[发明专利]高强度聚酯酰胺纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度聚酯酰胺纤维，更详细地说，涉及直线拉伸强度高、有适度伸长率、显示生物降解性的高强度聚酯酰胺纤维及其制造方法。本发明的高强度聚酯酰胺纤维适合于作为钓丝或渔网、农业用网等生产资料的用途。

背景技术

近年来，人们强烈期待有生物降解性或光降解性等降解性的、在地球环境中优异的纤维的开发。一般来说，钓丝、渔网、农业用网等是从加工性、强度、耐久性、，耐热性等优异的聚酰胺单丝等合成纤维形成的。这样的先有技术合成纤维由于在自然环境下不具有分解性，因而，例如，当钓丝或渔网流失或放置时，会引起严重的海洋污染等公害问题。

天然纤维大多数虽然有生物降解性，但无法表现出钓丝、渔网、农业用网等生产资料所要求的高强度等高性能。而且，天然纤维欠缺大量生产必要的加工性。与此相反，某种脂肪族聚酯已知会因海洋或河流中分布的附着性细菌而受到微生物分解，而且为了能利用先有技术上为合成树脂利用而开发的纺丝技术或设备进行纤维加工，一直在研究对生物分解性纤维的应用。

例如，特开平2-203729号公报中提出了从具有能在自然环境中慢慢分解的性质的脂肪族聚酯形成的钓丝的方案。然而，该公报中没有关于纺丝技术的具体记载，也没有显示实施例。而且，该公报中从脂肪族聚酯形成的钓丝有时会因空气中的水分而受到水解，此外，使用后强度会慢慢下降，因而已有记载说只能用一次。

特开平5-59611号公报中提出了从聚己内酯制成的单丝的方案。该公报的实施例中记载了聚己内酯(熔点＝60℃)在210℃熔融纺丝、在15℃的水溶液中冷却后立即在45℃的温水中进行拉伸倍率为超过5倍而不足7倍的第一段拉伸，然后在100℃的炉中进行使总拉伸倍率达到8倍以上的第二段拉伸，进而通过弛缓热处理，得到高强度聚己内酯单丝。然而，这种聚己内酯单丝是耐热性不能令人满意的，而且在高温条件下强度显著下降。

因此，从脂肪族聚酯制成的纤维虽然有生物降解性，但有要么机械强度不能令人满意、要么耐热性不良等的缺点。另一方面，聚酰胺纤维虽然机械强度、耐热性、加工性等优异，但没有生物降解性。因而，为了在改善脂肪族聚酯的物性的同时赋予聚酰胺以生物降解性，开发了聚酯酰胺共聚物，也探讨了其作为生物降解性纤维的应用。

例如，特开昭54-120727号公报中公开了让高分子量脂肪族聚酯与脂肪族聚酰胺在惰性气体中、在无水乙酸锌等催化剂的存在下、在其熔点以上的温度加热而进行酯-酰胺交换反应，来制造低分子量聚酯嵌段与低分子量聚酰胺嵌段多数交互结合的聚酯酰胺共聚物，并将其熔融纺丝来制作生物降解性纤维。然而，该公报中没有显示用该聚酯-酰胺共聚物纺丝、制成纤维的具体例。

特开平7-173716号公报中公开了从包含聚酰胺单元和聚内酯单元的聚内酯酰胺共聚物制成的单丝及其制造方法。该公报中记载了将聚内酯酰胺共聚物熔融纺丝、在60℃以下(较好26～60℃)的惰性液体中冷却凝固、以超过4倍而不足7倍的拉伸倍率进行第一段拉伸、然后以使总拉伸倍率达到7倍以上的拉伸倍率拉伸的单丝制造方法。具体地说，在该公报的实施例中显示了使聚内酯酰胺共聚物在200℃熔融纺丝、在35℃的温水中冷却后、立即在80℃的温水浴中以拉伸倍率4.5倍进行第一段拉伸、在90℃的温水中进行松弛热处理后、在120℃的干热浴中进行使总拉伸倍率达到9.0倍的第二段拉伸、进而在100℃的干热浴中进行松弛热处理来制造高强度单丝的工艺。

可是，为了从尼龙等聚酰胺制造像单丝这样的纤维，要将聚酰胺熔融纺丝、急冷而成为未拉伸丝、并迅速拉伸这种未拉伸丝。这是由于通过急冷抑制了未拉伸丝的结晶化，从而在拉伸时分子链不会过分取向。拉伸时被拉长的分子链会发生取向结晶化，并使结晶部与非结晶部一起的取向固定下来，从而表现出优异的机械强度。

然而，对于聚酯酰胺共聚物来说，若采用这样的纺丝、拉伸法，则难以得到充分改善机械强度的纤维。即，聚酯酰胺共聚物的聚酰胺链段设计时为了无损于该共聚物的生物降解性，链长要缩短。因此，聚酯酰胺共聚物与聚酰胺均聚物相比是结晶性低、也难以发生取向结晶化、或结晶化速度慢的。因此，虽然能使通过急冷得到的非结晶性未拉伸丝拉伸，但无法使非结晶部的取向充分固定下来，从而不能充分提高机械强度。