JPS62206017A - 溶融紡糸法 - Google Patents

溶融紡糸法

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JPS62206017A
JPS62206017A JP4566686A JP4566686A JPS62206017A JP S62206017 A JPS62206017 A JP S62206017A JP 4566686 A JP4566686 A JP 4566686A JP 4566686 A JP4566686 A JP 4566686A JP S62206017 A JPS62206017 A JP S62206017A
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JP
Japan
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spinning
nozzle
melt
fibers
hole
Prior art date
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Pending
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JP4566686A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Sugimoto
杉本 宏明
Kazuo Hayatsu
早津 一雄
Toshiyuki Kobashi
小橋 利行
Seiji Takao
高尾 精二
Jun Takagi
潤 高木
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.)
Japan Exlan Co Ltd
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Japan Exlan Co Ltd
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高強度、高弾性率を有する芳香族ポリエステル
の溶融紡糸法に関するものである。
〈従来の技術〉 近年、芳香族ポリエステルの中で溶融時に異方性を存す
るものを溶融紡糸することにより、高強度、高弾性率繊
維を製造しえることが明らかになってきた。溶剤を使用
しない点や既知の紡糸装置を使用できるなど様々な利点
を存している。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら通常のポリマーに比べて高い紡糸温度を必
要とするとか、溶融粘度の温度依存性が大きいといった
、通常の溶融紡糸可能なポリマーの性質とは異なる性質
を有している。
そして、従来溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステル
についての報告(特公昭55−482号公報等)は実験
室段階でしかなく、工業的規模における安定紡糸操業の
知見とはなり得なかった。
本発明の目的は、溶融時に異方性を示す芳香族ポリエス
テルを単糸切れ等の問題なく、安定に紡糸することがで
きる共に、紡糸時に配向化を促進でき最終的に物性の向
上した繊維を得ることのできる溶融紡糸法を提供するこ
とにある。
く問題点を解決するための手段〉 本発明の目的は、溶融時に異方性を示す芳香族ポリエス
テルを紡糸するに際し、ノズル孔の面積が7. OX 
10−4〜4.8 X 10−’mm” /孔である紡
糸ノズルを使用することにより達成できる。
本発明における溶融時に異方性を示すポリエステルとは
90°直交した2枚の偏光板の間にある加熱試料台上に
ポリエステル試料粉末を置いて昇温していった時に、流
動可能な温度域において、光を透過しうる性質を存する
ものを意味している。
この様な芳香族ポリエステルは、特公昭56−1801
6号公報や同55−200’08号公報等に示される芳
香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び/又は芳香族ヒ
ドロキシカルボン酸やこれらの誘導体から成るもので、
場合によりこれらと脂環族ジカルボン酸、脂環族ジオー
ル、脂肪族ジオールやこれらの誘導体との共重合体も含
まれる。
ここで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、4.4° −ジカルボキシジフェニル、2.
6−ジカルボキシナフタレン、1.2−ビス(4−カル
ボキシフェノキシ)エタン等やこれらのアルキル、了り
−ル、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げられる
芳香族ジオールとしてはヒドロキノン、レゾルシン、4
.4° −ジヒドロキシジフェニル、4.4゛ −ジヒ
ドロキシベンゾフェノン、4.4° −ジヒドロキシジ
フェニルメタン、4.4° −ジヒドロキシジフェニル
エタン、2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パン、4. 4’  −ジヒドロキシジフェニルエーテ
ル、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、2゜6−シ
