JPH0121170B2 - - Google Patents

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JPH0121170B2
JPH0121170B2 JP59120733A JP12073384A JPH0121170B2 JP H0121170 B2 JPH0121170 B2 JP H0121170B2 JP 59120733 A JP59120733 A JP 59120733A JP 12073384 A JP12073384 A JP 12073384A JP H0121170 B2 JPH0121170 B2 JP H0121170B2
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JP
Japan
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temperature
film
aromatic polyamide
solution
die
Prior art date
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Application number
JP59120733A
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Japanese (ja)
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JPS60264221A (en
Inventor
Toshio Nishihara
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Priority to JP59120733A priority Critical patent/JPS60264221A/en
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Publication of JPH0121170B2 publication Critical patent/JPH0121170B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、芳香族ポリアミドを含有する溶液か
ら成膜性が良好で且つタフネスの高いフイルムを
製造する方法に関するものである。 芳香族ポリアミドは優れた耐熱性と力学特性と
を有することから、高強力耐熱性繊維として供給
されている。ところで、芳香族ポリアミドの中で
も特にポリパラフエニレンテレフタルアミドの如
く、ポリマーを構成する二価の芳香族基の結合手
の位置がポリマー分子を直線的・棒状の剛直構造
にするようなもの、すなわちいわゆるパラ配向性
芳香族ポリアミドは、ポリマーの濃厚溶液中では
光学的異方性即ち液晶構造をとり、ポリマーが部
分的に配列したドメイン構造を形成して分散して
いることが知られている。かかる溶液から繊維を
形成する場合には、吐出ノズルの内部での溶液の
流動によりポリマー分子は一次元に高度に配向
し、しかして高強度の繊維が形成されるものであ
ることが良く知られている(特開昭47−39458号
公報)。この場合、溶液中のドメイン構造は、ノ
ズル内での溶液の流動或いは非凝固浴中での溶液
の伸長流動により一旦壊れて、ポリマー分子鎖は
一方向に均一に並ぶと言われている。 一方、かかる光学的異方性溶液をフイルム成形
に用いると、溶液がダイのスリツトを通過する際
に吐出方向に上記と同様の高度の配向が生じ、こ
の配向は次の凝固過程でほぼ完成する。かくして
形成されたフイルムは吐出方向のみに高度に配向
したものであるため吐出方向のフイルムのモジユ
ラスは高いものであるが、それと直交する方向
(幅方向)の強度は弱く、すぐにフイブリル化す
るもろいものである。幅方向の強度を高めるた
め、上記のフイルムを更に幅方向に延伸していわ
ゆる逐次二軸配向化を試みても、該芳香族ポリア
ミドの高い軟化点とも相俟つて好ましい二軸配向
を達成することは困難である。 そこで、流動下で著しい配向が達成されるとい
う光学異方性溶液の特性を生かし、且つ、上記の
如き欠点が生じない二軸配向性フイルムの形成手
段が検討された。例えば特公昭57−35088号公報
に記載された発明は、光学的異方性を有する芳香
族ポリアミド溶液に、いわゆるインフレーシヨン
法を適用することにより2次元流動を同時に生起
させ、縦横方向に同時に延伸、配向せしめるもの
であり、これによりバランスのとれたフイルムが
得られると報告している。しかしながら、この方
法により得られたフイルムは、実際にはムラが大
きく、引裂強度の小さいものであつた。 本発明者らは、光学的異方性を有する溶液の流
動特性について更に検討を続けるうちに、当該溶
液中に存在するところの、ポリマーが部分的に配
列したドメイン構造は、一次元流動下では壊れて
ポリマーが一方向に均一に配向可能になるのに対
し、二次元流動下ではドメイン構造が保持された
まま、各ドメインがランダムな方向をもつて流動
するにすぎないものであると理解するに至つた。
そこで本発明者らは二次元流動下における上記ド
メインの流動特性を利用して、二軸方向に強度バ
ランスのとれたフイルムを製造する方法について
鋭意研究した結果、ドメイン構造を小さくして上
記流動下におけば良いこと、当該ドメインの形成
を温度条件を制御することによつて達成せしめれ
ば良いこと、及びかかるドメインの形成を光学的
擬異方性温度領域から進行せしめればよいことを
見出し本発明に到達した。しかして本発明は、芳
香族ポリアミド溶液を、ダイから非凝固性気体中
に押し出し、次いで凝固浴中に導入し、しかして
連続的に引取ることからなる芳香族ポリアミドフ
イルムの半乾半湿式製造法において、当該芳香族
ポリアミド溶液が少くとも光学的等方性を示す温
度領域と光学的擬異方性を示す温度領域とを有
し、上記ダイの温度は当該芳香族ポリアミド溶液
が光学的等方性を示す温度領域内にあるように保
持され、上記非凝固性気体及び/又は凝固浴の温
度は当該芳香族ポリアミド溶液が光学的擬異方性
を示す温度領域内になるように保持されているこ
とを特徴とする芳香族ポリアミドフイルムの製造
法である。 本発明において芳香族ポリアミドとは、最も広
義には、次式の単位
