TW396217B - High-orientation polymer fibers and method for producing the same - Google Patents

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TW396217B
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Norimoto Kawai
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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Description

A7 B7 五、發明説明(I ) 本發明係有關於聚合物纖維及從聚合物溶液製造纖 維的方法。詳而言之,本發明係有關於習知「乾噴射濕 紡絲聚合物纖維製法的改良。 聚合物,可紡絲成用於各種用途之纖維。特別是聚 對苯二甲釀對苯二胺般之液晶主鏈聚合物,係具獨特的 物理性質,故適於製造高強度的纖維》例如,阿拉米德 纖維〈芳族聚醯胺所製出的纖維),因其強度高,故相當 的有名β 將線狀聚合物加工成纖維的方法之一,相當有名的 是乾噴射濕紡絲法。該方法’係將一般稱作「紡絲膠漿 j的聚合物溶液,由模具中擠出,而使其通過非凝固流 體層後再進入凝固槽。在凝固槽中,係爲了形成纖維而 將溶劑從膠漿中除去β纖維從凝固槽中取出時,係被施 加拉伸應力。藉此以將纖維拉伸,而使得纖維長軸方向 之聚合物分子的定向程度提高。乾噴射濕絲方法可製造 出拉伸強度優異的纖維。 然而,前述習知的方法,並無法達成最高的抗拉模 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之目的,係爲了解決前述習知的問題,而提 供一種製造聚合物纖維的加工法,藉此以提供出具高抗 拉強度、高抗拉模量、低斷裂伸度之高定向聚醯胺纖維 〇 爲了達成前述目的,本發明的高定向聚合物纖維, 其特徵在於,抗拉強度MPa /500〜50⑽,抗拉模量GPa 2⑽〜5⑽,斷裂伸度0.5〜人。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印犁 A7 _B7_ 五、發明説明(>) 前述纖維中,較佳爲,對高定向聚醯胺纖維使用偏 光顯微鏡以觀察偏振器和檢偏振器的透過軸的定向時’ 在纖維軸的垂直方向沒有觀察到帶狀花樣。 前述纖維中,較佳爲,將高定向聚醯胺纖維拉伸至 斷裂前,實質上沒有原纖維的產生。 其次本發明的高定向聚合物纖維之纖維製法,其特 徵在於,係由: 匀將聚合物濃度4〜24重量%之聚合物溶液的液流擠入第 一弈凝固流體中; W在該液流保持於非凝固狀態下,以25〜20⑽倍的 紡絲延伸倍率延伸之; 匀將液流通過第一凝固槽而使得聚合物濃度增加2重量 %以上〜65重量%以下的範圍; W在第二非凝固流體內,以人5〜S倍的延伸倍率將液流 延伸; Θ將液流通過第二凝固槽,以將液流所含之聚合物濃度 充分上昇,以形成纖維; 等連續的步驟所構成。 前述中’所謂「液流」,係代表高定向系的中間體 ^又前述方法中,聚合物宜爲芳族聚醯胺。又W步驟中 之.「非凝固狀態」’係代表例如從結絲板 至第一凝固槽的任一點爲止。又4步驟<之延伸,係在第 一凝固槽內及其附近進行之。又勻步驟中,可在將聚合 物保持於擇自既定長、張緊、延伸中之任一狀態下進行 處理。 4 冢紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210x297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,1Τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 A7 _B7_ 五、發明説明($ ) 其次本發明的高定向纖維,其特徵在於,係依前述 方法製造出,抗拉強度Λ/Ρα 75⑽〜50⑽,抗拉模量GPa 2卯〜5⑽,斷裂伸度0.卜/.4% 〇 又前述方法中,較佳爲,在將液流延伸前,係通過 第一驅動輥及和該第一驅動輥共同作動之壓縮輥間,再 將液流通過第二驅動輥及第3驅動輥上。 又前述方法中,較佳爲另含有第4驅動輥,並令該 驅動幅和纖維接觸以使得通過第二凝固槽之纖維絲的拉 伸應力比爲〇 又前述方法中,較佳爲,液流在拉伸應力比 0.5〜i.2下通過第二凝固槽。 又前述方法中,較佳爲,液流在拉伸應力比 0.9〜i.2下通過第二凝固槽。 本發明係包括一纖維加工法,該加工法係由:匀將 聚合物濃度4〜重量%之聚合物溶液的液流擠入非凝固 流體中;~在該液流保持於非凝固狀態下,以⑽ 倍的紡絲延伸倍率延伸之;Θ將聚合物濃度增加2重量 %以上〜65重童%以下;4以/.·?〜川倍、較佳爲人5〜衣 倍的延伸倍率將液流延伸;及W將液流中之聚合物濃度 充分上昇,以形成纖維;等一連串的步驟所構成。又, 本發明並非僅限於依本發明的方法所製造出之聚合物, 同時包含具以上的抗拉強度及YCGPa以上的 抗拉模量之聚合物纖維。 本發明的加工法,係在從適於形成可紡絲的溶液之 所有聚合物製造纖維時相當的有用。本發明所用之聚合 5___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) nn in— ^11^1 In ^ In ml ml m n nn ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 A7 _____B7_ 五、發明説明(士) 物’係線狀的聚合物,特別是以液晶主鏈聚合物爲佳。 液晶主鏈聚合物,係爲人所熟知之液晶聚合物y/ger, Polymer Science Dictionary, Elsevier Applied 财9),其中之結晶單元係聚合物主鏈的一部分 ’係介由一剛硬的結合而結合之,而賦予芳香族聚酯、 芳香族聚醯胺、聚對亞苯基苯並璧唑中可發現到之剛硬 的聚合物主鏈。其等係作爲剛硬棒狀聚合物或彈性結合 而存在於對苯二甲酸乙二醇酯及對氧化苯甲酸酯的共聚 物中。而以剛硬棒狀聚合物爲最佳。作爲如此般聚合物 的具體例,可舉聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚 甲醛、氧化聚乙烯般之聚烯烴,美國專利第^^#45號 說明書、第3767756號說明書、第以669J5號說明書、 第⑽號說明書所揭示出之芳香族聚醯胺爲例。