JPH02229213A

JPH02229213A - 高強度液晶繊維の製法

Info

Publication number: JPH02229213A
Application number: JP4687689A
Authority: JP
Inventors: Masao Umezawa; 正夫梅澤; Yasuichi Kodera; 小寺　保一
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は，高強度繊維の製法に関する。

さらに詳しくは，熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶
ポリエステルアミドからなる高強度ｔａ維の製法に関す
る。

（従来の技術〕熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミ
ドからなる繊維は，溶融成形できるので製造が容易であ
ること，また．そのために低コスト化が期待できるので
，近年，特に検討がなされている．しかし，これらの熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶
ポリエステルアミドは繊維とした後に固重重合すること
が一般的である。この固相重合に要する時間が非常に長
いのが大きな欠点であった。かかる欠点を除去すべく，
米国特許４６６８４５４号公報には沃化カリ等を始とす
るアルカリ金属塩を触媒として，固相重合を促進する技
術が開示されている。また，特開昭６２−１７７２１３
号公報には液晶樹脂を紡糸工程で反応させることにより
固相重合を無くそうとの技術が開示されている。しかし
ながら，これらの技術は次の問題点があった．即ち．前
者の場合には，均一に固相重合触媒を付与する工程，ま
た技術が必要であった。また，後者の場合には．紡糸工
程の安定化が難しいこと．また，吐出時の圧力が高くな
るので，特殊な口金，装置を作る必要あり，その結果．
高コストになる，という問題点があった。また，さらに
，従来より，さらに高強度の液晶ポリエステル繊維又は
液晶ポリエステルアミドｉ維が要求されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は，高強度の液晶樹脂からなる繊維を安価
に作る技術を提供すること，また，従来より高強度の繊
維を作る技術を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕かかる現状にかんがみ，本発明者らは，従来の研究概念
に囚われることなく，鋭意検討を重ねた結果．本発明に
到達した。本発明は前記の課題を解決するため．以下の
溝成を有する。

（１）熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶ポリエステ
ルアミドを溶融紡糸して繊維化するにおいて，口金とし
て，変形度が１．４以上の口金を用いて紡糸し，しかる
後，該繊維のガラス転位温度以上で熱処理することを特
徴とする高強度液晶繊維の製法．（２）熱可塑性非液晶性樹脂と熱可塑性の液晶ポリエス
テル又は液晶ポリエステルアミドを複合紡糸するにおい
て．変形度が１．４以上の口金を用いて紡糸し．しかる
後．該液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミドの
ガラス転位温度以上で熱処理することを特徴とする高強
度液晶繊維の製法。

（３）口金の形状が下記のいずれかである口金を用いる
１または２記載の高強度液晶繊維の裂法。

正方形，長方形，楕円形およびその変形，三角形および
その変形．丁字形およびその変形，十字形およびその変
形。

以下．さらに詳細に本発明を説明する。

本発明によれば．従来より高強度の液晶ポリエステル又
は液晶ポリエステルアミド繊維を１　しかも短時間で作
れることは．極めて驚くべきことである。

本発明にかかる熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶ポ
リエステルアミドとは，主鎖にメソーゲン基がある熱可
塑性の液晶形成性の液晶ポリエステルまたは，液晶ポリ
エステルア．ミドである。

そして液晶ポリエステルからなるものとして種々のもの
が上げられ．従来公知のものが通用でき，特に限定され
るものではない。

そして．特に好ましいものとしては，下記の構造単位か
らなる液晶ポリエステルが上げられる。

即ちここで，Ｘ，Ｙはそれぞれ独立に，水素，ハロゲン，炭
素数４以下のアルキル基を表す。

ここで，Ｘは水素．ハロゲン，炭素砂４以下のアルキル
基を表す。

また，ジカルポン酸から誘導される構造単位としては：ここで，Ｘは水素，ハロゲン．炭素数４以下のアルキル基を表す。

ここで，Ｘは水素，ハロゲン，炭素数４以下のアルキル基をあらわす。

りまた．本発明の液晶樹脂は溶融粘度融点を調節するため，次の構造単位を導入することも有効さらに．ヒドロ羊シカルポン酸から誘導されるである．即ち構造単位として：また，さらに下記の一般式で示される構造単位を導入す
ることも有効である。即ちを表す．）などの芳香族環の間に比較的に自由回転でき
る構造単位．あるいは（ここにｍ，　　ｎは２から１０までの整数）で表され
る脂肪族ジオール，脂肪族ジカルボン酸から誘導される
構造単位などが上げられる。

