TW202124543A - 聚碳酸酯系纖維及纖維構造體以及樹脂複合體 - Google Patents

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Abstract

提供具有特定之配向度及/或雙折射值的聚碳酸酯系纖維及纖維構造體以及樹脂複合體。前述聚碳酸酯系纖維，以下述式表示之配向度ft可為未達0.70、雙折射值可為0.04以下。

Description

聚碳酸酯系纖維及纖維構造體以及樹脂複合體
本發明係關於具有特定之配向性及/或雙折射值的聚碳酸酯系纖維及使用該纖維之纖維構造體，進而關於使該纖維熔融而作為基質使用的樹脂複合體。
聚碳酸酯系樹脂，由於耐衝擊性高，故作為面板或機板使用，又，係藉由射出成型等，而使用於汽車等之燈罩、機車之安全帽等。
另一方面，有提出利用經纖維化之聚碳酸酯系樹脂作為成形母材。例如，專利文獻1(日本特開平 4-146210號公報)中，提出一種成形品母材樹脂用聚碳酸酯多絲紗，其特徵為將聚碳酸酯予以熔融紡紗或進一步延伸而得的多絲紗，該多絲紗之雙折射率為0.01以上0.03以下、斷裂伸度為40%以上100%以下。
又，專利文獻2(國際公開第2014/021084號)中，提出藉由將聚碳酸酯系樹脂予以熔融紡紗而得到聚碳酸酯系纖維，將聚碳酸酯系纖維、碳纖維與黏合劑纖維予以混抄而形成乾式不織布，進一步疊合該乾式不織布，藉由熱壓接使聚碳酸酯系纖維熔融，形成樹脂複合體。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本特開平4-146210號公報 [專利文獻2]：國際公開第2014/021084號
[發明所欲解決之課題]
但是，專利文獻1所得到的聚碳酸酯系纖維，由於將分子量高的聚碳酸酯樹脂於低溫紡紗，因此無法將聚碳酸酯系纖維之配向度控制於特定之範圍。又，使用前述聚碳酸酯系纖維的成型品之熔融成形溫度不多於250℃，因此所得之成形體在高溫下的耐熱性不優良。
又，專利文獻2所進行的熔融紡紗中，亦由於紡紗溫度低，故無法將聚碳酸酯系纖維之配向度控制為特定之範圍。其結果，將以聚碳酸酯系纖維單獨形成之布帛藉由熱處理而一時熔融形成樹脂複合體時，聚碳酸酯系纖維熔融之際，纖維本身之配向度的降低為大，因此係有纖維收縮，產生成形體之樹脂不均或翹曲、應變等的課題。 [用以解決課題之手段]
本發明者等人，由解決該問題之觀點進行探討的結果，發現有用於作為成形體之母材的聚碳酸酯系纖維，不僅確保成形時之流動性，也必需確保成形體之物性，將以往之紡紗步驟所進行的紡紗溫度，更加高溫化而提高樹脂的混練性後，可將藉由吐出所得到的聚碳酸酯系纖維之配向性及/或雙折射性控制為特定之範圍。 此外發現具有如此之配向性及/或雙折射性的聚碳酸酯系纖維，令人驚訝地，即使於高溫下熔融而作為成形體之母材使用時，於熔融成形加工時亦可減低纖維所產生的收縮，不僅可抑制成形體之樹脂不均，亦可抑制翹曲、應變等，因此可提高成形性，而完成本發明。
亦即本發明可由以下態樣構成。 [態樣1]一種聚碳酸酯系纖維，其以下述式表示之配向度ft為未達0.70(較佳為0.68以下、更佳為0.65以下、又更佳為0.62以下、特佳為0.61以下)；
Figure 02_image001
C：實測之音速值(km/sec)。 [態樣2]一種聚碳酸酯系纖維，其以下述式表示之配向度ft為未達0.70(較佳為0.68以下、更佳為0.65以下、又更佳為0.62以下、特佳為0.61以下)，並且雙折射值為0.040以下(較佳為0.035以下、更佳為0.030以下、又更佳為0.025以下、特佳為未達0.010)；
Figure 02_image003
