JP2587498B2 - 立体規則性ポリスチレン繊維の製造方法 - Google Patents
立体規則性ポリスチレン繊維の製造方法Info
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- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/20—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of cyclic compounds with one carbon-to-carbon double bond in the side chain
- D01F6/22—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of cyclic compounds with one carbon-to-carbon double bond in the side chain from polystyrene
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は立体規則性ポリスチレン、特にアイソタクチ
ック及びシンジオタクチックポリスチレンの繊維の製造
方法に関する。
ック及びシンジオタクチックポリスチレンの繊維の製造
方法に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 種々な産業において、構造材料として使用されている
金属をプラスチック材料に置換えようという動きがあ
る。プラスチック材料は、それらが多くの場合軽量であ
り、磁気又は電気的信号を妨害せず、殆どの場合金属よ
りも安価であるという利点を有している。プラスチック
材料の一つの大きな欠点は、多くの金属よりもかなり強
度が弱いという点である。意図された用途に耐え得るに
充分な強度を有するプラスチック構造製品及び部品を提
供するために、通常、ポリマー又はプラスチックマトリ
ックスと、プラスチック又はポリマーマトリックス中に
加えた高強度繊維からなる複合材料を使用することによ
り、高強度を付与している。そのような高強度繊維を使
用した複合材料の例としては、ハーペル等（Harpell et
al.）の米国特許第4,457,985号明細書及びハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,403,012号明細書が
挙げられる。
金属をプラスチック材料に置換えようという動きがあ
る。プラスチック材料は、それらが多くの場合軽量であ
り、磁気又は電気的信号を妨害せず、殆どの場合金属よ
りも安価であるという利点を有している。プラスチック
材料の一つの大きな欠点は、多くの金属よりもかなり強
度が弱いという点である。意図された用途に耐え得るに
充分な強度を有するプラスチック構造製品及び部品を提
供するために、通常、ポリマー又はプラスチックマトリ
ックスと、プラスチック又はポリマーマトリックス中に
加えた高強度繊維からなる複合材料を使用することによ
り、高強度を付与している。そのような高強度繊維を使
用した複合材料の例としては、ハーペル等（Harpell et
al.）の米国特許第4,457,985号明細書及びハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,403,012号明細書が
挙げられる。
最近発行された一連の特許はポリエチレン，ポリプロ
ピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合体か
らなる高強度繊維に関するものである。かかる繊維は高
強度複合体に有用であると記載されている［ハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,563,392号明細書、
カベッシュ等（Kavesh et al.）の米国特許第4,551,296
号明細書、ハーペル等（Harpell et al.）の米国特許第
4,543,286号明細書、カベッシュ等（Kavesh et al.）の
米国特許第4,536,536号明細書、カベッシュ等（Kavesh
et al.）の米国特許第4,413,110号明細書、ハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,455,273号明細書及
びカベッシュ等（Kavesh et al.）の米国特許第4,356,1
38号明細書参照］。
ピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合体か
らなる高強度繊維に関するものである。かかる繊維は高
