JPH0284551A - 液晶ポリマー繊維の製造方法 - Google Patents

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、液晶ポリマー繊維の製造方法に関する。更に
詳しくは、溶融加工可能な樹脂マトリックス中に繊維径
の細い液晶ポリマー繊維を紡糸過程で形成させた後、樹
脂マトリックスを溶解除去する事により、液晶ポリマー
極細繊維を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

液晶ポリマーは、その剛直棒状の分子構造から溶融状態
での粘度が一般の熱可塑性樹脂に比べ低く、剪断方向へ
高度に配向する特徴を有するため、高流動、高配向性を
生かした様々なタイプのものが開発されている。

これらの特性を利用して従来の紡糸方法、及びその改良
法により、繊維を製造する方法が提案されている（例え
ば、特開昭５０−４３２２３号。

５ｇ−１９１２１９号公報等）。しかしなから、これら
の紡糸方法は、高弾性、＋’：＋強度フィラメント、あ
るいはヤーンの製造を目的としたものであり、繊維径１
０μｍ以下の極細繊維の製造に関するものではない。

また、液晶ポリマーを樹脂マトリックス中に針状、ある
いは繊維状に配向させて、マトリックス樹脂の強化をね
らったイン・シチュ・コンポジット（Ｉｎ　　５ｉｔｕ
　　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）による１ｆｉ１合手法も近年
提案されている（例えば、特開昭ｆｉ２−１１０［ｉＧ
Ｇ　号；ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイエ
ンス１９８７　（２７）４１０頁。

６５３頁；ポリマー・コンポジット１９８７　（８）１
５８頁）。しかしながらこのイン・シチュ・コンポジッ
ト法では、マトリックス樹脂中での液晶ポリマーの分散
が悪＜　、ｌＩｋ晶ポリマーは針状の粒子や複雑に技分
かれしたフィブリルとなるため、７トリツクス樹脂を溶
解除去させても連続性の良い極細繊維をｉＵる事は難し
い。

一方、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートのような
汎用の熱可塑性樹脂に関する極細繊維の製造方法として
は、ジェット紡糸法、フラッシュ紡糸法、及びスーパー
ドロー法等か一般に知られ、０．１μｍ１１〜数μｍの
繊維が得られている。しかしながら、これらの製造法で
はその性質上、高弾性、高強度の繊維は得られず、専ら
人工皮革等に提供されるものである。

また、ｔｆｋ晶ポリマーをスプレー紡糸法によって加」
ニすることにより不織製品を提供する方法が提案されて
いる（例えば、特開昭Ｇ１−２８０５９号公報等）が、
この方法の意味するところは、紡糸された繊維を短繊維
としてマット状に堆積させ不織製品を得るところにあり
、連続的な極細繊維を得るものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記のような現状に基づき、高弾性、高強瓜を
Ｈする液晶ポリマー極細繊維を製造する方ｌ去を提１共
する−１１をｌ」（白とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意＆Ｉｆ究
した結果、液晶ポリマーを溶融加工可能な樹脂とブレン
ドする際に、一定粒径の粉末として混合した後、上記樹
脂が溶融可能で、かつ液晶ポリマー粒子の変形が生じな
い温度範囲で混練する事により、上記樹脂マトリックス
中に液晶ポリマー粒子を均一に分散させ、次いで液晶ポ
リマーの液晶形成温度範囲で成形加工する事により、成
形体中に一定の繊維径を有する液晶ポリマー繊維を形成
できることを見出した。

すなわち、本発明は１０〜１０００μｍの粒径をＨする
液晶ポリマー粉末と他の溶融加工可能な重合体との混合
物を溶融紡糸し、次いで該重合体を溶媒により溶解除去
する１１１を特徴とする液晶ポリマー繊維の製造方法に
関する。

以ド、本発明の詳細な説明する。

本発明に使用する液晶ポリマーは溶融状態で液晶性を発
現する熱可塑性樹脂であり、ネマチック構造、スメクチ
ック（δ１造、あるいはコレステリック構造のいずれの
液晶構造を有するポリマーであっても良い。この様な液
晶ポリマーとしては、例えば、英国特許第１，５０７．
２０７号並びに米国特許第３．７７８，４１０号、第４
．ＯＧ７，８５２号、第４，０８３．８２９号、第４１
３０．５４５号及び第４，１１３１．．４７０号等に記
載されているような芳香族ポリエステル、米国特許第４
．０４８．１４８号等に記載されているような芳香族ポ
リアゾメチン、ヨーロッパ特許第７９−３９１．２７Ｇ
号に記載されているような芳香族ポリエステルアミド、
その低芳香族ポリエステルーポリカーボネート、芳香族
ポリイミド−ポリエステル、芳香族ポリイソシアネート
等がある。

