JPH0376809B2 - - Google Patents
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- JPH0376809B2 JPH0376809B2 JP61052634A JP5263486A JPH0376809B2 JP H0376809 B2 JPH0376809 B2 JP H0376809B2 JP 61052634 A JP61052634 A JP 61052634A JP 5263486 A JP5263486 A JP 5263486A JP H0376809 B2 JPH0376809 B2 JP H0376809B2
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Description
「産業上の利用分野」
本発明は改良されたポリパラフエニレンテレフ
タルアミド(以下PPTAと略す)系フイルムに関
するものであり、更に詳しくは透明で且つ優れた
機械的特性を示し、特に1軸方向の機械的特性に
優れ且つ、該方向に直角な方向に於いても十分実
用に耐える機械的物性を持つたPPTA系フイルム
に関するものである。
「従来の技術」
PPTAに代表される直線配位性の芳香族ポリア
ミドは特に優れた結晶性や高い融点、また剛直な
分子構造により、耐熱性および高い機械的強度を
有しており近年時に注目されている高分子素材で
ある。
しかしPPTAの欠点として、有用な高分子量の
ポリマーは有機溶剤に難溶であり、濃硫酸等の無
機の強酸が溶剤として用いられねばならないとい
うことが挙げられ、これを回避するために例えば
特公昭56−45421号公報では、直線配位性芳香族
ポリアミドの芳香核にハロゲン基を導入した単位
と、PPTA以外の芳香核に置換基をもたない芳香
族ポリアミドを共重合することにより有機溶剤に
可溶と為し、それからフイルムを得んとする提案
もある。しかし、これはモノマーが高価なためコ
ストが高くなる上に、折角の直線配位性芳香族ポ
リアミドの耐熱性や結晶性を損なう欠点がある。
一方、剛直性高分子を溶媒に溶解させた際、ある
重合度以上、ある濃度以上、ある温度条件下で結
晶を構成することは古くから理論的にも実験的に
も明らかにされていた〔P、J、フローリー:
Proc.Roy.Soc.、A234、73、(1956)〕。
近年、1軸方向の機械的物性を必要とするフイ
ルム、例えば磁気テープ用ベースフイルム等への
要求性能は益々高くなつてきているが、前述のよ
うな結晶状態にある光学異方性を示す高分子溶液
の結晶の配向を乱すことなくスリツトより押出
し、フイルムを得ることができれば、高強度、高
モジユラスを有するフイルムになることは容易に
期待される。実際、特公昭59−14567号公報は、
光学異方性を有する芳香族ポリアミド溶液スリツ
トから短かい空気層を介して凝固浴中に押出す方
法を開示し、高物性を得ているが、これでは、フ
イルムの長尺方向(以下MD方向と略す)の機械
的強度のみ強く、それと直交するフイルムの幅方
向(以下TD方向と略す)方向の機械的強度が極
端に弱く、容易に裂け、さらにフイブリル化しや
すいものしか得られないのみならず、ポリマーが
液晶として集合したドメイン構造を有するため、
その集合したドメイン構造が残り、得られたフイ
ルムは一般に不透明となる。
そこで上記欠点が生じないようなフイルムの製
造方法が種々検討された。例えば特公昭57−
35088号公報は、光学異方性を有する直線配位性
の芳香族ポリアミド溶液を、リングダイより押し
出しインフレーシヨン法を用いて、ドープの状態
で2軸方向に同時流延させた後、湿式凝固させる
ことにより等方性の良いフイルムが得られるとし
ている。しかし、得られたフイルムは、機械的物
性が低いという欠点があつた。
また、特公昭57−17886号公報は、光学異方性
を有する直線配位性の芳香族ポリアミド溶液を凝
固直前に、該ドープが光学等方性となる温度まで
加熱したのち凝固することによつて、透明で機械
的物性が等方的であるフイルムを得ている。この
方法は新しい概念のすぐれた方法ではあるが、今
一歩機械的性質、特に磁気テープ用ベースフイル
ム等が必要とするモジユラスが、不足している。
一軸方向の機械的物性を出すために通常行なわ
れるのはその方向への熱延伸であるが、一般に直
線配位性の芳香族ポリアミドは、熱可塑性にとぼ
しい上、特に直線配位性のポリアミドでは結晶化
しやすく、ガラス転移温度も不明瞭であつて、フ
イルムを成形したのちに、さらに熱延伸すること
はほぼ不可能で、熱延伸によつてフイルムの物性
を向上させることはきわめて困難であり、前述の
方法(特公昭57−17886号公報の方法)で得られ
たフイルムも熱延伸することは困難である。
「解決しようとする問題点」
以上のように、直線配位性芳香族ポリアミドを
光学異方性ドープより、フイルムを成形した場
合、MD方向のみ機械的強度が強く、TD方向の
機械的強度は極端に弱く、簡単に裂けるもの、あ
るいは液晶の集合したドメイン構造が残つた不透
明のフイルムしか得られない。これを避けようと
して光学等方性ドープを用いようとすれば、有用
な高分子量のPPTA系ポリマーでは極めて高粘度
で、約5重量%以下のポリマー濃度でないと製膜
不能となり、この濃度の光学等方性ドープから製
膜したフイルムは、凝固に際してボイドを生成し
やすく、また機械的物性も全く不十分である。
既に工業的に繊維が生産されているPPTA又は
PPTA系ポリマーを用いて、透明性に優れ、且つ
一軸方向のフイルムの機械的物性、特に高いモジ
ユラスを持つフイルムは、実現されていない。
本発明の目的は、このような好ましい特性を持
つPPTA系フイルムを提供せんとするところにあ
る。
「問題点を解決するための手段」
本発明者らは、特公昭57−17886号公報の技術
で得られるフイルムの高モジユラス化について検
討を続けるうちに、湿式製膜されたフイルムを、
その製造工程の特別な工程では予想以上の延伸が
可能であり、該延伸したのち乾燥することによつ
て、フイブリル化もせず、延伸方向と直角方向に
も裂けにくく且つ、延伸方向に機械的性質、特に
高いモジユラスをもつフイルムが得られることを
見出し、その方法により高結晶配向度を達成で
き、しかも、偏光顕微鏡観察して従来の液晶ドー
プに特異的に見られる密な縞が観測されない構造
を有しており、一つの方向に高強度、高モジユラ
スでありながら、それと直交する方向にも十分な
実用物性を持ちフイブリル化もせず、1方向に裂
けるような事もないという予想外の事実を見出し
本発明に到達した。
すなわち本発明は、対数粘度ηinhが3.5以上の
実質的にPPTAより成るフイルムであつて、ボイ
ド数が5個/mm2以下であり、光線透過率が55%以
上であり、フイルム表面に直角に入射したX線に
よる(200)面の回折強度が最大となる方向の結
晶配向角が30°以上70°未満であり、フイルム表面
に平行に入射したX線による(010)面の結晶配
向角が60°以下であり、破断伸度が9%以上であ
り、偏光顕微鏡観察によつて、密集した縞模様が
観測されないことを特徴とするPPTA系フイルム
に関するものである。
本発明のフイルムは、実質的に
で表わされるPPTA系から成つている。ここで、
「実質的に」なる意味は、本発明の構成要件およ
び作用効果を阻害しない範囲の少量で、PPTA以
外のポリマー〔例えば、ポリ−(m−フエニレン
テレフタルアミド)、ポリ−(p−フエニレンイソ
フタルアミド)、ポリ−(m−フエニレンイソフタ
ルアミド)、ポリ−(メチレンテレフタルアミド)、
脂肪族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエス
テル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ尿素等〕
がブレンドされたり、PPTAに他のくり返し単位
(例えば、核置換されたp−フエニレン単位、核
置換されたまたは未置換のビフエニレン単位、o
−フエニレン単位、m−フエニレン単位、(ポリ)
メチレン単位、ピリジレン単位やエステル、ウレ
タン、尿素、エーテル、チオエーテルなどの結合
単位等)が共重合されたりしていてもよいことを
意味する。
本発明のポリマーの重合度は、あまりに低いと
本発明の目的とする機械的性質の良好なフイルム
が得られなくなるため、3.5以上の対数粘度ηinh
(硫酸100mlにポリマー0.2gを溶解して30℃で測
定した値)を与える重合度のものが選ばれる。
本発明のフイルムは以下に述べる6つの要件を
満たして初めて目的を達せられるものである。
まず第1に、以下に述べるボイド数が5個/mm2
以下でなくてはならない。このボイド数は次のよ
うに数える。適当な大きさのフイルム片を、透過
光を用いた通常の光学顕微鏡により、100倍から
400倍の範囲の倍率で少くとも異なつた5視野に
ついて観察し、その長径が30μ以上の大きさのボ
イド数を数え、フイルム表面1mm2当たりに換算す
る。5個/mm2以上のボイド数を有するフイルム,)
機械的物性に劣り、甚しき場合にはフイルムが雲
