JP7441831B2 - 延伸された芳香族ポリエーテル - Google Patents
延伸された芳香族ポリエーテル Download PDFInfo
- Publication number
- JP7441831B2 JP7441831B2 JP2021520388A JP2021520388A JP7441831B2 JP 7441831 B2 JP7441831 B2 JP 7441831B2 JP 2021520388 A JP2021520388 A JP 2021520388A JP 2021520388 A JP2021520388 A JP 2021520388A JP 7441831 B2 JP7441831 B2 JP 7441831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- drawn
- stretching
- temperature
- filaments
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 title claims description 15
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 title claims description 13
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 title claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 11
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 claims description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920008285 Poly(ether ketone) PEK Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 229920003366 poly(p-phenylene terephthalamide) Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 229920000561 Twaron Polymers 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000001891 gel spinning Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000004762 twaron Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
- D02J1/224—Selection or control of the temperature during stretching
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- 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
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/66—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyethers
- D01F6/665—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyethers from polyetherketones, e.g. PEEK
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G65/34—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
- C08G65/38—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
- C08G65/40—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
- C08G65/4012—Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/02—Heat treatment
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
- D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
- D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2650/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
- C08G2650/28—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
- C08G2650/38—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group
- C08G2650/40—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group containing ketone groups, e.g. polyarylethylketones, PEEK or PEK
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Description
本発明は、フィラメントをガラス転移温度と融点の間の温度で延伸し、前記フィラメントを全荷重で室温に冷却して得られる、芳香族ポリエーテル系延伸フィラメントに関する。