The present invention relates to a method for producing a film with good film formability and high toughness from a solution containing an aromatic polyamide. Aromatic polyamides have excellent heat resistance and mechanical properties, and are therefore supplied as high-strength, heat-resistant fibers. By the way, among aromatic polyamides, such as polyparaphenylene terephthalamide, the position of the bond of the divalent aromatic group constituting the polymer makes the polymer molecule a linear, rod-like, rigid structure, i.e. It is known that so-called para-oriented aromatic polyamides exhibit optical anisotropy, that is, a liquid crystal structure, in a concentrated polymer solution, and that the polymers form a partially aligned domain structure and are dispersed therein. It is well known that when fibers are formed from such a solution, polymer molecules are highly oriented in one dimension due to the flow of the solution inside the discharge nozzle, resulting in the formation of high-strength fibers. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 47-39458). In this case, it is said that the domain structure in the solution is once broken by the flow of the solution in the nozzle or the elongated flow of the solution in the non-coagulating bath, and the polymer molecular chains are arranged uniformly in one direction. On the other hand, when such an optically anisotropic solution is used for film forming, a high degree of orientation similar to the above occurs in the discharge direction when the solution passes through the slit of the die, and this orientation is almost completed in the next solidification process. . Since the film thus formed is highly oriented only in the ejection direction, the film has a high modulus in the ejection direction, but its strength in the direction perpendicular to the ejection direction (width direction) is weak and it is brittle and easily fibrillated. It is something. In order to increase the strength in the width direction, even if so-called sequential biaxial orientation is attempted by further stretching the above film in the width direction, a preferable biaxial orientation cannot be achieved due to the high softening point of the aromatic polyamide. It is difficult. Therefore, a method for forming a biaxially oriented film that takes advantage of the characteristic of an optically anisotropic solution that a remarkable orientation is achieved under flowing conditions and that does not have the above-mentioned drawbacks was investigated. For example, the invention described in Japanese Patent Publication No. 57-35088 simultaneously generates two-dimensional flow in the vertical and horizontal directions by applying the so-called inflation method to an aromatic polyamide solution having optical anisotropy. It is reported that a well-balanced film can be obtained by stretching and orienting the film. However, the film obtained by this method actually had large unevenness and low tear strength. As the present inventors continued to study the flow characteristics of solutions with optical anisotropy, it was discovered that the domain structure in which polymers are partially arranged in the solution is not possible under one-dimensional flow. Understand that when broken, the polymer can be oriented uniformly in one direction, whereas under two-dimensional flow, the domain structure is maintained and each domain simply flows in a random direction. It came to this.