つて見え透明性が低下する。通常の光学等方性ド
ープより製膜したフイルムには、通常50個/mm2以
上のボイド数が観察される。
第2に、光線透過率が55%以上でなければなら
ない。光線透過率は次のように測定される。通常
の光電光度計、或いは分光光度計の液体セルをセ
ツトする場所にフイルムを張りつけ、600nmの
波長の可視光線を選択し、その透過率を測定す
る。本発明によるフイルムのひとつの重要な特徴
はこの透明性にあり、先記した如く、光学異方性
ドープを僅かなエアギヤツプを介して直接凝固浴
中に押出して得られるフイルムは失透しており、
通常は光線透過率は10%以下である。(但し、特
に厚みが薄いフイルムはこの限りでない。)この
光線透過率は勿論フイルムの厚みが増すに従つて
低下するが、本発明によるフイルムは通常用いら
れる200μ程度の厚みまでは十分55%を上回る透
明性を有する。
第3に、これから述べる、X線回折による結晶
配向角で定義されるところの面配向性を持たなけ
ればならない。即ちフイルム表面に直角に入射し
たX線による(200)面の回折強度が最大となる
方向の結晶配向角が30°以上、70°未満でありフイ
ルム表面に並行に入射したX線による(010)面
の結晶配向角が60°以下でなければならない。
X線の入射は第2図の示す如く、フイルム表面
に直角に入射する場合(以下TV方向と称する)
と表面に並行に入射する場合(以下SV方向と称
する)とに分けられる。
PPTAの結晶構造については広く論じられてお
り、例えば高柳ら〔J、Appl.Polym.Scl.、第23
巻、915ページ(1979)〕の研究がある。本発明の
フイルムはTV方向からのX線による(200)面
の反射である2θ≒23°に大きな回折ピークを持つ
が、この2θ≒23°における大きな回折強度が最大
となる方向の結晶配向角が30°以上、70°未満であ
る必要がある。更にSV方向からの入射による
(010)面の反射である2θ≒18°の大きな回折ピー
クが、赤道線上に現われるが、この2θ≒18°にお
ける結晶配向角が60°以下である必要がある。こ
れら両方の結晶配向角が満たされて初めて本発明
のフイルムが面配向の構造を持ち、更に1軸方向
に優れた機械的物性を持ち、一方この範囲から外
れた結晶配向角を持つフイルムは、1軸方向に裂
けたフイブリル化したり、または、1軸方向の機
械的物性が低く、目的とする高い機械的物性を有
するフイルムは得られない。
結晶配向角の測定方法としては公知の方法が採
用でき、例えば次のように行なう。所定の2θの角
度に計数管を置き、フイルムを180°回転すること
により回折強度曲線を得る。TVにおいては、最
高強度を中心とし、前後90°の間を回転させるべ
きである。この曲線の最高強度の最低強度点間に
引いたベースラインに対する半分の強度を示す点
に対応する、回折写真における円弧長を度で表わ
した値、即ち最高強度のベースラインに対する50
%の点に対する角度を測定し、それを試料の結晶
配向角とする。フイルムは必要により何枚か重ね
て回折強度を測れば良い。
第4に、さらに、偏光顕微鏡観察した時、密集
した縞模様が観測されないことが肝要である。
ここで、PPTAフイルムの構造について触れて
おくべきであろう。前述のような光学異方性ドー
プを単にスリツトより押出し、フイルム成形した
場合、このフイルムを直交ニコル下偏光顕微鏡観
察(約100〜1000倍)すると、第1図に示す様な
密集した縞模様が見られる。この縞模様はPPTA
の繊維で、公知の方法(例えば特公昭55−14170
号公報の方法)で製造した、すでに上市されてい
るケプラー
を同じ偏光顕微鏡観察しても見られ
る。これは、ドブら〔J.Polym.Sci.Polym.Phys.、
第15巻、第2201ページ(1977)〕の提唱する、い
わゆるプリーツシート構造と関連したものであろ
うと推定される。
この縞模様は、前述のように、プリーツシート
状の凝集構造と関連していると考えられる。縞模
様は、通常の光学顕微鏡によつても認めることが
できるが、偏光顕微鏡を用いて、直交ニコルまた
は直交ニコルに近い状態で観察すると、より鮮明
に、種々の色をもつた縞として、第1図のように
観測される。偏光顕微鏡における倍率は、通常の
100〜1000倍で十分である。なお観察時にオリー
ブ油やヨウ化メチレンなどの浸液を用いるなどの
通常の工夫が施されてよい。縞と縞の間隔は偏光
顕微鏡観察のみでは定量化するのが難しい。した
がつて、「密集した縞模様」とは、通常の偏光顕
微鏡で用いられる倍率で確認できる程の間隔であ
ることを意味する。前述したように、光学異方性
ドープを単にスリツトより押出し、すぐさま凝固
させたフイルムは、通常、第1図のように、0.1
〜0.4umの間隔またはそれ以下の間隔をもつた縞
模様を有しており、その縞模様と直角方向に裂
け、簡単にフイブリル化した。
本発明のフイルムは、1軸方向に高配向である
にもかかわらず、上記の高配向のPPTAフイルム
に見られた縞模様を有しないので、高強度、高モ
ジユラスであり、1方向に裂けず、フイブリル化
しにくいという優れた特徴をもつている。
このことは、本発明のフイルムの第5の要件で
あるところの破断伸度が9%以上であり、かつ一
方向において51Kg/mm2以上の強度を有するという
要件によつて、一層強固に保証される。また、第
6の要件として本発明のフイルムの密度は1.383
g/cm3である。
次にこのようなPPTA系フイルムを得るための
方法について述べる。
本発明のPPTA系フイルムの成型に用いるドー
プを調製するのに適した溶媒としては、98重量%
以上の濃度の硫酸、クロル硫酸、フルオル硫酸ま
たはそれらの混合物である。硫酸は100%以上の
もの、即ち発煙硫酸、トリハロゲン化酢酸など
を、本発明の効果を損わない範囲で混合して用い
てよい。また、ドープ中のポリマー濃度は、常温
(約20℃〜30℃)またはそれ以上の温度で光学異
方性を示す濃度以上のものが好ましく用いられ、
具体的には約10重量%以上、好ましくは約12重量
%以上で用いられる。ドープのポリマー濃度の上
限は特に限定されるものではないが、通常は25重
量%以下、特に高いηinhのPPTAに対しては20重
量%以下が好ましく用いられる。また、ドープに
は普通の添加剤、例えば、増量剤、除光沢剤、紫
外線安定化剤、熱安定化剤、抗酸化剤、顔料、溶
解助剤などを混入してもよい。
ドープが光学異方性か光学等方性であるかは、
特公昭50−8474号公報記載の方法で調べることが
できるが、その臨界点は、溶媒の種類、温度、ポ
リマー濃度、ポリマーの重合度、非溶媒の含有量
等に依存するので、これらの関係を予め調べるこ
とによつて、光学異方性ドープを作り、光学等方
性ドープとなる条件に変えることで、光学異方性
から光学等方性に変えることができる。
本発明の機械的性質にすぐれた透明フイルムを
得る方法は、ドープを支持面上にフイルム状にし
た後、凝固に先立つてドープを光学異方性から光
学等方性に変えることが特徴であるが、光学異方
性から光学等方性にする方法は、具体的には、支
持面上にフイルム状にした光学異方性ドープを、
凝固に先立つて、吸湿させてドープを形成する溶
剤の濃度を下げて、溶剤の溶解能力及びポリマー
濃度の変化により、ドープを光学等方性域に転移
させる、あるいは、吸湿によるドープの光学異方
性領域の変化に加えて加熱することでドープを昇
温し、ドープの相を光学等方性に転移させること
を同時又は逐次的に併用することで達成できる。
ドープを吸湿させる方法としては、絶対湿度1
g(水)/Kg(乾燥空気)以上、好ましくは3g
(水)/Kg(乾燥空気)以上、さらに好ましくは
10g(水)/Kg(乾燥空気)以上、特に好ましく
は20g(水)/Kg(乾燥空気)以上で且つ相対湿
度99%以下の雰囲気中を通過させることで達成す
ることができる。また吸湿と同時又は吸湿させた
後加熱を併用する方法においては、例えば、硫酸
を溶媒に使つた時光学異方性が実質的に消失し、
ドープが光学等方性に転化する温度は、ポリマー
濃度、ポリマーの重合度、硫酸濃度、ドープの厚
み、更には吸湿の程度により変動するが、通常約
45℃以上が好ましく用いられる。
このようにPPTA系の光学異方性ドープを光学
等方性に転化させ、特に吸湿と加熱を併用して、
光学等方性に転化させる方法は得られるフイルム
の透明性が一段とすぐれているため好んで用いら
れ、本発明のPPTA系フイルムを容易に得るため
の手段である。
凝固液として使用できるのは、例えば、水、約
7.0重量%以下の希硫酸、約20重量%以下のカセ
イソーダ水溶液及びアンモニア水、約50重量%以
下の塩化ナトリウム水溶液及び塩化カルシウム水
溶液などである。凝固浴の温度は特に制限される
ものではなく、通常約0℃〜80℃の範囲で行なわ
れる。
凝固されたフイルムはそのままでは酸が含まれ
ているため、加熱による機械的物性の低下の少な
いフイルムにするには酸分の洗浄、除去をできる
だけ行なう必要があり、具体的には約5000ppm以
下、好ましくは500ppm以下まで行なわれるべき
である。
洗浄液としては水が通常用いられるが、必要に
応じて温水で行なつたり、アルカリ水溶液で中和
