JP2013108191A - 繊維製造用材料および繊維 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記(a)、(b)の要件を満たす液晶ポリエステルからなる繊維製造用材料。
(a)重量平均分子量が30000以下であり、且つ多分散度が2.5以下である。
(b)流れ特性試験機を用い、ノズルの孔径0.5mm、せん断速度1000s−1の条件で360℃にて測定した溶融粘度が、70Pa・s以下である。
【選択図】なし
Description
(a)重量平均分子量が30000以下であり、且つ多分散度が2.5以下である。
(b)流れ特性試験機を用い、ノズルの孔径0.5mm、せん断速度1000s−1の条件で360℃にて測定した溶融粘度が、70Pa・s以下である。
(1)−O−Ar1−CO−
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−X−Ar3−Y−
(Ar1は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。)
(4)−Ar4−Z−Ar5−
(Ar4及びAr5は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。)
(a)重量平均分子量が30000以下であり、且つ多分散度が2.5以下である。
(b)流れ特性試験機を用い、ノズルの孔径0.5mm、せん断速度1000s−1の条件で360℃にて測定した溶融粘度が、70Pa・s以下である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本実施形態の繊維製造用材料に用いられる液晶ポリエステルは、溶融状態で液晶性を示し、450℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。
(I)芳香族ヒドロキシカルボン酸と、芳香族ジカルボン酸と、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物と、を重合(重縮合)させてなるもの
(II)複数種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させてなるもの
(III)芳香族ジカルボン酸と、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物と、を重合させてなるもの
(IV)ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルと芳香族ヒドロキシカルボン酸とを重合させてなるもの
が挙げられる。
(1)−O−Ar1−CO−
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−X−Ar3−Y−
(Ar1は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。)
(4)−Ar4−Z−Ar5−
(Ar4及びAr5は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。)
(i)全繰返し単位の合計量に対して、Ar1が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(1)、すなわち6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位を、好ましくは40モル%以上74.8モル%以下、より好ましくは40モル%以上64.5モル%以下、さらに好ましくは50モル%以上58モル%以下有し、
(ii)Ar2が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(2)、すなわち2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位を、好ましくは12.5モル%以上30モル%以下、より好ましくは17.5モル%以上30モル%以下、さらに好ましくは20モル%以上25モル%以下有し、
(iii)Ar2が1,4−フェニレン基である繰返し単位(2)、すなわちテレフタル酸に由来する繰返し単位を、好ましくは0.2モル%以上15モル%以下、より好ましくは0.5モル%以上12モル%以下、さらに好ましくは2モル%以上10モル%以下有し、
(iv)Ar3が1,4−フェニレン基である繰返し単位(3)、すなわちヒドロキノンに由来する繰返し単位を、好ましくは12.5モル%以上30モル%以下、より好ましくは17.5モル%以上30モル%以下、さらに好ましくは20モル%以上25モル%以下有し、かつ、
(v)Ar2が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(2)の含有量が、Ar2が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(2)及びAr2が1,4−フェニレン基である繰返し単位(2)の合計含有量に対して、好ましくは0.5モル倍以上、より好ましくは0.6モル倍以上のものである。