そして，特に好ましい液晶ポリアリレート樹脂としては
下記の構造式のものが上げられる。叩ちここで．Ｘは水
素，ハロゲン，炭素数４以下のアルキル基を表す。

乙こて，各構造式においてΣｎｉ＝１００である。そし
て，特に好ましいのは各構造式のｎｉが４以上の点であ
る。また，各式ともハロゲン等をはじめ，各種の置換基
が付加されていても良い。

これらに示されるものは溶融成形性が高く，かつ高強度
化可能であり，また．融点．ガラス転位点も高く，特に
好ましいものである。

次ぎに，芳香族ポリエステルアミドからなる熱可塑性の
液晶樹脂も種々のものが上げられ，従来公知のものが広
く適用でき，特に限定されるものではない。そして．特
に好ましいものとしては，下記の構造単位からなる液晶
ポリエステルアミドが上げられる。

また，芳香族ジカルボン酸から誘導される構造単位とし
ては，先の液晶ポリアリレートの項で上げたものはもと
より，下記式で示されるものが特に好ましいものとして
上げられる。

ここで，ＡＲは，炭素数４以下のアルキルもしくはアル
コキシ置換基をもち，かつ．その鎖延長結合が共軸もし
《は平行でかつ反対芳香を向いている少な《とも一つの
芳香族環である。

そして液晶ポリエステルアミドとしては下記の構造式の
ものが上げられる。即ちここで，ＡＲは，炭素数４以下のアルキルもしくはアル
コキシ置換基をもち，かつ，その鎖延長結合が共軸もし
くは平行でかつ反対方向をむいているすくなくとも一つ
の芳香族環である。

ここで，Ｘは水素，ハロゲン，炭素数４以下のアルキル
基を表す。

ここで．Ｘは水素，ノ１ロゲン，炭素数４以千゜のアル
キル基を表す．ここで，各構造式においてΣｎｉ＝１００である。そし
て．特に好ましいのは各構造式のｎｉが１５以上のこと
である．また，各式ともハロゲン等をはじめ，各種の置
換基が付加されていてもよい。これらに示されるものは
液晶ポリエステルからなる液晶樹脂と同様に溶融成形性
があり，かつ高強度化可能であり１特に好ましい。

本発明においては．かかる液晶ポリエステル又は液晶ポ
リエステルアミドを熔融紡糸する。なおこれらは単独で
もまた．混合して使用しても良い。さらには，液晶ポリ
エステルと液晶ポリエステルアミドを混合して使用して
も良い。

そして．熔融紡糸するにおいて．使用する口金は．その
変形度が１．　４以上の物とする。本発明の口金の変形
度とは．口金面において，その最小幅（径）で最大幅（
径）を割った商を称する。例えば，円形の口金であれば
，変形度は１である。また正方形の口金であれば．最小
幅はその辺であり．最大幅はその対角線であるから，そ
の変形度は約１．４である。

口金の変形度が１．４未満であると，高強度の繊維は短
時間では作れない。また，得られた繊維の最高強度も低
い。そして，より好ましい口金の変形度は１．５以上．
特に好ましいのは２以上である。かかる特性を有する口
金であれば，広く通用できる．そして，特に好ましい口
金は下記の口金である。即ち正方形．長方形，楕円形およひその変形，三角形および
その変形、Ｔ字形およびその変形，十字形およびその変
形。

ここで，本発明に言う，楕円形の変形，三角形の変形、
Ｔ字形の変形２＋字形の変形．の代表例を第１図〜第浮
図に示す。

かかる口金を用い，紡糸すると．原因は不明ではあるが
，特に固相重合に要する時間が短縮出来，また，得られ
る繊維の強度も冊くできることが判明した。

なお，従来一般の熔融紡糸で作られるナイロン繊維，ま
たポリエステル繊維等はかかる傾向は無い．逆に，どち
らかといえば，変形断面とすると低強度化する顛向が見
られることが多い。即ち、本発明の挙動は熱可塑性の液
晶ポリエステル．液晶ポリエステルアミドに特異な現象
である。

なお，その他の紡糸条件は特に限定されるものでは無く
，従来公知の条件が広く適用できるものである。また，
口金下に加熱筒や，保温筒を付けることも好ましい。ま
た，さらに，磁場や電場をかけて紡糸することも好まし
い。

また，より高速で製糸することが好ましく，より好まし
くは６００ｍ／分以上，さらに好ましくは１０００ｍ／
分以上，特に好ましくは１４００ｍ／分以上で製糸する
ことである。製糸速度が早くなると，紡糸後の繊維も高
強度化，また高弾性率化する。そして，高速化するには
口金の１孔当りの吐出量を増やすことがより好ましい。

