JPH06508860A - 高モジュラス繊維用のコポリエステル類 - Google Patents
高モジュラス繊維用のコポリエステル類Info
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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】
高モジユラス繊維用のコポリエステル類里呵例分!
本発明は、高モジユラスポリエステル繊維に関する。さらに詳しくは、本発明は
、新規なポリエステル組成物、および、繊維が室温および高温で優れな引張特性
を有する前記組成物がち製造される繊維に関する。
背景
ボ1月エチレンテしフタレート)(”PET”)、ナイロン類、例えば、ナイロ
ン6およびナイロン66、ならびに、レーヨンは、タイヤ糸およびタイヤコード
を製造するのに使用される主要な合成ポリマー類である。各ポリマーは、その固
有の長所および欠点を有する。これらのうち最も広範に使用されるPETは、高
引張強度および引張モジュラス、高ガラス転移温度、ならびに、良好な安定性を
有する。ナイロンは、優れた強度、剛性および耐疲労性を有するが、そのガラス
転移温度が低く、クリープしやすいために、タイヤ中に“フラットスポツティン
グ(flat spotting)を生ずるという重大な欠点を有する。レーヨ
ンは、高温、例えば、150℃において、その引張特性の高パーセンテージを保
持する。これらの材料の性質を向上させるために多くの研究が行われてきた。
一つのアプローチとして、PETよりも高引張強さで、高引張モジュラスを有し
、高温においても、これらの特性を保持するポリエステルを合成することが試み
られてきた。このような物質は、一般に、ポリエステル類の固有の長所、例えば
、化学安定性を保持する。製造され、評価されたこれとは別のポリエステル類と
しては、エチレングリコールと2,6−ナフタレンジカルボン酸との縮合ポリマ
ーであるボ!月エチレンナフタレート)じPEN’)、および、4,4°−ビ安
1ロ、香1m<4.4” −bibenzoic acid)とエチレングリコ
ールとノホリマーが挙げられる。4.4’−ビ安息香酸および/または2.6〜
ナフタレンジカルボン酸がPET中にコモノマーとして含まれるコポリマーは、
ヨーロッパ特許出願No、 202.6月に報告されている。4,4゛−ビ安息
香酸、2.6−ナフタレンジカルボン酸およびエチレングリコールのコポリマー
は、4.4′−ビ安息香酸対2.6−ナフタレンジカルボン酸のモル比が約1=
4以下である場合、特に、タイヤ糸を製造するのに有用であると、特開昭50−
135333に報告されている。この引例は、4.4゛−ビ安息香酸が、組成物
において、二酸の約20モル%以上を占める場合に、それが低い軟化温度と低い
ヤング率[Young’s modulus(tensile modulus
)]を有するので、その組成物は、タイヤ糸として価値がないと記載している。
この結論は、4.4′−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位が2つの二酸か
ら誘導されるモノマー単位の25%を占める(すなわち、4.4°−ビ安息香酸
から誘導されるモノマー単位対2.6−ナフタレンジカルボン酸から誘導される
モノマー単位の比が1=3である)コポリマーにおいて、軟化温度がPENにつ
いての275℃から238℃に低下したことを示す実施例によって支持されてい
る。
上記した特許の教示の観点からして、4,4°−ビ安息香酸から誘導されるモノ
マー単位対2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位のモル
比が、1:3より大きい2,6−ナフタレンジカルボン酸および4.4° −と
安息香酸とエチレングリコールとのコポリマー類が室温においても高温において
も優れた引張特性を有する繊維を生成することは驚くべきことである。
魚叫例男!
本発明は、4,4°−ビ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸およびエチ
レングリコールから誘導されるモノマー単位を含むが、テレフタル酸から誘導さ
れるモノマー単位を全二酸成分の約50%以上の数台まず、4,4゛−ビ安息香
酸対2.6−ナフタレンジカルボン酸の比がに3より大きいコポリエステル組成
物である。好ましくは、組成物は、結晶融点約320℃未満と、等体積部のへキ
サフルオロイソプロパツールとペンタフルオロフェノールとの溶液中、重量、体
積基準で、O1%の濃度、および、25℃で測定して、対数粘度数少なくとも約
Q、 8dl/gとを有する。高モジュラス繊維の溶融紡糸用の最も良好な組成
物は、4,4゛−ビ安息香酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導さ
れるモノマー単位を約40 : 60〜60:40の比で含み、最良の結果は、
2つの二酸のほぼ等モル量で得られる。
ポリマーを溶融紡糸用に適当にするためには、対数粘度数的0.5dl/g〜約
1゜Odl/g以下の範囲を有する中間分子量のコポリエステルを溶融重合によ
って製造し、ついで、固体状態で、温度約220〜約270℃に、ポリマーの対
数粘度数が少なくとも約1.Qdl/gに増大するに十分な時間加熱する。中間
分子量のコポリエステルは、(1) ジアルキル2.6−ナフタレンジカルボキ
シレートをモル基準で約40〜約60部、ジアルキル4,4゛−ビベンゾエート
を約60〜約40部、およびエチレングリコールを少なくとも約100部含む溶
融混合物をエステル交換触媒とともに温度約200℃に加熱し、十分な副生成ア
ルコールを留去して、低分子量のポリエステルを生成させ、(2) この低分子
量ポリエステルを溶融状態で重縮合触媒とともに温度約240℃〜約290℃に
加熱して、対数粘度数的0.8dl/g〜約1.0dl/gの範囲を有する中間
分子量のポリエステルを生成させる二とにより、2工程において製造することが
できる。2つの二酸の好ましいジアルキルエステルは、ジメチルエステルであり
、この時、副生成アルコールは、メタノールである。
本発明のコポリエステル類は、比較的低い溶融温度において高引落比で紡糸する
ことにより、高モジュラスの繊維に1工程で溶融紡糸される[すなわち、ボス1
−紡糸延伸工程(post−spinning draw 5tep)なしであ
る]。溶融温度が高くなると、高モジュラスを有する紡糸された繊維を得るため
により高い引落比を必要とする。本方法によって製造される繊維は、少なくとも
約150gpdのモジュラスを有し、最も好ましい組成物は、少なくとも約20
0gPdのモジュラスを有する。
置皿の同車l凪朋
I2111は、本発明のコポリエステル類の溶融温度を組成物の関数としてプロ
ットしたものである1組成は、合わせた2つの二酸モノマー単位についての4.