繊維強化材料は、通常、ポリマーにガラス繊維または炭素繊維を使用することを基礎としている。これは、繊維とマトリックス材料との適合性に根本的な問題があること、すなわち、補強材料とマトリックスの接着に問題があることを意味する。これは、熱可塑性プラスチックをマトリックスとして使用する場合に、しばしば著しい問題となる。さらに、これらの材料は、繊維と分離することが非常に難しいため、リサイクルできない。
従来技術は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを延伸する主たる２つの方法と、溶融紡糸法（特許文献１）と、ゲル紡糸法（特許文献２）と、を開示している。ポリオレフィンは、室温で簡単に延伸することができるが、延伸時の発熱性のために比較的遅い延伸速度を選択する必要がある。延伸ポリオレフィンには、高温で処理すると、延伸後に非常に著しく収縮するという欠点があり、そのため、最初に所望の作業温度で平衡化する必要がある。さらに、延伸ポリオレフィンは、強化繊維としての有用性を定める機械的価値が非常に限られている。特に、熱安定性の欠如と圧縮応力（冷間成形性）の欠如は欠点である。
非特許文献１は、紡糸口金あたりの質量スループットを低下させると同時に引取速度を上げることによって得られる、溶融紡糸法による極細ＰＥＥＫフィラメントを報告している。
非特許文献２は、延伸ＰＥＥＫフィラメントを開示している。しかし、この種のＰＥＥＫフィラメントは、機械的特性が不十分である（実施例４を参照）。
特許文献３は、いわゆるプリプレグの構成要素として、種々の熱可塑性プラスチック（好ましくは、ポリプロピレンおよびポリエチレン）の延性繊維を開示している。これらは、熱可塑性繊維と脆性繊維（特に炭素繊維）のウィーブを意味すると理解される。これらの材料は、延性繊維の材料のマトリックス中で熱成形または圧縮されることが好ましい。これにより、延性繊維が溶け、マトリックスと脆性繊維の接着が向上する。
ポリ（ｐ－フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＴＡ、下記のブランド名のアラミド：Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）（米国のＤｕＰｏｎｔ社の商標）、Ｔｗａｒｏｎ（登録商標）（日本国のＴｅｉｊｉｎ Ｌｉｍ社の商標））などの完全芳香族ポリアミド繊維の製造が特許文献４に記載されている。
本明細書の文脈において、用語「フィラメント」は、繊維、フィルム、またはリボンを意味すると理解される。特に、フィルムは、複数の方向に延伸されることが好ましい。
用語「延伸」は、熱的および機械的エネルギーの適用によって、押出しの終了時に行われる引抜工程を意味すると理解される。
用語「延伸」は、熱的および機械的エネルギーの適用によって、押出しの終了時に行われる引抜工程を意味すると理解される。
Ｂｒｕｎｉｎｇ他（Ｊ Ｍａｔ Ｓｃｉ ３８（２００３年）２１４９～５３頁）
Ｓｈｅｋａｒ他（応用高分子科学ジャーナル、１１２巻、４号、２４９７～２５１０頁）
したがって、本発明が解決しようとする問題は、芳香族熱可塑性プラスチックからの延伸フィラメントの製造、および無害で単純で溶媒を必要としない、芳香族熱可塑性プラスチックの延伸方法を提供することであった。
この課題は、延伸後に全荷重で冷却された、芳香族ポリエーテルの延伸フィラメントによって解決された。
本発明は、少なくとも８０重量％、好ましくは８５重量％、より好ましくは９０重量％、よりいっそう好ましくは９５重量％の芳香族ポリエーテルを含み、特に好ましくは芳香族ポリエーテルのみを含み、かつフィラメントをガラス転移温度と融点の間の温度で延伸し、前記フィラメントを全荷重で前記ガラス転移温度未満に冷却して得られる、延伸フィラメントを提供するものである。
本明細書の文脈において、フィラメントを延伸する、ガラス転移温度と融点の間の温度は、「延伸温度」とも呼ばれる。この温度は、延伸操作中、当業者に公知の方法で維持される。
本発明はさらに、本発明による延伸フィラメントの製造方法を提供するものである。
本発明はさらに、複合材料を製造するための、本発明による延伸フィラメントの使用を提供するものである。
本発明はさらに、巻線層を製造するための、本発明による延伸フィラメントの使用を提供するものである。
本発明による延伸フィラメントの利点の１つは、それらが高温でほとんど収縮しないこと、すなわち、緩和効果（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ）をほとんど持たないことである。
本発明による延伸フィラメントは、機械的安定性が高いことも利点である。機械的安定性は、延伸方向の破壊応力の形で測定されることが好ましい。
本発明による延伸フィラメントは、高温においてさえ、機械的安定性が高いことも利点である。
本発明による延伸フィラメントは、機械的安定性が高いことも利点である。機械的安定性は、延伸方向の破壊応力の形で測定されることが好ましい。
本発明による延伸フィラメントは、高温においてさえ、機械的安定性が高いことも利点である。
本発明による延伸フィラメントは、驚くべきことだが、従来技術に勝る上記の利点を示している。多くの分析努力にもかかわらず、発明者らは、これらの進歩に物理的説明を与えるパラメータを見つけることができなかった。
本発明による延伸フィラメント、本発明による前記フィラメントを含む本発明による複合材料、および本発明によるその製造および使用は、本発明が以下の例示的実施形態に限定されることを意図することなく、以下に例として説明される。範囲、一般式、または化合物群を以下に指定する場合、これらは、明示的に言及されている対応する範囲または化合物群だけでなく、個々の値（範囲）または化合物を除くことによって得られるすべての部分範囲および部分化合物群を包含する。本明細書の文脈内で文献が引用される場合、その全内容は、本発明の開示内容の一部を成すことが意図されている。以下に百分率で数値を示す場合、特に明記しない限り、これらは重量％での数値である。組成物の場合、百分率の数値は、特に明記しない限り、組成物全体に対する数値である。以下に平均値を示す場合、特に明記しない限り、これらは質量平均（重量平均）である。以下に測定値を示す場合、特に明記しない限り、これらの測定値は、圧力１０１３．２５ｈＰａかつ温度２５℃で測定された値である。溶融温度とガラス転移温度は、ＤＳＣによりＥＮ ＩＳＯ １１３５７－１：２０１６Ｄに準拠して測定されたものである。ガラス転移温度は、当技術分野ではガラス温度と呼ばれることもある。