本実施形態の繊維製造用材料は、上述の液晶ポリエステルを、押出機を用いて溶融混練して調製することができる。溶融混錬した後には、ペレット状に成形することが好ましい。
次に、上述した実施形態の繊維製造用材料を紡糸して得られる繊維及びこれを用いた繊維布(不織布等)について説明する。
溶融粘度は、得られたペレットについて、(株)東洋機械製作所製の流れ特性試験機(キャピログラフ)1Bを用いて、各測定温度に対して、ノズルの孔径0.5mm、せん断速度1000s−1の条件で測定した。
繊維製造用材料の原料である液晶ポリエステルの流動開始温度は、(株)島津製作所製の流動特性評価装置「フローテスターCFT−500型」を用いて測定した。試料約2gを内径1mm、長さ10mmのダイスを取り付けた毛細管型レオメーターに充填し、9.8MPa(100kgf/cm2)の荷重下において昇温速度4℃/分で液晶ポリエステルをノズルから押し出すときに、溶融粘度が4800Pa・s(48000ポアズ)を示す温度を流動開始温度とした。
液晶ポリエステルの重量平均分子量および多分散度は、GPC−MALS法にて測定した値を用い、上述の方法により求めた。
(測定条件)
GPC装置 :ゲル浸透クロマトグラフ GPC曲線−MALS
MALS装置 :多角度光散乱検出器 DAWN DSP(Wyatt Technology)
波長 :633nm
カラム :Shodex K-G(1)(4.6mmI.D.×10cm)
:Shodex K-806M(2)(8.0mmI.D.×30cm)
:Shodex K-G(1)(4.6mmI.D.×30cm)(昭和電工)
溶媒 :ペンタフルオロフェノール/クロロホルム(重量比35/65)
流速 :0.787mL/分
試料濃度 :0.04重量%
濾過 :0.20μm−Millex-LH(Millipore)
注入量 :0.200mL
温度 :23±2℃
溶解性 :測定溶媒に溶解(目視確認)
検出器 :示差屈折率検出器(東ソー製、RI−8020)
データ処理 :ASTRA(Wyatt Technology)
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸911g(6.6モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル409g(2.2モル)、イソフタル酸91g(0.55モル)、テレフタル酸274g(1.65モル)、無水酢酸1235g(12.1モル)を加えて攪拌した。
次いで、触媒として1−メチルイミダゾール0.17gを添加し、反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下で15分かけて150℃まで昇温し、その温度を保持して1時間還流させた。
次いで、1−メチルイミダゾール1.7gを添加した後、留出する副生酢酸、未反応の無水酢酸を留去しながら2時間50分かけて320℃まで昇温させた。トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出し、プレポリマーの粉末(粒子径は約0.1mm〜約1mm)を得た。流動開始温度は257℃であった。
得られたプレポリマー粉末を、25℃から250℃まで1時間かけて昇温させた後、250℃から270℃まで2時間23分かけて昇温した。その後、270℃で5時間保温して固相重合させ、さらに冷却することで、粉末状の液晶ポリエステル(A)−1を得た。
液晶ポリエステル(A)−1の流動開始温度は315℃であった。
さらに、液晶ポリエステル(A)−1を、メジアン径が250μm以上600μm以下となるように篩い分けし、液晶ポリエステル(A)−1−1を得た。
液晶ポリエステル(A)−1−1について重量平均分子量及び分散度を測定したところ、重量平均分子量が20800、多分散度が2.00であった。
得られたプレポリマー粉末を、25℃から250℃まで1時間かけて昇温させた後、250℃から275℃まで2時間58分かけて昇温した。その後、275℃で5時間保温して固相重合させ、さらに冷却することで、粉末状の液晶ポリエステル(A)−2を得た。
液晶ポリエステル(A)−2の流動開始温度は320℃であった。
さらに、液晶ポリエステル(A)−2を、メジアン径が250μm以上600μm以下となるように篩い分けし、液晶ポリエステル(A)−2−1を得た。
液晶ポリエステル(A)−2−1について重量平均分子量及び分散度を測定したところ、重量平均分子量が24200、多分散度が2.00であった。
得られたプレポリマー粉末を、25℃から250℃まで1時間かけて昇温させた後、250℃から280℃まで3時間34分かけて昇温した。その後、275℃で5時間保温して固相重合させ、さらに冷却することで、粉末状の液晶ポリエステル(A)−3を得た。
液晶ポリエステル(A)−3の流動開始温度は330℃であった。
さらに、液晶ポリエステル(A)−3を、メジアン径が250μm以上600μm以下となるように篩い分けし、液晶ポリエステル(A)−3−1を得た。
液晶ポリエステル(A)−3−1について重量平均分子量及び分散度を測定したところ、重量平均分子量が33900、多分散度が2.61であった。
