(57)【要約】【課題】本発明は、良好な耐薬品性に加え、優れた耐摩耗性や力学物性を有するポリフェニレンスルフィドモノフィラメントおよびそれからなるメッシュ織物、フィルターを提供する。【解決手段】繰り返し単位の６０ｍｏｌ％以上９７ｍｏｌ％以下がｐ−フェニレンスルフィド単位からなり、３ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下がｍ−フェニレンスルフィド単位からなる共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配され、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が４０％以下である、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメント。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し単位の６０ｍｏｌ％以上９７ｍｏｌ％以下がｐ−フェニレンスルフィド単位からなり、３ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下がｍ−フェニレンスルフィド単位からなる共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配され、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が４０％以下である、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメント。
【請求項２】
ウースター斑が３．０％以下である、請求項１に記載のポリフェニレンスルフィドモノフィラメント。
【請求項３】
繰り返し単位の９７ｍｏｌ％以上がｐ−フェニレンスルフィド単位からなるポリフェニレンスルフィドを芯成分、前記の共重合ポリフェニレンスルフィドを鞘成分とする芯鞘型複合繊維である、請求項１または２に記載のポリフェニレンスルフィドモノフィラメント。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用されており、織密度が２００本／２．５４ｃｍ以上である、メッシュ織物。
【請求項５】
請求項４に記載のメッシュ織物からなるフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な耐薬品性に加え、優れた耐摩耗性や力学物性を有するポリフェニレンスルフィドモノフィラメント並びにそれからなるメッシュ織物およびフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリフェニレンスルフィドは、高い耐熱性、耐薬品性に加えて、優れた力学物性や成型加工性を有していることから、金属代替材料や極限環境下に耐え得る材料として広く使用されている。その繊維やモノフィラメントについても、上記特性を活かし、各種気体・液体フィルター、ブラシ用毛材、抄紙ドライヤーキャンバス、電気絶縁紙などに使用されている。
【０００３】
これらの中で、化学、電気・電子、自動車、食品、精密機器、医薬・医療などの製造現場において、特定の物質を除去あるいは透過させるフィルターのニーズが高まっており、中でもモノフィラメントのメッシュ織物がフィルターやフィルター補強基材として使用されている。これらの用途においては、モノフィラメント織物が有機溶剤や強酸、強アルカリ、あるいは高温に曝されるケースがあり、耐薬品性および耐熱性に優れるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが好適に使用される。また、近年、上記製造現場において、製品の品質を向上させるためにフィルターの高精密化が望まれており、フィルターを構成するモノフィラメントの細繊度化や高品位・高品質化が望まれている。このため、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントおよびそれからなるメッシュ織物、フィルターの高度化について、数多くの技術が提案されている。
【０００４】
例えば、繊度が２５ｄｔｅｘ以下、Ｕ％が３．０％未満であり、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が３０％未満である、高精密フィルターに適した細繊度ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが提案されている（特許文献１参照。）。上記ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、繊維が細いため高精密フィルターが製造可能であり、また繊維径が均一であるため濾過精度の高いフィルターとなる。
【０００５】
また、紡糸工程における冷却条件を調整することにより、繊維軸方向の連続熱収縮応力バラツキが５％以下、Ｕ％（ウースター斑）が１．２％以下であるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが提案されている（特許文献２参照。）。上記ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、熱収縮応力バラツキを小さくすることにより織物を製造する際の製織工程の張力ばらつきを低下させることができ、高密度なフィルターが得られる。
【０００６】
さらに、油剤に適量の変性シリコーンおよび制電剤を添加することにより、セラミックガイドを通過させた際の擦過張力が０．４ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、かつ擦過張力バラツキの小さいポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが提案されている（特許文献３参照。）。上記ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、織物を製造する際の整経、製織工程において糸道ガイド通過時の擦過張力が低くなり、糸に歪が残らず、タテスジやヨコヒケといった欠点が発生することなく、開口変動率の小さいメッシュ織物が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６８１４９号公報
【特許文献２】国際公開２０１６／１０４２３６号
【特許文献３】特開２０１７−１０１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および２に開示された方法では、繊維が細く、また繊維径や連続熱収縮応力が均一であることから濾過精度の高いフィルターが得られるものの、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの耐摩耗性が低いため、高精密フィルターに用いるメッシュ織物を製造する際の整経および製織工程において繊維表面が削れてフィブリルが発生し、メッシュ織物中に入り込むためにフィルター欠点が生じやすい。
