ОКРАШЕННОЕ В ПРОЦЕССЕ ПРЯДЕНИЯ ЧИСТО АРОМАТИЧЕСКОЕ ПОЛИАМИДНОЕ ВОЛОКНО МЕТА-ТИПА Российский патент 2017 года по МПК D01F6/90 D01F1/04 D01F1/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к окрашенному в процессе прядения чисто ароматическому полиамидному волокну мета-типа. Более определенно это изобретение относится к окрашенному в процессе прядения чисто ароматическому полиамидному волокну мета-типа с малым обесцвечиванием и выцветанием вследствие воздействия света.

Уровень техники

Известно, что чисто ароматические полиамидные волокна, полученные из ароматического диамина и ароматического дикарбонилдигалогенида, имеют превосходные теплостойкость и огнестойкость, и среди таких чисто ароматических полиамидных волокон чисто ароматические полиамидные волокна мета-типа, представленные полиметафениленизофталамидом, как известно, особенно полезны как теплостойкие и огнестойкие волокна. Кроме того, используя эти характеристики, чисто ароматические полиамидные волокна мета-типа предпочтительно используются в области защитной одежды, такой как костюм пожарного или теплостойкий рабочий костюм (JP-A-2006-016709).

При использовании в области одежды является обычным использовать окрашенное волокно. Далее, в качестве метода получения окрашенного волокна известен метод крашения после ткачества, использующий краски после производства волокна, или метод крашения в процессе прядения для получения волокна после добавления пигмента к сырому прядильному раствору.

Окрашенные чисто ароматические полиамидные волокна мета-типа, однако, не выгодны тем, что световое облучение вызывает обесцвечивание и выцветание, и волокна не могут иногда использоваться в зависимости от степени обесцвечивания и выцветания.

Следовательно, что касается способа крашения после ткачества, использующего краситель, то был предложен способ предотвращения выцветания окрашенного чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа путем добавления затрудненного аминного светостабилизатора (JP-A-2003-239136). С методом, описанным в JP-A-2003-239136, однако, разложение красителя развивается при воздействии света в течение долгого времени, и стойкость к обесцвечиванию и выцветанию в течение долгого времени не была удовлетворительной.

С другой стороны, что касается способа крашения в процессе прядения для производства волокна после добавления пигмента к сырому прядильному раствору, то был предложен способ подмешивания желтого выцветающего на свету красящего агента к чисто ароматическому полиамиду, который становится коричневым при облучении светом для придания цвета и предотвращения очевидного обесцвечивания и выцветания, так же как для продления времени, требуемого на обесцвечивание (JP-A-2-229281). С методом, описанным в JP-A-2-229281, однако, эффект недостаточен по цвету, за исключением желтого цвета, и способ не был окончательным решением.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Это изобретение было сделано ввиду вышеизложенного уровня техники и цель его - предложить окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа с малым обесцвечиванием и выцветанием при воздействии света.

Решение проблемы

Изобретатели трудились интенсивно, чтобы решить вышеупомянутые задачи. В результате изобретатели нашли, что когда содержание растворителя, остающегося в волокне, находится на определенном уровне или ниже, обесцвечивание и выцветание вследствие воздействия света на окрашенное в процессе прядения полученное чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа становятся меньшими, и, таким образом, изобретение закончено.

Таким образом, изобретением является окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа, которое имеет содержание остаточного растворителя 0,1 мас.% или меньше в расчете на массу волокна.

Полезные эффекты изобретения

Чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению становится окрашенным в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа с малым обесцвечиванием и выцветанием вследствие воздействия света. Таким образом, в дополнение к огнестойкости и теплостойкости, которые являются первоначальными свойствами чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа, чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению имеет сильную сторону такую, что обесцвечивание и выцветание изделия могут быть предотвращены, даже когда изделие используется при воздействии света в течение долгого времени.

Кроме того, окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению становится волокном с малой усадкой при высокой температуре и с превосходной тепловой стабильностью размеров. Соответственно, возможно непрерывно использовать волокно стабильно также для применений с воздействием пламени, теплового излучения и т.д.

Поэтому одежда, изготовленная с использованием окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа согласно изобретению, показывает превосходную устойчивость к обесцвечиванию и выцветанию под воздействием света в течение долгого времени и показывает превосходную стабильность размеров при высокой температуре, и, таким образом, может предпочтительно использоваться для защитной одежды, такой как костюм пожарного или теплостойкий рабочий костюм.