4゛−ビ安息香酸のモル%として表される。
図2は、数個の異なる溶融温度において等モル量の2つの二酸を含有する組成物
についての引落比の関数として繊維モジュラスをプロットしたものである。
図3は1.4.4’−ビ安息香酸と2,6−ナフタレンジカルボン酸とを50=
50のモル比および60:40のモル比で有する組成物について、引落比対繊維
モジュラスの対数を10ノドしたものである。
図4は、PETの単一繊維についてと、2つの二酸を50 : 50のモル比で
有する本発明のコポリエステルについての室温および150℃における応力−歪
曲線を示す。
魚呵の詳胆な説朋
本発明は、4.4“−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位の数対2,6−ナ
フタレンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数の比が約1:3より大き
い、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4.4゛−ビ安息香酸およびエチレング
リコールから誘導されるモノマー単位を含むポリエステル組成物を開示する。
これらのポリマー類は、射出または圧縮成形によるフィルム、造形物品、および
高モジュラス繊維の製造に有用である。ポリマーの溶融温度が約320℃未満で
ある組成物は、溶融処理を必要とする用途に好ましい。
本発明のポリマー類は、特に、高モジュラス繊維を製造するのに有用である。
4.4′−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位対2,6−ナフタレンジカル
ボン酸から誘導されるモノマー単位の比が、溶融温度が約320℃未満である限
りにおいて、1.3より大きい場合には、繊維は、溶融紡糸により容易に製造す
ることができる。繊維紡糸用には、2つの二酸から誘導されるモノマー単位の比
が約40 : 60〜約60:40の範囲である場合に、より良好な結果が得ら
れる62つの二酸が約等量存在する場合に、最も良好な結果が得られる。
溶融紡糸用に有用な組成物には、繊維がもはや溶融紡糸することができないか、
、Flるいは、繊維の性質がもはや有用でなくなる程にその性質を変化させない
限り、その他のモノマー類も含有させることができる。したがって、例えば、下
記構造式■で示される2、6−ナフタレンジカルボン酸モノマー単位が、本発明
の主題で7)るが、2.6−ナフタレンシ′オーlしくIT)、2−ヒドロキシ
−6−ナフトエ酸(III)、または、これらの混合物も本組成物中に含有させ
ることができる。
同様に、4.4°−ビ安息香酸モノマー単位(IV)は、本明細書で開示される
組成物に必須のものであるが、4.4“−ビフェノール(V)、4−ヒドロキシ
−4“−ビフェニルカルボン1i9(Vl)およびこれらの混合物も含有させる
ことができる。
芳香族リングのいくつかの水素を非反応性の基で置換したらのも、本発明の範囲
に含まれる。適当な置換基としては、ハロゲン原子、例えば、フッ素、塩素、臭
素またはヨウ素: 約4個以下の炭素原子を有する低級アルキル基、例えば、メ
チル、エチル、n−ブチルまたはt−ブチル; および、約4個以下の炭素原子
を有する低級アルコキシ基、例えば、メトキシ、工l・キシまたはブトキシが挙
げられる。エステル結合以外の少粟の結合、例えば、アミド結合も、本発明の範
囲内に含まれる。したがって、アルコールおよびフェノールモノマー類のアミン
類縁体も低レベル含有させることができ、これらの例としては、エチレンジアミ
ンおよび4−アミノ安息香酸が挙げられる。プレフタル酸も、テレフタル酸から
誘導されるモノマー単位が二酸モノマー単位の約50%以上を占めない限り、コ
モノマーとして含有させることができる。
また、少量の高級グリコール類、例えば、1.3−プロパンジオール、1,4−
ブタンジオールおよびプロピレングリコールで、エチレングリコールを代替する
こともできる。最後に、その他の二官能価または多官能値上ツマー類については
、特に上記しなかったが、これらも含有させることができる。
良好な繊維特性に必要とされる高分子量を達成するためには、出発モノマー類中
のヒドロキシ基の数が、カルボン酸基の数とほぼ等しいことが必要である。した
がって、純粋な2.6−ナフタレンジカルボン酸と純粋な4.4°−ビ安息香酸
とが酸モノマーである組成物については、モル基準でのエチレングリコールの量
は、この2つの三原を合わせた量にほぼ等しい必要がある。前記三原をその他の
モノマーで代替すると、高分子量ポリエステルを製造するのに必要とされる化学
量論量を達成するために必要とされるグリコールの量が変化することとなる。
本組成物で使用されるモノマー類は、当分野で周知の方法により、容易に製造さ
れる。二酸モノマーは、遊離酸またはそのジメチルエステル類として、ファイン
ゲミカルの市販供給元から購入することができる。エチレングリコールは、複数
の製造者により市販されている。
2.6−ナフタレンジカルボン酸、4.4°−ビ安息香酸およびエチレングリコ
ールのコポリエステル類の結晶融点は、2つの三原の相対皿に従い変化する。
これら組成物の数個の融点を実施例6の後の表1に示す、融点は、合わせた三原
のモル%として測定し、4.4°−ビ安息香酸の量の関数として、図1において
、プロットする。4.4°−ビ安息香酸のモル%が約40%〜約60%の範囲で
ある場合には、コポリエステルの融点は、約り60℃〜約305℃の範囲である
。
これは、繊維を溶融紡糸するために好ましい範囲である。