【０００９】
一方、特許文献３に開示された方法では、特定の油剤や制電剤を用いることによりタテスジやヨコヒケ欠点は改善されるものの、モノフィラメント自体の耐摩耗性が低いためにフィブリル化を完全に抑制することはできず、またガイド上に堆積したスカムがメッシュ織物中に入り込み、フィルター欠点が生じる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、良好な耐薬品性に加え、優れた耐摩耗性や力学物性を有するポリフェニレンスルフィドモノフィラメントおよびそれからなるメッシュ織物、フィルターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らが検討を進めたところ、公知のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いて高精密フィルターを製造した場合、フィルターの開口部（オープニング）が異物で閉塞するフィルター欠点が多く生じることを確認した。上記フィルター欠点の詳細を解析したところ、異物は繊維表面が削れて生じたフィブリル、もしくは繊維表面から脱落したフィブリルと油剤堆積物の混合物であるスカムであることが判明した。
【００１２】
そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、共重合ポリフェニレンスルフィドを繊維表面に配し、かつ強度および伸度を特定の範囲とすることによって、良好な耐薬品性に加え、優れた耐摩耗性や力学物性を有するポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は前記の課題を解決せんとするものであり、本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、繰り返し単位の６０ｍｏｌ％以上９７ｍｏｌ％以下がｐ−フェニレンスルフィド単位からなり、３ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下がｍ−フェニレンスルフィド単位からなる共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配され、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が４０％以下である、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントである。
【００１４】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの好ましい態様によれば、ウースター斑が３．０％以下である。
【００１５】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの好ましい態様によれば、繰り返し単位の９７ｍｏｌ％以上がｐ−フェニレンスルフィド単位からなるポリフェニレンスルフィドを芯成分、前記共重合ポリフェニレンスルフィドを鞘成分とする芯鞘型複合繊維である。
【００１６】
本発明のメッシュ織物は、前記いずれかのポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用されており、織密度が２００本／２．５４ｃｍ（ｉｎｃｈ）以上である、メッシュ織物である。
【００１７】
本発明のフィルターは、前記メッシュ織物からなるフィルターである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、共重合ポリフェニレンスルフィドを繊維表面に配し、かつ強度および伸度を特定の範囲とすることによって、良好な耐薬品性に加え、優れた耐摩耗性や力学物性を発揮するものであり、高精密なメッシュ織物やそれからなるフィルターを製造するのに好適なポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、繰り返し単位の６０ｍｏｌ％以上９７ｍｏｌ％以下がｐ−フェニレンスルフィド単位からなり、３ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下がｍ−フェニレンスルフィド単位からなる共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配され、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、伸度が４０％以下である、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントである。以下に、本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントについて詳細に説明する。
【００２０】
［共重合ポリフェニレンスルフィド］
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドは、構造式（１）で示されるｐ−フェニレンスルフィド単位を主たる繰り返し単位とし、構造式（２）で示されるｍ−フェニレンスルフィド単位を共重合成分として含むことが重要である。ｍ−フェニレンスルフィドを共重合成分として含むことで、ポリフェニレンスルフィドの耐薬品性を維持したまま結晶性が低下し、優れた耐薬品性と耐摩耗性を両立するモノフィラメントとなる。
【００２１】
【化１】
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【００２２】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドは、繰り返し単位の６０ｍｏｌ％以上９７ｍｏｌ％以下がｐ−フェニレンスルフィド単位からなることが重要である。ｐ−フェニレンスルフィド単位を６０ｍｏｌ％以上、好ましくは７０ｍｏｌ％以上とすることにより、良好な力学物性を有したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。また、ｐ−フェニレンスルフィド単位を９７ｍｏｌ％以下、好ましくは９５ｍｏｌ％以下とすることにより、ポリフェニレンスルフィドの結晶性が低下するため、耐摩耗性に優れたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００２３】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドは、繰り返し単位の３ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下がｍ−フェニレンスルフィド単位からなることが重要である。ｍ−フェニレンスルフィド単位を３ｍｏｌ％以上、好ましくは５ｍｏｌ％以上とすることにより、ポリフェニレンスルフィドの結晶性が低下するため、耐摩耗性に優れたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。また、ｍ−フェニレンスルフィド単位を４０ｍｏｌ％以下、好ましくは３０ｍｏｌ％以下とすることにより、良好な力学物性を有したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００２４】
