JP5701218B2 - 重合物、それを作製する方法、およびダイ - Google Patents
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Description
複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスは入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口はオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
開口の出口の表面積は次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表す)に従う。
複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスは入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口はオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
ダイは次の式:
EL×WO<N×D2
(ここで、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表し、WOは開口の幅を表し、ELはスピナレット部から材料を受けるように設計された開口の長さを表す)に従う。
複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスは入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口は、オリフィス出口の方を向く開口入口と、オリフィス出口から見て外方に向く開口出口とを有する第2の部分とを含み、
オリフィスは、各オリフィス入口の中心から、対応するオリフィス出口の中心を通って開口入口への直線が、互いに交差しないように配置されている。
重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、開口の出口の表面積は次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む。
重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、前記開口の出口でのフィルムの幅Wおよび厚さTは、次の式:
W×T<N×D2
(ここで、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む。
1つより多い重合体グレードを各々溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することを含み、
第1の重合体グレードはスピナレットの大多数のオリフィスを通って押圧され、第2の重合体グレードは残りのオリフィスの1つまたは複数を通って押圧される。
1つの実施形態では、ダイが提供され、ダイは、ダイを通って押圧される材料を配向するための第1の部分、例えば、スピナレット部、および配向された材料を所望の形態に成形するための第2の部分を有する。そのようなダイの利点は、材料の適度な程度の配向が、第2の部分を出る成形部において既に得られることが可能であるということである。これは、言い換えると、材料の所望の配向を達成するために、第2の部分を出る材料の形状を大幅に変更しなければならないことを限定する、または回避することが可能である。
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表す)に従う。
複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスは入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口はオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
ダイは次の式:
EL×WO<N×D2
(ここで、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表し、WOは開口の幅を表し、ELはスピナレット部から材料を受けるように設計された開口の長さを表す)に従う。
また、物品、例えば、重合物、例えば、重合体フィルム、積層品、管、または棒を作製する方法が提供される。1つの実施形態では、方法は上記のようなダイを採用する。
重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルム(または、例えば、管、棒、積層品)を形成し、開口の出口の表面積は次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む。
重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルム(または、例えば、管、棒、積層品)を形成し、前記開口の出口でのフィルムの幅Wおよび厚さTは、次の式:
W×T<N×D2
(ここで、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む。