Описание вариантов осуществления изобретения

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению имеет следующие конкретные физические свойства:

Физические свойства, строение, способ получения и т.д. окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по этому изобретению объясняются ниже.

Физические свойства окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа

Содержание остаточного растворителя

Чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа обычно производят из сырого прядильного раствора, в котором полимер растворяют в амидном растворителе, и пигмент подмешивают, и, таким образом, растворитель естественно остается в волокне. В окрашенном в процессе прядения чисто ароматическом полиамидном волокне мета-типа по этому изобретению, однако, содержание растворителя, остающегося в волокне, составляет 0,1 мас.% или меньше в расчете на массу волокна. Это является существенным, что содержание составляет 0,1 мас.% или меньше, и более предпочтительно, что содержание составляет 0,08 мас.% или меньше.

Когда растворитель остается в волокне в количестве больше 0,1 мас.%, в расчете на массу волокна, остаточный растворитель испаряется во время обработки или использования при высокой температуре атмосферы, превышающей 200°C, приводя к низкой экологической безопасности. Далее, такое содержание является причиной обесцвечивания и выцветания волокна во время использования при воздействии света.

Чтобы достигнуть содержания остаточного растворителя в волокне 0,1 мас.% или меньше, компоненты или условия коагуляционной ванны регулируют так, что достигается коагулированная форма, которая не является формой сердцевины с оболочкой, и пластифицирование-вытягивание проводят при определенном отношении во время стадий производства волокна.

В этом отношении "содержание остаточного растворителя в волокне" в этом изобретении является значением, полученным следующим методом.

Метод измерения содержания остаточного растворителя

Кусок волокна в количестве 1,0 мг собирали, и содержание амидного растворителя, остающегося в волокне, измеряли, используя газовую хроматографию (модель: GC-2010, производитель Shimadzu Corporation). Затем концентрацию остаточного растворителя в волокне вычисляли из стандартной кривой, полученной используя амидный растворитель в качестве стандарта.

Максимальная термическая скорость усадки

Что касается окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по этому изобретению, максимальная скорость термической усадки при скорости увеличения температуры 100°C/мин в интервале температуры от 25 до 500°C составляет предпочтительно 7,5% или меньше. Максимальная скорость термической усадки составляет предпочтительно 7,5% или меньше, и более предпочтительно 7,0% или меньше. Когда максимальная скорость термической усадки превышает 7,5%, размер изделия изменяется во время использования в высокотемпературной атмосфере, и возникает такая проблема, как разрушение изделия и тому подобное, что является нежелательным.

Чтобы достигнуть максимальной скорости термической усадки волокна 7,5% или меньше, компоненты или условия коагуляционной ванны регулируют так, чтобы достигалась коагулированная форма, которая не представляет собой форму сердцевины с оболочкой, пластификация-вытягивание проводится в определенном отношении, и определенную термообработку проводят во время стадий получения волокна.

В этом отношении "максимальная скорость термической усадки" в этом изобретении является значением, полученным следующим методом.

Метод измерения максимальной скорости термической усадки

Тепловой механический анализатор EXSTAR 6000, произведенный SII, используют в качестве измерительного устройства, образец волокна отделяют в 480 децитекс, и волокно зажимают в патроне и используют в качестве образца измерения. Скорость усадки в расчете на начальную длину образца волокна при каждой температуре измеряют с нижеследующим условием, и среди результатов по скорости усадки, полученных при каждой температуре, скорость усадки при температуре, при которой скорость усадки является самой высокой, является максимальной скоростью термической усадки.

Условие измерения

Длина образца измерения: 10 мм

Скорость роста температуры: 100°C/мин:

Интервал измерения температуры от 25 до 500°C

Груз, приложенный к образцу волокна: 1,2 cH

Индекс освещенности L*

Индекс освещенности L* окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по этому изобретению особенно не ограничивают и он может быть любого цвета в пределах интервала, в котором крашение в процессе прядения является возможным. Что касается окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по этому изобретению, то, однако, эффект является замечательным с волокном насыщенного цвета. Соответственно, величина индекса освещенности L* волокна составляет предпочтительно 40 или меньше.

Степень обесцвечивания и выцветания под воздействием света (Цветовое различие: ΔE*) федометра с ксеноновой дугой

Когда индекс освещенности L* имеет значение L*=40 или меньше, окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению показывает цветовое различие до и после облучения федометром с ксеноновой дугой при 1,1 Вт/м в течение 80 часов, а именно степень обесцвечивания и выцветания (ΔE*) 24,0 или меньше. Степень является предпочтительно 23,0 или меньше, и более предпочтительно 22,0 или меньше. Когда степень обесцвечивания и выцветания света (цветовое различие: (ΔE*) федометром с ксеноновой дугой превышает 24,0, обесцвечивание и выцветание волокна вследствие воздействия света является значительным.