這 些揭示內容係作爲引用例而記載之。較佳的聚合物係包 含芳香族聚醯胺Γ可形成已知之阿拉米德纖維),其係具 有式-ΛΓ/Μ册-、CO-/T-册-、或CO-ZT-CO-般之重覆單 元》式中,Λ、/Γ、iT可選擇性地以間-或對-亞苯基取代 之。如此般之有用的聚合物,可舉聚Γ間苯二甲醯間苯二 胺所謂Λ/ΡΖ)-"、聚對苯甲醯胺(T5凡I、聚f對苯二甲醯 對苯二胺)、聚〈對亞苯基-/7,〆聯苯醯胺)、聚f對亞苯基-Λ5-萘二醯胺」、聚〈反式-人(肉桂醯胺)、聚亞苯基-(5禮啉二醯胺厂聚雙環苯二甲醯辛二 胺>>、共聚Γ對亞苯基氧化偶氮苯·二醯胺/對苯二醯 胺)、聚〈對亞苯基反式·蔑二釀胺)、聚Γ對亞苯基乙 炔二釀胺)等爲例。包含聚引哚之其他有用的聚合物,係 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS}A4规格(2丨0X297公釐) A7 B7 五、發明説明(f) 具有下述式〈化"之重覆單元。 【化7】
(請先W讀背面之注項再填寫本頁) 前述化i之式中,2代表硫原子(所謂聚苯並塵嗖) 或氧原子〈所謂聚苯醯氧基唑〉。也可以使用含上述式的 重覆單元的異構物之聚合物。可舉聚@並", 雙蓬唑-2,6-二基心亞苯基"所謂反式_Ρ5Γ)、聚 (2,5-苯醯氧基唑)所謂爲例。實施例之聚"引0朵 中,係包含聚Γ苯並/X2U〆’·/二唑卜二基〈所謂順_ Ρ5Ζ;)、聚(2,64丨噪;〈所謂2,以、及聚价心二°引嗓」· 2,<^-二基〈所謂2,2,-户52)等均聚物<>有用的聚合物,尙 包含例如所謂聚〈對亞苯基苯並-雙0塞唑)之芳香族聚醯胺 或聚》引杂等共聚物。 可將聚合物溶融而形成可紡絲的溶液之溶劑’如上 述美國專利第J767756號說明書中所記載般,係和紡絲 膠漿的形成方法相同般爲公知者。其實ife例中’係包含 硫酸、氯磺酸、氟代硫酸、多磷酸、及其等的混合物。 —般’紡絲膠漿中所含的聚合物之濃度爲4〜24重量%, 以6〜22重量%爲佳。對於特殊的聚合物,熟習此技藝人 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 __B7___ 五、發明説明(h ) 士應知者,聚合物濃度係依紡絲溶液的形成所需之粘性 條件而受到某種程度的約制。在適切的粘性形成紡絲膠 漿之技術,係和本發明所用的紡絲技術同樣地在前述美 國專利第3767756號說明書中有揭示出而屬公知者。 以下,係參照用以顯示本發明的第一較佳實施形態 之圖i並詳細地說明之。由圖7可明顯地看出’紡絲裝 置係由:紡絲頭7、紡絲管Γ紡絲筒β、第—凝固槽4、 自由旋轉導絲輥6、經加熱之延伸輥S、凝固槽5、及拉 伸輥7所構成。在操作時’係使用紡絲頭7 ’將聚合物 的液流Ρ擠入紡絲管2中之第—非凝固流體內β該液 流,隨後在第一凝固槽^內通過自由旋轉輥6上’並藉 延伸輥3以延伸之。之後’該液流係通過第二凝固槽5 內之自由旋轉輥6上,而作爲纖維<5以捲繞在拉伸輥7 上。 爲了避免聚合物品質之變差以將該膠漿保持液狀, 聚合物溶液之紡絲溫度要高。聚合物溶液的紡絲宜在 70〜i00°C的紡絲頭溫度下進行之。更佳的溫度爲70〜90 °C 〇非凝固流體川之溫度及該非凝固流體中液流9之移 動距離,係設定成使得該液流存在於非凝固流體中的時 間在長軸方向可完全延伸的程度。如此般之延伸,對於 使得液流中的聚合物受到適當的定向乃是相當的重要。 因此,必須形成相當高的溫度,以使得秦合物分子本身 在液流中可自由地再定向β此溫度,較佳爲利〜iiiTC, 更佳爲抑〜iOiTC,最佳爲仙〜95t:。存在於第一非凝固 流體中之聚合物液流的定向距離,係依該液流的最初直 8 ^紙張尺度適用中國國^標準(CNS > Α4規格(2丨0X297公釐) ' (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ A7 _B7_ 五、發明説明(V ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印家 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 徑,即依紡絲孔的直徑以決定出。紡絲孔越大,將液流 延伸而使得聚合物分子再定向所需的距離則更長。該距 離,較佳爲5~50謂,更佳爲〜,最佳爲 。作爲非凝固流體可使用空氣 '甲苯或庚烷。對熟習此 技成人士而言,亦可容易地使用其他的非凝固流體。該 非凝固流體宜導入紡絲管2的底部,在管內上昇,再由 設於紡絲管上側之適當的孔排出β藉由如此般的循環, 因可防止非凝周流體之因溶劑的蒸氣而飽和,故較佳》 在第一凝固槽^中,係將液流9中之溶劑除去,藉 此以將液流所含的聚合物濃度增加2重量%以上,較佳 爲70重量%以上。藉此,以使得聚合物液流內的濃度形 成i5〜70重量%,較佳爲%〜利重量% 〇因此,第一凝 固槽內之原料,如前述美國專利第3767756號說明書所 揭示般,只要是凝固槽用之公知的原料即可。爲了得出 必要的聚合物濃度,必須設定足夠的第一凝固槽及液流 的移動距離。第一凝固槽之較佳溫度爲5〜50°C 〇在該溫 度下爲了得出必要的聚合物濃度,在第一凝固槽中液流 的移動距離也要夠長,一般說來,液流的直徑越大所需 的距離越長。 紡絲頭i的擠出孔的大小、紡絲頭的擠出率、延伸 輥j的速度等變動因子,係設定成可確實地使得液流P 在非凝固流體70內的期間完全地延伸丨因此,係將前 述因子調節成,紡絲延伸爲25〜2⑽0倍、較佳爲 i20⑽倍、更佳爲/50〜250倍。所謂「紡絲延伸」’ 相對舫絲頭之液流的擠出速度係流出第一凝固槽後 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公着) 一 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明(名) 的聚合物液流的速度比,在較佳的實施形態下,是和輥 S的速度相同。擠出速度係依式以求出β 該式中,2代表一定時間內通過紡絲頭的液流量(擠出量 ;>,Λ代表紡絲孔的直徑。用以擠出膠漿之紡絲孔的直徑 宜爲汄Xww。更佳爲〜iww。擠出率宜爲0./〜化/分 ’更佳爲〜/.5g/分。配合這些參數,再調整經加熱 之輥3的速度以得出所望的紡絲延伸。對於熟習此技藝 人士而言’也可以容易地使用其他的方法而得出所望的 紡絲延伸。 