(57)【要約】【課題】強度がより向上した繊維が得られるとともに、製造工程における設備の汚染を低減できる繊維油剤を提供する。【解決手段】ポリビニルピロリドンを含有する繊維油剤を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルピロリドンを含有することを特徴とする繊維油剤。
【請求項２】
高分子量化を伴う繊維の高強度化処理において繊維に付与されることを特徴とする、請求項１に記載の繊維油剤。
【請求項３】
液晶ポリエステル繊維用であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の繊維油剤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維油剤を繊維に付着させる付着工程と、前記付着工程で得られた繊維を１００〜５００℃で処理する熱処理工程とを有する、高強度化繊維の製造方法。
【請求項５】
前記繊維が液晶ポリエステル繊維であることを特徴とする、請求項４に記載の高強度化繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高強度化繊維の製造において用いられる繊維油剤、及びその繊維油剤を使用した高強度化繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維の加工方法の中には、紡糸後に高温で熱処理することにより、強度などの物性を向上させる方法がある。その一例として、液晶ポリエステルを溶融紡糸して得られた液晶ポリエステル繊維に対して高温処理を行うことにより、固相重合で高分子量化させ、繊維強度を向上させることが行われている。
【０００３】
しかし、上記のような高強度化のための高温処理は繊維の融点以上で行うことから単繊維間の融着が起こりやすく、この融着が繊維強度低下の一因となっている。
【０００４】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に記載のように、液晶ポリエステル繊維を加熱して固相重合を行わせる前に、ポリシロキサンを主成分とするシリコーン系油剤を繊維に付着させることが行われている。
【０００５】
しかし、シリコーン系油剤を用いた場合、処理後の繊維にケイ素が残存すると、繊維物性が低下するという問題が生じる。また、上記熱処理工程においてケイ素が揮発して付着することにより製造設備の汚染が起こり、その除去作業が必要となること等によって生産性が低下するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４０２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、繊維を高分子量化等により高強度化するための熱処理に主として用いられる繊維油剤であって、より高強度の繊維が得られるとともに、繊維の熱処理工程における設備の汚染を低減できる繊維油剤を提供することを目的とする。また、この繊維油剤を用いた高強度化繊維の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の繊維油剤（以下、単に「油剤」という場合もある。）は、上記の課題を解決するために、ポリビニルピロリドンを含有するものとする。
【０００９】
上記本発明の繊維油剤は、高分子量化を伴う繊維の高強度化処理において繊維に付与することができる。
【００１０】
本発明の繊維油剤は、液晶ポリエステル繊維に好適に用いることができる。
【００１１】
本発明の高強度化繊維の製造方法は、上記本発明の繊維油剤を繊維に付着させる付着工程と、この付着工程で得られた繊維を１００〜５００℃で処理する熱処理工程とを有するものとする。
【００１２】
上記本発明の製造方法において、繊維としては液晶ポリエステル繊維を用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の繊維油剤によれば、熱処理時の繊維間の融着が防止され、シリコーン系油剤を用いた場合と同程度以上の強度を有する繊維が得られる。また、油剤を水洗により除去できるため、後工程での設備の汚染を低減できる。また、製造工程におけるケイ素の揮発による設備の汚染をなくするか、大幅に低減できるため、生産性を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の繊維油剤に用いるポリビニルピロリドンは、繊維間の融着を抑制し、炭素繊維の強度を向上させる効果が高い点から、Ｋ値が１４〜１２０の範囲内であることが好ましく、３０〜１１０であることがより好ましく、４０〜１００であることがさらに好ましい。ここでＫ値とは、ドイツの化学者フィケンチャーにより提案された重合度を表わす定数であり、２５℃において毛細管粘度計によって測定された粘度を用いて、フィケンチャー式から計算される値である。フィケンチャー式は次の通りである。
【数１】
2015113537.tif 000002
【００１５】
但し、Ｃは、溶液１００ｍＬ中のポリビニルピロリドンの質量（ｇ数）を示し、ηｒｅｌは、溶媒に対する溶液の粘度を示す。
【００１６】
上記ポリビニルピロリドンの分子量は、数平均分子量で１００，０００以上が好ましく、２００，０００以上がより好ましい。上限は１０，０００，０００以下が好ましく、  ３，０００，０００以下がより好ましい。この範囲内であれば、単繊維間の融着抑制効果が十分に得られ、繊維強度向上効果が大きくなる。
