JP2009270230A

JP2009270230A - ポリフェニレンサルファイド繊維

Info

Publication number: JP2009270230A
Application number: JP2008122979A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirao; 公一平尾; Hirokazu Nishimura; 浩和西村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-19

Abstract

【課題】ポリフェニレンサルファイド樹脂をペレタイズなしでエクストルーダ型押出機を用いて紡糸、延伸を行っても、操業性の悪化や糸物性の斑がなく、安定的に生産することができるポリフェニレンサルファイド繊維を提供する。
【解決手段】繊維の粘弾性特性が粘度の活性化エネルギーが２２ｋJ／ｍｏｌ以上であるポリフェニレンサルファイド繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は、溶融工程にて粘弾性特性をコントロールし、放流糸の物性を一定に保ち、紡糸、延伸工程を調整することなく、安定した物性を持つポリフェニレンサルファイド繊維に関する。

石炭焚きボイラー、都市ゴミ焼却炉、産業廃棄物焼却炉等から排出される排ガス中には煤塵のみならずダイオキシン等の有害物質も含まれており、大気汚染防止として各種排ガス集塵は非常に重要である。また、ダイオキシン生成抑制および排出抑制の観点からもバグフィルターによる排ガスろ過が大きく期待されている。その素材には、耐熱性、耐薬品性が求められる。さらに、コストを加味すると、現在ポリフェニレンサルファイド繊維が最適である。

ポリフェニレンサルファイド繊維は、例えば特許文献１に引張強度３．５ｇ／ｄ以上、結節強度２ｇ／ｄ以上、引掛強度３．５ｇ／ｄ以上で屈曲疲労に優れる繊維並びにその製造方法が開示されている。この繊維は、溶融紡糸で得られた未延伸糸を８０〜２６０℃の温度範囲で２〜７倍に延伸した後に、２８５〜３８５℃の乾燥雰囲気中で０．８〜１．３５倍の延伸をかけた状態で０．１〜３０秒間熱処理を行うことで得られるとしている。しかしながら、特許文献１は、溶融紡糸後の、延伸工程と熱処理工程は詳細に規定されているが、本来、ポリフェニレンサルファイド繊維の性能や、紡糸工程での操業性を大きく左右するポリフェニレンサルファイド樹脂並びに溶融紡糸を行う際のポリフェニレンサルファイド樹脂の溶融状態については、詳細な検討が行われていない。

また、特許文献２には、ポリフェニレンサルファイド紡績糸織物とウェッブを交絡させたフェルト並びに該フェルトを用いたバグフィルターが開示されている。このフェルトは、紡績糸基布織物とウェッブから構成され、紡績糸基布織物は経緯共に３０ｋｇ／５ｃｍ以上の引張強度を有し、２３０℃における乾燥収縮率が３％以下、さらに２３０℃におけるクリープ率が１％以下であることが示されている。このような紡績糸基布織物は、布帛強力が強く、高温下での乾燥収縮並びにクリープが小さいため、ダスト捕集効率とダスト払い落とし性に優れたバグフィルターを得ることができるとしている。

さらに特許文献３には、単繊維繊度が２．５〜１７ｄｔｅｘ、ＪＩＳＬ−１０９６に基づく剛軟度が４００〜１５００ｍＮである基布であって、１７０℃での垂れ下がり長さが３０ｍｍ以下であるフィルターろ布が開示されている。このようなろ布から得られたバグフィルターは、耐熱性、耐薬品性、耐加水分解性に優れるばかりか、耐摩耗性や形状安定性、高温下で高い剛性を示すとしている。しかしながら、特許文献１と同様に、本来、バグフィルターの耐熱性や耐薬品性、耐加水分解性に最も影響を与えるポリフェニレンサルファイド樹脂や、紡糸工程でのポリフェニレンサルファイド樹脂の特性については全く考慮していない。