上記範囲の上限においては、ポリマーの熱分解が、繊維の高引張特性を達成する
ことが困難な程速く、分子量を低下させる。上記温度範囲の下限においては、ポ
リエステルは、低結晶性を有し、生成する繊維の引張特性が乏しい。繊維の溶融
紡糸用の熱的性質と結晶性との最良の組み合わせは、この範囲の中間に位置する
。融点、および、図1に示したDSCデータ中、ΔH,により測定した結晶性は
、4,4°−ビ安息香酸のモル%が約20%〜約40%の範囲内である場合に、
最小値を通るようである。
本明細書で開示するコポリエステル類は、ポリエステル類を製造するために通常
使用される方法により製造することができる。これらの方法としては、グリコー
ル類の三原酸クロライドとの界面縮合が挙げられる。ポリマー類は、グリコール
類の酸もしくは酸のエステルとの溶融縮合により製造することもできる。これら
の方法は、一般に、当分野で周知である。
所望の繊維特性を達成するためには、高い対数粘度数(”1.V、”)によって
示唆されるように、高分子量を達成することが必要である。紡糸繊維は、等体積
部のへキサフルオロイソプロパツールとペンタフルオロフェノールとの溶液中、
重17体積基準で0.1%濃度、および25℃で測定した場合に、好ましくは、
■ V 値少なくとも約0.8dl/gを有する。一般に、紡糸後、この1.V
、を達成するために、紡糸前に、1.V、少なくとも約1.0dl/gを有する
ポリマーを溶融紡糸し、熱的分解および痕跡量の水分による加水分解が、紡糸さ
れた繊維の■ v、を約0.8dl/g未満の値に低下させないようにすること
が好ましい。
T、V 約1.0dl/g未満を有するポリマー類の溶融紡糸は、有効に行うこ
とができるが、水分は、さらに注意深く除去することが必要であり、高温におけ
るポリマーの滞留時間は、短縮する必要がある。
上記のように高い1.V、を有するポリマーは、まず、1.V、範囲的0.5〜
約1.0dl/gを有する中間分子量のポリエステルを製造し、ついで、固相重
合により、分子量を増大し、1.V、を少なくとも約1.0dl/gにすること
により製造することができる。
同相重合用の中間分子量のポリエステルを製造する好ましい方法は、溶融重合を
2段階て実棒する方法である。溶融重合の第1の工程は、2つの三原のジアルキ
ルエステル類の、エステル交換触媒の存在中におけるエチレングリコールとの温
度範囲約200℃〜約240℃でのエステル交換反応からなる。エステル交換反
応は、無水の条件下、不活性雰囲気(例えば、窒素)中で行われる。ジメチルエ
ステルは、好ましいジアルキルエステルである。ジエステルは、エステル交換触
媒の存在中、過剰のエチレングリコールと所望の比で混合される。エステル交換
反応を触媒する触媒は、当分野で周知であり、ルイス酸および塩基、酢酸亜鉛、
酢酸カルシウム、チタンテトラブトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド、お
よび、酢酸マンガンが挙げられる。酢酸マンガンが好ましい。エステル交換反応
が進行するにつれて、副生成アルコールは、蒸留により除去される。好ましいり
メチルエステルを使用する場合、副生成物は、メタノールである。エステル交換
反応は、通常、約10時間未満、好ましくは、2〜3時間内に完了し、1.V。
約0.2dl/g未満を有する非常に低分子量の物質を導く。
溶融重合の第2工程は1重縮合触媒を添加し、温度を約り40℃〜約290℃の
範囲に上昇させる重縮合反応からなる。この反応は、エチレングリコールが除去
され、所望の中間分子量が達成される必要があるので、好ましくは、減圧で行わ
れる。重縮合反応用の触媒は、当分野で、周知であり、例えば、ルイス酸および
塩基、ポリリン酸、三酸化アンチモン、チタンテトラアルコキシド、ゲルマニウ
ムテトラエトキシド、有機リン酸塩、有機亜リン酸塩、および、これらの混合物
が挙げられ、トリフェニルホスフェートと三酸化アンチモンとの混合物が好まし
い。重縮合反応は、1.V、が約0.5dl/g〜約1.0dl/gの範囲とな
るまで行われ、通常、約10時間未満で完了させ、好ましくは、2〜3時間で完
了させる二とがて′きる。
中間分子量のポリエステルは、固相重合に先立って、粉末に粉砕されるか、ある
いは、ペレット化される。粉末は、乾燥し、ついで、不活性雰囲気(例えば、窒
素流)r、あるいは、減圧下で、1.V、が少なくとも約1.0dl/gに上昇
するに七分な時間、約り20℃〜約270℃の範囲に加熱される。高分子量を達
成するに必要とされる典型的な時間は、約16時間〜約24時間の範囲である。
高分子量を達成するに必要とされる時間は、温度および粉末の分子量に応じて、
長くも短くもすることができる。一般に、温度が高い程、反応は、より速く進行
する。しかし、温度は、重合の進行を妨害することとなるポリマーが凝集したり
、融合したりしない高さとするのがよい。
■ 〜′ の高いポリエステルは、高モジュラスの工業繊維に溶融紡糸するのに
特に適当である。溶融紡糸方法は、当分野で周知であり、PET繊維の製造にお
いて広範に使用されている。
本発明のポリエステルは、紡糸直前に乾燥され、好ましくは、乾燥雰囲気中また
は減圧下で暖めることにより乾燥される。ついで、ポリエステルは、加熱域に通
され、そこで、溶融温度より高い温度に加熱される6ついで、溶融したポリマー
は、従来からの方法により濾過され、それぞれ、−以上の穴を有する一以上の紡
糸口金を通して押し出される。ポリマーは、押し出されるにつれて、押出速度よ
りもはるかに速い速度でリールに引き取られる。引取速度対押出速度の比が引落