本発明の一態様に関連して提示された技術的詳細および実施形態は、明示的に除外されておらず、かつ技術的に可能である場合は、他の態様にも適用可能である。例えば、本発明による延伸フィラメントの実施形態および好ましいパラメータは、必要な変更を加えて、本発明による方法にも適用可能であり、逆もまた同様である。
保護範囲には、本発明による製品の商取引上慣習的な完成品および包装品それ自体、そしてサイズが縮小されたあらゆる形態が、特許請求の範囲に規定されていない範囲まで含まれる。
本発明によれば、フィラメントは、ガラス転移温度と融点の間の温度で延伸され、次いで、全荷重で前記ガラス転移温度未満の温度まで冷却される。
芳香族ポリエーテルは、好ましくは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリールスルホン（ＰＡＳ）、ならびにそれらの混合物および共重合体から選択される。より好ましい芳香族ポリエーテルは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）である。
芳香族ポリエーテルは、溶媒を全く含まないことが好ましい。
芳香族ポリエーテルは、溶媒を全く含まないことが好ましい。
本発明によるフィラメントは、５以上の延伸係数（ＳＦ）、より好ましくは１０以上のＳＦで延伸されていることが好ましい。本明細書の文脈における延伸係数は、延伸後に増えたフィラメントの長さによる係数を意味すると理解される。例えば、長さ１ｍの開始フィラメントを延伸後に１０ｍにする場合は、延伸係数１０で延伸する。
本発明によるフィラメントは、接触することなく自由空間内で延伸されていることが好ましい。延伸が行われる領域は、環境雰囲気が加熱される領域、すなわち、一種の管状炉または２つの加熱プレート間の空間などである。
本発明によるフィラメントは、連続的またはバッチ的に延伸されることができる。
静的延伸、すなわち、フィラメントの一端を１０ｍｍ／分～最大２００ｍｍ ／分、好ましくは２０ｍｍ／分～最大１００ｍｍ／分、より好ましくは３０ｍｍ／分～８０ｍｍ／分の速度にとどめる延伸操作が好ましい。
静的延伸、すなわち、フィラメントの一端を１０ｍｍ／分～最大２００ｍｍ ／分、好ましくは２０ｍｍ／分～最大１００ｍｍ／分、より好ましくは３０ｍｍ／分～８０ｍｍ／分の速度にとどめる延伸操作が好ましい。
好ましい連続延伸操作は、低搬送速度が好ましくは５ｍｍ／分～最大２０，００ｍｍ／分、より好ましくは１０ｍｍ／分～最大３，０００ｍｍ／分、よりいっそう好ましくは５０ｍｍ／分～最大２，５００ｍｍ／分、さらによりいっそう好ましくは１００ｍｍ／分～最大２，０００ｍｍ／分、特に好ましくは５００ｍｍ／分～１，５００ｍｍ／分の範囲となるようにして行われる。伸縮係数は、より高速で動作する搬送ユニットの速度を計算するために使用される。例えば、搬送速度は、延伸対象のフィラメントの始端と終端で、それぞれ少なくとも１つのロールまたはスプールの動作速度を調整することによって、調整されることができる。
本発明によるフィラメントは、たった１回の延伸操作によって、あるいは複数回連続して延伸することができる。後者の場合、選択した延伸温度をより高くする必要がある。１回限りの延伸操作がより好ましい。
本発明によるフィラメントは、延伸操作後、１３０℃未満、好ましくは１２０℃未満、より好ましくは１１０℃未満、よりいっそう好ましくは１００℃未満、特に好ましくは９０℃未満、とりわけ好ましくは８０℃未満に冷却されることが好ましい。
本発明によるフィラメントは、延伸操作後、ガラス転移温度未満の温度に冷却される。この冷却は、徐々に、好ましくは少なくとも１０秒、より好ましくは少なくとも２０秒、よりいっそう好ましくは少なくとも３０秒、さらにいっそう好ましくは少なくとも４５秒、特に好ましくは少なくとも１分かけて行われることが好ましい。
本発明によるフィラメントは、全引張荷重下で冷却される。本明細書の文脈において、これは、延伸時の力の少なくとも８０％が、冷却中もフィラメントに作用し続けることを意味する。引張力は、好ましくは９０％、より好ましくは９５％である。よりいっそう好ましくは、引張力は、延伸時の引張力と実質的に同一である。理想的には、引張力は同一である。
本発明による延伸フィラメントは、融点より低い温度に加熱されたときに、張力方向に僅かしか収縮／緩和（ｓｈｒｉｎｋａｇｅ／ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）しないことが好ましい。
好ましくは、緩和温度は、ガラス転移温度より高く、かつ溶融温度より低く、好ましくは延伸温度より低い。
本発明によるフィラメントは、延伸長さに対して、最大６％、好ましくは最大５．５％、より好ましくは最大５％、よりいっそう好ましくは最大４．５％、特に好ましくは最大４％まで緩和する。
本発明によるフィラメントの緩和は、引張応力下では影響を受けないことが好ましい。
本発明による延伸フィラメントは、その長手方向に対して垂直な方向の長さの５倍超の長さを有することが好ましい。フィラメントは、好ましくは、いわゆるエンドレスフィラメントである。フィラメントの長さは、常に張力方向で測定される。
本明細書の文脈における用語「フィラメント」は、繊維、フィルム、またはリボンを意味すると理解される。特にフィルムは、複数の方向に延伸されることが好ましい。
好ましいフィラメントはリボンである。厚さに対する幅の比が、７～１５０、好ましくは８～１００であるリボンが好ましい。
好ましいフィラメントはリボンである。厚さに対する幅の比が、７～１５０、好ましくは８～１００であるリボンが好ましい。