C：實測之音速值(km/sec)。 [態樣3]如態樣1或2之聚碳酸酯系纖維，其中構成聚碳酸酯系纖維之聚碳酸酯系樹脂的數平均分子量(Mn)為12000~40000(較佳為15500~25000)，及/或重量平均分子量(Mw)為25000~80000(較佳為35000~65000、更佳為45000~ 55000)。 [態樣4]一種聚碳酸酯系纖維，其雙折射值為0.040以下(較佳為0.035以下、更佳為0.030以下、又更佳為0.025以下、特佳為未達0.010)，且構成聚碳酸酯系纖維之聚碳酸酯系樹脂的數平均分子量(Mn)為12000~40000(較佳為15500~25000)，及/或重量平均分子量(Mw)為25000~80000 (較佳為35000~65000、更佳為45000~55000)。 [態樣5]如態樣1~4中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其分子量分布(Mw/Mn)為2.0~4.0(較佳為2.2~4.0、更佳為2.5~3.5、又更佳為2.7~3.3、特佳為2.7~3.1)。 [態樣6]如態樣1~5中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其中纖維之彈性率為30cN/dtex以下(較佳為27cN/dtex以下、更佳為25cN/dtex以下)。 [態樣7]如態樣1~6中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其中纖維直徑之變動係數為15%以下(較佳為10%以下、更佳為5%以下)。 [態樣8]如態樣1~7中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其單紗纖度為10dtex以下(較佳為4.5dtex以下、更佳為、3.5dtex以下)。 [態樣9]如態樣1~8中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其中纖維之斷裂伸度為20%以上(較佳為40%以上、更佳為80%以上、又更佳為103%以上)。 [態樣10]如態樣1~9中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其在聚碳酸酯系樹脂中之單體單元中，相對於雙酚A骨架全體而言的比例(莫耳%)為65%以上(較佳為75%以上)。 [態樣11]如態樣1~10中任一態樣之聚碳酸酯系纖維，其含有磷系難燃劑。 [態樣12]如態樣11之聚碳酸酯系纖維，其含有由磷酸酯系難燃劑、磷酸鹽難燃劑，及膦氮烯系難燃劑所成之群的至少一種磷系難燃劑。 [態樣13]一種纖維構造體，其含有如態樣1~12中任一態樣之聚碳酸酯系纖維。 [態樣14]如態樣13之纖維構造體，其係混纖紗、織編物，或不織布。 [態樣15]一種聚碳酸酯系纖維之製造方法，其具備得到將聚碳酸酯系樹脂於305℃以上(較佳為310℃以上、又更佳為315℃以上)之高溫下熔融混練的熔融聚合物之熔融混練步驟、將前述熔融聚合物由紡紗噴嘴以特定量吐出之吐出步驟，與將所吐出之紗條以特定之接收速度捲繞之捲繞步驟。 [發明之效果]
本發明之聚碳酸酯系纖維，藉由控制纖維之配向度，可減低於高溫下之熔融成形加工時於纖維所產生的收縮，其結果，可抑制成形體之樹脂不均或翹曲、應變等，因此可提高成形性。
(聚碳酸酯系樹脂)
以下詳細說明本發明。首先說明構成本發明之聚碳酸酯系纖維的聚碳酸酯系樹脂。本發明所用之聚碳酸酯系樹脂，係指含有下述式表示之重複單位的聚合物，只要為具有熔融成形性者則無特殊限定。
Figure 02_image005
式中，X可為直接鍵結、具有1~8個碳原子之伸烷基、具有2~8個碳原子之亞烷基、具有5~15個碳原子之伸環烷基、具有5~15個碳原子之環亞烷基、氧原子、硫原子、-CO-、-SO-、-SO2 -。
聚碳酸酯系樹脂，較佳具有X為亞甲基之雙酚A骨架。例如，於聚碳酸酯系樹脂中之單體單元中，相對於雙酚A骨架全體而言之比例(莫耳%)，可為65%以上、較佳可為75%以上。又，聚碳酸酯系樹脂，亦可具有分支鏈，其分支化度較佳為未達0.1莫耳%。此處，分支化度，係以相對於聚碳酸酯之重複單位1莫耳而言，分支構造單位的合計莫耳數之比(莫耳%)表示。再者，分支構造單位，意指對於前述重複單位中之芳香環，鍵結有酯鍵 (-COO-)作為取代基之重複單位。
本發明所用之聚碳酸酯系樹脂之重量平均分子量(Mw)可為25000~80000左右、較佳可為35000~65000左右、更佳可為45000~55000左右。重量平均分子量未達上述範圍時，所得到的纖維之尺寸安定性及成為複合物等之成形體時之力學物性或有降低的情況。又，重量平均分子量超過上述範圍時，纖維化時之熔融紡紗性或複合物之含浸性或有降低的情況。 又，聚碳酸酯系樹脂之數平均分子量(Mn)可為12000 ~40000左右、較佳可為15500~25000左右。數平均分子量為上述範圍時，所得到的纖維之尺寸安定性及成為複合物等之成形體之力學物性為良好。
本發明所用之聚碳酸酯系樹脂，就熔融紡紗時之流動性及聚碳酸酯系纖維及其成形體之物性的觀點，重量平均分子量(Mw)與數平均分子量(Mn)之比的分子量分布(Mw/Mn)，可為2.0~4.0(例如2.2~4.0)、較佳可為2.5~ 3.5、更佳可為2.7~3.3、特佳可為2.7~3.1。
再者，數平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布，可藉由例如尺寸篩除層析(SEC)之一種的凝膠滲透層析(GPC)，以聚苯乙烯換算來算出。
聚碳酸酯系樹脂之熔融黏度，例如於320℃、剪切速度1000sec-1 之熔融黏度可為600~4000poise、更佳可為800~3000poise。
聚碳酸酯系樹脂之根據ISO1183所測定的熔體流動速率(MFR)，例如可為8~20g/10min、更佳可為11~ 18g/10min。
本發明所用之聚碳酸酯系樹脂，在不損及本發明之效果的範圍，亦可含有難燃劑、熱安定劑、抗氧化劑、自由基抑制劑、消光劑、紫外線吸收劑、染顏料、其他聚合物。
特別是將聚碳酸酯系纖維使用於難燃用途時，聚碳酸酯系樹脂較佳含有難燃劑。只要可進行熔融紡紗，則難燃劑可適當選擇，較佳為就可抑制難燃劑之凝集的觀點而言，較佳為磷系難燃劑。
更具體而言，可列舉磷酸三苯酯系、芳香族縮合磷酸酯系、磷酸三甲苯酚酯系、磷酸三-二甲苯酯系、磷酸甲苯酚基苯酯系、磷酸酯2-乙基己基二苯系、芳香族磷酸酯系、磷酸參(二氯丙基)酯系、磷酸參(β-氯丙基)酯系、鹵素磷酸酯系等之磷酸酯系難燃劑；聚磷酸鹽系等之磷酸鹽系難燃劑；膦氮烯系難燃劑；紅磷系難燃劑等。此等之難燃劑中，亦可含有共聚物。此等當中，磷系難燃劑較佳為磷酸酯系難燃劑、磷酸鹽難燃劑，及膦氮烯系難燃劑。
磷系難燃劑，於聚碳酸酯系纖維中，例如以磷換算，可含有20~20000ppm左右、較佳可含有40~18000 ppm左右。
(聚碳酸酯系纖維) 本發明之聚碳酸酯系纖維，由於具有特定之配向度，故可減低於高溫條件下之收縮。 分子全體之配向度，可測定音速，而由下式求得配向度ft。
Figure 02_image007
C：實測之音速值(km/sec) 再者，式中1.0為無配向PC系聚合物之音速值。
聚碳酸酯系纖維之配向度，可為未達0.70、較佳可為0.68以下、更佳可為0.65以下、又更佳可為0.62以下、特佳可為0.61以下。配向度之下限值並無特殊限制，可為0.1以上。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，由於以特定之製造方法製造，故可將雙折射值控制為特定之範圍，雙折射值可為0.040以下、較佳可為0.035以下、更佳可為0.030以下、又更佳可為0.025以下、特佳可為未達0.010。雙折射值之下限值並無特殊限制，可為0.0001以上。再者，雙折射值為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，較佳為難燃性優良，例如，纖維之極限氧指數值(LOI值)可為22.0以上、較佳可為23.0以上、更佳可為24.0以上、又更佳可為26.0以上、特佳可為28.0以上。又，極限氧指數值，係越高越佳，但多為40以下的情況。又，構成本發明之聚碳酸酯系纖維的樹脂(可含有難燃劑)之極限氧指數值(LOI值)可為上述範圍。再者，此處所稱之纖維的極限氧指數值，係指藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
進一步地，本發明之聚碳酸酯系纖維，可依用途設定單紗纖度，單紗纖度例如可為10dtex以下。作為成形用母材使用時，就與補強纖維之混抄性之觀點，聚碳酸酯系纖維之單紗纖度，較佳可為4.5dtex以下、更佳可為3.5dtex以下。單紗纖度之下限值並無特殊限定，例如可為0.3dtex左右。
本發明之聚碳酸酯系纖維，係以特定之製造方法製造，因此可減低纖維直徑之變動係數。例如，纖維直徑之變動係數可為15%以下、較佳可為10%以下、更佳可為5%以下。纖維直徑之變動係數，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。又，變動係數越小，越可提高使纖維熔融成形時之熔融均勻性，故較佳。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，例如於室溫之纖維強度(斷裂強度)可為0.8cN/dtex以上、較佳可為1.0cN/dtex以上。纖維強度之上限並無特殊限定，例如可為4.0cN/dtex左右。再者，該纖維強度，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，例如於室溫(25℃)中之斷裂伸度可為20%以上、較佳可為40%以上、更佳可為80%以上、又更佳可為103%以上。斷裂伸度之上限並無特殊限定，例如可為200%左右。再者，該斷裂伸度，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，例如於室溫之彈性率可為30cN/dtex以下、較佳可為27cN/dtex以下、更佳可為25cN/dtex以下。彈性率之下限並無特殊限定，例如可為5cN/dtex左右。再者，該彈性率，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
本發明之聚碳酸酯系纖維，就成形體之耐熱性的觀點，玻璃轉移溫度(Tg)可為135℃以上、較佳可為140℃以上、更佳可為145℃以上。再者，玻璃轉移溫度，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
又，本發明之聚碳酸酯系纖維，就抑制成形體之樹脂不均或翹曲、應變等之產生的觀點，可減低於高溫下(例如110~170℃左右)之乾熱收縮率。例如，於140℃之無張力下之乾熱收縮率可為8%以下、較佳可為5%以下、更佳可為3.5%以下、又更佳可為2%以下、特佳可為1.5%以下。乾熱收縮率之下限並無特殊限定，較佳為0%，但例如亦可為0.5%左右。再者，該乾熱收縮率，為藉由後述實施例記載之方法所測定之值。
(聚碳酸酯系纖維之製造方法) 具體而言，本發明之聚碳酸酯系纖維，可藉由於高溫下進行熔融紡紗，達成特定之配向度及/或雙折射值。聚碳酸酯系纖維之製造方法，包含得到將聚碳酸酯系樹脂於高溫下(例如305℃以上)熔融混練的熔融聚合物之熔融混練步驟、將前述熔融聚合物由紡紗噴嘴以特定量吐出之吐出步驟，與將所吐出之紗條(或熔融原紗)以特定之接收速度(或紡紗速度)捲繞的捲繞步驟。
更詳而言之，本發明之聚碳酸酯系纖維之熔融紡紗時，可使用公知之熔融紡紗裝置。例如，以熔融擠出機將聚碳酸酯系樹脂之丸粒熔融混練，將熔融聚合物引導至紡紗筒。然後可藉由將熔融聚合物以齒輪泵計量，由紡紗噴嘴吐出特定量，並將所得之紗條捲繞而製造本發明之聚碳酸酯系纖維。再者，熔融紡紗後所捲繞之紗條，在捲繞的階段具有所期望之細纖度，因此可不經延伸而直接使用。
熔融混練時之加熱溫度高時，聚碳酸酯系樹脂之熔融黏度降低，且紡紗張力降低，因此可使纖維之配向度及/或雙折射值降低。可依聚碳酸酯系樹脂之種類適當設定加熱溫度，就控制聚碳酸酯系纖維之配向度及/或雙折射值之觀點，加熱溫度較佳可為305℃以上、更佳可為310℃以上、又更佳可為315℃以上。加熱溫度之上限，係依樹脂之分解溫度而異，例如可為350℃左右。
於紡紗接口之紡紗孔(單孔)的大小，例如可為0.02~1mm2 左右、較佳可為0.03~0.5mm2 左右、更佳可為0.05~0.15mm2 左右。再者，紡紗孔之形狀，可依必要的纖維截面形狀來適當選擇。又，為了降低纖維配向，亦可為具有錐形孔之噴嘴。特別是亦可為以相對於紡紗接口之吐出孔的中心軸呈3~25°之角度，朝向吐出方向而大直徑化的錐形孔。
自紡紗噴嘴之吐出量，可依噴嘴之孔數或孔徑而適當設定，例如可為10~300g/分鐘左右、較佳可為20~280g/分鐘左右。
自紡紗噴嘴之吐出速度，可依於紡紗溫度之熔融聚合物的黏度，或噴嘴之孔徑、吐出量而適當設定，然藉由成為較低，可降低於噴嘴內對熔融聚合物所施加的剪切應力。例如，吐出速度可為2.54~42.4m/分鐘之範圍、較佳可為4.24~33.9m/分鐘、更佳可為4.24~25.4m/分鐘。
此時之接收速度(紡紗速度)，可依噴嘴之孔徑或吐出量而適當設定，就抑制於紡紗線上產生分子配向之觀點，較佳以500~4000m/分鐘之範圍接收、更佳可為600~3000m/分鐘、又更佳可為800~2500m/分鐘、特佳可為800~2000m/分鐘。
紡紗時之牽伸比(吐出速度與捲繞速度之比)，就調整纖維之配向性的觀點，例如可為2~300之範圍、較佳可為5~200、更佳可為20~150、又更佳可為30~100之範圍。
本發明中之聚碳酸酯系纖維，就減低乾熱收縮率之觀點，較佳對由紡紗噴嘴吐出之紗條，不經延伸而直接地，或使延伸倍率設定為極低(例如延伸倍率1.0~1.3左右)來延伸。
本發明之聚碳酸酯系纖維，可於例如短纖、短切纖維、絲紗、機紡紗、弦狀物、繩索等之任何纖維形態使用。 又，聚碳酸酯系纖維，可為非複合纖維、亦可為複合纖維。關於纖維之截面形狀亦無特殊限制，可為圓形、中空，或星型等異型截面。
進一步地，本發明之聚碳酸酯系纖維，亦可作為布帛使用。作為布帛，只要係使用本發明之聚碳酸酯系纖維則其形狀無特殊限定，布帛之形狀包含不織布(亦包含紙)、織物、編物(knit)等之各種布帛。如此的布帛，可藉由公知或慣用之方法，使用聚碳酸酯系纖維來製造。
本發明之聚碳酸酯系布帛中，當使用細纖度之纖維時，使聚碳酸酯系布帛熔融而形成樹脂複合體之際，可提高均勻性而較佳。又，於不織布的情況亦可形成混抄性優良的不織布，故較佳。
只要不損及本發明之效果，則亦可組合聚碳酸酯系纖維與其他纖維。聚碳酸酯系布帛，含有本發明之聚碳酸酯系纖維，作為例如主體纖維，其比例，相對於全體而言，可含有50質量%以上、較佳可含有80質量%以上、特別可含有90質量%以上。藉由成為如此的布帛(特別是紙或不織布)，可得到活用聚碳酸酯系纖維之特性的布帛。
聚碳酸酯系纖維或聚碳酸酯系布帛，於各種形狀，以產業資材領域、農業資材領域、土木資材領域、電氣電子領域、光學材料領域、航空機/汽車/船舶領域等為首，可極為有效地使用於許多用途。
(樹脂複合體之製造方法) 本發明之樹脂複合體之製造方法，至少具備準備前述聚碳酸酯系纖維或布帛之步驟，與將前述聚碳酸酯系纖維或布帛於玻璃轉移溫度以上加熱之加熱成形步驟。
關於加熱成形方法，只要係將聚碳酸酯系纖維或布帛熔融而一體化則無特殊限制，適合使用一般的樹脂複合體之成形方法。
將樹脂複合體加熱成形時，亦可於加壓下成形。其壓力亦無特殊限制，通常係於0.05N/mm2 以上(例如0.05~15N/mm2 )之壓力進行。加熱成形時之時間亦無特殊限制，但長時間暴露於高溫時有聚合物劣化之可能性，因此通常較佳為30分鐘以內。
再者，樹脂複合體之形狀並無特殊限制，可依目的適當設定。亦可層合規格不同的布帛複數枚，或將規格不同的布帛個別配置於特定大小之模具中，來進行加熱成形。依情況亦可與其他強化纖維織物或樹脂複合體一併成形。此外，依目的，亦可將一度加熱成形所得之樹脂複合體再度加熱成形。
本發明之樹脂複合體，其密度較佳為2.00 g/cm3 以下。密度大於2.00g/m3 時，無法稱為供輕量化之樹脂複合體，用途有受限的情況。較佳為1.95g/cm3 以下、更佳為1.90g/cm3 以下。密度之下限值係依材料之選擇等而適當決定，例如可為0.5g/cm3 左右。
又，本發明之樹脂複合體，其厚度較佳為0.3mm以上(較佳為0.5mm以上)。厚度過薄時，所得之樹脂複合體的強力變低，或生產成本變高。更佳為0.7mm以上、又更佳為1mm以上。又，厚度之上限，可依對樹脂複合體所要求的厚度而適當設定，例如可為10mm左右。
本發明之樹脂複合體，不僅兼備優良的力學物性與耐熱性，且不需要特別的步驟，可價格便宜地製造，故例如適合使用作為個人電腦、顯示器、OA機器、行動電話、行動資訊終端、數位攝影機、光學機器、音訊、空調、照明機器、玩具用品、電氣、電子機器零件、其他家電產品等之殼體；內裝構件、外裝構件、支柱、板材、補強材等之土木/建材用零件；交通工具(汽車、機車、船舶、航空機等)之各種構件、各種框架、各種鉸鏈、各種機械臂、各種車軸、各種車輪用軸承、各種樑、各種柱形物、各種樑、各種支座、各種導軌；儀表板、座椅架、車門飾板(door trim)、車柱飾板(pillar trim)、方向盤、各種模組等之交通工具用內裝零件；底盤、托架、外板，或車體零件、保險桿、車用膠條、底盤下護板(under cover)、引擎外蓋、整流板、擾流板、車頸通風件(cowl louver)、空力套件等之交通工具用外裝零件；馬達零件、CNG槽、汽油箱、燃料泵、進氣口、進氣歧管、化油器主體、化油器墊片、各種配管、各種閥等之交通工具用燃料系統、排氣系統，或進氣系統零件；起落架吊艙、小翼、擾流板、緣部、梯子、升降梯、整流罩、肋框(rib)等之無人機/航空機用零件等。
以下，藉由實施例而更詳細說明本發明，但本發明不受本實施例任何限定。再者，以下之實施例中，各種物性係表示藉由下述方法所測定者。
[分子量分布Mw/Mn] 試樣之分子量分布，係使用SHODEX公司製之凝膠滲透層析(GPC)、GPC101(聚苯乙烯換算)而測定。以四氫呋喃為溶劑，以成為0.2質量%的方式溶解試樣後，過濾而進行測定。由所得的重量平均分子量(Mw)與數平均分子量(Mn)之比，求得分子量分布(Mw/Mn)。
[配向度] 分子全體之配向度係由音速求得。音速之測定，係使用Rheovibron公司製DDV-5-B進行。將纖維長50cm之纖維束固定於裝置，施加荷重：0.1g/dtex，測定在由音源至檢測器之距離為50、40、30、20、10cm的各點之音波的傳播速度，由距離與傳播時間之關係求得音速(n=5)。 測定作為分子全體之配向度指標的音速，由下式求得配向度ft。
Figure 02_image009
C：實測之音速(km/sec)
[雙折射值] 使用裝備有貝瑞克補色器(Berek compensator)之奧林巴斯股份有限公司製偏光顯微鏡「BX53」，由在λ= 546.1nm(e-line)之光源下測定的遲滯，由下式算出雙折射值。
Figure 02_image011
Δn：雙折射值、R：遲滯(nm)、d：纖維之厚度(nm)
[纖維強度及彈性率(cN/dtex)] 根據JIS L1013試驗法，將預先調濕的紗線於室溫(25℃)以試驗長20cm、初荷重0.18cN/dtex及拉伸速度10cm/分鐘的條件進行測定，採用n=10之平均值。又，纖維纖度(dtex)係藉由質量法求得。
[無張力下乾熱收縮率(%)] 將切出10cm之纖維，或切出10cm見方的該纖維所成的布帛，在未固定末端之狀態，於保持在140℃之空氣恆溫槽中保持30分鐘後，由纖維長或布帛長(Xcm)使用下式算出。
Figure 02_image013
[玻璃轉移溫度Tg(℃)] 纖維之玻璃轉移溫度，係使用Mettler公司製「 TA3000-DSC」，於氮環境下，以昇溫速度10℃/分鐘昇溫至350℃藉以測定。玻璃轉移溫度係作為DSC圖之反曲點而求得。
[纖維之極限氧指數(LOI)值] 根據JIS K7201試驗法，製作將纖維進行三束結辮之試驗長18cm之試樣，於試樣之上端著火時，測定使試樣之燃燒時間持續3分鐘以上燃燒，或著火後之燃燒長度持續燃燒5cm以上所必要的最低氧濃度，採用n=3之平均值。
[紡紗性評估] 於將50kg之樹脂紡紗/纖維化之步驟中，藉由斷紗幾次而如下般評估。 ○：3次以內/50kg、∆：4次~7次/50kg、×：8次以上/50kg
[實施例1] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：52300、Mn：17300、Mw/Mn=3.0，且以磷換算含有作為難燃劑之雙酚-A-雙(二苯基磷酸酯)40ppm之LOI值34的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度320℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為143，以捲繞速度1500m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為2.2dtex、Tg為145℃。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[實施例2] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：52300、Mn：17300、Mw/Mn=3.0，且以磷換算含有作為難燃劑之雙酚-A-雙(二苯基磷酸酯)40ppm之LOI值34的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度320℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為95，以捲繞速度1000m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為3.3dtex、Tg為145℃。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[實施例3] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：52300、Mn：17300、Mw/Mn=3.0，且以磷換算含有作為難燃劑之雙酚-A-雙(二苯基磷酸酯)40ppm之LOI值34的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度320℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為63，以捲繞速度666m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為4.9dtex、Tg為145℃。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[實施例4] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：49800、Mn：17000、Mw/Mn=2.9，且LOI值26的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度320℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為63，以捲繞速度666m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為4.9dtex、Tg為150℃。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[比較例1] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：135000、Mn： 56000、Mw/Mn=2.4，且LOI值26的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度290℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為63，以捲繞速度666m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為4.9dtex。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[比較例2] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：49800、Mn：17000、Mw/Mn=2.9，且LOI值26的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度290℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為63，以捲繞速度666m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為4.9dtex、Tg為150℃。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
[比較例3] 作為聚碳酸酯樹脂，係使用Mw：90000、Mn：28000、Mw/Mn=3.2，且以磷換算含有作為難燃劑之雙酚-A-雙(二苯基磷酸酯)80ppm之LOI值37的樹脂。將該樹脂以2軸擠出機予以熔融擠出，由0.2mmϕ×100孔之圓孔噴嘴於紡紗溫度300℃予以吐出，將吐出速度與捲繞速度之比(牽伸比)調節為63，以捲繞速度666m/分鐘之範圍進行捲繞。所得原紗之單紗纖度為4.9dtex。進行所得纖維的評估，結果示於表1。