比である。押し出されるにつれて、繊維は、ガスまたは空気流中で急冷(冷却)
され、繊維の延伸が起こる点が局在化される。
本発明のコポリエステル類が、予期に反して、溶融紡糸条件に応じて、従来のポ
リマー類またはサーモトロピックな液晶ポリマー類の特徴である溶融紡糸挙動を
示すことが発見された。従来の繊維は、高引張特性を達成するために、通常、別
個のポスト紡糸工程で延伸する必要がある。サーモトロピックな液晶ポリマー類
は、通常、後続の延伸工程を必要とすることなく、高モジュラスの繊維に紡糸す
ることができる。しかし、液晶ポリマー類は、通常、延伸することができない。
本発明のコポリエステル類では、比較的低い溶融温度と高い引落比に維持するこ
とにより、後続の延伸工程を必要とすることなく、単一の紡糸工程で、優れた引
張特性を達成することができる。溶融温度がコポリエステルの融点の直ぐ上にあ
る場合には、優れた引張特性は、比較的低い引落比で達成することもできる。
溶融温度が高くなるにつれ、高引張特性を達成するために、より高い引落比を必
要とする。これらのデータは、はぼ等モル量の2.6−ナフタレンジカルボン酸
と4.4°−ビ安息香酸とを含有するコポリエステルについて、実施例9〜27
および表2中に詳細に示されている。
種々の量の2つの三原を含有するコポリエステル類について、同様の結果が得ら
れた。例えば2図3は、300″Cにおける等モル量の2つの三原成分を含有す
る組成物(H成約285℃)について、ならびに、315℃および334℃にお
けるモル比60・40の4.4′−ビ安息香酸および2.6一ナフタレンジカル
ボン酸から誘導されるモノマーを含有する組成物(融点的304℃)についての
繊維モジュラスの間数として、引落比の対数のプロットを示す。両者の組成物に
ついて、紡糸モジュラスは、引落比とともに増大することが認められる。また、
60:40組成物について、溶融温度が高くなるにつれて、特定のモジュラスを
達成するために、より高い引落比を必要とすることも認められる。図3において
は、等モル量の2つの三原を含有する組成物は、60:40組成物よりも高モジ
ュラスを生成することが明らかである。
溶融温度を低く、かつ、引落比を高く保った場合の紡糸繊維で繊維モジュラスが
高くなるという事実は、紡糸中の応力によるものである。より低い温度において
生成するが、溶融温度が高く、引落比が高い程、紡糸中に大きい応力を生じ、細
長いポリマー鎖のそれ自体繊維方向への延伸されやすさを増大することとなる。
したがって、高応力は、紡糸された繊維において、引張モジュラスを高めること
となる。
紡糸繊維において、高引張特性を生ずる条件下でコポリエステル類を溶融紡糸す
る場合、繊維は、一般に、はとんど、恐らくは、数%しか延伸することができな
い。しかし、引張特性を比較的低くするように、繊維を低応力条件下で紡糸する
と、紡糸された繊維は、それらを後続の工程において、高温で延伸し、引張特性
を高くすることができるという点で、従来の繊維と同等以上の挙動をする。繊維
の引張特性は、延伸において向上するが、これらは、高応力下で達成されるもの
程、高くない(すなわち、低溶融温度および高引落比である。)。
後続の延伸工程を必要とすることなく、単一の紡糸工程で高引張特性をもたらす
条件下で繊維を紡糸することができるという事実は、それが繊維製造方法を単純
化することができるので、大きな価値を有する。対照的に、PETは、連続法で
紡糸されるが、その方法は、紡糸後、PET繊維を延伸する必要があるので、本
発明の方法よりもより複雑である。
本発明の繊維の貴重な特性は、室温においても、高温においても、優れた引張特
性を有することである。例えば、4,4゛−ビ安息香酸と2.6−ナフタレンジ
カルボン酸との50・50コポリマー製の繊維は、室温(382gpd vs、
115 gpd )および150°C(154gpd vs、 57gpd)で
、市販されているPETタイヤ糸[Hoechst Ce1anese Cor
porationによって製造されている登録商標トレビラタイブ800 (T
revira Type 800)高デニール工業用タイヤ糸]の引張モジュラ
スの2倍以上の引張モジュラスを有する。
本発明の繊維のもう一つの貴重な性質は、これらが市販のPETタイヤ糸に比べ
て、熱空気収縮率が小さいことである。例えば、50 : 50コポリマー製の
糸は、熱空気収縮率約0.7〜0.8%を有するのに対し、Hoechst C
e1anese Corporation社製の登録商標トレヴイラD 240
(Trevira口240)高デニール工業用糸は、熱空気収縮率約5.4%
を有する。
本明細書で教示したコポリエステル類を用いて製造される繊維および糸は、その
他のポリエステル繊1i(例えば、PET)の多くのように、紡糸後、後続の工
程で処理することができる。したがって、繊維および糸は、最終目的用途に応じ
て、−以上の仕上げ工程で処理することができる。糸は、また、従来技術を用い
て、互いにより合わせたり、貼り合わせたりして、タイヤコードを製造すること
ができる。
本発明のコポリエステル類は、工業的繊維および基以外に、その他の目的用途を
有する。例えば、コポリエステル類は、モノフィラメント高デニール単一フィラ
メント繊維として、押し出すことができる。コポリエステル類は、また、高引張
特性を有する造形物品に射出成形したり、テープ類として押出成形することがて
きる。二軸延伸フィル11類を含めてフィルム類は、当分野で周知の方法により
、これらのコポリエステル類から製造することができる6造形物品は、また、圧
