纤维强化复合材料的制作方法_2

文档序号:9793116阅读:来源:国知局
上,更优选为12. OcN/ dtex以上,进一步优选为20.0 cN/dtex以上。
[0044]另外,拉伸度优选为5.0%以下,更优选为3.0%以下。
[0045] 另外,弹性模量优选为400cN/dtex以上,更优选为500cN/dtex以上。
[0046] 本发明中的全芳香族聚酯纤维的制造可以通过公知的熔融挤出方法进行。
[0047] 例如,通过使用如图4所示的熔融纺丝装置进行。
[0048] 图4中,1为纺丝头,2为纺丝箱体,3为纺丝口模,4为加热器,5为保温筒。
[0049] 全芳香族聚酯系聚合物通常被粒料化以适于熔融纺丝,使用挤压型的挤出机。被 挤出的聚合物通过配管,向纺丝头1输送,以齿轮栗等公知的计量装置(未图示)计量,在纺 丝箱体2内通过过滤器之后,进入纺丝口模3。从聚合物配管至纺丝口模3的温度优选为聚合 物的熔点以上、热分解温度以下。
[0050] 通过将加热器4和保温筒5设置在纺丝口模3的正下方,使被排出的纤维的直径稳 定化,并且通过外部气体抑制纺丝口模的表面温度和纺丝口模下的气氛温度的变化,在气 流中的细化变得均匀,存在容易形成不产生断线或绒毛等的、稳定的纺丝的趋势。
[0051 ]另外,优选纺丝口模孔内的剪切速度为1〇4~105sec'本发明中所说的剪切速度 γ由下式求出。
[0052] γ =4Q/jir3
[0053](其中,r为纺丝口模孔的半径(cm),Q为每个单孔的聚合物排出量(cm3/sec))
[0054] 在上述范围时,存在纤维的取向变得充分、容易得到细纤度的纤维、容易得到目的 物性的趋势。
[0055] 另外,在全芳香族聚酯纤维的情况下,难以通过纺丝卷取后的后续工序进行拉伸, 因此,为了得到单丝纤度在4.Odtex以下的多丝,优选从尽可能细的孔排出树脂。为此,纺丝 口模的孔径(直径)优选为〇.2mm以下,更优选为0.18mm以下。
[0056] 另外,适合于熔融纺丝的全芳香族聚酯系聚合物优选熔点+ 30°C、剪切速度 lOOOsecT1时的恪融粘度为lOPoise以上、50Poise以下。为该范围时,能够稳定地制造单丝纤 度在4. Odtex以下的全芳香族聚酯纤维。即,恪融粘度低于lOPoise时,从口模挤出的聚合物 容易成为水滴状,存在纺丝的稳定性不足的趋势。熔融粘度超过50P 〇ise时,由于纤度变细, 可能发生单丝断裂,存在纺丝的稳定性不足的趋势。
[0057] 其中,熔融粘度定义为:使用CAPIL0GRAPH(东洋精机制作所制、型号1B),用直径 0.5mm、长度5_的喷嘴,将试样以熔点+30°C升温,在试样通过喷嘴时施以lOOOsecT 1的剪切 速度时的粘度。
[0058] 如上所述操作纺丝得到的全芳香族聚酯纤维,用油剂赋予装置6赋予规定的油剂 之后,用第一导丝辊7和第二导丝辊8拉取,卷绕在卷取筒管9(纺丝卷取筒管)上。
[0059]在制造单丝纤度为4.Odtex以下的全芳香族聚酯纤维时,在第二导丝辊8与卷取筒 管9之间测得的纺丝卷取张力优选为5cN以上、60cN以下,更优选为10cN以上、50cN以下,进 一步优选为20cN以上、40cN以下。张力低于5cN时,由于纤维松弛,线在第二导丝辊8上缠绕, 或者引起卷取筒管9的形状不良。通常,如果是单丝纤度超过4. Odtex的纤维,即使纺丝卷取 张力为70~100cN左右时,也能够稳定地卷取而不会出现纺丝卷取筒管的形状破坏。但单丝 纤度为4. Odtex以下时,在纺丝卷取张力超过60cN的情况下,纺丝中发生断线、或者随后的 卷取工序中发生单丝断裂或原纤化,存在丝品质受到损害的趋势。
[0060] 其中,本发明中,纺丝卷取张力表示用卷取筒管9卷取时对张力进行测定而得到的 值。