なお、本発明におけるポリフェニレンスルフィドのｐ−フェニレンスルフィド単位およびｍ−フェニレンスルフィド単位のｍｏｌ分率は、赤外分光分析により測定可能である。
【００２５】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドには、本発明の効果を損なわない範囲で、他の共重合成分を含有させることができる。他の共重合成分としては、トリフェニレンスルフィドやビフェニレンスルフィドなどの芳香族スルフィド、またはこれらのアルキル置換体、ハロゲン置換体などが挙げられる。他の共重合成分の質量比率は、本発明の共重合ポリフェニレンスルフィドの特性を十分に発現させるため、５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以下であり、さらに好ましくは１質量％以下である。
【００２６】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドには、本発明の効果を損なわない範囲で、他成分樹脂をブレンドさせることができる。他成分樹脂としては、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフィンやポリスチレンなどのビニル系重合体、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエステルアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエステルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂などが挙げられる。他成分樹脂の質量比率は、本発明の共重合ポリフェニレンスルフィドの特性を十分に発現させるため、ブレンドした組成物基準で５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以下であり、さらに好ましくは１質量％以下である。なお、ここでいうブレンドとは、２成分以上の樹脂の溶融混合・混練のことであり、紡糸時に２成分以上の樹脂を繊維断面における任意の位置に配置する複合化技術とは異なるものである。
【００２７】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドには、本発明の効果を損なわない範囲で、各種金属酸化物、カオリン、シリカなどの無機物、着色のための顔料、艶消剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、結晶核剤、蛍光増白剤、末端基封止剤、相溶化剤などの各種添加剤を添加することができる。
【００２８】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドのメルトマスフローレートは、１００ｇ／１０分以上３００ｇ／１０分以下が好ましい。メルトマスフローレートを好ましくは５０ｇ／１０分以上、より好ましくは８０ｇ／１０分以上、さらに好ましくは５０ｇ／１０分以上とすることにより、共重合ポリフェニレンスルフィドの溶融時の流動性が高くなるため紡糸性が向上し、繊維径均一性に優れたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。また、メルトマスフローレートを好ましくは３００ｇ／１０分以下、より好ましくは２５０ｇ／１０分以下、さらに好ましくは２３０ｇ／１０分以下とすることにより、良好な力学物性を有したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００２９】
なお、本発明における共重合ポリフェニレンスルフィドのメルトマスフローレートは、ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１：２０１４  ８章  Ａ法：質量測定法により、荷重が５．０ｋｇで、温度が３１５℃の条件で測定された値を指すこととする。
【００３０】
[ポリフェニレンスルフィドモノフィラメント]
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、前記の共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配されていることが重要である。本発明者らは、耐摩耗性が低くフィブリルが発生しやすいｐ−フェニレンスルフィド単位のみからなるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを解析し、フィブリルの発生が繊維表面におけるポリフェニレンスルフィドの分子鎖配向のみならず、結晶化度が高いことに起因することを突き止めた。そこで、繊維表面における結晶化度を低下させ、耐摩耗性を向上させることを目的に、共重合ポリフェニレンスルフィドを少なくとも繊維表面に配する構造を着想した。
【００３１】
また、本発明者らは鋭意検討の結果、共重合成分にｍ−フェニレンスルフィドを用いることにより結晶化度を低下させ、かつ耐摩耗性を向上させることができるだけでなく、ポリフェニレンスルフィド特有の耐薬品性を損なわない、すなわち良好な耐摩耗性と耐薬品性を有するポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなることを見出したのである。
【００３２】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの強度は、３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが重要である。強度を３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることにより、メッシュ織物を製造する際の整経および製織工程において、強度不足に起因する糸切れが著しく減少し、工程通過性が良好となる。また、強度の上限は特に制限されないが、工業的に達しえる上限は７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ程度である。
【００３３】