縮成形により製造することもできる。これは、極めて高融点の組成物について特
に有用である。
当業者が本発明をさらに十分に理解できるように、以下、実施例を記載するが、
これは、本発明を限定するものではない。
鴫計上
窒素導入口および導出口、温度計、コンデンサ、ならびに、メカニカルスターラ
ーを備えた1、 IJ・71−ルの三径樹脂フラスコに、ジメチル2.6−ナフ
タレンジカルボキシレート29g<0.11888モル)、ジメチル4,4°−
ビベンゾエート32.1.g(0,11888モル)、エチレングリコール36
.77g(0゜5930モル)および酢酸マンガン・4水和物0.070gを入
れた。メタノールを留去しながら、この混合物を220℃に2.5時間加熱しな
。トリフェニルホスフェート0.0675gと、三酸化アンチモン0.0225
9gとからなる重縮合触媒を混合物に添加した。生じた混合物を、撹拌しながら
、270”Cに加熱した。ついで、減圧とし、温度を283℃に上昇させ、この
温度に2.5時間保持した。生成したポリマーを室温まで冷却し、等体積部のへ
キサフルオロイン10パノールおよびペンタフルオロフェノールの溶液中、重量
/体積基準で0.1%の濃度、および25℃で決定したL V、0.85dl/
gを有する中間分子量のコポリエステルを得た。ポリマーは、融点287℃と、
D、S、Cで測定して融解熱44.6j/gとを有した。
上記中間分子量のポリマーを粉砕して、No、 20メツシユの篩を通して篩分
けした。ついで、減圧下、粉末を220℃で24時間固相重合して、以下に記載
する条件下で、1.V、1.38dl/gを有する分子量の増大したポリエステ
ルを得た。
溶融温度は、288°であり、融解熱は、62j/gであった。
実施例 2〜6
エチレングリコール、4,4°−ビ安息香酸および2.6−ナフタレンジカルボ
ン酸から製造されるその他のポリマー組成物を実施例1の方法に従い製造した。
実施例1の4,4°−ビ安息香酸:2.6−ナフタレンジカルボン酸の50=5
0組成物を含め、これらの組成物の熱的性質を表1に要約する。融点は、2つの
三原のモル06として測定し、4.4′−ビ安息香酸量の関数として、図1にプ
ロワ1−シた。
モルl”’ IJ、 温度” Tg AHf幻!fi BBA 包V1」肛−A
u−Ms。
1 50 147 285° なし 622 0 0.58 265° 998
763 20 1.25 238° 123° 414 40 N、D、”2
63° 126″′445 60 1.40 304° なし 6゜6 100
363° なし 89
(1) 4.4’−ビ安息香酸と2.6−ナフタレンジカルボン酸とを合わせた
もののモル%として表した4、4′−ビ安息香酸のモル%(2) DSCによる
吸熱ピーク
(3) ペンタフルオロフェノール/ヘキサフルオロイソプロパツール溶液に不
溶。決定できない。
寒捲声−1
実施例1の組成を有し、L V、1.32を有するポリマーの試料を減圧下13
0℃で一晩乾燥した。ポリマーを溶融温度297℃で溶融紡糸し、押出量0.1
28g/分で0020”径のキャピラリーを通し、単一フィラメント繊維を生成
させた。175鵬/分で引き取る前に繊維を空気中で急冷し、6.66pfの繊
維を得た。これは、紡糸(spinnjng) 360で引落比に相当した。へ
STM試験方法D3822を用いて、単一繊維の引張特性を測定した。この試験
は、3”ゲージ長さと歪み速度60%で行った。gPd靭性(T)/I伸び(E
)/gpdモジュラス(11)として表した繊維の引張特性は、 T/E/M=
11 、6gpd/3 、8%/382gPdであった。繊維は、ホットシュ
ー(hot 5hoe)上で、さらに延伸することはできながった。
実施例 8
溶融温度283℃と押出速度0.161g/分とを用いて、実施例7と同様の組
成を有し、1.V、1.15を有するポリマーのもう一つの試料を実施例1に記
載したと同様に押し出した。5.8dpfの繊維を250曹/分で引き取った。
これは、紡糸引落比409に相当し、実施例7に前述した方法に従い測定した場
合に、引張特性T/E/1l=8.4gpd/4.1%/406gpdを有する
フィラメントを与えた。
X謙暦−2二λヱ
実施例1の組成と、1.V、1.46とを有するポリマーのもう一つの試料を紡
糸に先立って乾燥した。紡糸中の溶融温度を変化させ、繊維試料を種々の引取速
度で収集した以外、ポリマーを実施例7におけると同様に押し出した。単一繊維
引張特性および繊維の引取比を表2に示した。実施例7に記載した方法に従い、
引張特性を測定した。
衣ス
溶融温度 引取 引張特性 引落
ン【友191 (T、) (g+/win) DPF T(d)E$)/M(d
lピー−931フ° 25 72 2.2/82/87 3310 3+ブ
50 34 2j/47/I11 7011 3+7° 100 20 3j/
29/149 12012 317° 200 5.9 5.2/llj/22
3 402+3 317° 330 6.0 5.415.8/264 395
+4 308° 25 67 1.8/96/67 3615 308° 50
39 2.6/19/153 5916 3011° 100 14 4.0
/6.0/201 17517 308° 200 g、6 7.1/6.7/
269 275+g 30g@330 4.11 9.515.2/33849
0+9 298” 25 47 2.0/15/+011 5220 299’
″ 50 27 4.4/+1/235 81121 299″’ +00 1
3 5.3/4.5/267 18022 299° 200 5.9 11.