本発明に使用される液晶ポリマー粉末の粒子径は１０〜
１，０００８ｍ、好ましくは５０〜２５０μｍの範囲で
選ばれる。粒子径が１０μｍ未満の場合は、マトリック
ス樹脂内部での剪断変形が起こり難く均一な繊維化が生
じ難い。また粒子径が１．０００μｍを越える場合は、
繊維径が大きく板状構造のものか形成されるため、繊維
のＬ／Ｄが低下し液晶ポリマーの極細繊維は形成され難
い。

本発明に使用される溶融加工可能な重合体としては、ポ
リオレフィン、アクリル系重合体、ポリスチレン、ポリ
フェニレンオキシド、芳香族ポリアミド、ポリエステル
、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリケトン、
ポリエーテルケトン、ポリフルオロオレフィン、ポリオ
キシメチレン、熱可塑性セルロース系重合体並びにポリ
ヒドロキシブチレートのような生物学的に調製された重
合体及び上記重合体の混合物を挙げることができる。

本発明に用いる液晶ポリマー粉末の配合量は、混合物１
００重量部に対して１〜８０重量部、好ましくは５〜７
０重量部の範囲で選ばれる。液晶ポリマーの配合量が１
重量部未満の場合は、液晶ポリマー繊維の形成量がマト
リックス樹脂に対して僅かであるために、効率的な繊維
の製造が期待できない。また、液晶ポリマーの配合ｍが
８０重間部を越えると、形成される液晶ポリマー繊維が
板状となり均一な液晶ポリマー極細繊維とならない場合
がある。

マトリックス樹脂中での液晶ポリマー粒子の繊維化を効
率的に行うには、成形加工時の剪断応カドにおいて、マ
トリックス樹脂／液晶ポリマーの溶融粘度の比が０．５
以上が好ましい。

本発明において、液晶ポリマー粉末を溶融状態の上記樹
脂マトリックス中に分散させ？＆晶ポリマーの繊維化を
効率的に行うため、マトリックス樹脂の加工温度は、樹
脂の種類にもよるが、一般に液晶ポリマーの溶融温度よ
りも５〜１５０℃低いことか必要であると同時に液晶ポ
リマーの液晶形成温度範囲にあることが必要である。マ
トリックス樹脂の加工温度が液晶ポリマーの溶融温度以
上にある場合は、ｉｔｌ晶ポリマー粒子を樹脂マトリッ
クス中に均一に分散させる事はできない。また、マトリ
ックス樹脂の加」−温度が単に液晶ポリマーのｉｌ＆品
形酸形成温度くは溶融温度未満にある場合は７トリツク
ス樹脂中での液晶ポリマー粒子の繊維化を効率的に行う
ことは出来ない。なお、ここでｉ−う液晶ポリマーの溶
融温度とは、樹脂マトリックス中に液晶ポリマー粒子を
分散する際に、剪断力による粒子の変形、微分散あるい
は融合等が生じる；旦度を意味し、通常の場合、１５０
〜４５０℃の範囲にある。しかし、例えば液晶ポリマー
粒子の変形等が生じない場合は溶融温度以上で混練して
も問題ない。

従って、液晶ポリマーとマトリックス樹脂との混合物は
、上記条件を満たす温度でブラベンダーにより１〜１０
０分間混練する方法や、通常の押出し機による混練方法
等により容易に得ることができる。

次いで、上記ｌｊシ合物を液晶形成温度範囲で溶巖紡糸
する方法としては、ブラベンダーによる混合物を粉砕し
キャピラリーレオメータ−により押出す方法、押出し機
で混練し、得られたストランドを引取り機により連続的
に引取り単繊維を作製する方法等がある。