個々のフィラメントを加工して複合材料を形成することができる。したがって、繊維による好ましい複合材料は、繊維束および糸であり、該繊維束または糸を処理して、さらなる複合材料を作製することができ、好ましくは、一方向または多方向のスクリム、マットやニットなどのウィーブ、または混合生成物を作製することができる。
スクリムは、例えば、特定の長さに切断されたフィラメント、またはチューブの周りに巻かれた形のエンドレスフィラメントのいずれかで構成されていてよい。
エンドレスフィラメントで構成される好ましいスクリムは、中空体の周りに巻かれた層である。この場合、当該フィラメントは好ましくはリボンである。当該巻線層は、一方向または多方向、より好ましくは一方向であることが好ましい。多方向巻線層は、フィラメントの引張方向に対して角度を有する。この角度は、好ましくは５°～１２０°、より好ましくは３０°～９０°、特に好ましくは１５°～８０°の範囲である。チューブ周りの巻線層の場合、これらの巻線は、チューブの中心に対して傾斜角を有する。異なる巻線層は異なる傾斜角を有することが好ましい。チューブ周りの巻線層は、回転後に当該層の縁が互いに面一となるように、傾斜角に対して設計されることが好ましい。
さらなる態様において、本発明は、本発明に従って延伸されたフィラメントの製造方法に関する。
本発明はまた、少なくとも８０重量％の芳香族ポリエーテルを含み、かつフィラメントをガラス転移温度と融点の間の温度で延伸し、次いで、全荷重下で前記ガラス転移温度未満に冷却して得られる延伸フィラメント、特に本発明に従って延伸されたフィラメントの製造方法に関する。
本発明はまた、少なくとも８０重量％の芳香族ポリエーテルを含み、かつフィラメントをガラス転移温度と融点の間の温度で延伸し、次いで、全荷重下で前記ガラス転移温度未満に冷却して得られる延伸フィラメント、特に本発明に従って延伸されたフィラメントの製造方法に関する。
実験例は、本発明による方法の特に好ましいパラメータであるものもあり、以下に記載されている。例えば、上記のように、延伸係数は、好ましくは５以上、より好ましくは１０以上である。延伸は、静的に行われることが好ましい。
また、冷却は、少なくとも１０秒、好ましくは少なくとも２０秒、より好ましくは少なくとも３０秒、特に好ましくは少なくとも４５秒、とりわけ好ましくは少なくとも１分かけて行うことが好ましい。
フィラメントは、延伸後、１３０℃未満、好ましくは１２０℃未満、より好ましくは１１０℃未満、よりいっそう好ましくは１００℃未満、特に好ましくは９０℃未満、とりわけ好ましくは８０℃未満に冷却されることが好ましい。
本発明による方法は、たった１回の延伸操作を有することが好ましい。
また、冷却は、少なくとも１０秒、好ましくは少なくとも２０秒、より好ましくは少なくとも３０秒、特に好ましくは少なくとも４５秒、とりわけ好ましくは少なくとも１分かけて行うことが好ましい。
フィラメントは、延伸後、１３０℃未満、好ましくは１２０℃未満、より好ましくは１１０℃未満、よりいっそう好ましくは１００℃未満、特に好ましくは９０℃未満、とりわけ好ましくは８０℃未満に冷却されることが好ましい。
本発明による方法は、たった１回の延伸操作を有することが好ましい。
本発明による方法は、有利に、融点より低い温度に加熱されたときに、引張方向に僅かしか収縮／緩和しない、好ましくは延伸長さに対して６％以下しか収縮／緩和しない延伸フィラメントの製造を可能にする。
有利なことに、本発明によるフィラメントは、従来技術の方法では達成できない、より高い延伸性の点で注目に値する。一方、従来技術によるフィラメントは、機械的特性の喪失に関連して、延伸後（特に緩和後）に、不要に収縮しやすい。したがって、有利なことに、本発明による方法は、既知の従来技術の方法と比較して、例えば高温において、不要な収縮を伴わない、あるいは不要な収縮がかなり少ない延伸フィラメントの提供を可能にする。
さらなる態様では、本発明は、本発明による少なくとも延伸フィラメントを少なくとも１つ含む巻線層を含むチューブに関する。これらのチューブは、並外れた安定性の点で注目に値する。
材料：
ＰＥＥＫ：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（登録商標）５０００Ｇ、Ｅｖｏｎｉｋ社の商標
融解温度とガラス転移温度の測定を、２０Ｋ／分の加熱速度で、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１３５７－１：２０１６Ｄに準拠して、自動ピーク認識と積分を備えたパーキンエルマーダイヤモンド計を使用して行った。
ＰＥＥＫ：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（登録商標）５０００Ｇ、Ｅｖｏｎｉｋ社の商標
融解温度とガラス転移温度の測定を、２０Ｋ／分の加熱速度で、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１３５７－１：２０１６Ｄに準拠して、自動ピーク認識と積分を備えたパーキンエルマーダイヤモンド計を使用して行った。
実験例１ 試験片の作製：
いずれの場合も、３９０℃の温度において押出機（Ｃｏｌｌｉｎ Ｅ４５Ｍ）でＰＥＥＫを押し出し、カレンダ加工して厚さ６５０μｍ、幅２３ｍｍのリボンを作製し、１３０℃に冷却することにより、１つの試験片を作製した。
引取速度は１．４ｍ／分であった。
いずれの場合も、３９０℃の温度において押出機（Ｃｏｌｌｉｎ Ｅ４５Ｍ）でＰＥＥＫを押し出し、カレンダ加工して厚さ６５０μｍ、幅２３ｍｍのリボンを作製し、１３０℃に冷却することにより、１つの試験片を作製した。
引取速度は１．４ｍ／分であった。
実験例２ 試験片の静的または連続延伸：
方法１（静的延伸）：
引張試験機（Ｚｗｉｃｋ社、Ｚ１０１－Ｋ）において、実験例１による試験片を、２００℃で１０ｍｍ／分の速度で延伸した。引張応力を解除する前に、延伸後の試験片を室温に冷却した。これにより、本発明による延伸フィラメントを得た。
方法２（連続延伸）：
