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WO2010103986A1 - 液晶ポリエステル繊維およびその製造方法 - Google Patents

液晶ポリエステル繊維およびその製造方法 Download PDF

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WO2010103986A1
WO2010103986A1 PCT/JP2010/053506 JP2010053506W WO2010103986A1 WO 2010103986 A1 WO2010103986 A1 WO 2010103986A1 JP 2010053506 W JP2010053506 W JP 2010053506W WO 2010103986 A1 WO2010103986 A1 WO 2010103986A1
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WO
WIPO (PCT)
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fiber
liquid crystal
crystal polyester
polyester fiber
temperature
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/053506
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English (en)
French (fr)
Inventor
船津義嗣
前田裕平
鈴木則雄
勝田大士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Priority to KR1020117023722A priority patent/KR101310008B1/ko
Priority to EP20100750740 priority patent/EP2407583B1/en
Priority to US13/255,524 priority patent/US9011743B2/en
Publication of WO2010103986A1 publication Critical patent/WO2010103986A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38Polymers
    • C09K19/3804Polymers with mesogenic groups in the main chain
    • C09K19/3809Polyesters; Polyester derivatives, e.g. polyamides
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02Heat treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
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    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
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    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
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    • DTEXTILES; PAPER
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    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • Y10T442/10Scrim [e.g., open net or mesh, gauze, loose or open weave or knit, etc.]
    • Y10T442/102Woven scrim
    • Y10T442/183Synthetic polymeric fiber

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal polyester fiber and a method for producing a liquid crystal polyester fiber.
  • the present invention particularly relates to a liquid crystal polyester fiber suitable for use as a filter or screen wrinkle which is a high mesh fabric.
  • Liquid crystalline polyester is a polymer composed of rigid molecular chains, and in melt spinning, the molecular chains are highly oriented in the fiber axis direction and subjected to solid phase polymerization, thereby providing high strength among fibers obtained by melt spinning.
  • liquid crystal polyester has heat resistance and dimensional stability because the molecular weight increases and the melting point increases due to solid phase polymerization (Non-patent Document 1).
  • the liquid crystalline polyester fiber exhibits high strength, high elastic modulus, excellent heat resistance, and thermal dimensional stability by performing solid phase polymerization.
  • the liquid crystalline polyester fiber has a tight molecular chain highly oriented in the fiber axis direction and produces a dense crystal. Therefore, the interaction in the direction perpendicular to the fiber axis is low, and fibrils are generated by friction. It has the disadvantage of being inferior in wear resistance.
  • Fibrils are also generated starting from fusion in solid phase polymerization. If there is fusion, a defect occurs and the strength and fineness uniformity in the longitudinal direction of the fiber are reduced. Therefore, reduction of fusion defects, that is, improvement in the uniformity of the strength and fineness in the longitudinal direction of the fiber is required. Furthermore, deterioration of process passability and weaving itself in the fiber high-order processing process such as weaving is also caused by tension fluctuation due to fibril catching or fibril deposition on the guide, and the liquid crystal polyester fiber in the longitudinal direction of the fiber There is a need for improved uniformity of strength and fineness, and improved wear resistance of fibers.
  • Patent Documents 1 to 3 the endothermic peak temperature (Tm1) + 10 ° C. or higher observed when the liquid crystal polyester fiber is measured at 50 ° C. to 20 ° C./min.
  • Tm1 endothermic peak temperature
  • Patent Documents 1 to 3 This technique is excellent in terms of improving wear resistance, but is insufficient in terms of uniformity in the fiber longitudinal direction.
  • the techniques described in Patent Documents 1 to 3 are processes in which liquid crystalline polyester fibers are solid-phase polymerized in the state of fibers and then unwound and once wound, and high-temperature heat treatment is performed while unwinding the fibers again from the wound package. It consists of two steps of applying.
  • the reason why the unwinding after the solid-phase polymerization and the high-temperature heat treatment are two steps is that the unraveling after the solid-phase polymerization is difficult to make the speed constant, and is continuous with the high-temperature heat treatment which is a constant speed process. This is because it is impossible.
  • the reason why the unwinding speed after solid-phase polymerization is not constant is that the solid-phase polymerized package is slightly fused, and if the fused part is forcibly peeled off, the fibers will become fibrillated, so we want to unwind with low tension. For this reason, it is preferable to rotate the package by positive driving and feed out the fibers. If the number of rotations is constant, the feeding speed gradually decreases as the winding amount of the package decreases.
  • Patent Documents 1 to 3 have a problem in that the solid-phase polymerized fibers are unwound and wound up once.
  • tension becomes high at both ends of the traverse, the fibers are slightly fibrillated. This slight fibrillation has little effect on the fineness and strength of the fiber, but the accumulated fibrils accumulate in the traverse guide, and the tension fluctuation increases with the passage of time, that is, the amount of winding, and sudden tension It causes yarn breakage and intense fibrillation due to abnormalities, causing local reduction in fineness and strength.
  • the accumulated fibrils may be wound around the fiber, which is a disadvantage of local increase in fineness.
  • the running stability deteriorates due to the generation of fibrils, and the tension fluctuation in the high-temperature heat treatment increases, which further deteriorates the fineness abnormality. . It will also cause the fibers to melt.
  • an oil agent for preventing fusion in solid phase polymerization it is preferable to add an oil agent for preventing fusion in solid phase polymerization, but since the high temperature heat treatment temperature after the solid phase polymerization is higher than the solid phase polymerization temperature, the oil agent is sublimated in the high temperature heat treatment apparatus. As a result, they accumulate and cause a problem that the tension fluctuates in contact with the traveling fiber over time. When the deposit is caught and remains in the final product, it accumulates again on the guide or the like on the loom, causing running failure and yarn breakage. For this reason, it is preferable to remove the oil agent for solid-phase polymerization by washing at the time of unraveling after solid-phase polymerization. Therefore, the winding of the solid-phase polymerization yarn is further disadvantageous.
  • Patent Documents 1 and 3 there is a description regarding high-temperature heat treatment that “it may be continuous while unwinding the fiber from the package”. Is preferred. " As described above, when the solid-phase polymerized package is rotated, the traveling speed of the fibers is not constant. Therefore, when the unwinding and high-temperature heat treatment are continuously performed in such a state, the heat treatment speed is not constant, and the longitudinal direction Cause unevenness in strength and wear resistance. Further, since the fluctuation of the unwinding tension is directly transmitted to the high-temperature heat treatment process, the tension varies, resulting in yarn breakage and fineness abnormality.
  • the conventional technology is a technology for producing liquid crystal polyester fibers with high abrasion resistance and no fibril defects at low cost and high yield while maintaining high strength, high elastic modulus and high heat resistance. It was not proposed until.
  • the problem of the present invention is that it has high strength, high elastic modulus, high heat resistance, no fibril defects, excellent wear resistance with no problem in weaving and textile quality, and excellent longitudinal uniformity. It is to provide a liquid crystal polyester fiber. It is another object of the present invention to provide a method for producing excellent liquid crystal polyester fibers at low cost and high yield.
  • the liquid crystal polyester fiber according to the present invention has a peak half-value width at an endothermic peak (Tm1) observed in a differential calorimetric measurement at a temperature rising condition of 50 ° C. to 20 ° C./min. Is 15 ° C. or higher, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight is 255,000 or more and 200,000 or less, and the fluctuation waveform in the half inert diagram mass waveform in the Worcester yarn unevenness testing machine is less than 10%. Consists of features.
  • the method for producing a liquid crystal polyester fiber according to the present invention comprises forming a liquid crystal polyester fiber as a package, solid-phase polymerizing, and then unwinding the liquid crystal polyester fiber solid-phase polymerized from the package, and then performing a heat treatment.
  • a method for producing a liquid crystal polyester fiber wherein the temperature of the heat treatment is set to an endothermic peak temperature (Tm1) of the liquid crystal polyester fiber after solid phase polymerization + 60 ° C. or more, and the speed of the fiber before and after the heat treatment is set to the first roller.
  • Tm1 endothermic peak temperature
  • the liquid crystal polyester fiber according to the present invention has high strength, high elastic modulus, high heat resistance, excellent wear resistance, and excellent uniformity in the longitudinal direction of the fiber.
  • the liquid crystalline polyester fiber according to the present invention is excellent in processability in high-order processing of fibers such as weaving and knitting.
  • a fabric can be provided. Especially for high-mesh woven fabrics such as filters and screens, we can achieve high density of woven fabric (high mesh), large area of opening (opening), reduction of defects in opening, and improvement of weaving. Performance can be improved.
  • the method for producing a liquid crystal polyester fiber according to the present invention is a low-cost liquid crystal polyester fiber having high strength, high elastic modulus, high heat resistance, high abrasion resistance and excellent uniformity in the longitudinal direction of the fiber without fibril defects. It can be produced in high yield.
  • the liquid crystal polyester used in the present invention is a polyester capable of forming an anisotropic melt phase (liquid crystallinity) upon melting. This characteristic can be confirmed, for example, by placing a sample made of liquid crystal polyester on a hot stage, heating and heating in a nitrogen atmosphere, and observing the transmitted light of the sample under polarized light.
  • the liquid crystal polyester used in the present invention includes, for example, a) a polymer of aromatic oxycarboxylic acid, b) a polymer of aromatic dicarboxylic acid and aromatic diol or / and aliphatic diol, and c) a copolymer of a and b. Etc.
  • a wholly aromatic polyester that does not use an aliphatic diol is preferred because it has high strength, high elastic modulus, and high heat resistance.
  • aromatic oxycarboxylic acid examples include hydroxybenzoic acid and hydroxynaphthoic acid, and alkyl, alkoxy and halogen substituted products of the above aromatic oxycarboxylic acid.
  • Aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, diphenyldicarboxylic acid, naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, diphenylethanedicarboxylic acid, etc., or alkyl, alkoxy, halogen substitution of the above aromatic dicarboxylic acid Examples include the body.
  • aromatic diol examples include hydroquinone, resorcin, dioxydiphenyl, naphthalene diol, and the like, and alkyl, alkoxy, and halogen substituted products of the above aromatic diol.
  • Aliphatic diols include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, and the like.
  • the liquid crystalline polyester used in the present invention comprises a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component, a 4,4′-dihydroxybiphenyl component, a hydroquinone component, a terephthalic acid component and / or an isophthalic acid component, a p-hydroxybenzoic acid component And a copolymer of a 6-hydroxy 2-naphthoic acid component, a copolymer of a p-hydroxybenzoic acid component, a 6-hydroxy 2-naphthoic acid component, a hydroquinone component, and a terephthalic acid component. It is excellent in that it can achieve high strength and high elastic modulus, and high temperature heat treatment after solid phase polymerization can improve wear resistance.
  • liquid crystal polyester used in the present invention a liquid crystal polyester composed of structural units (I), (II), (III), (IV), and (V) shown in the following chemical formula 1 can be used.
  • the structural unit refers to a unit that can constitute a repeating structure in the main chain of the polymer.
  • This combination of structural units can have crystallinity and nonlinearity (melting point capable of melt spinning) in the molecular chain of the polymer. Good spinning performance at the spinning temperature set between the melting point of the polymer and the thermal decomposition temperature. Uniform fibers can be obtained in the longitudinal direction of the fiber, and it has moderate crystallinity to increase the strength and elastic modulus of the fiber. be able to.
  • the molecular chains in the fiber take a structure that is orderly and less disturbed, and the crystallinity is not excessively high. Interaction in the direction perpendicular to the fiber axis can also be maintained.
  • particularly excellent wear resistance can be obtained by performing high-temperature heat treatment after solid-phase polymerization.
  • the proportion of the structural unit (I) is preferably 40 to 85 mol%, more preferably 65 to 80 mol%, still more preferably 68 with respect to the total of the structural units (I), (II) and (III). ⁇ 75 mol%. Crystallinity can be moderated, high strength and elastic modulus can be obtained, and the melting point can be melt-spun.
  • the proportion of the structural unit (II) is preferably from 60 to 90 mol%, more preferably from 60 to 80 mol%, still more preferably from 65 to 75 mol%, based on the total of the structural units (II) and (III). . Since the crystallinity is not excessively increased and the interaction in the direction perpendicular to the fiber axis can be maintained, the wear resistance can be enhanced by performing a high-temperature heat treatment after the solid phase polymerization.
  • the proportion of the structural unit (IV) is preferably 40 to 95 mol%, more preferably 50 to 90 mol%, still more preferably 60 to 85 mol%, based on the total of the structural units (IV) and (V). .
  • the melting point of the polymer falls within an appropriate range, and a fiber having good spinnability at a spinning temperature set between the melting point of the polymer and the thermal decomposition temperature and a uniform fiber in the longitudinal direction can be obtained. Since the crystallinity of the polymer is not excessively increased and the linearity of the molecular chain is moderately relaxed, the high-temperature heat treatment after the solid-phase polymerization increases the interaction in the direction perpendicular to the fiber axis, thereby improving the wear resistance.
  • each structural unit of the liquid crystalline polyester used in the present invention is as follows.
  • the composition can be adjusted to satisfy the conditions of the structural units (I), (II), and (IV).
  • the liquid crystalline polyester used in the present invention includes aromatic dicarboxylic acids such as 3,3′-diphenyldicarboxylic acid and 2,2′-diphenyldicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecane.
  • aromatic dicarboxylic acids such as 3,3′-diphenyldicarboxylic acid and 2,2′-diphenyldicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecane.
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as diacid, alicyclic dicarboxylic acids such as hexahydroterephthalic acid (1,4-cyclohexanedicarboxylic acid), chlorohydroquinone, 4,4′-dihydroxydiphenylsulfone, 4,4′-dihydroxydiphenylsulfide
  • An aromatic diol such as 4,4′-dihydroxybenzophenone and p-aminophenol can be copolymerized within a range of about 5 mol% or less without impairing the effects of the present invention.
  • a vinyl polymer such as polyester, polyolefin or polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polysulfone, aromatic polyketone, aliphatic polyketone.
  • Polymers such as semi-aromatic polyester amide, polyether ether ketone, and fluororesin can be added.
  • Polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 6T, nylon 9T, polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexanedimethanol terephthalate, polyester 99M, etc. are added. be able to.
  • the melting point of these polymers is preferably within the melting point ⁇ 30 ° C. of the liquid crystal polyester.
  • the liquid crystal polyester fiber of the present invention can be used as required by inorganic substances such as various metal oxides, kaolin and silica, colorants, matting agents, flame retardants, antioxidants, ultraviolet absorbers, infrared absorbers, crystal nuclei.
  • inorganic substances such as various metal oxides, kaolin and silica, colorants, matting agents, flame retardants, antioxidants, ultraviolet absorbers, infrared absorbers, crystal nuclei.
  • Various additives such as an agent, a fluorescent brightening agent, an end group blocking agent, and a compatibilizing agent can be contained in a small amount.
  • the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter referred to as molecular weight) of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is 255,000 to 200,000. By having a high molecular weight of 255,000 or more, it has high strength, elastic modulus, and elongation. The higher the molecular weight, the higher the strength, the elastic modulus, and the elongation.
  • the molecular weight referred to in the present invention is a value determined by the method described in the examples.
  • the liquid crystal polyester fiber of the present invention has a peak half-value width of 15 ° C. or more at an endothermic peak (Tm1) observed when measured at a temperature rising condition of 50 ° C. to 20 ° C./min.
  • Tm1 in this measurement method represents the melting point of the fiber, and the peak shape has a higher crystallinity as the area is larger, that is, as the heat of fusion ⁇ Hm1 is larger, and as the half-value width is narrower, the crystal completeness is higher. .
  • Liquid crystalline polyester is spun and then subjected to solid state polymerization, Tm1 increases, ⁇ Hm1 increases, half width decreases, crystallinity and crystal perfection increase, fiber strength, elongation, elastic modulus Increases heat resistance.
  • the wear resistance is deteriorated. This is considered to be due to the fact that the structural difference between the crystal part and the amorphous part becomes remarkable due to the increase in the crystal perfection, and the interface breaks down. Therefore, in the present invention, while maintaining the high Tm1, the high strength, the elongation, and the elastic modulus, which are the characteristics of the solid-phase polymerized fiber, the peak half-value width is 15 ° C. or more like a liquid crystal polyester fiber not solid-phase polymerized.
  • the peak half width at Tm1 is preferably 20 ° C. or higher because higher wear resistance is higher.
  • An upper limit is 80 degrees C or less.
  • the peak half-value width in this case is a value obtained by summing the half-widths of the respective peaks.
  • substantially no exothermic peak is observed when measured under a temperature rising condition of 50 ° C. to 20 ° C./min in differential calorimetry.
  • the fact that a substantially exothermic peak is not observed means that a peak having a calorific value of 3.0 J / g or more, preferably 1.0 J / g or more, more preferably 0.5 J / g or more is not observed, Small or gradual fluctuations in the baseline are not considered peaks.
  • the exothermic peak is observed when the crystalline polymer is contained in the fiber in an amorphous state, and the absence of the exothermic peak indicates that the fiber is substantially a liquid crystal polyester single component.
  • the characteristics of the liquid crystal polyester can be sufficiently exhibited, and the strength, elastic modulus, heat resistance, and thermal dimensional stability are excellent.
  • the melting point (Tm1) of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 290 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher, and further preferably 310 ° C. or higher.
  • the heat resistance as a fiber is excellent by having a high melting point.
  • there is a method of producing a high melting point liquid crystal polyester polymer but in order to obtain a fiber having particularly high strength and elastic modulus and excellent longitudinal uniformity, It is preferred to solid state polymerize the melt spun fiber.
  • the melting point is preferably about 400 ° C. or less.
  • the value of heat of fusion ⁇ Hm1 varies depending on the composition of the structural unit of the liquid crystal polyester.
  • the heat of fusion ⁇ Hm1 of the liquid crystal polyester ester fiber of the present invention is preferably 6.0 J / g or less.
  • ⁇ Hm1 is 6.0 J / g or less, the degree of crystallinity is lowered, the fibril structure is disturbed, the entire fiber is softened, and the crystal / amorphous structural difference that is the starting point of fracture is reduced, resulting in wear resistance.
  • ⁇ Hm1 is 5.0 J / g or less, the wear resistance is further improved.
  • ⁇ Hm1 is 0.5 J / g or more, high strength and elastic modulus can be obtained.
  • a liquid crystalline polyester having a molecular weight of 255,000 or more has a very high viscosity even when the melting point is exceeded and does not flow and is difficult to melt-spin.
  • Such a high molecular weight liquid crystal polyester fiber can be obtained by melt spinning a low molecular weight liquid crystal polyester and subjecting the fiber to solid phase polymerization.
  • the molecular weight is increased, the strength, elongation, elastic modulus and heat resistance are improved.
  • the crystallinity is increased, Tm1 is increased, the half width is decreased, and ⁇ Hm1 is increased.
  • the present invention has a high molecular weight, which is one of the characteristics of solid-phase polymerized fibers, thereby maintaining high strength, elongation, elastic modulus, heat resistance, and solid-phase polymerization.
  • Abrasion resistance can be improved by having a low degree of crystallinity, such as a liquid crystal polyester fiber that has not been formed, that is, by increasing the full width at half maximum and having a low ⁇ Hm1.
  • the present invention is technically advanced in that it provides improved wear resistance by reducing structural changes, ie, crystallinity.
  • Such a fiber structure can be provided by heat-treating the liquid crystalline polyester fiber at Tm1 + 10 ° C. or higher while continuously running the solid phase polymerized liquid crystalline polyester fiber.
  • the crystallization heat quantity ( ⁇ Hc) (J / g) at Tc, Tc varies depending on the composition, but is preferably 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower in order to improve heat resistance. If ⁇ Hc is too low, the crystallinity will decrease and the strength and elastic modulus will decrease. If it is excessively large, the crystallinity will increase too much, making it difficult to improve wear resistance. / G or less is preferable.
  • ⁇ Hc is the sum of ⁇ Hc of each peak.
  • Tm2 varies depending on the composition, but is preferably 300 ° C. or higher in order to improve heat resistance. 400 degrees C or less is preferable. If ⁇ Hm2 is excessively large, the crystallinity of the polymer itself becomes high and it is difficult to improve the wear resistance. Note that two or more endothermic peaks may be observed at the time of re-heating after cooling under the above-described measurement conditions. In this case, ⁇ Hm2 is the sum of ⁇ Hm2 of each peak.
  • the liquid crystal polyester fiber of the present invention has a fluctuation waveform of less than 10% in a half inert diagram mass waveform (hereinafter referred to as U% H) in a Worcester yarn unevenness tester.
  • the fluctuation waveform at U% H is a value obtained by the method described in the examples described later.
  • What is detected by U% H is an abnormality in the fiber diameter of a wavelength of about 1 m or more. Such an abnormality is observed, for example, when the accumulated fibrils are mixed in the fiber and the fiber diameter is increased.
  • the fluctuation waveform of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is less than 10%, which means that there is no abnormality in a long period due to fiber shaving or fibrillation, and the fiber diameter is uniform in the longitudinal direction.
  • the fiber diameter is uniform in the longitudinal direction in this way, the process passability and weaving in high-order processes such as weaving are good, and the fiber opening (opening) is uniform even when made into a woven fabric, Good textile quality.
  • the liquid crystal polyester fiber of the present invention preferably has a fluctuation value in outer diameter measurement of less than 30%.
  • the fluctuation value in the outer diameter measurement referred to in the present invention is a value obtained by the method described in the examples. Fiber diameter abnormalities with a wavelength of several centimeters are detected by the outer diameter measurement. Such abnormalities are observed when the fiber diameter is lowered due to local shaving of the fibers, or the fiber diameter is increased due to fibrils being mixed. Abnormality (when mixed before it is largely deposited, it becomes an abnormality of a small cycle).
  • the fluctuation value in the outer diameter measurement of less than 30% indicates that the fiber diameter is uniform in the longitudinal direction even in a relatively short period, and therefore the process passability and weaving property in higher-order processes such as weaving are good. It becomes good and the textile quality becomes good.
  • the smaller the variation value in the outer diameter measurement the higher the uniformity in the fiber longitudinal direction. Therefore, the variation value is more preferably less than 20%, and even more preferably less than 15%.
  • the uniformity of the fiber diameter in the longitudinal direction of the fiber is an important item especially in printing screens made of monofilament and mesh fabric for filters.
  • a woven fabric is continuously produced several tens of meters or more, several hundreds of thousands of wefts are required.
  • the yarn length is long, especially 150,000. If it exceeds m, the uniformity of the fiber diameter deteriorates due to the winding of the solid phase polymerized yarn.
  • a fiber having excellent uniformity can be obtained by eliminating the winding of solid phase polymerization itself, and the quality of a continuous fabric of several tens of meters can be improved.
  • the strength of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 12.0 cN / dtex or more, more preferably 14.0 cN / dtex or more, further preferably 15.0 cN / dtex or more, and 18 cN / dtex.
  • the above is more preferable.
  • the upper limit is 30.0 cN / dtex or less.
  • the strength referred to in the present invention refers to the tensile strength described in JIS L1013: 1999.
  • the elastic modulus is preferably 500 cN / dtex or more, more preferably 600 cN / dtex or more, and further preferably 700 cN / dtex or more in order to increase the elastic modulus of the woven fabric.
  • the upper limit of the elastic modulus is an elastic modulus of 1200 cN / dtex or less.
  • the elasticity modulus said by this invention points out the initial stage tensile resistance degree of JISL1013: 1999 description.
  • the fiber material can be reduced in weight and thickness, and yarn breakage in higher processing steps such as weaving can be suppressed.
  • high strength and elastic modulus can be obtained when the molecular weight is 255,000 or more.
  • the single fiber fineness of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 18.0 dtex or less.
  • the single fiber fineness is more preferably 10.0 dtex or less, and even more preferably 7.0 dtex or less.
  • the minimum of single fiber fineness is 1.0 dtex or more.
  • the fineness fluctuation rate of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and still more preferably 10% or less.
  • the fineness fluctuation rate referred to in the present invention refers to a value measured by the method described in the examples described later.
  • the fineness variation rate is 30% or less, the uniformity of the fineness in the longitudinal direction is high, and the variation in fiber strength (product of strength and fineness) is also small, so that the defects of the fiber product are reduced.
  • the diameter variation is small, so that the uniformity of the opening (area of the opening) when the cocoon is made can be increased, and the performance of the cocoon can be improved.
  • the strength variation rate of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 20% or less, and more preferably 15% or less.
  • the strength referred to in the present invention refers to the strength at the time of cutting in the measurement of tensile strength described in JIS L1013: 1999, and the strength fluctuation rate refers to a value measured by the method described in the examples described later.
  • the strength fluctuation rate is 20% or less, the strength uniformity in the longitudinal direction is increased, and the defects of the fabric are reduced. It is also possible to suppress yarn breakage in the high-order processing step caused by the low strength portion.
  • the elongation of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 1.0% or more, and more preferably 2.0% or more.
  • the elongation is 1.0% or more, the impact absorbability of the fiber is increased, and the process passability and the handleability in the high-order processing step are excellent. Since the shock absorption is increased, the wear resistance is also increased.
  • the upper limit of elongation is 10.0% or less.