Therefore, the present inventors conducted intensive research on a method for producing a film with balanced strength in two axes by utilizing the flow characteristics of the above-mentioned domains under two-dimensional flow. The inventors have discovered that the formation of the domain can be achieved by controlling the temperature conditions, and that the formation of the domain can proceed from the optical pseudo-anisotropic temperature region. We have arrived at the present invention. Therefore, the present invention provides a semi-dry, semi-wet process for producing an aromatic polyamide film, which consists of extruding an aromatic polyamide solution from a die into a non-coagulating gas, then introducing it into a coagulating bath, and then taking it off continuously. In the method, the aromatic polyamide solution has at least a temperature range exhibiting optical isotropy and a temperature range exhibiting optical pseudo-anisotropy, and the temperature of the die is such that the aromatic polyamide solution exhibits optical isotropy. The temperature of the non-coagulable gas and/or coagulation bath is maintained within a temperature range where the aromatic polyamide solution exhibits optical pseudo-anisotropy. This is a method for producing an aromatic polyamide film. In the present invention, aromatic polyamide means, in the broadest sense, a unit of the following formula:

【式】【formula】

【式】 及び [但し、上記式中、単位及びは、これが重合
体中に存在する場合には、実質的に等モル量で存
在し、基R、R′及びR″は同一でも異なつていて
も良く、且つ2価の基を表わし、nは0又は1で
あり、重合体中の全部の基R、R′及びR″の少く
とも約95モル%は延鎖結合を有する硬い基又は延
鎖結合によつて互いに直接結合している一連のそ
のような硬い基からなつており、但し硬い環式の
基はアゾ又はアゾキシ基で結合されていてもよ
い。] からなる群から選ばれる反復単位から実質的にな
る重合体であり、かかる重合体については特開昭
47−39458号公報においても詳細に記述されてい
る。 これらの中でも、R、R′及びR″が、1,4−
フエニレン、4,4′−ビフエニレン、1,4−ナ
フチレン、1,5−ナフチレン及び2,6−ナフ
チレンから選ばれる重合体が代表的なものとして
挙げられ、特にポリパラベンツアミド、ポリパラ
フエニレンテレフタルアミド等が好ましいものと
して挙げられる。 芳香族ポリアミド溶液を形成せしめる溶媒とし
ては、濃硫酸、100重量%濃硫酸及び発煙硫酸や、
ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドン
等のN−アルキル置換アミド溶剤(塩化リチウム
や塩化カルシウム等の無機塩の添加も可)が挙げ
られる。 非凝固性気体としては、空気、窒素ガス等が挙
げられる。 凝固液組成は、特に限定されず、通常の湿式成
形に用いられる組成でよい。典型的な凝固液組成
はポリマー溶液形成に用いられた溶媒と水の混合
物であり、これに必要に応じて無機塩が添加され
る。 光学的等方性を示す温度領域と、光学的異方性
又は光学的擬異方性を示す温度領域は、ポリマー
の種類及び濃度更には溶媒の種類によつて変化す
るものであるが、以下の測定方法により決定する
ことができる。 即ち、所定の芳香族ポリアミド溶液を調整し、
それをスライドグラス上に薄くのばして配置し、
プレパラートでおさえる。かくして調整されたサ
ンプルを直交ニコルを有する偏光顕微鏡の観察下
におく。しかして、低温側に光学的異方性温度領
域がある場合について述べれば、先ずサンプルの
温度を十分下げてスライドグラス上の芳香族ポリ
アミド溶液を光学的異方性を示す状態におく。偏
光顕微鏡で観察しながらサンプルの温度を徐々に
上昇させると、特定の温度において視野が暗くな
り光学的等方性の状態に変化したことが観察され
る。この温度より低い温度領域を光学的異方性を
示す温度領域と定義する。一方、光学的異方性を
示す温度領域からわずかに高い温度にサンプル温