なお、本発明におけるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とは、ＪＩＳ  １０１３：２０１０  ８．５  引張強さ及び伸び率に基づき、試料長２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の条件にて破断時の強度を求め、１水準につき１０回測定を行い、その算術平均値を指すこととする。
【００３４】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの伸度は、４０％以下であることが重要である。伸度を４０％以下、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下とすることにより、十分に高い分子配向を有するモノフィラメントとなり、製織工程で塑性変形（延伸）する可能性が減少し、欠点の少ない高品位なメッシュ織物となる。また、伸度の下限は特に制限されないが、工業的に達しえる下限は８％程度である。
【００３５】
なお、本発明におけるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの伸度（％）とは、ＪＩＳ  １０１３：２０１０  ８．５  引張強さ及び伸び率に基づき、試料長２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の条件にて破断時の伸度を求め、１水準につき１０回測定を行い、その算術平均値を指すこととする。
【００３６】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントのウースター斑は、３．０％以下が好ましい。ウースター斑を３．０％以下、好ましくは２．０％以下、さらに好ましくは１．５％以下とすることにより、モノフィラメントの繊維径均一性が向上するため、メッシュ織物とした際のオープニングの均一性が向上するとともに、製織工程での織密度を高くできるためフィルターの高精密化が可能となる。
【００３７】
なお、本発明におけるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントのウースター斑（％）とは、無撚条件にて２００ｍ／分の速度で１分間モノフィラメントを給糸し、ノーマルモードにて測定した値を指すこととする。
【００３８】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、上記の共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配されていれば、他成分樹脂との複合繊維であっても良い。複合繊維の形態としては、他成分樹脂を芯成分とする芯鞘型複合繊維や偏心芯鞘型複合繊維、他成分樹脂を島成分とする海島型複合繊維などが挙げられるが、耐摩耗性や紡糸工程における工程安定性の観点から、芯鞘型複合繊維が好ましい。
【００３９】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが複合繊維である場合、他成分樹脂としては、繰り返し単位の９７ｍｏｌ％以上がｐ−フェニレンスルフィドからなるポリフェニレンスルフィドが好ましい。他成分樹脂をポリフェニレンスルフィドとすることにより、良好な耐薬品性を有することに加え、複合繊維中で樹脂同士が剥離せず、耐摩耗性に優れたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。また、ｐ−フェニレンスルフィド単位を好ましくは９７ｍｏｌ％以上、より好ましくは９８ｍｏｌ％以上、さらに好ましくは９９ｍｏｌ％以上とすることにより、良好な力学物性を有したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００４０】
上記の複合繊維の複合比率（体積比率）は、鞘成分もしくは海成分となる共重合ポリフェニレンスルフィド成分が、１０％以上であることが好ましい。共重合ポリフェニレンスルフィド成分を好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上とすることにより、芯成分もしくは島成分となる他成分樹脂が繊維表面に露出せず、耐摩耗性の高いポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００４１】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は、１０μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。繊維直径を好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４５μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下とすることにより、製織工程での織密度を高くできるためフィルターの高精密化が可能となる。また、繊維直径を好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上とすることにより、製糸性が良好となることに加え、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの破断強力が高くなり、紡糸・延伸工程や製織工程時の糸切れが減少し工程通過性が向上する。
【００４２】
なお、本発明におけるポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径（μｍ）とは、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの側面の顕微鏡観察から直径を求め、１水準につき１０回測定を行い、その算術平均値を指すこととする。
【００４３】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、良好な耐熱性や耐薬品性、力学物性、難燃性、さらには優れた耐摩耗性を有していることから、これらの特徴を活かして、各種気体／液体フィルター、縫糸、ブラシ、ネットコンベアーなどの各種用途に使用することができるが、特に高織密度のメッシュ織物として高精密フィルターやフィルター補強基材に好適に用いることができる。
【００４４】
[メッシュ織物]
本発明のメッシュ織物は、本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが経糸および／または緯糸の少なくとも一部に使用されているものである。本発明のポリフェニレンモノフィラメントを経糸および／または緯糸の一部に使用することにより、良好な耐熱性および耐薬品性を有したメッシュ織物となる。本発明のポリフェニレンモノフィラメントをメッシュ織物の一部に使用した場合、他成分繊維としては、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフィンやポリスチレンなどのビニル系重合体、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエステルアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエステルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂などの繊維が挙げられる。なお、耐熱性や耐薬品性を考慮すると、経糸および緯糸の全てが本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントで構成されるメッシュ織物が好ましい。