合成例2の液晶ポリエステル(A)−2(粒子径は約0.1mm〜約4mm)を篩い分けすることなく、重量平均分子量及び分散度を測定したところ、重量平均分子量が20100、多分散度が3.05であった。
合成例1で得られた液晶ポリエステル(A)−1−1を、二軸押出機(PCM−30、(株)池貝製)を用いて、加工温度330℃にて溶融混練してペレット状に造粒加工した。
得られたペレットについて、上記条件で溶融粘度を測定すると、350℃で35Pa・sとなった。発明者の知見として、液晶ポリエステルの溶融粘度については、溶融混練前の液晶ポリエステルについて測定した値と、溶融混練後のペレットについて測定した値とに差が無いことが分かっている。一般に、液晶ポリエステルは、温度が上がるほど溶融粘度が下がることから、液晶ポリエステル(A)−1−1の溶融温度を360℃にて測定すると、上記測定結果である35Pa・sよりも低い溶融粘度の値が得られることとなる。すなわち、液晶ポリエステル(A)−1−1を360℃にて測定した溶融粘度は、70Pa・s以下となることがわかる。
液晶ポリエステル繊維を金属ボビンに巻き、320℃で12時間加熱処理した。こうして得られた各熱処理糸の引張強度(試験片5本の平均値)を測定した。
液晶ポリエステル(A)−2−1について、実施例1と同様にしてペレット化した。
得られたペレットについて、上記条件で溶融粘度を測定すると、350℃で35Pa・sとなった。一般に、液晶ポリエステルは、温度が下がるほど溶融粘度が下がることから、液晶ポリエステル(A)−2−1の溶融温度を360℃にて測定すると、上記測定結果である35Pa・sよりも低い溶融粘度の値が得られることとなる。すなわち、液晶ポリエステル(A)−2−1を360℃にて測定した溶融粘度は、70Pa・s以下となることがわかる。
得られたペレットを用い、実施例1と同様にして紡糸し、熱処理糸の引張強度を測定した。
液晶ポリエステル(A)−3−1について、実施例1と同様にしてペレット化した。
得られたペレットについて、上記条件で溶融粘度を測定すると、350℃で35Pa・sとなった。一般に、液晶ポリエステルは、温度が下がるほど溶融粘度が下がることから、液晶ポリエステル(A)−3−1の溶融温度を360℃にて測定すると、上記測定結果である35Pa・sよりも低い溶融粘度の値が得られることとなる。すなわち、液晶ポリエステル(A)−3−1を360℃にて測定した溶融粘度は、70Pa・s以下となることがわかる。
得られたペレットを用い、実施例1と同様にして紡糸し、熱処理糸の引張強度を測定した。
液晶ポリエステル(A)−2について、実施例1と同様にしてペレット化した。
得られたペレットについて、上記条件で溶融粘度を測定すると、350℃で35Pa・sとなった。一般に、液晶ポリエステルは、温度が下がるほど溶融粘度が下がることから、液晶ポリエステル(A)−2の溶融温度を360℃にて測定すると、上記測定結果である35Pa・sよりも低い溶融粘度の値が得られることとなる。すなわち、液晶ポリエステル(A)−2を360℃にて測定した溶融粘度は、70Pa・s以下となることがわかる。
得られたペレットを用い、実施例1と同様にして紡糸し、熱処理糸の引張強度を測定した。
これらの結果から、本発明の有用性が確かめられた。
Claims (5)
- 下記(a)、(b)の要件を満たす液晶ポリエステルからなる繊維製造用材料。
(a)重量平均分子量が30000以下であり、且つ多分散度が2.5以下である。
(b)流れ特性試験機を用い、ノズルの孔径0.5mm、せん断速度1000s−1の条件で360℃にて測定した溶融粘度が、70Pa・s以下である。 - 前記液晶ポリエステルは、下記式(1)、下記式(2)及び下記式(3)で表される繰返し単位を有する請求項1に記載の繊維製造用材料。
(1)−O−Ar1−CO−
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−X−Ar3−Y−
(Ar1は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。)
(4)−Ar4−Z−Ar5−
(Ar4及びAr5は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。) - 前記液晶ポリエステルは、Ar1が1,4−フェニレン基である式(1)で表される繰返し単位と、Ar2が1,4−フェニレン基または1,3−フェニレン基である式(2)で表される繰返し単位と、Ar3が4,4’−ビフェニリレン基である式(3)で表される繰返し単位とを含む請求項2に記載の繊維製造用材料。
- 前記液晶ポリエステルは、全繰り返し単位の合計含有量に対して、2,6−ナフチレン基を含む繰り返し単位の含有量が40モル%以上である請求項2または3に記載の繊維製造用材料。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の繊維製造用材料を紡糸して得られる繊維。
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