依本發明而在第一凝固槽4內將液流9中的濃度提 高後,在液流於第二凝固槽5內形成纖維S之前,必須 再度將液流延伸,以使得液流中之聚合物分子在既定的 方向形成完全定向。依較佳之實施形態,因液流9在第 一凝固槽^內係被充分地冷卻,爲了在此追加的延伸步 驟中讓聚合物分子在液流中定向,則以將液流的溫度昇 得夠高爲佳。本發明所揭示出之實施形態中,該作業係 藉加熱延伸輥3以進行之。藉由使用該輥,宜將液流的 溫度上昇成75〜以TC,更佳爲20〜60°C,又數個實施例中 皆爲20〜WC。然而,對於熟習此技藝人士而言,將溫 度上昇之其他方法也是顯而易知的。在第一凝固槽的溫 度超出i5°C之場合,並不一定要將第2次延伸用之流體 的溫度昇高,但藉由將溫度至少上昇jfc,則應可形成 更加良好的延伸。 在第一實施形態中,在第一凝固槽後,藉由將拉伸 輥7的速度調節成比加熱延伸輥3的速度快,以在第二 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )从说格(210X297公釐) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 Α7 Β7 五、發明説明(y) 非凝固流體f本實施形態中係使用空氣,但使用作爲第一 非凝固流體之前述其他流體亦可)中將液流再度延伸。藉 此以使得於輥7之纖維S的速度比於輥3之流體9的速 度來得快,結果,特別是在輥S和第二凝固槽5間,亦 即液流在位於第二非凝固流體內的期間可被延伸。基於 此,係將拉伸輥7的速度調節成延伸倍率/.3〜倍,更 佳爲7.5〜3倍。對於熟習此技藝人士而言,將液流延伸 而達成希望的延伸倍率之其他方法乃是顯而易知的》 液流9係通過加熱輥上後,再通過自由旋轉導絲輥 6上而流入第二凝固槽J。第二凝固槽5的角色,係將 液流中之殘留溶劑除去以形成纖維《5,纖維係在材料中 的聚合物濃度Μ重量%以上、較佳爲幻〜财重量%時形 成的。使用如此般的凝固槽以形成纖維之方法,如前述 美國專利第J767756號說明書中所揭示出乃公知者。因 此,組成及浸漬距離等第二凝固槽的參數,對於熟習此 技藝人士而言乃顯而易知者。例如,可使用硫酸或氫氧 化銨之水性溶液,甲醇或二氯甲烷等有機流體或水性流 體。爲了得出所望的聚合物濃度,浸漬於第二凝固槽的 時間必須夠久。浸漬時間宜爲7〜秒,更佳爲J〜5秒 〇第二凝固槽的溫度宜爲5〜^°C,更佳爲20〜75°C。只 要在該範圔內,溫度越高則纖維越容易拉伸,且凝固槽 之最後的殘留溶劑之洗淨將變得更容易 <。凝固後,爲了 將形成出的纖維之多餘的溶劑除去,係實施例如浸泡於 7J°C的熱水中或藉由熱水噴洗等洗淨處理。例如,藉公 知的處理法以再施加延伸。又,該纖維宜依前述美國專 11 (請先聞讀背面之注^>項再填寫本頁) <1Τ 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210X297公嫠) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7__ 五、發明説明(β) 利第3767756號說明書所揭示出之方法以加熱之。纖維 在通過供給輥和捲取輥間時’宜藉由將該纖維加熱,以 施加熱處理。熱處理係在延伸(捲取輥的速度比供給 輥快和收縮(捲取輥的速度比供給輥慢間 實施之。更佳爲在延伸和收縮5%間’最佳爲收縮 捲取輥和供給輥的速度相同)。 有關本發明,若在熱處理中將纖維延伸5%或 ,雖可得出比熱處理的場合抗拉模量高的纖維’但 和0%時相較下抗拉強度較低。而對於施加收縮熱處 理之纖維’雖其抗拉模量比時低’但抗拉強度比 時高。因此,本發明之加熱處理,宜在〜下實 施,更佳爲550〜6⑽。C。處理時間爲7〜秒,更佳爲 2〜5秒。本發明的方法所製出之熱處理剛硬棒狀聚合物 ,和藉習知技術的處理法以實施同樣的熱處理之纖維相 較下,係具有優異的抗拉模量。 有關上述較佳第一實施形態’如圖Y所示般,係存 在於心、A、h等數個張緊或拉伸區域。一般而言 ,將如此般的變動因子依本發明進行調整時,係調整成 在該區域內液流所承受的相對張力符合式 τ3>τ2>>:η>τ0。又r4係代表,從紡絲板紡絲出之紡絲 液Γ液流到第一凝固槽4內的導絲輥<5間,受到拉伸之 區域。 < 使用圖2以說明第二較佳實施形態。如圖2所示般 ,紡絲裝置係由:紡絲頭2、紡絲管2、第二凝固槽5、 自由旋轉導絲輥6及i2、延伸輥^、壓縮_厂、及拉伸 12 本紙張尺度適用中國國家橾隼(CNS〉A4規格U10X297公釐了~* --------f ·------,1T-----「* (請先聞讀背面之注^^項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 A7 ___B7 五、發明説明(丨I ) 輥7所構成。在操作時,係使用紡絲頭i,將聚合物的 液流9擠入紡絲管2中之第一非凝固流體內。該液流 ’隨後在第二凝固槽5內通過自由旋轉輥6上,再通過 共同作動之延伸輥3及壓縮輥/7間。之後,該液流係 通過凝固槽5內之自由旋轉輥D上,而作爲纖維S以捲 繞在拉伸輥7上。藉由壓縮輥和延伸輥3之共同作動 ’以將通過其間之液流的速度調整之。如此般,以得出 適當的紡絲延伸。只要調整輥6和延伸輥S間之距離, 即可在液流中得出適切的聚合物濃度β藉此,液流在通 過輥5和輥^間後,係在適切的聚合物濃度下對液流 施加延伸。亦即,令濃度下昇2重量%以上,較佳爲至 少重量%以上6結果,液流中之聚合物濃度係形成 75〜70重量%,較佳爲30〜仂重量%。拉伸輥7的速度, 係配合共同作動之輥3和ϋ的速度而調整成可得出適 度的延伸倍率。亦即,將拉伸輥7的速度調整成延伸倍 率i.倍,更佳爲7.5〜3倍。第二較佳實施形態中之 組成和凝固槽5的溫度,可和第一較佳實施形態中第二 凝固槽的條件相同》有關其他變動因子及條件,可和第 一較佳寫施形態中所說明者相同。 圖9係依本發明的聚對苯二甲醯對苯二胺纖維的切 斷端部分的電子顯微鏡照片。如圖9所示般,構成纖維 之各個原纖維皆沿著纖維的長軸方向排細。又,由圖9 可知,將纖維切斷時各原纖維在長軸方向並未裂開β此 乃基於,係存在有多數的用以連接各原纖維絲間之分子 ,而使得纖維之抗拉彈性提高》圖9中,X係顯示依本 _________ ______ 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公嫠} (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •1Τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明(丨>) 發明的一實施例所製出之纖維的切斷端之掃瞄電子顯微 鏡照片「倍率:μ❼的描圖;5係顯示再進一步擴大之掃 瞄電子顯微鏡照片f倍率:的描圖。