実験例１による切れ目のない試験片をスプール上に配置した。各試験片を、連続機（Ｒｅｔｅｃｈ Ｄｒａｗｉｎｇ）で、４ｒｐｍの材料供給速度（１，０００ｍｍ／分の搬送速度に対応）、かつ最大３２ｒｐｍの引張速度（８，０００ｍｍ／分の搬送速度に対応）で、最大８の延伸係数（ＳＦ）まで延伸した。延伸係数が低い場合は、それに応じて引張速度を調整した。延伸については２００℃の温度で行った。引張力を解除する前に、延伸後の試験片を室温に冷却した。これにより、本発明による延伸フィラメントを得た。
方法１（静的延伸）：
引張試験機（Ｚｗｉｃｋ社、Ｚ１０１－Ｋ）において、実験例１による試験片を、２００℃で１０ｍｍ／分の速度で延伸した。引張応力を解除する前に、延伸後の試験片を室温に冷却した。これにより、本発明による延伸フィラメントを得た。
方法２（連続延伸）：
実験例１による切れ目のない試験片をスプール上に配置した。各試験片を、連続機（Ｒｅｔｅｃｈ Ｄｒａｗｉｎｇ）で、４ｒｐｍの材料供給速度（１，０００ｍｍ／分の搬送速度に対応）、かつ最大３２ｒｐｍの引張速度（８，０００ｍｍ／分の搬送速度に対応）で、最大８の延伸係数（ＳＦ）まで延伸した。延伸係数が低い場合は、それに応じて引張速度を調整した。延伸については２００℃の温度で行った。引張力を解除する前に、延伸後の試験片を室温に冷却した。これにより、本発明による延伸フィラメントを得た。
実験例３ 引張試験による機械的試験：
ＤＩＮ ５２７－５：１９９７に準拠したダンベル試験片（試験片）を、方法１および方法２で得られた延伸フィラメントから打ち抜いた。厚さは、各延伸実験の結果であり、変更されなかった。
引張強さを、２３℃で、５ｍｍ／分の試験速度、１２０ｍｍのクランプ長さ、かつ７５ｍｍの増分ゲージの測定長さで、Ｚｗｉｃｋ引張試験機を用いて測定した。相対湿度は５０％であった。
結果は表１～表３に報告する。各結果は、１つの延伸フィラメントからそれぞれ作製された３つのダンベル試験片の引張試験の算術平均である。
表１～表３において、「最大強度」とは、ダンベル試験片を破壊または引き裂く前の最大力（実質的に破壊強度）を示す。
表１：温度２３℃、実験例３（静的延伸）による引張試験の結果
ＤＩＮ ５２７－５：１９９７に準拠したダンベル試験片（試験片）を、方法１および方法２で得られた延伸フィラメントから打ち抜いた。厚さは、各延伸実験の結果であり、変更されなかった。
引張強さを、２３℃で、５ｍｍ／分の試験速度、１２０ｍｍのクランプ長さ、かつ７５ｍｍの増分ゲージの測定長さで、Ｚｗｉｃｋ引張試験機を用いて測定した。相対湿度は５０％であった。
結果は表１～表３に報告する。各結果は、１つの延伸フィラメントからそれぞれ作製された３つのダンベル試験片の引張試験の算術平均である。
表１～表３において、「最大強度」とは、ダンベル試験片を破壊または引き裂く前の最大力（実質的に破壊強度）を示す。
表１：温度２３℃、実験例３（静的延伸）による引張試験の結果
表２：温度２３℃、実験例３（連続延伸）による引張試験の結果
実験例４（比較例）
実験例２の方法２と同様に、実験例１に従って得られた試験片を、２００℃において４ｒｐｍの材料供給速度で延伸した。上記のように、引張速度を所望の延伸係数に一致させた。
実験例２とは異なり、延伸後の試験片を、引張荷重なしで直ちに冷却した。
表３：温度２３℃、実験例４による引張試験の結果
実験例２の方法２と同様に、実験例１に従って得られた試験片を、２００℃において４ｒｐｍの材料供給速度で延伸した。上記のように、引張速度を所望の延伸係数に一致させた。
実験例２とは異なり、延伸後の試験片を、引張荷重なしで直ちに冷却した。
表３：温度２３℃、実験例４による引張試験の結果
実験例３に記載されているように、ダンベル試験片を打ち抜き、それらの機械的特性を引張試験によって測定した。
引張荷重下での延伸と冷却によって、本発明によるフィラメントの機械的特性が明らかに向上した。対照的に、非発明的方法で製造したフィラメントの機械的特性（表３）は、同等の延伸性を有する本発明による対応するフィラメント（表１および表２）よりもはるかに劣っていた。比較例の延伸フィラメントの弾性係数は、例えば、係数２まで延伸した場合、未延伸の比較サンプルの弾性係数よりも実際には劣っていた。より高い延伸係数での向上も、本発明による同等のフィラメントの場合と比べるとはるかに目立たなかった。
本発明者らが指摘した特に不利な特徴は、実験例４に従って本発明の方法に依らずに製造したフィラメントが、冷却後に高い収縮性を示した点であった。その結果、再現性のある機械的特性を実現することはできなかった。これは、本発明に係るフィラメントと比較して、従来技術に係るフィラメントのさらなる欠点である。
さらに、実験によって、静的延伸が、連続延伸よりも明らかに優れた機械的特性を成すことが示された。
Claims (9)
- フィラメントをガラス転移温度と融点の間の温度で延伸し、次いで、全荷重下で前記ガラス転移温度未満に冷却する、少なくとも８０重量％の芳香族ポリエーテルを含むことを特徴とする延伸フィラメントの製造方法。
- 前記溶融温度と前記ガラス転移温度をＤＳＣによってＥＮ ＩＳＯ １１３５７－１：２０１６Ｄに準拠して測定することを特徴とする請求項１記載の方法。
- ８５重量％、より好ましくは９０重量％、よりいっそう好ましくは９５重量％の前記芳香族ポリエーテルを含み、特に芳香族ポリエーテルのみを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
- 前記芳香族ポリエーテルは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリールスルホン（ＰＡＳ）、並びにそれらの混合物及び共重合体から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
- 前記延伸を静的な方法で行う、請求項１～４のいずれか一項記載の方法。
- 冷却を少なくとも１０秒、好ましくは少なくとも２０秒、より好ましくは少なくとも３０秒、特に好ましくは少なくとも４５秒、とりわけ好ましくは少なくとも１分行う、請求項１～５のいずれか一項記載の方法。
- 前記フィラメントを、延伸後、１３０℃未満、好ましくは１２０℃未満、より好ましくは１１０℃未満、よりいっそう好ましくは１００℃未満、特に好ましくは９０℃未満、とりわけ好ましくは８０℃未満に冷却する、請求項１～６のいずれか一項記載の方法。