成形加工を行うための液晶形成ｌＨ度範囲は、配合する
液晶ポリマーをＤＳＣ，Ｘ線回折、あるいは偏光顕微ｖ
ｔ等、通常の装置を用いて測定する事により容易に決定
できるが、上記ｌＲ度範囲以上でｉｔ＆品ポリマーか等
方性溶融相を形成する温度でも成形時の剪断力により液
晶相が形成される場合には効率の良い繊維化か１−ｉＪ
能である。また液晶ポリマーは通常の熱可塑性樹脂に比
べ、顕著なシェア・シニング（Ｓｈｅａｒ　　ｔｈｉｎ
ｎｉｎｇ）効果を示すため１０　　ｓｅｃ　　　以上の
高剪断下では溶融粘度が低下し効率の良い繊維化が行え
る。

続いて、上記手法により製造された紡糸堪維からマトリ
ックス樹脂を溶解除去する事により、液晶ポリマーの極
細繊維を作製する。ここで用いる溶媒としてはマトリッ
クス樹脂の種類にもよるか、テトラヒドロフラン、クロ
ロホルム、ベンゼン。

ピリジン、ジメチルスルホキシド等通常用いられる０機
溶媒を挙げる１１が出来る。また、マトリックス樹脂の
溶解除去に必要な溶媒の量は、７トリソクス樹脂の種類
、マトリックス樹脂と液晶ポリマーの配合比により異な
るが、紡糸繊維の重量にン・１してｌＯ〜１００．００
０倍の重量の範囲で選ばれ、その時間は１分〜１００時
間の範囲から選ばれ、温１隻は各溶媒の融点から沸点ま
での範囲で選ばれる。

溶解に用いられる手段は、抽出法、バッチ式あるいは連
続式溶出法のいずれでも可能である。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例を示して、本発明を更に詳しく説
明する。

（実施例１） ポリサルホン（アモコパフォーマンス・プロダクツイン
ダストリー製商品名［ニーデルＰ１７００Ｊ　　（加工
温度範囲２４０〜４００℃））９０！ｒ！Ｉｎ部と粒径
３５０〜２５０　ｕ　＋ｎの完全芳香族ポリエステル（
液晶ポリマー）のパウダー１０重量部を東洋粘機製作所
製ラボプラストミルミキサーで混練し、その粉砕物を東
洋精機製作所製キャビログラフにより押出し、ストラン
ドを作製した。ここで使用した液晶ポリマーは特公昭４
７４７８７０号公報に従って調製し、６０モル％の４−
オキシベンゾイル単位、１５モル％のテレフタロイル！
Ｊ１（ｎ、５モル９６のイソフタロイル単位、並びに２
０モル％の１．４−ジオキシジフェニレン単（立よりな
る。またこのポリマーは、ＤＳＣによる融点が３３６℃
（溶融温度は３０５℃）に存在（Ｒ温速度り０℃／ｍ１
ｎ）Ｌ、液晶形成温度は′３３６°Ｃ〜３７５℃である
。溶融粘度は島原製作所製フローテスターにより直径０
．５ｍ１、キャピラリ長２　ＩＩｍのダイスを用いて測
定した結果、測定温度３４０℃、剪断速度１０　　ｓｅ
ｃ　　　において１３００ポイズであった。また、同一
条件において７１１１１定したポリサルホンの溶融粘度
は５６００ポイズであった。ミキサーによる混練は、温
度２５０℃、回転数５０ｒｐｍで１５分間行なった。

キャビログラフによる押出し条件は、バレル温度３４０
℃、ダイス径０．５ｍｍ、キャピラリ長５．０１Ｄ１１
で、押出し速度は１及び１００ｗ＋ｍ／分とした。

得られたストランドをソックスレー抽出器によりテトラ
ヒドロフランを溶媒として８時間の抽出を行ない液晶ポ
リマー繊維を作製した。液晶ポリマーの繊維径は偏光顕
微鏡による写真撮影を行い、その写真より求めた。

（実施例２） 液晶ポリマーのパウダー粒径を２５０〜５００μｍとす
る以外は、実施例１と同様の方法で液晶ポリマーｍ　ｔ
ｌｌを作製し滋維径を求めた。

（実施例３） 液晶ポリマーのパウダー粒径を５００〜１．０００μｍ
とする以外は、実施例１と同様の方法で液晶ポリマー繊
維を作製し繊維径を求めた。

（実施例４） ポリサルホン７０重量部に対し、液晶ポリマーのパウダ
ー３０重量部を配合し、押出し速度を１００ｗ／分とす
る以外は、実施例１と同様の方法で液晶ポリマー繊維を
作製し繊維径を求めた。

（実施例５） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーのパウダ
ー５０重量部を配合し、押出し速度を１、００　ｍｍ／
分とする以外は、実施例１と同様の方法で液晶ポリマー
繊維を作製し繊維径を求めた。

実施例１〜５で得られた液晶ポリマー繊維の繊維径を第
１表に示す。

（比較例１） 混練時の温度を３４０℃、キャビログラフによる押出し
速度を１１００ｆｆ１／分とし、液晶ポリマーをベレッ
ト形状でブレンドする以外は、実施例１と同様の方法で
液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。

ポリサルホン７０重量部に対し、液晶ポリマーのペレッ
ト３０．Ｉｆｍ部を配合する以外は、比較例１と同ト１
の方法により液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた
。

（比較例３） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーのペレッ
ト５０！ｆｉｍ部を配合する以外は、比較例１と同様の
方法により液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。

（比較例４） ｉ１＆品ポリマーの粒径を２０００μｍとする以外は実
施例１と同様の方法で液晶ポリマー繊維を作成し、偏光
顕微鏡観察したところ一部分が板状となった。

比較例１〜４でｉ′？られた液晶ポリマー繊維の繊維径
を第１表に示す。

（比較例２） （実施例６） 実施例１と同様のポリサルホン９０重量部に対し、実施
例１と同様の液晶ポリマーのパウダー１０重量部を混合
した後、東洋精機製作所製ラボブラストミル単軸押出し
機で混練し、得られたストランドをメルトストレングス
装置により連続的に引取り（１１繊維を作製した。押出
し機による混線条件は、シリンダー温度３０−０℃、ス
クリュー回転数５ｒｐｍ、ダイス温度３４０℃とした。

メルトストレングス装置による引取り条件は、ダイス径
２．１ｍｍ、キャピラリ長１０關で引取り速度は５０　
ｍ　７分とした。得られた単繊維は、実施例１と同様な
方法で液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。

（実施例７） ポリサルホン７０重量部に対し、液晶ポリマパウダー３
０重量部を配合する以外は、実施例６と同様な方法で液
晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。

（実施例８） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーパウダー
５０重量部を配合する以外は、実施例６と同様の方法で
液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。

（比較例５） 実施例１と同様のポリサルホン及び液晶ポリマーを実施
例６で使用した装置と同様の装置を用い１１１繊維を作
製する際に、シリンダー温度を第１ブロック３４０℃、
第２ブロック３２０℃、第３ブロック３００℃、ダイス
温度３４０℃とし、液晶ポリマーをペレット形状でブレ
ンドする以外は、実施例６と同様の方法により液晶ポリ
マー繊維を作製し、偏光顕微鏡観察したところ、不均一
で短い繊維しか観察されなかった。

（比較例６） ポリサルホン７０重量部に対し、液晶ポリマーのベレッ
ト３０重量部を配合する以外は、比較例４と同様な方法
で液晶ポリマー繊維を作製し、偏光顕微鏡観察したとこ
ろ、不均一で短い繊維であり一部分は繊維が板状であっ
た。

（比較例７） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーのペレッ
・１・５０重量部を配合する以外は、比較例４と同様の
方法で液晶ポリマー繊維を作製し、偏光顕微鏡観察した
ところ、大部分が板状であった。

（実施例９〜１２） ダイス温度を３６０℃、引取り速度を１０．２０．５０
．１００　ｍ　７分とする以外は、実施例６と同様の方
法で液晶ポリマー繊維を作製し繊維径を求めた。３６０
℃におけるポリサルホン／液晶ポリマーの溶融粘度比は
１×１０４ｓｅｃ−１の剪断速度下で１０であった。

実施例６〜１２で得られた液晶ポリマー繊維の繊維径を
第２表に示した。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、数μｍから数１００μｍの間で均
一な繊維径をａする液晶ポリマーの長繊維を効率良く製
造する−１１が可能である。

本発明方法によれば、通常の熱可塑性樹脂より製造され
る極細繊維に比べ、繊維の配向度がきわめて薗く、高弾
性、高強度を有する繊維径１０μｍ以下の極細繊維を容
易に製造する事が可能である。

特許出願人　　　東ソー株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１０〜１０００μｍの粒径を有する液晶ポリマー
   粉末と他の溶融加工可能な重合体との混合物を溶融紡糸
   し、次いで該重合体を溶媒により溶解除去する事を特徴
   とする液晶ポリマー繊維の製造方法。