爲了比較起見, 圖70係顯示出市售Γ尼ETZZ/? W,杜邦的商標)之聚對 苯二甲醯對苯二胺纖維的切斷端部分的電子顯微鏡照片 。圖iO中,J係顯示依市售之纖維的切斷端之掃瞄電子 顯微鏡照片Γ倍率:MO)的描圖;5係顯示再進一步擴大 之掃瞄電子顯微鏡照片〈倍率:700〉的描圖。 圖Η、、i3係顯示其他的實施形態。係藉由將 和驅動輥i3共同作動的壓縮輥"〈圖/2)組裝入,以提 高纖維的均一性。如圖、i2、所例示般,係將最 終纖維絲的凝固和纖維絲的延伸分開進行,以提高纖維 的強度和抗拉模量》圖Π之實施形態中,聚合物纖維 絲係被導至自由旋轉輥6上,以通過準凝固槽因如 此將造成纖維絲之收縮,故必須將頭i和第一自由旋轉 輥6間之纖維絲再加以延伸。如圖所示般,係取代 準凝固槽4內之第一自由旋轉輥6,而使用驅動輥Η和 壓縮輥ii之組合。如此般,即可防止圖、i2中因第 一自由旋轉輥6所引起的摩擦變動。只要防止摩擦變動 ,即可將因其所引起的延伸變動防止,結果,可得出更 均一的纖維。又,相對於圖Y的實施形態中在凝固槽內 係包含延伸步驟,圖、72之實施形中,係藉由在 準凝固槽^內完成延伸步驟以將延伸步驟從凝固槽5中 分離出。藉由在準凝固槽4內完成延伸步驟,最終凝固 槽5內之纖維幾乎不會、或根本不延伸,結果槽內纖維 14 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公着] 一 -- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
,1T 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 A7 _B7_______ 五、發明説明(0) 之收縮將變少。在槽內若纖維產生收縮’則纖維的分子 定向將變弱,結果纖維的強度和抗拉模量將變低。 圖^之實施形態中,準凝固纖維絲’在驅動輥 23和間宜以34倍之較佳延伸倍率延伸之。輥以 與間之溫度,係藉加熱器以調節成比第一凝固槽 的溫度至少高J°C之卜仰°C,較佳爲%〜’係配合 準凝固纖維絲的聚合物濃度而變化成最適値。 因此,只要將槽內的纖維之延伸減少’即可提高纖 維的強度和抗拉模量。例如’在準凝固纖維絲內的聚合 物濃度約刊〜扣重量%之場合’較佳之溫度範圍爲0〜70 。〇。另一方面,濃度爲〜60重量%之場合,較佳έ溫 度爲卜9(TC。延伸步驟後,纖維絲係通過凝固槽5內之 自由旋轉輥<5,而在驅動輥與間凝固之。在流入 凝固槽3之纖維絲以的聚合物濃度25〜利重量%下’輥 43/3#比义/化)之相對速度宜爲0.S〜7·2,更佳爲0.9〜入2 ,最佳爲/〜i.i。凝固槽5內之最大拉伸應力,係和藉 驅動輥23與33間之延伸所生成之纖維絲的聚合物分子 的定向有關。在輥25與間被延伸時,係將纖維絲的 聚合物分子的濃度保持一定ί例如別重量%),因此時纖 維絲還很柔軟且易變形,故藉延伸步驟可達成高分子的 定向。在輥33與¥3間之延伸步驟中,聚合物濃度係不 斷地增加。聚合物濃度增加至外〜仰重<量%之場合,分 子定向係持續地增加。但若增加至70重量%以上,分子 之定向將不再變化。就算分子的定向已不再增加,纖維 特性在髙拉伸應力凝固下會再上昇。在最終凝固的期間 _ 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2丨0X297公釐) 一 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印掣 A7 B7 五、發明説明 在纖維絲完全凝固前爲止,最終凝固槽中分子的定向係 持續地降低。只要最終凝固槽內纖維絲的拉伸應力夠高 ,就算在槽內未延伸(R3/R2=l),分子定向將因凝固中纖 維絲的容積減少而增加。 圖13及圖14係顯示和圖12所示的實施形態不同 的實施例β圖13中,係取代在準凝固槽內的驅動輥的 對峙側配置壓縮輥之構造,而在準凝固槽4內,將紡絲 後的纖維以至少1個驅動輥23向外拉,再由準凝固槽4 離去後,通過被加熱器15加熱的空氣中,並通過驅動 輥33上,再通過準凝固槽5內及驅動輥43上。較佳之 輥速度、加熱器溫度、流入凝固槽之纖維絲內的聚合物 濃度係和圖12的實施形態相同。準凝固纖維絲14內的 聚合物濃度,係依浸漬時間、纖維絲的直徑、準凝固槽 內的溫度而決定出。在以下的表1中,係以浸漬作爲自 變數,而找出其和聚合物濃度間之函數關係。起始纖維 絲的直徑爲62#m,準凝固槽的溫度爲5°C。 【表1】 浸漬時間(秒Γ1 1 2 3 4 5 準凝固後的聚挪濃度 12 18 26 34 46 ί笛量%、*2 (備考1)係依浸漬長/輥23的速度以計算吐。因在準凝固 槽內纖維絲會收縮,故可將和實際的浸漬時間之差異忽 略之。 (備考2)起始聚合物濃度爲7重量% ^ _16_ 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
,1T 經濟部中央標準局貞4消費合作社印家 A7 B7 五、發明説明(丨ο f備考^起始聚合物濃度爲7重量%。 圖“係圖的變形例。係取代凝固槽4而使用噴 嘴以施加水之噴霧。藉此,係將水噴霧至輥。圖 及中’纖維絲內的聚合物濃度係藉準凝固槽4內 之浸漬時間或輥25上的滞留時間以調整之。在驅動輥 23的速度快之場合,亦即只要超過Mw/分,則以使用 硫酸之噴霧或使用準凝固槽爲佳β例如,使用仰重量% 之硫酸溶液’而得出聚合物濃度重量%的纖維絲^ ( 水槽中)硫酸濃度宜爲50〜Μ重量%,更佳爲60-70重量 以下係使用圖面以顯示較佳的實施例。本發明的實 施並非以下述實施例爲限,只要是熟習此技藝人士,在 不脫離本發明的目的下所容易完成之變化亦包含於本發 明的範圍。 爲了幫助本發明的理解,以下係顯示出非限定的實 施例》實施例中,沒有加以特別記載的部分,全部都是 重量部及重量%。 【實施例i~6】 令延伸濃度斤卩流出第一凝固槽後的聚合物濃度J變 化,以依本發明而由高分子重量剛硬棒狀聚合物形成纖 維。將以上所示的條件應用於圖Y的裝置中。紡絲溶液 係將聚苯二甲醯對苯二胺溶解於9久5重k%的开水 溶液中所形成之固有粘度蘭製)、聚合物濃 度7重量%的溶液,擠出率爲仏7g/分。紡絲孔的直徑爲 imm,紡絲管長爲7cm,訪絲溶液、結絲頭、及紡絲管 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠> (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