В этом отношении "степень слабого обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) федометром с ксеноновой дугой» является значением, полученным ниже методом.

Метод определения степени обесцвечивания под действием света и выцветания (цветовое различие: ΔE*) федометром с ксеноновой дугой Степень слабого обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с ксеноновой дугой измеряют, используя необлученное штапельное волокно и облученное светом штапельное волокно, которое было облучено федометром с ксеноновой дугой при 1,1 Вт/м² в течение определенного времени. Во-первых, диффузное отражение измеряют, используя источник света D65 с областью -10 градусов, и величину индекса освещенности L* и индексы насыщенности цвета со значениями a* и b* вычисляют обычной обработкой. Область измерения излучения света составляет 30 mmϕ). Степень обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) определяют по представленному ниже уравнению в соответствии с JIS Z-8730, использующему полученные величины. В этом отношении степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) федометром с ксеноновой дугой в этом изобретении определяли при времени облучения 80 часов.

Уравнение:

ΔE*=((AL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²)^1/2

Степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) федометром с угольной дугой

Когда величина индекса освещенности L* составляет 40 или меньше, окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по этому изобретению показывает цветовое различие до и после облучения федометром с угольной при 135V и 17A в течение 72 часов, а именно степень светового обесцвечивания и выцветания (ΔE*) 2,5 или меньше. Степень составляет предпочтительно 2,3 или меньше и более предпочтительно 2,1 или меньше. Когда степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) федометром с угольной дугой превышает 2,5, обесцвечивание и выцветание волокна вследствие воздействия света является значительным.

В этом отношении "степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с угольной дугой» является величиной, полученной нижеследующим методом.

Метод определения степени светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с угольной дугой

Степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с угольной дугой измеряют, используя необлученное штапельное волокно и облученное светом штапельное волокно, которое было облучено федометром с угольной дугой при 135V и 17A в течение определенного времени, как степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) вышеуказанным федометром с ксеноновой дугой. Таким образом, диффузное отражение сначала измеряют, используя источник света D65 с областью -10 градусов, величину индекса освещенности L* и величины индексов насыщенности цвета a* и b* вычисляют обычной обработкой, и степень светового обесцвечивания и выцветания вычисляют по вышеупомянутому уравнению в соответствии с JIS Z-8730, используя полученные величины. Область измерения воздействия света здесь составляет 10 mmϕ. В этом отношении степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с угольной дугой в этом изобретении определяли при времени облучения 72 часа.

Отношение светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) к окрашенному в процессе прядения волокну, имеющему высокое содержание остаточного растворителя

Что касается окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по изобретению, то световое обесцвечивание и выцветание (цветовое различие: ΔE*) до и после облучения федометром с угольной дугой при 135V и 17A в течение 72 часов составляет 75% или меньше от светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа, имеющего содержание остаточного растворителя в волокне 0,4 мас.% или больше, в котором тот же самый пигмент добавляют в том же самом количестве. Степень составляет предпочтительно 72% или меньше, и более предпочтительно 70% или меньше. Когда отношение светового обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) к этим же величинам окрашенного в процессе прядения волокна того же самого цвета, имеющего содержание остаточного растворителя 0,4 мас.% или больше, превышает 75%, обесцвечивание и выцветание волокна вследствие воздействия света является значительным, что не является предпочтительным.

В этом отношении "степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) федометром с угольной дугой» для определения отношения светового обесцвечивания и выцветания (цветовое различие: ΔE*) к таким же величинам окрашенного в процессе прядения волокна, имеющего высокое содержание остаточного растворителя, составляет значение, полученное выполнением того же самого метода, как изложенный выше метод выше при времени облучения 72 часа.

Строение чисто ароматического полиамида мета-типа

Чисто ароматический полиамид мета-типа, составляющий окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по изобретению, содержит компонент ароматического диамина мета-типа и компонент ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа, при этом другой компонент сополимеризации, такой как компонент пара-типа, может быть сополимеризован, пока цель этого изобретения не нарушена.

Компонент, который особенно предпочтительно используют в качестве сырьевого материала для окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа по этому изобретению, является чисто ароматическим полиамидом мета-типа, содержащим звенья метафениленизофталамида в качестве главного компонента, из-за его механических свойств, теплостойкости и огнестойкости.