ヒドロキシナフタレン、■、5−ジヒドロキシナフタレ
ン等やこれらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハロ
ゲン基の核置換体が挙げられる。
芳香族ヒドロキシカルボン酸としてはp−ヒドロキシ安
息香酸、m−ヒドロキシ安息香酸、 2−ヒドロキシナ
フタレン−6−カルボン酸、  1−ヒドロキシナフタ
レン−5−カルボン酸等やこれらのアルキル、アリール
、アルコキシ、ハロゲン基の核置換体が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸としてはtrans   1+  
4−ジカルポキシシクロヘキサン、cis−1,4−ジ
カルボキシシクロヘキサン等やこれらのアルキル、アリ
ール、ハロゲン基の核置換体が挙げられる。
脂環族及び脂肪族ジオールとしては、trans −1
,4−ジヒドロキシシクロヘキサン、cis−1,4−
ジヒドロキシシクロヘキサン、エチレングリコール、1
,4−ブタンジオール、キシリレンジオール等が挙げら
れる。
これらの組合せの内で本発明の対象として好ましい芳香
族ポリエステルとしては、例えばill p−ヒドロキ
シ安息香酸残基40〜70モル%と上記芳香族ジカルボ
ン酸残基15〜30モル%と芳香族ジオール残基15〜
30モル%からなるコポリエステル、 (2)テレフタル酸及び/又はイソフタル酸とクロルヒ
ドロギノン、フェニルヒドロキノン及び/又はヒドロキ
ノンからなるコポリエステル、(3)p−ヒドロキシ安
息香酸残基20〜80モル%と2−ヒドロキシナフタレ
ン−6−カルボン酸残i20〜80モル%からなるコポ
リエステル等が挙げられる。
これらの出発原料を用い、本発明に用いる芳香族ポリエ
ステルに至るにはそのままであるいは脂肪族もしくは芳
香族モノカルボン酸またはそれらの誘導体、脂肪族アル
コールもしくはフェノール類又はそれらの誘導体等によ
るエステル化により重縮合反応を行う。
重縮合反応としては既知の塊状重合、溶液重合、懸濁重
合法等を採用することができ、場合により150〜36
0℃で常圧又は10〜O,Itorrの減圧下にSb、
Ti、Ge化合物等の重合触媒、リン系化合物等の安定
剤、T i OH,Ca COz、タルク等の充填剤を
添加して行うことができる。
得られたポリマーはそのままで、あるいは粉体上で不活
性気体中、又は減圧下に熱処理して紡糸用試料とする。
あるいは一度押出機により造粒して用いることもできる
本発明に用いる芳香族ポリエステルには紡糸に適した分
子量範囲が存在すると考えられるが、組成や構造によっ
ては均一に溶解しうる溶剤がなかったり、分子量測定法
の精度がないという問題があり、本発明に適した芳香族
ポリエステルの規格としては使えない。
そこで本発明者らは溶融紡糸条件に適する分子量に対応
する物性値として「流動温度」というものを導入した。
即ち島原製作所製のフローテスターCFT−500を用
い、径1龍、長さ10mのノズルで、圧力100kg/
cmの状態で芳香族ポリエステル試料を4℃/minで
昇温し、試料がノズルを通って流動し、かつ48000
poiseの見掛は粘度を与える温度として「流動温度
」を定義した。
本発明者らは各種の組成の芳香族ポリエステルを合成し
、その流動温度を変化させてみたところ、本発明の目的
とする高強度の高弾性率繊維の紡糸に適した芳香族ポリ
エステルの流動温度は280〜380℃であることがわ
かった。
この温度域より低い流動温度の場合には溶融時の反応が
おこりやすかったり、繊維伸度が出に(いといった問題
があり、高いと加工(紡糸)温度が高くなるため、分解
、架橋反応をおこしやすく、装置への負荷も大きくなる
という問題を生じる。
本発明における溶融紡糸に用いる装置としては、既知の
プランジャー型やスクリュー型押出機を用いることがで
きる。連続紡糸の点では後者が優れている。ギヤポンプ
等の付帯設備も既知のものを用いることができる。
熔融紡糸に適した温度は通常約300〜400℃である
。この範囲を下まわる温度では装置への負荷が大きかっ
たり、試料の溶融均一化が不十分になったりする。この
範囲を越える温度では、分解等による発泡や架橋により
、単糸切れが起こったりする。
本発明の特徴は、溶融時に異方性を示す芳香族ポリエス
テルを紡糸するに際し、ノズル孔の面積が7.0 X 
10−4〜4.8 X I Q−3mm” /孔である
紡糸ノズルを使用することにある。
ノズル孔の面積が7.0XIO−’ 〜4.8xlQ−
’mm”/孔である紡糸ノズルを用いる事により、単糸
切れが少なく、層流の形成により分子は吐出方向(ノズ
ル長さ方向)に極めて配向し易(且つ分子の配回緩和が
抑制される結果、繊維内の分子配向が極めて大きい繊維
を得ることができる。
ノズル孔の面積がこの範囲より大きい場合には、分子配
向が不十分である場合が多く、逆に小さい場合には単糸
切れ、加工上の困難さ及びそれに伴う加工費用の増大と
いった問題が生ずる。
ノズル出口における断面形状は、繊維の用途により選択
できるが、上記の要件を充たすものであればよい。ノズ
ル内テーパーは、紡糸条件、ポリマー特性により適宜選
択することができる。
本発明に従って紡糸した繊維はそのままで、又は油剤を
付着させ巻き取るなり、引落す。