【００１７】
本発明の繊維油剤は、ポリビニルピロリドンを水又はこれを可溶な有機溶剤に溶解させることにより得られる。有機溶剤の例としては、アルコール類、アミン類等が挙げられる。溶液のポリビニルピロリドン濃度は特に限定されないが、塗布に適した濃度であって、後述する繊維に対するポリビニルピロリドン付着量が得られ易い濃度であることが好ましい。従って、目安としては０．５〜３０質量％の範囲内が好ましい。
【００１８】
本発明の繊維油剤には、本発明の目的に反しない範囲において、上記ポリビニルピロリドン以外の水溶性高分子、界面活性剤、平滑剤、防電剤等を必要に応じて配合することもできる。また、本発明の目的に反しない範囲であれば、従来のシリコーン系油剤に含まれるケイ素化合物が含まれていてもよい。上記のようなポリビニルピロリドン以外の配合物を含む場合、ポリビニルピロリドンの配合量が７０質量％以上、ポリビニルピロリドン以外の配合物の配合量が３０質量％以下（但し、共に固形分であり、合計１００質量％）であることが好ましい。この範囲であれば、残存ケイ素等による繊維への悪影響や設備の汚染を許容範囲内に抑えることが可能である。
【００１９】
次に本発明の高強度化繊維の製造方法について説明する。本発明で使用する原料繊維は特に限定されないが、液晶ポリエステル繊維、ナイロン６６、アラミド繊維等が挙げられ、中でも液晶ポリエステル繊維を用いた場合に高い効果が得られる。ここで液晶ポリエステル繊維とは、溶融時に異方性溶融相を形成し得るポリエステルからなる繊維である。
【００２０】
液晶ポリエステルの例としては、（i）芳香族オキシカルボン酸の重合物、（ii）芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、脂肪族ジオールの重合物、（iii）上記（i）と（ii）との共重合物等が挙げられ、中でも芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールのみで構成された重合物が好ましい。
【００２１】
ここで、芳香族オキシカルボン酸の例としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸等、又はこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体等が挙げられる。
【００２２】
また、芳香族ジカルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸等、又はこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体等が挙げられる。
【００２３】
さらに、芳香族ジオールの例としては、ヒドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシビフェニル、ナフタレンジオール等、又はこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体等が挙げられ、脂肪族ジオールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
【００２４】
液晶ポリエステルの好ましい例としては、（I）ｐ−ヒドロキシ安息香酸成分と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸成分とが共重合した液晶ポリエステル、（II）ｐ−ヒドロキシ安息香酸成分と４，４’−ジヒドロキシビフェニル成分とイソフタル酸成分及び／又はテレフタル酸成分とが共重合した液晶ポリエステル等が挙げられ、特に好ましい例としては（III）ｐ−ヒドロキシ安息香酸成分と４，４’−ジヒドロキシビフェニル成分とイソフタル酸成分とテレフタル酸成分とヒドロキノン成分とが共重合した液晶ポリエステルが挙げられる。
【００２５】
本発明で用いる原料繊維の単繊維繊度は特に限定されないが、糸切れを防ぎ、固相重合時の高分子の分子量増加が起こり易くなる点から１．０〜１８．０ｄＴｅｘが好ましい。また、繊維束を構成する単繊維の本数についても特に限定はないが、固相重合時の糸間融着を防止する目的から、１〜５００本が好ましい。
【００２６】
本発明の繊維油剤を原料繊維に付着させるタイミングは限定されないが、熱処理工程の直前が好ましい。それ以外に、延伸工程前、例えば紡糸直後に付着させることもでき、また巻取り段階で再度付着させることもできる。
【００２７】
繊維油剤を繊維に付着させる付着方法も特に限定されず、ローラーやスプレーによる塗布や浸漬等の方法を適宜用いることができる。
【００２８】
繊維油剤の付着量は、繊維に対するポリビニルピロリドン量（固形分）で０．１〜３０質量％が好ましく、０．５〜２０質量％がより好ましく、１〜１０質量％がさらに好ましい。この範囲内であると、単繊維間の融着抑制効果が十分に得られ、かつ油剤が単繊維間を必要以上に覆うこともなく、繊維強度向上効果が大きくなる。
【００２９】
繊維の熱処理工程は、本発明の繊維油剤が付着した繊維を、対象となる繊維の種類等に応じた条件下で加熱することにより行う。熱処理により、例えば液晶ポリエステルを固相重合させる場合は不活性雰囲気中が好ましく、雰囲気温度は１００〜５００℃の範囲が好ましく、２００〜４００℃がより好ましい。不活性雰囲気は、通常は窒素雰囲気であればよい。熱処理工程は、必要に応じて張力をかけながら行い、所要時間は通常は１〜３０時間程度である。
【００３０】