【００４５】
本発明のメッシュ織物の織密度は、経糸、緯糸共に２００本／２．５４ｃｍ以上が好ましい。織密度を好ましくは２００本／２．５４ｃｍ以上、より好ましくは２５０本／２．５４ｃｍ以上、さらに好ましくは３００本／２．５４ｃｍ以上とすることにより、メッシュ織物の開口部面積が小さくなり、高精密フィルターに使用するのに好適なメッシュ織物となる。
【００４６】
本発明のメッシュ織物は、高織密度が可能であることから、高精密フィルターに好適に用いることができる。
【００４７】
[フィルター]
本発明のフィルターは、本発明のメッシュ織物から構成されているものである。本発明のメッシュ織物から構成されることにより、良好な耐熱性と耐薬品性を有した高精密フィルターとなる。また、本発明のフィルターは、平織り、綾織り、朱子織り、畳織り、多重織りなど、公知の織り組織を採用することができる。
【００４８】
本発明のフィルターは、良好な耐薬品性や耐熱性、また高精密であることから、自動車エンジンのインジェクションフィルターや高い濾過精度を要する医薬・医療製造現場におけるフィルターとして好適に用いることができる。
【００４９】
[ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの製造方法]
次に、本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの製造方法について、具体的に説明する。
【００５０】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドの製造方法としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機アミド溶媒中で、硫化ナトリウムなどのアルカリ金属硫化物とｐ−ジクロロベンゼンおよびｍ−ジクロロベンゼンを反応させ、共重合ポリフェニレンスルフィドを得る方法が挙げられる。
【００５１】
本発明に用いられる共重合ポリフェニレンスルフィドは、水分混入防止やオリゴマー除去を目的に、溶融紡糸に供する前に乾燥することが製糸性を高める上で好ましい。乾燥条件としては、１００〜２００℃にて、１〜２４時間の真空乾燥が通常用いられる。
【００５２】
溶融紡糸では、プレッシャーメルタ型、単軸や２軸エクストルーダー型などの押出機を用いた溶融紡糸手法を適用することができる。押し出された共重合ポリフェニレンスルフィドは、配管を経由し、ギアーポンプなどの計量装置により計量され、異物除去のフィルターを通過した後、紡糸口金へと導かれる。このとき、ポリマー配管から紡糸口金までの温度（紡糸温度）は、流動性を高めるために２８０℃以上が好ましく、ポリマーの熱分解を抑制するために３８０℃以下とすることが好ましい。
【００５３】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが複合繊維である場合、共重合ポリフェニレンスルフィドと他成分樹脂をそれぞれ別に溶融させた後、ポリマー配管を経由しギアーポンプなど公知の計量装置により計量され、異物除去のためのフィルターを通過した後、それぞれ紡糸口金へと導かれる。紡糸口金へと導かれたそれぞれポリマーは、紡糸口金内で任意の複合形態に形状規制して合流させ、複合繊維として口金孔よりと出される。
【００５４】
吐出に使用される紡糸口金は、口金孔の孔径Ｄを０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下とすることが好ましく、また、口金孔のランド長Ｌ（口金孔の孔径と同一の直管部の長さ）を孔径で除した商で定義されるＬ／Ｄは、１以上１０以下であることが好ましい態様である。また、１口金当たりの孔数は１孔であっても良いが、２孔以上２０孔以下の複数孔とし、各糸を個別に巻き取る方法や、糸条を巻き取った後にモノフィラメントに分繊する方法が、コストや滞留時間の観点から好ましい。
【００５５】
口金孔から吐出されたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、冷却風（空気）を吹き付けることにより冷却固化される。冷却風の温度は、冷却効率の観点から冷却風速とのバランスで決定することができるが、３０℃以下であることが好ましい態様である。冷却風の温度を好ましくは３０℃以下とすることにより、冷却による固化挙動が安定し、繊維径均一性の高いポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。
【００５６】
また、冷却風は、口金から吐出された未延伸繊維にほぼ垂直方向に流すことが好ましい。その際、冷却風の速度は、冷却効率および繊度の均一性の観点から、１０ｍ／分以上であることが好ましく、製糸安定性の点から１００ｍ／分以下であることが好ましい。
【００５７】
冷却固化された未延伸繊維は、一定速度で回転するローラー（ゴデットローラー）により引き取られる。引き取り速度は線形均一性、生産性向上のため、３００ｍ／分以上が好ましく、糸切れを起こさないため２０００ｍ／分以下が好ましい。
【００５８】
このようにして得られた未延伸繊維は、一旦巻き取った後、または引き取った後連続して、加熱された第１ローラーと第２ローラーの間で熱延伸する必要がある。延伸条件は得られた未延伸繊維の力学物性により決定されるが、第１ローラー上で所定温度に加熱され、第１ローラーと第２ローラーの周速度の比にしたがって、加熱源第１ローラー出口付近で延伸を受けるよう、条件を設定する。このように延伸することが、工程通過性の観点から重要である。
【００５９】
延伸工程における第１ローラーの温度は、８０℃以上１３０℃以下とすることが好ましい。８０℃以上とすることにより延伸点が固定され安定した延伸が可能となり、１３０℃以下とすることにより糸切れを抑制でき工程通過性が向上する。また、第２ローラーの温度は、延伸点固定の観点から、第１ローラーの温度＋２０℃以下とすることが好ましい。
【００６０】