度を保持した状態でプレパラートを微かに移動さ
せると、スライドグラス上の芳香族ポリアミド溶
液は光学的異方性を発現することが観察される。
しかしながら、この光学的異方性は静的状態にも
どすと時間が経つに従い消滅し、再び光学的等方
性にもどる。この光学的異方性を発現せしめてか
ら、光学的等方性にもどる迄の時間(以下、還元
時間と称す)は、サンプルの温度によつて変り、
サンプル温度が光学的異方性を示す温度領域に近
ければ近いほど長くなる。この還元時間が2秒以
上であるような温度領域を光学的擬異方性を示す
温度領域と定義する。尚、ポリマー濃度がある程
度低い所では、温度の低い領域でも光学的異方性
を示さず、光学的擬異方性のみを示すようにな
る。 本発明方法においては、芳香族ポリアミドの種
類、溶媒系及び芳香族ポリアミドの濃度が決定さ
れると、上記測定方法に従つて光学的等方性、光
学的擬異方性、光学的異方性を示す温度領域をそ
れぞれ測定し、ダイの温度を光学的等方性温度領
域に、非凝固性気体及び/又は凝固浴の温度を光
学的異方性温度領域又は光学的擬異方性温度領域
にそれぞれ保持し、公知の方法に従つてダイから
芳香族ポリアミド溶液を押し出し、非凝固性気体
中を経由して凝固浴中に導き、連続的に引き取る
ことによりフイルムを製造する。 この際、ダイから押し出された芳香族ポリアミ
ド溶液は、非凝固性気体及び/又は凝固浴中で急
激に冷却されて光学的異方性を示す温度に急速に
達するため、極めて微小なドメインが形成される
こととなる。この際、必然的にシエヤーが多少な
りともかかるので、ドメインの形成がより促進さ
れることとなる。 尚、非凝固性気体中での溶媒の蒸発や吸湿、或
いは凝固浴中での溶媒の拡散などによる芳香族ポ
リアミド溶液の濃度変化によつても光学的異方性
への変化は起こりうる。しかし本発明においては
先ず急激な状態変化を伴う温度変化により多数の
微小ドメインの核が形成されるため、上記の如き
他の要因による異方性化が加わつてもドメインを
微小な状態にとどめることができる。このため均
一で斑のない、従つてモジユラスの比較的高い割
には、伸度の高いタフネスのあるフイルムが形成
される。 フイルムに成形するためのダイの形式は、円筒
状にフイルムを製造するためのリングダイでもよ
いし、平面フイルム又はシート製造のためにはフ
イツシユテールダイ、T−ダイやコートハンガー
ダイのようなマニホールドダイでもよい。 また、光学的異方性が出現しつつあるところで
すみやかに延伸してもよい。例えばリングダイか
ら押出し、インフレーシヨンによつてふくらま
し、2次元流動を生じさせてもよいし、或いはT
−ダイで凝固浴に侵入時、ストレツチ気味に引つ
張り1次元流動を生じさせても、最終的には引つ
張り方向、幅方向共に良好な力学特性を示し、幅
方向がフイブリル化することはない。 また凝固の特別な形態としては、ダイより平面
状の薄膜として吐出された光学等方性のポリマー
溶液を、一旦回転するロール上に載せ、ロール上
で凝固液と接触させて凝固させてもよい。 凝固したフイルムは、引き続き溶媒を洗浄によ
り除去し、乾燥し、必要があれば延伸及び/又は
熱処理を施す。本発明方法により得られたフイル
ムは特に延伸しなくても、定長熱処理でタフネス
のあるものとなることが多い。 本発明の方法で得られた芳香族ポリアミドフイ
ルムは、そのまま単独でも用いられるが、さらに
適当な手段により積層化した成形体として用いて
も良い。 以下に本発明の効果を、実施例をもつて示す
が、実施例中の百分率は、ことわらない限り重量
基準で示す。ポリマーの重合度の尺度として用い
る固有粘度(ηinh.)は、98重量%の濃硫酸100c.c.
中にポリマー0.5gを溶解し、30℃で常法により
測定したものである。 フイルムの機械的性質は、5mm×20mmのテスト
ピースを等速伸長型強伸度試験機で、毎分100%
の伸長速度で測定したものである。またタフネス
量としては、モジユラス(GPa)と伸度(%)と
の積を用いた。 実施例 1 ηinh.5,2のポリ−P−フエニレンテレフタル
アミド(以下PPTAと称す)と100.0%硫酸とを
PPTAが8wt%になるようにプラネタリー撹拌浴
に仕込み、約1.5時間撹拌した。 得られたポリマー溶液は室温ではもち状であつ
たが、120℃まで加熱すると流動性を示し、製膜
化が可能であつた。このポリマー溶液は本文記載
の測定方法によれば120℃では光学的等方性であ
り、プレパラートでせん断力を加えてもせん断力
付加をやめたとたん暗視野になつた。一方10℃で
は、光学的擬異方性を示した。 該ポリマー溶液を120℃に保温させた直径50mm
φのリングダイから円筒薄膜状に、温度10℃に空
気層に押出し同時に円筒薄膜状内にリングダイの
中心から空気を吹き込み円筒薄膜状物をふくらま
せた後、温度10℃の水中へ導入した。 凝固浴内の円筒状フイルムの1個所を切り開
き、1枚の平面フイルム状にした後、1昼夜水洗
した後、定長枠内に固定して100℃で乾燥した。 フイルムは水に濡れた状態では透明性が有り、
厚み7μm、横方向のモジユラス、伸度、強度は
各々14.0GPa、16%、31.5Kg/mm2、縦方向のモジ
ユラス;伸度、強度は各々8.0GPa、60%、25.0
Kg/mm2であつた。タフネス量をモジユラス×伸度
で評価すると、横、縦方向のタフネス量はそれぞ
れ224、480GPa・%で良好なものであつた。 実施例 2 実施例1で用いたPPTAを同様に、100.0%硫
酸に仕込み、PPTA濃度7.9%の溶液を作成した。 得られたポリマー溶液は室温ではもち状であつ
たが、120℃に加熱すると等方性であつた。一方
5℃では、光学的擬異方性を示した。 このポリマー溶液を120℃に保温された長さ100
mm×100μmのTダイにより平面フイルム状に温
度10℃の空気層に押し出した後、5℃の水の中に