[0061] 单丝纤度为4.Odtex以下时,每根单丝的强度降低,即便是一点点的损伤,都容易 引起原纤化、单丝断裂和断丝。另外,全芳香族聚酯纤维的拉伸度远低于一般的聚酯纤维, 因此,无法吸收纤维所受到的张力,这也成为原纤化和断丝的原因。另外,单丝纤度为 4.Odtex以下时,纺丝卷取筒管的体积密度增高。此时,交错地压在一起的单丝彼此容易勒 入,因此,在解开纺丝卷取筒管的纤维时,由于单丝彼此相互影响而发生元纤化或单丝断裂 等。由此,通过在纺丝时使卷取张力为5cN以上、60cN以下,尽可能降低纺丝卷取时的线所受 到的负荷,尽可能降低纺丝卷取筒管的体积密度,减轻单丝的勒入,由此,能够防止原纤化、 单丝断裂和断丝,能够稳定地制造高品质的单丝纤度4. Odtex以下的全芳香族聚酯纤维。
[0062] 如上所述得到的全芳香族聚酯纤维即使为单丝纤度在4.Odtex以下的细纤维,在 后述的重卷和热处理中也能够没有单丝断裂或原纤化,是随后的工序通过性也优异的高品 质的纤维。
[0063] 通过纺丝得到的全芳香族聚酯纤维能够直接使用,优选通过进行热处理进一步高 强度化、高弹性化。此时,优选在热处理前,将纺丝卷取筒管的纤维一次重卷在其它的热处 理用筒管上,进行包装。
[0064] 此时,在制造单丝纤度4.Odtex以下的全芳香族聚酯纤维时,通过使纺丝工序中的 纺丝卷取张力在5cN以上、60cN以下,重卷中的纤维的解开性良好,没有单丝断裂或断线,能 够得到高品质的线。
[0065]向热处理用筒管重卷时,优选使包装的体积密度为0.0 lg/cc以上、1. Og/cc以下、 更优选为0.8g/cc以下,以使得固相聚合均匀地进行。
[0066] 这里,体积密度是根据由包装的外尺寸和作为芯材的热处理用筒管的外尺寸求得 的纤维的占有体积Vf (cc)、以及纤维的质量Wf (g),通过Wf/Vf算出的值。其中,占有体积Vf 是通过实际测量包装的外形尺寸,假定重卷后的筒管为轴对称进行计算而求出的值,Wf是 根据纤度和卷取长度算出的值,或者是根据卷取前后的质量差实际测得的值。为了降低体 积密度,优选使重卷速度为500m/分钟以下,更优选为400m/分钟以下。
[0067] 热处理优选以上述全芳香族聚酯纤维的熔点以下的温度进行。由此,全芳香族聚 酯纤维进行固相聚合,能够提高强度、弹性模量。此外,热处理时,由于存在纤维间容易熔接 的趋势,为了防止纤维间的熔接,优选从常温起阶段性地上升直至熔点以下的温度。
[0068] 热处理中,为了使固相聚合稳定地进行,优选在不活泼气体气氛下进行。其中,在 从成本的方面考虑而使用干燥空气时,优选预先在露点一40°C以下进行除湿。即,这是因为 一旦在固相聚合时存在水分,就会引发水解,有时会导致强度无法充分提高。
[0069] 热处理后的纤维能够以包装体的形态直接作为制品提供,但是为了提高制品搬运 效率,优选再次重卷在纸管等上。热处理后的重卷时,重卷的速度的上限没有特别限制,从 减轻对纤维的损伤的观点考虑,优选为500m/分钟以下,更优选为400m/分钟以下。
[0070] 作为本发明中使用的含有全芳香族聚酯纤维的纤维构造体(2),可以列举仅由全 芳香族聚酯纤维构成的纤维构造体或者由全芳香族聚酯纤维和无机纤维构成的纤维构造 体等。
[0071] 本发明中,使用仅由全芳香族聚酯纤维构成的纤维构造体时,能够更有效地抑制 飞散,因而优选。
[0072] 另外,为由全芳香族聚酯纤维和无机纤维构成的纤维构造体时,全芳香族聚酯纤 维在纤维构造体(2)中优选为50质量%以上。
[0073] 本发明中使用的全芳香族聚酯纤维和无机纤维,为了利用其强度,优选以长纤维 的形式使用。更优选这些以无捻的多丝形式使用。
[0074] 另外,根据增强形态,也可以以短纤维的形式使用。
[0075] 另外,全芳香族聚酯纤维和无机纤维的形态可以相同,也可以不同。
[0076] 另外,仅由无机纤维构成的纤维构造体(1)和含有全芳
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