五、發明説明(丨“) 的溫度爲S(TC,第一凝固槽係VC的水》加熱延伸輥溫 度爲別°c,第二凝固槽爲川°c的水,紡絲延伸係750。 第一凝固槽中之浸漬長度,視所望的延伸濃度而調整成 i7〜7⑹m。第二凝固槽中之浸潰長度,係配合上述之延 伸濃度,在心w間調整之以由聚合物液流得出纖維 。延伸倍率係調整成UX最大延伸倍率》爲了決定出 「最大延伸倍率」,係將該液流直接從延伸輥通到拉伸 輥上,並將拉伸輥的速度昇高至可將纖維拉斷的程度。 如此般所測定出之聚合物濃度係顯示於以下的表2中。 【表2】 實施例 聚雜濃度 虐量坤 浸漬長度*J (cm) 延伸倍率 徹 mmm*2 (cm) 1 12 17 1.65 55 2 24 26 1.8 50 3 33 36 1.8 50 4 41 44 1.7 45 5 47 53 1.5 45 — 6 56 70 1.3 40 Γ備考0第一凝固槽 Γ備考^第二凝固槽 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 在第二凝固槽後,爲了除去殘留酸,係使用溫水噴 霧以將纖維洗淨。最終纖維,之後係在0%收縮度 和下加熱處理5秒。纖維係依儿SO/ DB7少 75"97力之方法,以測定抗拉模量和抗拉強度,延伸度 係將斷裂時的纖維長度和原纖維長度之差値除以原長度 所得之數値。結果顯示於表3中。 18 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格( 210X297公釐) A7 B7 五、發明説明(1 ) 【表3】 實施例 丹尼 抗拉雖 抗拉縫 延伸度 (d) βίΡα) (GPa) m 1 3.7 2850 240 2.0 2 3.3 3270 340 1.6 3 3.3 3420 390 1.4 4 3.5 3320 420 1.4 5 3.6 3180 416 1.4 6 4.4 2840 383 1.5 將實施例/〜6反覆地實施而得出下表所示的結果。 【表4】 實施例 丹尼 抗拉雖 抗拉模量 延伸度 (d) (MPa) (GPa) m 1A 3.7 2850 167 1.7 2A 3.3 3270 251 1.3 3A 3.3 3420 310 1.1 4A 3.5 3320 301 1.1 5A 3.6 3180 289 1.1 6A 4.4 2840 236 1.2 如表i及表4所示般,係確認出依本發明所形成的 纖維在抗拉強度和抗拉模量上可取得良好的均衡。 【實施例7〜i2】 爲了形成連續的纖維,係將阿拉米德纖維 •29,£·./.ί/ί/ i3⑽^ CoJ再度溶解於 中,將如此般所形成的溶液紡絲,依本發明而在各延伸 濃度下形成纖維。之後的條件,雖然在下述各點係不同 ,但係以實施例爲準。和實施例相同’爲了變 化延伸濃度’係將第一凝固槽內的液流之浸漬長度在 5〜之範圍內變化之’只要將第二凝固槽內的液流之 19 適用中國國家搮準(CNS ) A4規格(2丨0x297公羞) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 紙 A7B7 五、發明説明()s) 浸漬長度配合上述變化而調整之,即可使得相同最終纖 維的聚合物濃度形成相同,丹尼數形成大致相同。條件 係記載於下述表5中。 【表5】_ 實施例 1^1濃度 (m-Mt%) 浸漬長度*" (cm) 延伸倍率 浸漬長度-(⑽) 7 11 5 1.8 60 8 17 12 2.1 55 9 27 23 2.4 50 10 36 35 2.2 50 11 44 45 1.9 45 12 52 60 1.6 45 Γ備考0第一凝固槽 f備考^第二凝固槽 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 將所得的纖維,依儿STA/ 1)3579-75(7975)之方法, 測定抗拉模量和抗拉強度。結果顯示於表6中。 【表_ 實施例 丹尼 抗拉強度 抗拉讎 延伸度 (d) (MPa) (GPa) (%) 7 3.3 2780 115 2.4 8 2.8 2940 140 2.1 9 2.5 2980 186 1.6 10 2.7 2810 234 1.2 11 3.1 2520 210 1.2 12 3.7 2140 194 1.1 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印家 和實施例i〜6相同,依本發明製造出之纖維,在抗 拉強度和抗拉模量上可取得優異的均衡。 【實施例D】 依本發明的方法將紡絲延伸變化而製造出纖維樣品 20 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨〇><297公釐) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 A7 _B7 五、發明説明(I / ) 。上述裝置中之紡絲條件係如下所述。紡絲溶液係r同實 施例7〜以溶解於卯中之聚「聚對苯二甲醯對苯 二胺)。紡絲溶液中之聚合物濃度爲20重量%。紡絲溶 液、紡絲頭、及紡絲管的溫度爲W°C,紡絲孔直徑爲 iww。擠出率爲汰分’紡絲管長7cm,第一凝固槽 的水溫5°C,第一凝固槽中之浸漬長度5cm,延伸輥處 之聚合物濃度仰%,延伸輥的溫度,第二凝固槽的 水溫加°C,第二凝固槽中之浸漬長度仰cm。在3種紡 絲延伸〈50、7⑽、下,使用各種延伸倍率而製作出 樣品β對各樣品,係和實施例7〜6同樣地測定抗拉強度 和抗拉模量。各種延伸倍率及結果係顯示於圖5¥中 。由圖3可明顯地看出,紡絲延伸/別下延伸倍率 倍Γ紡絲延伸750的場合係最大延伸倍率χ0·6)的纖維’ 和紡絲延伸下延伸倍率2.7倍〈妨絲延伸50的場合之 最大延伸倍率j的纖維相較下,係具高的抗拉強度。由圖 4可明顯地看出,低延伸/高延伸倍率纖維之抗拉模量係 比高延伸/低延伸倍率纖維之抗拉模量來得高β然,該差 値並沒有像抗拉強度的差値那麼明顯。 【實施例W】 依本發明的方法將第一凝固槽的溫度變化而製造出 纖錐樣品。