1つの実施形態では、重合体フィルム、例えば、本明細書に記載されたダイおよび/または本明細書に記載された方法で得られた重合体フィルムが提供される。1つの実施形態では、フィルムの幅は、少なくとも1cm、例えば、少なくとも2cm、少なくとも10cm、少なくとも50cm、少なくとも100cm、少なくとも250cm、少なくとも500cm、または少なくとも1000cmである。1つの実施形態では、幅は、10000cm未満、例えば、5000cm未満、1000cm未満、200cm未満、100cm未満、50cm未満、20cm未満、15cm未満、10cm未満、8cm未満、または6cm未満である。1つの実施形態では、フィルムの引張係数は少なくとも50GPaである。1つの実施形態では、引張係数は、理論最大係数の少なくとも25%、例えば、少なくとも35%、少なくとも45%、少なくとも55%、または少なくとも70%である。1つの実施形態では、引張係数は200GPa未満、例えば、150GPa未満、100GPa未満、または75GPa未満である。1つの実施形態では、引張係数は、理論最大係数の95%未満、例えば、90%未満、85%未満、80%未満、65%未満、または50%未満である。
1.重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットは複数のオリフィスを有し、オリフィスは重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルム(または他の物体、例えば、管または棒)を形成することであり、開口の出口の表面積は次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む、方法。
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、前記開口の出口でのフィルムの幅Wおよび厚さTは、次の式:
W×T<N×D2
(ここで、Nはスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む、方法。
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルム(または他の物体、例えば、管または棒)を形成することであり、第1の重合体グレードはスピナレットの大多数のオリフィスを通って押圧され、第2の重合体グレードは残りのオリフィスの1つまたは複数を通って押圧されることとを含む、方法。
引張係数が最大理論係数の25%以上である、液晶性重合体のフィルム。
引張係数が少なくとも50GPaである、液晶性重合体のフィルム。
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口はオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
開口の出口の表面積は次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAは開口の出口の表面積を表し、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表す)に従う、ダイ。
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口はオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
次の式:
EL×WO<N×D2
(ここで、Nはスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dはスピナレット部のオリフィス出口の直径を表し、WOは開口の幅を表し、ELはスピナレット部から材料を受けるように設計された開口の長さを表す)に従う、ダイ。
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口は、オリフィス出口の方を向く開口入口と、オリフィス出口から見て外方に向く開口出口とを有する第2の部分とを含み、
オリフィスは、各オリフィス入口の中心から、対応するオリフィス出口の中心を通って開口入口への直線が、互いに交差しないように配置されている、ダイ。
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口は、オリフィス出口の方を向く開口入口と、オリフィス出口から見て外方に向く開口出口と、を有する第2の部分とを含み、
スピナレット部および第2の部分は、スピナレット部に由来する繊維が、第2の部分に達する前に接しないように構成および配置されている、ダイ。
次の実施例が、本発明の特有の実施形態として、その実行および利点を明らかにするために与えられる。実施例が例示として与えられ、いかなる方法によっても以下の明細書または請求項を限定することが意図されないことが理解される。
使用される材料は、Vectra(TM)A950であった。テープは、図10のダイに類似する自家製ダイ(長さが120mm、幅が0.07mmのスリットおよび入口および出口を備え両方とも直径が0.1mmの990のオリフィスを有する(図4のスピナレット部のオリフィスと実質的に同様の方法で配置されているが長さ17mmの代わりに120mmにわたって)スピナレット部を備えた)を具備する一軸押出機を使用して、300℃で連続押し出しによって製造された。様々な押し出し速度が、10から60rpmの範囲で使用された。テープは、巻き取り機(DACA Instruments,Santa Barbara,USA)に集められた。様々な巻き取り機の力が、250m/分の巻き取り機の速度まで使用された。不均一ではあるが、例えば、空洞を含んだ、および/またはそれらの幅にわたって厚さが実質的に変化したテープが製造された。
実施例1の実験が、0.07mmの低減されたスリット幅出口で繰り返された(巻き取り機の速度が変化された範囲はより小さく、つまり、最大巻き取り機速度は125m/分未満であった)。59GPaの延伸方向に引張係数を有するテープを含めて良好な品質の透明テープが製造された。