洗浄した後、水などで洗浄するのもよい。また、
洗浄方法は、洗浄液中でフイルムを走行させても
よいし、洗浄液を噴霧するのもよい。
本発明の機械的性質にすぐれたフイルムを得る
ためには、前述した製膜方法に加え、次に述べる
延伸によつて達成される。
すなわち、凝固したフイルムを、水洗によつて
溶剤を除去した後、乾燥する前に、実質的に溶剤
は含まず且つ水分を含む膨潤状態で1軸に延伸す
る、いわゆる湿式延伸する方法である。
凝固水洗したフイルムの水分は、一般に、ドー
プ中のポリマー濃度、凝固浴の温度に依存するが
本発明を効果的に実施する上で上記フイルムの水
分は、ポリマー100重量部に対し50重量部以上が
好ましく用いられ、上記水分を含む状態で1.05倍
以上の、通常用いられる方法、例えば、ロール周
速差により、あるいはテンターを用いて延伸が行
なわれる。ここで最高延伸倍率は、約2.5倍で、
それ以上延伸すると切断したり、延伸した方向の
結晶配向角が小さくなり過ぎ、延伸した方向と直
角の方向の機械的強度が弱く、裂けやすくなるば
かりでなく、フイブリル化も起こすようになるの
で、2.5倍以下が好ましく用いられる。また、延
伸倍率1.05倍以下では、本発明の結晶配向角から
外れるため、本発明のPPTA系フイルムの特徴と
する高強度、高モジユラスが達成できない。
延伸されたフイルムは乾燥をうけるが、いかな
る方法でも良く、常温で風乾、加熱された非活性
気体、例えば空気、窒素、アルゴンなどでの雰囲
気下の乾燥、加熱ロール上での乾燥、テンターで
の加熱雰囲気下の乾燥などいずれでも良い。ま
た、乾燥のとき、通常は延伸の効果を失なわない
ために、又は、フイルムに皺が寄るのを防ぐた
め、フイルムの平面性を出すため、緊張下又は定
長下に、フイルムの収縮を制限して行なわれる。
乾燥温度は、常温以上また、機械的強度を効果的
にするためには、高温の方が好ましく、100℃以
上、さらに好ましくは200℃以上が用いられる。
乾燥の最高温度は、特に限定されるものではない
が、乾燥エネルギーやポリマーの分解性を考慮す
れば、500℃以下が用いられる。
本発明のフイルムを製造する上で、上記の工程
はいずれも回分式に行なわれても連続的であつて
もよく、また全工程を通して連続してフイルムを
走行させつつ製造することも好ましい実施態様の
1つである。また任意の工程で油剤、識別用の染
料などをフイルムに付与することも行なわれてさ
しつかえない。
以下に実施例を示すが、これらの実施例は本発
明を説明するものであつて、本発明を限定するも
のではない。なお、実施例中特に規定しない場合
は重量部または重量%を示す。対数粘度ηinhは、
98%硫酸100mlにポリマー0.2gを溶解し、30℃で
常法で測定した。ドープの粘度は、B型粘度計を
用い1rpmの回転速度で測定したものである。フ
イルムの厚さは、直径2mmの測定面を持つたダイ
ヤルゲージで測定した。強伸度及びモジユラス
は、定速伸長型強伸度測定機によりフイルム試料
を100mm×10mmの長方形に切りとり、最初のつか
み長さ30mm、引張り速度30mm/分で5枚の荷重一
伸長曲線を描き、これより算出したものである。
密度測定は、四塩化炭素−トルエンを使用した密
度勾配管法で行なつた。
参考例
低温溶液重合法により次の如くポリパラフエニ
レンテレフタルアミド(以下PPTA)を得た。特
公昭53−43986号公報に示された重合装置中でN
−メチルピロリドン1000部に無水塩化リチウム70
部を溶解し、次いでパラフエニレンジアミン48.6
部を溶解した。8℃に冷却した後、テレフタル酸
ジクロライド91.4部を粉末状で一度に加えた。数
分後に重合反応物はチーズ状に固化したので、特
公昭53−43986号公報記載の方法にしたがつて重
合装置より重合反応物を排出し、直ちに2軸の密
閉型ニーダーに移し、同ニーダー中で重合反応物
を微粉砕した。次に微粉砕物をヘンシエルミキサ
ー中に移し、ほぼ等量の水を加えさらに粉砕した
後、濾過し数回温水中で洗浄して、110℃の熱風
中で乾燥した。ηinh6.5の淡黄色のPPTAポリマ
ー95部を得た。なお、異なつたηinhのポリマー
は、N−メチルピロリドンとモノマー(パラフエ
ニレンジアミンおよびテレフタル酸ジクロライ
ド)の比、または/およびモノマー間の比等を変
えることによつて容易に得ることができる。
実施例 1
ηinhが5.5のPPTAポリマーを99.7%の硫酸に
ポリマー濃度13.0%で溶解し、60℃で光学異方性
のあるドープを得た。このドープの粘度を常温で
測定したところ、14500ポイズだつた。製膜しや
すくするために、このドープをタンクに入れ約70
℃に保つた。その時も上記と同じく光学異方性を
有し、粘度が4200ポイズだつた。タンクからギア
ポンプを経てダイに至る1.5mの曲管を約70℃に
保ち、0.2mm×300mmのスリツトをもつたダイか
ら、鏡面に磨いた110℃に保つたハステロイ製の
ベルトにキヤストし、20℃で相対湿度68%の雰囲
気中に40秒間保つた後、凝固し連続的に製膜し
た。製膜途中凝固直前のベルト上よりドープをサ
ンプリングしたところ、かなりの高粘度で光学等
方性であつた。
凝固したフイルムをとり出して常温の水で1晩
洗浄し、水分を測定したところ、ポリマー100重
量部に対し、350重量部の水を含んでいた。水を
含んだままのフイルムを、定速伸長型強伸度測定
機の100mm幅のチヤツクにはさみ100mmの長さか
ら、MD方向に1.5倍延伸しそのまま200℃の熱風
を当て定長乾燥を行なつた。このフイルムの性質
を第1表に示す。
比較例 1
実施例1において、水洗した水を含んだフイル
ムを延伸せず、200℃に設定された熱風乾燥機で
実施例1と同様に定長乾燥した。このフイルムの
性質を第1表に示す。
比較例 2
実施例1において、ダイの5cm直下に、25℃の
水のはいつた凝固浴を置いて、ドープをダイより
押出し、一旦空気層を通して、凝固浴に導き入
れ、ドープの吐出速度の3倍で連続的に巻取つ
た。
凝固したフイルムをとり出して常温の水で1晩
洗浄し、水分を測定したところ、ポリマー100重
量部に対し、280重量部の水を含んでいた。水を
含んだままのフイルムを、実施例1と同じ方法で
MD方向に延伸を試みたが、TD方向に簡単に裂
けるため、延伸ができなかつた。そこで、水洗し
たフイルムを延伸せず、100℃の熱風で定長乾燥
した。それでもTD方向に裂けたが、何故か行な
ううち1枚が得られたので、このフイルムの性質
を第1表に示す。
比較例 3
実施例1で調整したドープを、−40℃露点乾燥
された窒素雰囲気下のボツクス中にて、110℃に
保たれた200mm角のガラス板上に、0.1mmの段のつ
いたアプリケーターで、製膜した。
40秒後ガラス板上のドープは、光学異方性を保
つたままであつたが、そのドープをガラス板と共
に乾燥ボツクスより取り出し、すぐに20℃の水に
入れ凝固させた。できたフイルムは、不透明で実
施例1と同じ方法で洗浄し、MD方向に延伸した
が、切れるものがほとんどで、1.2倍程伸びたも
のもあつたが、それを乾燥する時に破れてしまつ
た。そこで、水洗したフイルムを延伸せず、100
℃の熱風で定長乾燥した。このフイルムの性質を
第1表に示す。
実施例 2
ηinhが6.2のPPTAを99.6%の硫酸に、60℃で
ポリマー濃度が14.0%になるように溶解した。こ
のドープは80℃で光学異方性を示し、粘度は3300
ポイズであつた。このドープを25℃のガラス板上
に、0.1mmの段差のついたアプリケーターにより
塗布した。その後、絶対湿度7.5g(水)/Kg
(乾燥空気)に保たれた18℃の空気中で1分間放
置した後のドープを採取して分析したところ、硫
酸濃度が94.4%まで低下するぐらいまでに吸湿し
ていることが分つた。しかし、この時点ではドー
プはまだ不透明であり、この後、乾燥窒素オーブ
ン中で120℃に90秒間加熱したところ、光学等方
性化してドープは透明となつた。これを15℃の水
で凝固させた後、5%のカセイソーダ水溶液で中
和処理を行ない、その後更に水洗して酸分の濃度
を400ppmとした。
この水洗したフイルムの水分を測定したとこ
ろ、ポリマー100重量部に対し、330重量部の水を
含んでいた。水を含んだままのフイルムを、実施
例1と同じ方法でMD方向に1.4倍延伸しそのま
ま250℃の熱風を当て定長乾燥を行なつた。この
フイルムの性質を第1表に示す。
比較例 4
実施例2において、水洗した水を含んだフイル
ムを延伸せず、250℃の熱風を当て、実施例2と
同様に定長乾燥した。このフイルムの性質を第1
表に示す。