強度複合体に有用であると記載されている［ハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,563,392号明細書、
カベッシュ等（Kavesh et al.）の米国特許第4,551,296
号明細書、ハーペル等（Harpell et al.）の米国特許第
4,543,286号明細書、カベッシュ等（Kavesh et al.）の
米国特許第4,536,536号明細書、カベッシュ等（Kavesh
et al.）の米国特許第4,413,110号明細書、ハーペル等
（Harpell et al.）の米国特許第4,455,273号明細書及
びカベッシュ等（Kavesh et al.）の米国特許第4,356,1
38号明細書参照］。
複合体用繊維を製造するために使用される他の高分子
としては、ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテル
エーテルケトン及びポリ（パラフェニレンベンゾビスチ
アゾール）が挙げられる。
としては、ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテル
エーテルケトン及びポリ（パラフェニレンベンゾビスチ
アゾール）が挙げられる。
ポリエチレン及びポリプロピレン繊維は、優れた弾性
率及び引張強度特性を示すが、熱変形温度が比較的低
く、且つ、耐溶剤性も悪い。ポリフェニレンサルファイ
ド，ポリエーテルエーテルケトン及びポリ（パラフェニ
レンベンゾビスチアゾール）は優れた熱変形温度及び耐
溶剤性を示すが、加工が困難であり、また非常に高価で
ある。
率及び引張強度特性を示すが、熱変形温度が比較的低
く、且つ、耐溶剤性も悪い。ポリフェニレンサルファイ
ド，ポリエーテルエーテルケトン及びポリ（パラフェニ
レンベンゾビスチアゾール）は優れた熱変形温度及び耐
溶剤性を示すが、加工が困難であり、また非常に高価で
ある。
繊維に要求されていることは、良好な耐溶剤性及び熱
変形温度を示し、加工可能であり、かつ妥当な価格の材
料から製造可能な複合材料に有用なことである。そのよ
うな繊維に更に要求されていることは高強度であること
である。更に要求されていることは、そのような繊維の
製造方法である。
変形温度を示し、加工可能であり、かつ妥当な価格の材
料から製造可能な複合材料に有用なことである。そのよ
うな繊維に更に要求されていることは高強度であること
である。更に要求されていることは、そのような繊維の
製造方法である。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、 （Ａ）シンジオタクチックポリスチレン又はシンジオタ
クチップポリスチレンとアイソタクチックポリスチレン
の混合物を、その結晶融点及び分解温度の間の温度で、
押出成形するに充分な粘度となるような温度に加熱し、 （Ｂ）該ポリスチレンを高温においてオリフィスから押
出して繊維を形成し、 （Ｃ）該繊維を延伸比の下限が50:1であるように延伸を
行うと共に該繊維を繊維固化するような条件下の一つ又
はそれ以上の帯域を通過せしめて急冷し、 次いで、 （Ｄ）常温まで該繊維を冷却すること を特徴とする立体規則性ポリスチレン繊維の製造方法を
提供するものである。
クチップポリスチレンとアイソタクチックポリスチレン
の混合物を、その結晶融点及び分解温度の間の温度で、
押出成形するに充分な粘度となるような温度に加熱し、 （Ｂ）該ポリスチレンを高温においてオリフィスから押
出して繊維を形成し、 （Ｃ）該繊維を延伸比の下限が50:1であるように延伸を
行うと共に該繊維を繊維固化するような条件下の一つ又
はそれ以上の帯域を通過せしめて急冷し、 次いで、 （Ｄ）常温まで該繊維を冷却すること を特徴とする立体規則性ポリスチレン繊維の製造方法を
提供するものである。
好ましくは、繊維がシンジオタクチックポリスチレン
又はシンジオタクチックポリスチレンとアイソタクチッ
クポリスチレンの混合物から製造されたものであり、該
繊維が一軸配向されており、68,948kPa（10,000psi）以
上の引張強度及び6,894,800kPa（1,000,000psi）以上の
弾性率を有するものである。
又はシンジオタクチックポリスチレンとアイソタクチッ
クポリスチレンの混合物から製造されたものであり、該
繊維が一軸配向されており、68,948kPa（10,000psi）以
上の引張強度及び6,894,800kPa（1,000,000psi）以上の
弾性率を有するものである。
高強度繊維を製造するためには、繊維は更に以下の工
程に導かれる。
程に導かれる。
（Ｅ）該繊維をポリスチレンのガラス転移温度以上に加
熱する工程。
熱する工程。