  • high elongation can be obtained when the molecular weight is 255,000 or more.
  • the compressive elastic modulus (hereinafter referred to as the compressive elastic modulus) in the direction perpendicular to the fiber axis of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 0.50 GPa or less.
  • the liquid crystalline polyester fiber of the present invention has high strength and elastic modulus in the tensile direction, but its compressive modulus is low, so that the contact area when the fiber is pressed against a guide or ridge by a high-order processing step or a loom The effect of spreading the load and dispersing the load appears. This effect reduces the pressing stress on the fiber and improves the wear resistance.
  • the compression elastic modulus said by this invention points out the value calculated
  • the birefringence ( ⁇ n) of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 0.250 or more and 0.450 or less.
  • the molecular orientation in the fiber axis direction is sufficiently high, and high strength and elastic modulus can be obtained.
  • the angle is more preferably 0.0 ° or more, and further preferably 2.2 ° or more.
  • ⁇ 2 ⁇ also increases as the crystal size decreases.
  • ⁇ 2 ⁇ increases when the contribution of disturbance of stacking is large because diffraction is given to stacking of the phenylene ring.
  • ⁇ 2 ⁇ decreases because the stacking structure is stabilized and crystallized with solid phase polymerization.
  • ⁇ 2 ⁇ When ⁇ 2 ⁇ is as large as 1.8 ° or more, the crystallinity is lowered, the entire fiber is softened, and the crystal / amorphous structural difference that is the starting point of fracture is reduced, so that the wear resistance is improved.
  • the upper limit of ⁇ 2 ⁇ is 4.0 ° or less.
  • ⁇ 2 ⁇ referred to in the present invention refers to a value obtained by a method described in Examples described later.
  • the fiber obtained in the present invention is preferably attached with an oil for improving wear resistance by improving surface smoothness, improving process passability, etc., and the amount of oil attached is 0.05% by weight or more based on the fiber weight. Is preferable, and 0.1% by weight or more is more preferable.
  • the oil adhesion amount said by this invention points out the value calculated
  • Oil accumulates on the guide and the process passability deteriorates.
  • 2.0% by weight or less is preferable, 1.0% by weight or less is more preferable, and 0.9% by weight or less is more preferable because it causes problems such as mixing into products and causing defects.
  • liquid crystal polyester fiber it is preferable to use at least a polysiloxane compound having both the effect of preventing fusion in solid phase polymerization and improving the surface smoothness, and in particular, liquid at room temperature that is easy to apply to the fiber. It is particularly preferable to include a polysiloxane compound (silicone oil) in a shape, particularly a polydimethylsiloxane compound that is suitable for water emulsification and has a low environmental load.
  • the determination that the adhered oil component contains a polysiloxane compound is performed by the method described in the examples below.
  • the abrasion resistance C of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 20 seconds or more, more preferably 50 seconds or more, further preferably 60 seconds or more, and particularly preferably 70 seconds or more.
  • the abrasion resistance C referred to in the present invention refers to a value measured by the method described in the examples described later.
  • the bending abrasion resistance of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 6 times or more, more preferably 10 times or more, further preferably 15 times or more, particularly preferably 20 times or more, most preferably 30 times or more. preferable.
  • the bending and abrasion resistance referred to in the present invention refers to a value measured by the method described in Examples described later.
  • the number of filaments of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 50 or less, more preferably 20 or less, in order to make the fiber product thinner and lighter.
  • monofilaments having a filament number of 1 are fields in which fineness, high strength, high elastic modulus, and uniformity of single fiber fineness are strongly desired. Therefore, the liquid crystal polyester fiber of the present invention can be particularly preferably used.
  • the total fineness of the liquid crystal polyester fiber of the present invention is preferably 100 dtex or less, and more preferably 50 dtex or less, in order to make the fabric thinner and lighter.
  • the fineness of printing is increased by reducing the total fineness, so that the total fineness is preferably small.
  • the yarn length of the liquid crystalline polyester fiber of the present invention is preferably 150,000 m or more.
  • the weaving length can be increased when the weft of the fabric is used.
  • the volume during product transportation can be reduced. Since this effect is enhanced as the yarn length is longer, the yarn length is more preferably 200,000 m or more.
  • the liquid crystalline polyester fiber of the present invention has a long yarn length, it is preferable to wind the fiber around a core material to form a package.
  • the end face is preferably tapered, and more preferably tapered end cheese winding or Pann winding.
  • the taper angle of the end face When the taper angle of the end face is excessively large, the end face collapses, so that it is preferably 70 ° or less, and more preferably 60 ° or less. Further, when the taper angle is small, the amount of winding cannot be increased.
  • the taper angle said by this invention is defined by the following formula
  • liquid crystal polyester fiber which concerns on this invention is demonstrated in detail.
  • a manufacturing method of liquid crystalline polyester used for this invention according to a well-known manufacturing method, the following manufacturing methods are mentioned preferably, for example.
  • (1) Deacetic acid from acetoxycarboxylic acids such as p-acetoxybenzoic acid and diacetylated products of aromatic dihydroxy compounds such as 4,4′-diacetoxybiphenyl and diacetoxybenzene and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid
  • a method for producing a liquid crystalline polyester by a condensation polymerization reaction A method for producing a liquid crystalline polyester by a condensation polymerization reaction.
  • Acetic anhydride is reacted with a hydroxycarboxylic acid such as p-hydroxybenzoic acid and an aromatic dihydroxy compound such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone and an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid and isophthalic acid.
  • a hydroxycarboxylic acid such as p-hydroxybenzoic acid and an aromatic dihydroxy compound such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone
  • an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid and isophthalic acid.
  • hydroxycarboxylic acids such as p-hydroxybenzoic acid, aromatic dihydroxy compounds such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone, and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid are reacted with acetic anhydride to produce phenolic compounds.
  • a method of producing a liquid crystalline polyester by deacetic acid polycondensation reaction after acylating a hydroxyl group is preferred.
  • the total amount of aromatic dihydroxy compounds such as 4,4'-dihydroxybiphenyl and hydroquinone and the total amount of aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid are preferably substantially equimolar.
  • the amount of acetic anhydride used is preferably 1.12 equivalents or less, more preferably 1.10 equivalents or less, of the total of the phenolic hydroxyl groups of p-hydroxybenzoic acid, 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone.
  • the lower limit is 1.00 equivalent or more.
  • liquid crystalline polyester used in the present invention is produced by a deacetic acid polycondensation reaction
  • a melt polymerization method in which the polycondensation reaction is completed by reacting under reduced pressure at a temperature at which the liquid crystalline polyester melts can produce a uniform polymer, It is preferable because a polymer with a smaller amount of generation and excellent in yarn-making property can be obtained.
  • a predetermined amount of a hydroxycarboxylic acid such as p-hydroxybenzoic acid, an aromatic dihydroxy compound such as 4,4′-dihydroxybiphenyl and hydroquinone, an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid and isophthalic acid, and acetic anhydride are stirred.
  • the conditions for acetylation are usually in the range of 140 to 180 ° C. for 1 to 6 hours.
  • the polycondensation temperature is the melting temperature of the liquid crystal polyester, for example, in the range of 250 to 350 ° C., and preferably the melting point of the liquid crystal polyester polymer + 10 ° C. or higher.
  • the degree of pressure reduction during polycondensation is usually 665 Pa or less.
  • the obtained polymer can be pressurized in the reaction vessel to a temperature of about 0.1 ⁇ 0.05 MPa, for example, at a temperature at which it melts, and discharged in a strand form from the discharge port provided in the lower portion of the reaction vessel.
  • the polycondensation reaction can be completed by a solid phase polymerization method.
  • a liquid crystal polyester polymer or oligomer is pulverized by a pulverizer, and the melting point (Tm) ⁇ 5 ° C. to the melting point (Tm) ⁇ 50 ° C. (eg, 200 to 300 ° C.) of the liquid crystal polyester under nitrogen flow or reduced pressure
  • Tm melting point
  • Tm melting point
  • the highly crystallized portion generated by the solid phase polymerization remains unmelted, which may cause an increase in spinning pack pressure and foreign matter in the yarn. Therefore, it is preferable that the highly crystallized portion is completely melted by kneading with a twin-screw extruder or the like once (repelletizing).
  • the polycondensation reaction of the liquid crystalline polyester proceeds even without catalyst, but metal compounds such as stannous acetate, tetrabutyl titanate, potassium acetate and sodium acetate, antimony trioxide, and magnesium metal can also be used.
  • the melting point of the liquid crystalline polyester polymer used in the present invention is preferably 200 to 380 ° C. in order to widen the temperature range in which melt spinning is possible, more preferably 250 to 360 ° C., and more preferably 250 to increase spinnability. It is ⁇ 350 ° C., most preferably 280 to 330 ° C.
  • fusing point of a liquid crystalline polyester polymer points out the value measured by the method of the below-mentioned Example description.
  • the melt viscosity of the liquid crystal polyester polymer used in the present invention is 0.5 to 200 Pa ⁇ s, preferably 1 to 100 Pa ⁇ s, and more preferably 10 to 50 Pa ⁇ s in order to obtain high spinnability.
  • the melt viscosity is a value measured with a Koka flow tester under the condition of melting point (Tm) + 10 ° C. and shear rate of 1,000 (1 / s).
  • the polystyrene equivalent weight average molecular weight (hereinafter referred to as molecular weight) of the liquid crystalline polyester used in the present invention is preferably 30,000 or more, more preferably 50,000 or more.
  • molecular weight By setting the molecular weight to 30,000 or more, it has an appropriate viscosity at the spinning temperature and can improve the spinning performance.
  • the higher the molecular weight the higher the strength, elongation and elastic modulus of the resulting fiber.
  • the molecular weight is preferably less than 25 million. Less than 20 million is more preferable, and less than 15 million is more preferable.
  • the liquid crystalline polyester used in the present invention is preferably dried before it is subjected to melt spinning in order to suppress foaming due to water mixing and to improve the yarn production. Moreover, since the monomer which remain
  • the drying temperature is usually 100 to 200 ° C., and vacuum drying is performed for 8 to 24 hours.
  • melt spinning a known method can be used for melt extrusion of the liquid crystalline polyester, but an extruder type extruder is preferably used in order to eliminate the ordered structure generated during polymerization.
  • the extruded polymer is measured by a known measuring device such as a gear pump through a pipe, and after passing through a filter for removing foreign matter, is guided to a base.
  • the temperature from the polymer pipe to the die is preferably equal to or higher than the melting point of the liquid crystal polyester, and more preferably higher than the melting point of the liquid crystal polyester + 10 ° C. in order to improve fluidity.
  • the spinning temperature is excessively high, the viscosity of the liquid crystal polyester increases, leading to deterioration of fluidity and yarn-making property. It is also possible to independently adjust the temperature from the polymer pipe to the base. In this case, the discharge is stabilized by making the temperature of the part close to the base higher than the temperature on the upstream side.
  • the diameter of the die hole and increasing the land length are important in terms of improving the yarn-making property and improving the uniformity of the fineness. It is.
  • the diameter is preferably 0.03 mm or more and 0.30 mm or less, and more preferably 0.08 mm or more and 0.20 mm or less.
  • the L / D defined by the quotient obtained by dividing the land length by the hole diameter is preferably 0.5 or more and 3.0 or less, and 0.8 or more and 2.5 or less. Is more preferable.
  • the number of holes in one die is preferably 50 holes or less, and more preferably 20 holes or less.
  • the introduction hole located immediately above the die hole is a straight hole in terms of not increasing pressure loss.
  • the connection portion between the introduction hole and the base hole is tapered.
  • the polymer discharged from the mouthpiece hole is solidified by passing through a heat retaining and cooling region, and then taken up by a roller (godet roller) that rotates at a constant speed. If the heat retention region is excessively long, the yarn-forming property is deteriorated, so that it is preferably up to 200 mm from the base surface, and more preferably up to 100 mm.
  • the atmospheric temperature can be increased by using a heating means, and the temperature range is preferably 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • Inert gas, air, water vapor, or the like can be used for cooling, but it is preferable to use an air flow that is blown out in parallel or in an annular shape from the viewpoint of reducing the environmental load.
  • the take-up speed is preferably 50 m / min or more, and more preferably 500 m / min or more in order to reduce productivity and single yarn fineness. Since the liquid crystalline polyester cited as a preferred example in the present invention has a suitable spinnability at the spinning temperature, the take-up speed can be increased, and the upper limit is 2000 m / min or less.
  • the spinning draft defined by the quotient obtained by dividing the take-up speed by the discharge linear speed is preferably 1 or more and 500 or less, and more preferably 10 or more and 100 or less from the viewpoint of improving the yarn forming property and improving the uniformity of the fineness. preferable.
  • melt spinning it is preferable to add an oil agent between the cooling and solidification of the polymer and the winding to improve the handleability of the fiber.
  • the oil agent known ones can be used, but a polyether compound is used in that it improves the unwinding property when unwinding the fiber (hereinafter referred to as the spinning yarn) obtained by melt spinning in the rewinding before solid phase polymerization.
  • the spinning yarn it is preferable to use an aqueous emulsion of a smoothing agent mainly composed of lauryl alcohol and an emulsifier mainly composed of lauryl alcohol.
  • Winding can be carried out using a known winding machine to form a package such as pirn, cheese, corn, etc.
  • wrapping with a roller that does not contact the surface of the package during winding does not give the fiber a frictional force. It is preferable in that it is not fibrillated.
  • the spinning yarn is subjected to solid phase polymerization.
  • solid phase polymerization By performing solid phase polymerization, the molecular weight is increased, thereby increasing strength, elastic modulus, and elongation.
  • Solid-phase polymerization can be processed in the form of a cake, tow (for example, on a metal mesh), or continuously as a thread between rollers, but the equipment can be simplified and productivity can be improved. It is preferable to carry out in the form of a package in which fibers are wound around a core from the point.
  • Forming such a package by winding with melt spinning is desirable in order to improve equipment productivity and production efficiency. However, it is better to rewind and form the spinning yarn while adjusting the winding shape and winding tension. Is preferable because the winding density can be reduced.
  • the general control method of the winder is to control the speed of the winder by detecting the tension or speed via a speed control roller.
  • the tension detection method increases the winding tension
  • the speed detection method In the case of a liquid crystal polyester fiber having a low elongation and a high elastic modulus, tension fluctuation due to a minute change in speed becomes large, causing problems such as traversing and thread breakage. For this reason, it is preferable that the rewinding is performed directly from the spinning yarn package by a winder having a controlled rotation speed without using a speed control roller.
  • the yarn speed may gradually change over time, but the change in a short time is small, the tension can be kept at a low value, the winding density is small, A package with less twilight can be obtained.
  • the winding density can be reduced as the winding tension is decreased, it is preferably 1.0 cN / dtex or less, more preferably 0.60 cN / dtex or less, and further preferably 0.15 cN / dtex or less.
  • the lower limit is 0.00.5 cN / dtex or more.
  • a winding speed of 800 m / min or less, further 500 m / min or less, particularly 400 m / min or less is effective for lowering the winding density, while the winding speed is high for productivity. It is more advantageous, and it is preferably 50 m / min or more, more preferably 100 m / min or more, and particularly preferably 200 m / min or more.
  • the speed may change with time, but the winding speed in this case indicates the maximum speed. .
  • the contact pressure is preferably 400 gf or less, more preferably 300 gf. Hereinafter, it is more preferably 200 gf or less. If the contact pressure is excessively low, the contact roll floats from the package and falls, so the contact pressure is preferably 50 gf or more.
  • the contact pressure is also related to the contact length between the contact roll and the package (also referred to as a winding stroke or traverse length), and the contact pressure needs to be increased as the contact length is longer. The longer the contact length, the higher the winding amount of the package. Therefore, the contact length is preferably 100 mm or more. On the other hand, if the contact length is excessively long, the variation in tension at the end face during unraveling after solid phase polymerization becomes large, so the contact length is preferably 500 mm or less.
  • the winding form is preferably a tapered end winding with both ends tapered.
  • the taper angle is preferably 75 ° or less, more preferably 70 ° or less, and more preferably 60 ° or less. Further, when the taper angle is small, the fiber package cannot be enlarged, and therefore, 15 ° or more is preferable, 30 ° or more is more preferable, and 40 ° or more is more preferable.
  • the taper angle referred to in the present invention is defined by the following equation.
  • the number of winds is also important for preventing fusion.
  • the number of winds referred to here is the number of times the spindle rotates during a half-reciprocation of the traverse. Indicates that the twill angle is small.
  • the smaller the number of winds the smaller the contact area between the fibers, which is advantageous for avoiding fusion.
  • the twill at the end face can be reduced and the package shape is improved. From these points, the wind number is preferably 2.0 or more and 20.0 or less, more preferably 3.0 or more and 15.0 or less, and more preferably 5.0 or more and 10.0 or less.
  • the winding density of the package subjected to solid phase polymerization is preferably 0.60 g / cc or less.
  • the winding density is a value calculated by Wf / Vf from the occupied volume Vf (cc) of the package and the weight Wf (g) of the fiber obtained from the dimensions of the package and the bobbin serving as the core material.
  • the occupied volume Vf is a value obtained by actually measuring the outer dimensions of the package or by taking a photograph and measuring the outer dimensions on the photograph and assuming that the package is rotationally symmetric and calculating Wf. Is a value calculated from the fineness and the winding length, or a value measured by a weight difference before and after winding.
  • the winding density is more preferably 0.50 g / cc or less, even more preferably less than 0.50 g / cc, and 0.35 g / cc.
  • the following is more preferable.
  • the winding density is preferably 0.01 g / cc or more, more preferably 0.03 g / cc or more, and 0.05 g / cc. It is more preferable to set it as cc or more, and 0.20 g / cc or more is especially preferable.
  • the bobbin used for forming the fiber package may be any cylindrical one as long as it has a cylindrical shape, and is attached to a winder when rewinding, and is rotated to wind the fiber to form a package.
  • the fiber package can be processed integrally with the bobbin, but only the bobbin can be extracted from the fiber package for processing.
  • the bobbin needs to withstand the solid phase polymerization temperature, and is preferably made of a metal such as aluminum, brass, iron or stainless steel. In this case, it is preferable that the bobbin has a large number of holes because the polymerization reaction by-products can be removed quickly and solid-phase polymerization can be efficiently performed.
  • the outer skin when extracting and processing a bobbin from a fiber package, it is preferable to attach the outer skin to the bobbin outer layer. In any case, it is preferable to wind a cushion material around the outer layer of the bobbin and wind up the liquid crystalline polyester melt-spun fiber thereon.
  • a cushion material in order to prevent fusion with the liquid crystalline polyester at the time of solid phase polymerization, a highly heat-resistant organic fiber, for example, a felt made of para-aramid fiber or meta-aramid fiber is preferable, and the thickness is 0.1 mm or more and 20 mm or less. Is preferred.
  • the above-described outer skin can be substituted with this cushion material.
  • the yarn length of the package subjected to solid phase polymerization is preferably 150,000 m or more, and more preferably 200,000 m or more in order to improve productivity and continuity in high-order processing.
  • the fiber weight is preferably 15 g or more, more preferably 100 g or more. Each upper limit is 4 million m or less and 20 kg or less.
  • the oil adhering method may be a guide oil supply method, but in order to uniformly adhere to a fine fiber such as a monofilament, adhesion with a metal or ceramic kiss roll (oiling roll) is preferable.
  • oil component it is better to have high heat resistance because it is not volatilized by high-temperature heat treatment in solid phase polymerization.
  • Methylphenyl polysiloxane and the like and mixtures thereof.
  • siloxane compounds are particularly preferable because they have an effect on slipperiness in addition to the effect of preventing fusion in solid phase polymerization.
  • the amount of oil attached to the fiber is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1.0% by weight or more, still more preferably 2.0% by weight or more, because the larger the oil content, the more the fusion can be suppressed. 0.0% by weight or more is particularly preferable. On the other hand, if the amount is too large, the fiber deteriorates sticky handling. In order to deteriorate the process passability in the subsequent step, 10.0% by weight or less is preferable, 6.0% by weight or less is more preferable, and 4.0% by weight or less is more preferable.
  • the oil adhesion amount to a fiber refers to the value calculated
  • the solid phase polymerization temperature is preferably such that the maximum temperature reached is Tm 1-60 ° C. or higher, where Tm1 (° C.) is the endothermic peak temperature of the liquid crystalline polyester fiber subjected to solid phase polymerization.
  • Tm1 is melting
  • the maximum attainment temperature it is preferable for the maximum attainment temperature to be less than Tm1 (° C.) for preventing fusion.
  • the solid-phase polymerization temperature can be increased to about Tm1 + 100 ° C. of the liquid crystal polyester fiber before the solid phase polymerization.
  • Tm1-60 ° C.
  • Tm1 ° C.
  • the solid phase polymerization time is preferably 5 hours or more at the maximum temperature, and more preferably 10 hours or more in order to sufficiently increase the molecular weight, that is, the strength, elastic modulus, and elongation of the fiber.
  • the effects of increasing the strength, elastic modulus, and elongation are saturated with the elapsed time, so that it is preferably 100 hours or less, more preferably 50 hours or less, in order to increase productivity.
  • the fiber is unwound from the solid-state polymerized package, but in order to suppress fibrillation when peeling the slight fusion generated in the solid-phase polymerization, the rotating shaft is rotated while the solid-state polymerization package is rotated. It is preferable that the yarn is unwound by so-called side take-up, in which the yarn is unwound in the vertical direction (fiber circumferential direction).
  • the winding diameter decreases with the unwinding and the speed gradually decreases.
  • processing at a constant speed cannot be performed.
  • the surface pressure is applied at a low level in the rewinding before solid-phase polymerization, and the traverse is not swung so that the winding density is low and the traversing is small.
  • the traverse is not swung so that the winding density is low and the traversing is small.
  • the removal method, the liquid used for the removal, the surfactant, the temperature of the liquid, the contact time, the contact length, etc. are the same as those described in the production examples of the liquid crystal polyester fiber of the present invention described above.
  • the removal rate of the anti-fusing agent in the removing step is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more in order to improve the passability of the high-order processing step.
  • Tm1 + 20 ° C. the temperature of Tm1 + 20 ° C. is maintained for 5 minutes, and the temperature of the exothermic peak observed when measured under a temperature drop condition of 20 ° C./min is defined as Tc (° C.).
  • ⁇ Hc the temperature of the exothermic peak observed when measured under a temperature drop condition of 20 ° C./min was measured.
  • the mixture was cooled to 50 ° C., and the endothermic peak observed when the temperature was again measured at 20 ° C./min was defined as Tm2, and the heat of fusion ( ⁇ Hm2) (J / g) at Tm2 was measured.
  • Tm2 the heat of fusion
  • Tm2 The endothermic peak observed when measured under temperature conditions was defined as Tm2, and Tm2 was defined as the melting point of the polymer.
  • the low load point determined here when the low load point determined here is in the non-linear region, a straight line is drawn on the low load side along the load-displacement curve so as to pass the yield point, and the deviation between the straight line and the displacement is within 0.1 ⁇ m.
  • the minimum load point is The high load side was a point with a load of about 100 mN. If the point on the high load side exceeds the yield point load, a straight line is drawn on the high load side along the load-displacement curve so as to pass the point on the low load side, and the displacement deviation from that line is zero. The point of maximum load within 1 ⁇ m was taken as the point on the high load side.
  • l in the following formula is calculated as 500 ⁇ m
  • the single fiber radius is a value obtained by measuring the diameter of the sample 10 times using an optical microscope before the test and halving the average diameter obtained by averaging this. Was used. Further, the load-displacement curve was measured 5 times for the sample 1 level, the compression modulus was also calculated 5 times, and the average of these was taken as the compression modulus.
  • Apparatus Instron super precision material testing machine Model 5848 Indenter: Diamond flat indenter (square with a side of 500 ⁇ m) Test speed: 50 ⁇ m / min Sampling speed: 0.1 second Data processing system: “Merlin” manufactured by Instron Measurement atmosphere: At room temperature in air (23 ⁇ 2 ° C., 50 ⁇ 5% RH)
  • Wear resistance C A fiber with a load of 1.23 cN / dtex is suspended vertically, and a ceramic bar guide (made by Yuasa Yido Co., Ltd., material YM-99C) with a diameter of 4 mm is contacted with the fiber so as to be perpendicular to the fiber. Press at 2.7 °, rub the guide in the fiber axis direction at a stroke length of 30 mm and a stroke speed of 600 times / minute, observe with a stereomicroscope every 15 seconds, and generate white powder or fibrils on the bar guide or on the fiber surface Was measured, and the average value of five times excluding the maximum value and the minimum value among the seven measurements was determined as the wear resistance C.
  • the abrasion resistance C was evaluated by the same test method for multifilaments.
  • Running tension and running stress were measured using a tension meter (MODEL TTM-101) manufactured by Toray Engineering. In addition, a tension meter capable of measuring a full scale of 5 g and an accuracy of 0.01 g was used for the extremely low tension. The measured traveling tension was converted into a unit and divided by the fineness of the treated fiber to obtain the traveling stress as a unit of cN / dtex.
  • MODEL TTM-101 manufactured by Toray Engineering.
  • a tension meter capable of measuring a full scale of 5 g and an accuracy of 0.01 g was used for the extremely low tension.