"Field of Industrial Application" The present invention relates to an improved polyparaphenylene terephthalamide (hereinafter abbreviated as PPTA) film, and more specifically, it is transparent and exhibits excellent mechanical properties, particularly in the uniaxial direction. The present invention relates to a PPTA-based film that has excellent mechanical properties, and has sufficient mechanical properties for practical use even in a direction perpendicular to said direction. ``Prior art'' Linearly coordinated aromatic polyamides, such as PPTA, have attracted attention in recent years because of their excellent crystallinity, high melting point, and rigid molecular structure, resulting in heat resistance and high mechanical strength. It is a polymer material that has been However, a disadvantage of PPTA is that useful high molecular weight polymers are poorly soluble in organic solvents, and strong inorganic acids such as concentrated sulfuric acid must be used as the solvent. Publication No. 56-45421 discloses that by copolymerizing a unit in which a halogen group is introduced into the aromatic nucleus of a linearly coordinating aromatic polyamide and an aromatic polyamide other than PPTA that does not have a substituent in the aromatic nucleus, it can be used in organic solvents. There is also a proposal to make it soluble and make a film from it. However, this method has the disadvantage that the monomer is expensive, which increases the cost, and it also impairs the heat resistance and crystallinity of the linearly coordinated aromatic polyamide.
On the other hand, it has long been known both theoretically and experimentally that when a rigid polymer is dissolved in a solvent, it forms crystals at a certain degree of polymerization, at a certain concentration, and at a certain temperature. P. J. Flory:
Proc.Roy.Soc., A234, 73, (1956)]. In recent years, the performance requirements for films that require uniaxial mechanical properties, such as base films for magnetic tapes, have become higher and higher. If a film can be obtained by extruding the molecular solution through a slit without disturbing the crystal orientation, it is easily expected that the film will have high strength and high modulus. In fact, Special Publication No. 59-14567,
A method of extruding an aromatic polyamide solution having optical anisotropy from a slit through a short air layer into a coagulation bath has been disclosed, and high physical properties have been obtained. The mechanical strength is strong only in the film width direction (hereinafter abbreviated as TD direction), but the mechanical strength in the film width direction (hereinafter abbreviated as TD direction), which is perpendicular to this direction, is extremely weak, and not only can the film be easily torn and also easily fibrillated, but , because the polymer has a domain structure assembled as a liquid crystal,
The assembled domain structure remains and the resulting film is generally opaque. Therefore, various methods of producing films that do not have the above-mentioned drawbacks have been investigated. For example, special public service in 1977-
Publication No. 35088 discloses that a linearly coordinated aromatic polyamide solution having optical anisotropy is extruded from a ring die, simultaneously cast in a doped state in two axes using an inflation method, and then wet-cast. It is said that by solidifying it, a film with good isotropy can be obtained. However, the resulting film had the drawback of poor mechanical properties. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 57-17886 discloses that a linearly coordinated aromatic polyamide solution having optical anisotropy is heated to a temperature at which the dope becomes optically isotropic immediately before solidification, and then solidified. As a result, a film is obtained that is transparent and has isotropic mechanical properties. Although this method is an excellent method based on a new concept, it still lacks mechanical properties, especially the modulus required for base films for magnetic tapes. In order to obtain mechanical properties in a uniaxial direction, hot stretching in that direction is usually carried out, but in