実施例2によって製造されたテープは、一旦、テープの延伸方向がページ上の文に垂直な状態で、および一旦、テープの延伸方向がページ上の文と平行な状態で、タイプされたテキストのページのやや上に設置された。延伸方向が文と平行であった場合には、文は容易に読まれることができた。垂直の場合には、テキストはゆがんだ。
実施例2のテープは、鋼棒に張力により巻回された。棒に巻回された最終的な層の厚さは、約1mmであった。テープを備えた棒は、窒素雰囲気下で250℃に3時間晒された。鋼棒は、次いで、巻回されたテープから分離された。巻回されたテープは中空管を形成した。
実施例2のテープは、準等方性テープのレイアップ(0/45/−45/90)で積み重ねられた。積み重ねは、次いで、真空型内で0.5MPaの圧力で250℃で3時間晒されて、1.7mmの厚さのプレートをもたらした。プレートは、半透明な外観を有していた。
実施例2のテープ(厚さ0.007mm、E係数=50GPa)は、準等方性複合体に積み重ねられた。これは、次の角度:0/45/−45/90で互いに4つのテープを積み重ねることによって行われた。テープの積み重ねは、次いで、真空型に移動され、0.5MPaの圧力で250℃で1時間晒された。結果として生じるシートは、シート平面において実質的に等方性の機械的特性を有しており、それは次の表1に記載されている。
Vectra(TM)A950が一軸押出機に供給され、一軸押出機は20mmの直径を備え、320℃の温度で80rpmで操作された。押出機は、実施例1と同じダイに接続された。ダイの温度は290℃に設定された。
Vectra(TM)A950の90重量%が、2軸押出機を使用して、ポリブチレンテレフタレート樹脂(「PBT」)(Ultradur B 4520,BASF,Germany)の10重量%と混合され、2軸押出機には、押出機の充填をより良好に制御するために溶融ポンプが取り付けられていた。設備は300℃の温度で操作された。溶融ポンプの端にはノズルが設けられており、ノズルからの重合体鎖が水槽内で冷却され、次いで回転ナイフで粒状にされた。
実施例7において得られたVectra(TM)フィルムは、20MPaの張力で15時間、窒素雰囲気で200℃に晒された。このように処理されたフィルムの機械的特性が以下の表4に記載されている。例えば、E係数は処理前のフィルムに比較して21%増大した。
実施例7において得られたVectra(TM)フィルムは、10MPaの張力で窒素雰囲気で230℃に15時間晒された。このように処理されたフィルムの機械的特性が以下の表5に記載されている。例えば、破断点応力は処理前のフィルムに比較して25%増大し、破断点伸びは33%増大した。
8.7×106g/molの重量平均分子量を有するUHMW PE(DSM,TheNetherlands,Stamylan(R)UH610)の15重量%および1860g/molの平均分子量を有するパラフィンろう(Sasol GmbH,Germany,Sasolwax6403)の85重量%からなる混合物が、室温でタンブラー内で1時間、適切な量で成分を混合することによって準備された。続いて、混合物は2軸押出機に移動された。溶融ポンプ(Dr.Collin GMBH,Germany,1.2cm3/U)が押出機に直接接続されていた。溶融ポンプヘッドは、図6のようなダイ(図4のスピナレット部および図5のスリット部を有する(図4、図5と同じ寸法を含む))に接続されていた。設備は200℃の温度で操作され、2軸押出機は160rpmで走行し、溶融ポンプは20rpmで作動した。押し出されたフィルムは、0.6m/秒の速度で巻き取られ、幅は14mm、厚さは0.012mmであった。テープの機械的特性は表6に記載されている。テープは、応力−ひずみ曲線で2つの降伏点を表した(したがって、2つのE係数値が表に示されている)。
実施例11のテープが80℃で10分間、デカリン(デカヒドロナフタレン)に浸漬されて、テープのパラフィン成分を溶解した。テープは処理中に押し出し方向に拘束された。テープの厚さは0.004mmに低減した。その機械的特性は表7に記載されている。テープは、応力−ひずみ曲線で2つの降伏点を表した(したがって、2つのE係数値が表に示される)。
ダイ部が図3に表されたようなダイ(図1のスピナレット部および図2のスリット部(図1、図2と同じ寸法を含む)を有する)に変更されたこと以外、実施例11が繰り返された。押し出されたフィルムは、0.6m/秒の速度で巻き取られ、幅は15mm、厚さは0.018mmであった。テープの機械的特性は表8に記載されている。テープは、応力−ひずみ曲線で2つの降伏点を表した(したがって、2つのE係数値が表に示される)。
ダイが図2に示されるスリット部のみからなる以外は、実施例11が繰り返された。押し出されたフィルムは、0.6m/秒の速度で巻き取られ、幅は15mm、厚さは0.023mmであった。テープの機械的特性は表9に記載されている。テープは、応力−ひずみ曲線で2つの降伏点を表した(したがって、2つのE係数値が表に示される)。
比較例Aのテープが80℃で10分間、デカリン(デカヒドロナフタレン)に浸漬されて、テープのパラフィン成分を溶解した。テープは処理中に押し出し方向に拘束された。テープの厚さは0.0068mmに低減した。その機械的特性は表10に記載されている。テープは、応力−ひずみ曲線で2つの降伏点を表した(したがって、2つのE係数値が表に示される)。
リオトロピック重合体ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の5gの量が、98%硫酸15mlに80℃で溶解された。溶解は、ガラス張りのステンレス鋼の二重らせんミキサーを使用して、アルゴン雰囲気で6時間にわたって実行された。ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)は、E.I.du Pont de Nemoursから得られ、固有粘度は7.8dl/gであった。