１孔当りの好ましい吐出量はＩｇ／分以上，吐出するこ
とである。叩ち，より高圧をかけ３紡糸することが好ま
しい。

次に，本発明の好ましい方法の一つとして．液晶ポリエ
ステル又は液晶ポリエステルアミトと伯の熱可塑性の非
液晶樹脂を複合紡糸することが挙げられる。こうすると
．より液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミド単
独の紡糸より，高速で製糸しやすくなる。特に，液晶ポ
リエステル又は液晶ポリエステルアミドを非液晶樹脂が
取り囲む紡糸方式の場合は，容易に高速製糸出来る．即
ち，芯一鞘紡糸，また．島が海に取り囲まれている形の
高分子配列体紡糸等は特に好ましい。なお．こうした場
合でも．同様に口金は変形度力月．４以上のもので紡糸
する。かかる複合紡糸の時も紡糸法は，特に限定される
ものではなく，従来公知の方法が広《通用できる。また
，前記したように，適宜，加熱筒，保温筒を使うこと．
また，電場，磁場等をかけて紡糸することも特に好まし
いことである。

なお，複合紡糸の時の紡糸速度も単独と同様出来るだけ
早《高速化することが好ましい。

，なお，本発明においては，液晶ポリエステル又は液晶
ボリエステルアｔ　ｌ”，また非液晶性＋１１脂にｉｆ
　（ＩＦｃ剤や，カーボンブランク．酸化チタン等をは
じめとする各種の原着剤，螢光染料，帯電防止剤等が添
加されていても何等らかまわない。

次にこうして得られた繊維は，熱処理される。

熱処理により繊維の強度は飛ｙＭ的に向上する。熱処理
は少なくとも液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルア
ミドのガラス転位温度以上で行う。より，好ましくは３
液品ポリエステル又は液晶ポリエステルアミドの液晶開
始温度近辺ないし，それ以上で行うのが好ましい。

液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミドの種類，
また繊維が太い時には．空気中で実施しても何等差支え
ない。また，特に繊維が液晶ポリエステル又は液晶ポリ
エステルアミドと非液晶樹脂よりなる複合繊維の場合で
，その非液晶樹脂が耐熱性に冨むボリフェニレンスルフ
ィドやボリフエニレンスルフィドスルホン，ポリフェニ
レンスルフィドケトン，各種の芳香族のポリエーテルケ
トン，また，各種の芳香族エーテルエーテルヶトンや，
また，各種の熱可塑性弗素樹脂等，の場合には，同様に
空気中で．熱処理は可能である。しかし，より好ましい
のは，窒素ガス等の不活性ガスの気流中や，真空中で実
施することが好ましい，こうすることにより繊維の強度
は同上しやすく，また，着色しにくくなる。なお，この
とき．各種の固相重合触媒等を併用してもなんらかまわ
ない．熱処理時間，熱処理温度は液晶ポリエステル又は液晶ポ
リエステルアミドの種類，分子量．触媒等により大幅に
かわるので，適宜，事前にテス１・して決めるべきであ
る。

なお，本発明の液晶ポリエステル又は液晶ポリエステル
アミド繊維は本来は熱可塑性であるがかかる熱処理の過
程で不溶融化することもあるが特に問題ない。また，特
に耐熱性を必要とする時には．ｖ３！処理の適正化を図
ることにより不融化することは，特に好ましいことであ
る。

本発明の繊維は，高強度であるので，広範囲に展開でき
る。その一例を下記する。

各種の補強材，光ファイバー用補強材，ベルトヘルメッ
ト成形用チップ，高強度成形物用チップ．ＦＲＰ．ＦＲ
Ｐ用基材，電気絶縁材，プリント基盤，ローブ，摩擦材
，デスクブレーキ，防護服，手袋，慴動部材，スクリー
ン紗，フィルタ．耐熱フィルター，耐薬品性フィルター
，耐熱性補強材，炭素繊維との混織糸，硝子繊維等無機
繊維との混繊糸．耐熱高強度資材，航空機用資材，航空
機用内装材，航空機用壁材，床材，椅子家５４１　自動
車用基材，高強度クロス，壁材１■燃性壁材，比燃性床
材，パラボラアンテナ用基材．各種のフレーム，釣竿，
ゴルフシャフト，脚立，自転車のフレーム．傘の骨，ブ
ラインド，テントの柱，木材補強材．篩基材．万年筆，
シャープペンシル．屋根，電卓の補強材，太陽電池補強
材，黒板，螢光等の傘，電気の傘等以下，実施例により．さらに詳しく説明する。