- 延伸係数が５以上、より好ましくは１０以上である、請求項１～７のいずれか一項記載の方法。
- たった１回の延伸操作を行う、請求項１～８のいずれか一項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18200966.2 | 2018-10-17 | ||
| EP18200966.2A EP3640376A1 (de) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Gereckte aromatische polyether |
| PCT/EP2019/078159 WO2020079121A1 (de) | 2018-10-17 | 2019-10-17 | Gereckte aromatische polyether |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022504891A JP2022504891A (ja) | 2022-01-13 |
| JP7441831B2 true JP7441831B2 (ja) | 2024-03-01 |
Family
ID=64100552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021520388A Active JP7441831B2 (ja) | 2018-10-17 | 2019-10-17 | 延伸された芳香族ポリエーテル |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210332507A1 (ja) |
| EP (2) | EP3640376A1 (ja) |
| JP (1) | JP7441831B2 (ja) |
| KR (1) | KR20210072087A (ja) |
| CN (1) | CN112955589B (ja) |
| AR (1) | AR116735A1 (ja) |
| BR (1) | BR112021007106A2 (ja) |
| CA (1) | CA3116269A1 (ja) |
| MX (1) | MX2021004362A (ja) |
| WO (1) | WO2020079121A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113684573A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-23 | 深圳市栢迪科技有限公司 | 一种聚醚醚酮细纱的制备方法及聚醚醚酮细纱 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001279522A (ja) | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Toray Monofilament Co Ltd | 高融点モノフィラメントおよびその製造方法 |
| JP2010511795A (ja) | 2006-09-25 | 2010-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 均一で高強度のヤーンおよび繊維シートの作成のための方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE464568A (ja) * | 1944-09-15 | |||
| NL137170C (ja) * | 1963-08-02 | |||
| US3869430A (en) | 1971-08-17 | 1975-03-04 | Du Pont | High modulus, high tenacity poly(p-phenylene terephthalamide) fiber |
| JPH01127511A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-19 | Okura Ind Co Ltd | ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂製搬送用ベルト |
| US5223585A (en) * | 1987-12-16 | 1993-06-29 | Kureha Kagaku Kogyo K. K. | Heat-resistant film and production process thereof |
| EP0336420B1 (en) * | 1988-04-08 | 1994-03-16 | Idemitsu Kosan Company Limited | Aromatic polyethers, fluorescent resin compositions containing same, and processes for preparing same |
| JPH0319913A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-29 | Unitika Ltd | ポリエーテルケトン繊維の製造法 |
| US5149581A (en) * | 1989-11-21 | 1992-09-22 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Polyether copolymers, resin compositions containing them, and molded articles formed from them |
| JPH04343710A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-30 | Teijin Ltd | 芳香族ポリエーテルケトンモノフィラメントの製造法 |