general, linearly coordinated aromatic polyamides have poor thermoplasticity, and especially linearly coordinated polyamides. It is easy to crystallize, the glass transition temperature is unclear, and it is almost impossible to further heat stretch the film after forming it, and it is extremely difficult to improve the physical properties of the film by hot stretching. It is also difficult to hot stretch the film obtained by the method described above (method disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-17886). ``Problem to be solved'' As described above, when a film is formed from linearly coordinated aromatic polyamide by optically anisotropic doping, the mechanical strength is strong only in the MD direction, and the mechanical strength in the TD direction is The only result is an extremely weak and easily torn film, or an opaque film in which a domain structure of liquid crystals remains. If an attempt is made to use an optically isotropic dope to avoid this, useful high molecular weight PPTA polymers have extremely high viscosity, and film formation becomes impossible unless the polymer concentration is approximately 5% by weight or less. Films made from isotropic dopes tend to produce voids during solidification, and their mechanical properties are also completely inadequate. PPTA or fibers already produced industrially
A film with excellent transparency and mechanical properties in the uniaxial direction, particularly high modulus, has not been realized using a PPTA-based polymer. An object of the present invention is to provide a PPTA film having such favorable characteristics. "Means for Solving the Problems" While continuing to study how to increase the modulus of a film obtained using the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-17886, the inventors of the present invention discovered that a wet-formed film was
A special step in the manufacturing process allows for more stretching than expected, and by drying it after stretching, it does not fibrillate, is resistant to tearing even in the direction perpendicular to the stretching direction, and has mechanical properties in the stretching direction. discovered that it was possible to obtain a film with particularly high modulus, and by this method it was possible to achieve a high degree of crystal orientation, and also to create a structure in which the dense stripes that are characteristic of conventional liquid crystal doping were not observed when observed with a polarizing microscope. It has the unexpected fact that it has high strength and high modulus in one direction, but also has sufficient practical physical properties in the direction perpendicular to it, and does not fibrillate or tear in one direction. Heading The present invention has been arrived at. That is, the present invention provides a film substantially made of PPTA with a logarithmic viscosity ηinh of 3.5 or more, a void count of 5 voids/mm 2 or less, a light transmittance of 55% or more, and a film that is perpendicular to the film surface. The crystal orientation angle in the direction in which the diffraction intensity of the (200) plane due to incident X-rays is maximum is 30° or more and less than 70°, and the crystal orientation angle of the (010) plane due to incident X-rays parallel to the film surface is 30° or more and less than 70°. The present invention relates to a PPTA film characterized in that the angle is 60° or less, the elongation at break is 9% or more, and no dense striped pattern is observed when observed under a polarizing microscope. The film of the present invention comprises substantially It consists of the PPTA system represented by . here,
"Substantially" means that polymers other than PPTA [e.g., poly-(m-phenylene terephthalamide), poly-(p-phenylene terephthalamide)], isophthalamide), poly-(m-phenylene isophthalamide), poly-(methylene terephthalamide),
Aliphatic polyamide, aliphatic polyamide, polyester, polyimide, polyurethane, polyurea, etc.]