  • the measured traveling tension was converted into a unit and divided by the fineness of the treated fiber to obtain the traveling stress as a unit of cN / dtex.
  • Reference example 1 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 870 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 327 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 89 parts by weight of hydroquinone, 292 parts by weight of terephthalic acid, 157 parts by weight of isophthalic acid Then, 1460 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of the total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 335 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 335 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 40 minutes. When the torque reached 28 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged into a strand-like material through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference example 2 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation pipe, 870 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 327 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 89 parts by weight of hydroquinone, 292 parts by weight of terephthalic acid, 157 parts by weight of isophthalic acid Then, 1433 parts by weight of acetic anhydride (1.08 equivalent of the total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 330 degreeC in 4 hours.
  • Reference Example 3 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 1008 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 508 parts by weight of 6-hydroxy-2-naphthoic acid and 1071 parts by weight of acetic anhydride (1.05 moles of total phenolic hydroxyl groups) Equivalent) was charged into a reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, and then the reaction was carried out at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 325 degreeC in 4 hours.
  • the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged into a strand-like material through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference example 5 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 808 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 411 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 104 parts by weight of hydroquinone, 314 parts by weight of terephthalic acid, 209 parts by weight of isophthalic acid Then, 1364 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of the total phenolic hydroxyl groups) was charged, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 300 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 300 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference Example 6 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation pipe, 323 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 436 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 109 parts by weight of hydroquinone, 359 parts by weight of terephthalic acid, 194 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 325 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 325 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference example 7 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation pipe, 895 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 168 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 40 parts by weight of hydroquinone, 135 parts by weight of terephthalic acid, 75 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 365 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 365 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, the reaction was continued for another 20 minutes, and the polycondensation was completed when the torque reached 15 kgcm.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference Example 8 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation pipe, 671 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 235 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 89 parts by weight of hydroquinone, 224 parts by weight of terephthalic acid, 120 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 340 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 340 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference Example 9 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 671 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 335 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 30 parts by weight of hydroquinone, 224 parts by weight of terephthalic acid, 120 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 305 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 305 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference Example 10 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 671 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 268 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 69 parts by weight of hydroquinone, 314 parts by weight of terephthalic acid, 30 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 355 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 355 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Reference Example 11 In a 5 L reaction vessel equipped with a stirring blade and a distillation tube, 671 parts by weight of p-hydroxybenzoic acid, 268 parts by weight of 4,4′-dihydroxybiphenyl, 69 parts by weight of hydroquinone, 150 parts by weight of terephthalic acid, 194 parts by weight of isophthalic acid Then, 1011 parts by weight of acetic anhydride (1.10 equivalents of total phenolic hydroxyl groups) was added, and the temperature was raised from room temperature to 145 ° C. over 30 minutes with stirring in a nitrogen gas atmosphere, followed by reaction at 145 ° C. for 2 hours. Then, it heated up to 310 degreeC in 4 hours.
  • the polymerization temperature was maintained at 310 ° C., the pressure was reduced to 133 Pa in 1.5 hours, and the reaction was continued for another 20 minutes. When the torque reached 15 kgcm, the polycondensation was completed.
  • the inside of the reaction vessel was pressurized to 0.1 MPa, the polymer was discharged to a strand through a die having one circular discharge port having a diameter of 10 mm, and pelletized by a cutter.
  • Table 1 shows the characteristics of the liquid crystalline polyesters obtained in Reference Examples 1 to 11. Each resin was heated and heated in a nitrogen atmosphere on a hot stage, and the transmitted light of the sample was observed under polarized light. As a result, optical anisotropy (liquid crystallinity) was confirmed. The melt viscosity was measured using a Koka flow tester at a temperature of melting point + 10 ° C. and a shear rate of 1000 / s.
  • Example 1 After vacuum drying at 160 ° C. for 12 hours using the liquid crystalline polyester of Reference Example 1, melt extrusion with a ⁇ 15 mm single screw extruder manufactured by Osaka Seiki Co., Ltd., and supplying the polymer to the spinning pack while measuring with a gear pump did.
  • the polymer was filtered using a metal nonwoven fabric filter, and the polymer was discharged from the die.
  • the discharged polymer passes through a 40 mm heat insulation region, and then is cooled and solidified from the outside of the yarn by an annular cooling air flow at 25 ° C., and then mainly a smoothing agent mainly composed of a polyether compound and lauryl alcohol.
  • the oil agent which consists of the water emulsion of the emulsifier made was given, and all the filaments were taken up by the 1st godet roll. After this is passed through the second godet roll at the same speed, one of all the filaments is sucked with a suction gun, and the other is passed through a dancer arm with a PAN winder (EFT take-up winder manufactured by Kozu Seisakusho, It was wound up in the shape of a pan with no contact roll in contact with the winding package. During winding, yarn breakage did not occur, and the yarn forming property was good. Table 2 shows the spinning conditions and the physical properties of the spun fiber.
  • the spun fiber package was rewound before solid phase polymerization using an SSP-MV type rewinder (contact length 200 mm, wind number 8.7, taper angle 45 °) manufactured by Kozu Seisakusho.
  • Spinning fibers are unwound in the longitudinal direction (perpendicular to the fiber circulation direction), and do not use a speed control roller, but use an oiling roller (satin-finished stainless steel roll) to produce polydimethylsiloxane (manufactured by Dow Corning Toray).
  • a water emulsion having SH 200) of 5.0% by weight was used as an oil agent, and the oil was supplied.
  • a stainless steel perforated bobbin wound with Kevlar felt (weight per unit area 280 g / m 2 , thickness 1.5 mm) was used, and the surface pressure was 100 gf.
  • Table 3 shows the rewinding conditions.
  • the bobbin made of stainless steel was removed from the wound package, and solid state polymerization was performed in a package state in which the fiber was wound around Kevlar felt.
  • the temperature is raised from room temperature to 240 ° C. in about 30 minutes using a closed oven, maintained at 240 ° C. for 3 hours, and then heated to the final temperature at 4 ° C./hour.
  • the temperature program was held.
  • the atmosphere was supplied with dehumidified nitrogen at a flow rate of 20 NL / min, and exhausted from the exhaust port so that the inside of the chamber was not pressurized.
  • Table 3 also shows the solid-state polymerization conditions and solid-state polymerization fiber properties.
  • the fiber was unwound from the package after the solid-phase polymerization, continuously removed (washed), and subjected to high-temperature non-contact heat treatment. Insert the package after solid-phase polymerization into a free-roll creel (having a shaft and bearings, the outer layer can rotate freely. There is no brake and drive source), and from here the yarn is pulled out in the transverse direction (fiber circulation direction) and continuously Then, the fiber was passed through a bathtub having slits at both ends (without a guide contacting the fiber inside), and the oil agent was washed and removed.
  • the cleaning liquid is 50 ° C.
  • the washed fibers passed through a bearing roller guide and then passed through a first roller with a separate roller.
  • a creel is a free roll
  • the unwinding from a solid phase polymerization package is performed and the fiber is run.
  • the washed fiber was wound around the first roller and collected, and the amount of oil adhered was measured. As a result, the amount adhered was 0.4% by weight. It can be seen that the amount of oil adhesion can be greatly reduced by washing.
  • the fiber that passed through the first roller was passed through a slit heater and subjected to high temperature heat treatment. No guides are provided in the slit heater, and the heater and fiber are not in contact with each other.
  • the fiber after passing through the heater was passed through a second roller with a separate roller. The first roller and the second roller were at the same speed.
  • the fiber that has passed through the second roller is provided with an oil agent comprising a smoothing agent mainly composed of a polyether compound and a water emulsion of an emulsifier mainly composed of lauryl alcohol by a ceramic oiling roller, and a winder (ET- 8T type governing winder).
  • the winding conditions at this time were tension 15 gf, surface pressure 120 gf, taper angle 60 °, wind number 8.7, and contact length 200 mm.
  • Table 4 shows the conditions of unraveling, washing, high-temperature heat treatment, and fiber properties after high-temperature heat treatment.
  • ⁇ n of this liquid crystal polyester fiber was 0.35 and had a high orientation.
  • the fiber of Example 1 has high strength, high elastic modulus, high elongation, and high wear resistance.
  • the fluctuation waveform of U% H and the fluctuation value of the outer diameter measurement are small, and the uniformity of the fiber diameter in the longitudinal direction is also excellent.
  • Table 4 also shows the results of evaluation of the test fabric using this fiber. Since it has high abrasion resistance and excellent uniformity in the fiber diameter in the longitudinal direction, the process passability, weaving property, and textile quality were excellent. Since there is no abnormality in fiber diameter and opening, there are no defects when printing screens and filter meshes, and it can be expected to have good characteristics.
  • Comparative Example 1 The package after solid phase polymerization obtained by the same method as in Example 1 was unwound and washed in the same manner as in Example 1, and then wound once with an ET-8T type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho. I took it. In terms of the relationship with Example 1, it corresponds to winding after passing through the first roller. The winding conditions at this time were tension 15 gf, surface pressure 120 gf, taper angle 60 °, wind number 8.7, and contact length 200 mm. Initially, as in Example 1, unwinding and washing were performed at 400 m / min, and winding was performed. However, yarn breakage occurred frequently with the winder, and the speed was reduced to 200 m / min and wound.
  • the fiber was drawn out from the wound fiber package in the longitudinal direction (perpendicular to the fiber circulation direction) and subjected to high-temperature heat treatment in the same manner as in Example 1.
  • the package is placed in front of the first roller, and the fiber is fed by longitudinally unraveling.
  • fluff presumed to be fibrils was wound around the first roller, and in particular, in the latter half of the treatment, the yarn separation from the first roller became unstable and the running stability deteriorated.
  • Table 4 shows the conditions of unraveling, washing, high-temperature heat treatment, and fiber properties after high-temperature heat treatment.
  • the fiber of Comparative Example 1 has high strength, high elastic modulus, high elongation, and high wear resistance.
  • the variation value is large and the uniformity of the fiber diameter in the longitudinal direction is inferior. This is presumably because fibrils are generated by once winding the solid phase polymerized liquid crystal polyester fiber.
  • the results of evaluation of the test fabric using this fiber are also shown in Table 4, but the process passability was rejected, the weaving property, and the fabric quality were poor.
  • the defect of the fabric quality was conspicuous in the second half of the weaving, fibrillation, entrapping of fibril deposits, etc. were carried out in the inner layer part of the fiber after heat treatment, and therefore the outer layer part once the fiber after solid phase polymerization was wound up. It is presumed that there were many defects, and the process passability, weaving property, and textile quality were deteriorated.
  • Comparative Example 2 From a spun fiber package obtained in the same manner as in Example 1, the fiber is unwound in the longitudinal direction in the same manner as in Example 1 of Patent Document 2, and a winder with a constant speed without using a speed control roller ( Rewinding was performed using an ET-68S controlled winding machine manufactured by Kozu Seisakusho. The core material for rewinding was the same as in Example 1, but no surface pressure was applied, and the package form was a taper end winding with a taper angle of 20 °, and the traverse width was constantly swung by remodeling the taper width adjusting mechanism. did. Table 3 shows the rewinding conditions. This was subjected to solid phase polymerization in the same manner as in Example 1.
  • the fiber physical properties after solid-phase polymerization are shown in Table 3.
  • the physical property values at this stage are the same as in Example 1. An attempt was made to unwind and wash this in the same manner as in Example 1, but the yarn breakage occurred frequently, and the yarn breakage occurred even when the speed was reduced to 200 m / min. In this way, when the unwinding is performed without using the feeding device because the winding density is reduced by performing the rewinding without applying the surface pressure by the same method as in Example 1 of Patent Document 2, It is considered that the yarn breakage occurred because the unwinding tension increased and the package deformed.
  • the taper width was constantly oscillated in the rewinding before solid-phase polymerization, and the end surface was broken, so that the end surface was formed in the taper part, and the diameter changed, making it difficult to unwind at a constant speed. It is probable that a cut occurred.
  • Comparative Example 3 A package after solid phase polymerization obtained by the same method as in Comparative Example 2 (the same method as in Example 1 of Patent Document 2) is mounted on a delivery roll (motor-driven constant rotation delivery), and a speed control roller Without passing through, it was attempted to wind up by washing, high-temperature heat treatment, and additional oil in the same manner as in Example 1. However, when passing through a high-temperature heat treatment heater, the speed fluctuation of the winder increased, and yarn breakage occurred even at 200 m / min. It is considered that the winding tension is transmitted to the fibers in the high-temperature heat treatment, so that the heat treatment tension becomes excessively large and fusing occurs. As described above, in the same manner as in Example 1 of Patent Document 2, when the package after solid-phase polymerization is sent out by a delivery roll, the unraveling-washing-heat treatment cannot be continued, and fibers cannot be obtained.
  • Comparative Example 4 Weaving evaluation was performed using the solid-state polymerized yarn obtained by the same method as in Comparative Example 1 without performing high-temperature heat treatment.
  • the physical properties of the fibers are shown in Table 4, but the abrasion resistance is lowered by the washing as compared with the solid phase polymerized yarn.
  • the weaving evaluation the yarn breakage and fibril accumulation became remarkable before weaving even 1 m, and the evaluation was stopped because of poor processability.
  • high temperature heat treatment is not performed, and the liquid crystal polyester fiber having a peak half width at Tm1 of less than 15 ° C. is inferior in wear resistance, and inferior in high-order process passability and weaving.
  • Examples 2-4 Here, the fiber diameter (fineness) and the number of filaments were evaluated. Melt spinning was carried out in the same manner as in Example 1 except that the spinning conditions were those shown in Table 2. In Example 4, all the discharged filaments are rolled up together. Although the yarn forming property was good, in Example 2, the yarn breakage occurred once, so the yarn was threaded again, but no yarn breakage was observed thereafter. The obtained spinning fiber properties are also shown in Table 2. This was rewound before solid phase polymerization in the same manner as in Example 1 except that the rewinding conditions were the conditions shown in Table 3. Next, solid phase polymerization was performed in the same manner as in Example 1. The obtained solid state polymerized fiber properties are shown in Table 3.
  • Example 2 The unpacking, washing and high temperature heat treatment were continuously performed in the same manner as in Example 1 except that the conditions of unzipping, washing and high temperature heat treatment were changed to the conditions shown in Table 4.
  • Example 2 the yarn separation from the first roller became unstable and the running stability was slightly deteriorated, but the yarn breakage did not occur.
  • Table 4 shows the fiber properties after the high-temperature heat treatment.
  • Table 4 also shows the results of weaving evaluation using the obtained fibers.
  • the process passability, weaving property, and fabric quality were excellent.
  • Example 2 a standstill due to yarn breakage occurred immediately after the start of evaluation, and fibrils were mixed, but the latter half was smooth. This is probably because the abrasion resistance is slightly inferior, so that a small amount of fibrils accumulated during the unraveling-cleaning-high temperature heat treatment process, and fibril deposits were mixed in the outer layer portion of the package after the high temperature heat treatment.
  • Examples 5-14 Here, the resin composition was evaluated. Melt spinning was performed in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystalline polyesters obtained in Reference Examples 2 to 11 were used and the spinning conditions were as shown in Table 2. In Examples 6, 7, and 10, yarn breakage occurred once during spinning, but no yarn breakage occurred after re-threading. The obtained spinning fiber properties are shown in Table 2. Rewinding before solid phase polymerization was performed in the same manner as in Example 1 except that the rewinding conditions were set as shown in Table 3. Further, the solid phase polymerization was performed in the same manner as in Example 1 except that the final temperature of the solid phase polymerization was set to the conditions shown in Table 3. The obtained solid state polymerized fiber properties are shown in Table 3.
  • Example 4 The unpacking, washing and high temperature heat treatment were continuously performed in the same manner as in Example 1 except that the conditions of unzipping, washing and high temperature heat treatment were changed to the conditions shown in Table 4.
  • Example 6 and 7 yarn separation from the first roller became unstable, and yarn breakage occurred once each.
  • Examples 13 and 14 running stability was slightly deteriorated, but yarn breakage did not occur.
  • Table 4 shows the fiber properties after the high-temperature heat treatment.
  • Examples 15 and 16 Here, the influence of the surface pressure in the rewinding before solid phase polymerization was evaluated. From the spun fiber package obtained in the same manner as in Example 3, rewinding before solid phase polymerization was performed in the same manner as in Example 3 except that the rewinding conditions were set as shown in Table 5, and the same as in Example 3 was performed. Solid state polymerization was carried out by this method. The obtained solid state polymerized fiber properties are shown in Table 5. This was continuously carried out under the same conditions as in Example 3 by unpacking, washing and high-temperature heat treatment. In Examples 15 and 16, the unwinding property was slightly unstable, and each yarn breakage occurred once. The obtained fiber properties after high temperature heat treatment are shown in Table 6.
  • Table 6 also shows the results of weaving evaluation using the obtained fibers.
  • a stop due to yarn breakage occurred immediately after the start of evaluation, and fibrils were mixed, but the latter half was smooth.
  • a slight fusion of the solid-state polymerization package caused a slight fibril generation during unraveling, which was accumulated, and fibril deposits were mixed into the outer layer of the package after the high-temperature heat treatment.
  • fibrils were deposited on the guides in the process after weaving, but Example 16 was slightly inferior.
  • the fluctuation waveform of U% H the fluctuation value of the outer diameter measurement It is thought that the results were slightly inferior in terms of process passability, weaving property, and textile quality.
  • Comparative Example 5 From the spun fiber package obtained in the same manner as in Example 3, rewinding before solid phase polymerization was performed in the same manner as in Example 15, except that the surface pressure in rewinding before solid phase polymerization was 500 gf. Solid phase polymerization was carried out in the same manner as above. However, the obtained solid-state polymerized yarn package was extremely fused and could not be unwound because yarn breakage occurred.
  • Example 17 Here, the oil adhesion amount was evaluated. Regarding the oil agent to be attached by rewinding before solid phase polymerization from the spun fiber package obtained in the same manner as in Example 3, the concentration of polydimethylsiloxane (SH200 manufactured by Toray Dow Corning) is 2.5% by weight in water emulsion. Except for the above, rewinding was performed before solid phase polymerization in the same manner as in Example 3, and solid phase polymerization was further performed in the same manner as in Example 3. The obtained solid state polymerized fiber properties are shown in Table 5. Since the concentration of the oil is reduced, the amount of oil attached is reduced. This was continuously carried out under the same conditions as in Example 3 by unzipping, washing and high temperature heat treatment. In Example 17, the unwinding property was slightly unstable, and one yarn breakage occurred. The obtained fiber properties after high temperature heat treatment are shown in Table 6.
  • Example 17 The results of the weaving evaluation using the obtained fibers are also shown in Table 6.
  • Example 17 a stoppage due to yarn breakage occurred immediately after the start of evaluation, and fibrils were mixed, but the latter half was smooth.
  • a slight fusion of the solid-state polymerization package caused a slight fibril generation during unraveling, which was accumulated, and fibril deposits were mixed into the outer layer of the package after the high-temperature heat treatment.
  • Example 17 since the amount of oil attached is small, slight fusion occurs, and slight fibrils occur during unraveling, so the fluctuation waveform of U% H and the fluctuation value of the outer diameter measurement are slightly larger. It is thought that the results were slightly inferior in process passability, weaving property, and textile quality.
  • Example 18 Using the liquid crystalline polyester obtained in Reference Example 2, after vacuum drying at 160 ° C. for 12 hours, it was melt-extruded with a ⁇ 15 mm single screw extruder (heater temperature 290 to 340 ° C.) manufactured by Osaka Seiki Machine Co., Ltd. The polymer was supplied to the spinning pack while measuring with a gear pump. The spinning temperature from the extruder to the spinning pack at this time was 345 ° C.
  • the polymer was filtered using a metal nonwoven fabric filter (LFW-10 manufactured by Watanabe Yoshikazu Seisakusho Co., Ltd.), and the discharge rate was 3.0 g / min from a die having five holes with a hole diameter of 0.13 mm and a land length of 0.26 mm ( The polymer was discharged at a rate of 0.6 g / min per single hole.
  • a metal nonwoven fabric filter LFW-10 manufactured by Watanabe Yoshikazu Seisakusho Co., Ltd.
  • the discharged polymer is allowed to pass through a 40 mm heat insulation region, and then cooled and solidified from the outside of the yarn with an annular cooling air, applied with a polyether-based spinning oil, and all 5 filaments are taken up by a first godet roll of 1200 m / min. It was. The spinning draft at this time is 32. After passing this through the second godet roll at the same speed, four of the five filaments are sucked with a suction gun, and the remaining one is a pirn winder through the dancer arm (no contact roll contacting the winding package). Was wound up into the shape of a pan. During the winding time of about 100 minutes, yarn breakage did not occur and the yarn making property was good.
  • the physical properties of the obtained fiber were a fineness of 5.0 dtex, a strength of 5.9 cN / dtex, an elongation of 1.2%, and an elastic modulus of 514 cN / dtex.
  • a winder (SSP-MV8P type precision winder manufactured by Kozu Seisakusho Co., Ltd.) that unwinds fibers from the spun fiber package in the longitudinal direction (perpendicular to the fiber circulation direction) and does not use a speed-regulating roller. Using a contact length of 200 mm and a wind number of 8.7), the film was rolled back at 100 m / min and a surface pressure of 50 gf. At this time, polydimethylsiloxane (PDMS, SH200 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) uses 5.0% by weight of water emulsion as an anti-fusing agent, and this anti-adhesive agent using a satin finish stainless steel roll before the winder. Was applied to the fiber.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the adhesion amount of the anti-fusing agent was 3.0% by weight.
  • a stainless steel perforated bobbin wound with Kevlar felt weight per unit: 280 g / m 2 , thickness: 1.5 mm
  • the tension at the time of rewinding is 0.05 cN / dtex
  • the winding amount is It was 20,000 m.
  • the package form was a taper end winding with a taper angle of 45 °.
  • the winding density of the package thus wound up was 0.08 g / cm 3 .
  • the solid-state polymerization package is attached to a free rotating device, and the fiber is unwound in a water tank filled with a cleaning solution of 40 ° C. with a bath length of 100 cm (contact length of 100 cm) while unwinding the fibers in the transverse direction (fiber circulation direction).
  • the anti-fusing agent is removed by passing the treated fibers, drained by compressed air, and then rotated 6 times by a Nelson-type first roller of 200 m / min, continuously having a slit width of 5.6 mm and a length of 1000 mm. Heat treatment was performed at 480 ° C.
  • Table 7 shows the production conditions and evaluation results of the obtained fibers. When the bending and abrasion resistance evaluation of the obtained fiber was performed, it showed very excellent properties.
  • Comparative Example 6 The solid phase polymerization is carried out in the same manner as in Example 18, and then the obtained solid phase polymerization package is attached to a free rotating device, and the fibers are unwound in the lateral direction (fiber circumferential direction), and the Nelson method is 200 m / min. 6 lap yarns were wound around the roll, and wound with a winder (ET type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho). Further, while winding the wound fiber in the horizontal direction in the same manner, it was allowed to pass through a 40 ° C. water tank in the same manner as in Example 18 and was rotated six times around the first Nelson-type roller at 200 m / min.
  • a winder E type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho
  • Example 19 The solid phase polymerization is carried out in the same manner as in Example 18, and then the obtained solid phase polymerization package is attached to an apparatus that rotates freely, and the fibers are unwound in the lateral direction (fiber circulation direction), while the washing step of Example 18 is performed.
  • the heat treatment and forced cooling were performed in the same manner as in Example 18 after the Nelson-type first roller was rotated 6 times without passing through the process. Then, after winding 6 lap yarns around a 201 m / min Nelson-type second roller, it was wound up by a winder (ET type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho).
  • the properties of the obtained fiber are shown in Table 7. In Example 19, since cleaning was not performed, the result was slightly inferior to scum generation.
  • Example 18 In Example 18, without passing through the first roller, a 40 ° C. water tank, a heat treatment heater, and a forced cooling device were passed through, and a 6-thread thread was wound around a second Nelson-type roller of 201 m / min, and then a winder It wound up with (Kozu Seisakusho ET type
  • Comparative Example 8 The liquid crystal polyester fiber is treated in the same manner as in Example 18 until it passes through heat treatment and forced cooling, and is wound up with a winder (ET type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho) without using the second roller. It was. However, thread breakage occurred in a few minutes.
  • a winder ET type speed-controlled winder manufactured by Kozu Seisakusho
  • Comparative Example 9 A liquid crystal polyester fiber was obtained in the same manner as in Example 18 except that the heat treatment temperature was 385 ° C. (Tm1 + 50 ° C.). The properties of the obtained fiber are shown in Table 7. In Comparative Example 9, since the heat treatment temperature is low, the resulting fiber is inferior in the bending and abrasion resistance.
  • Example 20 A liquid crystal polyester fiber was obtained in the same manner as in Example 18 except that the heat treatment temperature was 415 ° C. (Tm1 + 80 ° C.). The properties of the obtained fiber are shown in Table 7. In Example 20, since the heat treatment temperature is high, excellent bending and abrasion resistant fibers are obtained.