Figure 02_image015
如表1所示，實施例1~4均可藉由在高溫下之熔融紡紗將聚碳酸酯纖維之配向度及雙折射值控制於特定之範圍，且可減低乾熱收縮率。因此，可抑制熔融成形體之樹脂不均、翹曲、應變等之不良。又，此等之實施例中，即使纖維直徑小的情況，亦可減低纖維直徑之變動係數，操作性亦良好。所得之纖維具有實用上無問題的強度，並且具有高的伸度，進一步地，難燃性亦提高。
另一方面，比較例1不僅分子量高而熔融紡紗性不良，且所得纖維無法控制配向度及雙折射值，乾熱收縮率亦大。因此，難以抑制熔融成形體之樹脂不均、翹曲、應變等之不良。又，比較例1中，纖維直徑之變動係數高，因此存在有纖維不均，操作性不良。
比較例2，雖熔融紡紗性良好，但所得之纖維其配向度及雙折射值落在本發明之範圍外，乾熱收縮率大。因此，難以抑制熔融成形體之樹脂不均、翹曲、應變等之不良。又，比較例2中，相較於實施例，其纖維直徑之變動係數高，故於操作性方面較實施例更不良。
比較例3其熔融紡紗性不良，所得纖維其配向度及雙折射值落在本發明之範圍外，乾熱收縮率大。因此，難以抑制熔融成形體之樹脂不均、翹曲、應變等之不良。又，比較例3亦相較於實施例其纖維直徑之變動係數高，故於操作性方面較實施例更為不良。 [產業上之可利用性]
包含本發明之聚碳酸酯系纖維之纖維構造體，可於各種用途適合地利用，進一步地，亦可利用作為使聚碳酸酯系纖維熔融而經基質化的樹脂複合體。如此的纖維構造體及樹脂複合體，可極為有效地使用於一般產業資材領域、電氣/電子領域、土木/建築領域、航空機/汽車/鐵道/船舶領域、農業資材領域、光學材料領域、醫療材料領域等中。
如以上所述，說明了本發明之適合的實施態樣，但所屬技術領域中具有通常知識者參照本件說明書，即可在自明的範圍內容易想定各種變更及修正。因此，如此之變更及修正係解釋為由申請專利範圍所界定之發明之範圍內。

Claims (15)

  1. 一種聚碳酸酯系纖維，其以下述式表示之配向度ft為未達0.70；
    Figure 03_image001
    C：實測之音速值(km/sec)。
  2. 一種聚碳酸酯系纖維，其以下述式表示之配向度ft為未達0.70，並且雙折射值為0.040以下；
    Figure 03_image003
    C：實測之音速值(km/sec)。
  3. 如請求項1或2之聚碳酸酯系纖維，其中構成聚碳酸酯系纖維之聚碳酸酯系樹脂的數平均分子量(Mn)為12000~40000，及/或重量平均分子量(Mw)為25000~ 80000。
  4. 一種聚碳酸酯系纖維，其係由雙折射值為0.040以下，構成聚碳酸酯系纖維之聚碳酸酯系樹脂的數平均分子量(Mn)為12000~40000，及/或重量平均分子量(Mw)為25000~80000的聚碳酸酯系樹脂所形成。
  5. 如請求項1~4中任一項之聚碳酸酯系纖維，其分子量分布(Mw/Mn)為2.0~4.0。
  6. 如請求項1~5中任一項之聚碳酸酯系纖維，其中纖維之彈性率為30cN/dtex以下。
  7. 如請求項1~6中任一項之聚碳酸酯系纖維，其中纖維直徑之變動係數為15%以下。
  8. 如請求項1~7中任一項之聚碳酸酯系纖維，其單紗纖度為10dtex以下。
  9. 如請求項1~8中任一項之聚碳酸酯系纖維，其中纖維之斷裂伸度為20%以上。
  10. 如請求項1~9中任一項之聚碳酸酯系纖維，其在聚碳酸酯系樹脂中之單體單元中，相對於雙酚A骨架全體而言的比例(莫耳%)為65%以上。
  11. 如請求項1~10中任一項之聚碳酸酯系纖維，其含有磷系難燃劑。
  12. 如請求項11之聚碳酸酯系纖維，其含有由磷酸酯系難燃劑、磷酸鹽難燃劑，及膦氮烯系難燃劑所成之群的至少一種磷系難燃劑。
  13. 一種纖維構造體，其含有如請求項1~12中任一項之聚碳酸酯系纖維。
  14. 如請求項13之纖維構造體，其係混纖紗、織編物，或不織布。
  15. 一種聚碳酸酯系纖維之製造方法，其具備得到將聚碳酸酯系樹脂於305℃以上之高溫下熔融混練的熔融聚合物之熔融混練步驟、將前述熔融聚合物由紡紗噴嘴以特定量吐出之吐出步驟，與將所吐出之紗條以特定之接收速度捲繞之捲繞步驟。
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