実施例7のVectra(TM)テープが、動的機械的熱分析(DMTA,Mettler DMA861e,Greifensee,Switzerland)Instrumrntでテストされた。押し出し方向のテープの等温走査が、−80から140℃の温度範囲で1℃ごとに1、10および100Hzで測定された。
Claims (23)
- 重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットが複数のオリフィスを有し、オリフィスが重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、開口の出口の表面積が次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAが開口の出口の表面積を表し、Nがスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dがスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む、方法。 - SA<0.9×N×D2である、請求項1に記載の方法。
- SA>0.6×N×D2 である、請求項1、2のいずれか一項に記載の方法。
- SAが(π/4)×N×D2である、請求項1に記載の方法。
- 前記開口を出た後に前記フィルムを急冷することをさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記急冷が、液体を通ってフィルムを導くことによって達成される、請求項5に記載の方法。
- 前記急冷が、前記開口の前記出口の1cm以内で行われる、請求項5、6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の重合体繊維が、前記オリフィス出口から前記開口の前記出口に移動する場合に互いに交差しない、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記各複数の重合体繊維について、そのオリフィス出口から前記開口内のその移動先への距離がほぼ同じである、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記開口の出口がスリットである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 重合体を溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットが複数のオリフィスを有し、オリフィスが重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、前記開口の出口でのフィルムの幅Wおよび厚さTが、次の式:
W×T<N×D2
(ここで、Nがスピナレットのオリフィス出口の数を表し、Dがスピナレットのオリフィス出口の直径を表す)に従うこととを含む、方法。 - W×T<0.9×N×D2である、請求項11に記載の方法。
- W×T>0.6×N×D2である、請求項11、12のいずれか一項に記載の方法。
- W×Tが(π/4)×N×D2である、請求項11に記載の方法。
- 1つより多い重合体グレードを各々溶融または溶解状態でスピナレットを通って押圧して、スピナレットを出る複数の重合体繊維を形成することであり、スピナレットが複数のオリフィスを有し、オリフィスが重合体溶融物または重合体溶解物を受けるための入口および重合体溶融物または重合体溶解物を繊維として送り出すための出口を有することと、
重合体繊維を溶融または溶解したままで開口を通って導いて、前記開口の出口を出る重合体フィルムを形成することであり、第1の重合体グレードがスピナレットの大多数のオリフィスを通って押圧され、第2の重合体グレードが残りのオリフィスの1つまたは複数を通って押圧されることとを含む、方法。 - 複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスが入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口がオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
開口の出口の表面積が次の式:
SA<N×D2
(ここで、SAが開口の出口の表面積を表し、Nがスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dがスピナレット部のオリフィス出口の直径を表す)に従う、ダイ。 - SA<0.9×N×D2である、請求項16に記載のダイ。
- SA>0.6×N×D2である、請求項16、17のいずれか一項に記載のダイ。
- SAが(π/4)×N×D2である、請求項16に記載のダイ。
- 複数のオリフィスを有するスピナレット部であり、オリフィスが入口および出口を有するスピナレット部と、
オリフィス出口から繊維を受けるための開口を有する第2の部分であり、開口がオリフィス出口から見て外方に向く出口を有する第2の部分とを含み、
次の式:
EL×WO<N×D2
(ここで、Nがスピナレット部のオリフィス出口の数を表し、Dがスピナレット部のオリフィス出口の直径を表し、WOが開口の幅を表し、ELがスピナレット部から材料を受けるように設計された開口の長さを表す)に従う、ダイ。 - EL×WO<0.9×N×D2である、請求項20に記載のダイ。
- EL×WO>0.6×N×D2である、請求項20、21のいずれか一項に記載のダイ。
- EL×WOが(π/4)×N×D2である、請求項20に記載のダイ。
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