（Ｆ）該繊維を再延伸して伸長させると共に結晶化度を
最大にし、かつ繊維中のポリスチレンを一軸配向させる
工程。
最大にし、かつ繊維中のポリスチレンを一軸配向させる
工程。
本発明によって製造された繊維は、優れた耐溶剤性及
び耐熱変形性を示す。また、これらの繊維の製造に用い
る原料も比較的安価に調製することができる。
び耐熱変形性を示す。また、これらの繊維の製造に用い
る原料も比較的安価に調製することができる。
本発明の繊維は、シンジオタクチックポリスチレン又
はシンジオタクチックポリスチレンとアイソタクチック
ポリスチレンの混合物から製造される。シンジオタクチ
ックポリスチレンは、フェニル基が付加している主鎖に
対して、フェニル基が主鎖に交互になるように結合して
いるポリスチレンである。換言すれば、それぞれ隣接す
るフェニル基が、主鎖に対して反対の側にあるものであ
る。アイソタクチックポリスチレンは、全てのフェニル
環が主鎖の同じ側にあるものである。ここで、通常のポ
リスチレンはアタクチックと称せられる。その意味は、
立体規則性を有さず、スチレンのフェニル基の位置が、
主鎖のそれぞれの側に対して任意、不規則なものであ
り、従ってパターンを有さないものである。
はシンジオタクチックポリスチレンとアイソタクチック
ポリスチレンの混合物から製造される。シンジオタクチ
ックポリスチレンは、フェニル基が付加している主鎖に
対して、フェニル基が主鎖に交互になるように結合して
いるポリスチレンである。換言すれば、それぞれ隣接す
るフェニル基が、主鎖に対して反対の側にあるものであ
る。アイソタクチックポリスチレンは、全てのフェニル
環が主鎖の同じ側にあるものである。ここで、通常のポ
リスチレンはアタクチックと称せられる。その意味は、
立体規則性を有さず、スチレンのフェニル基の位置が、
主鎖のそれぞれの側に対して任意、不規則なものであ
り、従ってパターンを有さないものである。
好ましくは、本発明により製造される繊維は、繊維の
引張強度及び弾性率を改良するため一軸配向させる。該
繊維は好ましくは68,948kPa（10,000psi）以上、更に好
ましくは137,896kPa（20,000psi）以上、最も好ましく
は206,844kPa（30,000psi）以上の引張強度を有するも
のである。
引張強度及び弾性率を改良するため一軸配向させる。該
繊維は好ましくは68,948kPa（10,000psi）以上、更に好
ましくは137,896kPa（20,000psi）以上、最も好ましく
は206,844kPa（30,000psi）以上の引張強度を有するも
のである。
本発明の繊維は、好ましくは6,894,800kPa（1,000,00
0psi）以上、更に好ましくは17,237,000kPa（2,500,000
psi）以上、最も好ましくは34,474,000kPa（5,000,000p
si）以上の弾性率を有するものである。本発明の繊維
は、所望の如何なる大きさ、形状又は長さに押出すこと
ができる。本発明の繊維は、好ましくは150℃以上、よ
り好ましくは170℃以上、最も好ましくは190℃以上の熱
変形温度を有するものである。本発明の繊維は、好まし
くは200℃以上、より好ましくは220℃以上、最も好まし
くは240℃以上の結晶融点を有するものである。
0psi）以上、更に好ましくは17,237,000kPa（2,500,000
psi）以上、最も好ましくは34,474,000kPa（5,000,000p
si）以上の弾性率を有するものである。本発明の繊維
は、所望の如何なる大きさ、形状又は長さに押出すこと
ができる。本発明の繊維は、好ましくは150℃以上、よ
り好ましくは170℃以上、最も好ましくは190℃以上の熱
変形温度を有するものである。本発明の繊維は、好まし
くは200℃以上、より好ましくは220℃以上、最も好まし
くは240℃以上の結晶融点を有するものである。
アイソタクチック及びシンジオタクチックポリスチレ
ンは、当業者に公知の様々な方法で製造することができ
る。アイソタクチックポリスチレンの製造のための工程
としては、ナッタ等（Natta et al）のマクロモレキュ
ラー・ケミストリー，第28巻,253頁（1958年）（Makrom
ol.Chem.,Vol.28,p.253（1958））に記載の方法が挙げ
られる。シンジオタクチックポリスチレンの製造のため
の工程としては、特開昭62−104818号公報及び石原等の
マクロモレキュールズ，第19巻，第９号，第2464頁（19
86年）（Ishihara,Macromolecules,19（９）,2464（198
6））等に記載されている方法によればよい。
ンは、当業者に公知の様々な方法で製造することができ
る。アイソタクチックポリスチレンの製造のための工程