Что касается чисто ароматического полиамида мета-типа, содержащего звенья метафениленизофталамида, то отношение звеньев метафениленизофталамида ко всем повторяющимся звеньям составляет предпочтительно 90 мол.% или больше, более предпочтительно 95 мол.% или больше, и особенно предпочтительно 100 мол.%.

Сырьевой материал для чисто ароматического полиамида мета-типа. Компонент ароматического диамина мета-типа

В качестве компонента ароматического диамина мета-типа, служащего в качестве сырьевого материала для чисто ароматического полиамида мета-типа, применяют метафенилендиамин, 3,4'-диаминодифениловый эфир, 3,4'-диаминодифенилсульфон и т.д., и производные, имеющие заместитель, такой как галоген и алкильная группа, имеющая 1-3 атома углерода на этих ароматических кольцах, например,2,4-толуилендиамин, 2,6-толуилендиамин, 2,4-диаминохлорбензол и 2,6-диаминохлорбензол. Среди них является предпочтительным метафенилендиамин один или смешанный диамин, содержащий метафенилендиамин в количестве 85 мол.% или больше, предпочтительно 90 мол.% или больше и особенно предпочтительно 95 мол.% или больше.

Компонент ароматической дикарбоновой кислоты мета-типа

В качестве сырьевого материала для компонента ароматической дикарбоновой кислоты, составляющего чисто ароматический полиамид мета-типа, применяют, например, ароматический дикарбонилгалогенид мета-типа. В качестве ароматического дикарбонилгалогенида мета-типа применяют изофталилгалогенид, такой как изофталилхлорид и изофталилбромид, и производные, имеющие заместитель, такой как галоген и алкокси группа, имеющая 1-3 атома углерода на этих ароматических кольцах, например, 3-хлоризофталилхлорид. Среди них является предпочтительным изофталилхлорид один, или смешанный карбонилгалогенид, содержащий изофталилхлорид в количестве 85 мол.% или больше, предпочтительно 90 мол.% или больше и особенно предпочтительно 95 мол.% или больше является предпочтительным.

Способ получения чисто ароматического полиамида мета-типа

Способ получения чисто ароматического полиамида мета-типа, составляющего окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по изобретению особенно не ограничивают, и чисто ароматический полиамид мета-типа может быть получен, например, полимеризацией в растворе или граничной полимеризацией, используя компонент ароматического диамина мета-типа и компонент ароматического дикарбонилхлорида мета-типа в качестве сырьевого матерала.

В этом отношении мольный вес чисто ароматического полиамида мета-типа особенно не ограничивают, пока волокно можно сформировать. Обычно, чтобы получить волокно с достаточными физическими свойствами, полимер, имеющий инкремент вязкости (I.V), измеренный в концентрированной серной кислоте при концентрации полимера 100 мг/100 мл серной кислоты при 30°C, от 1,0 до 3,0, является подходящим, и полимер, имеющий инкремент вязкости от 1,2 до 2, 0, является особенно предпочтительным.

Способ получения окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по изобретению может быть произведено, используя чисто ароматический полиамид мета-типа, полученный вышеупомянутым методом производства и т.д., например, посредством стадии получения прядильного раствора, стадии прядения/коагуляции, стадии вытягивания в ванне пластифицирования-вытягивания, стадии промывки, стадии релаксационной обработки и стадии термической обработки, объясненной ниже.

[Стадия получения прядильного раствора]

В стадии получения прядильного раствора чисто ароматический полиамид мета-типа растворяют в амидном растворителе и добавляют к нему пигмент, чтобы подготовить прядильный раствор (раствор окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного полимера). В стадии получения прядильного раствора обычно используют амидный растворитель, и в качестве используемого амидного растворителя обычно применяют N-метил-2-пиролидон (НМП), диметилформамид (ДМФ), диметилацетамид (ДМА) и т.д. Среди них предпочтительно использовать НМП или ДМА ввиду растворимости и безопасности обращения.

В качестве концентрации раствора соответствующая концентрация может быть соответственно выбрана с учетом скорости коагуляции в стадии прядения/коагуляции как последующей стадии и растворимости полимера, и, когда полимером является полиметафениленизофталамид, и растворителем является НМП, обычно является предпочтительным, чтобы концентрация находилась в пределах интервала 10-30 мас.%.