| MXPA04008844A (es) * | 2002-03-11 | 2004-12-13 | Dow Global Technologies Inc | Fibras elasticas, termoendurecibles, reversibles y metodo de elaboracion y articulos hechos de las mismas. |
| AR041322A1 (es) | 2002-09-27 | 2005-05-11 | Lankhorst Indutech Bv | Metodo para reforzar un articulo |
| JP5173271B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2013-04-03 | 帝人ファイバー株式会社 | 高タフネス繊維の製造方法 |
| CN101225555B (zh) * | 2008-02-01 | 2010-05-12 | 吉林大学 | 聚醚醚酮纤维的熔融纺丝热拉伸定型制备方法 |
| JP5327488B2 (ja) | 2008-11-20 | 2013-10-30 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ． | ゲル紡糸ポリエチレン繊維 |
| FR2981653B1 (fr) * | 2011-10-25 | 2014-08-22 | Arkema France | Materiau composite thermoplastique renforce de fibres synthetiques et procede de fabrication |
| US11167503B2 (en) | 2012-06-22 | 2021-11-09 | Katholieke Universiteit Leuven | Hybrid self-reinforced composite material |
| RU2680319C1 (ru) * | 2014-12-19 | 2019-02-19 | Трютцшлер ГмбХ унд Ко. КГ | Способ и устройство для производства малоусадочной нити из алифатического полиамида и малоусадочная нить |
| US10683415B2 (en) * | 2014-12-22 | 2020-06-16 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | PAEK/PPSU/PES compositions |
| CN107779989B (zh) * | 2017-11-02 | 2019-12-13 | 上海益弹新材料有限公司 | 一种复合弹性纤维及其制备方法 |
-
2018
- 2018-10-17 EP EP18200966.2A patent/EP3640376A1/de not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-10-17 BR BR112021007106-7A patent/BR112021007106A2/pt unknown
- 2019-10-17 CA CA3116269A patent/CA3116269A1/en active Pending
- 2019-10-17 KR KR1020217014256A patent/KR20210072087A/ko unknown
- 2019-10-17 MX MX2021004362A patent/MX2021004362A/es unknown
- 2019-10-17 AR ARP190102948A patent/AR116735A1/es unknown
- 2019-10-17 WO PCT/EP2019/078159 patent/WO2020079121A1/de unknown
- 2019-10-17 US US17/284,151 patent/US20210332507A1/en active Pending
- 2019-10-17 EP EP19786355.8A patent/EP3867425A1/de active Pending
- 2019-10-17 CN CN201980068376.7A patent/CN112955589B/zh active Active
- 2019-10-17 JP JP2021520388A patent/JP7441831B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001279522A (ja) | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Toray Monofilament Co Ltd | 高融点モノフィラメントおよびその製造方法 |
| JP2010511795A (ja) | 2006-09-25 | 2010-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 均一で高強度のヤーンおよび繊維シートの作成のための方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| R. INDU SHEKAR; ET AL，PROPERTIES OF HIGH MODULUS PEEK YARNS FOR AEROSPACE APPLICATIONS，JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE，米国，2009年05月15日，VOL:112, NR:4，PAGE(S):2497-2510，https://doi.org/10.1002/app.29765 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020079121A1 (de) | 2020-04-23 |