元来ポリフェニレンサルファイドよりなる繊維を製造するに当たっては、融点が２８０℃以上およびガラス転移温度が８５℃以上と従来の汎用繊維より紡糸温度を高くする必要がある。例えば、特許文献１には、溶融紡糸時の溶融温度は約３００〜３５０℃との記載がある。例えば、非特許文献１には、「ポリフェニレンサルファイドの耐熱性はＦｉｇ．８に示すように熱分解温度５００℃以上、不活性雰囲気中１０００℃下でもポリマーの一部が残存し、熱可塑性樹脂中最高レベルである。」との記載があり、また、「ポリフェニレンサルファイド結晶の平衡融点は３１５〜３５０℃である」と開示されている。しかし、同時にポリフェニレンサルファイドは、熱架橋性を有し、「ポリフェニレンサルファイドは加熱時架橋反応により分岐結合を生成し、分子量が増大し機械的および熱的性質が向上する。」と開示されている。すなわち、ポリフェニレンサルファイドは、溶融時に熱架橋すると、紡糸後の繊維の熱的性能は向上する可能性があるが、一方で粘度の上昇による紡糸操業性の低下や、延伸工程の操業性の低下を生じることは容易に類推できる。このように、従来の検討では、押出機から紡糸ノズルまでの熱履歴の影響を無視した検討がなされてきた。
さらに、直鎖型ポリフェニレンサルファイド樹脂は、種々の手段はとられているが、溶融粘度、低分子量物量などが安定した該樹脂を製造することができていない。従来では、該樹脂をペレタイズし、乾燥した後に、エクストルーダ型押出機にて紡糸を行っていた。それにより、該樹脂の物性が均質化され、紡糸、延伸工程には大きな影響はなかった。ところが、該レジンを直接利用すると、紡糸、延伸工程において、操業性の悪化、糸物性の斑が引き起こされてしまう。ペレタイズなしで該樹脂を紡糸、延伸工程で使用するには、この問題を解決する必要がある。

特許２８７８４７０号（請求項１、２、３、実施例）特許３６１２８０９号（請求項１，２，３，４，５）特許３７７０１４２号（請求項１，２，３，４，５）杉江敏典、"ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）"、［online］、大日本インキ化学工業株式会社ホームページ、［平成２０年３月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.dic.co.jp/rd/tech/pps/index.html＞

本発明は、かかる従来の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、ポリフェニレンサルファイド樹脂をペレタイズなしでエクストルーダ型押出機を用いて紡糸、延伸を行っても、操業性の悪化や糸物性の斑がなく、安定的に生産することができる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。

本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
１．繊維の粘弾性特性が粘度の活性化エネルギーが２２ｋＪ／ｍｏｌ以上であるポリフェニレンサルファイド繊維。
２．溶融押出後に、粘度の活性化エネルギー値を測定する機構を持ち、その測定値を押出機スクリュ回転数にフィードバックし、それにより、溶融体の粘度の活性化エネルギーを調整するポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
３．上記１に記載の繊維を用いるバグフィルター用ろ布。

本発明により、紡出前に繊維のリキに影響を与えている、粘度の活性化エネルギーを溶融押出機内で調整することにより、操業性の悪化や糸物性の斑がなく、安定的に生産することができるポリフェニレンサルファイド繊維およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明を詳述する。
本発明に用いるポリフェニレンサルファイド繊維とは、ｐ−フェニレンサルファイド（−Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ−）単位を含有するポリマーからなる繊維で、ｐ−フェニレンサルファイド繰り返し単位を７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上含む線状ポリマーからなる繊維である。ポリフェニレンサルファイド繊維は、耐熱性、各種薬品に対する耐薬品性、難燃性に優れることから、１９０℃以下での使用範囲ではバグフィルター用ろ布として非常に高い性能を発揮する。

上記の優れた特性を具備する本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は、以下に例示する製造方法により製造することができる。

まず、ポリスフェニレンサルファイド樹脂をエクストルーダ型押出機に供給する。このとき、上記樹脂の形状は、特に限定されないが、製造工程簡略化のためパウダー状が好ましい。

また、本発明では、押出機内、または押出機以降、成形加工前に粘度の活性化エネルギーを測定する機構を持っていることが好ましい。測定する機構としては、例えば、図1のように、温度３水準以上のキャピラリー構造を有し、そこに設置された圧力検出端により測定される樹脂圧から、該溶融体の粘度の活性化エネルギーを測定することが例示できる。

本発明のポリフェニレンサルファイド繊維は粘度の活性化エネルギーが２２ｋＪ／ｍｏｌ以上であることが好ましい。２２ｋＪ／ｍｏｌ未満であると、該繊維のリキ（リキ＝強度×伸度^１／２）は、１８ｃＮ／ｄｔｅｘ・％^１／２以下となり、十分な強度、伸度が発現せず、高温化での強力劣化が激しく、長期でのバグフィルターとしての用途に耐えられず好ましくない。

上記のポリフェニレンサルファイド繊維は以下のような工程条件で、紡糸、延伸されることが好ましいが、目的とする繊維物性を得ることができれば、その限りではない。紡糸速度としては５００〜１５００ｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。延伸温度としては、ポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度±２０℃、好ましくは±１０℃の範囲とすることが好ましく、延伸倍率としては２．０〜４．０が好ましく、２．５〜３．５の範囲がさらに好ましい。
また、延伸工程終了後、１６０〜２２０℃の範囲で熱処理することが好ましい。なお、この他に、若干のストレッチや緩和処理を施しても構わない。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例および比較例における各測定値は次の方法に従って測定したものである。
（１）強度、伸度
オリエンティック社製「テンシロン」を用い、試料長２０ｍｍ（チャック間長さ）、伸長速度１００％／分の条件で、応力−歪曲線を雰囲気温度２０℃、相対湿度６５%条件下で測定し、その最大応力を繊度で割り返した値を強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）として求めた。そのときの伸び率を伸度（％）とした。なお、各値は５回の測定の平均値を使用した。
（２）リキ
前項で測定した、強度、伸度から以下の式によりリキを求めた。
リキ＝強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）×伸度（％）^１／２
（３）繊維の粘度の活性化エネルギー
下記に示す装置、条件で、繊維をヒートプレスした２５mm径のタブレットを用いて粘度の活性化エネルギーを測定した。
装置:ティー・エイ・インスツルメント製Ａｒｅｓ
テスト条件：Ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ／ＴｅｍｐＳｗｅｅｐ
Ｇｅｏｍｅｔｒｙ：ＰａｒａＰｌａｔｅ（Ｄｉａｍｅｔｅｒ２５ｍｍ、Ｇａｐ０．５ｍｍ）
Ｉｎｉｔｉａｌ：１００ｒａｄ／ｓ
Ｆｉｎａｌ：１ｒａｄ／ｓ
Ｐｏｉｎｔｓｐｅｒｄｅｃａｄｅ：４
Ｉｎｉｔｉａｌｔｅｍｐ．：２８５ｄｅｇｒｅｅＣ
Ｆｉｎａｌｔｅｍｐ．：３４５ｄｅｇｒｅｅＣ
Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ：１０ｄｅｇｒｅｅＣ
ＳｏａｋＴｉｍｅ：６０ｓｅｃ
各温度のゼロシェア粘度をアレニウスプロットして、粘度の活性化エネルギーEhを算出した。

［実施例１、２、３、４、比較例１］
株式会社クレハ製ポリフェニレンサルファイド樹脂フォートンロンＫＰＳを、二軸エクストルーダ型溶融押出機に供給し、ポリファニレンサルファイド繊維を紡出した。
その後、該糸条を表１中の条件にて、紡糸、巻取りを行った。各糸条の測定した物性を表１に示す。

本発明により、投入するポリフェニレンサルファイド樹脂に依存せず、押出機内で該溶融体の粘弾性特性を調整することができ、業性の悪化や糸物性の斑がなく、安定的にポリフェニレンサルファイド繊維を生産することができる。

本発明の好ましい溶融体の粘度の活性化エネルギーを測定する機構。

符号の説明

１溶融体主流路
２温度可変領域
３圧力検出端

Claims

繊維の粘弾性特性が粘度の活性化エネルギーが２２ｋJ／ｍｏｌ以上であるポリフェニレンサルファイド繊維。
溶融押出後に、粘度の活性化エネルギー値を測定する機構を持ち、その測定値を押出機スクリュ回転数にフィードバックし、それにより、溶融体の粘度の活性化エネルギーを調整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１に記載の繊維を用いるバグフィルター用ろ布。