さらに、第２ローラーを通過した後、加熱された第３ローラー、もしくは第２ローラーと第３ローラー間に設けられた加熱装置にて延伸繊維を加熱し、熱処理を施す必要がある。本発明者らが上記の熱処理条件について検討した結果、本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを従来のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントと同等の熱処理温度（例えば２３０℃）にて熱処理した場合、強度の低いモノフィラメントとなることが判明した。これは、繊維表面に配されている共重合ポリフェニレンスルフィドの過度な熱処理による配向緩和に起因する。そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、熱処理温度を一定の範囲内とすることで、強度の高いモノフィラメントが得られることを見出した。
【００６１】
上記の熱処理における熱処理温度は、１２０℃以上２００℃以下が好ましい。熱処理温度を好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１４０℃以上とすることにより、良好な力学物性や収縮特性を有したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとなる。また、熱処理温度を好ましくは２００℃以下、より好ましくは１９０℃以下とすることにより、強度が高いポリフェニレンスルフィドモノフィラメントが得られる。
【００６２】
こうして得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、製経機により目的とする織密度となるよう整経され、メッシュ織物の経糸として用いられる。また、レピア織機やプロジェクタイル織機、ウォータージェット織機などにより、上記のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを緯打ち込みすることで、メッシュ織物の緯糸として用いられる。耐熱性や耐薬品性の観点から、経糸および緯糸をともに上記のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントとすることが好ましい。
【００６３】
こうして得られたメッシュ織物は、任意の形状にカットされ、フィルターとなる。
【実施例】
【００６４】
次に、実施例により本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントおよびメッシュ織物について、より具体的に説明する。実施例中の各特性値は、次の方法で求めた。なお、特段の記載がない事項については、前記の方法に従って測定を実施したものである。
【００６５】
Ａ．メルトマスフローレート：
ポリフェニレンスルフィドのメルトマスフローレートは、前記の方法（ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１：２０１４  ８章  Ａ法：質量測定法、荷重５．０ｋｇ、温度３１５℃）に従って、株式会社東洋精機製作所製メルトインデックサＦ−Ｆ０１を使用して測定した。
【００６６】
Ｂ．繊維直径：
ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は、オリンパス株式会社製光学顕微鏡ＢＨ２を使用し、前記の方法（モノフィラメント側面の顕微鏡観察から直径を求め、１水準につき１０回測定し、その算術平均値。）に従って求めた。
【００６７】
Ｃ．強度、伸度：
ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの強度および伸度は、前記の方法（ＪＩＳ  １０１３：２０１０  ８．５  引張強さ及び伸び率、試料長２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分。１水準につき１０回測定を行い、その算術平均値。）に従って、株式会社オリエンテック製テンシロンＵＣＴ−１００を使用して測定した。
【００６８】
Ｄ．ウースター斑：
ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントのウースター斑は、前記の方法（無撚条件にて２００ｍ／分の速度で１分間モノフィラメントを給糸、ノーマルモードにて測定。）に従って、Ｚｅｌｌｗｅｇｅｒ  Ｕｓｔｅｒ社製  ＵＳＴＥＲ  ＴＥＳＴＥＲ  ４を使用して測定した。
【００６９】
Ｅ．耐摩耗特性値：
１．５ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけたモノフィラメントを鉛直に垂らし、次に直径４ｍｍのセラミック棒ガイド（湯浅糸道工業（株）社製、材質ＹＭ−９９Ｃ）を水平にモノフィラメントが４５°屈曲するように押し付け、ストローク長３０ｍｍ、ストローク速度６００回／分でガイドを繊維軸方向に擦過させ、１５秒おきに倍率１０倍の条件で実体顕微鏡観察を行い、棒ガイド上もしくはモノフィラメントの表面上に白粉またはフィブリルの発生が確認されるまでの時間を測定し、７回の測定のうち最大値および最小値を除いた５回の算術平均値を求め、耐摩耗特性値（秒）とした。なお、耐摩耗特性値が大きいほど、耐摩耗性に優れる。
【００７０】
Ｆ．メッシュ織物の欠点数：
各実施例で作製したポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを、整経機にて経糸が３８０本／２．５４ｃｍとなるように整経し、レピア織機にて緯糸が３８０本／２．５４ｃｍとなるように整織した。この試織反を２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさに切り出し、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２０００により、倍率３００倍（撮影範囲：１．０２ｍｍ×０．７６ｍｍ）の条件で無作為の１０箇所を観察し、繊維表面に付着もしくは脱落したフィブリルやスカムの合計数を、メッシュ織物の欠点数（個）とした。
【００７１】
Ｇ．オープニング変動率：
上記Ｆ項の試織反（２００ｍｍ×２００ｍｍ）のオープニング部を、株式会社日立ハイテクノロジーズ製走査電子顕微鏡ＳＵ−１５１０により、倍率１０００倍の条件で無作為の２０箇所を観察し、０．１μｍオーダーで繊維間距離（繊維垂直方向の最も距離の広い部分）を測定した。２０箇所の測定結果より、下式にて算出した値をオープニング変動率とした。
（オープニング変動率）＝（標準偏差）／（算術平均値）×１００    。
【００７２】
［実施例１］
メルトマスフローレートが１７５ｇ／１０分であり、ｐ−フェニレンスルフィド単位が９０ｍｏｌ％、ｍ−フェニレンスルフィド単位が１０ｍｏｌ％からなる共重合ポリフェニレンスルフィドを、１５０℃で８時間真空乾燥した後、紡糸温度３２０℃で溶融紡糸した。溶融紡糸において、共重合ポリフェニレンスルフィドを単軸エクストルーダーによって溶融押出しし、ギアーポンプで計量しつつ紡糸パックに共重合ポリフェニレンスルフィドを供給した。その後、孔径Ｄが０．３ｍｍ、ランド長Ｌが０．６ｍｍの孔を２孔有する口金より、単孔吐出量２．２ｇ／分の条件で共重合ポリフェニレンスルフィドを吐出させた。口金孔の直情に位置する導入孔はストレート孔とし、導入孔と口金孔の接続部分はテーパーとした紡糸口金を用いた。