7/4.9/315 400213 299° 330 3.5 10.7/4
.11/345 68024 290° 25 46 2.9/9.8/118
5225 290’ 50 30 5.415.4/285 7926 2B
9” 100 13 9.215.6/322 19027 2g9° 200
7.0 +0.2/4.5/366 340これらのデータは、靭性およびモ
ジュラスの繊維引張特性が、引落比の増大および紡糸溶融温度の低下とともに増
大することを示す0例えば、コポリエステルを溶融温度290℃で紡糸する場合
、この溶融温度は、融点より約5℃のみ高く、紡糸繊維は、引落比的79でモジ
ュラス約285gPdを有する(実施例25)。
これと同じポリマーの溶融温度が約317℃である場合、紡糸された繊維のモジ
ュラスは、引落比的120で約149gpdであるが(実施例11)、引落比的
400で、紡糸繊維のモジュラスは、約223〜264gpdの範囲内である(
実施例12および13)、最良の引張特性が、最低の溶融温度および最高の引落
比で得られることも、表2から認められる。このポリマーについて、数個の異な
る溶融温度で、繊維モジュラスvs、引落比を図2にプロットする。一般的な傾
向は、図2においても明らかとなり、高引張特性を達成するためには、より高い
引落比がより高い溶融温度で必要とされる。
最低の引落比とより高い紡糸温度とされるで製造された3つの試料、実施例9.
14および19は、ホットシュー(hOj 5hoe)上、200℃で延伸する
ことができ、引張特性の向上した繊維を与える。その他の繊維試料は、はとんど
、延伸することができない。延伸した繊維の向上した引張特性は、表3に示す。
延住繊秩例囲張符牲
ヌu1J4 uすfl、 、 丁(d)/E($)/II(d9 3、+ 6.
0/I0.47228+4 2.1 5.0/11.1/+911+9 1.4
4.7/3.5/240X旌河−ス澄
実施例7に記載したように、繊維の引張特性をまず室温で測定し、ついで、15
0℃の加熱雰囲気中で測定することにより、高温における3つのコポリエステル
組成物の引張特性を評価した。市販されているポリエステルタイヤ糸、t(oe
chst Ce1anese Corporationにより製造されている登
録商標トレビラタイプ800 (Trevira Type 800)の高デニ
ール工業用タイヤの単一フィラメント試料を比較のため同一の粂件下で実験した
。その結果を表4に示す。
また、本発明のポリマーの単一フィラメント繊維試料を紡糸するために使用する
のと同一の設備を用いて、繊維等級のPETポリマー試料を単一フィラメント繊
維に溶融紡糸した。ポリエステルは、0−クロロフェノール中8%濃度、25℃
で測定した場合、1.V、0.92dl/gを有した。この同一試料の1.V、
は、等体積部のへキサフルオロインプロパツールおよびペンタフルオロフェノー
ル溶液中、重量/体積基準0.1%濃度、および25℃で、1.22dl/gと
測定された。紡糸後、単一フィラメントPET繊維を2つのホットシュー(ho
t 5hoes)上で延伸し、引張特性を十分に発現させた。ついで、繊維を2
%歪み度で置いたラック中、繊維を、減圧下、オーブン中200℃で30分間熱
硬化させた。この“PET対照”の引張特性は、また、表4に示す、PET対照
について、および50・50コポリエステルについての室温および150℃にお
ける応カー歪み曲線を図4に示す。
紅
40:6ONDA:BBA車 5.8gpd/2.5g/324gpd 2.4
gpd/1.H/135gpd50:5ONDA:BBA車 +1.6gpd/
3.8$/382gpd 5.8gpd/4.0$/154gpd60:4ON
DA:BBA車3.Ogpd/4.0/178gpd 測定せずトレビラ 8.
5gpd/+3.7$/115gpd 5.4gpd/15.5$157gpd
タイプ800
PUT対照 10 、Ogpd/9.4$/170gpd 6.Ogpd/9.
6g/37gpd*NDA=2.6−ナフタレンジカルボン酸BBA=4.4’
−ビ安息香酸
大旌爪−スユ
実施例1の組成を有し、1.V、1.36を有するコポリエステルの試料を減圧
下−晩130℃で乾燥した。ポリマーを1”径の押出機中で溶融し、従来の溶融
ポンプを用いて押出物を紡糸パック中に計量し、そこで、70/120破砕金属
(shattered metal>を介してr過した。0.020″径のキャ
ピラリーを有する20穴の環状紡糸口金を通して289℃における溶融物を押し
出した。生じるフィラメントにクロスフロークエンチ(Crossflow q
uench)を適用し、繊維の延伸点(drag paint>を局在化するこ
とにより、安定な紡糸環境を与え、繊維にその長さ方向に沿って低デニールの変
動を有する1111維を生成する安定な紡糸過程を生成した。ゴデツトシステム
の周りに通過させる前に、紡糸仕上げで糸を目直しした。
この糸は、最終的に、レーゾナ(Leesona)タイプのワイングーに引き取
った。ボッマー処理量は、7.06g/分であった。300+e/分で引き取ら
れた210デニールの糸(引落比=224)は、引張特性T/E/1l=9.5
gpd15.2%7295gPdを有した。400謳/分で引き取られた糸(引
落比−298)は、引張特性T/E/l1l=10.6gpd/4.9%/32
1gpdを有した。紡糸溶融温度は、注意深く、可能な限り低く選択したが、紡
糸過程の良好な実施を妨げる程低くは選択しな力)つな。
200℃での2%熱延伸は、糸の引張特性をT/E/l1=9.3gpd15.