なお．当然のことではあるが．本発明がこれら実施例に
拘束されないことはいうまでもない。

〔実施例］実施例　１下記の通り熱可塑性の液晶ポリエステルを紡糸し，引続
き熱処理（固相重合）シ，高強度ＩＪＩｉ維を得た。

特に製糸でのトラブルはなかった。

Ａ．製糸条件 ■液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミド：米国
．ヘキスト・セラニーズ社製，液晶ポリエステル　ベク
トラＡ　９５０。

■口金のタイプ：最大幅がＱ，３＋ｕ，最小幅が０．１
鶴の下記の形の楕円形の変形口金を用いた。変形度は３
である。

■紡糸温度−３１０℃ ■紡速−４００ｍ／分 ■延伸倍率一なし。

Ｂ．得られた繊維の特性：断面が卵形の繊維が得られた
． ■繊度−４デニール（以下ｄと称する）■強度−１１ｇ
／ｄＣ．熱処理（固相重合）：２５０℃．２７０℃で各々４
時間，窒素気流中で固相重合し．強度２７ｇ／ｄの高強
度繊維を得た．引続き，２７０℃で２０時間処理したと
ころ，３４ｇ／ｄの強度の繊維が得られた。

比較例　Ｉ口金を直径が０．　２　ｍｍの円形口金を用いた以外は
実施例ｌと同様に紡糸した。

紡糸は４００ｍ／分でもできたが，紡糸後の強度は９．
　２　ｇ　／　ｄ　，また，２５０”Ｃ，２７０℃で各
々４時間，窒素気流中で固相重合したあとの強度は１５
ｇ／ｄであった。また２７０℃で２０時間固重後の強度
は２３ｇ／ｄであった。

実施例　２下記の通り液晶樹脂を島成分．非液晶樹脂であるボリフ
ェニレンスルフィドを海成分とする，芯−鞘繊維を作っ
た。特に製糸でのトラブルはなかった．Ａ．製糸条件 ■海成分：東レ・フィリッフスペトローリアム社製のボ
リフェニレンスルフィド。

■島成分：実施１と同一 ■島／海−９０／１０（重量比） ■口金：実施１と同一 ■紡糸温度−３１０℃ ■紡速−１６００ｍ／分 ■延伸倍率一なし。

Ｂ．得られた繊維の特性 ■熱接着性成形物の繊度−６ｄ ■強度−１１．３ｇ／ｄＣ．熱処理（固相臣合）：２５０℃，２７０℃で各々４
時間．窒素気流中で固相重合し，強度２５ｇ／ｄの高強
度繊維を得た。引続き，２７０℃で２０時間処理したと
ころ．３１．５ｇ／ｄの強度の繊維が得られた。なお，
空気中で２５０℃．２７０℃で各々４時間，熱処理した
ところ．強度１８ｇ／ｄの高強度繊維を得た．また．本繊維の水酸化ナトリウムの水溶液にも耐える等
，液晶ポリエステルにはない．特徴を有する繊維であっ
た。

〔発明の効果〕

本発明の構成をとることにより，下記の大きな効果をも
たらす。

特に高強度の繊維を短時間に作れる。また，従来紡糸の
口金で作った繊維より高強度の繊維が作れる。このため
，多岐分野に用途が拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１午図は本発明で使用するのに好ましい口金
断面形状の一例で，楕円形の変形，三角形の変形、Ｔ字
形の変形，十字形の変形，の代表例である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱可塑性の液晶ポリエステル又は液晶ポリエステ
ルアミドを溶融紡糸して繊維化するにおいて、口金とし
て、変形度が１．４以上の口金を用いて紡糸し、しかる
後、該繊維のガラス転位温度以上で熱処理することを特
徴とする高強度液晶繊維の製法。
（２）熱可塑性非液晶性樹脂と熱可塑性の液晶ポリエス
テル又は液晶ポリエステルアミドを複合紡糸するにおい
て、変形度が１．４以上の口金を用いて紡糸し、しかる
後、該液晶ポリエステル又は液晶ポリエステルアミドの
ガラス転位温度以上で熱処理することを特徴とする高強
度液晶繊維の製法。
（３）口金の形状が下記のいずれかである口金を用いる
１または２記載の高強度液晶繊維の製法。正方形、長方形、楕円形およびその変形、三角形および
その変形、Ｔ字形およびその変形、十字形およびその変
形。