JP4720306B2 - 液晶性樹脂繊維およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)示差熱量測定において、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)における融解熱量(ΔHm1)が、Tm1の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm2)における融解熱量(ΔHm2)に対して、3倍未満であり、かつ繊維強度が14cN/dtex以上である溶融液晶性樹脂繊維、
(2)式1で定義されるΔS(融解エントロピー)が0.9×10−3J/g・K以下である液晶性樹脂を、紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有し、ノズル孔の全長が10〜20mmであるノズルを用いて溶融紡糸してなる液晶性樹脂繊維、
ΔS=ΔHm(J/g)/[Tm(℃)+273](K) −[1]
(Tmは示差熱量測定において、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2(℃))を指し、ΔHmは該吸熱ピークにおける融解熱量(ΔHm2(J/g))である。)
(3)上記液晶性樹脂が、下記構造単位(I)、(II)、(III)、(IV)および(V)からなるものである上記(1)または(2)記載の液晶性樹脂繊維、
(5)式1で定義されるΔS(融解エントロピー)が0.9×10−3J/g・K以下である液晶性樹脂を、紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有し、ノズル孔の全長が10〜20mmであるノズルを用いて溶融紡糸することを特徴とする液晶性樹脂繊維の製造方法、
ΔS=ΔHm(J/g)/[Tm(℃)+273](K) −[1]
(Tmは示差熱量測定において、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)を指し、ΔHmは該吸熱ピーク面積から算出される融解熱量(ΔHm2)である。)
(6)ノズルが、テーパー部のテーパー角度が1〜20°、導入孔径が0.5〜3mmφ、紡糸孔径が0.1〜0.5mmφであるノズルである上記(5)記載の液晶性樹脂繊維の製造方法、
(7)溶融紡糸を液晶性樹脂の融点+15℃超融点+40℃未満の温度で行うことを特徴とする上記(5)または(6)に記載の液晶性樹脂繊維の製造方法
(8)溶融紡糸を液晶性樹脂の融点+20℃以上とし、かつ口金直下30cmまでの雰囲気温度を液晶性樹脂の融点−50℃〜融点−10℃の温度範囲に保った状態で紡糸した後、液晶性樹脂のガラス転移温度以上融点−100℃以下の温度において1.01倍未満の延伸を行うことを特徴とする上記(5)〜(7)のいずれか記載の液晶性樹脂繊維の製造方法、
(9)紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有するし、ノズル孔の全長が10〜20mmである紡糸用ノズル
を提供するものである。
ΔS=ΔHm(J/g)/[Tm(℃)+273](K) −[1]
ここで、Tmは示差熱量測定において、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1 +20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却した後、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2(℃))を指し、ΔHmは該吸熱ピークにおける融解熱量(ΔHm2(J/g))である。
液晶性樹脂
A−1
攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸870重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル327重量部、ハイドロキノン89重量部、テレフタル酸292重量部、イソフタル酸157重量部および無水酢酸1433重量部(フェノール性水酸基合計の1.08当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、330℃まで4時間で昇温した。
攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸994重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル126重量部、テレフタル酸112重量部、固有粘度が約0.6dl/gのポリエチレンテレフタレ−ト216重量部及び無水酢酸960重量部(フェノール性水酸基合計の1.045当量)を撹拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、撹拌しながら室温から145℃まで30分で昇温し、145℃で2時間加熱撹拌し、その後145℃から325℃まで4時間かけて昇温し、1.5時間で1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に11分間反応を続け、トルクが15kgcmに到達したところで重縮合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズした。
攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器に p−ヒドロキシ安息香酸907重量部と6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸457重量部及び無水酢酸946重量部(フェノール性水酸基合計の1.03モル当量)を攪拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、325℃まで4時間で昇温した。
攪拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器に p−ヒドロキシ安息香酸829重量部と4,4’−ジヒドロキシビフェニル570重量部、テレフタル酸374重量部、イソフタル酸124重量部及び無水酢酸1337重量部(フェノール性水酸基合計の1.08モル当量)を攪拌翼、留出管を備えた反応容器に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら室温から145℃まで30分で昇温した後、145℃で2時間反応させた。その後、360℃まで4時間で昇温した。
図1に示される基本形状と下記サイズを有する紡糸ノズルを使用した。
B−1:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:1.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):99.9%
直孔部長さLa:0mm
直孔部長さLb:0.01mm
テーパー角度:7.7°
B−2:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:1.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):99.0%
直孔部長さLa:0.05mm
直孔部長さLb:0.05mm
テーパー角度:7.8°
B−3:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:1.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):89.5%
直孔部長さLa:1mm
直孔部長さLb:0.05mm
テーパー角度:8.6°