【００７３】
口金より吐出された共重合ポリフェニレンスルフィドは５０ｍｍの保温領域を通過させた後、ユニフロー型冷却装置を用いて温度２５℃、風速３０ｍ／分の条件で１．０ｍに渡って空冷した。その後、油剤を付与し、２フィラメントともに６００ｍ／分の第１ゴデットローラーおよび第２ゴデットローラーを介して、２フィラメントをそれぞれワインダーにて巻き取り、未延伸繊維を得た。
【００７４】
上記の未延伸繊維を、ニップローラーを付属するフィードローラーにて引き取り、第１ローラーとの間で未延伸繊維に緊張を与えた後、それぞれ９０℃、１００℃に加熱した第１ローラーおよび第２ローラーに６周回させて加熱延伸を実施した。さらに１７０℃に熱した第３ローラーに６周回させ、熱セットを施した。トータル延伸倍率は３．８１倍であり、第３ローラー後に周速４００ｍ／分の非加熱ローラーで引き取った後、ワインダーにて巻き取り、ポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００７５】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表１に示す。表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２２％、ウースター斑は１．０％であり、耐摩耗特性値は１２３秒と良好であった。また、実施例１のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は４個、オープニング変動率は２．１％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００７６】
［実施例２］
ｐ−フェニレンスルフィド単位が７５ｍｏｌ％、ｍ−フェニレンスルフィド単位が２５ｍｏｌ％からなる共重合ポリフェニレンスルフィドを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００７７】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表１に示す。表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２２％、ウースター斑は１．２％であり、耐摩耗特性値は１５３秒と良好であった。また、実施例２のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は１個、オープニング変動率は２．５％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００７８】
〔実施例３〕
ｐ−フェニレンスルフィド単位が９５ｍｏｌ％、ｍ−フェニレンスルフィド単位が５ｍｏｌ％からなる共重合ポリフェニレンスルフィドを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００７９】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表１に示す。表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２３％、ウースター斑は０．９％であり、耐摩耗特性値は８４秒と良好であった。また、実施例３のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は９個、オープニング変動率は２．０％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００８０】
［実施例４］
ｐ−フェニレンスルフィド単位が６５ｍｏｌ％、ｍ−フェニレンスルフィド単位が３５ｍｏｌ％からなる共重合ポリフェニレンスルフィドを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００８１】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表１に示す。表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は３．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２２％、ウースター斑は１．３％であり、耐摩耗特性値は１５０秒と良好であった。また、実施例４のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は１個、オープニング変動率は３．２％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００８２】
［比較例１］
メルトマスフローレートが１６５ｇ／１０分であり、ｐ−フェニレンスルフィド単位のみからなるポリフェニレンスルフィドを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００８３】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表１に示す。表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は４．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２３％、ウースター斑は０．９％であったが、耐摩耗特性値は３９秒と低いものであった。また、比較例１のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物のオープニング変動率は１．９％であったものの、欠点数は２８個であり、欠点が多く、高精密フィルターとしては実用に耐えないメッシュ織物となった。
【００８４】
［比較例２］
メルトマスフローレートが１８０ｇ／１０分であり、ｐ−フェニレンスルフィド単位が５０ｍｏｌ％、ｍ−フェニレンスルフィド単位が５０ｍｏｌ％からなる共重合ポリフェニレンスルフィドを用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００８５】
表１から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、伸度は２１％、ウースター斑は１．５％であったが、強度は２．４ｃＮ／ｄｔｅｘと低く、また耐摩耗性評価において棒ガイドを擦過させた際に糸切れが発生し、評価が不可能であった。また、比較例２のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは製織時に糸切れが多発し、メッシュ織物を得ることができなかった。
【００８６】
【表１】
2020012208.tif 000003
【００８７】
［実施例５］
