[发明专利]液晶聚酯纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度、高弹性模量、耐热性优异、单纤维纤度小且纤 维长度方向的均一性优异、耐磨损性优异的液晶聚酯纤维及其高效制造 方法。

背景技术

已知液晶聚酯为含有刚直的分子链的聚合物，在熔融纺丝中，其分 子链在纤维轴方向上高度取向，进一步实施热处理(固相聚合)，由此得 到由熔融纺丝得到的纤维中最高的强度、弹性模量。此外也已知，液晶 聚酯通过固相聚合分子量增加、熔点升高，所以耐热性、尺寸稳定性提 高(例如参照非专利文献1)。如此对于液晶聚酯纤维，通过实施固相聚 合，表现出高强度，高弹性模量，优异的耐热性、热尺寸稳定性。

但是，液晶聚酯纤维由于刚直的分子链在纤维轴方向上高度取向， 生成致密的结晶，因此纤维轴垂直方向的相互作用低，由于摩擦易产生 原纤维，存在耐磨损性差的缺点。

此外，液晶聚酯纤维的固相聚合，从设备的简化、生产性的提高方 面考虑，工业上采用将纤维形成卷装，对该卷装进行处理的方法，但是 在可以进行固相聚合反应的温度区域中单丝之间易发生熔融粘着，存在 由卷装形状解舒时，熔融粘着部分产生剥落缺陷的问题。缺陷除了导致 强度降低等损害纤维长度方向的均一性之外，还导致以缺陷为起点纤维 原纤维化的问题。

近年，特别是对于由单丝形成的过滤器、丝网印刷用纱，为了提高 性能，强力要求纤密度的高密度化(高网络化)、纱厚的降低、开口部 (opening)的大面积化，为了达成此目的，强力要求单纤维纤度的细纤度 化、高强度化的同时，为了实现高性能化也要求减少开口部的缺点。开 口部的缺点，为由于上述原纤维在固相聚合中的熔融粘着缺陷或高级加 工步骤中的摩擦而产生的，所以要求纤维长度方向的强度、纤度的均一 性提高，纤维的耐磨损性提高。

进一步地，制纤等纤维高级加工步骤中的步骤通过性变差也成为原 纤维的钩丝、或由于原纤维对导向装置的堆积所导致的张力变动的原 因，要求纤维长度方向的强度、纤度的均一性提高，纤维的耐磨损性的 提高。

对于液晶聚酯纤维的耐磨损性改善，提出了芯成分为液晶聚酯、鞘 成分为聚苯硫醚而成的芯鞘型复合纤维(参照专利文献1)，岛成分为液 晶聚酯、海成分为弯曲性热塑性聚合物而成的海岛型复合纤维(参照专利 文献2)。利用这些技术时，虽然通过弯曲性聚合物形成纤维表面，可以 实现耐磨损性的提高，但是由于液晶聚酯以外的成分的比率多，纤维的 强度变差，在需要液晶聚酯高强度的纤维的固相聚合中，低熔点的纤维 表面易熔融粘着，存在易产生缺陷的问题。进一步地，专利文献1的芯 鞘复合纺丝中，与单成分纺丝相比，芯鞘各自的吐出量少，为了实现细 纤度化而进一步降低吐出量时，由于伴随着滞留时间增加的凝胶化或热 分解，熔融粘度变化，在纤维长度方向上产生粗细不均或复合异常，存 在损害长度方向的均一性的问题。此外，专利文献2的混合纺丝中，若 为了实现细纤度化而降低吐出量则长度方向的混合不均的影响明显，存 在损害长度方向的均一性的问题。

此外，提出了通过对含有液晶聚酯和弯曲性热塑性树脂的复合纤维 在弯曲性热塑性树脂的熔点+20℃以上的温度下进行热处理，提高耐磨 损性的技术(参照专利文献3、4)。但是利用该技术时，由于通过使弯曲 性热塑性树脂形成非晶状态来提高耐磨损性，存在得到的纤维的耐热性 差的问题。此外，由于为复合纺丝，如上所述，存在损害长度方向的均 一性的问题。

这些问题起因于液晶聚酯与其它成分的复合这一技术方案，由此期 待可以同时达成液晶聚酯单成分的细纤度化、高强度化、长度方向的高 均一性、耐磨损性的技术。

关于单成分丝的耐磨损性提高，提出了对于用于钓鱼线或鱼网、割 草机等的聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚丙烯单丝，对拉伸后的单丝施加熔 点以上的热，促进表层的取向松弛改善耐磨损性的方法(参照专利文献 5～9)。但是，该技术由于聚合物为弯曲性聚合物，取向松弛所需的时间 (松弛时间)短，因此为可以达成的技术，液晶聚酯等分子链刚直时，松 弛时间延长，在表层松弛时间期间，内层也松弛，存在纤维熔融的问题。 进一步地，单纤维纤度越小则热处理的影响越到达纤维的中央部，存在 难以兼具充分的强度和耐磨损性的问题。