としては、ナッタ等（Natta et al）のマクロモレキュ
ラー・ケミストリー，第28巻,253頁（1958年）（Makrom
ol.Chem.,Vol.28,p.253（1958））に記載の方法が挙げ
られる。シンジオタクチックポリスチレンの製造のため
の工程としては、特開昭62−104818号公報及び石原等の
マクロモレキュールズ，第19巻，第９号，第2464頁（19
86年）（Ishihara,Macromolecules,19（９）,2464（198
6））等に記載されている方法によればよい。
押出機に供給される加熱したポリスチレンの粘度が低
過ぎると、押出機から出てくる繊維が物理的形状を保持
できず、一方、粘度が高過ぎると押出しすることができ
ない。該溶液の上限は、押出時の剪断粘度で1,000,000
ポイズが好ましく、更に好ましくは500,000ポイズであ
り、最も好ましくは100,000ポイズである。該溶液の下
限は、押出時の剪断粘度で100ポイズが好ましく、更に
好ましくは1,000ポイズであり、最も好ましくは10,000
ポイズである。
過ぎると、押出機から出てくる繊維が物理的形状を保持
できず、一方、粘度が高過ぎると押出しすることができ
ない。該溶液の上限は、押出時の剪断粘度で1,000,000
ポイズが好ましく、更に好ましくは500,000ポイズであ
り、最も好ましくは100,000ポイズである。該溶液の下
限は、押出時の剪断粘度で100ポイズが好ましく、更に
好ましくは1,000ポイズであり、最も好ましくは10,000
ポイズである。
ポリスチレンの分子量は、適度な成形性を有する繊維
を製造するに充分なものとする。分子量（Mn）の好まし
い上限は4,000,000であり、3,000,000がより好ましく、
1,000,000が最も好ましい。分子量（Mn）の好ましい下
限は200,000であり、300,000がより好ましく、400,000
が最も好ましい。
を製造するに充分なものとする。分子量（Mn）の好まし
い上限は4,000,000であり、3,000,000がより好ましく、
1,000,000が最も好ましい。分子量（Mn）の好ましい下
限は200,000であり、300,000がより好ましく、400,000
が最も好ましい。
繊維をシンジオタクチックポリスチレン及びアイソタ
クチックポリスチレンの両者から製造する場合には、混
合物中のシンジオタクチックポリスチレンのアイソタク
チックポリスチレンに対する比は、繊維に構造的な成形
性を付与する限り如何なるものでもよいが、好ましくは
0.1〜20であり、より好ましくは１〜３であり、最も好
ましくは0.75〜1.25である。
クチックポリスチレンの両者から製造する場合には、混
合物中のシンジオタクチックポリスチレンのアイソタク
チックポリスチレンに対する比は、繊維に構造的な成形
性を付与する限り如何なるものでもよいが、好ましくは
0.1〜20であり、より好ましくは１〜３であり、最も好
ましくは0.75〜1.25である。
本発明の工程において立体規則性の良い重合体をその
結晶融点と分解温度の間に加熱する。その温度は、シン
ジオタクチックポリスチレン、又はアイソタクチック及
びシンジオタクチックポリスチレンの混合物のいずれを
使用したかに依存する。一般には、アイソタクチックポ
リスチレンの結晶融点は、シンジオタクチックポリスチ
レンのそれよりも幾分低い。この規則性の良い重合体
は、先ず、材料が押出成形に充分な粘度を有する温度に
溶融される。粘度は、押出された繊維が形状を維持すべ
き程度に高くすべきであるが、重合体が押出成形できな
い程に高くすべきではない。重合体は好ましくは260〜3
20℃、最も好ましくは270〜300℃に加熱溶融される。次
いで、繊維はその温度で押出成形される。
結晶融点と分解温度の間に加熱する。その温度は、シン
ジオタクチックポリスチレン、又はアイソタクチック及
びシンジオタクチックポリスチレンの混合物のいずれを
使用したかに依存する。一般には、アイソタクチックポ
リスチレンの結晶融点は、シンジオタクチックポリスチ
レンのそれよりも幾分低い。この規則性の良い重合体
は、先ず、材料が押出成形に充分な粘度を有する温度に
溶融される。粘度は、押出された繊維が形状を維持すべ
き程度に高くすべきであるが、重合体が押出成形できな
い程に高くすべきではない。重合体は好ましくは260〜3
20℃、最も好ましくは270〜300℃に加熱溶融される。次
いで、繊維はその温度で押出成形される。
一度ポリスチレンを加熱した場合、それは、所望の形
状の金型、通常は円形ダイ（サーキュラーダイ）を通し
て押出して繊維状とする。押出成形は高温において行わ
れ、その温度の上限は、ポリスチレンの分解温度であ
る。温度の下限は、ポリスチレンを押出しするに充分低