| EP3640376A1 (de) | 2020-04-22 |
| KR20210072087A (ko) | 2021-06-16 |
| EP3867425A1 (de) | 2021-08-25 |
| BR112021007106A2 (pt) | 2021-07-20 |
| JP2022504891A (ja) | 2022-01-13 |
| CN112955589A (zh) | 2021-06-11 |
| CA3116269A1 (en) | 2020-04-23 |
| MX2021004362A (es) | 2021-05-31 |
| US20210332507A1 (en) | 2021-10-28 |
| AR116735A1 (es) | 2021-06-09 |
| CN112955589B (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6083377B2 (ja) | 炭素繊維複合材料 | |
| EP2864109B1 (en) | Hybrid self-reinforced composite material | |
| Memon et al. | Fabrication and mechanical properties of jute spun yarn/PLA unidirection composite by compression molding | |
| JP4513929B2 (ja) | 高機能ポリエチレン繊維、及びそれを用いた織編物並びにその手袋 | |
| EA005449B1 (ru) | Пленка, лента или пряжа из полиолефина | |
| CA2024218A1 (en) | Fabric of thermoplastic fibre and continuous reinforcing fibre | |
| JP7360398B2 (ja) | ハイブリッド繊維多軸プリプレグ | |
| Hine et al. | The influence of the hybridisation configuration on the mechanical properties of hybrid self reinforced polyamide 12/carbon fibre composites | |
| JP2020515434A (ja) | 高性能繊維ハイブリッドシート | |
| JP7441831B2 (ja) | 延伸された芳香族ポリエーテル | |
| Duhovic et al. | Polyamide 66 polymorphic single polymer composites | |
| JP7014354B2 (ja) | 高強度繊維、及び高強度繊維の製造方法 | |
| TW201442852A (zh) | 用於製造熱塑性複合材料之組成物與方法（一） | |
| Wang et al. | Properties of polypropylene single-polymer composites produced by the undercooling melt film stacking method | |
| EP4130371A1 (en) | Stitched reinforcing-fiber base material, preform material, fiber-reinforced composite material, and production method for stitched reinforcing-fiber base material, preform material, and fiber-reinforced composite material | |
| Nayak et al. | Enhancement of electrospun UHMWPE fiber performance through post‐processing treatment | |
| JP7446289B2 (ja) | 溶融延伸ポリアミドフィラメント | |
| CN113272482A (zh) | 拉伸的含氟聚合物 | |
| Xie | The Role of Fiber Type in Performance of their Composites from 3D Orthogonal Woven Preforms. | |
| JPH02139438A (ja) | 短繊維混合強化長繊維束 | |
| Freudenberg | Textile Fiber Materials | |
| Chen et al. | Study on Injection Molding of Single Polymer Composites | |
| JPH06248541A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂成形用材料および成形品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220815 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230530 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230817 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231031 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240130 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240213 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7441831 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |