JPS61138717A - 芳香族ポリエステルの溶融紡糸法 - Google Patents

芳香族ポリエステルの溶融紡糸法

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JPS61138717A
JPS61138717A JP26157284A JP26157284A JPS61138717A JP S61138717 A JPS61138717 A JP S61138717A JP 26157284 A JP26157284 A JP 26157284A JP 26157284 A JP26157284 A JP 26157284A JP S61138717 A JPS61138717 A JP S61138717A
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JP
Japan
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temperature
spinning
aromatic polyester
polyester
melt
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Pending
Application number
JP26157284A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Sugimoto
杉本 宏明
Toshiyuki Kobashi
小橋 利行
Seiji Takao
高尾 精二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Exlan Co Ltd
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Japan Exlan Co Ltd
Sumitomo Chemical Co Ltd
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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、高弾性率を有する芳香族ポリエステル
a維の溶融紡糸法に関するものである。
(従来の技術) 近年、芳香族ポリエステルの中で溶融時に異方性を有す
るものが、溶融紡糸することにより、高強度、高弾性率
繊維となることが明らか番こなってきた。溶剤を使用し
ない点や、既知の紡糸装置を使用できるなど、様々な利
点を有している。しかしながら、紡糸温度が通常のポリ
マーに比べて高いため、紡糸時に分解又は重合、架橋等
の反応のおこる可能性もあり、発泡や高粘度化など、長
時間の安定紡糸を行なう上での障害があった。
従来、数多くの溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステ
ルm維の特許が報告されてきたが(特公昭55−482
号等)、はとんどが実験室段階の小さいスケールでの例
でしかなく、安定紡糸操業という実用的観点からの知見
とはなり得なかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、異方性芳香族ポリエステルに特有の脱
気困難性、分解ガス発生等に由来する紡糸操業性低下の
問題を克服し、最終的に高強度、高弾性率を有する芳香
族ポリエステル繊維の工業的製法を提供することである
(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は、溶融時に異方性を示す芳香族ポリエス
テルをスクリエー型押出確により溶融させた後、紡糸す
るに際し、脱気機能を有する押出機を使用し、しかも脱
気領域における該ポリエステルの温度をその流動温度よ
り20℃低い温度よりも高く、かつ流動温度よゆ30℃
高い温度よりも低い温度範囲内に制御する手段により、
工業的有利に達成される。
本発明における溶融時に異方性を示すポリ・エステルと
は90°直交した2枚の偏光板の間にある加熱試料台上
にポリエステル試料粉末を置いて昇温しでいった時に流
動可能な温度域において、光を透過しうる性質を有する
ものを意味している。このような芳香族ポリエステルと
しては特公昭56−18016号や同55−20008
号等に示される芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及
び/又は芳香族ヒドロキシカルボン酸やこれらの誘導体
から成るもので、場合により、これらと、脂環族ジカル
ボン酸、脂環族ジオール、脂肪族ジオールやこれらの誘
導体との共重合体も含まれる。ここで芳香族ジカルボン
酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、4.4−ジカ
ルボキシジフェニル、2.6−ジカルボキシナフタレン
、1.2−ビス(4−カルボキシフェノキシ)エタン等
やこれらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン
基の核置換体があげられる。芳香族ジオールとしてはヒ
ドロキノン、レゾルシン、4.4−ジヒドロキシジフェ
ニル、4 、4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,
4−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4−ジヒドロ
キシジフェニルエタン、2.2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン、4.4−ジヒドロキシジフェニル
エーテル、4.4−ジヒドロキシジフェニルスルホン、
4.4−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、2.6−
ジヒドロキシナフタレン、1.5−ジヒドロキシナフタ
レン等やこれらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハ
ロゲン基の装置m体があげられる。芳香族ヒドロキシカ
ルボン酸としてはP−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロ
キシ安息香酸、2−ヒドロキシナフタレン−6−カルボ
ン酸、1−ヒドロキシナフタレン−5−カルボン酸等や
これらのアルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン基
の核置換体があげられる。脂環族ジカルボン酸としては
trans −1。
4−ジカルボキシシクロヘキサン、cis−1゜4−ジ
カルボキシシクロヘキサン等やこれらのアルキル、アリ
ール、ハロゲン基の置換体があげられろ。脂環族及び脂
肪族ジオールとしてはtrans −1、4−ジヒドロ
キシシクロヘキサン、cis−1,4−ジヒドロキシシ
クロヘキサン、エチレングリコール、1,4−ブタンジ
オール、キシリレンジオール等があげられる。
これらの組合せの内で本発明の対象として好ましい芳香
族ポリエステルとしては、例えば(1)p−ヒドロキシ
安息香酸残基40〜70モル%と上記芳香族ジカルボン
酸残基15〜80モル%と芳香族ジオール残基15〜8
0モル%から成るコポリエステル、 (2)テレフタル酸及び/又はイソフタル酸とりa゛ル
ハイドロキノンフェニルハイドロキノン及び/又はハイ
ドロキノンから成るコポリエステル、 (3)P−ヒドロキシ安息香酸残基20〜80モル%と
2−ヒドロキシナフタレン−6−カルボン酸残基20〜
80モル%から成るコポリエステルなどがあげられる。
これらの出発原料を用い、本発明の目的とするポリエス
テルに至るには、そのままであるいは脂肪族もしくは芳
香族モノカルボン酸又はそれらの誘導体、脂肪族アルコ
ールもしくはフェノール類又はそれらの誘導体等による
エステル化により、重縮合反応を行なう。重縮合反応と
しては既知の塊状重合、溶□液重合、懸濁重合法等を採
用することができ、150〜860℃で常圧又は10〜
0.1torrの減圧下に、8b、T凰、Ge化合物等
の重合触媒、リン系化合物等の安定剤、Ti 02、C
aC0a 、タルク等の充てん剤等を場合により添加し
て行なうことができる。得られたポリマーはそのままで
、あるいは粉体状で不活性気体中、又は減圧下に熱処理
して紡糸用試料とする。あるいは、一度押出機により造
粒して用いることもできる。本発明における芳香族ポリ
エステルには紡糸に適した分子量範囲が存在すると考え
られるが、組成や構造によっては、均一に溶解しうる溶
剤がなかったり、分子量測定法の精度がないという問題
があり、本発明に適した芳香族ポリエステルの規格とし
ては使えない。そこで本発明者らは溶融紡糸条件に適す
る分子量に対応する物性値として「流動温度」というも
のを導入した。島津製作所製のフローテスター0FT−
500を用い、径1m、長さiomのノズルで圧力10
0に4/cm2の状態で芳香族ポリエステル試料を4℃
/細で昇温し、試料がノズルを通って流動し、かつ48
.000 poiseの見かけ粘度を与える温度として
「流動温度」を定義した。本発明者らは各種の組成の芳
香族ポリエステルを合成し、その流動温度を変化させて
みたとぐろ、本発明の目的とする高強度、高弾性率繊維
の紡糸に適した芳香族ポリエステルの流動温度は280
〜380℃であることがわかった。この温度域より低い
流動温度の場合には、溶融時の反応がおこりやすかった
り、繊細伸度が出にくいといった問題があり、高いと加
工(紡糸)温度が高くなるため分解や架橋反応をおこし
やすく、又装置への負荷が大きくなるという問題を生じ
る。
本発明における溶融紡糸に必要な押出機先端の温度とし
ては280〜420℃で、好ましくは800〜400℃
である。本発明における最も重要な点は該芳香族ポリエ
ステルを溶融させるスクリュー型押出機が脱気機能を有
しており、しかもその脱気させうる領域における該ポリ
エステルの温度を上に述べた流動温度より20℃低い温
度より高く、かつ流動温度より30℃高い温度より低い
温度範囲内に制御することである。これは該ポリエステ
ルをこの温度範囲暑ζするこぶにより、流動化を可能に
し、該ポリエステルの粉末、顆粒、ペレット等の間隙及
び内部に存在する気体や熱分解等で生じる気体を、該ポ
リエステルの溶融体から除去し、又このとき、低粘度化
による障害をも防ぐことができる。この障害とは脱気孔
のついた押出機シリンダーの場合には試料溶融体が脱気
孔から流出する、いわゆる「ベントアップ」の現象や、
スクリューに脱気孔のついたものを使用する場合には試
料溶融体が脱気孔を閉塞する現象を指す。こういった障
害は樹脂の滞留部を与え、熱分解等による気体やゲル分
の発生、溶融部の不均一化を与え、安定な紡糸操業を妨
げるものである。本発明に従えばこういつた問題はおこ
らず、気体の除去にも効果があり、安定操業が可能とな
4本発明にいうところの脱気機能を有する押出機として
は1軸、2軸の押出機のシリンダー上部1こ排気孔を有
し、排気孔付近のスクリューを深溝にしたり、逆ねじを
設けることにより減圧にして、真空又は常圧で排気した
り、スクリュー内部に真空引きできるパイプを有した構
造のものなどが考えられる。
ギヤポンプ等の装置は既知のものを使用できる。
本発明に従って紡糸した繊維はそのままで、又は油剤を
付着させ、巻取るなり、引落す。巻取り、又は引落しの
速度は10〜10.000m1mであるが、生産性や安
定紡糸からみて、100〜2.000 m/mが好まし
い。得られる繊維の太さや断面形状は用途により選ばれ
るが、強度や弾性率からすると1〜10デニールの太さ
ノ糸径が好ましい。得られるm維はそのままでも使用で
きるが、熱処理や延伸やこれらの組合せの処理を施して
やることにより、さらに高強度、高弾性化することがで
きる。
(作 用) かかる脱気機能を有する押出機を用い、しかも脱気領域
におけろ芳香族ポリエステルの温度を特定範囲内に制御
する本発明の技術手段により、ベントアップや脱気孔の
閉塞等の問題なく脱気が行なわれ、以て気泡に基づく糸
切れ等の紡糸操業上の問題や品質低下の問題等が顕著に
改善されるものと考えられる。
(発明の効果) このように、溶融体中に含まれる気泡に基づく紡糸操業
性や品質上の問題なく高物性芳香族ポリエステル繊維を
工業的有利に製造し得る点か、本発明の特筆すべき効果
であり、かくして本発明により得られる繊維はタイヤコ
ード、ローブ、ケーブル、FRP、FRTP、スピーカ
ーコーン、安全着、テンションメンバー等に用いること
ができる。
(実施例) 以下に本発明の詳細な説明するために実施例および比較
例を示すが、これらはあくまで例示的なものであり、こ
れら:こ限定されるものではない。
なお、例中の繊維の引張り試験はインストロン社万能試
験機ム1180を用い、試料間隔20襲、引張り速度0
.5鵡/鯛で測定した。
また光学異方性の測定は加熱ステージ上に試料を置いて
、偏光下、25℃廓で昇温しで肉眼観察により行なった
参考例1 p−アセトキシ安息香酸7.2QKf(40モル)、テ
レフタル酸2.49に4(15モル)、イソフタル酸0
.8!IKf(5モル)、4.4−ジアセトキシジフェ
ニルs、45Kflo、2モル)をくし型攪拌翼をもつ
重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら昇温
し、380℃で8時間重合した。この間、生成する酢酸
を除去し、強力な攪拌で重合を行ない、その後、徐々に
冷却し、200℃で重合体を系外へ取出した。重合体の
収量は10.88Kfで理論収量の97.8%であった