て凝固させた。水洗後さらに温水(80℃)中で一
定巾で縦方向に1.2倍延伸した。さらに90℃で10
分、200℃で15分、350℃で15分それぞれ定長下で
乾燥もしくは熱処理を行なつた。得られた厚さ
11.5μmのフイルムの縦方向のモジユラス伸度、
強度はそれぞれ11.2GPa、28%、35.0Kg/mm2、横
方向のモジユラス、伸度、強度はそれぞれ
9.0GPa、55%、32.3Kg/mm2であつた。さらにタ
フネスは縦、横方向それぞれ313GPa・%、
495GPa・%であり、良好なものであつた。 実施例 3 実施例1で用いたPPTAを同様に100.0%硫酸
に溶解し、PPTA濃度7.5%の溶液を作成した。 得られたポリマー溶液は温度120℃で等方性を
示した。温度1℃では直交ニコル下で剪断力を加
え、その後解除しても、10秒間以上明るく光学的
擬異方性を示した。 該ポリマー溶液を120℃に保温された長さ100mm
×100μmのTダイにより平面フイルム状に温度
20℃の空気層に押出した後、1℃の水にて凝固さ
せた。水洗後定長下で90℃で10分、250℃で15分、
350℃で10分乾燥もしくは熱処理した。 得られたフイルムの縦方向のモジユラス、伸
度、強度はそれぞれ9.3GPa、33%、34.5Kg/mm2
であり、横方向のモジユラス、伸度、強度は
9.0GPa、41%、28.6Kg/mm2であつた。フイルム
のタフネス量は、縦方向、横方向それぞれ
307GPa・%、369GPa・%と良好であつた。 比較例 1 実施例1で用いたPPTAを100.0%硫酸に溶解
し、ポリマー濃度20wt%の溶液を作成した。 該ポリマー溶液は90℃では流動性のある光学異
方性を形成し、1℃では固体状の光学異方性を示
した。該ポリマー溶液を90℃に保温された直径50
mmシリンダダイにより、円筒薄膜状に約5cmの空
気中に押し出し、同時に円筒薄膜内にリングダイ
の中心から空気を吹き込みふくらませた後、温度
1℃の水中にて凝固させた。強固浴内の円筒状フ
イルムの1個所を切り開き、1枚の平面フイルム
状にした後、1昼夜水洗した後、枠内に固定し
て、定長乾燥(100℃)した。 フイルムは部分的むらが大きく、また、引裂き
強度が小さかつた。サンプルの一方向のモジユラ
ス、伸度、強度はそれぞれ12GPa、3.8%、29.8
Kg/mm2であり、タフネス量は45GPa・%で小さな
ものであつた。 比較例 2 ηinh.5,5のPPTAと100%硫酸とをPPTAが
10wt%になるようにプラネタリー撹拌浴に仕込
み、約1.0時間撹拌した。得られたポリマー溶液
は20℃で光学的異方性を示したが、120℃まで加
熱すると等方性になつた。該ポリマー溶液を120
℃に保温された長さ100mm×100μmのスリツトダ
イにより平面フイルム状に温度20℃の空気層に押
し出した後、20℃の水にて凝固させた。水洗後定
長下で90℃で10分、250で15分、350℃で10分乾燥
もしくは熱処理した。 得られたフイルムの縦方向のモジユラス、伸
長、強度は、それぞれ5.0GPa、33%、19Kg/mm2
であり、また横方向のモジユラス、伸度、強度
は、6.5GPa、26%、15Kg/mm2であつた。フイル
ムのタフネス量は、縦方向、横方向それぞれ
165GPa・%、169GPa・%で実施例に比べて劣つ
ていた。
[Formula] and [However, in the above formula, when the unit is present in the polymer, it is present in substantially equimolar amounts, and the groups R, R' and R'' may be the same or different, and represents a divalent group, n is 0 or 1, and at least about 95 mol% of all groups R, R' and R'' in the polymer are hard groups having extended chain bonds or It thus consists of a series of such hard groups directly bonded to each other, provided that the hard cyclic groups may be bonded with azo or azoxy groups. ] A polymer consisting essentially of repeating units selected from the group consisting of
It is also described in detail in Japanese Patent No. 47-39458. Among these, R, R' and R'' are 1,4-
Typical examples include polymers selected from phenylene, 4,4'-biphenylene, 1,4-naphthylene, 1,5-naphthylene and 2,6-naphthylene, particularly polyparabenzamide and polyparaphenylene. Preferred examples include terephthalamide. Examples of the solvent for forming the aromatic polyamide solution include concentrated sulfuric acid, 100% by weight concentrated sulfuric acid, and fuming sulfuric acid.
