專利名稱：對位芳香族聚酰胺短纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可紡性優(yōu)異的對位芳香族聚酰胺短纖維。進一步詳細而言，本發(fā)明涉及紡紗工序中纖維的集束性和防靜電性優(yōu)異、在紡紗工序中少發(fā)生向輥等的卷纏和浮色，并且，極壓摩擦下的潤滑性也優(yōu)異，所以可以穩(wěn)定地制造高品質(zhì)的芳綸100％短纖紗或與其它纖維的混紡紗的對位芳香族聚酰胺短纖維。
背景技術(shù)：
對位取向的由芳香族二羧酸成分和芳香族二胺成分形成的對位芳香族聚酰胺纖維發(fā)揮其所謂的高強度、高彈性率、高耐熱性的特性而被廣泛用于產(chǎn)業(yè)資材用途或功能性衣料用途。特別是近年來，以要求高強度、高耐熱性的消防服、防護衣料、安全手套等功能性衣料用途為中心，對位芳香族聚酰胺短纖維的需求不斷增長。
然而，對位芳香族聚酰胺纖維的剛性大，即使進行壓入卷曲也很難賦予足夠的卷曲性能，因此，伴隨著其的高彈性率，紡紗工序中的集束性變得不充分，存在因膨松化導(dǎo)致的操作性不良或易于發(fā)生棉網(wǎng)斷裂等的問題。
此外，由于是高取向高強度纖維，所以因?qū)ξ环枷阕寰埘０藩毺氐奶匦远鸬募徏喒I(yè)中的各種問題也明顯化，所述問題為因原纖化導(dǎo)致的浮色，容易產(chǎn)生靜電。
對于這樣的問題，在以往的對位芳香族聚酰胺纖維中，大多挪用在其它種纖維、例如產(chǎn)業(yè)資材用的聚酯長纖維和短纖維、聚酰胺纖維等中使用的油劑，但是隨著上述問題變得明顯，符合對位芳香族聚酰胺特性的獨特油劑的必要性增加，從而嘗試對其進行開發(fā)。
例如，在特開平3-185180號公報中，提出了賦予乙氧基化烷基磷酸酯鹽來改善纖維表面的減摩性(抑制浮色)的方法；在特開平9-188969號公報中，提出了賦予含有特定碳原子數(shù)長鏈烷基磷酸酯鹽的油劑，抑制全芳香族聚酰胺纖維的原纖化來防止紡紗工序中纖維脫落的方法。
然而，乙氧基化烷基磷酸酯鹽雖然防靜電性和減摩性優(yōu)異，但是存在下述問題由于其吸濕性而使粘著性容易發(fā)生經(jīng)時變化，在紡紗工序中容易發(fā)生對各種輥類的卷纏。另一方面，碳原子數(shù)為18～20的長鏈烷基磷酸酯鹽雖然對于減少紡紗浮色或輥卷纏是有效的，但是由于纖維的集束性不充分而存在可紡性仍不夠的問題。
為了改善所述問題，在特開2001-207379號公報中，提出了賦予含有碳原子數(shù)為14～16的烷基磷酸酯鹽和防靜電劑的油劑的方法。通過該方法，確實提高了集束性和防靜電性，對輥等的卷纏也減少而改善了可紡性，但是，由于在低溫、低濕度下的防靜電性仍不夠而必須聯(lián)用其它防靜電劑，所以希望進一步改善。
近年來，以降低因高生產(chǎn)性、節(jié)省勞力化、高效率化導(dǎo)致的紡紗成本為目的，不僅梳棉、并條、粗紡，而且精紡也發(fā)展顯著的高速化。這樣，如果紡紗高速化，則會形成如下問題通過紡機的纖維量與速度成正比地增多，因而浮色增加，清掃周期變短而使操作性降低，不僅如此，這還成為斷頭的主要原因。為了改善這樣的問題，在特開平6-108361號公報中，提出了賦予包含烷基磷酸酯鉀鹽、石蠟和陽離子型表面活性劑的油劑的方法；此外，在特開平10-183469號公報中，提出了賦予如下油劑的方法，所述油劑含有潤滑成分和選自如下化合物中的至少1種化合物用烷基、鏈烯基或?；鶎⑼榛返难趸蚁┘映晌锏闹辽僖徊糠帜┒肆u基封端而得到的化合物，這樣的化合物的磷酸或磷酸酯的中和物，以及這樣的化合物的季銨化物。然而，這些化合物對芳香族聚酰胺纖維來說，其效果都還不夠，要求進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供解決上述以往技術(shù)所存在問題的、紡紗工序中纖維的集束性和防靜電性優(yōu)異的、在紡紗工序中少發(fā)生對輥等的卷纏或浮色的、并且極壓摩擦下的潤滑性也優(yōu)異的對位芳香族聚酰胺短纖維。
本發(fā)明人等為了解決上述技術(shù)問題，反復(fù)進行了研究，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的目的是通過一種對位芳香族聚酰胺短纖維達成的，其特征為，以纖維重量為基準，附著0.05～1.0重量％的、同時滿足下述A和B的、碳原子數(shù)為12的醇的磷酸酯堿金屬鹽。
A.單酯鹽的摩爾分率為45～70摩爾％B.雙酯鹽的摩爾分率為10～40摩爾％具體實施方式
以下，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
本發(fā)明的對位芳香族聚酰胺短纖維是含有由對位取向的芳香族二羧酸成分與芳香族二胺成分或者芳香族氨基羧酸成分構(gòu)成的對位全芳香族聚酰胺、或者它們的對位芳香族共聚聚酰胺的短纖維，這些芳香族基團可以是2個芳香環(huán)以氧、硫、亞烷基或直接鍵合而結(jié)合成的物質(zhì)，此外，這些芳香族基團還可以被甲基、乙基等低級烷基，甲氧基，氯基等鹵素基團等取代。
作為所述對位芳香族聚酰胺短纖維的具體例子，可以舉出聚對亞苯基對苯二甲酰胺短纖維、共聚對亞苯基·3，4’-氧聯(lián)二亞苯基對苯二甲酰胺短纖維。
在本發(fā)明中，在上述對位芳香族聚酰胺短纖維的表面附著碳原子數(shù)為12的醇的磷酸酯堿金屬鹽是很重要的，以纖維重量為基準，其附著量為0.05～1.0重量％，優(yōu)選0.1～0.5重量％，進一步優(yōu)選0.15～0.4重量％。該磷酸酯堿金屬鹽的附著量小于0.05重量％時，防靜電性和集束性不夠而不能穩(wěn)定地紡紗。另一方面，該附著量超過1.0重量％時，粘著性過大而在紡紗時常發(fā)生浮色和輥卷纏，因而不優(yōu)選。
在此，磷酸酯堿金屬鹽的烷基碳原子數(shù)是很重要的，必須為12。這是因為，在磷酸酯堿金屬鹽中通常存在單酯、雙酯等，但在醇的碳原子數(shù)為12時，如果特別規(guī)定這些物質(zhì)的含有比例，則不會使因粘著性導(dǎo)致的輥卷纏或浮色的產(chǎn)生增多，獲得優(yōu)異的集束性和防靜電性，從而得到高品質(zhì)的短纖紗。也就是說，如下是必須的單酯的摩爾分率為45～70摩爾％，優(yōu)選為50～60摩爾％；二酯的摩爾分率為10～40摩爾％，優(yōu)選為15～30摩爾％。在此，單酯的摩爾分率如果小于45摩爾％，則防靜電性不良，另一方面，單酯的摩爾分率如果超過70摩爾％，則紡紗工序中的卷纏變多而不優(yōu)選。此外，雙酯的摩爾分率小于10摩爾％時，紡紗工序中的卷纏變多而不優(yōu)選；另一方面，雙酯的摩爾分率如果超過40摩爾％，則防靜電性降低而不優(yōu)選。另外，在本發(fā)明的磷酸酯堿金屬鹽中，也可以包括沒有加成醇的磷酸堿金屬鹽、聚磷酸的堿金屬鹽以及聚磷酸酯堿金屬鹽等(有時將它們統(tǒng)稱為其它)。
作為磷酸酯堿金屬鹽的堿金屬，可以舉出鈉、鉀、鋰等，其中優(yōu)選鉀。
另外，通常使五氧化磷與規(guī)定量的醇反應(yīng)來合成部分磷酸酯，接著用堿金屬氫氧化物中和過剩的酸，由此來制造磷酸酯堿金屬鹽。在本發(fā)明中使用的磷酸酯堿金屬鹽可以通過適當(dāng)調(diào)整醇的使用量和反應(yīng)溫度來容易地制造。
本發(fā)明的對位芳香族聚酰胺纖維中，除了上述的磷酸酯堿金屬鹽以外，還優(yōu)選附著脂肪酸烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺，以纖維重量為基準，其附著量為0.01～0.2重量％，優(yōu)選0.03～0.15重量％，特別優(yōu)選0.03～0.10重量％。另外，在此所說的脂肪酸烷醇酰胺是指以含有單乙醇胺、二乙醇胺、異丙醇胺等烷醇胺和脂肪酸的縮合產(chǎn)物為對象；另一方面，聚氧乙烯脂肪酸酰胺是指以在脂肪酸酰胺中加成氧化乙烯而得到的加成聚合物或者脂肪酸酰胺與聚乙二醇的脫水縮合物為對象。也就是說，是在結(jié)合于脂肪酸酰胺的氮原子的兩個活潑氫上加成聚合氧化乙烯，或者將聚乙二醇脫水縮合而得到的非離子表面活性劑。
除了上述磷酸酯鹽之外，如果附著這樣的脂肪族烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺，則極壓摩擦下的潤滑性優(yōu)異，即使在高速化的紡紗工序中也能穩(wěn)定地紡紗，不僅各工序的各導(dǎo)紗器、輥上的浮色堆積減少，而且所遭受來自于這些各導(dǎo)紗器、輥的損傷也顯著減少，所以顯著抑制斷頭，所得短纖紗的品質(zhì)也得到顯著提高。
在本發(fā)明中，在無損本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，通常只要在上述成分20重量％以下的范圍內(nèi)，根據(jù)需要可以適當(dāng)添加潤滑劑(例如液體石蠟等礦物油類、油酸月桂酯、硬脂酸異十三烷基酯等1價脂肪酸酯，己二酸二油基酯、癸二酸二辛酯等二元酸二酯，三羥甲基丙烷三月桂酸酯、椰子油等多元醇酯，氧化丙烯/氧化乙烯共聚聚醚)、脫模劑、防腐劑、消泡劑等其它纖維處理劑成分。
對于本發(fā)明的對位芳香族聚酰胺短纖維來說，其單絲纖度、纖維長、卷曲數(shù)、卷曲率等沒有必要進行特別限定，但單絲纖度為0.8～5.0dtex、纖維長為38～76mm、卷曲數(shù)為6～15個/25mm、卷曲率為7.5～19％的范圍是特別適當(dāng)?shù)摹?br> 將上述磷酸酯堿金屬鹽附著于纖維表面的方法沒有特別的限定，可以采用以往公知的方法，例如將含有上述組合物的水溶液或水分散液(以下有時簡記為處理劑)噴霧到纖維上的方法，將纖維浸漬于浴中的方法，使其與給油輥或?qū)Ъ喥鹘佑|的方法等任意方法。
實施例下面，舉出實施例進一步詳細說明本發(fā)明的構(gòu)成和效果。另外，實施例中的各物性通過以下方法求出。
(1)集束性測定經(jīng)賦予處理劑的對位芳香族聚酰胺短纖維在清棉工序中的棉卷密度(cm3/g)，只要為21cm3/g以下就判定為好。
(2)防靜電性在濕度調(diào)整成20℃×65％RH的梳棉工序中，測定棉網(wǎng)上方10cm處的靜電電位，將其絕對值為0.5kV以下的情況判定為好。
(3)紡紗浮色將100kg對位芳香族聚酰胺短纖維通過濕度調(diào)節(jié)為20℃×65％RH的并條工序，測定附著于橡膠輥、金屬輥和導(dǎo)紗器類的浮色總量，將其重量為15mg/100kg以下的情況判定為好。
(4)輥卷纏測定將100kg對位芳香族聚酰胺短纖維通過濕度調(diào)節(jié)為20℃×65％RH的并條工序時的輥卷纏次數(shù)，將2次/100kg以下的情況判定為好。
(5)高速精紡中的纖維損傷在下述條件下進行精紡，對于50根從管紗下部(紗與氣圈控制環(huán)接觸)的紗隨機切下的長度為5cm的紗片，用光學(xué)顯微鏡觀察計數(shù)所存在的原纖維個數(shù)，如果少于5個，則判定為好。
錠子旋轉(zhuǎn)數(shù)20000rpm環(huán)直徑38mm上升6英寸總牽伸40倍紗支40支[實施例1～5]在含有對苯二胺成分25摩爾％、3，4’-二氨基二苯基醚成分25摩爾％和對苯二甲酸成分50摩爾％的對位芳香族共聚聚酰胺的1670dtex/1000fil的拉伸紗上，通過浸漬方式賦予表1所記載組成的處理劑(處理劑中的磷酸酯鹽是月桂基磷酸酯鉀鹽，其它磷酸酯鹽的具體例子有未加成醇的磷酸堿金屬鹽、聚磷酸的堿金屬鹽以及加成有3個以上醇的磷酸酯堿金屬鹽等)，使之達到表1記載的附著量，接著，在預(yù)熱溫度95℃下進行壓入卷曲，在105℃進行干燥之后，切斷成51mm，分別得到100kg卷曲數(shù)為11.0個/25mm、卷曲率為13.5％的對位芳香族聚酰胺短纖維。將這些短纖維通過單打手清棉機形成棉卷，供給于梳棉來形成生條，并將其通過并條機。在通過這些工序中進行上述各評價，所得結(jié)果示于表1中。由該表可知，本發(fā)明的對位芳香族聚酰胺短纖維都具有良好的可紡性。
除了將實施例1中的處理劑組成或其附著量變更成如表1所記載之外，與實施例1同樣地操作，分別得到100kg各水平的對位芳香族聚酰胺短纖維。
所得短纖維與實施例1同樣地評價，將所得結(jié)果概括示于表1中。
由該表可知，單酯的摩爾分率過高時(比較例1)，不僅紡紗浮色變多，而且輥卷纏的次數(shù)也增加。而單酯的摩爾分率過低時(比較例2)和雙酯的摩爾分率過高時(比較例3)，防靜電性惡化。進而，處理劑附著量過高時(比較例4和5)，不僅紡紗浮色變多，而且輥卷纏的次數(shù)也增加?？芍@些情況都與可紡性的降低相關(guān)。
表1

表1(續(xù))

產(chǎn)業(yè)實用性本發(fā)明的對位芳香族聚酰胺短纖維的粘著性和減摩性優(yōu)異且集束性和防靜電性也優(yōu)異，所以抑制紡紗工序等中的各種故障，可以極穩(wěn)定地提供高品質(zhì)的短纖紗。因此，可以發(fā)揮其特性而很好地應(yīng)用于以防護衣料用途為代表的各種產(chǎn)業(yè)用途中。
權(quán)利要求
1.對位芳香族聚酰胺短纖維，其特征為，以纖維重量為基準，附著0.05～1.0重量％同時滿足下述A和B的、碳原子數(shù)為12的醇的磷酸酯堿金屬鹽，A.單酯鹽的摩爾分率為45～70摩爾％，B.雙酯鹽的摩爾分率為10～40摩爾％。
2.如權(quán)利要求1所述的對位芳香族聚酰胺短纖維，其特征為，除了磷酸酯堿金屬鹽之外，還附著0.01～0.20重量％的脂肪酸烷醇酰胺和/或聚氧乙烯脂肪酸酰胺。
3.如權(quán)利要求1所述的對位芳香族聚酰胺短纖維，其特征為，對位芳香族聚酰胺為共聚對亞苯基·3，4’-氧聯(lián)二亞苯基對苯二甲酰胺。
全文摘要
通過在對位芳香族聚酰胺短纖維上附著相對于纖維重量為0.05～1.0重量％的單酯鹽摩爾分率為45～70摩爾％、雙酯鹽摩爾分率為10～40摩爾％的、碳原子數(shù)為12的醇的磷酸酯堿金屬鹽，由此可以得到集束性和防靜電性優(yōu)異、并且粘著性低、不容易發(fā)生對輥等的卷纏、而且浮色產(chǎn)生也少的可紡性優(yōu)異的對位芳香族聚酰胺短纖維。
文檔編號D06M101/36GK101057023SQ20058003822
公開日2007年10月17日 申請日期2005年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者滋野治雄, 牧野昭二, 奧家智裕 申請人:帝人高科技產(chǎn)品株式會社