上述裝置中之紡絲條件係如下所述β紡絲溶 液係(同實施例溶解於外.5%丑中之聚〈聚對苯 二甲醯對苯二胺)。紡絲溶液中之聚合物濃度爲重量 %。紡絲溶液、紡絲頭、及紡絲管的溫度爲55 C,紡絲 孔直徑爲iwm。擠出率爲仏分,紡絲管長7CW,第 21 _—__ 本紙張尺度適用中國國家g ( CNS 21〇><297公釐) (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印家 A7 B7 五、發明説明(,) 一凝固槽的水溫5°c,延伸輥處之聚合物濃度仰%,紡 絲延伸/仰,延伸輥的溫度,第二凝固槽的水溫20 °C,第二凝固槽中之浸漬長度⑼cw,延伸倍率2.2倍。 和實施例i〜6同樣地,變化第一凝固槽的溫度,並測定 抗拉強度和抗拉延伸倍率。抗拉強度和延伸倍率的變化 係顯示於圖5、6中。由這些圖中可明顯地看出,溫度 越低則纖維特性越好。 【實施例i5】 依本發明之方法將延伸輥的溫度變化而製造出纖維 樣品。上述裝置中之紡絲條件,第一凝固槽溫度之5°C 係和實施例i2。然而,延伸倍率是0.5X最大延伸倍率 ,此係依實施例J〜6而決定出。和實施例i〜6同樣地令 延伸輥的溫度變化,並測定抗拉強度及抗拉模量》溫度 及結果的變化係顯示於圖7及圖S中。由這些圖中可明 顯地看出,抗拉模量會隨著溫度上昇而顯著地增加,但 溫度上昇至既定値時將急劇地下降。延伸輥的溫度也會 對抗拉強度產生同樣的影響,但其上昇及下降都沒有那 麼顯著。 【實施例Μ】 使用圖^^所示之裝置,令驅動輥 的相對速度和驅動輥〈比的相對速度變化, 以實施測試而決定出相對速度對纖維特的影響。測試 結果係顯7Κ於以下之表7中。 ___22 本紙張尺度適财ϋ S家縣(CNS ) Α4祕(2丨0X297公釐) (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明(>, 【表7】 基於及仏/心的變化之纖維特性*7 R2/R1 R3^2 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.8 1620 2720 3210 3580 承中 1.4 ♦ 2060 2620 3010 3220 mmi l(GPa) 1.8 180 226 237 270 中氺 1.4 * 187 208 231 248 傘氺 诞伸度 1.8 0.9 1.20 1.35 1.33 幸* 1.4 * 1.1 1.25 1.30 1.29 *氺 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (備考延伸溫度20°C ’準凝固狀態的纖維絲中之聚合 物濃度爲%重量 在無拉伸應力下槽內的最大纖維絲收縮率爲未滿 及5//^,如此纖維絲將無法通過凝固槽。而將造成纖維絲 之斷裂。 只要準凝固槽內相同濃度中之比心从;相同, 將對纖維特性產生大的影響。在及=人2、= 之場合,凝固槽5內纖維絲的拉伸應力會變大,纖維絲 將無法承受延伸應力而在凝固槽內斷裂。在A/Λ尸i.4、 及3//^ = 01〈或未滿O.S)之場合,凝固槽內之纖維絲的拉 伸應力爲〇,纖維絲將無法通過凝固槽。心/·^未達可使 得纖維絲通過凝固槽的程度時,槽內將因纖維絲的合收 縮而使得纖維絲之拉伸應力產生。之限定,明顯地 係隨著_開驅動輥^時的」纖維絲所含之聚合物分子的 定向而決定出,此乃因驅動輥23與間之延伸而產生 23 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2丨0X29*7公釐) 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作杜印裂 A7 B7 五、發明説明(〆) » = 下延伸溫度時,= 係形成最大 收縮比。換言之,最大纖維絲收縮係在最終凝固槽產生 ,纖維絲內的聚合物在離開驅動輥33後並未馬上和定 向成纖維絲的程度。中間延伸)之場合,輥B 處之纖維絲內分子的定向,係比= 〈最大延伸)之 場合爲低。及=人^下’心/及〆人以的最大延伸係比 = 之場合爲高。然而,最終纖維之抗拉強度和抗 拉模量,在之場合,係比之場合來 得低β基於此,在輥33處之分子定向越高,則最終纖 維之抗拉強度和抗拉模量將越高。 【實施例i7】 使用圖所示之裝置,相對纖維特性所產生之影 響,而找出延伸溫度(¾加熱器75調整)和聚合物濃度f 輥25處之纖維絲中所含者)的函數關係。 使用前述實施例的方法,以決定出加熱器的溫 度之影響Γ聚合物濃度=%%,= 。將加熱器溫度 對纖維特性的影響顯示於以下的表$中。 【表5】 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 中 央 樣 率 局 員 费 合 作 社 印 加熱 20 40 60 70 最大 1.8 2.4 2.6 2.2 抗拉強度農 3580 3690 3710 2560 抗拉讎肌 270 278 、285 203 延伸度㈣ 1.33 1.31 1.30 1.26 加熱器的溫度爲時,將開始對最大抗拉強度 和抗拉模量產生影響。爲70°C時’因纖維絲的粘彈性値 24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) A7 _B7_ 五、發明说明) 將過低,所得的最大延伸將減少成β在延伸 步驟中,〈和粘彈性値成比例)分子的糾纏將過低而無法 得出高延伸。因延伸少Γ分子定向少」,70°C下之抗拉強 度及模量將比時爲低。在聚合物濃度別%下重覆進 行上述處理時,最高加熱器溫度爲。然而’因粘彈 性値高,所得最大延伸爲,係比聚合物濃度 30%下所得之數値爲低。因此,聚合物濃度 °C延伸)下之抗拉強度及模量係比聚合物濃度 延伸j的場合來得低。 由上述結果可知,在既定聚合物濃度下,若將延伸 溫度昇高某一程度則對纖維特性會帶來良好的影響。另 一方面,若同時將延伸步驟前之聚合物濃度昇高至超過 某一程度,則將對纖維特性帶來不佳的影響。 【實施例 使用目前爲止所說明之實施例的方法及最高參數値 ,以凝固拉伸應力作爲函數而測定纖維的特性。 其結果係顯示於下表9中》 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標隼局貝工消费合作社印簟 【表9】 凝固-拉力效果 R3/R2 0.7 0.8 0.9 1.0 1.025 L05 .