Examples include N-alkyl-substituted amide solvents such as dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone (addition of inorganic salts such as lithium chloride and calcium chloride is also possible). Examples of the non-coagulable gas include air, nitrogen gas, and the like. The composition of the coagulating liquid is not particularly limited, and may be a composition used in normal wet molding. A typical coagulation liquid composition is a mixture of the solvent used to form the polymer solution and water, to which inorganic salts are optionally added. The temperature range showing optical isotropy and the temperature range showing optical anisotropy or optical pseudo-anisotropy vary depending on the type and concentration of the polymer as well as the type of solvent, but the following It can be determined by the following measurement method. That is, preparing a predetermined aromatic polyamide solution,
Spread it thinly on a glass slide and place it.
I'll cover it with a prepared slide. The thus prepared sample is placed under observation using a polarizing microscope with crossed Nicols. Regarding the case where there is an optically anisotropic temperature region on the low temperature side, first, the temperature of the sample is sufficiently lowered to bring the aromatic polyamide solution on the slide glass into a state exhibiting optical anisotropy. When the temperature of the sample is gradually increased while being observed with a polarizing microscope, it is observed that the field of view becomes dark at a certain temperature and changes to an optically isotropic state. A temperature region lower than this temperature is defined as a temperature region exhibiting optical anisotropy. On the other hand, if the sample temperature is kept slightly higher than the temperature range that exhibits optical anisotropy and the sample is moved slightly, the aromatic polyamide solution on the slide glass will exhibit optical anisotropy. is observed.
However, this optical anisotropy disappears over time when the static state is restored, and the optical isotropy returns again. The time from when this optical anisotropy is developed until it returns to optical isotropy (hereinafter referred to as reduction time) varies depending on the temperature of the sample.
The closer the sample temperature is to the temperature region exhibiting optical anisotropy, the longer it becomes. A temperature range in which this reduction time is 2 seconds or more is defined as a temperature range exhibiting optical pseudo-anisotropy. Note that, where the polymer concentration is low to a certain extent, optical anisotropy is not exhibited even in a low temperature region, and only optical pseudo-anisotropy is exhibited. In the method of the present invention, once the type of aromatic polyamide, the solvent system, and the concentration of the aromatic polyamide are determined, optical isotropy, optical pseudoanisotropy, and optical anisotropy are determined according to the above measurement method. The temperature of the die is measured in the optically isotropic temperature region, and the temperature of the non-coagulating gas and/or coagulation bath is measured in the optically anisotropic temperature region or the optically pseudo-anisotropic temperature region. The aromatic polyamide solution is extruded from a die according to a known method, introduced into a coagulation bath via a non-coagulable gas, and continuously withdrawn to produce a film. At this time, the aromatic polyamide solution extruded from the die is rapidly cooled in a non-coagulating gas and/or coagulating bath and rapidly reaches a temperature that exhibits optical anisotropy, resulting in the formation of extremely small domains. It will be done. At this time, some shearing is inevitably applied, which further promotes the formation of domains. Note that a change in optical anisotropy may also occur due to a change in the concentration of the aromatic polyamide solution due to evaporation or moisture absorption of the solvent in a non-coagulating gas, or diffusion of the solvent in a coagulating bath. However, in the present invention, since the nuclei of many microdomains are first formed by a temperature change accompanied by a rapid state change, it is possible for the domains to remain in a microscopic state even if anisotropy due to other factors such as those mentioned above is added. Can be done. As a result, a film is formed that is uniform and free from unevenness, and therefore has high elongation and toughness despite its relatively high modulus. The type of die for forming the film may be a ring die for producing a cylindrical film, or a fish tail die, T-die or coat hanger die for producing a flat film or sheet. A manifold die may also be used. Alternatively, stretching may be carried out immediately at the point where optical anisotropy is beginning to appear. For example, it may be extruded from a ring die, inflated by inflation, and two-dimensional flow may be generated, or T
- When entering the coagulation bath with the die, even if one-dimensional flow is caused by stretching with a slight stretch, it will eventually show good mechanical properties in both the tension direction and the width direction, and will become fibrillated in the width direction. There isn't. In addition, as a special form of coagulation, an optically isotropic polymer solution discharged from a die as a flat thin film may be placed on a rotating roll, and then brought into contact with a coagulating liquid on the roll and coagulated. . The solidified film is then washed to remove the solvent, dried, and, if necessary, subjected to stretching and/or heat treatment. The film obtained by the method of the present invention often becomes tough even if it is not particularly stretched by constant length heat treatment. The aromatic polyamide film obtained by the method of the present invention can be used alone as it is, but it can also be used as a molded product laminated by suitable means. The effects of the present invention will be illustrated below with examples, and the percentages in the examples are expressed on a weight basis unless otherwise specified. The intrinsic viscosity (ηinh.) used as a measure of the degree of polymerization of a polymer is 100 c.c. of 98% by weight concentrated sulfuric acid.