い粘度を有する最低の温度である。好ましい押出温度
は、260℃〜320℃であり、最も好ましくは270℃〜300℃
である。次いで、繊維は急冷帯域を通過する。急冷帯域
は、気体状の急冷帯域でも液体状の急冷帯域でもよい。
状の金型、通常は円形ダイ（サーキュラーダイ）を通し
て押出して繊維状とする。押出成形は高温において行わ
れ、その温度の上限は、ポリスチレンの分解温度であ
る。温度の下限は、ポリスチレンを押出しするに充分低
い粘度を有する最低の温度である。好ましい押出温度
は、260℃〜320℃であり、最も好ましくは270℃〜300℃
である。次いで、繊維は急冷帯域を通過する。急冷帯域
は、気体状の急冷帯域でも液体状の急冷帯域でもよい。
押出機からの繊維は、一つ又はそれ以上の急冷帯域を
通過する。そのような急冷域は、気体状の急冷帯域でも
液体状の急冷帯域でも或いはそれらの組合わせでもよ
い。急冷帯域において、繊維は冷却され、固化されそし
て延伸される。急冷帯域において、繊維は気体状急冷帯
域を通過するが、その帯域は温度が０〜100℃の間であ
り、好ましい温度は常温である。好ましい気体は空気で
ある。溶融押出には、一般に、空気急冷帯域が好まし
い。空気急冷帯域は、一般に、繊維を急冷し、固化せし
めるに充分な長さとする。そのような帯域は、好ましく
は１〜６フィート（30〜180cm）である。急冷帯域の温
度は、繊維の冷却及び固化が妥当な速度で行われるが、
如何なる温度であってもよい。好ましくは下限温度は０
℃であり、最も好ましくは20℃である。好ましい上限温
度は100℃であり、最も好ましくは50℃である。
通過する。そのような急冷域は、気体状の急冷帯域でも
液体状の急冷帯域でも或いはそれらの組合わせでもよ
い。急冷帯域において、繊維は冷却され、固化されそし
て延伸される。急冷帯域において、繊維は気体状急冷帯
域を通過するが、その帯域は温度が０〜100℃の間であ
り、好ましい温度は常温である。好ましい気体は空気で
ある。溶融押出には、一般に、空気急冷帯域が好まし
い。空気急冷帯域は、一般に、繊維を急冷し、固化せし
めるに充分な長さとする。そのような帯域は、好ましく
は１〜６フィート（30〜180cm）である。急冷帯域の温
度は、繊維の冷却及び固化が妥当な速度で行われるが、
如何なる温度であってもよい。好ましくは下限温度は０
℃であり、最も好ましくは20℃である。好ましい上限温
度は100℃であり、最も好ましくは50℃である。
液体急冷帯域に使用される液体は、ポリスチレンを溶
解しない液体である。好ましい急冷帯域材料としては、
水，低級アルコール，ハロゲン化炭化水素及び過ハロゲ
ン化炭化合物が挙げられる。過ハロゲン化炭化合物とし
ては、全ての水素原子がハロゲン原子で置換された炭素
を骨格とする物質が挙げられる。最も好ましい急冷媒体
は水である。液体急冷帯域の温度の下限は、急冷媒体が
凍結する温度である。液体急冷帯域の温度の上限は、繊
維を急冷材料と接触させた場合に固化しなくなるか急冷
媒体が沸騰する温度を越える温度である。温度の上限
は、好ましくは80℃であり、より好ましくは30℃であ
る。温度の下限は、好ましくは０℃である。繊維の急冷
帯域での滞留時間は、好ましくは0.5秒以上であり、よ
り好ましくは0.5〜10秒である。
解しない液体である。好ましい急冷帯域材料としては、
水，低級アルコール，ハロゲン化炭化水素及び過ハロゲ
ン化炭化合物が挙げられる。過ハロゲン化炭化合物とし
ては、全ての水素原子がハロゲン原子で置換された炭素
を骨格とする物質が挙げられる。最も好ましい急冷媒体
は水である。液体急冷帯域の温度の下限は、急冷媒体が
凍結する温度である。液体急冷帯域の温度の上限は、繊
維を急冷材料と接触させた場合に固化しなくなるか急冷
媒体が沸騰する温度を越える温度である。温度の上限
は、好ましくは80℃であり、より好ましくは30℃であ
る。温度の下限は、好ましくは０℃である。繊維の急冷
帯域での滞留時間は、好ましくは0.5秒以上であり、よ
り好ましくは0.5〜10秒である。
急冷の間に繊維は延伸もされる。延伸比の下限は50:1
である。延伸比の上限は特に限定しないが好ましくは10
0:1である。
である。延伸比の上限は特に限定しないが好ましくは10
0:1である。
延伸とは、繊維をその断面積がその工程の最後におい
てより小さくなるように引き伸ばすことであり、延伸比
とは、最終の断面積に対する最初の断面積の比である。
即ち、急冷期間中に繊維は延伸比の下限が50:1に延伸さ
れる。急冷期間後、繊維は常温まで冷却される。
てより小さくなるように引き伸ばすことであり、延伸比
とは、最終の断面積に対する最初の断面積の比である。
即ち、急冷期間中に繊維は延伸比の下限が50:1に延伸さ