熱処理工程後の繊維は、水洗等により油剤を除去することが好ましく、これにより後工程での設備の汚染を低減することができる。本発明の油剤は水洗により除去できるが、必要に応じて、界面活性剤を添加した水で洗浄することもできる。界面活性剤を使用した場合は、水ですすぐことが好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。以下において「％」は、特にことわらない限り「質量％」を意味するものとする。
【００３２】
［実施例１］
紡糸した液晶ポリエステル繊維（モノマー組成：ｐ−ヒドロキシ安息香酸／４，４’−ジヒドロキシビフェニル／ハイドロキノン／テレフタル酸／イソフタル酸＝５４／１６／７／１５／８（モル比）、数平均分子量：１０．４万、融点：３２０℃、単繊維繊度：５．６ｄｔｅｘ、フィラメント数：３００本）１０ｍを、ポリビニルピロリドン（Ｋ値：９０、第一工業製薬（株）製、商品名：ピッツコールＫ−９０）の５重量％水溶液に浸漬した。続いて、ピックアップ率１００重量％となるようにマングルロールで絞った後、直径３ｃｍ×長さ１０ｃｍのステンレス製穴あきボビンに巻き取り、１１０℃で３０分間乾燥した。乾燥後の繊維を、２９０℃の電気炉内に入れ、１５時間固相重合を行った。冷却後、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（第一工業製薬（株）製、商品名：ネオゲンＳ−２０Ｆ）の１重量％水溶液で超音波洗浄を行い、さらに水洗した。これを、１１０℃で３０分間乾燥することにより、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。
【００３３】
上記で得られた液晶ポリエステル繊維について、単繊維間の融着状態（融着の有無）、洗浄後の油剤付着量及び繊維強度を次の方法で評価又は測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
［単繊維間の状態］
得られた繊維をステンレス製穴あきボビンから取り外し、無作為に１０ヶ所を選択し、その部分から長さ１０ｍｍとなるようにそれぞれ裁断することにより、評価サンプルを１０点作製した。光学顕微鏡を用いて評価サンプルを観察して融着している部分をカウントし、評価サンプル１０点の平均値を算出して次の基準で評価した。
【００３５】
◎：０個
○：０を超えて３個未満
×：３個以上
××：繊維が溶融し、ステンレス製穴あきボビンから取り外し不可
【００３６】
［洗浄後の油剤付着量］
ソックスレー抽出器によるエタノール抽出を行い、抽出量を油剤付着量(ｐｐｍ)として算出した。
【００３７】
［繊維強度］
ＪＩＳ  Ｌ  １０１３：２０１０記載の方法に準じて、試料長１００ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分の条件で、１水準当たり１０回、強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）を測定し、平均値を示した。
【００３８】
［実施例２］
ポリビニルピロリドンとして、Ｋ値５０のもの（第一工業製薬（株）製、商品名：ピッツコールＫ−５０）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００３９】
［実施例３］
ポリビニルピロリドンとして、Ｋ値３０のもの（第一工業製薬（株）製、商品名：ピッツコールＫ−３０）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００４０】
［実施例４］
ポリビニルピロリドンとして、Ｋ値１２０のもの（第一工業製薬（株）製、商品名：ピッツコールＫ−１２０）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００４１】
［実施例５］
紡糸した液晶ポリエステル繊維として、単繊維繊度を４．４ｄｔｅｘ、フィラメント数を１０本に変更したものを用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００４２】
［実施例６］
紡糸した液晶ポリエステル繊維として異なる組成を有するもの（モノマー組成：ｐ−ヒドロキシ安息香酸／６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸＝７３／２７（モル比）、数平均分子量：９．１万、融点：３１８℃、単繊維繊度：５．６ｄｔｅｘ、フィラメント数：３００本）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００４３】
［比較例１］
ポリビニルピロリドン水溶液への浸漬処理を行わなかった以外は実施例１と同様の操作を行い、高強度化液晶ポリエステル繊維を得た。これらを用いて、上記と同様にして評価を行った。
【００４４】
【表１】
2015113537.tif 000003
【００４５】
表１に示された結果から分かるように、ポリビニルピロリドンを使用した実施例１及び実施例２では単繊維間の融着を抑制し、高強度の液晶ポリエステルを得ることができた。
【００４６】
これに対し、ポリビニルピロリドンを使用しなかった比較例１では、単繊維間の融着が激しかった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の繊維油剤は、液晶ポリエステル繊維等の繊維を高強度化するための熱処理において使用可能である。