  • Example 21 Solid phase polymerization was carried out in the same manner as in Example 18 except that the anti-fusing agent was not applied after the take-up. Thereafter, unwinding, removal of the anti-fusing agent, and heat treatment were performed in the same manner as in Example 18. However, when the first roller speed was 200 m / min, yarn breakage occurred due to the fusion of the package. When the first roller speed was reduced to 50 m / min, yarn breakage during unwinding did not occur, and the heat treatment temperature was lowered to 460 ° C. and the second roller was circulated at 50 m / min. Later, it was wound up with a winder. The properties of the obtained fiber are shown in Table 7. In Example 21, since no anti-fusing agent was given before solid phase polymerization, the amount of oil adhesion was small, yarn breakage occurred during unwinding, and the unwinding speed was as low as 50 m / min. Productivity is somewhat low.
  • the liquid crystal polyester fiber and the liquid crystal polyester monofilament of the present invention can be used particularly for filters and screens that are high mesh fabrics.

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Abstract

 示差熱量測定において、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)におけるピーク半値幅が15℃以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が25.0万以上200.0万以下であり、ウースター糸むら試験機でのハーフイナートダイアグラムマス波形における変動波形が10%未満である液晶ポリエステル繊維、ならびに液晶ポリエステル繊維をパッケージとなし、固相重合し、該パッケージから固相重合した液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ一旦巻き取ることなく引き続いて熱処理するに際し、熱処理の温度を固相重合後の液晶ポリエステル繊維の吸熱ピーク温度(Tm1)+60℃以上とするとともに、熱処理前後の該繊維の速度をそれぞれ第1ローラーおよび第2ローラーにより規制する液晶ポリエステル繊維の製造方法。

Description

液晶ポリエステル繊維およびその製造方法
 本発明は、液晶ポリエステル繊維および液晶ポリエステル繊維の製造方法に関するものである。本発明は、特に、ハイメッシュ織物であるフィルター、スクリーン紗用途に適した液晶ポリエステル繊維に関するものである。
 液晶ポリエステルは剛直な分子鎖からなるポリマーであり、溶融紡糸においてはその分子鎖を繊維軸方向に高度に配向させて固相重合を施すことにより、溶融紡糸で得られる繊維の中で高い強度、弾性率を有する。また、液晶ポリエステルは、固相重合により分子量が増加し融点が上昇するので、耐熱性、寸法安定性を有する(非特許文献1)。このように、液晶ポリエステル繊維は、固相重合を施すことにより、高強度、高弾性率、優れた耐熱性、熱寸法安定性を発現する。その一方で、液晶ポリエステル繊維は、剛直な分子鎖が繊維軸方向へ高配向しており緻密な結晶を生成しているため、繊維軸垂直方向への相互作用が低く、摩擦によりフィブリルが発生し耐摩耗性に劣るという欠点を持つ。
 近年、特にモノフィラメントからなるフィルター、スクリーン印刷用紗に対し、性能向上のため、織密度の高密度化(高メッシュ化)、開口部(オープニング)の大面積化の要望が強まっている。これを達成するために、単繊維繊度の細繊度化、高強度、高弾性率化が強く要求されている。そして、液晶ポリエステル繊維は高強度、高弾性率であるため期待が集まっている。一方で、高性能化のために開口部の欠点減少も同時に要求されている。しかしながら、液晶ポリエステル繊維は耐摩耗性に劣るため、フィブリルが発生するので、開口部の欠点減少については不利である。フィブリルは繊維製造工程での摩擦によって生じるため、繊維の耐摩耗性向上が求められている。またフィブリルは固相重合での融着を起点としても発生する。融着があると欠陥が生じ、繊維長手方向の強度、繊度の均一性が低下するので、融着欠陥の減少、すなわち繊維長手方向の強度、繊度の均一性向上が求められている。さらに、製織など繊維高次加工工程での工程通過性悪化および製織性そのものの悪化も、フィブリルの引っ掛かり、あるいはガイドへのフィブリルの堆積による張力変動が要因であり、液晶ポリエステル繊維の繊維長手方向の強度、繊度の均一性向上、繊維の耐摩耗性の向上が求められている。
 液晶ポリエステル繊維の耐摩耗性の改善については、液晶ポリエステル繊維を、示差熱量測定において50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)+10℃以上の温度で熱処理する技術が提案されている(特許文献1~3)。この技術は耐摩耗性の改善の点では優れているが、繊維長手方向の均一性の点では不十分であった。特許文献1~3に記載の技術は液晶ポリエステル繊維を繊維の状態で固相重合した後、これを解舒して一旦巻き取る工程、巻き取ったパッケージから繊維をもう一度解舒しつつ高温熱処理を施す工程の2工程からなる。固相重合後の解舒と高温熱処理が2工程となる理由は、固相重合後の解舒は速度を一定にすることが困難であり、速度一定の工程である高温熱処理と連続化することが不可能なためである。固相重合後の解舒の速度が一定でない理由は、固相重合したパッケージはわずかに融着しており、融着部分を強引に剥がすと繊維がフィブリル化するため低張力で解舒したいという背景があり、このためパッケージを積極駆動により回転させ、繊維を送り出すことが好ましく、回転数一定ならばパッケージの巻量の減少とともに送り出し速度が徐々に遅くなるためである。なお、送り出し速度が一定となるよう回転数を制御する方法も存在するが、液晶ポリエステルのように伸度が小さく、弾性率が高い繊維では、短時間での速度(回転数)変化に対する張力変動が大きいため糸切れしやすく、適用が難しい。
 特許文献1~3の技術では、固相重合した繊維を解舒して一度巻き取る点に課題がある。繊維の巻き取りにおいては繊維が緩まないよう張力をかけ、糸道ガイドを用いてトラバースさせつつパッケージに巻き上げる必要があるが、耐摩耗性が低い固相重合糸に張力をかけてガイドでトラバースさせると、特にトラバースの両端で張力が高くなるため繊維がわずかにフィブリル化してしまう。このわずかなフィブリル化は繊維の繊度や強度に対する影響は小さいが、剥がれたフィブリルがトラバースガイドに蓄積されることで、時間の経過、すなわち巻き量の増加と共に張力変動が大きくなり、突発的な張力異常による糸切れや激しいフィブリル化を招き、繊度や強度の局所低下を引き起こすのである。また、蓄積されたフィブリルが繊維に巻きこまれることもあり、この場合は繊度の局所増加の欠点となる。さらに、このような繊度が局所的に異常である固相重合糸を高温熱処理すると、フィブリル発生のため走行安定性が悪化し、高温熱処理での張力変動が大きくなり、繊度の異常をより悪化させる。繊維の溶断も引き起こしてしまう。
 また、固相重合での融着防止のために油剤を付与することが好ましいが、固相重合温度よりも固相重合後の高温熱処理温度は高いため、油剤は高温熱処理装置内で昇華物となって堆積し、時間の経過に伴い走行する繊維と接触して張力変動するという問題を引き起こす。その堆積物が巻き込まれて最終製品に残存した場合、織機でのガイド等に再度堆積し、走行不良や糸切れを引き起こす。このため固相重合用の油剤は、固相重合後の解舒時に洗浄除去することが好ましいが、洗浄除去すると油剤が持つ摩擦抵抗の低減効果も失われ、走行張力が高くなり、フィブリル化しやすくなるため、固相重合糸の巻き取りは一層不利となる。
 このように特許文献1~3の技術では比較的少量である数万m程度では問題が顕在化しにくいが、連続して処理する量が増えると繊維の長手方向に局所的な異常が発生してしまう。これは、固相重合後の繊維を解舒して一旦巻き取ることが原因である。
 なお、特許文献1、3では高温熱処理に関し「パッケージから繊維を解舒しつつ連続してもよい」との記載があるが、解舒にあたっては固相重合パッケージを「積極駆動により回転させることが好ましい」と記載されている。前述したように固相重合したパッケージを回転させると繊維の走行速度が一定とならないため、このような状態で解舒と高温熱処理を連続して行うと、熱処理速度が一定とならず、長手方向に強度や耐摩耗性のムラが生じる。また、解舒張力の変動がそのまま高温熱処理工程に伝わるため張力が変動し、糸切れや繊度の異常を招く。
 特許文献1には固相重合油剤の洗浄除去の記載はなく、油剤を除去した固相重合糸の解舒-熱処理連続処理に関しては何ら示唆がない。特許文献3には、洗浄除去の記載はあるが、解舒-熱処理の連続処理の記載はなく、技術的な示唆は見られない。また、特許文献1~3記載の工程では、処理された繊維をその都度、巻き取っており、巻取設備費用や運転要員の労務費などのコストアップが避けられなかった。
 以上のことから、従来技術では、高強度、高弾性率、高耐熱性を維持しつつ、耐摩耗性が高くフィブリル欠点のない液晶ポリエステル繊維を、低コスト、高収率で製造する技術はこれまで提案されていなかった。
特開2008-240228号公報 特開2008-240230号公報 国際公開2008/105439号パンフレット
技術情報協会編、「液晶ポリマーの改質と最新応用技術」(2006)(第235頁~第256頁)
 本発明の課題は、高強度、高弾性率、高耐熱性を有し、フィブリル欠点がなく、製織性、織物品位に問題のない優れた耐摩耗性を持ち、長手方向の均一性に優れた液晶ポリエステル繊維を提供することである。さらに、優れた液晶ポリエステル繊維を、低コスト、高収率で製造する方法を提供することである。
 上記課題を解決するために、本発明に係る液晶ポリエステル繊維は、示差熱量測定において、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)におけるピーク半値幅が15℃以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が25.0万以上200.0万以下であり、ウースター糸むら試験機でのハーフイナートダイアグラムマス波形における変動波形が10%未満であることを特徴とするものからなる。
 また、本発明に係る液晶ポリエステル繊維の製造方法は、液晶ポリエステル繊維をパッケージとなし、固相重合し、該パッケージから固相重合した液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ一旦巻き取ることなく引き続いて熱処理する液晶ポリエステル繊維の製造方法であって、該熱処理の温度を固相重合後の液晶ポリエステル繊維の吸熱ピーク温度(Tm1)+60℃以上とするとともに、熱処理前後の該繊維の速度をそれぞれ第1ローラーおよび第2ローラーにより規制することを特徴とする方法からなる。
 本発明に係る液晶ポリエステル繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性で、耐摩耗性に優れ、繊維長手方向の均一性に優れる。また、本発明に係る液晶ポリエステル繊維は、織り編み等の繊維の高次加工での工程通過性に優れるので、製織性に優れ、織密度の高密度化に優れることから、織物品位の優れた布帛を提供できる。特に、ハイメッシュ織物であるフィルター、スクリーン紗用途で、織密度の高密度化(高メッシュ化)、開口部(オープニング)の大面積化、開口部の欠点減少、製織性向上が達成でき、布帛の性能向上が図れる。
 本発明に係る液晶ポリエステル繊維の製造方法は、高強度、高弾性率、高耐熱性で、耐摩耗性が高くフィブリル欠点のない繊維長手方向の均一性に優れた液晶ポリエステル繊維を、低コスト、高収率で製造することができる。
 以下に、本発明に係る液晶ポリエステル繊維について詳細に説明する。
 本発明で用いられる液晶ポリエステルは、溶融時に異方性溶融相(液晶性)を形成し得るポリエステルである。この特性は、例えば液晶ポリエステルからなる試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を偏光下で観察することにより確認できる。
 本発明に用いる液晶ポリエステルは、例えばa)芳香族オキシカルボン酸の重合物、b)芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールまたは/および脂肪族ジオールの重合物、c)aとbとの共重合物などが挙げられる。脂肪族ジオールを用いない全芳香族ポリエステルであると、高強度、高弾性率、高耐熱性を有し、好ましい。
 芳香族オキシカルボン酸としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸など、または上記芳香族オキシカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられる。
 芳香族ジカルボン酸としては、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など、または上記芳香族ジカルボン酸のアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられる。
 芳香族ジオールとしては、ハイドロキノン、レゾルシン、ジオキシジフェニール、ナフタレンジオールなど、または上記芳香族ジオールのアルキル、アルコキシ、ハロゲン置換体などが挙げられる。脂肪族ジオールは、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などが挙げられる。
 本発明に用いる液晶ポリエステルは、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ハイドロキノン成分とテレフタル酸成分および/またはイソフタル酸成分とが共重合されたもの、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されたもの、p-ヒドロキシ安息香酸成分と6-ヒドロキシ2-ナフトエ酸成分とハイドロキノン成分とテレフタル酸成分とが共重合されたものが、紡糸性に優れ、高強度、高弾性率が達成でき、固相重合後の高温熱処理を行うことで耐摩耗性が向上することができ、好ましい。
 本発明に用いる液晶ポリエステルとしては、下記化1に示す構造単位(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)からなる液晶ポリエステルを用いることができる。なお、本発明において、構造単位とはポリマーの主鎖における繰り返し構造を構成し得る単位を指す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 この構造単位の組み合わせは、ポリマーの分子鎖に結晶性と非直線性(溶融紡糸可能な融点)を有することができる。ポリマーの融点と熱分解温度の間で設定される紡糸温度で良好な製糸性を有し、繊維長手方向に均一な繊維が得られ、適度な結晶性を有するため繊維の強度、弾性率を高めることができる。
 特に構造単位(II)、(III)の嵩高くなく、直線性の高いジオールからなる成分を組み合わせることで、繊維中の分子鎖は秩序よく乱れの少ない構造を取り、結晶性が過度に高まらず繊維軸垂直方向の相互作用も維持できる。これにより高い強度、弾性率が得られることに加えて、固相重合後に高温熱処理を施すことで特に優れた耐摩耗性も得られる。
 上記した構造単位(I)の比率は、構造単位(I)、(II)および(III)の合計に対して40~85モル%が好ましく、より好ましくは65~80モル%、さらに好ましくは68~75モル%である。結晶性を適度にすることができ高い強度、弾性率が得られ、融点も溶融紡糸可能な範囲となる。
 構造単位(II)の比率は、構造単位(II)および(III)の合計に対して60~90モル%が好ましく、より好ましくは60~80モル%、さらに好ましくは65~75モル%である。結晶性が過度に高まらず繊維軸垂直方向の相互作用も維持できるため、固相重合後に高温熱処理を施すことで耐摩耗性を高めることができる。
 構造単位(IV)の比率は、構造単位(IV)および(V)の合計に対して40~95モル%が好ましく、より好ましくは50~90モル%、さらに好ましくは60~85モル%である。ポリマーの融点が適切な範囲となり、ポリマーの融点と熱分解温度の間で設定される紡糸温度において良好な紡糸性を有し、長手方向に均一な繊維が得られる。ポリマーの結晶性が過度に高まらず、分子鎖の直線性が適度に緩くなるため、固相重合後の高温熱処理により繊維軸垂直方向の相互作用が高まり耐摩耗性を向上させることができる。
 本発明に用いる液晶ポリエステルの各構造単位の好ましい範囲は以下のとおりである。前記した構造単位(I)(II)(IV)の条件を満たすよう組成を調整することができる。
構造単位(I):45~65モル%
構造単位(II):12~18モル%
構造単位(III):3~10モル%
構造単位(IV):5~20モル%
構造単位(V):2~15モル%
 なお本発明で用いる液晶ポリエステルには、上記構造単位以外に、3,3’-ジフェニルジカルボン酸、2,2’-ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸(1,4-シクロヘキサンジカルボン酸)などの脂環式ジカルボン酸、クロロハイドロキノン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン等の芳香族ジオールおよびp-アミノフェノールなどを、本発明の効果を損なわない5モル%程度以下の範囲で共重合することができる。
 また、本発明の効果を損なわない5重量%以下の範囲で、ポリエステル、ポリオレフィンやポリスチレンなどのビニル系重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ポリケトン、脂肪族ポリケトン、半芳香族ポリエステルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などのポリマーを添加することができる。ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロン9T、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート、ポリエステル99Mなどを、添加することができる。なお、これらのポリマーの融点は、液晶ポリエステルの融点±30℃以内が好ましい。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、必要に応じて、各種金属酸化物、カオリン、シリカなどの無機物や、着色剤、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、相溶化剤等の各種添加剤を少量含有することができる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維のポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、分子量と称する)は25.0万以上200.0万以下である。25.0万以上の高い分子量を有することで高い強度、弾性率、伸度を有する。分子量は高いほど強度、弾性率、伸度が向上するため、30.0万以上が好ましく、35.0万以上がより好ましく、40.0万以上がさらに好ましい。なお本発明で言う分子量とは実施例記載の方法により求められた値とする。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、示差熱量測定において、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)におけるピーク半値幅が15℃以上である。この測定法におけるTm1は繊維の融点を表し、ピーク形状はその面積が広いほど、即ち融解熱量ΔHm1が大きいほど結晶化度が高く、また、その半値幅が狭いほど結晶の完全性は高いと言える。液晶ポリエステルは紡糸した後固相重合を施すことで、Tm1が上昇、ΔHm1が増加、半値幅は減少し、結晶化度、結晶の完全性が高くなることで繊維の強度、伸度、弾性率が増加、耐熱性が向上する。一方で耐摩耗性が悪化するが、これは結晶の完全性が高まることにより、結晶部と非晶部の構造差が顕著となるため、その界面で破壊が起こるためと考えられる。そこで本発明では、固相重合した繊維の特徴である高いTm1、高い強度、伸度、弾性率を維持したまま、ピーク半値幅を、固相重合していない液晶ポリエステル繊維のような15℃以上という値に増加させることで、結晶性を低下させて破壊の起点となる結晶/非晶の構造差を減少させ、フィブリル構造を乱し、繊維全体を柔軟化させることで耐摩耗性を高めることができる。Tm1におけるピーク半値幅は、高い方が耐摩耗性は高いため、好ましくは20℃以上である。上限は80℃以下である。
 液晶ポリエステル繊維において、固相重合が不十分な場合など繊維構造によっては2つ以上のピークが観測されることがある。この場合のピーク半値幅はそれぞれのピークの半値幅を合計した値とする。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、示差熱量測定において50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に実質的に発熱ピークが見られないことが好ましい。実質的に発熱ピークが見られないとは、発熱量が3.0J/g以上、好ましくは1.0J/g以上、さらに好ましくは0.5J/g以上のピークが見られないことを指し、ベースラインの微小なあるいは緩やかな変動はピークとは見なさない。発熱ピークが見られるのは、結晶性高分子が非晶状態で繊維に含まれる場合であり、発熱ピークが見られないことは繊維が実質的に液晶ポリエステル単成分であることを表す。繊維が実質的に液晶ポリエステル単成分であることで液晶ポリエステルの特性を十分に発揮でき、強度、弾性率、耐熱性、熱寸法安定性に優れる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の融点(Tm1)は290℃以上が好ましく、300℃以上がより好ましく、310℃以上がさらに好ましい。高い融点を有することで繊維としての耐熱性が優れる。繊維の高融点化を達成するために、高融点の液晶ポリエステルポリマーを製糸する方法があるが、特に高い強度、弾性率を有し、さらに長手方向の均一性に優れる繊維を得るためには、溶融紡糸した繊維を固相重合することが好ましい。融点は400℃程度以下が好ましい。
 融解熱量ΔHm1の値は、液晶ポリエステルの構成単位の組成により変化する。本発明の液晶ポリスエステル繊維の融解熱量ΔHm1は、6.0J/g以下が好ましい。ΔHm1が6.0J/g以下にすることで結晶化度は低下し、フィブリル構造が乱れ、繊維全体が柔軟化し、かつ破壊の起点となる結晶/非晶の構造差が減少することで耐摩耗性が向上する。ΔHm1が5.0J/g以下では耐摩耗性がより向上する。ΔHm1が0.5J/g以上では高い強度、弾性率を有することができる。
 分子量が25.0万以上の液晶ポリエステルは、融点を超えても粘度が著しく高く流動せず溶融紡糸が困難である。このような高分子量の液晶ポリエステル繊維は、低分子量の液晶ポリエステルを溶融紡糸し、この繊維を固相重合することで得られる。液晶ポリエステル繊維を固相重合すると分子量が増加し強度、伸度、弾性率、耐熱性は向上し、同時に結晶化度も高まりTm1が上昇、半値幅が減少、ΔHm1が増加する。結晶化度が高まると強度、伸度、弾性率、耐熱性はさらに向上するが、結晶部と非晶部の構造差が顕著となり、その界面が破壊されやすくなり耐摩耗性は低下してしまう。この耐摩耗性の低下に対して、本発明は固相重合した繊維の1つの特徴である高い分子量を持つことで高い強度、伸度、弾性率、耐熱性を保持すると共に、固相重合をしていない液晶ポリエステル繊維のような低い結晶化度、すなわち半値幅を増加させ低いΔHm1を有することで耐摩耗性を向上できるのである。本発明は、構造変化すなわち結晶化度を低下させることにより耐摩耗性向上を達成した点で技術的進歩がある。
 このような繊維構造は、固相重合した液晶ポリエステル繊維を連続的に走行させつつ、その液晶ポリエステル繊維のTm1+10℃以上で熱処理することで提供できる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の、20℃/分の降温条件で測定した際に観測される発熱ピークの温度をTc(℃)と、Tcにおける結晶化熱量(ΔHc)(J/g)については、Tcは組成により変化するが、耐熱性を高めるためには250℃以上350℃以下が好ましい。ΔHcは低すぎると結晶化度の低下のため強度、弾性率が低下し、過度に大きいと結晶化度が高まりすぎ、耐摩耗性の向上が難しくなることから2.0J/g以上5.0J/g以下が好ましい。なお、上記した測定条件における冷却時の発熱ピークは、固相重合後の熱処理などによる構造変化によっては2つ以上のピークが観測されることがある。この場合のΔHcはそれぞれのピークのΔHcを合計した値とする。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の、一旦50℃まで冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピークをTm2と、Tm2における融解熱量(ΔHm2)(J/g)については、Tm2は組成により変化するが、耐熱性を高めるためには300℃以上が好ましい。400℃以下が好ましい。ΔHm2は過度に大きいとポリマーそのものの結晶性が高くなり、耐摩耗性の向上が難しくなるため5.0J/g以下が好ましく、2.0J/g以下がより好ましい。なお、上記した測定条件における冷却後の再昇温時の吸熱ピークが、2つ以上のピークが観測されることがある。この場合のΔHm2はそれぞれのピークのΔHm2を合計した値とする。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、ウースター糸むら試験機でのハーフイナートダイアグラムマス波形(以下、U%Hと称する。)における変動波形が10%未満である。U%Hにおける変動波形は、後述の実施例記載の方法により求められた値とする。U%Hで検出されるのは、1m程度以上の波長の繊維直径異常であり、このような異常が見られるのは、例えば、蓄積したフィブリルが繊維に混入した場合に見られる繊維直径の高め異常(多く堆積したフィブリルは一瞬で全てが混入せず、数段階に分かれるため長い周期の異常となる)、フィブリルが高温熱処理前のロールに付着し走行安定性が悪化したときの繊維直径異常(ヒーターの長さ程度の長い周期の異常になる)などが挙げられる。本発明の液晶ポリエステル繊維は変動波形が10%未満であることで、繊維の削れやフィブリル化に起因する長い周期の異常がなく、長手方向に繊維直径が均一であることを表す。このように繊維径が長手方向に均一であることで、製織等の高次工程での工程通過性および製織性が良好となり、織物とした際にも繊維の目開き(オープニング)が均一となり、織物品位が良好となる。変動波形は小さいほど繊維長手方向の均一性が高いため、8%未満がより好ましい。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、外径測定における変動値が30%未満であることが好ましい。本発明で言う外径測定での変動値とは実施例記載の方法により求められた値とする。外径測定で検出されるのは数cm程度の波長の繊維直径異常であり、このような異常が見られるのは、繊維の局所的な削れによる繊維直径低め異常、フィブリルの混入による繊維直径高め異常(大きく堆積する前に混入する場合は小さい周期の異常となる)などが挙げられる。外径測定での変動値が30%未満であることは、比較的短い周期でも長手方向に繊維直径が均一であることを表すため、製織等の高次工程での工程通過性および製織性が良好となり、織物品位が良好となる。外径測定での変動値が小さいほど繊維長手方向の均一性は高いため、変動値は20%未満であることがより好ましく、15%未満であることがさらに好ましい。