拉抗強度 (MPa) 1210 2200 3220 3710 < 3035 2888 抗拉麵 (GPa) 145 178 242 285 275 242 延伸度⑽ 0.83 1.23 1.33 1.30 1.19 1.10 广備考Ο延伸溫度=6(TC,Α/Λ;=2·6,準凝固纖維絲的聚 _ 25 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2Ι0Χ297公釐) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印笨 Α7 Β7 五、發明説明(斤) 合物濃度別重量% 0 纖維絲在下斷裂。依據目前爲止所揭示 出之特性可知,在及3/及2比約人0〜〈大致相當於圖7所 示的裝置中之G所代表的纖維拉伸應力)下,在驅動輥 W與β間賦予凝固拉伸應力會帶來良好的影響。 【實施例/9】 圖^係顯示用以進行依本發明的加工法之其他較 佳實施形態的裝置之槪略圖。和前述裝置不同的部分在 於,係使用驅動輥如、WβW °以代表延伸區域 5代表延伸絲。紡絲溶液係將聚〈對苯二甲醸對苯二 胺)溶解於外.5%//4〇<中所構成者實施例Υ〜6相同) 。紡絲溶液中之聚合物濃度爲重量紡絲溶液、紡 絲頭、及紡絲管的溫度爲W°C,紡絲孔直徑爲iww°擠 出率爲0.i5g/分,紡絲管長7cm’第一凝固槽中的 丑4〇“系濃度50~70重量%的水溶液’浸漬時間秒’ 水溫5°C。紡絲延伸爲i⑽<*延伸輥處之聚合物濃度 ,延伸輥的溫度20°C,第二凝固槽的水溫’第二凝 固槽中之浸漬深度,延伸區域的延伸倍率⑺’ 其中&爲驅動輥的周速,A爲驅動輥62的周速 >3.6〜义33倍。驅動輥63的周速心和驅動輥Μ的周速 Α之關係,係= 又驅動輥仙的周速Α和驅 動輥的周速&之關係,係=人^。實驗條件係 顯示於以下之表中。 26 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4规格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ A7 _B7 五、發明説明(^) 【表70】 霣驗倾 第一凝_ (ymw 延伸比 延伸時間 物 第二凝醐 延伸時關 抗趟度 (MPa) 抗拉棋* (_ 2043 50wt% 160 0.45 1.23 3670 412 2042 60wtH 4.00 0.40 L03 3420 273 2049 7Chtm 4.33 0.37 0,95 3360 204 所得阿拉米德延伸絲的抗拉強度和抗拉模量的關係 係顯示於圖76中。在圖76中,樣品的實驗代號旁之括 弧內係單纖維的直徑。圖中同時列舉出市售品的 尤EFiAR 29,伙7外的數據。和市售品相較下,可確認出 本發明的實施例之阿拉米德延伸絲的抗拉模量較高。 接著使用偏光顯微鏡以観察本發明的實施例之阿拉 米德纖維絲和市售品的外。以下係說明偏光顯 微鏡之觀察方法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在水平放置的玻璃載片上之中央’ 放置夠長之紡絲後的阿拉米德纖維〈單纖維)並令其和該 載片的長邊平行。以膠帶將該纖維粘在玻璃載片之長軸 方向的一端,以使得該纖維固定在載片上°在纖維的另 一端綁上川g的砝碼,以固定端作爲上方而在鉛直方向 拿起,以對纖維施加/吆的拉力。在此狀態下在載片的 下端,以膠帶將纖維固定在載片上’並令纖維和載片的 長邊平行。 在該載片Γ將纖維放置處朝上」中央部’放置蓋片 厂以膠帶將該蓋片之沒有纖維的兩端广 27 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印家 A7 B7 五、發明説明( 載片的長邊側)固定在載片上。 使用接目鏡μ倍、接物鏡i⑽倍、總倍率μ⑽倍 之依濕式法的偏光顯微鏡以觀察如此般調整出之鏡片上 的纖維。該觀察,係在纖維軸和偏振器、檢偏振器的透 過軸一致之平行偏振器系「圖,纖維軸和偏振器的 透過軸一致之垂直偏振器系Γ圖77⑺Λ),纖維軸和偏振器 的透過軸皆爲度之對角位的垂直偏振器系(圖i7fC” 等S個配位下進行之。由視野之明暗観點看來,和 广幻係互爲補償關係。將這些偏光顯微鏡的影像照像攝影 之。 所得偏光顯微鏡之照片的描圖係顯示於圖本發 明的實施例ί實驗代號2049)所得之單纖維50)、圖市 售之從作)單纖維。又,規格係川刻 度約i微米。本方法所得之各單纖維在垂直偏振器系 下大致都形成均一的暗視野rrc)下爲明視野),故可知高 分子的分子軸係大致定向成和纖維軸平行《另一方面, 市售品之單纖維,在垂直偏振器系 下在纖維的中心軸周圍沿纖維軸方向存在有梢明亮的 區域,但沿著纖維軸的垂直方向則可明顯地觀察到多數 的帶狀花樣。2汐單纖維也是相同的情 形.。圖79(0中可確認出並未像明視野的那麼淸楚的 帶狀花樣。由這些觀察結果可知,市售ώ的MFZdi?單 纖維之高分子的分子軸全體雖沿纖維軸定向,但並非對 纖維軸形成完全平行地定向,局部的高分子之定向係從 纖維軸偏離。如此般之定向會從纖維軸偏離’是基於紡 _28___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2〗0X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印敢 A7 B7 五、發明説明(>;») 絲中所形成者被固定成如此般的狀態;或因紡絲中定向 度並不高,高分子鏈在液晶狀態下定向緩和之過程中將 出現,而形成如此般地固定住,有關這個現象到目前爲 止尙無定論。不管如何,可確認出的是本方法所得之單 纖維,和市售的尤兑R纖維相較下,高分子鏈係在 更高度均一的定向狀態下被固定化所得出者。 如上所述般,依本發明之高定向聚醯胺纖維,藉由 形成抗拉強度MPa i5⑽〜50⑽,抗拉模量GPa 2⑽〜《5⑽ ,斷裂伸度,即可提供出用以作爲補強纖維之 具高抗拉強度、高抗拉模量、低斷裂伸度之絲。 又依本發明方法,即可高效率且合理地製造出前述 具高抗拉強度、高抗拉模量、低斷裂伸度之高定向聚醯 胺纖維。 【圖式之簡單說明】 圖i係顯示用以進行本發明的加工法的第一較佳實 施形態之裝置的槪略圖。 ,圖2係顯示用以進行本發明的加工法的第二較佳實 施形態之裝置的槪略圖β 圖3係對本發明的加工法所得之各纖維樣品,顯示 出在不同総絲延伸和延伸倍-率的組合下之抗拉強度變化 〇 圖4係對本發明的加工法所得之各維樣品,顯示 出在不同結縣延伸和延伸倍舉的組合下之抗拉模量_化 〇 圖5係對本發明的加工法所得之各纖維樣品,顯示 •—- 29 表&張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公 (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁)