れる。急冷期間後、繊維は常温まで冷却される。
繊維の強度を改良したい場合には、繊維はそれが再延
伸できる温度にまで再加熱される。再延伸工程におい
て、繊維はそれが一軸配向を有するように配向される。
繊維はそのガラス転移温度及びその融点の間の温度に加
熱される。好ましい上限温度は280℃以下であり、より
好ましくは270℃以下である。好ましい下限温度は150℃
以上であり、更に好ましくは250℃以上である。その
後、繊維は張力をかけて引き伸ばすことにより再延伸さ
れる。これは、通常、後方のゴデット（godets）が先の
ドデットよりも非常に早い速度で回転している一対のゴ
デット上に繊維を走行させることにより行われる。繊維
は1.5:1〜10:1の間の比で引き伸ばされる。延伸の速度
は、好ましくは毎分１フィート（30.48cm）以下であ
る。再延伸は繊維が予備加熱された温度又はその近傍の
温度で行われる。繊維は一つ又はそれ以上の段階で、そ
れぞれの段階での異なる温度、延伸速度及び延伸比を任
意に選択することにより行うことができる。その速度が
遅いほど、よく配向され、強度が大きい繊維となる。延
伸は、一般に４〜１までの比が許容される。
伸できる温度にまで再加熱される。再延伸工程におい
て、繊維はそれが一軸配向を有するように配向される。
繊維はそのガラス転移温度及びその融点の間の温度に加
熱される。好ましい上限温度は280℃以下であり、より
好ましくは270℃以下である。好ましい下限温度は150℃
以上であり、更に好ましくは250℃以上である。その
後、繊維は張力をかけて引き伸ばすことにより再延伸さ
れる。これは、通常、後方のゴデット（godets）が先の
ドデットよりも非常に早い速度で回転している一対のゴ
デット上に繊維を走行させることにより行われる。繊維
は1.5:1〜10:1の間の比で引き伸ばされる。延伸の速度
は、好ましくは毎分１フィート（30.48cm）以下であ
る。再延伸は繊維が予備加熱された温度又はその近傍の
温度で行われる。繊維は一つ又はそれ以上の段階で、そ
れぞれの段階での異なる温度、延伸速度及び延伸比を任
意に選択することにより行うことができる。その速度が
遅いほど、よく配向され、強度が大きい繊維となる。延
伸は、一般に４〜１までの比が許容される。
上記繊維は、複合材に導入することができる。その導
入の方法及び繊維が使用出来る複合材は当業者に公知の
ことである。
入の方法及び繊維が使用出来る複合材は当業者に公知の
ことである。
以下の参考例は例証のみを目的とするものであり、本
発明はこれに限定されない。また特に記載しない限り、
部及び％はすべて重量である。
発明はこれに限定されない。また特に記載しない限り、
部及び％はすべて重量である。
参考例１ 重量平均分子量（Mw）300,000を有するシンジオタク
チックポリスチレンを押出機の加熱帯域に載置し、250
℃に加熱した。このポリスチレンを250℃において、1.0
mmの直径の紡糸口金を通して、152.4cm（５フィート）
の長さを有する空気急冷帯域に押出した。急冷帯域での
滞留時間は３秒であった。急冷後の繊維を取出し、常温
まで冷却した。得られた繊維は103,422kPa（15,000ps
i）の引張強度並びに8,273,760kPa（1,200,000psi）の
弾性率及び5.6％の最終伸び率を示した。
チックポリスチレンを押出機の加熱帯域に載置し、250
℃に加熱した。このポリスチレンを250℃において、1.0
mmの直径の紡糸口金を通して、152.4cm（５フィート）
の長さを有する空気急冷帯域に押出した。急冷帯域での
滞留時間は３秒であった。急冷後の繊維を取出し、常温
まで冷却した。得られた繊維は103,422kPa（15,000ps
i）の引張強度並びに8,273,760kPa（1,200,000psi）の
弾性率及び5.6％の最終伸び率を示した。
参考例２ Mw700,000を有するシンジオタクチックポリスチレン
を押出機の加熱帯域に載置し、260℃に加熱した。この
ポリスチレンを260℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
180℃において100％再延伸した。得られた繊維は131,00
1.2kPa（19,000psi）の引張強度並びに5,722,684kPa（8
30,000psi）の弾性率及び4.1％の最終伸び率を示した。
を押出機の加熱帯域に載置し、260℃に加熱した。この
ポリスチレンを260℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
180℃において100％再延伸した。得られた繊維は131,00
1.2kPa（19,000psi）の引張強度並びに5,722,684kPa（8