 繊維の長手方向の繊維直径の均一性は、特にモノフィラメントからなる印刷用スクリーン紗やフィルター用メッシュ織物で重要視される項目である。このような織物を連続して数十m以上製作する場合、緯糸は数十万m必要となるが、従来技術でも述べたように、特許文献1~3では糸長が長くなり、特に15万mを超えると固相重合糸の巻き取りに起因して繊維直径の均一性が悪化する。これに対し、本発明では固相重合の巻き取りそのものをなくすことで均一性に優れる繊維が得られ、数十mの連続した織物の品位を向上できるのである。このとき特にU%Hで表されるような長い周期の異常があると、数mにわたり欠点が生じるため、数m角のメッシュが必要となる用途においては製品のロスが大きくなるが、本発明の液晶ポリエステル繊維では、U%Hで表されるような長い周期の異常がないことで、織物中に連続した異常が発生せず、製品のロスを最小限に抑えることができるのである。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の強度は、織物の強度を高めるために、12.0cN/dtex以上が好ましく、14.0cN/dtex以上がより好ましく、15.0cN/dtex以上がさらに好ましく、18cN/dtex以上がさらに好ましい。上限は30.0cN/dtex以下である。なお本発明で言う強度とはJISL1013:1999記載の引張強さを指す。
 また、弾性率は、織物の弾性率を高めるために、500cN/dtex以上が好ましく、600cN/dtex以上がより好ましく、700cN/dtex以上がさらに好ましい。弾性率の上限は、弾性率1200cN/dtex以下である。なお本発明で言う弾性率とはJISL1013:1999記載の初期引張抵抗度を指す。
 強度、弾性率が高いことによりロープ、テンションメンバー等の補強用繊維、印刷用スクリーン紗、フィルター用メッシュ等の用途に好適に使用できる。細繊度でも高い強力を発現させ得るため、繊維材料の軽量化、薄物化が達成でき、製織など高次加工工程での糸切れも抑制できる。本発明の液晶ポリエステル繊維においては分子量が25.0万以上であることで高い強度、弾性率が得られる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の単繊維繊度は18.0dtex以下が好ましい。単繊維繊度を18.0dtex以下と細くすることで、繊維状態で固相重合した際に分子量が増加しやすく、強度、伸度、弾性率が向上する。さらに、繊維のしなやかさが向上し繊維の加工性が向上する、表面積が増加するため接着剤などの薬液との密着性が高まると言った特性を有することに加え、モノフィラメントからなる紗とする場合は、厚みを薄くできる、織密度を高くできる、オープニング(開口部の面積)を広くできるという利点を持つ。単繊維繊度は、より好ましくは10.0dtex以下、さらに好ましくは7.0dtex以下である。なお、単繊維繊度の下限は、1.0dtex以上である。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の繊度変動率は、30%以下が好ましく、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下である。本発明で言う繊度変動率とは、後述の実施例記載の手法により測定された値を指す。繊度変動率が30%以下であることで長手方向の繊度の均一性が高く、繊維の強力(強度と繊度の積)変動も小さくなるため、繊維製品の欠陥が減少する。モノフィラメントの場合には直径変動が小さくなるため、紗とした際のオープニング(開口部の面積)の均一性が高まり紗の性能が向上できる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の強力変動率は、20%以下が好ましく、15%以下がより好ましい。なお、本発明で言う強力とはJISL1013:1999記載の引張強さの測定における切断時の強さを指し、強力変動率とは、後述の実施例記載の手法により測定された値を指す。強力変動率が20%以下であることで長手方向の強力の均一性が高まり、織物の欠陥が減少する。低強度部分に起因する高次加工工程での糸切れも抑制できる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の伸度は、1.0%以上が好ましく、2.0%以上がより好ましい。伸度が1.0%以上あることで繊維の衝撃吸収性が高まり、高次加工工程での工程通過性、取り扱い性に優れる。衝撃吸収性が高まるため耐摩耗性も高まる。なお、伸度の上限は、10.0%以下である。本発明の液晶ポリエステル繊維においては分子量が25.0万以上であることで高い伸度が得られる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の繊維軸垂直方向の圧縮弾性率(以下、圧縮弾性率と称する)は0.50GPa以下が好ましい。本発明の液晶ポリエステル繊維は引張方向には高い強度、弾性率を有するが、圧縮弾性率が低いことで、高次加工工程、あるいは織機で繊維がガイドや筬に押し付けられた際にその接触面積を広げ、荷重を分散する効果が発現する。この効果により繊維への押しつけ応力は低下し耐摩耗性が向上する。圧縮弾性率の下限は、0.10GPa以上であれば繊維が押しつぶされて変形する量は小さく、印刷用スクリーン紗に用いる場合には紗厚を高いレベルで維持できるため紗の性能を損ねない。なお、本発明で言う圧縮弾性率とは、後述の実施例記載の手法により求められた値を指す。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の複屈折率(Δn)は、0.250以上0.450以下が好ましい。繊維軸方向の分子配向は十分に高く、高い強度、弾性率が得ることができる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は広角X線回折において繊維軸に対し赤道線方向の2θ=18~22°に観測されるピークの半値幅(Δ2θ)が1.8°以上であることが好ましく、2.0°以上がより好ましく、2.2°以上であることがさらに好ましい。結晶性高分子では一般に結晶サイズの減少に伴いΔ2θも大きくなるが、液晶ポリエステルでは回折を与えるのがフェニレン環のスタッキングであることから、スタッキングの乱れの寄与が大きいとΔ2θが大きくなると考えられる。液晶ポリエステルでは固相重合に伴いスタッキング構造が安定化し結晶化するためΔ2θが減少する。Δ2θが1.8°以上と大きいことで、結晶性は低下し繊維全体が柔軟化し、かつ破壊の起点となる結晶/非晶の構造差が減少することで耐摩耗性が向上する。Δ2θの上限は、4.0°以下である。なお、本発明で言うΔ2θとは、後述の実施例記載の手法により求められた値を指す。
 本発明で得られる繊維には表面平滑性向上による耐摩耗性向上、工程通過性向上などのために油分が付着されていることが好ましく、油分付着量は繊維重量に対し0.05重量%以上が好ましく、0.1重量%以上がより好ましい。なお、本発明で言う油分付着量とは、後述の実施例記載の手法により求められた値を指す。ただし、油分が多すぎると、繊維同士の接着力が高まり、走行張力が不安定になる。ガイドなどに油分が堆積し工程通過性が悪化する。特に、製品に混入し欠点となるなどの問題を引き起こすため、2.0重量%以下が好ましく、1.0重量%以下がより好ましく、0.9重量%以下がさらに好ましい。
 また、付着させる油剤種は、一般的に使用されるものが適用できる。液晶ポリエステル繊維に対しては、固相重合での融着防止と表面平滑性向上の両方の効果を併せ持つポリシロキサン系化合物を少なくとも用いることが好ましく、中でも繊維への塗布が容易である常温で液体状のポリシロキサン系化合物(シリコーンオイル)、特に水エマルジョン化に適し環境負荷の低いポリジメチルシロキサン系化合物を含むことが特に好ましい。付着した油分にポリシロキサン系化合物を含むことの判定は、本発明においては、後述の実施例記載の方法で行う。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の耐摩耗性Cは、20秒以上が好ましく、50秒以上がより好ましく、60秒以上がさらに好ましく、70秒以上が特に好ましい。本発明で言う耐摩耗性Cとは、後述の実施例記載の手法により測定された値を指す。耐摩耗性Cが20秒以上であると、液晶ポリエステル繊維の高次加工工程でのフィブリル化が抑制でき、フィブリル堆積による工程通過性や製織性の悪化、堆積したフィブリルが織り込まれることによる開口部の目詰まりが抑制できる。ガイド類へのフィブリルの堆積が減ずることから洗浄、交換周期を長くできる。
 また、本発明の液晶ポリエステル繊維の屈曲耐摩耗性は、6回以上となることが好ましく、10回以上がより好ましく、15回以上がさらに好ましく、20回以上が特に好ましく、30回以上が最も好ましい。本発明で言う屈曲耐摩耗性とは、後述の実施例記載の手法により測定された値を指す。屈曲耐摩耗性が6回以上であることで、液晶ポリエステル繊維の高次加工工程でのフィブリル化、特に繊維の取り回しで屈曲させる際のフィブリル化が抑制でき、工程通過性が向上できる。ガイド類へのフィブリルの堆積が減ずることから洗浄、交換周期を長くできる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維のフィラメント数は、繊維製品の薄物化、軽量化のためには、フィラメント数50以下が好ましく、20以下がより好ましい。特にフィラメント数が1であるモノフィラメントは、細繊度、高強度、高弾性率、単繊維繊度の均一性が強く望まれる分野であるため、本発明の液晶ポリエステル繊維は特に好適に用いることができる。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の総繊度は、織物の薄物化、軽量化のためには、100dtex以下が好ましく、50dtex以下がさらに好ましい。特にモノフィラメントからなるスクリーン紗とした場合は、総繊度を小さくすることで印刷の精細が高くなることから、総繊度は小さいほうが好ましい。
 本発明の液晶ポリエステル繊維の糸長は15万m以上が好ましい。糸長が長いことで織物の緯糸とした場合に製織長さを長くできる。製品の輸送時の容積を減らすことができる。糸長が長いほどこの効果は高められるため、糸長は20万m以上がより好ましい。また、本発明の液晶ポリエステル繊維は糸長が長いため、繊維を芯材に巻きパッケージとすることが好ましい。パッケージ形態としては、特にモノフィラメントの場合、端面での崩れが起きやすいため、端面がテーパー状であることが好ましく、テーパーエンドチーズ巻やパーン巻であることがより好ましい。端面のテーパー角は過度に大きいと端面が崩れるため、70°以下が好ましく、60°以下がより好ましい。また、テーパー角が小さいと巻量を多くできないため、30°以上が好ましく、40°以上がより好ましい。なお、本発明で言うテーパー角とは以下の式(数1)で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 以下に、本発明に係る液晶ポリエステル繊維の製造例について、詳細に説明する。
 本発明に用いる液晶ポリエステルの製造方法としては、公知の製造方法に準じ、例えば以下の製造方法が好ましく挙げられる。
(1)p-アセトキシ安息香酸などのアセトキシカルボン酸および4,4’-ジアセトキシビフェニル、ジアセトキシベンゼンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物のジアセチル化物とテレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸から脱酢酸縮重合反応によって液晶性ポリエステルを製造する方法。
(2)p-ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸および4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物とテレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に無水酢酸を反応させて、フェノール性水酸基をアシル化した後、脱酢酸重縮合反応によって液晶性ポリエステルを製造する方法。
(3)p-ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸のフェニルエステルおよび4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物とテレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸のジフェニルエステルから脱フェノール重縮合反応により液晶性ポリエステルを製造する方法。
(4)p-ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸およびテレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に所定量のジフェニルカーボネートを反応させて、それぞれジフェニルエステルとした後、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物を加え、脱フェノール重縮合反応により液晶性ポリエステルを製造する方法。
 中でも、p-ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸および4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノンなどの芳香族ジヒドロキシ化合物、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に無水酢酸を反応させて、フェノール性水酸基をアシル化した後、脱酢酸重縮合反応によって液晶性ポリエステルを製造する方法が好ましい。さらに、4,4’-ジヒドロキシビフェニルおよびハイドロキノン等の芳香族ジヒドロキシ化合物の合計使用量とテレフタル酸およびイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸の合計使用量は、実質的に等モルであることが好ましい。無水酢酸の使用量は、p-ヒドロキシ安息香酸、4,4’-ジヒドロキシビフェニルおよびハイドロキノンのフェノール性水酸基の合計の1.12当量以下であることが好ましく、1.10当量以下であることがより好ましく、下限は1.00当量以上であることが好ましい。
 本発明で用いる液晶ポリエステルを脱酢酸重縮合反応により製造する際には、液晶ポリエステルが溶融する温度で減圧下反応させ、重縮合反応を完了させる溶融重合法が、均一なポリマーを製造でき、ガス発生量がより少なく、製糸性に優れるポリマーを得ることができるため好ましい。例えば、所定量のp-ヒドロキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸および4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン等の芳香族ジヒドロキシ化合物、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、無水酢酸を攪拌翼、留出管を備え、下部に吐出口を備えた反応容器中に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら加熱し水酸基をアセチル化させた後、液晶性樹脂の溶融温度まで昇温し、減圧により重縮合し、反応を完了させる方法が挙げられる。アセチル化させる条件は、通常140~180℃の範囲で、1~6時間反応させる。重縮合させる温度は液晶ポリエステルの溶融温度、例えば250~350℃の範囲であり、好ましくは液晶ポリエステルポリマーの融点+10℃以上の温度である。重縮合させるときの減圧度は通常665Pa以下である。
 得られたポリマーは、それが溶融する温度で反応容器内を、例えば、およそ0.1±0.05MPaに加圧し、反応容器下部に設けられた吐出口よりストランド状に吐出することができる。
 本発明に用いる液晶ポリエステルを製造する際に、固相重合法により重縮合反応を完了させることも可能である。例えば、液晶ポリエステルポリマーまたはオリゴマーを粉砕機で粉砕し、窒素気流下または減圧下、液晶ポリエステルの融点(Tm)-5℃~融点(Tm)-50℃(例えば、200~300℃)の範囲で1~50時間加熱し、所望の重合度まで重縮合し、反応を完了させる方法が挙げられる。
 ただし、紡糸においては、固相重合法により製造した液晶性樹脂をそのまま用いると、固相重合によって生じた高結晶化部分が未溶融で残り、紡糸パック圧の上昇や糸中の異物の原因となる可能性があるため、一度二軸押出機などで混練して(リペレタイズ)、高結晶化部分を完全に溶融することが好ましい。
 上記液晶ポリエステルの重縮合反応は無触媒でも進行するが、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸カリウムおよび酢酸ナトリウム、三酸化アンチモン、金属マグネシウムなどの金属化合物を使用することもできる。
 本発明に用いる液晶ポリエステルポリマーの融点は、溶融紡糸可能な温度範囲を広くするため好ましくは200~380℃であり、紡糸性を高めるためにより好ましいのは250~360℃であり、さらに好ましくは250~350℃であり、最も好ましくは280~330℃である。なお、液晶ポリエステルポリマーの融点は、後述の実施例記載の方法で測定される値を指す。
 本発明に用いる液晶ポリエステルポリマーの溶融粘度は、0.5~200Pa・sであり、高い紡糸性を得るため1~100Pa・sが好ましく、10~50Pa・sがより好ましい。なお、この溶融粘度は、融点(Tm)+10℃の条件で、ずり速度1,000(1/s)の条件下で高化式フローテスターによって測定した値である。
 本発明に用いる液晶ポリエステルのポリスチレン換算の重量平均分子量(以下、分子量と記載)は、3.0万以上が好ましく、5.0万以上がより好ましい。分子量を3.0万以上とすることで紡糸温度において適切な粘度を持ち製糸性を高めることができる。分子量が高いほど得られる繊維の強度、伸度、弾性率は高まるが、分子量が高すぎると粘度が高くなり流動性が悪くなり、ついには流動しなくなるため、分子量は25.0万未満が好ましく、20.0万未満がより好ましく、15.0万未満がより好ましい。
 本発明に用いる液晶ポリエステルは溶融紡糸に供する前に乾燥することが水分混入による発泡を抑え、製糸性を高めるうえで好ましい。また、真空乾燥を行うことで、液晶ポリエステルに残存するモノマーも除去できるため、製糸性をさらに高めることができ、より好ましい。乾燥温度は通常100~200℃にて、8~24時間の真空乾燥を行う。
 溶融紡糸において、液晶ポリエステルの溶融押出には公知の手法を用いることができるが、重合時に生成する秩序構造をなくすためにエクストルーダー型の押出機を用いることが好ましい。押し出されたポリマーは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、異物除去のフィルターを通過した後、口金へと導かれる。このときポリマー配管から口金までの温度(紡糸温度)は、流動性を高めるため液晶ポリエステルの融点以上とすることが好ましく、液晶ポリエステルの融点+10℃以上がより好ましい。ただし、紡糸温度が過度に高いと、液晶ポリエステルの粘度が増加し、流動性の悪化、製糸性の悪化を招くため、500℃以下とすることが好ましく、400℃以下とすることがより好ましい。なお、ポリマー配管から口金までの温度をそれぞれ独立して調整することも可能である。この場合、口金に近い部位の温度をその上流側の温度より高くすることで吐出が安定する。
 吐出においては、口金孔の孔径を小さくするとともに、ランド長(口金孔の孔径と同一の直管部の長さ)を長くすることが、製糸性を高め、繊度の均一性を高める点で重要である。ただし、孔径が過度に小さいと、孔の詰まりが発生しやすくなるため、直径0.03mm以上0.30mm以下が好ましく、0.08mm以上0.20mm以下がより好ましい。ランド長は過度に長いと圧力損失が高くなるため、ランド長を孔径で除した商で定義されるL/Dは、0.5以上3.0以下が好ましく、0.8以上2.5以下がより好ましい。
 また、均一性を維持するために、1つの口金の孔数は50孔以下が好ましく、20孔以下がより好ましい。なお、口金孔の直上に位置する導入孔はストレート孔とすることが圧力損失を高めない点で好ましい。導入孔と口金孔の接続部分はテーパーとすることが異常滞留を抑制する上で好ましい。
 口金孔より吐出されたポリマーは保温、冷却領域を通過させ固化させた後、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。保温領域は、過度に長いと製糸性が悪くなるため、口金面から200mmまでとすることが好ましく、100mmまでとすることがより好ましい。保温領域は加熱手段を用いて雰囲気温度を高めることも可能であり、その温度範囲は100℃以上500℃以下が好ましく、200℃以上400℃以下がより好ましい。冷却には不活性ガス、空気、水蒸気等を用いることができるが、平行あるいは環状に噴き出す空気流を用いることが環境負荷を低くする点から好ましい。
 引き取り速度は、生産性、単糸繊度の低減のため50m/分以上が好ましく、500m/分以上がより好ましい。本発明で好ましい例として挙げた液晶ポリエステルは、紡糸温度において好適な曳糸性を有することから、引き取り速度を高速にでき、上限は2000m/分以下となる。
 引き取り速度を吐出線速度で除した商で定義される紡糸ドラフトは、1以上500以下とすることが好ましく、製糸性を高め、繊度の均一性を高める点で10以上100以下とすることがより好ましい。
 溶融紡糸においてはポリマーの冷却固化から巻き取りまでの間に油剤を付与することが繊維の取り扱い性を向上させる上で好ましい。油剤は公知のものを使用できるが、固相重合前巻き返しにおいて溶融紡糸で得られた繊維(以下、紡糸原糸と称する)を解舒する際の解舒性を向上させる点で、ポリエーテル化合物を主体とする平滑剤とラウリルアルコールを主体とする乳化剤の水エマルジョンを用いることが好ましい。
 巻き取りは公知の巻取機を用いパーン、チーズ、コーンなどの形態のパッケージとすることができるが、巻き取り時にパッケージ表面にローラーが接触しないパーン巻きとすることが繊維に摩擦力を与えずフィブリル化させない点で好ましい。
 次に、本発明の分子量25.0万以上200.0万以下の液晶ポリエステル繊維を得るためには、紡糸原糸を固相重合する。固相重合を行うことで分子量が高まり、これにより強度、弾性率、伸度が高まる。固相重合はカセ状、トウ状(例えば金属網等にのせて行う)、あるいはローラー間で連続的に糸条として処理することも可能であるが、設備が簡素化でき、生産性も向上できる点から繊維を芯材に巻き取ったパッケージ状で行うことが好ましい。
 パッケージ状で固相重合を行う場合、単繊維繊度を細くした際に顕著となる融着を防止することが重要となり、このため固相重合を行う際の繊維パッケージの巻き密度を小さくすることが好ましい。一方、巻き密度を小さくし過ぎると、パッケージの巻き崩れや端面での綾落ちが生じ、固相重合後に繊維を一定速度で解舒する際に張力変動や糸切れを招く。したがって、本発明の液晶ポリエステル繊維を得るためには、巻き密度が小さく、かつ巻崩れや綾落ちが少ないパッケージを得ることが重要となる。
 このようなパッケージを溶融紡糸での巻き取りで形成することは、設備生産性、生産効率が向上するために望ましいが、紡糸原糸を巻き返して形成する方が、巻き形状を整えつつ、巻き張力を小さくすることができ、巻き密度を小さくできるため好ましい。
 巻き返しは紡糸原糸を解舒しつつ巻取機にて巻き取る。巻取機の一般的な制御方法は調速ローラーを介し、張力あるいは速度を検知して巻取機の速度を制御するものであるが、張力検知方式では巻き張力が高くなり、速度検知方式では伸度が小さく弾性率が高い液晶ポリエステル繊維の場合、速度の微小な変化による張力変動が大きくなり、綾落ち、糸切れの問題を起こす。このことから、巻き返しは、紡糸原糸パッケージから調速ローラーを介せず直接、回転数が制御された巻取機で巻き取ることが好ましい。この場合、糸速度は時間の経過に伴い徐々に変化することもあるが、短時間での変化は小さく、張力は低い値をほぼ一定に保つことができ、巻き密度が小さく、かつ巻崩れや綾落ちが少ないパッケージを得ることができる。
 巻き張力は、小さくするほど巻き密度は小さくできるので、1.0cN/dtex以下が好ましく、0.60cN/dtex以下がより好ましく、0.15cN/dtex以下がさらに好ましい。下限は0.0.5cN/dtex以上である。
 巻き取り速度は800m/分以下、さらに500m/分以下、特に400m/分以下とすることが巻き密度を低くするために有効であるが、一方で、巻き取り速度は生産性のためには高い方が有利であり、50m/分以上、さらに100m/分以上、特に200m/分以上とすることが好ましい。なお、巻き返しの際に、回転数が制御された巻取機で直接巻き取る方式では、時間の経過と共に速度が変化する場合があるが、この場合の巻き取り速度は最高速度を指すものとする。
 巻き取りにおいては、パッケージ形状を整え巻き取り張力を安定化させるために用いられるコンタクトロール等の接圧(面圧)を小さくすること重要であり、接圧は400gf以下が好ましく、より好ましくは300gf以下、さらに好ましくは200gf以下である。接圧が過度に低いと、コンタクトロールがパッケージから浮き、綾落ちすることから、接圧は50gf以上が好ましい。なお、接圧はコンタクトロールとパッケージの接触長(巻きストローク、トラバース長とも言う)とも関係し、接触長が長いほど接圧は高くする必要がある。接触長が長いほどパッケージの巻き量は高まるため、接触長は100mm以上が好ましい。一方、接触長が過度に長いと固相重合後の解舒での端面での張力変動が大きくなるため、接触長は500mm以下が好ましい。
 低張力巻き取りにおいても綾落ちが少ないパッケージを形成するためには、巻き形態は両端にテーパーがついたテーパーエンド巻取とすることが好ましい。この際、テーパー角は75°以下が好ましく、70°以下がさらに好ましく、60°以下がより好ましい。また、テーパー角が小さい場合、繊維パッケージを大きくすることができないため、15°以上が好ましく、30°以上がより好ましく、40°以上がさらに好ましい。なお、本発明で言うテーパー角とは以下の式で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 融着抑制にはワインド数も重要である。ここで言うワインド数とは、トラバースが半往復する間にスピンドルが回転する回数であり、トラバース半往復の時間(分)とスピンドル回転数(rpm)の積で定義され、ワインド数が高いことは綾角が小さいことを示す。ワインド数は小さい方が繊維間の接触面積が小さく融着回避には有利であるが、本発明で好適な巻取条件となる低張力、低接圧などの条件においては、ワインド数が高いほど端面での綾落ちが軽減でき、パッケージ形状が良好となる。これらの点から、ワインド数は2.0以上20.0以下とすることが好ましく、3.0以上15.0以下がより好ましく、5.0以上10.0以下がより好ましい。
 本発明において、固相重合に供するパッケージの巻き密度は0.60g/cc以下が好ましい。ここで巻き密度とは、パッケージ外寸法と心材となるボビンの寸法から求められるパッケージの占有体積Vf(cc)と繊維の重量Wf(g)から、Wf/Vfにより計算される値である。なお、占有体積Vfは、パッケージの外形寸法を実測するか、写真を撮影し写真上で外形寸法を測定し、パッケージが回転対称であることを仮定し計算することで求められる値であり、Wfは、繊度と巻取長から計算される値、もしくは巻取前後での重量差により実測される値である。巻き密度が小さいほどパッケージにおける繊維間の密着力が弱まり融着が抑制できるため、巻き密度としては0.50g/cc以下がより好ましく、0.50g/cc未満がさらに好ましく、0.35g/cc以下がさらに好ましい。また、巻き密度は過度に小さいと、パッケージの巻き崩れや端面での綾落ちが生じるため、0.01g/cc以上が好ましく、0.03g/cc以上とすることがより好ましく、0.05g/cc以上とすることがさらに好ましく、0.20g/cc以上が特に好ましい。