巻き取り又は引落の速度は10〜10000m/min
であるが、生産性や安定紡糸からみて100〜2000
m/m inが好ましい。
得られる繊維の太さや断面形状は用途により選ばれるが
、強度や弾性率からすると、10〜358mの太さの糸
径が好ましい。
得られる繊維はそのままでも使用できるが、熱処理や延
伸やこれらの組合せの処理を施してやることにより、さ
らに高強度、高弾性率化することができる。
〈発明の効果〉 本発明方法を用いる事により、溶融時に異方性を示す芳
香族ポリエステルを操業上の問題なく溶融紡糸でき、配
向が促進された高強度、高弾性率繊維を工業的有利に製
造することができる。
本発明により得られる繊維はタイヤコード、ロープ、ケ
ーブル、FRP、FRTP、スピーカーコーン、安全着
、テンションメンバー等に用いることができる。
〈実施例〉 以下、繊維の引張試験はインストロン社万能試験機No
、1130を用い、試料間隔20tm、引張速度0.5
鶴/ m i nで測定した。
光学異方性の測定は加熱ステージ上に試料を置いて、偏
光下25℃/minで昇温しで肉眼観察した。
参考例1 p−7セトキシ安息香酸7.20kg(40モル)、2
.6−ジカルポキシナフタレン4.36に+r(20モ
ル)、4.4° −ジアセトキシジフェニル5.45k
g (20,2モル)を(し型撹拌翼をもつ重合槽に仕
込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら昇温し、330
℃で3時間重合した。
この間生成する酢酸を除去し、強力な攪拌で重合を行い
、その後徐々に冷却し200℃で重合体を系外へ取り出
した。
重合体の収量は11.89kgで理論収量の97.8%
であった。
これを細用ミクロン社のハンマーミルで粉砕し、2.5
1−以下の粒子とした。これをロータリーキルン中で窒
素雰囲気下に280℃で5時間処理したところ「流動温
度」は326℃であり、そして350℃以上で光学異方
性が観察された。
実施例1 参考例1のポリエステルを用い、30mm径のスクリュ
ー型押出機を用い365℃で溶融紡糸を行った。
用いたノズルは、吐出孔径0.065mm(ノズル孔の
面積3. 33 X 10−’mm” /孔)、ノズル
細孔部の孔長0.14mmである。
紡糸は単糸切れも少なく円滑の行われ、約4時間経過し
てもノズル表面の汚れは極めて少なく、紡糸への影響は
なかった。
そして、吐出圧力を変動させても紡糸安定性は変わらな
かった。
得られた透明黄金色繊維を320℃で3時間窒素中で熱
処理したところ、繊維径17.2μm、強度28.8g
/d、伸度2.7%、弾性率1080 g/dであった
実施例2 吐出孔径0.05mm(ノズル孔の面積1.96 X 
10−’mm” /孔)、孔長0.07mmであるノズ
ルを用いた以外は、実施例1と同様にして紡糸を行った
紡糸は3時間経過後も安定しており、単糸切れが少なく
、ノズル表面の汚れも極めて少なかった。
そして、吐出圧力を変動させても紡糸安定性は変わらな
かった。
得られた繊維を320℃で3時間窒素中で熱処理したと
ころ、繊維径15.8μm1強度27゜6 g / d
、伸度2.6%、弾性率1130g/dであった。
比較例1 吐出孔径0.12mm、ノズル孔長0.24mm、ノズ
ル孔の面積1. 13 X 10−”mm” /孔のノ
ズルを用いた以外は、実施例1と同様にして溶融紡糸を
行った。
紡糸は最初安定であったが、約3時間経過後、ノズル表
面の汚れによる単糸切れが時々おこり始め、実施例1.
2に比べ連続紡糸性で劣っていた。
また吐出圧力を変動させた時にも、糸切れが認められた
得られた繊維を実施例1.2と同条件で熱処理したとこ
ろ、繊維径18.6μm1強度18.0g/d、伸度2
.1%、弾性率886 g/dであった。
比較例2 吐出孔径が8μm(ノズル孔の面積5.OXIO−Sm
mz/孔)のノズルを用いた以外は、実施例1と同様に
して溶融紡糸を行った。
紡糸は極めて不安定で、ノズルづまりがおこり、糸切れ
も多く繊維をえることができなかった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステルを溶融紡糸す
    るに際し、ノズル孔の面積が7.0×10^−^4〜4
    .8×10^−^3mm^2/孔である紡糸ノズルを使
    用することを特徴とする溶融紡糸法。
JP4566686A 1986-03-03 1986-03-03 溶融紡糸法 Pending JPS62206017A (ja)

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JP4566686A JPS62206017A (ja) 1986-03-03 1986-03-03 溶融紡糸法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025082A (en) * 1988-08-24 1991-06-18 Mitsubishi Kasei Corporation Aromatic polyester, aromatic polyester-amide and processes for producing the same

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