may be blended or blended with PPTA with other repeating units (e.g., nuclear substituted p-phenylene units, nuclear substituted or unsubstituted biphenylene units, o
-phenylene unit, m-phenylene unit, (poly)
This means that methylene units, pyridylene units, bonding units such as esters, urethanes, ureas, ethers, thioethers, etc.) may be copolymerized. If the degree of polymerization of the polymer of the present invention is too low, it will not be possible to obtain a film with good mechanical properties, which is the objective of the present invention.
(The value measured at 30°C by dissolving 0.2 g of polymer in 100 ml of sulfuric acid) is selected. The film of the present invention can achieve its purpose only if it satisfies the following six requirements. First of all, the number of voids described below is 5/mm 2
Must be below. The number of voids is counted as follows. A piece of film of an appropriate size is magnified from 100x using an ordinary optical microscope using transmitted light.
Observe at least 5 different fields of view at a magnification of 400x, count the number of voids with a major axis of 30 μ or more, and calculate the number of voids per 1 mm 2 of the film surface. Film with a number of voids of 5/mm2 or more ,)
Mechanical properties are poor, and in severe cases, the film appears cloudy and transparency is reduced. In films made from ordinary optically isotropic dopes, voids of 50/mm 2 or more are usually observed. Second, the light transmittance must be 55% or more. Light transmittance is measured as follows. A film is pasted on the liquid cell of an ordinary photoelectric photometer or spectrophotometer, a visible light beam with a wavelength of 600 nm is selected, and its transmittance is measured. One important feature of the film according to the present invention is its transparency, and as mentioned above, the film obtained by extruding an optically anisotropic dope directly into a coagulation bath through a slight air gap is devitrified. ,
Normally, the light transmittance is 10% or less. (However, this does not apply to particularly thin films.) Of course, this light transmittance decreases as the thickness of the film increases, but the film according to the present invention has a sufficient transmittance of 55% up to a thickness of about 200μ, which is commonly used. It has superior transparency. Thirdly, it must have plane orientation defined by the crystal orientation angle determined by X-ray diffraction, which will be described below. In other words, the crystal orientation angle in the direction in which the diffraction intensity of the (200) plane is maximized by X-rays incident at right angles to the film surface is 30° or more and less than 70°, and the (010) direction is caused by X-rays incident parallel to the film surface. The crystal orientation angle of the plane must be 60° or less. As shown in Figure 2, the X-rays are incident at right angles to the film surface (hereinafter referred to as the TV direction).
and when the beam is incident parallel to the surface (hereinafter referred to as the SV direction). The crystal structure of PPTA has been widely discussed, for example, by Takayanagi et al. [J, Appl. Polym. Scl., No. 23]
Volume, 915 pages (1979)]. The film of the present invention has a large diffraction peak at 2θ≒23°, which is the reflection of the (200) plane by X-rays from the TV direction. must be greater than or equal to 30° and less than 70°. Furthermore, a large diffraction peak at 2θ≈18°, which is a reflection of the (010) plane due to incidence from the SV direction, appears on the equator line, but the crystal orientation angle at 2θ≈18° needs to be 60° or less. Only when both of these crystal orientation angles are satisfied, the film of the present invention has a planar orientation structure and also has excellent mechanical properties in the uniaxial direction.On the other hand, a film with a crystal orientation angle outside of this range has A film that is fibrillated torn in the uniaxial direction or has low mechanical properties in the uniaxial direction cannot be obtained, and thus a film having the desired high mechanical properties cannot be obtained. A known method can be used to measure the crystal orientation angle, for example, as follows. A diffraction intensity curve is obtained by placing the counter at a predetermined 2θ angle and rotating the film 180°. For TVs, rotation should be made between 90 degrees forward and backward, centered on the highest intensity. The value of the arc length in degrees in the diffraction photograph corresponding to the point indicating half the intensity with respect to the baseline drawn between the highest and lowest intensity points of this curve, that is, 50 degrees with respect to the highest intensity baseline.