。これを細用ミクロン社のハンマーミルで粉砕し、2−
511B以下の粒子とした。これをロータリーキルン中
で窒素雰囲気下に280℃で5時間処理したところ、「
流動温度」が826℃となった一350℃以上で光学異
方性が観察された。
実施例1 参考例1のポリエステルを用い80111径のl軸スク
リュー型押出機により溶融紡糸を行なった。スクリュー
は有効長さ990m11で先端部4001111長さの
2次押出部と、後部520謡長さの1次押出部との間に
長さ70襲、幅7mの脱気孔がシリンダーに設けである
。脱気孔域のスクリューは深溝になり、脱気効果が十分
になるように設計した。
シリンダーの加熱帯は5部に分れ、1次押出部2ケ所(
ホッパー側からCl5C2)、脱気部(03)、2次押
出部2ケ所(ホッパー側からC4、Cs )から成る。
脱気部は治具により真空ポンプにつなぎ、途中、バルブ
により真空度を調整した。、設定温度は01220℃、
02290℃、03840℃、04850℃、0587
0℃とした。脱気領域の樹脂温度は340〜350℃で
本発明の要件を満たしている。紡糸ノズルとして0.1
21m孔径、0、1 ms孔長、150孔数のものを用
い紡糸した。紡糸はきわめて安定に行なわれ、1時間の
間車糸切れもみられなかった。得られた淡黄色透明41
輪中の気泡の数を長さ50wIkで200本について調
べたところ、7.1ケ廊であった。820℃、3時間、
窒素中で処理したところ8.68デニールで、強度29
.8 Vd 。
伸度8.0%、弾性率1.080 y/dの繊維が得ら
れた。又、この繊維の強度の分散は11.7%であった
比較例1 排気孔を金属板で閉塞して、実施例1と同じ条件で紡糸
を行なった。1時間の間に数回単糸切れがみられ、得ら
れた繊維中の気泡の数は18.8ケ/mであった。82
0℃、3時間窒素中での処理後、8.74デニールで、
強度26.8 P/d 、伸度2.7%、弾性率110
10Ppとなった。強度の分散は14゜0%と、実施例
に比へ劣っていた。
比較例2 実施例1におけるシリンダーの設定温度をC1220℃
、02270℃、03280℃、04850℃、058
70℃として紡糸を行なった。脱気部の樹脂温度は28
9℃で本発明の要件を外れていた。単糸切れが数回みら
れ、得られた1jAIII中の気泡の数は12ケ廊であ
った。820℃、8時間窒素中での処理後、3.66デ
ニール、強度25.9Vd、伸度2.6%、弾性率1,
020Vdとなった。強度の分散は18.7%と実施例
に比べ劣っていた。
比較例8 実施例1におけるシリンダーの設定温度をC1220℃
、02290℃、03860℃、C!4365℃、0s
870℃として紡糸(脱気部の樹脂温度:860〜86
5℃)を行なった。脱気孔でベントアップ現象がみられ
、ノズルからの吐出が不安定となり紡糸できなかった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶融時に異方性を示す芳香族ポリエステルをスク
    リュー型押出機により溶融させた後紡糸するに際し、脱
    気機能を有する押出機を使用し、しかも脱気領域におけ
    る該ポリエステルの温度をその流動温度より20℃低い
    温度よりも高く、かつ流動温度より30℃高い温度より
    も低い温度範囲内に制御することを特徴とする芳香族ポ
    リエステルの溶融紡糸法。
  2. (2)流動温度が280〜380℃の芳香族ポリエステ
    ルを使用する特許請求の範囲第1項記載の溶融紡糸法。
JP26157284A 1984-12-10 1984-12-10 芳香族ポリエステルの溶融紡糸法 Pending JPS61138717A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02200813A (ja) * 1989-01-26 1990-08-09 Kuraray Co Ltd 芳香族ポリエステル繊維の製造方法

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JPS5741934A (en) * 1980-07-15 1982-03-09 Celanese Corp Working of melting working liquid crystal polymer through control of thermal hysteresis
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