,1T 經濟部中央標準局黃工消費合作社印家 A7 B7 五、發明説明( >客) 出在不同第一凝固槽的溫度不之拣拉強度變化。 圖6係對本發期的抓工法逝镘之各纖維榡品,顯示 出在不同第一凝面_溫度下之抗拉模量變化。 圖7係對本發明的加工法所得之各纖維樣品,顯示 出在不同延雜輥敗溫.度下之秔拉強度變化。 圖S係對本發明的加工法所得之各纖維樣品,顯示 ,出在不同延伸輥的溫度下之抗拉模量變化。 圖係顯示依本發明的一實施例所製出之纖維的 切斷端之掃瞄電子顯微鏡照片Γ倍率:的描圖;圖 Ρ广私係顯示再進一步擴太之掃瞄電子顯微鏡照片Γ倍率: 的描圖。 、 圖“⑷係顯示市售之纖維的切斷端之嚴瞳電子顯 微鏡照片f倍率:川W的描圓;圖幻係顯示再進一步 擴大之掃瞄電子顯微鏡照片Γ倍率:700)的描圖^ 圖係顯示用以進行本發明的加工法的^三較佳 實施形態之裝置的槪赂圖β 圖/2係顯示用以進行本發明的加工法的第四較佳 實施形態之裝置的槪赂攔。 圖以係顯示用以進行本發明的加工法放第五較佳 、實施形態之裝置的槪,略掘。 .圖以係顯示用以進行本發胤的加工法的第六較隹 實施形態之裝_置进I撤略圖。 ( 圖以係顯示用以進行本發明的加工法的第七較佳 ,實施形態之裝置的槪略圖。 圖Μ係顯示本發明的一實施例品和市售品的抗 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) *1Τ 30 A7 B7 五、發明説明(”) 拉強度與抗拉模量之關係。 圖係顯示出偏光顯微鏡所用之偏振器和檢偏 振器之透過軸的配置。 圓iS係以偏光顯徵鐘麗察本潑明的一實施例咼所 •得之照片酷率/仰久倍 >)的描圖。 圖係以偏光顯微鏡觀察市售品的阿拉米德纖維 所得之照片m率川仰倍)的描圖。 【符號說明】 P紡絲裝置的紡絲頭,2〜紡絲管Γ紡絲筒J,J〜延伸 輥,—第一凝固槽,5〜凝固槽,6〜自由旋轉導絲輥,7〜 拉伸輥,卜纖維,9〜聚合物的液流«維中間體j〜第 一非凝固流體,ii〜壓縮輥,i2〜自由旋轉輥, 7^50,67,62,0〜驅動輥,W〜準凝固纖維絲,75〜加熱器 ,i6〜噴嘴,23〜輥,〜驅動輥,本發明的實施 例所得之纖維,5i~市售品的纖維,64〜延伸區域,65〜 延伸絲。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部中央標準局員工消费合作社印褽 37 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐)

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局Λ工消费合作社印装 六、申請專利範圍 1. 一種高定向聚合物纖維,其特徵在於,抗拉強度 MPa 1500〜5000 ’抗拉模量GPa 200〜500 .斷裂伸度 r0_8〜1_4%。 2. 如申請專利範屬第1項所述之高定向聚合物纖維, 其中之遙直向_聚合觀爲芳香族聚顧農。 3. 如电請專利範翳第1項所述之高定向聚合物纖維, t 其中之抗拉強度MPa 2500〜4500,抗拉模量GPa 200〜300 〇 4. 如申請專利範圍第1項所述之高定向聚合物纖維, 在將該高定向聚合物纖雜使用屬光顧微氣以獨察偏振器和 檢偏振器的透過軸之定商時,在纖錐軸的垂直方歲並未観 篇出帶狀花樣^ 5. 如申請專利範圍第1項所述之高定向聚合物纖維, 在將蔻赢定梅聚合物纖畿拉.俥至斷裂前l賓質上沒有原纖 維的產生。 6. —種高定向聚合物纖暴之製法*係一種嚴雄製法, 第特徵在於,係由: a) 將聚合物濃度4〜24重量%之聚合物溶液的液流濟入第一 ,非凝固流體中; b) 在該液流保持於非凝固狀態(flue)下,以25〜2000倍的紡 絲延伸堡麟伸之; c) 將液流通過第一凝届槽而使得聚合物濃度增加2重量%以 上20〜65重量%以不跑範麗; d) 在第二非凝固流體輿,:以LJ〜&倍的诞郝―倍率將液流延 1 _ _ 本紙張尺度逋用中國國家揉率(CNS ) A4洗格(210X297公釐) (請先Η讀背面之注$項再填寫本頁) 裝. 訂 .二 經濟部中央揉準局負工消费合作社印笨 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 伸; …e)將液流通過第二凝固槽,以將液流所含之聚合物濃度充 分上昇,以形成纖維; 等連續的步驟所構成。 7 如申請專利範圍第6項所述之高定向聚合物纖維之 製法,其中之高定庖聚合物爲芳香旌聚陣胺〇 8. —種高定向聚合物纖維,係藉申請專利範圍第6項 ,所述之方法製作出,抗拉強度Mpa 15OO-5Q00,抗拉模暈 Gpa 200〜5,00,斷裂伸度 0.8〜1.4%。 9. 如申請專利範圍第6項所述_之高定向聚合物纖維之 製法’其中,在將液流延伸前,係通過第二鼴動輥及和該 第一驅動輥共同作動之Μ縮_輥_間,再將液流通過第二驅動 輥及第3驅動輥上β 10·如申請專利範圍第6項所述之高定向聚合物纖維之 製法,其中,另含有第4驅動輥,並令該臌動輥和纖維接 觸以使得通過第二凝固槽之纖粮絲姐拉錐應力比爲0.8-1.2 〇 11.如申請專利範圍第6項叛述之高窠4tl聚会物纖維之 製法·其中,液流膝在控神應力比. 0,8〜1.2下通過第二凝 固槽。 • 12.如申請專利範圍第6項所述之高定向聚合物纖維之 製法’其中,液流係在拉伸應力-比0.9〜1.2下通過第二凝 固槽<= 13.如申請專利範圍第6項所述之高定向聚合物纖 ___ 2 本紙張尺度逋用申ΒΙ國家橾準(CNS ) Α4規格(210x297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 維之製法,其中,該聚合物纖韻係,抗拉強度Mpa U00〜5000,抗拉模量Gpa 200〜500,斷裂体度0.8〜1.4。/〇。 經濟部中央揉率局貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家揉率< CNS ) A4規格(210X297公釐)
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