鞘成分に実施例２と同じ共重合ポリフェニレンスルフィド、芯成分に比較例１と同じポリフェニレンスルフィドを用い、それぞれ異なる単軸エクストルーダーによって溶融押出しし、ギアーポンプで計量しつつ紡糸パックにポリマーを供給した。なお、それぞれのポリマーの体積比率は、鞘成分２０％、芯成分８０％とした。紡糸口金に紡糸口金へと導かれたそれぞれポリマーを口金内で同心の芯鞘型複合形態に形状規制して合流させ、最終吐出孔の孔径Ｄが０．３ｍｍ、ランド長Ｌが０．６ｍｍの孔を２孔有する口金より、単孔吐出量２．２ｇ／分の条件で複合繊維を吐出させた。その後の冷却〜延伸工程は実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００８８】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表２に示す。表２から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２３％、ウースター斑は１．０％であり、耐摩耗特性値は１２６秒と良好であった。また、実施例５のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は４個、オープニング変動率は２．６％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００８９】
［実施例６］
それぞれのポリマーの体積比率を、鞘成分６０％、芯成分４０％とした以外は、実施例５と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００９０】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表２に示す。表２から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は３．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２３％、ウースター斑は０．９％であり、耐摩耗特性値は１４１秒と良好であった。また、実施例６のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は３個、オープニング変動率は２．４％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００９１】
［比較例３］
鞘成分に比較例１と同じポリフェニレンスルフィド、芯成分に実施例２と同じ共重合ポリフェニレンスルフィドを用いた以外は、実施例５と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００９２】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表２に示す。表２から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は３．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２３％、ウースター斑は１．０％であったが、耐摩耗特性値は４５秒と低いものであった。また、比較例３のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物のオープニング変動率は２．７％であったものの、欠点数は２２個であり、欠点が多く、高精密フィルターとしては実用に耐えないメッシュ織物となった。
【００９３】
［実施例７］
海成分に実施例２と同じ共重合ポリフェニレンスルフィド、島成分に比較例１と同じポリフェニレンスルフィドを用い、それぞれ異なる単軸エクストルーダーによって溶融押出しし、ギアーポンプで計量しつつ紡糸パックにポリマーを供給した。なお、それぞれのポリマーの体積比率は、海成分２０％、島成分８０％とした。紡糸口金に紡糸口金へと導かれたそれぞれポリマーを口金内で島数が１６島の海島型複合形態に形状規制して合流させ、最終吐出孔の孔径Ｄが０．３ｍｍ、ランド長Ｌが０．６ｍｍの孔を２孔有する口金より、単孔吐出量２．２ｇ／分の条件で複合繊維を吐出させた。その後の冷却〜延伸工程は実施例１と同じ方法でポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを得た。
【００９４】
得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの評価結果を表２に示す。表２から、得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントの繊維直径は３０μｍ、強度は４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は２４％、ウースター斑は１．６％であり、耐摩耗特性値は９０秒と良好であった。また、実施例７のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントを用いたメッシュ織物の欠点数は９個、オープニング変動率は５．１％であり、高精密フィルターに好適なメッシュ織物となった。
【００９５】
【表２】
2020012208.tif 000004
【００９６】
実施例１〜７で得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、ｍ−フェニレンスルフィドが共重合された共重合ポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配されており、かつ良好な力学物性を有していることから、耐摩耗性評価が良好であり、高織密度のメッシュ織物とした際の欠点が少ない、高精密フィルターに好適なメッシュ織物を得ることができる。
【００９７】
一方、比較例１および３で得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、ｐ−フェニレンスルフィドのみからなるポリフェニレンスルフィドが繊維表面に配されているため、耐摩耗性評価が低いものであり、高織密度のメッシュ織物とした際の欠点が多く、高精密フィルターとしては実用に耐えないメッシュ織物となった。また、比較例２で得られたポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、力学物性が低いため、高織密度のメッシュ織物を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のポリフェニレンスルフィドモノフィラメントは、有機溶剤や強酸、強アルカリ、あるいは高温にさらされる化学、電気・電子、自動車、食品、精密機器、医薬・医療などの製造現場にて使用されるフィルターなどに広く用いることができるが、優れた耐摩耗性や力学物性を有することから、特に高織密度のメッシュ織物として高精密フィルターに好適に用いることができる。