0.5g of polymer was dissolved in the solution and measured at 30°C using a conventional method. The mechanical properties of the film were tested using a constant speed elongation strength tester using a 5 mm x 20 mm test piece at 100% per minute.
It was measured at an elongation speed of . Further, as the toughness amount, the product of modulus (GPa) and elongation (%) was used. Example 1 Poly-P-phenylene terephthalamide (hereinafter referred to as PPTA) of ηinh.5,2 and 100.0% sulfuric acid were
A planetary stirring bath was charged so that PPTA was 8 wt%, and the mixture was stirred for about 1.5 hours. The obtained polymer solution was glutinous at room temperature, but showed fluidity when heated to 120°C, making it possible to form a film. According to the measurement method described in the text, this polymer solution was optically isotropic at 120°C, and even when shear force was applied with the preparation, it became a dark field as soon as the shear force was stopped. On the other hand, at 10°C, it exhibited optical pseudo-anisotropy. The polymer solution was kept at 120℃ in diameter of 50mm.
A cylindrical thin film was extruded through a φ ring die into an air layer at a temperature of 10°C, and at the same time air was blown into the cylindrical thin film from the center of the ring die to inflate the cylindrical thin film, and then introduced into water at a temperature of 10°C. One part of the cylindrical film in the coagulation bath was cut open to form a flat film, which was washed with water for one day and night, fixed in a frame of fixed length, and dried at 100°C. Film is transparent when wet,
Thickness: 7μm, transverse modulus, elongation, and strength: 14.0GPa, 16%, and 31.5Kg/mm 2 , longitudinal modulus; elongation and strength: 8.0GPa, 60%, and 25.0, respectively.
It was Kg/ mm2 . When the toughness was evaluated using modulus x elongation, the toughness in the horizontal and vertical directions was 224 and 480 GPa%, respectively, which were good. Example 2 The PPTA used in Example 1 was similarly added to 100.0% sulfuric acid to create a solution with a PPTA concentration of 7.9%. The resulting polymer solution was glutinous at room temperature, but became isotropic when heated to 120°C. On the other hand, at 5°C, optical pseudo-anisotropy was exhibited. This polymer solution was kept at 120℃ for a length of 100 minutes.
It was extruded into a flat film using a mm x 100 μm T-die into an air layer at a temperature of 10°C, and then coagulated in water at a temperature of 5°C. After washing with water, it was further stretched 1.2 times in the longitudinal direction with a constant width in warm water (80°C). further 10 at 90℃
Drying or heat treatment was carried out under constant conditions for 15 minutes at 200°C and 15 minutes at 350°C. obtained thickness
Modulus elongation in longitudinal direction of 11.5μm film,
The strength is 11.2GPa, 28%, and 35.0Kg/mm 2 respectively, and the lateral modulus, elongation, and strength are respectively
It was 9.0GPa, 55%, and 32.3Kg/ mm2 . Furthermore, the toughness is 313GPa・% in both the vertical and horizontal directions.