B−4:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:1.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):80.0%
直孔部長さLa:1.5mm
直孔部長さLb:0.5mm
テーパー角度:9.6°
B−5:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:3.0mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):99.0%
直孔部長さLa:0.05mm
直孔部長さLb:0.05mm
テーパー角度:16.4°
B−6:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:5.0mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):99.0%
直孔部長さLa:0.05mm
直孔部長さLb:0.05mm
テーパー角度:27.5°
B−7:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:0.3mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):99.0%
直孔部長さLa:0.05mm
直孔部長さLb:0.05mm
テーパー角度:0.87°
B−8:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:0.15mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):0%
テーパー角度:0°
B−9:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:0.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.5mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):0%
テーパー角度:0°
B−10:ノズル長さ(La+Lb+Lt):10mm
上部導入孔Daの径:1.5mmφ
下部紡糸孔の径Db:0.15mmφ
[テーパー部の長さ/ノズル全長]×100(%)
([Lt/(La+Lb+Lt)]×100):74.9%
直孔部長さLa:2.5mm
直孔部長さLb:0.01mm
テーパー角度:10.3°
実施例1〜8、比較例1〜8
表1に示す液晶性ポリエステル(A−1〜A−4)をそれぞれノズル(B−1〜B−10)で、二軸押出機にサンドパックと紡出装置を備えた紡糸器により、表1に示す温度、ドラフト比で紡糸を行った。比較例8については、比較例2で得た繊維をドラムに巻いた状態で250℃5時間窒素気流下で固相重合処理を行った。
下記(1)〜(4)について評価を行った。
巻き取り装置により10mを巻き取り、重量を測定して繊度を算出した。
繊維強度をJIS L1013に準じオリエンテック社製テンシロンUCT−100を用いて50本について測定した。
温度制御機構を備えた実態顕微鏡により、両端を0.01N/cm2で拘束した繊維の外径を顕微マイクロメーターで測定しつつ、昇温を行い、30℃での外径に対する200℃での繊維外径の変化量を算出し、繊維の太さ方向の熱膨張率を評価した(熱膨張率=(200℃での外径−30℃での外径)/(200−30)(ppm/℃)。
繊維を示差熱量測定において、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1 )における融解熱量(ΔHm1)(J/g)を測定した。 続いて、Tm1 の観測後、Tm1 +20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm2)における融解熱量(ΔHm2)(J/g)を測定した。
実施例1と同様の条件で、口金直下30cmの範囲を実施例1〜8および比較例1〜8では室温で行ったのに対し、口金直下30cmの雰囲気温度を293℃として紡糸を行い、その後ローラーを介して150℃の恒温槽に導入し、ローラー間で1.0035倍の延伸を行った。評価は実施例1と同様に行った。
2.ノズル孔
3.テーパー部
4.導入孔
5.紡糸孔
6.導入孔側の直孔部
7.紡糸孔側の直孔部
La.導入孔側の直孔部の長さ
Lt.テーパー部の長さ
Lb.紡糸孔側の直孔部の長さ
Da.導入孔径
Db.紡糸孔径
θ.テーパー角度
Claims (9)
- 示差熱量測定において、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm1)における融解熱量(ΔHm1)が、Tm1の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク(Tm2)における融解熱量(ΔHm2)に対して、3倍未満であり、かつ繊維強度が14cN/dtex以上である溶融液晶性樹脂繊維。
- 式1で定義されるΔS(融解エントロピー)が0.9×10−3J/g・K以下である液晶性樹脂を、紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有し、ノズル孔の全長が10〜20mmであるノズルを用いて溶融紡糸してなる液晶性樹脂繊維。
ΔS=ΔHm(J/g)/[Tm(℃)+273](K) −[1]
(Tmは示差熱量測定において、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2(℃))を指し、ΔHmは該吸熱ピークにおける融解熱量(ΔHm2(J/g))である。) - 液晶性樹脂繊維の繊維表面の配向度(Is)と繊維中心部の配向度(Ic)の比(Is/Ic)が1.2未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の液晶性樹脂繊維。
- 式1で定義されるΔS(融解エントロピー)が0.9×10−3J/g・K以下である液晶性樹脂を、紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有し、ノズル孔の全長が10〜20mmであるノズルを用いて溶融紡糸することを特徴とする液晶性樹脂繊維の製造方法。
ΔS=ΔHm(J/g)/[Tm(℃)+273](K) −[1]
(Tmは示差熱量測定において、重合を完了したポリマを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却し、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)を指し、ΔHmは該吸熱ピーク面積から算出される融解熱量(ΔHm2)である。) - ノズルが、テーパー部のテーパー角度が1〜20°、導入孔径が0.5〜3mmφ、紡糸孔径が0.1〜0.5mmφであるノズルである請求項5記載の液晶性樹脂繊維の製造方法。
- 溶融紡糸を液晶性樹脂の融点+15℃超融点+40℃未満の温度で行うことを特徴とする請求項5または6に記載の液晶性樹脂繊維の製造方法。
- 溶融紡糸を液晶性樹脂の融点+20℃以上とし、かつ口金直下30cmまでの雰囲気温度を液晶性樹脂の融点−50℃〜融点−10℃の温度範囲に保った状態で紡糸した後、液晶性樹脂のガラス転移温度以上融点−100℃以下の温度において1.01倍未満の延伸を行うことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項記載の液晶性樹脂繊維の製造方法。
- 紡糸孔に向かって連続的に細径化するテーパー部をノズル孔の全長に対して少なくとも80%有する、ノズル孔の全長が10〜20mmである紡糸用ノズル。
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