Measure the angle with respect to the % point and use it as the crystal orientation angle of the sample. If necessary, the diffraction intensity can be measured by stacking several films. Fourthly, it is important that dense striped patterns are not observed when observed with a polarizing microscope. At this point, I should mention the structure of PPTA film. When the optically anisotropic dope described above is simply extruded through a slit and formed into a film, when the film is observed under a polarizing microscope under crossed Nicols (approximately 100 to 1000 times), a dense striped pattern as shown in Figure 1 is observed. Can be seen. This striped pattern is PPTA
fibers, using known methods (for example, Japanese Patent Publication No. 55-14170)
This can also be seen when observing Kepler, which is already on the market and produced using the method described in the publication, using the same polarizing microscope. This is based on Dobb et al. [J.Polym.Sci.Polym.Phys.,
It is presumed that this is related to the so-called pleated sheet structure proposed by Vol. 15, p. 2201 (1977). This striped pattern is considered to be related to the pleated sheet-like aggregate structure, as described above. Striped patterns can also be seen with a normal optical microscope, but when observed under a polarizing microscope at crossed Nicols or close to crossed Nicols, they become more clearly visible as stripes with various colors. It is observed as shown in Figure 1. The magnification in a polarized light microscope is
100 to 1000 times is sufficient. Note that normal measures such as using an immersion liquid such as olive oil or methylene iodide may be used during observation. It is difficult to quantify the distance between stripes using polarized light microscopy alone. Therefore, "dense striped pattern" means that the spacing is large enough to be confirmed with the magnification used in a normal polarizing microscope. As mentioned above, a film obtained by simply extruding an optically anisotropic dope through a slit and solidifying it immediately has a film thickness of 0.1 as shown in Figure 1.
It had a striped pattern with an interval of ~0.4 um or less, was torn in a direction perpendicular to the striped pattern, and was easily fibrillated. Although the film of the present invention is highly uniaxially oriented, it does not have the striped pattern seen in the highly oriented PPTA film described above, so it has high strength and modulus, and does not tear in one direction. It has the excellent property of not being easily fibrillated. This is further guaranteed by the fifth requirement of the film of the present invention, which is that it has a breaking elongation of 9% or more and a strength of 51 kg/mm 2 or more in one direction. be done. Also, as the sixth requirement, the density of the film of the present invention is 1.383
g/ cm3 . Next, a method for obtaining such a PPTA film will be described. A suitable solvent for preparing the dope used for molding the PPTA film of the present invention is 98% by weight.
sulfuric acid, chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid, or a mixture thereof at a concentration above. Sulfuric acid of 100% or more, ie, fuming sulfuric acid, trihalogenated acetic acid, etc., may be mixed and used within a range that does not impair the effects of the present invention. In addition, the polymer concentration in the dope is preferably a concentration that exhibits optical anisotropy at room temperature (approximately 20°C to 30°C) or higher.
Specifically, it is used in an amount of about 10% by weight or more, preferably about 12% by weight or more. Although the upper limit of the polymer concentration of the dope is not particularly limited, it is usually 25% by weight or less, and preferably 20% by weight or less for PPTA with particularly high ηinh. The dope may also contain conventional additives, such as fillers, deglossing agents, UV stabilizers, heat stabilizers, antioxidants, pigments, solubilizing agents, and the like. Whether the dope is optically anisotropic or optically isotropic is
This can be investigated using the method described in Japanese Patent Publication No. 50-8474, but the critical point depends on the type of solvent, temperature, polymer concentration, degree of polymerization of the polymer, content of non-solvent, etc. By investigating in advance, an optically anisotropic dope is created, and by changing the conditions for an optically isotropic dope, it is possible to change from optically anisotropic to optically isotropic. The method of obtaining a transparent film with excellent mechanical properties according to the present invention is characterized by forming a dope into a film on a support surface and then changing the dope from optically anisotropic to optically isotropic prior to solidification. However, the method of converting optical anisotropy to optical isotropy is, specifically, by forming an optically anisotropic dope in the form of a film on a support surface,
Prior to coagulation, the concentration of the solvent that forms the dope by absorbing moisture is lowered, and the dope is transformed into an optically isotropic region by changing the dissolving ability of the solvent and the polymer concentration, or the dope is transformed into an optically anisotropic region by absorbing moisture. This can be achieved by simultaneously or sequentially increasing the temperature of the dope by heating in addition to the change in temperature, and transforming the phase of the dope into optical isotropy. Absolute humidity 1 is the method for making dope absorb moisture.
g (water)/Kg (dry air) or more, preferably 3 g
(water)/Kg (dry air) or more, more preferably
This can be achieved by passing through an atmosphere of 10 g (water)/Kg (dry air) or more, particularly preferably 20 g (water)/Kg (dry air) or more, and a relative humidity of 99% or less. In addition, in a method that uses heating simultaneously with moisture absorption or after moisture absorption, for example, when sulfuric acid is used as a solvent, optical anisotropy substantially disappears,
The temperature at which the dope becomes optically isotropic varies depending on the polymer concentration, polymerization degree of the polymer, sulfuric acid concentration, dope thickness, and degree of moisture absorption, but is usually about
A temperature of 45°C or higher is preferably used. In this way, the optically anisotropic dope of the PPTA system is converted to optically isotropic, especially by using a combination of moisture absorption and heating.
The method of converting to optical isotropy is preferably used because the resulting film has better transparency, and is a means for easily obtaining the PPTA film of the present invention. For example, water, approx.
Examples include dilute sulfuric acid of 7.0% by weight or less, caustic soda aqueous solution and aqueous ammonia of about 20% by weight or less, sodium chloride aqueous solution and calcium chloride aqueous solution of about 50% by weight or less. The temperature of the coagulation bath is not particularly limited and is usually in the range of about 0°C to 80°C. Since the coagulated film as it is contains acid, it is necessary to wash and remove the acid as much as possible in order to produce a film with less deterioration of mechanical properties due to heating. Preferably it should be done to 500 ppm or less. Water is usually used as the cleaning liquid, but if necessary, hot water may be used, or washing may be carried out after neutralization with an alkaline aqueous solution, followed by washing with water or the like. Also,
The cleaning method may be to run the film in a cleaning liquid or to spray the cleaning liquid. In order to obtain a film with excellent mechanical properties according to the present invention, in addition to the above-described film forming method, it can be achieved by the following stretching process. That is, this is a so-called wet stretching method in which the coagulated film is uniaxially stretched in a swollen state substantially free of solvent and containing moisture after the solvent is removed by washing with water and before drying. The moisture content of the coagulated and washed film generally depends on the polymer concentration in the dope and the temperature of the coagulation bath, but in order to effectively carry out the present invention, the moisture content of the film should be 50 parts by weight or more per 100 parts by weight of the polymer. is preferably used, and stretching is carried out in the above-mentioned water-containing state by 1.05 times or more by a commonly used method, for example, by a roll peripheral speed difference or by using a tenter. The maximum stretching ratio here is approximately 2.5 times,
If it is stretched further than this, the crystal orientation angle in the direction of cutting or stretching becomes too small, the mechanical strength in the direction perpendicular to the direction of stretching is weak, and it not only becomes easy to tear, but also fibrillation occurs. 2.5 times or less is preferably used. Furthermore, if the stretching ratio is 1.05 times or less, the crystal orientation angle deviates from the crystal orientation angle of the present invention, and therefore the high strength and high modulus characteristic of the PPTA film of the present invention cannot be achieved. The stretched film is dried by any method, such as air drying at room temperature, drying in a heated inert gas atmosphere such as air, nitrogen, argon, etc., drying on a heated roll, or drying in a tenter. Any method such as drying under a heated atmosphere may be used. In addition, during drying, the film is usually shrunk under tension or under a certain length in order to maintain the stretching effect, to prevent the film from wrinkling, and to maintain the film's flatness. It is done in a limited manner.