Пигмент

В качестве пигмента, используемого в изобретении, упомянуты органические пигменты, такие как пигменты азо, фталоцианин, перинон, перилен и антрахинон, или неорганические пигменты, такие как сажа, ультрамарин, крокус, оксид титана и оксид железа, но пигмент не ограничивают этими пигментами.

В качестве метода смешивания чисто ароматического полиамида мета-типа и пигмента предложен метод формирования суспензии амидного растворителя, в котором пигмент равномерно диспергирован в амидном растворителе, и добавление суспензии амидного растворителя к раствору, в котором чисто ароматический полиамид мета-типа растворяют в амидном растворителе, метод добавления порошка пигмента прямо к раствору, в котором чисто ароматический полиамид мета-типа растворяют в амидном растворителе, но метод особенно не ограничивают. Прядильный раствор, полученный таким образом (окрашенный в процессе прядения раствор чисто ароматического полиамидного полимера), формуют в волокна, например, при выполнении следующих стадий.

Содержание пигмента

Содержание пигмента составляет 10,0 мас.% или меньше в расчете на чисто ароматический полиамид мета-типа и предпочтительно 5,0 мас.% или меньше. Когда пигмента добавляют больше, чем 10,0 мас.%,, физические свойства полученного волокна ухудшаются, что не полезно.

Стадия прядения/коагуляции

В стадии прядения/коагуляции прядильный раствор, полученный выше (окрашенный в процессе прядения раствор чисто ароматического полиамидного полимера мета-типа), экструдируют в жидкость коагуляции и коагулируют.

Выбор прядильной машины особенно не ограничивают, и может использоваться обычная известная машина для мокрого прядения волокна. Кроме того, пока устойчивое мокрое прядение может быть исполнено, нет необходимости особенно ограничивать число прядильных отверстий, состояние расположения, форму отверстий и т.д. фильеры, и например, возможно использовать фильеру с многими отверстиями для штапельных волокон, в которых число отверстий 500-30000, и диаметр прядильного отверстия составляет от 0,05 до 0,2 мм и т.д.

Кроме того, уместно, чтобы температура прядильного раствора (раствор окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамида мета-типа), экструдированного из фильеры, была в пределах интервала от 10 до 90°C.

В качестве коагуляционной ванны, используемой для получения волокна по изобретению, используется водный раствор с концентрацией амидного растворителя 45-60 мас.%, не содержащий неорганической соли, при температуре жидкой ванны в пределах интервала от 10 до 35°C. Концентрация амидного растворителя меньше, чем 45 мас.%, приводит к структуре с толстой оболочкой, и, таким образом, моющая эффективность в стадии промывки ухудшается и становится трудным достигнуть содержания остаточного растворителя в полученном волокне, 0,1 мас.% или меньше. Кроме того, когда концентрация амидного растворителя превышает 60 мас.%, коагуляция, которая является однородной даже внутри волокна, не может быть достигнута, и, таким образом, становится трудным достигнуть содержания остаточного амидного растворителя в волокне 0,1 масс.% или меньше. В этом отношении уместно, чтобы время погружения волокна в коагуляционную ванну было в пределах интервала от 0,1 до 30 секунд.

Стадия вытягивания в ванне пластифицирования-вытягивания

На стадии вытягивания в ванне пластифицирования-вытягивания пока волокно, полученное коагуляцией в коагуляционной ванне, находится все еще в пластифицированном состоянии, волокно подвергают вытягивающей обработке в ванне пластифицирования-вытягивания.

Жидкость ванны пластифицирования-вытягивания особенно не ограничивают и традиционно известная жидкость ванны может использоваться.

Чтобы получить волокно по изобретению, необходимо, чтобы отношение вытяжки в ванне пластифицирования-вытягивания было в интервале от 3,5 до 5,0 раз, и более предпочтительно в интервале от 3,7 до 4,5 раз. В производстве волокна, используемого в изобретении, проведение пластифицирования-вытягивания с определенным интервалом отношения вытяжки в ванне пластифицирования-вытягивания способствует удалению растворителя из коагулированного волокна и может быть достигнуто содержание остаточного растворителя в волокне 0,1 мас.% или меньше.

Когда отношение вытяжки в ванне пластифицирования-вытягивания составляет меньше, чем 3,5 раза, удаление растворителя из коагулированной нити становится недостаточным, и становится трудным достигнуть содержания остаточного растворителя в волокне 0,1 мас.% или меньше. Далее, предел прочности на разрыв становится недостаточным, и управление во время стадии обработки, такой как стадия прядения, становится трудным. С другой стороны, когда отношение вытяжки превышает 5,0 раз, происходит разрыв элементарного волокна и стабильность процесса ухудшается.