9%7267gpdから10.5gpd/4.1%/300gpdに向上させる
こともまた見1λだした。AST−試験法D885を使用し、10”の長さと6
0%の歪み速度で、より糸(こつ1)て試験した。
X様態−ユ麿
はぼ等モル量の2つの三原およびL V、1.36を有する乾燥ツボ1ジエステ
ルの試料を溶融し、長さ0.250”と幅0.005”とを有するスロットダイ
を0.3g/分で通し押し出した。押出物を空気中で冷却し、生成するテープを
緩やかな速度で引き取った。^STM試験0882を用い、テープ試料の引張特
性を測定し、表5に示した。比較のため、Hoechst Ce1anese
Corporation製の登録商標ベクトラ(Vectra)液晶ポリマーの
試料を同様に押し出してテープとしたが、この弓I張特性は、靭性69kpsi
; 伸び、 2.3%; モジュラス、3.5kkps+であった。
表5
溶融温度 引取 幅 厚さ 引落比 −一用ff1(℃)1分 (インチ) (
シ) ) T(kpsi)/E(1)/M(kkpsi)297° 5 0.0
70 +、00 !7.9 43j/2.1/3.0290° 5 0.200
1.30 4.8 34.7/3.2/1.729ピ 4 0.080 +、
54 10.1 34.2/2j/2j287° 10 0.060 +、10
111.9 61.2/3.6/2.9%謄例−ユユ
プラスチコールモデル64 (Plasticor Model 64)射出成
形装置を用い、310℃で、実施例1の方法に従い調製した対数粘度数1.21
dl/gを有するコポリエステルを射出成形し、1/8”×3/8”X2−1/
2”引っ張りおよび曲げ試験片とした。^STM試験法D638およびD790
を用い、以下の機械的性質を測定した。引張強度、6.9Ksi; モジュラス
、645Ksi; 破断伸び、1゜28%: 破断時における曲げ強度、 13
.84Ksi; 5%歪み時の曲げ強度、 17.97Ksi; および、曲げ
モジュラス、560Ksi。比較のため、数個のその池の市販されている物質の
モジュラスを測定した。■、V、0.76dl/gを有するPET成形樹脂、3
17Ksi; 登録商標セラネックス2002(CELA)IEX 2002)
ポリブチレンテレフタレート、370Ksi; および、ナイロン66(Nyl
on66)、 172Ksi、これらのモジュラス値は、本発明のコポリエステ
ルについてのモジュラス値645biよりも著しく低かった。
大旌鍔−ユノ
等モル量の2つの三原を含有する組成物を用いて、実施例29の方法に従い製造
した糸について、熱空気収縮率の測定を行った。応力または歪みを加えなかった
測定する長さの糸を、オーブン中、350°Fで30分間加熱し、その試料を室
温に冷却し、しかる後、長さの%変化を決定することにより、測定を行った。
Hoechst Ce1anese Corporation製の高デニール工
業用糸、登録商標トレビラD240 (Trevira 0240)の試料につ
いて同様の方法を用b1て、比較測定をも行った。
本発明の糸は、熱空気収縮率0.7〜0,8%を示し、他方、トレビラD240
は、熱空気収縮率5.4%を示した。
本発明の上記した実施態様は、単なる例であり、当業者であれ(i′、その変形
をすることができることは、理解されるはずである。したがって、本発明番よ、
本明細書に記載された実施態様に限定されるものではなく、添付の請求の範囲も
こ記載された請求項によってのみ限定され、定義されるものである。
FIG、i
合わせた三原につし1ての4,4′−ビ安息香酸のモル%捩
i
昧=1−−^U紺り番1山壷
物
(特許法第184条の8)
請求の範囲
1.2.6−ナフタレンジカルボン酸、4.4′−ビ安息香酸およびエチレング
リコールから誘導される七ツマ一単位を含むが、テI/フタル酸がら誘導される
モノマー単位を全三原モノマー単位の約50%以上の敷金まず、2.6−ナフタ
レンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数対4,4゛−ビ安息香酸から
誘導される七ツマ一単位の数の比が、約40 : 60〜約60:40の範囲で
あり、等体積部のへキサフルオロイソプロパツールとペンタフルオロフェノール
との溶液中、重量/体積基準で0.1%濃度、および25℃で測定した場合、対
数粘度数が、少なくとも約1.0dl/gである高分子量ポリエステル組成物。
2、 約320℃以下の結晶融点を有する、請求項1に記載のポリエステル組成
物。
3、 前記比が、約50 : 50である、請求項1に記載のポリエステル組成
物。
4 前記繊維が、25℃で、初期モジュラス少なくとも約300gpdを有する
、請求項3に記載のポリエステル組成物を含む繊維。
5 25℃で、引張強度少なくとも約8g/デニールを有する、請求項4に記載
のII&維。
6、 前記繊維が、25℃で、初期モジュラス少なくとも約200gpdを有す
る、請求項1に記載のポリエステル組成物を含む繊維。
7 前記繊維が、25℃で、初期モジュラス少なくとも約300 gpdを有す
る請求項1に記載のポリエステル組成物を含む繊維。
8 請求項1に記載のポリエステル組成物を含むフィルム。
9、 請求項1に記載のポリエステル組成物を含む二軸延伸フィルム。
10、 請求項1に記載のポリエステル組成物を製造するための方法であって、
等体積部のへキサフルオロインプロパツールとペンタフルオロフェノールとの溶
液中、重量/体積基準で0.1%濃度、および25℃で測定して、固有粘度数少
なくとも約0.5dl/gを有する中間分子量のポリエステルを合成し; さら
に、
前記中口分子量のポリエステルを、固体状態で温度範囲約り20℃〜約270′
Cに、その対数粘度数が少なくとも約1.0dl/gに増大するに十分な時間な
0熱する。
各工程を含む方法。
11、 前記合成工程が、
2.6−ナフタレンジカルボン酸またはそのアルキルもしくはジアルキルエステ
ルをモル基準で約40〜約60部、4,4°−ビベンゾエートまたはそのアルキ
ルもしくはジアルキルエステルを約60〜約40部、および、エチレングリコー
ルを少なくとも約100部含む溶融混合物を、エステル交換触媒の存在中、約り
00℃〜約240℃の温度に加熱して、低分子量のポリエステルを形成し、 さ
らに、
前記低分子量のポリエステルを、溶融状態で、重縮合触媒の存在中、温度約24
0℃〜約290°Cに加熱して、前記中間分子量ポリエステルを生成する:
各工程を含む、請求項10に記載の方法。
国際調査報告
国際調査報告
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、 SE)、0A(B
F、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、T
