示碳數1至4的直鏈或支鏈亞烷基；k表示3至6的整數；l和n分別獨立地表示1至5的整數；m和o分別獨立地表示0至5的整數。3.根據權利要求1或2所述的聚酯高強度纖維，其中，聚酯纖維的特性粘度為0.7至1.2。4.根據權利要求1至3任一項所述的聚酯高強度纖維，其中，所述醯胺化合物含量為0.01至2質量％。全文摘要本發明的目的是提供適於產業材料用途、特別是輪胎簾線用途的高強度聚酯纖維。本發明的高強度聚酯纖維，為包含聚酯樹脂和多元羧酸醯胺化合物的聚酯纖維，其強度為8.8cN/dtex以上。文檔編號D01F6/92GK101198730SQ20068001926公開日2008年6月11日申請日期2006年5月30日優先權日2005年5月31日發明者山崎齊,鞠谷雄士申請人:帝人高科技產品株式會社;東洋紡織株式會社