Температура ванны пластифицирования-вытягивания находится предпочтительно в интервале от 10 до 90°C. Предпочтительно, когда температура находится в интервале от 20 до 90°C, стабильность процесса является превосходной.

Стадия промывки

На стадии промывки волокно, вытянутое в ванне пластифицирования-вытягивания, тщательно промывают. Промывка влияет на качество полученного волокна и, таким образом, предпочтительно проводится в несколько стадий. В частности, температура промывочной ванны и концентрация амидного растворителя жидкости промывочной ванны на стадии промывки воздействуют на экстракционное состояние амидного растворителя из волокна и состояние проникновения воды в волокно из ванны. Поэтому также с целью управления ими в самых подходящих состояниях предпочтительно стадию промывки проводить в несколько стадий, и регулировать температурные условия и условия концентрации амидного растворителя.

Температурные условия и условие концентрации амидного растворителя особенно не ограничивают, пока волокно, полученное в конечном итоге, имеет удовлетворительное качество. Однако когда температура первой ванны столь высока, как 60°C или выше, вода быстро проникает в волокно и огромные пустоты, таким образом образованные в волокне, приводят к ухудшению качества. Соответственно температура первой ванны предпочтительно столь низка, как 30°C или ниже.

Когда растворитель остается в волокне, экологическая безопасность при обработке изделия, использующего волокно, и в использовании изделия, образованного с использованием волокна, не является предпочтительной. Соответственно содержание растворителя, содержащегося в волокне, используемом в этом изобретении, составляет 0,1 мас.% или меньше, и более предпочтительно 0,08 мас.% или меньше.

Стадия сухой термической обработки

На стадии сухой термической обработки волокно после стадии промывки высушивают и термически обрабатывают. Метод сухой термической обработки особенно не ограничивают, и например, упоминают метод, использующий горячий вал, нагретую плитку и т.д. Через сухую термическую обработку может быть, наконец, получено окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по изобретению.

Чтобы получить волокно по изобретению, температура термической обработки в стадии сухой термической обработки находится предпочтительно в интервале от 260 до 350°C, и более предпочтительно в интервале от 270 до 340°C. Когда температура термической обработки ниже, чем 260°C, кристаллизация волокна является недостаточной, и усадка волокна становится большой. С другой стороны, когда температура превышает 350°C, кристаллизация волокна становится слишком продвинутой, и относительное удлинение при разрыве ухудшается значительно. Далее, когда температура сухой термической обработки находится в интервале от 260 до 350°C, скорость максимальной термической усадки при скорости роста температуры 100°C/мин в интервале температуры от 25 до 500°C можно регулировать до 7,5% или меньше, и предел прочности на разрыв полученного волокна может быть улучшен. Стадия обжимки и т.д.

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа после сухой термической обработки может быть в случае необходимости дополнительно подвергнуто обжимочной обработке. Далее, после обработки обжимкой волокно может быть разрезано до соответствующей длины волокна и подвергнуто следующим стадиям. Кроме того, в зависимости от случая волокно может быть намотано как многоволоконная пряжа.

Примеры

Изобретение объясняется далее подробно Примерами и Сравнительными Примерами, приведенными ниже. В этом отношении, однако, эти Примеры и Сравнительные Примеры предложены для лучшего понимания изобретения, и объем изобретения не ограничивается этими описаниями.

Метод измерения

Каждое значение физического параметра Примеров и Сравнительных Примеров измеряли представленными ниже методами:

Характеристическая вязкость (I.V)

Полимер растворяли в 97%-ной концентрированной серной кислоте и характеристическую вязкость измеряли при 30°C, используя вискозиметр Оствальда.

Индекс освещенности L*

Индекс освещенности L* вычисляли обычной обработкой после измерения коэффициента диффузного отражения с источником света D65 с областью -10 градусов.

Плотность пряжи

Основываясь на JIS L1015, исправленная массовая плотность пряжи была измерена в соответствии с методом A и представлена как кажущаяся плотность пряжи.

Содержание остаточного растворителя

Часть волокна в количестве 1,0 мг собирали, и содержание амидного растворителя, остающегося в волокне, измеряли, используя газовую хроматографию (модель GC-2010, производство Shimadzu Corporation). Затем концентрацию остаточного растворителя в волокне вычисляли из стандартной кривой, полученной с использованием амидного растворителя в качестве стандарта.