G)、AT、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH,DE、 DK。
ES、FI、 GB、 HU、JP、 KP、 KR,LK、 LU、 MG、
MW、 NL、 No、 PL、 RO,SD、 SE、SU
Claims (23)
- 1.2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4′−ビ安息香酸およびエチレング リコールから誘導されるモノマー単位を含むが、テレフタル酸から誘導されるモ ノマー単位を全二酸モノマー単位の約50%以上の数含まず、2,6−ナフタレ ンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数対4,4′−ビ安息香酸から誘 導されるモノマー単位の数の比が1:3より大きいポリエステル組成物。
- 2.結晶融点が、約320℃未満である、請求項1に記載のポリエステル組成物 。
- 3.等体積部のヘキサフルオロイソプロパノールとペンタフルオロフェノールと の溶液中、重量/体積基準で0.1%濃度、および25℃で測定した場合、対数 粘度数が、少なくとも約0.8dl/gである、請求項1に記載のポリエステル 組成物。
- 4.前記繊維が、モジュラス少なくとも約150gpdを有する請求項1に記載 のポリエステル組成物を含む高モジュラス繊維。
- 5.請求項1に記載の組成物を含む造形物品。
- 6.前記2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数対4 ,4′−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位の数の比が、約40:60〜約 60:40の範囲である、請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 7.前記2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数が、 前記4,4′−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位の数にほぼ等しい、請求 項1に記載のポリエステル組成物。
- 8.ポリエステル繊維が、モジュラス少なくとも約200gpdを有する請求項 7に記載のポリエステル組成物を含む高モジュラスポリエステル繊維。
- 9.対数粘度数少なくとも約1.0dl/gを有する請求項1に記載のポリエス テル組成物を合成するための方法であって、(a)等体積部のヘキサフルオロイ ソプロパノールとペンタフルオロフェノールとの溶液中、重量/体積基準で0. 1%濃度および25℃で測定して、固有粘度数約0.5dl/g〜約1.0dl /gを有する中間分子量のポリエステルを合成し;さらに、 (b)前記中間分子量のポリエステルを、固体状態で温度範囲約220℃〜約2 70℃に、前記ポリエステルの対数粘度数が少なくとも約1.0dl/gに増大 するに十分な時間加熱する; 各工程を含む方法。
- 10.対数粘度数的1.0dl/gを有する請求項6に記載のポリエステル組成 物を合成するための方法であって、 (a)ジアルキル2,6−ナフタレンジカルボキシレートをモル基準で約40〜 約60部、ジアルキル4,4′−ビベンゾエートをモル基準で約60〜約40部 、および、エチレングリコールをモル基準で少なくとも約100部を含む溶融混 合物を、エステル交換触媒とともに、約200℃〜約240℃の温度範囲に、十 分な副生成アルコールが留去され、低分子量のポリエステルが生成するまで加熱 し; (b)前記低分子量のポリエステルを、溶融状態で、重縮合触媒とともに、温度 約240℃〜約290℃に加熱して、対数粘度数約0.5dl/g〜約1.0d l/gを有する中間分子量のポリエステルを生成させ;さらに、(c)前記中間 分子量のポリエステルを、固体状態で温度約220℃〜約270℃の範囲に、そ の対数粘度数が約1.0dl/gより大きい値に増大するに十分な時間加熱する ; 各工程を含む方法。
- 11.前記ジアルキル2,6−ナフタレンジカルボキシレートが、ジメチル2, 6−ナフタレンジカルボキシレートであり、前記ジアルキル4,4′−ビベンゾ エートが、ジメチル4,4′−ビベンゾエートであり、前記副生成アルコールが 、メタノールである、請求項10に記載のポリエステル組成物を合成するための 方法。
- 12.請求項2に記載のポリエステル組成物を溶融状態で押し出し、この押し出 されたポリエステルを連続繊維として引き取る各工程を含む高モジュラスのポリ エステル繊維を製造するための方法であって、前記連続繊維がモジュラス少なく とも約150gpdを有するように、溶融温度および引落比が選択される方法。
- 13.請求項12の方法によって製造される高モジュラスポリエステル繊維。
- 14.請求項13の高モジュラス繊維を含むタイヤコード。
- 15.請求項7に記載のポリエステル組成物を溶融状態で押し出し、この押し出 されたポリエステルを連続繊維として引き取る各工程を含む高モジュラスのポリ エステル繊維を製造するための方法であって、前記連続繊維がモジュラス少なく とも約200gpdを有するように、溶融温度および引落比が選択される方法。
- 16.請求項15の方法によって製造される高モジュラスポリエステル繊維。
- 17.請求項16の高モジュラス繊維を含むタイヤコード。
- 18.請求項1に記載の組成物を含む成形物品。
- 19.請求項1に記載の組成物を含む押出テープ。
- 20.請求項1に記載の組成物を含む二軸延伸フィルム。
- 21.請求項1に記載の組成物を含む高強度モノフィラメント。
- 22.本質的に、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4′−ビ安息香酸およ びエチレングリコールから誘導されるモノマー単位からなるポリエステル組成物 であって、2,6−ナフタレンジカルボン酸から誘導されるモノマー単位の数対 4,4′−ビ安息香酸から誘導されるモノマー単位の数の比が、約40:60〜 約60:40の範囲であるポリエステル組成物。
- 23.請求項22に記載の組成物を含む高モジュラスポリエステル繊維。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US73555391A | 1991-07-25 | 1991-07-25 | |
US735,553 | 1991-07-25 | ||
PCT/US1991/009020 WO1993002122A1 (en) | 1991-07-25 | 1991-12-03 | Copolyesters for high modulus fibers |
Publications (1)
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