 繊維パッケージを形成するために用いられるボビンは、円筒形状のものであればいかなるものでもよく、巻き返す際に巻取機に取り付け、これを回転させることで繊維を巻き取り、パッケージを形成する。固相重合に際しては、繊維パッケージをボビンと一体で処理することもできるが、繊維パッケージからボビンのみを抜き取って処理することもできる。ボビンに巻いたまま処理する場合、該ボビンは固相重合温度に耐える必要があり、アルミニウムや真鍮、鉄、ステンレスなどの金属製であることが好ましい。また、この場合、ボビンには多数の穴の空いていることが、重合反応副生物を速やかに除去でき固相重合を効率的に行えるため好ましい。また、繊維パッケージからボビンを抜き取って処理する場合には、ボビン外層に外皮を装着しておくことが好ましい。また、いずれの場合にもボビンの外層にはクッション材を巻き付け、その上に液晶ポリエステル溶融紡糸繊維を巻き取っていくことが好ましい。クッション材の材質としては、固相重合時の液晶ポリエステルとの融着を防ぐため、耐熱性の高い有機繊維、例えばパラアラミド繊維やメタアラミド繊維からなるフェルトが好ましく、厚みは0.1mm以上、20mm以下が好ましい。前述の外皮をこのクッション材で代用することもできる。
 固相重合に供するパッケージの糸長は、生産性、並びに高次加工での連続性を高めるため、15万m以上が好ましく、20万m以上がより好ましい。繊維の重量としては、15g以上が好ましく、100g以上がより好ましい。各々、上限は400万m以下、20kg以下である。
 固相重合時の融着を防ぐためには、繊維表面に油分、離型剤(以下、両者を油分と称する)を付着させることも重要である。油分の付着は溶融紡糸から巻き取りまでの間に行ってもよいが、付着効率を高めるためには紡糸原糸の巻き返しの際に行う、あるいは溶融紡糸で少量を付着させ、巻き返しの際にさらに追加することが好ましい。
 油分付着方法は、ガイド給油法でもよいが、モノフィラメントなど総繊度の細い繊維に均一に付着させるためには、金属製あるいはセラミック製のキスロール(オイリングロール)による付着が好ましい。油分の成分としては、固相重合での高温熱処理で揮発させないため耐熱性が高い方が良く、塩やタルク、スメクタイトなどの無機物質、フッ素系化合物、シロキサン系化合物(ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサンなど)およびこれらの混合物などが好ましい。中でも、シロキサン系化合物は、固相重合での融着防止効果に加え、易滑性にも効果を示すため、特に好ましい。
 これらの成分は固体付着、液体の直接塗布でも構わないが、付着量を適正化しつつ均一塗布するためには、エマルジョン塗布が好ましく、安全性の点から水エマルジョンが特に好ましい。したがって、成分としては水溶性あるいは水エマルジョンを形成しやすいことが望ましく、ジメチルポリシロキサンの水エマルジョンを主体とし、これに塩や水膨潤性のスメクタイトを添加した混合油剤が最も好ましい。
 繊維への油分の付着量は、油分が多いほど融着は抑制できるため、0.5重量%以上が好ましく、1.0重量%以上がより好ましく、2.0重量%以上がさらに好ましく、4.0重量%以上が特に好ましい。一方、多すぎると繊維がべたつきハンドリングを悪化させる。後工程で工程通過性を悪化させるため、10.0重量%以下が好ましく、6.0重量%以下がより好ましく、4.0重量%以下がさらに好ましい。なお、繊維への油分付着量は、後述の実施例に記載した手法により求められる値を指す。
 固相重合は窒素等の不活性ガス雰囲気中や、空気のような酸素含有の活性ガス雰囲気中または減圧下で行うことが可能であるが、設備の簡素化および繊維あるいは付着物の酸化防止のため窒素雰囲気下で行うことが好ましい。この際、固相重合の雰囲気は露点が-40℃以下の低湿気体が好ましい。
 固相重合温度は、固相重合に供する液晶ポリエステル繊維の吸熱ピーク温度をTm1(℃)とした場合、最高到達温度がTm1-60℃以上であることが好ましい。このような融点近傍の高温とすることで固相重合が速やかに進行し、繊維の強度を向上させることができる。なお、ここで言うTm1は、一般には液晶ポリエステル繊維の融点であり、本発明においては後述の実施例記載の測定方法により求められた値を指す。なお、最高到達温度はTm1(℃)未満とすることが融着防止のために好ましい。また、固相重合温度を時間に対し段階的にあるいは連続的に高めることは、融着を防ぐと共に固相重合の時間効率を高めることができ、より好ましい。この場合、固相重合の進行と共に液晶ポリエステル繊維の融点は上昇するため、固相重合温度は、固相重合前の液晶ポリエステル繊維のTm1+100℃程度まで高めることができる。ただしこの場合においても、固相重合での最高到達温度は固相重合後の繊維のTm1-60(℃)以上Tm1(℃)未満とすることが固相重合速度を高めかつ融着を防止できる点から好ましい。
 固相重合時間は、繊維の分子量すなわち強度、弾性率、伸度を十分に高くするためには最高到達温度で5時間以上とすることが好ましく、10時間以上がより好ましい。一方、強度、弾性率、伸度増加の効果は経過時間と共に飽和するため、生産性を高めるためには100時間以下とすることが好ましく、50時間以下とすることがより好ましい。
 次に、固相重合されたパッケージから繊維を解舒するが、固相重合で生じる軽微な融着を剥がす際のフィブリル化を抑制するためには、固相重合パッケージを回転させながら、回転軸と垂直方向(繊維周回方向)に糸を解舒する、いわゆる横取りにより解舒することが好ましい。固相重合パッケージの回転について、モーター等を用いて回転数一定で積極駆動すると、解舒に伴い巻き径が減少し速度が徐々に遅くなるため、解舒以降の工程を連続して行う場合に速度一定での処理ができなくなるという問題がある。このため固相重合パッケージの回転は、解舒張力を直接または間接に検知しつつ回転数にフィードバックする積極駆動、例えばダンサーローラーを用いて回転数を制御する調速解舒方式とすることもできるが、耐摩耗性に劣る固相重合糸がダンサーローラーを通過するとフィブリル化するおそれがあるため、固相重合パッケージは積極駆動を行わず、フリーロールに固相重合パッケージをかけて、調速ローラーにより繊維を引っ張りつつ解舒することが、固相重合糸のフィブリル化を抑制しつつ解舒できるため好ましい。フリーロールは、軸とベアリング、並びに外層部の構成となるが、ベアリングの摺動抵抗によりブレーキ作用が働くため、回転数はほぼ一定ながらもわずかに変化し、解舒張力の変動を抑えることができるのである。
 解舒された固相重合糸には融着防止用の油分が付着しているため、これを除去することが好ましい。油分は融着抑制には効果的であるが、固相重合以降の工程や製織工程では、油分が多すぎるとガイド等への堆積による工程通過性の悪化、特に堆積物の製品への混入による欠点生成などを招くため、油分付着量は低下させた方が好ましい。すなわち、固相重合前に付着させた油分を固相重合後に除去することで、融着抑制と、長手方向の繊度、強度の均一性向上および工程通過性向上を達成できる。
 油分除去方法は、例えば繊維を連続的に走行させながら布や紙で拭き取る方法などが挙げられるが、固相重合糸に力学的な負荷を与えるとフィブリル化するため、油分が溶解あるいは分散できる液体に繊維を浸す方法が好ましい。このとき、単位時間当たりの処理量を増加させるため、繊維をパッケージの状態で液体に浸しても良いが、繊維長手方向の均一な除去を行うために、繊維を連続的に走行させつつ液体に浸すことが好ましい。繊維を連続的に液体に浸す方法は、繊維に連続的に液体を吹きかける、キスロールを用いて液体と接触させるなどの方法でもよいが、液体で満たされた浴内に繊維を走行させる方法が使用する液体量を低減でき、液体の周囲への飛散を防ぎ、かつ液体との接触時間を長くできる点で好ましい。浴内に繊維を導入するにあたっては、ガイド等を用いて繊維を浴内に導く方法でもよいが、ガイドとの接触抵抗による固相重合繊維のフィブリル化を抑制するため、浴の両端にスリットを設け、このスリットを通って繊維が浴内を通過できるようにし、かつ浴内には糸道ガイドを設けないことが好ましい。このとき、繊維は浴内を1回通過させるのみでもよいが、フリーローラー、ターンローラー、ネルソンローラーなどを用いて繊維が浴内を複数回通過できるようにすることが、浴サイズを小さくでき、使用する液体量を低減できると共に接触時間を長くできる点で好ましい。また、液体への界面活性剤の添加、液体の気泡あるいは超音波振動、液流の付与、液体中に浸されている繊維への振動の付与、液体中での繊維と他の物体との接触などは融着防止剤の液体への溶解あるいは分散速度を高める上で特に好ましい。この中でも、設備簡素化、省エネの観点から液流を付与することが好ましい。液流付与の方法としては、液浴内の撹拌、ノズルでの液流付与等の方法があるが、液浴を循環する際の供給をノズルで行うことで簡単に実施できることからノズルでの液流付与が好ましい。
 なお、走行させつつ融着防止剤を除去する前に、パッケージの状態で液体を作用させる、すなわちパッケージに液体をかける、パッケージを液体が入った浴に浸漬させるなどの手法は、融着防止剤の除去効率を高められる点で好ましく、さらにパッケージを液体が入った浴に浸漬させ超音波洗浄する手法は、融着防止剤の除去効率をより高められる点でさらに好ましい。
 除去に用いる液体は、水の他、各種有機溶剤が使用でき、例としてクロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロルエタン、1,2-ジクロルエチレン、1,1,2,2-テトラクロルエタン、トリクロルエチレン、二硫化炭素、アセトン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソペンチルアルコール、エチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、オルト-ジクロルベンゼン、キシレン(オルト)、キシレン(メタ)、キシレン(パラ)、クレゾール(オルト)、クレゾール(メタ)、クレゾール(パラ)、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ペンチル、酢酸メチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、1,4-ジオキサン、ジクロルメタン、N,N-ジメチルホルムアミド、スチレン、テトラクロルエチレン、テトラヒドロフラン、1,1,1-トリクロルエタン、トルエン、ノルマルヘキサン、1-ブタノール、2-ブタノール、プロパノール、エタノール、メタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチルブチルケトン、工業ガソリン1~5号、コールタールナフサ(ソルベントナフサ)1~3号、石油エーテル、石油ナフサ(軽質、重質)、石油ベンジン(試薬)、テレビン油、ミネラルスピリットおよびこれらの混合物が挙げられるが、引火の可能性を無くし、環境負荷を低減するために水とすることが好ましい。
 液体の温度は高い方が除去効率を高めることができ、液体の沸点-80℃以上が好ましく、液体の沸点-60℃以上がより好ましく、液体の沸点-40℃以上がさらに好ましい。ただし、温度が高すぎる場合には液体の蒸発が著しくなるため、液体の沸点-10℃以下が好ましく、沸点-20℃以下がより好ましく、沸点-30℃以下がさらに好ましい。水の場合は30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましい。
 除去に用いる液体には、界面活性剤を融着防止剤の種類に応じて適宜使用でき、例えばアニオン系界面活性剤として脂肪酸塩、アルファスルホ脂肪酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキル硫酸トリエタノールアミン、アルキルリン酸エステル、ノニオン系界面活性剤として脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタンアルキルエステル、カチオン系界面活性剤として高級アミンハロゲン酸塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド、アルキルピリジニウムクロリド、両性イオン系界面活性剤としてアルキルカルボキシベタインおよびこれらの混合体が好適に使用できる。界面活性剤の添加量としては、除去効率を高めかつ環境負荷を低下させるために、0.01~1重量%が好ましく、0.1~0.5重量%がより好ましい。
 液体との接触時間は長い方が除去効率を高められるため、0.01秒以上が好ましく、0.1秒以上がより好ましく、0.5秒以上がさらに好ましい。上限は30秒以下となる。
 液体との接触長は、速度にもよるが前記した処理時間が確保できる長さとするべきであり、30cm以上が好ましく、50cm以上がより好ましく、1m以上がさらに好ましい。上限は20m以下となる。
 除去される融着防止剤の好ましい成分は、前記した固相重合前に付着させる融着防止剤の成分と同様であり、ジメチルポリシロキサンを主体とし、これに水溶性の塩や水膨潤性のスメクタイトを添加した混合物が最も好ましい。また、除去に用いる液体は水が好ましいが、ジメチルポリシロキサンは元来親油性であるにも関わらず、固相重合後の除去においては水に良く分散することは驚くべきことである。この理由は定かでないが、固相重合での高温、長時間の加熱によりジメチルポリシロキサンが分解し、低分子となることで分散性が向上したものと推測される。
 油分除去の程度は目的に応じ適宜調整されるが、高次加工工程や製織工程での繊維の工程通過性向上、耐摩耗性向上のため油分を少量残すという観点から、油分付着量として0.05~2.0重量%とすることが好ましいが、特に油分の堆積物の製品への混入による欠点を防ぐためには油分付着量は低減させた方がより好ましく、1.0重量%以下がより好ましく、0.9重量%以下がさらに好ましい。なお、油分付着量は、後述の実施例に記載した手法により求められる値を指す。
 次に、本発明のTm1におけるピーク半値幅が15℃以上の液晶ポリエステル繊維を得るには、液晶ポリエステル固相重合糸に高温熱処理を施す。加えて、本発明のU%Hが10%未満である液晶ポリエステル繊維を得るには、固相重合パッケージから解舒、油分除去を施した後、一旦巻き取ることなく、高温熱処理を施す。この理由は従来技術で述べた通りであり、本発明の液晶ポリエステル繊維を得るための重要な技術ポイントである。固相重合パッケージから解舒、油分除去した後、一旦巻き取らずに高温熱処理を施すためには、例えば油分除去した繊維を一旦キャンに受け、そこから繊維を取り出して高温熱処理を施す等の方法もあるが、取り出し時の張力変動が大きいことから、処理張力の安定性を高め、長手方向の繊維直径の均一性を高めるために、解舒、油分除去の後、連続して高温熱処理を施すことが好ましい。
 解舒、油分除去の後、連続して高温熱処理を施すためには、解舒速度を一定にする必要があり、このためには固相重合パッケージに綾落ちが少なく、巻崩れがないことが重要となる。このためには巻き密度を高め、面圧を付与し巻き取ることが有効である。しかしその場合、繊維同士の密着性が高まるため固相重合時に融着しやすくなり、繊維長手方向の均一性が悪化する等の問題が生じる。従来技術では、融着抑制のため巻き密度を極限まで低下することを重視しており、面圧を付与せず、巻き張力を低くすることで、これを実現していた。その場合、端面での綾落ちが生じやすくなるため、テーパー角を小さくし、かつトラバースを周期的に揺動させることにより意図的に端面を崩し、全体の巻姿を整えていた。しかし、端面を崩す、すなわちパッケージのテーパー部分に繊維を重ねて巻き上げると、テーパー部では径が変化するため、一定速度での解舒では、テーパー部と中央部でボビンの回転数を変化させる必要がある。このような回転数の制御は、特に伸度が小さく、また耐摩耗性に劣る液晶ポリエステル固相重合繊維では不可能であり、このため従来技術では固相重合パッケージを積極駆動し、速度は一定ではないものの張力をほぼ一定として解舒していた。
 これに対し、本発明の液晶ポリエステル繊維を得るには、固相重合前の巻き返しにおいて面圧を低いレベルで与え、トラバースの揺動を行わないことで、巻き密度が低く、かつ綾落ちの少ないパッケージを形成し、これにより一定速度での解舒が可能となり、解舒-油分除去-高温熱処理の連続処理が可能となるのである。この際、巻き密度は低いとは言え、従来技術よりは高いため、融着しやすくなるが、固相重合用の油分付着量を高めることで融着を抑制できるのである。さらに、固相重合糸を解舒した後、油分を除去することで、繊維への最終的な付着量は低くできるのである。
 本発明の液晶ポリエステル繊維において、油分付着量を低減できたことは、特に油分の堆積物の製品への混入による欠点抑制に重要である。従来の技術では、パッケージ状態で固相重合した繊維を解舒して、一旦巻き取る工程があったが、油分付着量の少ない固相重合糸は耐摩耗性に劣るため、これをパッケージ状態に巻き上げるためには、油分を多く付着させておく必要があった。これに対し本発明の液晶ポリエステル繊維を得るには、油分を除去した固相重合糸を、巻き取ることなく高温熱処理することから、油分付着量が低い状態で固相重合糸が走行する糸道は短く、フィブリル化等が生じにくいのである。このため、熱処理に供する油分付着量を極限まで小さくでき、最終製品での油分付着量も低減できるのである。なお、熱処理に供する繊維の油分付着量は、後述の実施例記載の手法により求められる値とする。
 固相重合した繊維の高温熱処理は、Tm1+10℃以上の温度とすることが好ましい。なお、ここで言うTm1は、後述の実施例記載の測定方法により求められた値を指す。Tm1は繊維の融点であるが、液晶ポリエステル繊維に融点+10℃以上もの高温で熱処理を施すことでTm1におけるピーク半値幅は15℃以上となり、耐摩耗性は大きく向上する。なお、単繊維繊度が小さい場合にその効果は顕著となる。
 液晶ポリエステルのように剛直な分子鎖は緩和時間が長く、表層が緩和する時間のうちに内層も緩和し繊維が溶融してしまう。このため、液晶ポリエステル繊維に適した耐摩耗性向上技術を検討したところ、液晶ポリエステルの場合、分子鎖を緩和させるのではなく、加熱により繊維全体の結晶化度、結晶の完全性を低下させることで、耐摩耗性を向上できることを見出した。
 さらに、結晶性を低下させるためには繊維を融点以上に加熱する必要があるが、熱可塑性合成繊維においては、このような高温では、特に単繊維繊度が小さい場合には強度、弾性率が低下し、さらには熱変形、溶融(溶断)してしまう。液晶ポリエステルでもこのような挙動は見られるが、本発明者らは、固相重合した液晶ポリエステル繊維では分子量増加により緩和時間は非常に長くなっているため分子運動性が低く、融点以上の高温で熱処理しても短時間であれば、分子鎖の配向を高いレベルで維持したまま結晶化度を低下させることができ、強度、弾性率の低下が小さいことを見出した。これらのことから、特に単糸繊度が小さい液晶ポリエステル繊維に対し、Tm1+10℃以上の高温熱処理を短時間行うことで、液晶ポリエステル繊維の強度、弾性率、耐熱性を大きく損なうことなく耐摩耗性を向上できることを見出したのである。
 高温熱処理温度としては、繊維の結晶化度の低下、結晶の完全性の低下のために、固相重合した繊維のTm1+40℃以上とすることがより好ましく、固相重合した繊維のTm1+60℃以上とすることがさらに好ましく、Tm1+80℃以上が特に好ましい。処理温度の上限は繊維が溶断する温度であり、張力、速度、単繊維繊度、処理長で異なるがTm1+300℃以下である。
 なお、従来でも液晶ポリエステル繊維の熱処理を行う例はあるが、液晶ポリエステルは融点以下の温度でも応力により熱変形(流動)するため融点以下で行うことが一般的である。熱処理という点では液晶ポリエステル繊維の固相重合があるが、この場合でも処理温度は繊維の融点以下としないと繊維が融着、溶断してしまう。固相重合の場合、処理に伴い繊維の融点が上昇するため、最終の固相重合温度は処理前の繊維の融点以上となることがあるが、その場合でも処理温度は処理されている繊維の融点、すなわち熱処理後の繊維の融点よりも低い。
 本発明における高温熱処理は、固相重合を行うことではなく、固相重合によって形成された緻密な結晶部分と非晶部分の構造差を減少させること、つまり結晶化度、結晶の完全性を低下させることで耐摩耗性を高めるものである。したがって、処理温度は熱処理によりTm1が変化しても、変化後の繊維のTm1+10℃以上とすることが好ましく、この点から処理温度は処理後の繊維のTm1+10℃以上とすることが好ましく、Tm1+40℃以上がより好ましく、Tm1+60℃以上とすることがさらに好ましく、Tm1+80℃以上とすることが特に好ましい。なお、熱処理温度は高いほど、熱効率が高まるためヒーター長を短くすることが可能になり、生産コストを低く抑えることができるため好適である。一方、熱処理温度が高いと、繊維表面が酸化分解することや、あまりに高温であるとヒーターの汚れや糸切れが発生することがある。また、高温になるとその維持に多量のエネルギーが必要になるから、省エネルギーの観点からも、生産性向上のためには、上限を600℃以下に設定することが好ましい。これらの観点から、熱処理温度の範囲としては、Tm1+70℃以上600℃以下であることが好ましく、Tm1+80℃以上570℃以下であることが更に好ましく、Tm1+100℃以上550℃以下であることが最も好ましい。
 また、別の熱処理として液晶ポリエステル繊維の熱延伸があるが、熱延伸は高温で繊維を緊張させるものであり、繊維構造は分子鎖の配向が高くなり、強度、弾性率は増加し、結晶化度、結晶の完全性は維持したまま、すなわちΔHm1は高いまま、Tm1のピーク半値幅は小さいままである。したがって、耐摩耗性に劣る繊維構造となり、結晶化度を低下(ΔHm1減少)、結晶の完全性を低下(ピーク半値幅増加)させて耐摩耗性を向上させることを目的とする本発明の熱処理とは異なる。なお、本発明で言う高温熱処理では結晶化度が低下するため、強度、弾性率は増加しない。
 高温熱処理は、繊維を連続的に走行させながら行うことが繊維間の融着を防ぎ、処理の均一性を高められるため好ましい。このときフィブリルの発生を防ぎ、かつ均一な処理を行うため、非接触熱処理を行うことが好ましい。加熱手段としては、雰囲気の加熱、レーザーや赤外線を用いた輻射加熱などがあるが、ブロックまたはプレートヒーターを用いたスリットヒーターによる加熱は、雰囲気加熱、輻射加熱の両方の効果を併せ持ち、処理の安定性が高まるため好ましい。
 処理時間は、結晶化度、結晶の完全性を低下させるためには長い方が好ましく、0.01秒以上が好ましく、0.05秒以上がより好ましく、0.1秒以上がさらに好ましい。また、処理時間の上限としては、設備負荷を小さくするため、また処理時間が長いと分子鎖の配向が緩和し強度、弾性率が低下するため、5.0秒以下が好ましく、3.0秒以下がより好ましく、2.0秒以下とすることがさらに好ましい。
 処理する際の繊維の張力としては、過度に高いと溶断が発生しやすく、また過度の張力がかかった状態で熱処理を行う場合、結晶化度の低下が小さく耐摩耗性の向上効果が低くなるため、できるだけ低張力にすることが好ましい。この点において熱延伸とは明らかに異なる。しかしながら、張力が低すぎると繊維の走行が不安定となり処理が不均一になることから、0.001cN/dtex以上1.0cN/dtex以下が好ましく、0.1cN/dtex以上0.3cN/dtex以下がより好ましい。
 また、走行させつつ高温熱処理する場合、張力はできるだけ低い方が好ましいが、適宜ストレッチおよびリラックスを加えてもよい。しかしながら、張力が低すぎると繊維の走行が不安定となり処理が不均一になることから、リラックス率は2%以下(延伸倍率0.98倍以上)が好ましい。また、張力が高いと熱による溶断が発生しやすく、また過度の張力がかかった状態で熱処理を行う場合、結晶化度の低下が小さく耐摩耗性の向上効果が低くなるため、ストレッチ率は、熱処理温度にもよるが、10%(延伸倍率1.10倍)未満が好ましい。より好ましくは5%(延伸倍率1.05倍)未満、さらに好ましくは3%(1.03倍)未満である。なお、延伸倍率は、熱処理をローラー間(第1ローラーおよび第2ローラー間)で行う際には、第2ローラー速度と第1ローラー速度の商で定義される。
 処理速度については、処理長にもよるが高速であるほど高温短時間処理が可能となり、耐摩耗向上効果が高まり、さらに生産性も向上するため、100m/分以上が好ましく、200m/分以上がより好ましく、300m/分以上がさらに好ましい。処理速度の上限は繊維の走行安定性から1000m/分以下である。
 処理長は、加熱方法にもよるが、非接触加熱の場合には均一な処理を行うために100mm以上が好ましく、200mm以上がより好ましく、500mm以上がさらに好ましい。また、処理長が過度に長いとヒーター内部での糸揺れにより処理ムラ、繊維の溶断が発生するため、3000mm以下が好ましく、2000mm以下がより好ましく、1000mm以下がさらに好ましい。
 高温熱処理に供する繊維の固相重合用油分の付着量は低い方が好ましいが、製品となる高温熱処理後の繊維には、次工程以降の工程通過性、さらには織機での製織性を向上させるために平滑性向上のための工程油剤を追油することが好ましい。油剤成分としては公知のものを使用でき、例えば炭素数1~20の一価もしくは多価アルコールのアルキレンオキサイドのブロックまたはランダム付加共重合体であるポリエーテル化合物もしくはその末端水酸基をアルキル基、脂肪酸等で封鎖したポリエーテル化合物やオレイルラウレート、オレイルオレート等の一価アルコールと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステル、ジオクチルセバケート、ジオレイルアジペート等の一価アルコールと多価塩基性脂肪族カルボン酸のエステル、ジラウリルフタレート、トリオレイルトリメリテート等の一価アルコールと芳香族カルボン酸のエステル、エチレングリコールジオレート、トリメチロールプロパントリカプリレート、グリセリントリオレート、ビスフェノールジオレート等の多価アルコールと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステル、またはこれらのエステルの誘導体としてラウリル(EO)nオクタノエート等のアルキレンオキサイド付加エステル、30℃で測定した粘度がレッドウッド秒で30秒以上の鉱物油例えばパラフィン類などの単独、あるいは混合使用を挙げることができる。中でもポリエーテル化合物を主体とする平滑剤とラウリルアルコールを主体とする乳化剤の水エマルジョンが好適な例として挙げられる。
 高温熱処理後の繊維の巻き取りに関しては、張力制御、速度制御等の制御を行いつつ巻き取る、公知の巻取機が適用できる。本発明の液晶ポリエステル繊維の糸長は15万m以上が好ましく、糸長が長いためパッケージとすることが好ましいが、パッケージ形態としては特にモノフィラメントの場合、端面での崩れが起きやすいため、端面がテーパー状であることが好ましく、テーパーエンドチーズ巻やパーン巻であることがより好ましい。端面のテーパー角は過度に大きいと端面が崩れるため70°以下が好ましく、60°以下がより好ましい。また、テーパー角が小さいと巻量を多くできないため30°以上が好ましく、40°以上がより好ましい。
 ここで高温熱処理での繊維構造変化について処理前後での繊維特性の違いから述べる。 この熱処理は、繊維の融点以上の高温で短時間の熱処理を施すものであり、結晶化度は低下するが配向は緩和しない。このことは熱処理によりΔHm1は減少、Tm1における半値幅は増加、Δ2θは増加するが、Δnはほとんど変化しないという構造変化に示されている。また、処理時間が短いため分子量は変化しない。結晶化度の低下は力学特性の大幅な低下を引き起こすことが一般的であり、本発明の熱処理においても強度、弾性率は増加することはなく低下するものの、本発明の方法では高い分子量と配向を維持するために、高いレベルで強度、弾性率を維持し、かつ高い融点(Tm1)、耐熱性を維持するのである。また、熱処理により圧縮弾性率は低下する。耐摩耗性向上については、結晶性低下により繊維全体が柔軟化し、かつ破壊の起点となる結晶/非晶の構造差が減少することが要因であるが、圧縮弾性率の低下による荷重分散効果によって、さらに耐摩耗性は高まるのである。
 本発明の液晶ポリエステル繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱の特徴を有しながら、耐摩耗性が改善されたものであり、一般産業用資材、土木・建築資材、スポーツ用途、防護衣、ゴム補強資材、電気材料(特に、テンションメンバーとして)、音響材料、一般衣料等の分野で広く用いることができる。有効な用途としては、スクリーン紗、フィルター、ロープ、ネット、魚網、コンピューターリボン、プリント基板用基布、抄紙用のカンバス、エアーバッグ、飛行船、ドーム用等の基布、ライダースーツ、釣糸、各種ライン(ヨット、パラグライダー、気球、凧糸)、ブラインドコード、網戸用支持コード、自動車や航空機内各種コード、電気製品やロボットの力伝達コード等が挙げられ、特に有効な用途として工業資材用織物等に用いるモノフィラメントが挙げられ、中でも高強度、高弾性率、細繊度化の要求が強く、製織性向上、織物品位向上のため耐摩耗性を必要とする印刷用スクリーン紗用モノフィラメントに最も好適である。