Максимальная скорость термической усадки

Термический механический анализатор EXSTAR 6000, произведенный SII, используют в качестве измерительного устройства, отделяют образец волокна в 480 децитекс, и волокно зажимают в патроне и используют в качестве образца измерения. Скорость усадки в расчете на начальную длину образца волокна при каждой температуре измеряли при указанных ниже условиях, и среди результатов по скорости усадки, полученных при каждой температуре, скорость усадки при температуре, при которой скорость усадки была самой высокой, была определена как максимальная скорость термической усадки.

Условие измерения:

Длина образца измерения: 10 мм

Скорость роста температуры: 100°C/мин

Интервал измерения температуры: от 25 до 500°C

Груз, приложенный к образцу волокна: 1,2 cH

Степень обесцвечивания под действием света и выцветания (цветовая разница: ΔE*) с использованием федометра с ксеноновой дугой

Используя необлученное штапельное волокно и облученное светом штапельное волокно, которое было облучено федометром с ксеноновой дугой при 1,1 Вт/м в течение 24 часов и 80 часов, коэффициент диффузного отражения измеряли источником света D65 с областью -10 градусов, и величина индекса освещенности L* и величины индексов насыщенности цвета a* и b* были вычислены обычной обработкой. Область измерения воздействия света за это время составляла 30 ммϕ. Степень светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*) определяли по нижеследующему уравнению в соответствии с JIS Z-8730, используя полученные значения.

Уравнение 1:

ΔE*=((ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²)^1/2

Степень обесцвечивания под действием и выцветания (цветовая разница: ΔE*) с использованием федометра с угольной дугой

Используя необлученное штапельное волокно и облученное светом штапельное волокно, которое было облучено федометром с угольной дугой при 135V и 17A в течение 24 часов и 72 часов, коэффициент диффузного отражения измеряли источником света D65 с областью -10 градусов, и величина индекса освещенности L* и величины индексов насыщенности цвета a* и b* были вычислены обычной обработкой. Область измерения воздействия света за это время составляла 10 ммϕ. Обесцвечивание светом и степень выцветания (цветовая разница: ΔE*) определяли тем же самым уравнением, как уравнение для обесцвечивания светом и степени выцветания (цветовая разница: ΔE*) ксеноновым дуговым измерителем выцветания, представленным выше, используя при этом полученные значения.

Отношение степени светового обесцвечивания и выцветания (цветовая разница: ΔE*)

Используя степени светового обесцвечивания и выцветания (ΔE*) до и после облучения федометром с угольной дугой при 135V и 17A в течение 72 часов, было вычислено отношение (%) величины по Примеру к величине по Сравнительному Примеру, имеющему содержание остаточного растворителя в волокне 0,4 мас.% или больше, в который тот же самый пигмент добавляли в том же самом количестве.

Пример 1

Стадия получения прядильного раствора

В реакторе в атмосфере сухого азота взвешивали 721,5 мас.ч. Ν,Ν-диметилацетамида (ДМА), имеющего содержание влаги 100 ч. на 1 млн или меньше, 97,2 мас.ч. (50,18 мол.%) метафенилендиамина растворяли в этом ДМА и раствор охлаждали до 0°C. К охлажденному раствору ДМА далее постепенно добавляли 181,3 мас.ч. (49,82 мол.%) изофталилхлорида (сокращение ИФХ ниже), при этом раствор перемешивали и проводили реакцию полимеризации.

Затем взвешивали 66,6 мас.ч. порошка гидроксида кальция, имеющего среднюю величину частиц 10 мкм или меньше, и медленно добавляли к раствору полимера после завершения реакции полимеризации, и проводили реакцию нейтрализации. После того как добавление гидроксида кальция закончили, раствор далее размешивали в течение 40 минут и получали прозрачный раствор полимера. Полиметафениленизофталамид выделяли из полученного раствора полимера, и измеренная характеристическая вязкость (I.V) составила 1,65. Далее, концентрация полимера в растворе полимера составляла 17%.

В этом растворе полимера равномерно диспергировали порошок Пигмент Синий 15 в отношении 0,95 мас.% в расчете на полимер, и прядильный раствор (прядильная присадка) получали дегазацией при пониженном давлении.

Стадия прядения/коагуляции

Вышеуказанную прядильную присадку добавляли и пряли из фильеры, имеющей диаметр отверстия 0,07 мм и число отверстий 500 в коагуляционной ванне, имеющей температуру 30°C. Состав коагуляционнй жидкости был - вода/ДМА = 45/55 мас.ч., и выгрузку и прядение в коагуляционной ванне выполняли со скоростью нити 7 м/мин.