It was 495 GPa・%, which was good. Example 3 The PPTA used in Example 1 was similarly dissolved in 100.0% sulfuric acid to create a solution with a PPTA concentration of 7.5%. The obtained polymer solution exhibited isotropy at a temperature of 120°C. At a temperature of 1°C, even if shearing force was applied under crossed Nicols and then released, optical pseudo-anisotropy remained bright for more than 10 seconds. The polymer solution was kept at 120℃ with a length of 100mm.
The temperature is
After extruding into an air layer at 20°C, it was coagulated with water at 1°C. After washing with water, at 90℃ for 10 minutes and at 250℃ for 15 minutes,
It was dried or heat treated at 350°C for 10 minutes. The longitudinal modulus, elongation, and strength of the obtained film were 9.3GPa, 33%, and 34.5Kg/ mm2, respectively.
and the lateral modulus, elongation, and strength are
It was 9.0GPa, 41%, 28.6Kg/ mm2 . The amount of toughness of the film is determined in both the vertical and horizontal directions.
They were good at 307GPa・% and 369GPa・%. Comparative Example 1 The PPTA used in Example 1 was dissolved in 100.0% sulfuric acid to create a solution with a polymer concentration of 20 wt%. The polymer solution exhibited fluid optical anisotropy at 90°C, and solid optical anisotropy at 1°C. The polymer solution was kept at 90℃ with a diameter of 50 mm.
A cylindrical thin film was extruded into air at a depth of about 5 cm using a mm cylinder die, and at the same time, air was blown into the cylindrical thin film from the center of a ring die to inflate it, and then solidified in water at a temperature of 1°C. One part of the cylindrical film in the hard bath was cut open to form a single flat film, which was then washed with water for one day and night, fixed in a frame, and dried at a fixed length (100°C). The film had large local unevenness and low tear strength. The unidirectional modulus, elongation, and strength of the sample are 12 GPa, 3.8%, and 29.8, respectively.
Kg/mm 2 , and the toughness was small at 45GPa%. Comparative example 2 PPTA with ηinh.5.5 and 100% sulfuric acid
It was charged into a planetary stirring bath so that the concentration was 10 wt%, and stirred for about 1.0 hour. The resulting polymer solution exhibited optical anisotropy at 20°C, but became isotropic when heated to 120°C. 120% of the polymer solution
It was extruded into a flat film into an air layer at a temperature of 20°C using a slit die with a length of 100 mm x 100 μm kept at a temperature of 20°C, and then coagulated with water at a temperature of 20°C. After washing with water, it was dried or heat treated at a constant temperature of 90°C for 10 minutes, 250°C for 15 minutes, and 350°C for 10 minutes. The longitudinal modulus, elongation, and strength of the obtained film were 5.0GPa, 33%, and 19Kg/ mm2, respectively.
The modulus, elongation, and strength in the lateral direction were 6.5 GPa, 26%, and 15 Kg/mm 2 . The amount of toughness of the film is determined in both the vertical and horizontal directions.
It was inferior to the example at 165GPa・% and 169GPa・%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 芳香族ポリアミド溶液を、ダイから非凝固性
気体中に押し出し、次いで凝固浴中に導入し、し
かして連続的に引取ることからなる芳香族ポリア
ミドフイルムの半乾半湿式製造法において、当該
芳香族ポリアミド溶液が少くとも光学的等方性を
示す温度領域と光学的擬異方性を示す温度領域と
を有し、上記ダイの温度は当該芳香族ポリアミド
溶液が光学的等方性を示す温度領域内にあるよう
に保持され、上記非凝固性気体及び/又は凝固浴
の温度は当該芳香族ポリアミド溶液が光学的擬異
方性を示す温度領域内になるように保持されてい
ることを特徴とする芳香族ポリアミドフイルムの
半乾半湿式製造法。
1. In a semi-dry, semi-wet manufacturing method for aromatic polyamide film, which consists of extruding an aromatic polyamide solution from a die into a non-coagulating gas, then introducing it into a coagulation bath, and then taking it off continuously, the aromatic The aromatic polyamide solution has at least a temperature range in which it exhibits optical isotropy and a temperature range in which it exhibits optical pseudo-anisotropy, and the temperature of the die is a temperature at which the aromatic polyamide solution exhibits optical isotropy. and the temperature of the non-coagulable gas and/or coagulation bath is maintained within a temperature range in which the aromatic polyamide solution exhibits optical pseudo-anisotropy. A semi-dry and semi-wet manufacturing method for aromatic polyamide film.
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