 次に、本発明に係る液晶ポリエステル繊維の製造方法について説明する。
 本発明の製造方法に用いる液晶ポリエステルの製造方法、液晶ポリエステルの融点、溶融粘度、溶融紡糸前に測定される分子量、含有できる添加剤、溶融紡糸方法等は、前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。
 本発明の製造方法において、溶融紡糸された液晶ポリエステル繊維は、設備が簡素化でき、生産性も向上できる点から、パッケージとなし、固相重合する。パッケージの形態はパーン、チーズ、コーン、鍔付きボビンなどいずれでもよいが、パッケージ形成時に繊維の損傷の懸念がないよう巻き取り時に表面がローラーなどと接触しないパーンや鍔付きボビンのパッケージ形態が好ましい。
 溶融紡糸した液晶ポリエステル繊維を巻き返してパッケージを形成する条件については、巻き張力、巻き密度、テーパー角、ワインド数、ボビン形状、ボビン材質、パッケージ重量、接圧、接触長等は、前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。
 これらの条件の中で、巻き返しの際の接圧は特に重要な意味を持つ。本発明の製造方法において、固相重合したパッケージから液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ、一旦巻き取ることなく、速度規制されたローラー間で熱処理を行うためには、解舒速度、張力を一定とする必要がある。従来技術において、固相重合に供するパッケージは、コンタクトロールを非接触、すなわち接圧を0とすることで、融着を軽減するものであった。しかし、この場合、パッケージ形状は不安定であり、巻崩れ、綾落ちが生じ、解舒速度、張力を一定とすることが困難であった。本発明においては、巻き返しの条件、特に接圧を調整することで、パッケージ形状の改善と融着の軽減を両立でき、固相重合後のパッケージからの解舒と速度規制されたローラー間の熱処理を連続で行うことができるのである。
 本発明の製造方法においては、固相重合前に、パッケージとなす液晶ポリエステル繊維に、固相重合時の融着を防ぐため、繊維表面に融着防止剤を付着させることが好ましい。これら成分の付着は溶融紡糸から巻き取りまでの間に行ってもよいが、付着効率を高めるためには、巻き返しの際に行う、あるいは溶融紡糸で少量を付着させ、巻き返しの際にさらに追加することが好ましい。
 融着防止剤については、付着方法、成分、付着量等の条件は前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。
 固相重合を行うにあたっては、18dtex以下、特に10dtex以下の単繊維繊度の際に顕著となる融着を、融着防止剤を付着させる以外に上記したようなパッケージの形成方法などを組み合わせて防止することも重要となる。
 固相重合条件については、雰囲気、固相重合温度、最高到達温度、処理時間等は前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。
 次に、本発明の製造方法において、パッケージ状で固相重合した液晶ポリエステル繊維は解舒しつつ一旦巻き取ることなく引き続いて熱処理する。一旦巻き取ることなく熱処理することにより、巻き取り設備費用や運転要員の労務費などのコストアップを抑制することができる。また、固相重合直後で熱処理する前の耐摩耗性に劣る液晶ポリエステル繊維が、トラバースガイドに代表される巻き取りに関係する複数のガイド類と接触する機会を低減し、フィブリルなどの欠陥の発生を防ぐことができる。
 本発明の製造方法においては、固相重合前に付着させた融着防止剤は、固相重合した該液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ、熱処理前に融着防止剤を除去することが好ましい。本発明でいう除去とは、繊維に付着している融着防止剤の付着量を減少せしめることを指す。固相重合での融着抑制に対しては融着防止剤の付着量が多いほど効果が高いものの、固相重合以降の工程や製織工程では融着防止剤が多すぎるとガイド、筬への堆積による工程通過性の悪化、堆積物の製品への混入による欠点生成などを招くため、融着防止剤の付着量は必要最低限まで低下させることが好ましい。このため、固相重合前に付着させた融着防止剤を固相重合後に除去することで、融着抑制と工程通過性向上、製品欠点の減少を達成することができる。
 また、除去は熱処理工程の前、具体的には熱処理の第1ローラーの前で行うことが好ましい。固相重合の温度に対し、熱処理の温度はさらに高いため、融着防止剤が付着した繊維が熱処理工程を通過すると融着防止剤の変性および分解昇華が起こる。このとき、昇華物がヒーター内に堆積し、これと繊維が接触することで走行張力が変動し繊度変動を生じ、昇華物が繊維に混入すると欠点となる。また、融着防止剤が変性すると除去が困難となるためである。さらに、固相重合糸は、融着防止剤除去後にはより一層耐摩耗性に劣るものとなるため、第1ローラーの前で除去を行い、速やかに熱処理を施すことで、融着防止剤除去後の固相重合糸が走行する距離を短くでき、フィブリル化を抑制することができるのである。
 融着防止剤の除去について、除去方法、除去に用いる液体、界面活性剤、液体の温度、接触時間、接触長等は前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。なお、除去工程における融着防止剤の除去率は、高次加工工程通過性の向上のために、10%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましい。
 熱処理では、該熱処理の温度を固相重合後の液晶ポリエステル繊維の示差熱量測定において、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)+60℃以上とする。Tm1は繊維の融点であるが、液晶ポリエステル繊維に融点+60℃以上の高温で熱処理を施すことで、耐摩耗性は大きく向上し、単繊維繊度が18dtex以下と小さい場合にその効果は顕著となる。
 熱処理工程については、熱処理温度範囲、加熱手段、処理時間、走行張力、処理速度、処理長等は前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。
 本発明の製造方法では、熱処理前後の該繊維の速度をそれぞれ第1ローラーおよび第2ローラーにより規制することが重要である。本発明では熱処理を該繊維の融点以上で行うため、処理張力は極めて低くなる。したがって、熱処理張力の変動を極小化するために熱処理前後の該繊維の速度を規制することは極めて重要になるのである。熱処理工程前の変動要因としては、固相重合パッケージから該繊維を解舒する際の巻き形態や軽微な融着に伴うもの、あるいは融着防止剤の除去工程を通過する際には除去手段による張力変動があり、さらには糸道ガイドでの擦過抵抗による張力変動などの要因が存在する。一方、熱処理工程後の変動要因としては、該繊維を最終的に巻き取る際の巻き取り張力変動、仕上げ油剤を付与する際の抵抗、あるいは糸道ガイドでの擦過抵抗などが存在する。熱処理前でも後でも、液晶ポリエステル繊維の弾性率は通常の合成繊維に比較して極めて高いため、単純なパッケージからの解舒やパッケージへの巻き取りの際の綾振り操作のみでも予想外に高い張力変動が起こるため、本発明においては速度規制は極めて重要なのである。
 速度規制の方法は、それぞれのローラーで滑りが発生せずに繊維の速度とそれぞれのローラーが同速度となるようにすればよく、モーターにより駆動しているローラーに、表面が硬質ゴムなどの金属に比べ柔らかい物質で覆われ、自由回転することが出来るローラーを接触させ、その間に繊維を通し、繊維の速度規制をするニップローラー方式や、自由回転するローラーの代わりに、ベルトで繊維を駆動ローラーに押さえつけるベルトニップ方式、またはエプロンベルト方式、さらには自由回転する金属製(一般的には梨地)の小径ローラーをモーター駆動するローラーの回転軸に対して、繊維走行方向にわずかに斜行するように設置し、1対のローラーに繊維を数周回巻き付け、少しずつ異なる糸道とするようにして駆動ローラーとの接触面積を多くして速度規制するネルソン方式など公知の速度規制方法を採用することが好ましい。ネルソン方式の場合の周回数は、多いほど駆動ローラーとの接触面積が多くなることからスリップする確率が少なくなり、多いほど好ましく、4周回以上することが好ましく、6周回以上がより好ましい。速度規制をする目的からは、上限としては、周回数を多くするためにはローラー軸方向への長さが必要になることから、現実的には10周回以下である。
 熱処理後の工程油剤の付与、付着量、最終製品の巻取等については、前述した本発明の液晶ポリエステル繊維の製造例に記載したものと同様である。また、得られる繊維の物性については、本発明の液晶ポリエステル繊維と同様である。
 以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。なお、本発明の各種特性の評価は次の方法で行った。
(1)ポリスチレン換算の重量平均分子量(分子量)
 溶媒としてペンタフルオロフェノール/クロロホルム=35/65(重量比)の混合溶媒を用い、液晶ポリエステルの濃度が0.04~0.08重量/体積%となるように溶解させGPC測定用試料とした。なお、室温24時間の放置でも不溶物がある場合は、さらに24時間静置し、上澄み液を試料とした。これを、Waters社製GPC測定装置を用いて測定し、ポリスチレン換算により重量平均分子量(Mw)を求めた。
カラム:ShodexK-806M 2本、K-802 1本
検出器:示差屈折率検出器RI(2414型)
温度 :23±2℃
流速 :0.8mL/分
注入量:200μL
(2)液晶ポリエステル繊維のTm1、Tm1におけるピーク半値幅、ΔHm1、Tc、ΔHc、Tm2、ΔHm2、液晶ポリエステルポリマーの融点
 TA instruments社製DSC2920により示差熱量測定を行い、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピークの温度をTm1(℃)とし、Tm1におけるピーク半値幅(℃)、融解熱量(ΔHm1)(J/g)を測定した。 この測定において発熱ピークの有無を判定し、ピークが見られる場合には発熱量を求めた。続いて、Tm1の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で測定した際に観測される発熱ピークの温度をTc(℃)とし、Tcにおける結晶化熱量(ΔHc)(J/g)を測定した。続けて50℃まで冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピークをTm2とし、Tm2における融解熱量(ΔHm2)(J/g)を測定した。
 なお、参考例に示した液晶ポリエステルポリマーについてはTm1の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で50℃まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピークをTm2とし、Tm2をもってポリマーの融点とした。
(3)ウースター糸むら試験機でのハーフイナートダイアグラムマス波形(U%H)での変動波形
 ツェルベガーウースター社製糸むら試験機UT-4により、ツイスターを用いず、200m/分にて5分の測定を行い、ハーフイナートダイアグラムマス波形を求める。1本の繊維パッケージに対し、最外層より1万m以内で3回、最内層より1万m以内で3回の測定を行い、1本の繊維パッケージ当たり合計6つの波形を求める。それぞれの波形にて絶対値が最も大きい変動のピークをチャートから読み取り、6つの波形の中で最大の値の絶対値をそのサンプルのU%H変動波形(%)とする。
(4)外径測定での変動値
 Zimmer社製外形測定器D-6101 ROSSDORF1を用い、サンプリングレート0.002秒の条件で400m/分にて3分の測定を行う。1本の繊維パッケージに対し、最外層より1万m以内で3回、最内層より1万m以内で3回の測定を行い、1本の繊維パッケージ当たり合計6つの外径測定を行う。一つの外径測定結果のデータ群に対し、データ全体の平均値からの差(偏差)を求め、絶対値が最も大きい値と平均値から、以下の式で変動値(%)を求める。6つの外径測定結果のうち、変動値の絶対値が最も大きい値の絶対値をそのサンプルの外径測定での変動値(%)とする。
 (絶対値が最大の偏差)×100/平均値=変動値(%)
(5)単繊維繊度および繊度変動率
 検尺機にて繊維を10mカセ取りし、その重量(g)を1000倍し、1水準当たり10回の測定を行い、平均値を繊度(dtex)とした。これをフィラメント数で除した商を単繊維繊度(dtex)とした。繊度変動率は繊度の10回の平均値からの最大もしくは最小値の差の絶対値のうち、いずれか大きい方の値を用いて下式により算出した。
 繊度変動率(%)=((|最大値もしくは最小値-平均値|/平均値)×100)
(6)強度、伸度、弾性率および強力変動率
 JIS L1013:1999記載の方法に準じて、試料長100mm、引張速度50mm/分の条件で、オリエンテック社製テンシロンUCT-100を用い1水準当たり10回の測定を行い、平均値を強力(cN)、強度(cN/dtex)、伸度(%)、弾性率(cN/dtex)とした。強力変動率は強力の10回の平均値からの最大もしくは最小値の差の絶対値のうち、いずれか大きい方の値を用いて下式により算出した。
 強力変動率(%)=((|最大値もしくは最小値-平均値|/平均値)×100)
(7)繊維軸垂直方向の圧縮弾性率(圧縮弾性率)
 単繊維1本をセラミックス製等の剛性の高いステージに静置し、圧子の辺を繊維とほぼ平行とした状態で、下記条件において直径方向に圧子を用いて圧縮負荷を一定の試験速度で加え、荷重-変位曲線を得た後、次式から繊維軸垂直方向の圧縮弾性率を算出した。
 なお測定に当たっては、装置系の変形量の補正を行うため試料を置かない状態で荷重-変位曲線を得て、これを直線近似して荷重に対する装置の変形量を算出し、試料を置いて荷重-変位曲線を測定した際の各々のデータ点の変位から、その荷重に対する装置の変形量を減じて試料そのものの変位を求め、これを以下の算出に用いた。
 算出に当たっては、荷重-変位曲線で線形性が成立する2点での荷重と変位を用いて圧縮弾性率を算出した。その低荷重側の点は荷重をかけた初期では圧子がサンプル全面にあたっていない可能性があるため、荷重約30mNの点とした。ただしここで定めた低荷重点が非線形領域内の場合には、降伏点を通過するように荷重-変位曲線に沿って低荷重側に直線を引き、その直線と変位のずれが0.1μm以内となる最小荷重の点とした。また高荷重側は荷重約100mNの点とした。なお高荷重側の点が降伏点荷重を超える場合には、低荷重側の点を通過するように荷重-変位曲線に沿って高荷重側に直線を引き、その直線との変位のずれが0.1μm以内となる最大荷重の点を高荷重側の点とした。なお下式中のlは500μmとして計算を行い、単繊維半径は試験前に光学顕微鏡を用いて試料の直径を10回測定し、これを平均して求めた平均直径を1/2にした値を用いた。また荷重-変位曲線は試料1水準について5回測定し、圧縮弾性率も5回算出し、これを平均したものを圧縮弾性率とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
装置       :Instron社製超精密材料試験機Model5848
圧子       :ダイヤモンド製平面圧子(1辺500μmの正方形)
試験速度     :50μm/分
サンプリング速度 :0.1秒
データ処理システム:Instron社製“Merlin”
測定雰囲気    :室温大気中(23±2℃、50±5%RH)
(8)広角X線回折でのピーク半値幅(Δ2θ)
 繊維を4cmに切り出し、その20mgを秤量し試料とした。測定は繊維軸方向に対し赤道線方向に行い、その条件は下記とした。このとき2θ=18~22°に観測されるピークの半値幅(Δ2θ)を測定した。
X線発生装置 :理学電気社製4036A2型
X線源    :CuKα線(Niフィルター使用)
出力     :40kV-20mA
ゴニオメーター:理学電気社製2155D型
スリット   :2mmφ-1°-1°
検出器    :シンチレーションカウンター
計数記録装置 :理学電気社製RAD-C型
測定範囲   :2θ=5~60°
ステップ   :0.05°
積算時間   :2秒
(9)複屈折率(Δn)
 偏光顕微鏡(OLYMPUS社製BH-2)を用いコンペンセーター法により試料1水準当たり5回の測定を行い、平均値として求めた。
(10)耐摩耗性C
 1.23cN/dtexの荷重をかけた繊維を垂直に垂らし、繊維に対して垂直になるように直径4mmのセラミック棒ガイド(湯浅糸道工業(株)社製、材質YM-99C)を接触角2.7°で押し付け、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秒おきに実体顕微鏡観察を行い、棒ガイド上もしくは繊維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回の平均値を求め耐摩耗性Cとした。なお耐摩耗性Cの評価はマルチフィラメントでも同様の試験法で行った。
(11)屈曲耐摩耗性
 直径4mmのセラミック棒ガイド(湯浅糸道工業(株)製棒ガイド:材質YM-99C、硬度Hv1800)に接触角90°でかけた繊維の両端をストローク装置(東洋精機製作所社製糸摩擦抱合力試験機)に把持し、棒ガイドに棒ガイドに0.88cN/dtexの応力を付与しつつ(繊維に0.62cN/dtexの応力がかかる方向に付与する)、ストローク長30mm、ストローク速度100回/分で繊維を擦過させ、ストローク回数1回毎に停止して、棒ガイド上の白粉または繊維表面のフィブリルの発生が確認されたストローク回数を測定し、5回の測定の平均値として求めた。
(12)油分付着量、ポリシロキサン系化合物付着の判定
 100mg以上の繊維を採取し、60℃にて10分間乾燥させた後の重量を測定し(W0)、繊維重量に対し100倍以上の水にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを繊維重量に対し2.0重量%添加した溶液に繊維を浸漬させ、室温にて20分超音波洗浄し、洗浄後の繊維を水洗し、60℃にて10分間乾燥させた後の重量を測定し(W1)、次式により油分付着量を算出した。
(油分付着量(重量%))=(W0-W1)×100/W1
 またポリシロキサン系化合物付着の判定は超音波洗浄後の溶液を採取し、これをIR測定し、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムのスルホン酸基に由来する1150~1250cm-1のピーク強度に対しポリシロキサンに由来する1050~1150cm-1のピーク強度が0.1倍以上あればポリシロキサンが繊維に付着していると判断した。
(13)走行張力、走行応力
 東レ・エンジニアリング社製テンションメーター(MODEL TTM-101)を用いて測定した。また、極低張力用には上記テンションメーターを改造したフルスケール5g、精度0.01g測定可能な張力計を用いた。計測した走行張力は単位を換算し、処理後繊維の繊度で除してcN/dtexの単位として走行応力とした。
(14)製織性、織物特性評価
 レピア織機にて経糸に13dtexのポリエステルモノフィラメントを用い、織密度を経、緯とも250本/インチ(2.54cm)とし、打ち込み速度を100回/分とし、緯糸を液晶ポリエステル繊維として緯打ち込み試織を行った。この時、幅180cm、長さ5mの試織における給糸口(セラミックガイド)へのフィブリル、スカムの堆積から工程通過性を評価し、糸切れによる停台回数から製織性を評価し、織物開口部へのフィブリル、スカムの混入個数から織物品位を評価した。それぞれの判断基準を下記する。なお織り上がった織物の厚みはピーコック社製ダイアルシックネスゲージを用い測定した。
<工程通過性>
 製織後も目視にてフィブリル、スカムの堆積が認められない;優良(◎)
 製織後にフィブリル、スカムは認められるが繊維走行には支障なし;良好(○)
 製織中にフィブリル、スカムが認められ、繊維走行張力が増加する;不合格(△)
 製織中にフィブリル、スカムが認められ、試織を停止した;不良(×)
<製織性>
 停台5回以下;優良(◎)、6~10回;良好(○)、11回以上;不良(×)
<織物品位>
 フィブリル、スカム混入個数5個以下;優良(◎)、6~10個;良好(○)、11個以上;不良(×)
(15)屈曲した糸道でのスカム発生評価
 直径4mmのセラミック棒ガイド(湯浅糸道工業(株)製棒ガイド:材質YM-99C、硬度1800)に接触角90°で繊維を当てながら5万mの繊維を200m/分で走行させ、ガイドへの付着物の堆積状況から工程通過性を評価した。評価基準を下記する。
 ○:目視にてスカムの堆積が認められない
 △:目視にてスカムの堆積が認められる
(16)フィブリル数
 パッケージの表層から糸一層分程度を除去し、パッケージ表面に見られるフィブリルをすべてカウントする。さらに糸一層分を除去しフィブリル数をカウントすることを4回繰り返し、合計5回のフィブリル数を5回のパッケージ表面(m2)の面積の和で割り返すことで、フィブリル数(個/m2)とした。
参考例1:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸870重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル327重量部、ハイドロキノン89重量部、テレフタル酸292重量部、イソフタル酸157重量部および無水酢酸1460重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、335℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を335℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に40分間反応を続け、トルクが28kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例2:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸870重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル327重量部、ハイドロキノン89重量部、テレフタル酸292重量部、イソフタル酸157重量部および無水酢酸1433重量部(フェノール性水酸基合計の1.08当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、330℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を330℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例3:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器に p-ヒドロキシ安息香酸1008重量部と6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸508重量部及び無水酢酸1071重量部(フェノール性水酸基合計の1.05モル当量)を攪拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、325℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を325℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例4:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器に6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸38重量部、2,6-ナフタレンジカルボン酸259重量部、p-ヒドロキシ安息香酸1022重量部、ハイドロキノン132重量部、及び無水酢酸1071重量部(フェノール性水酸基合計の1.05モル当量)を攪拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、335℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を335℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に30分間反応を続け、トルクが20kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例5:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸808重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル411重量部、ハイドロキノン104重量部、テレフタル酸314重量部、イソフタル酸209重量部および無水酢酸1364重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、300℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を300℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例6:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸323重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル436重量部、ハイドロキノン109重量部、テレフタル酸359重量部、イソフタル酸194重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、325℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を325℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例7:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸895重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル168重量部、ハイドロキノン40重量部、テレフタル酸135重量部、イソフタル酸75重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、365℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を365℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例8:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸671重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル235重量部、ハイドロキノン89重量部、テレフタル酸224重量部、イソフタル酸120重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、340℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を340℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例9:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸671重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル335重量部、ハイドロキノン30重量部、テレフタル酸224重量部、イソフタル酸120重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、305℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を305℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例10:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸671重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル268重量部、ハイドロキノン69重量部、テレフタル酸314重量部、イソフタル酸30重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、355℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を355℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
参考例11:
 攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp-ヒドロキシ安息香酸671重量部、4,4’-ジヒドロキシビフェニル268重量部、ハイドロキノン69重量部、テレフタル酸150重量部、イソフタル酸194重量部および無水酢酸1011重量部(フェノール性水酸基合計の1.10当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、310℃まで4時間で昇温した。
 重合温度を310℃に保持し、1.5時間で133Paに減圧し、更に20分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を0.1MPaに加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
 参考例1~11で得られた液晶性ポリエステルの特性を表1に示す。いずれの樹脂もホットステージにて窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を偏光下で観察したところ光学的異方性(液晶性)が確認された。なお、溶融粘度は高化式フローテスターを用い、温度を融点+10℃、剪断速度を1000/sとして測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 本発明の液晶ポリエステル繊維の最適な実施形態について、実施例1、比較例1~4により説明する。
実施例1:
 参考例1の液晶ポリエステルを用い、160℃、12時間の真空乾燥を行った後、大阪精機工作株式会社製φ15mm単軸エクストルーダーにて溶融押し出しし、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。紡糸パックでは金属不織布フィルターを用いてポリマーを濾過し、口金よりポリマーを吐出した。吐出したポリマーは40mmの保温領域を通過させた後、25℃、空気流の環状冷却風により糸条の外側から冷却し固化させ、その後、ポリエーテル化合物を主体とする平滑剤とラウリルアルコールを主体とする乳化剤の水エマルジョンからなる油剤を付与し全フィラメントを第1ゴデットロールに引き取った。これを同じ速度である第2ゴデットロールを介した後、全フィラメント中の1本以外はサクションガンにて吸引し、残り1本はダンサーアームを介しパーンワインダー(神津製作所社製EFT型テークアップワインダー、巻取パッケージに接触するコンタクトロール無し)にてパーンの形状に巻き取った。巻取中、糸切れは発生せず製糸性は良好であった。紡糸条件、紡糸繊維物性を表2に示す。
 この紡糸繊維パッケージから神津製作所社製SSP-MV型リワインダー(接触長200mm、ワインド数8.7、テーパー角45°)を用いて固相重合前巻き返しを行った。紡糸繊維の解舒は、縦方向(繊維周回方向に対し垂直方向)に行い、調速ローラーは用いず、オイリングローラー(梨地仕上げのステンレスロール)を用いてポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製SH200)が5.0重量%の水エマルジョンを油剤とし、給油を行った。巻き返しの心材にはステンレス製の穴あきボビンにケブラーフェルト(目付280g/m2、厚み1.5mm)を巻いたものを用い、面圧は100gfとした。巻き返し条件を表3に示す。
 次に巻き返したパッケージからステンレスの穴あきボビンを外し、ケブラーフェルトに繊維を巻き取ったパッケージの状態として固相重合を行なった。固相重合は、密閉型オーブンを用い、室温から240℃までは約30分で昇温し、240℃にて3時間保持した後、4℃/時間で最終温度まで昇温し、最終温度で保持する温度プログラムとした。なお雰囲気は除湿窒素を流量20NL/分にて供給し、庫内が加圧にならないよう排気口より排気させた。固相重合条件、固相重合繊維物性も表3に示す。
 最後に、固相重合後のパッケージから繊維を解舒し、連続して油分除去(洗浄)、高温非接触熱処理を行なった。固相重合後のパッケージをフリーロールクリール(軸およびベアリングを有し、外層部は自由に回転できる。ブレーキおよび駆動源なし)にはめ、ここから糸を横方向(繊維周回方向)に引き出し、連続して、繊維を両端にスリットを設けた浴槽(内部に繊維と接触するガイドなし)内に通し、油剤を洗浄除去した。洗浄液は非イオン・アニオン系の界面活性剤(三洋化成社製グランアップUS-30)を0.1重量%含有した50℃の温水とし、外部タンクにてこれを温調し、ポンプにて水槽に供給した。水槽への供給に際しては、水槽内に5cm置きに穴を開けたパイプを通し、このパイプに供給することで水槽内に液流を与えるようにした。なお、スリットおよび液面調整用穴からあふれた洗浄液は回収し、外部タンクに戻す機構を設けている。
 洗浄後の繊維はベアリングローラーガイドを通した後、セパレートローラー付きの第1ローラーに通した。なお、クリールはフリーロールであるため、このローラーにより繊維を引っ張ることで、固相重合パッケージからの解舒を行ない、繊維を走行させることになる。ここで洗浄効果の確認のため、洗浄後の繊維を第1ローラーに巻き付けて採取し、油分付着量を測定したところ、付着量は0.4重量%であった。洗浄により油分付着量が大幅に低減できることが分かる。
 第1ローラーを通過した繊維をスリットヒーターに通し、高温熱処理を行なった。スリットヒーター内にはガイド類を設けず、またヒーターと繊維も非接触としている。ヒーター通過後の繊維はセパレートローラー付きの第2ローラーに通した。第1ローラーと第2ローラーは同速度とした。第2ローラーを通過した繊維は、セラミック製のオイリングローラーによりポリエーテル化合物を主体とする平滑剤とラウリルアルコールを主体とする乳化剤の水エマルジョンからなる油剤を付与し、ワインダー(神津製作所社製ET-8T型調速巻取機)にて巻き取った。このときの巻き取り条件は、張力15gf、面圧120gf、テーパー角60°、ワインド数8.7、接触長200mmとした。解舒、洗浄、高温熱処理の条件、および高温熱処理後の繊維物性を表4に示す。なお、この液晶ポリエステル繊維のΔnは0.35であり高い配向を有していた。
 表4から分かるように、実施例1の繊維は高強度、高弾性率、高伸度であり、かつ高い耐摩耗性を持つものである。加えてU%Hの変動波形、外径測定の変動値も小さく、長手方向の繊維直径の均一性にも優れている。
 この繊維を用いた試織評価結果も表4に合わせて示す。高い耐摩耗性を持ち、長手方向の繊維直径の均一性に優れることから工程通過性、製織性、織物品位は優良であった。繊維直径の異常、目開きの異常がないことから、印刷用スクリーン紗、フィルター用メッシュとした際には欠点がなく、良好な特性を有することが期待できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
比較例1:
 実施例1と同様の方法で得た固相重合後のパッケージから、実施例1と同様に解舒、洗浄を行った後、神津製作所社製ET-8T型調速巻取機にて一旦巻き取った。実施例1との関係で言うと、第1ローラーを通過した後、巻き取ることにあたる。このときの巻き取り条件は、張力15gf、面圧120gf、テーパー角60°、ワインド数8.7、接触長200mmとした。最初に実施例1と同様、400m/分の解舒、洗浄を行い巻き取ったが、巻取機で糸切れが頻発したため、200m/分に速度を下げ、巻き取った。巻き取った繊維パッケージから繊維を縦方向(繊維周回方向に対し垂直方向)に引き出し、実施例1と同様に高温熱処理を行なった。実施例1との関係で言うと、第1ローラーの前にパッケージを置き、縦取り解舒して繊維を供給することにあたる。高温熱処理中、第1ローラーにフィブリルと推測される毛羽が巻き付き、特に処理の後半では第1ローラーからの糸離れが不安定となり、走行安定性が悪化した。解舒、洗浄、高温熱処理の条件、および高温熱処理後の繊維物性を表4に示す。
 表4から分かるように、比較例1の繊維は高強度、高弾性率、高伸度であり、かつ高い耐摩耗性を持つものであるが、U%Hの変動波形、外径測定での変動値が大きく、長手方向の繊維直径の均一性に劣っている。これは固相重合された液晶ポリエステル繊維を一旦巻き取ることでフィブリルが発生するためと考えられる。
 この繊維を用いた試織評価結果も表4に合わせて示すが、工程通過性は不合格、製織性、織物品位は不良であった。特に製織の後半で織物品位の欠点が目立ったことから、熱処理後の繊維の内層部、したがって固相重合後の繊維を一旦巻き取った際の外層部にフィブリル化、フィブリル堆積物の巻き込み等の欠点が多く、工程通過性、製織性、織物品位を悪化させたことが推測される。
比較例2:
 実施例1と同様の方法で得た紡糸繊維パッケージから、特許文献2の実施例1と同様に繊維を縦方向に解舒し、調速ローラーを介さず、速度を一定とした巻取機(神津製作所社製ET-68S調速巻取機)にて巻き返しを行った。巻き返しの心材は実施例1と同様としたが、面圧は付与せず、さらにパッケージ形態はテーパー角20°のテーパーエンド巻きとし、テーパー幅調整機構の改造によりトラバース幅を常に揺動させるようにした。巻き返し条件を表3に示す。
 これを実施例1と同様に固相重合した。固相重合後の繊維物性を表3に示すが、この段階での物性値は実施例1と同様である。これを実施例1と同様の方法で解舒、洗浄を行おうとしたが糸切れが頻発し、速度を200m/分まで低下させても糸切れが生じるため評価を中止した。
 このように特許文献2の実施例1と同様の手法で、面圧を付与せず巻き返しを行ったことにより、巻密度が低くなったため、送り出し装置を用いずに解舒を行った場合には、解舒張力が高くなり、パッケージが変形したため糸切れが発生したと考えられる。また固相重合前の巻き返しにおいてテーパー幅を常に揺動させて端面を崩したことにより、端面がテーパー部に形成されてしまい、直径が変化して一定速度での解舒が困難となったため糸切れが発生したと考えられる。
比較例3:
 比較例2と同様の方法(特許文献2の実施例1と同様の手法)で得た固相重合後のパッケージを、送り出しロール(モーター駆動による回転数一定送り出し)に装着し、調速ローラーを通すことなく、実施例1と同様の方法で洗浄、高温熱処理、追油を行い巻き取ることを試みた。しかし高温熱処理ヒーターを通過させると巻取機の速度変動が大きくなり、200m/分でも糸切れが発生した。巻き取り張力が高温熱処理内の繊維に伝わることで、熱処理張力が過度に大きくなり溶断が発生したと考えられる。
 このように特許文献2の実施例1と同様に固相重合後のパッケージを送り出しロールで送り出すことでは解舒-洗浄-熱処理の連続化は行うことができず、繊維は得られない。 
比較例4:
 比較例1と同様の方法で得た解舒、洗浄後の固相重合糸を用いて、高温熱処理を行うことなく製織評価を行った。繊維物性を表4に示すが洗浄を行ったことにより耐摩耗性は固相重合糸に比べても低下している。製織評価では1mも織らないうちに糸切れ、フィブリル堆積が著しくなり、工程通過性不良となったため評価を中止した。
 このように高温熱処理を施さず、Tm1におけるピーク半値幅が15℃未満の液晶ポリエステル繊維では耐摩耗性に劣り、高次工程通過性、製織性に劣る。
実施例2~4:
 ここでは繊維直径(繊度)、フィラメント数について評価を行った。
 紡糸条件を表2に記載の条件とすること以外は実施例1と同様の方法で溶融紡糸を行った。なお実施例4では吐出したフィラメントを全てまとめて巻き取っている。製糸性については良好であったが、実施例2では1回糸切れが発生したため、再度糸掛けを行ったが、その後糸切れは見られなかった。得られた紡糸繊維物性も表2に示す。
 これを、巻き返し条件を表3記載の条件とすること以外は実施例1と同様の方法で固相重合前巻き返しを行った。次に、実施例1と同様の方法で固相重合を行った。得られた固相重合繊維物性を表3に示す。
 これを解舒、洗浄、高温熱処理の条件を表4に記載の条件とすること以外は実施例1と同様の方法で解舒-洗浄-高温熱処理を連続して行った。実施例2では第1ローラーからの糸離れが不安定となり、走行安定性がやや悪化したが糸切れは生じなかった。得られた高温熱処理後繊維物性を表4に示す。
 得られた繊維を用いて製織評価を行った結果も表4に併せて示す。実施例3、4では工程通過性、製織性、織物品位は優良であった。実施例2では評価開始直後に糸切れによる停台が発生し、フィブリルの混入も見られたが、後半は順調であった。耐摩耗性がやや劣るため、解舒-洗浄-高温熱処理工程でわずかなフィブリルが蓄積し、高温熱処理後のパッケージの外層部にフィブリルの堆積物が混入したためと考えられる。
実施例5~14:
 ここでは樹脂組成について評価を行った。
 参考例2~11で得た液晶ポリエステルを用い、紡糸条件を表2に示す条件とすること以外は実施例1と同様の方法で溶融紡糸を行った。実施例6、実施例7、実施例10では紡糸中にそれぞれ1度ずつ糸切れが発生したが、再度糸掛けした後は、糸切れは発生しなかった。得られた紡糸繊維物性を表2に示す。
 これを、巻き返し条件を表3に示す条件とすること以外は実施例1と同様の方法で固相重合前巻き返しを行った。さらに固相重合の最終温度を表3に記載の条件とすること以外は実施例1と同様の方法で固相重合を行った。得られた固相重合繊維物性を表3に示す。 これを解舒、洗浄、高温熱処理の条件を表4に記載の条件とすること以外は実施例1と同様の方法で解舒-洗浄-高温熱処理を連続して行った。実施例6、7では第1ローラーからの糸離れが不安定となり、糸切れがそれぞれ1回発生した。また実施例13、14では走行安定性がやや悪化したが糸切れは生じなかった。得られた高温熱処理後繊維物性を表4に示す。
 得られた繊維を用いて製織評価を行った結果も表4に併せて示す。実施例5では工程通過性、製織性、織物品位は優良であった。実施例6~14では評価開始直後に糸切れによる停台が発生し、フィブリルの混入も見られたが、後半は順調であった。耐摩耗性がやや劣るため、解舒-洗浄-高温熱処理工程でわずかなフィブリルが蓄積し、高温熱処理後のパッケージの外層部にフィブリルの堆積物が混入したためと考えられる。実施例6、7では製織後に工程中のガイド類にフィブリルの堆積が見られた。また糸切れによる停台や、フィブリルの混入もやや多かった。実施例6、7は耐摩耗性がより劣るため、フィブリルの発生量が多く、U%Hの変動波形、外径測定の変動値がやや大きくなっていることから工程通過性、製織性、織物品位にやや劣る結果になったと考えられる。
実施例15、16:
 ここでは固相重合前巻き返しでの面圧の影響について評価を行った。
 実施例3と同様に得た紡糸繊維パッケージから、巻き返し条件を表5記載の条件とすること以外は、実施例3と同様の方法で固相重合前巻き返しを行い、さらに実施例3と同様の方法で固相重合を行った。得られた固相重合繊維物性を表5に示す。
 これを実施例3と同様の条件で解舒-洗浄-高温熱処理を連続して行った。実施例15、16では解舒性がやや不安定となり、糸切れがそれぞれ1回発生した。得られた高温熱処理後繊維物性を表6に示す。
 得られた繊維を用いて製織評価を行った結果も表6に併せて示す。実施例15、16では評価開始直後に糸切れによる停台が発生し、フィブリルの混入も見られたが、後半は順調であった。固相重合パッケージの軽度の融着により、解舒時にわずかにフィブリルが発生し、これが蓄積し、高温熱処理後のパッケージの外層部にフィブリルの堆積物が混入したためと考えられる。なお実施例15、16では製織後に工程中のガイド類にフィブリルの堆積が見られたが、実施例16の方がやや劣る結果であった。実施例15、16では固相重合前巻き返しの面圧が高いため、軽度の融着が発生し、解舒時にわずかにフィブリルが発生するため、U%Hの変動波形、外径測定の変動値がやや大きくなっており、工程通過性、製織性、織物品位にやや劣る結果になったと考えられる。
比較例5:
 実施例3と同様に得た紡糸繊維パッケージから、固相重合前巻き返しでの面圧を500gfとしたこと以外は、実施例15と同様の方法で固相重合前巻き返しを行い、さらに実施例3と同様の方法で固相重合を行った。しかし得られた固相重合糸パッケージは融着が著しく、糸切れが発生するため解舒ができなかった。
実施例17:
 ここでは油分付着量について評価を行った。
 実施例3と同様に得た紡糸繊維パッケージから、固相重合前巻き返しで付着させる油剤に関し、ポリジメチルシロキサン(東レ・ダウコーニング社製SH200)の濃度を2.5重量%の水エマルジョンとすること以外は実施例3と同様の方法で固相重合前巻き返しを行い、さらに実施例3と同様の方法で固相重合を行った。得られた固相重合繊維物性を表5に示す。油分の濃度を低下させたため、油分付着量が低下している。
 これを実施例3と同様の条件で解舒-洗浄-高温熱処理を連続して行った。実施例17では解舒性がやや不安定となり、糸切れが1回発生した。得られた高温熱処理後繊維物性を表6に示す。
 得られた繊維を用いて製織評価を行った結果も表6に併せて示す。実施例17では評価開始直後に糸切れによる停台が発生し、フィブリルの混入も見られたが、後半は順調であった。固相重合パッケージの軽度の融着により、解舒時にわずかにフィブリルが発生し、これが蓄積し、高温熱処理後のパッケージの外層部にフィブリルの堆積物が混入したためと考えられる。実施例17では油分の付着量が少ないため、軽度の融着が発生し、解舒時にわずかにフィブリルが発生するため、U%Hの変動波形、外径測定の変動値がやや大きくなっており、工程通過性、製織性、織物品位にやや劣る結果になったと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 次に本発明の液晶ポリエステル繊維の製造法の最適な実施形態について、実施例18~21、比較例6~9により説明する。
実施例18:
 参考例2で得られた液晶ポリエステルを用い、160℃、12時間の真空乾燥を行った後、大阪精機工作株式会社製φ15mm単軸エクストルーダーにて(ヒーター温度290~340℃)溶融押し出しし、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。このときのエクストルーダー出から紡糸パックまでの紡糸温度は345℃とした。紡糸パックでは金属不織布フィルター(渡辺義一製作所社製LFW-10)を用いてポリマーを濾過し、孔径0.13mm、ランド長0.26mmの孔を5個有する口金より吐出量3.0g/分(単孔あたり0.6g/分)でポリマーを吐出した。
 吐出したポリマーは40mmの保温領域を通過させた後、環状冷却風により糸条の外側から冷却し固化させ、ポリエーテル系紡糸油剤を付与し、5フィラメントをともに1200m/分の第1ゴデットロールに引き取った。このときの紡糸ドラフトは32である。これを同じ速度である第2ゴデットロールを介した後、5フィラメント中の4本はサクションガンにて吸引し、残り1本を、ダンサーアームを介しパーンワインダー(巻取パッケージに接触するコンタクトロール無し)を用いてパーンの形状に巻き取った。約100分の巻取時間中、糸切れは発生せず製糸性は良好であった。得られた繊維の物性は、繊度5.0dtex、強度5.9cN/dtex、伸度1.2%、弾性率514cN/dtexであった。
 この紡糸繊維パッケージから繊維を縦方向(繊維周回方向に対し垂直方向)に解舒し、調速ローラーを介さず、速度を一定とした巻取機(神津製作所社製SSP-MV8P型プレシジョンワインダー(接触長200mm、ワインド数8.7))を用い100m/分、面圧50gfにて巻き返しを行った。このときポリジメチルシロキサン(PDMS、東レ・ダウコーニング社製SH200)が5.0重量%の水エマルジョンを融着防止剤とし、巻取機前で梨地仕上げのステンレスロールを用いてこの融着防止剤を繊維に付与した。なお融着防止剤付着量は3.0重量%であった。また、巻き返しの心材にはステンレス製の穴あきボビンにケブラーフェルト(目付280g/m、厚み1.5mm)を巻いたものを用い、巻き返し時の張力は0.05cN/dtexとし、巻き量は2万mとした。さらにパッケージ形態はテーパー角45°のテーパーエンド巻きとした。このようにして巻き上がったパッケージの巻密度は0.08g/cmであった。
 これを密閉型オーブンにて、室温から240℃までは約30分で昇温し、240℃にて3時間保持した後、4℃/時間で295℃まで昇温し、さらに295℃で15時間保持する条件にて固相重合を行った。なお雰囲気は除湿窒素を流量25NL/分にて供給し、庫内が加圧にならないよう排気口より排気させた。得られた繊維の融点Tm1は335℃であった。
 次に、固相重合パッケージをフリー回転する装置に取り付け、繊維を横方向(繊維周回方向)に解舒しつつ、浴長100cm(接触長100cm)の40℃の洗浄液を張った水槽に解舒した繊維を通過させて融着防止剤を除去し、圧空により水切りをした後、200m/分のネルソン方式の第1ローラーに6周回させ、連続して、スリット幅5.6mm、長さ1000mmのスリットヒーターを用い、ヒーターと接触させずに繊維を走行させながら、480℃(Tm1+145℃)にて熱処理を行った後、ヒーター出口から10mmの位置で、ノズル直径1mmφのセラミック製給油ガイドより、脂肪酸エステルを主体とする油剤成分を1重量%含む水エマルジョンを0.1cc/分の流量で繊維の下側から供給、接触させて、強制冷却を行った。洗浄液は、非イオン・アニオン系の界面活性剤(三洋化成社製グランアップUS-30)を0.1重量%含有した水とした。その後、201m/分のネルソン方式の第2ローラーに6周糸を周回させた後に、巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。油剤付着量は1.1重量%、融着防止剤の除去率は61%、また、繊度5.0dtex、強度15.8cN/dtex、伸度2.7%、弾性率876cN/dtexであった。
 得られた繊維の製造条件および評価結果を表7に示す。得られた繊維の屈曲耐摩耗性評価を行ったところ、非常に優れた性質を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
比較例6:
 実施例18と同様に固相重合まで行い、その後、得られた固相重合パッケージをフリー回転する装置に取り付け、繊維を横方向(繊維周回方向)に解舒しつつ、200m/分のネルソン方式のロールに6周糸を周回させた後に、巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。さらに巻き取られた繊維を同様に横方向に解舒しつつ、実施例18と同様に40℃の水槽を通過させ、200m/分のネルソン方式の第1ローラーに6周回させた後、連続して480℃にて熱処理を行った後、強制冷却を行い、201m/分のネルソン方式の第2ローラーに6周糸を周回させた後に、巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。得られた繊維の特性を表7に示す。
 比較例6では固相重合後の巻き取りを行っているため、フィブリル数が多く、またスカム発生も劣る結果となった。
実施例19:
 実施例18と同様に固相重合まで行い、その後、得られた固相重合パッケージをフリー回転する装置に取り付け、繊維を横方向(繊維周回方向)に解舒しつつ、実施例18の洗浄工程を経ることなく200m/分のネルソン方式の第1ローラーに6周回させた後、連続して、実施例18と同様の熱処理、強制冷却を行った。その後、201m/分のネルソン方式の第2ローラーに6周糸を周回させた後に、巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。得られた繊維の特性を表7に示す。実施例19では洗浄を行っていないため、スカム発生にやや劣る結果となっている。
比較例7:
 実施例18で第1ローラーを用いることなく、40℃の水槽、熱処理ヒーター、強制冷却装置を通過させ、201m/分のネルソン方式の第2ローラーに6周糸を周回させた後に、巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。しかしながら、数分で糸切れが発生した。
比較例8:
 熱処理、強制冷却装置を通過させるまでは実施例18と同様に液晶ポリエステル繊維を処理し、第2ローラーを用いることなく巻取機(神津製作所社製ET型調速巻取機)にて巻き取った。しかしながら、数分で糸切れが発生した。
比較例9:
 熱処理温度を385℃(Tm1+50℃)とした以外は実施例18と同様にして液晶ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の特性を表7に示す。
 比較例9では熱処理温度が低いため、得られる繊維の屈曲耐摩耗性に劣る結果となっている。
実施例20:
 熱処理温度を415℃(Tm1+80℃)とした以外は実施例18と同様にして液晶ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の特性を表7に示す。
 実施例20では熱処理温度が高いため、優れた屈曲耐摩耗性の繊維が得られている。
実施例21:
 紡糸巻き取り後の融着防止剤の付与を行わなかった以外は実施例18と同様にして固相重合を行った。その後、実施例18と同様にして解舒、融着防止剤の除去、熱処理を行ったが、第1ローラー速度を200m/分ではパッケージの融着のため糸切れが発生した。第1ロ-ラー速度を50m/分まで低下させたところ解舒での糸切れは発生せず、さらに熱処理温度を460℃まで低くして熱処理し、50m/分の第2ローラーに周回させた後に、巻取機にて巻き取った。得られた繊維の特性を表7に示す。
 実施例21では、固相重合前に融着防止剤を付与していないため、油分付着量が少なく、解舒での糸切れが発生し、解舒速度が50m/分と低くなっており、生産性がやや低い結果となっている。
 本発明の液晶ポリエステル繊維、ならびに液晶ポリエステルモノフィラメントは、特にハイメッシュ織物であるフィルター、スクリーン紗用途に用いることができる。

Claims (8)

  1.  示差熱量測定において、50℃から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)におけるピーク半値幅が15℃以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が25.0万以上200.0万以下であり、ウースター糸むら試験機でのハーフイナートダイアグラムマス波形における変動波形が10%未満であることを特徴とする液晶ポリエステル繊維。
  2.  モノフィラメントであることを特徴とする、請求項1に記載の液晶ポリエステル繊維。
  3.  請求項1または2に記載の液晶ポリエステル繊維が、連続して15万m以上巻上げられていることを特徴とするパッケージ。
  4.  請求項1または2に記載の液晶ポリエステル繊維からなる印刷用スクリーン紗。
  5.  請求項1または2に記載の液晶ポリエステル繊維からなるフィルター用メッシュ織物。
  6.  液晶ポリエステル繊維をパッケージとなし、固相重合し、該パッケージから固相重合した液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ一旦巻き取ることなく引き続いて熱処理する液晶ポリエステル繊維の製造方法であって、該熱処理の温度を固相重合後の液晶ポリエステル繊維の吸熱ピーク温度(Tm1)+60℃以上とするとともに、熱処理前後の該繊維の速度をそれぞれ第1ローラーおよび第2ローラーにより規制することを特徴とする液晶ポリエステル繊維の製造方法。
  7.  固相重合前に液晶ポリエステル繊維に融着防止剤を付着させるとともに、前記パッケージから固相重合した液晶ポリエステル繊維を解舒しつつ、前記第1ローラーの前で該融着防止剤を除去することを特徴とする、請求項6に記載の液晶ポリエステル繊維の製造方法。
  8.  固相重合に供する液晶ポリエステル繊維をパッケージとする際に、接圧50gf以上400gf以下で巻き取ることを特徴とする、請求項6または7に記載の液晶ポリエステル繊維の製造方法。
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