Стадия вытягивания в ванне пластифицикации-вытягивания

Затем выполняли вытягивание при степени вытяжки 3,7 раз в ванне пластифицикации-вытягивания при 40°C, имеющей состав - вода/ДМА = 45/55.

Стадия промывки

После вытягивания выполняли промывку в ванне - вода/ДМА = 70/30 при 20°C (длина погружения - 1,8 м) и затем в водяной бане при 20°C (длина погружения -: 3,6 м), за которой следует тщательная промывка через ванну с теплой водой при 60°C (длина погружения - 5,4 м).

Стадия сухой термической обработки

Волокно после промывки подвергали сухой термической обработке, используя горячий вал, имеющий температуру поверхности 300°C, и получали окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа.

Стадия обжима и резки

Полученное волокно обжимают через обжимной аппарат и затем разрезают резательной машиной на короткие волокна 51 мм, и получали сырое окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Сравнительный Пример 1

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа получали так же, как в Примере 1, за исключением того, что состав коагуляционной жидкости изменяли до отношения вода/ДМА = 70/30 (количественное отношение) в стадии прядения/коагуляции. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Сравнительный Пример 2

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа получали так же, как в Примере 1, за исключением того, что состав коагуляционной жидкости изменяли до отношения вода/ДМА = 30/70 (количественное отношение) в стадии прядения/коагуляции. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Пример 2

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа производили так же, как в Примере 1, за исключением того, что в качестве пигмента использовали смешанный Пигмент Синий 60/Пигмент Черный 7 (темно-синий цвет). Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Сравнительный Пример 3

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа получали так же, как в Примере 2, за исключением того, что состав коагуляционной жидкости изменяли до отношения вода/ДМА (количественное отношение) = 30/70 в стадии прядения/коагуляции. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Пример 3

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа получали так же, как в Примере 1, за исключением того, что Пигмент Черный 7 использовали в качестве пигмента. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Сравнительный Пример 4

Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное штапельное волокно мета-типа получали так же, как в Примере 3, за исключением того, что состав коагуляционной жидкости изменяли до отношения вода/ДМА (количественное отношение) = 30/70 в стадии прядения/коагуляции. Каждый результат измерения относительно полученного штапельного волокна показан в таблице 1.

Промышленная применимость

Волокно по изобретению становится окрашенным в процессе прядения чисто ароматическим полиамидным волокном мета-типа, в котором предотвращено обесцвечивание и выцветание волокна вследствие воздействия света в течение долгого времени и термическая усадка вследствие высокотемпературного нагревания, такого как воздействие пламени и теплового излучения. Соответственно окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по изобретению может использоваться предпочтительно для костюма пожарного или теплостойкого костюма рабочего, который требует этих характеристик.

Изобретение относится к окрашенному в процессе прядения чисто ароматическому полиамидному волокну мета-типа, находящему применение как теплостойкие и огнестойкие волокна предпочтительно в области защитной одежды. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа имеет содержание остаточного растворителя 0,1 мас.% или меньше в расчете на всю массу волокна. При этом окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа обладает повышенной устойчивостью к обесцвечиванию и выцветанию под действием света и повышенной стабильностью размеров при высокой температуре. 4 з п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

1. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа, устойчивое к обесцвечиванию и выцветанию под действием света, в котором содержание остаточного растворителя составляет 0,1 мас. % или меньше в расчете на всю массу волокна.

2. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно мета-типа по п. 1, в котором цветовое различие (ΔЕ*) до и после облучения федометром с угольной дугой при 135V и 17А в течение 72 часов составляет 75% или меньше от величины цветового различия (ΔЕ*) окрашенного в процессе прядения чисто ароматического полиамидного волокна мета-типа, имеющего содержание остаточного растворителя в волокне 0,4 мас.% или больше, в которое добавлен тот же самый пигмент в том же самом количестве.

3. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно по п. 1, в котором цветовое различие (ΔЕ*) до и после облучения федометром с ксеноновой дугой при 1,1 Вт/м² в течение 80 часов составляет 24,0 или меньше.

4. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно по п. 1, в котором цветовое различие (ΔЕ*) до и после облучения федометром с угольной дугой при 135V и 17А в течение 72 часов составляет 2,5 или меньше.

5. Окрашенное в процессе прядения чисто ароматическое полиамидное волокно по любому одному из пп. 1-4, в котором скорость максимальной термической усадки при скорости роста температуры 100°С/мин в интервале температур от 25 до 500°С составляет 7,5% или меньше.