30,000psi）の弾性率及び4.1％の最終伸び率を示した。
参考例３ Mw700,000を有するシンジオタクチックポリスチレン
を押出機の加熱帯域に載置し、260℃に加熱した。その
ポリスチレンを260℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において160％再延伸した。得られた繊維は103,42
2kPa（15,000psi）の引張強度並びに6,550,060kPa（95
0,000psi）の弾性率及び3.9％の最終伸び率を示した。
を押出機の加熱帯域に載置し、260℃に加熱した。その
ポリスチレンを260℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において160％再延伸した。得られた繊維は103,42
2kPa（15,000psi）の引張強度並びに6,550,060kPa（95
0,000psi）の弾性率及び3.9％の最終伸び率を示した。
参考例４ Mw800,000を有するシンジオタクチックポリスチレン
を押出機の加熱帯域に載置し、275℃に加熱した。その
ポリスチレンを275℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。得られた繊維は68,948kPa（10,000psi）の引張強度
並びに2,826,868kPa（410,000psi）の弾性率及び3.7％
の最終伸び率を示した。
を押出機の加熱帯域に載置し、275℃に加熱した。その
ポリスチレンを275℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。得られた繊維は68,948kPa（10,000psi）の引張強度
並びに2,826,868kPa（410,000psi）の弾性率及び3.7％
の最終伸び率を示した。
参考例５ Mw800,000を有するシンジオタクチックポリスチレン
を押出機の加熱帯域に載置し、275℃に加熱した。その
ポリスチレンを275℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において50％再延伸した。得られた繊維は55,158.
4kpa（8,000psi）の引張強度並びに3,240,556kPa（470,
000psi）の弾性率及び2.1％の最終伸び率を示した。
を押出機の加熱帯域に載置し、275℃に加熱した。その
ポリスチレンを275℃において1.0mmの直径の紡糸口金を
通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急冷
帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において50％再延伸した。得られた繊維は55,158.
4kpa（8,000psi）の引張強度並びに3,240,556kPa（470,
000psi）の弾性率及び2.1％の最終伸び率を示した。
参考例６ Mw3,000,000を有するシンジオタクチックポリスチレ
ンを押出機の加熱帯域に載置し、300℃に加熱した。そ
のポリスチレンを300℃において1.0mmの直径の紡糸口金
を通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急
冷帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。得られ
た繊維は82,737.6kpa（12,000psi）の引張強度並びに3,
102,660kPa（450,000psi）の弾性率及び6.3％の最終伸
び率を示した。
ンを押出機の加熱帯域に載置し、300℃に加熱した。そ
のポリスチレンを300℃において1.0mmの直径の紡糸口金
を通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急
冷帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。得られ
た繊維は82,737.6kpa（12,000psi）の引張強度並びに3,
102,660kPa（450,000psi）の弾性率及び6.3％の最終伸
び率を示した。
参考例７ Mw3,000,000を有するシンジオタクチックポリスチレ
ンを押出機の加熱帯域に載置し、300℃に加熱した。そ
のポリスチレンを300℃において1.0mmの直径の紡糸口金
を通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急
冷帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において50％再延伸した。得られた繊維は96,527.
2kPa（14,000psi）の引張強度並びに4,826,360kPa（70
0,000psi）の弾性率及び3.8％の最終伸び率を示した。
ンを押出機の加熱帯域に載置し、300℃に加熱した。そ
のポリスチレンを300℃において1.0mmの直径の紡糸口金
を通して152.4cm（５フィート）の長さを有する空気急
冷帯域に押出した。急冷帯域での滞留時間は３秒であっ
た。急冷後の繊維を取出し、常温まで冷却した。繊維を
280℃において50％再延伸した。得られた繊維は96,527.
2kPa（14,000psi）の引張強度並びに4,826,360kPa（70
0,000psi）の弾性率及び3.8％の最終伸び率を示した。
叙上の如く、本発明によれば弾性率や引張特性にすぐ
れると共に、耐溶剤性及び耐熱変形性にすぐれたポリス
チレン繊維を得ることができる。
れると共に、耐溶剤性及び耐熱変形性にすぐれたポリス
チレン繊維を得ることができる。
本発明の立体規則性ポリスチレン繊維は、様々なプラ
スチックに加えて複合材料として利用するなど、各種用
途に幅広くかつ有効な応用が期待される。
スチックに加えて複合材料として利用するなど、各種用
途に幅広くかつ有効な応用が期待される。
Claims (10)
- 【請求項１】（Ａ）シンジオタクチックポリスチレン又
はシンジオタクチップポリスチレンとアイソタクチック
ポリスチレンの混合物を、その結晶融点及び分解温度の
間の温度で、押出成形するに充分な粘度となるような温
度に加熱し、 （Ｂ）該ポリスチレンを高温においてオリフィスから押
出して繊維を形成し、 （Ｃ）該繊維を延伸比の下限が50:1であるように延伸を
行うと共に該繊維を繊維固化するような条件下の一つ又
はそれ以上の帯域を通過せしめて急冷し、 次いで、 （Ｄ）常温まで該繊維を冷却すること を特徴とする立体規則性ポリスチレン繊維の製造方法。 - 【請求項２】請求項１の（Ａ）〜（Ｄ）の工程を経た
後、 （Ｅ）該繊維をポリスチレンのガラス転移温度以上に加
熱し、更に （Ｆ）該繊維を再延伸して伸長させると共に、繊維中の
ポリスチレンを一軸配向させること を特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】空気帯域を通過せしめることにより、該繊
維を急冷することから成る請求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】ポリスチレンを押出成形前に260℃〜320℃
に加熱し、次いで260℃〜320℃で押出成形する請求項１
記載の製造方法。 - 【請求項５】空気急冷帯域の温度を０℃〜100℃の間と
する請求項３記載の製造方法。 - 【請求項６】繊維を空気急冷帯域において50:1〜100:1
の比で延伸する請求項１記載の製造方法。 - 【請求項７】繊維を再延伸のために150℃〜280℃に加熱
する請求項２記載の製造方法。 - 【請求項８】繊維を1.5:1〜10:1の間の延伸比で再延伸
する請求項７記載の製造方法。 - 【請求項９】繊維が68,948kPa（10,000psi）以上の引張
強度を有するものである請求項８記載の製造方法。 - 【請求項１０】繊維が、一軸配向されたものであって、
その引張強度は68,948kPa（10,000psi）以上であり、か
つ弾性率は6,894,800kPa（1,000,000psi）以上であるよ
うに請求項１の製造方法で製造されたシンジオタクチッ
クポリスチレン又はシンジオタクチックポリスチレンと
アイソタクチップポリスチレンの混合物からなる高強度
繊維。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US239,490 | 1988-09-01 | ||
| US07/239,490 US5006296A (en) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | Process for the preparation of fibers of stereoregular polystyrene |
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|---|---|
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