The drying temperature is preferably room temperature or higher, and in order to effectively improve mechanical strength, a high temperature is preferred, and 100°C or higher, more preferably 200°C or higher.
The maximum temperature for drying is not particularly limited, but a temperature of 500° C. or lower is used in consideration of drying energy and decomposability of the polymer. In producing the film of the present invention, all of the above steps may be carried out batchwise or continuously, and it is also a preferred embodiment to produce the film while running it continuously throughout the entire process. It is one of the. Further, an oil agent, an identification dye, or the like may be applied to the film at an arbitrary step. Examples are shown below, but these examples are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the invention. In the examples, parts by weight or weight % are shown unless otherwise specified. Logarithmic viscosity ηinh is
0.2 g of polymer was dissolved in 100 ml of 98% sulfuric acid and measured at 30°C in a conventional manner. The viscosity of the dope was measured using a B-type viscometer at a rotation speed of 1 rpm. The thickness of the film was measured using a dial gauge with a measuring surface of 2 mm in diameter. To measure the strength and elongation, cut the film sample into a rectangle of 100 mm x 10 mm using a constant speed extension type strength and elongation measuring machine, and draw a load-extension curve for 5 sheets at an initial grip length of 30 mm and a tensile speed of 30 mm/min. , calculated from this.
Density measurements were performed using a density gradient tube method using carbon tetrachloride-toluene. Reference Example Polyparaphenylene terephthalamide (hereinafter referred to as PPTA) was obtained by a low temperature solution polymerization method as follows. In the polymerization apparatus shown in Japanese Patent Publication No. 53-43986, N
- 70 parts of anhydrous lithium chloride in 1000 parts of methylpyrrolidone
Dissolve 48.6 parts of paraphenylenediamine and then dissolve 48.6 parts of paraphenylenediamine
part was dissolved. After cooling to 8° C., 91.4 parts of terephthalic acid dichloride was added all at once in powder form. After several minutes, the polymerization reaction product solidified into a cheese-like shape, so the polymerization reaction product was discharged from the polymerization apparatus according to the method described in Japanese Patent Publication No. 53-43986, and immediately transferred to a twin-screw closed kneader. The polymerization reaction product was finely pulverized in the reactor. Next, the finely pulverized product was transferred to a Henschel mixer, and approximately the same amount of water was added thereto for further pulverization, followed by filtration, washing in hot water several times, and drying in hot air at 110°C. 95 parts of pale yellow PPTA polymer with ηinh6.5 was obtained. Note that polymers with different ηinh can be easily obtained by changing the ratio of N-methylpyrrolidone and monomers (paraphenylenediamine and terephthalic acid dichloride), and/or the ratio between monomers. Example 1 A PPTA polymer having an ηinh of 5.5 was dissolved in 99.7% sulfuric acid at a polymer concentration of 13.0% to obtain an optically anisotropic dope at 60°C. When the viscosity of this dope was measured at room temperature, it was 14,500 poise. To make it easier to form a film, put this dope in a tank and heat it for about 70 minutes.
It was kept at ℃. At that time, it had the same optical anisotropy as above and a viscosity of 4200 poise. A 1.5m curved pipe from the tank to the die via the gear pump is maintained at approximately 70℃, and cast from the die with a 0.2mm x 300mm slit to a mirror-polished Hastelloy belt maintained at 110℃. After being kept in an atmosphere of 68% relative humidity at ℃ for 40 seconds, it solidified and was continuously formed into a film. When the dope was sampled from the belt immediately before solidification during film formation, it was found to have a fairly high viscosity and optical isotropy. The coagulated film was taken out and washed with water at room temperature overnight, and the moisture content was measured. It was found that it contained 350 parts by weight of water per 100 parts by weight of the polymer. The film, which still contains water, is placed in the 100 mm wide chuck of a constant speed stretching type strength and elongation measuring machine, stretched 1.5 times in the MD direction from a length of 100 mm, and then exposed to hot air at 200°C for constant length drying. Summer. The properties of this film are shown in Table 1. Comparative Example 1 In Example 1, the washed film containing water was not stretched, but was dried for a fixed length in a hot air dryer set at 200°C in the same manner as in Example 1. The properties of this film are shown in Table 1. Comparative Example 2 In Example 1, a coagulation bath filled with 25°C water was placed 5 cm below the die, and the dope was extruded from the die, passed through an air layer, and introduced into the coagulation bath. It was wound continuously at 3x. The coagulated film was taken out and washed with water at room temperature overnight, and the water content was measured, and it was found that it contained 280 parts by weight of water per 100 parts by weight of the polymer. The film still containing water was prepared in the same manner as in Example 1.
I tried to stretch it in the MD direction, but it was not possible because it easily tore in the TD direction. Therefore, the water-washed film was not stretched, but was dried in a fixed length with hot air at 100°C. Even so, it tore in the TD direction, but for some reason I was able to obtain one film, and the properties of this film are shown in Table 1. Comparative Example 3 The dope prepared in Example 1 was applied to a 200 mm square glass plate kept at 110° C. in a box under a nitrogen atmosphere with a -40° C. dew point, using an applicator with a 0.1 mm step. Then, a film was formed. After 40 seconds, the dope on the glass plate still maintained its optical anisotropy, but the dope was taken out of the drying box together with the glass plate and immediately placed in water at 20°C to solidify. The resulting film was opaque and was washed in the same manner as in Example 1 and stretched in the MD direction, but most of the films were broken, and some were stretched by about 1.2 times, but they were torn when they were dried. . Therefore, without stretching the film after washing with water,
Dry for a fixed length with hot air at ℃. The properties of this film are shown in Table 1. Example 2 PPTA having an ηinh of 6.2 was dissolved in 99.6% sulfuric acid at 60°C so that the polymer concentration was 14.0%. This dope exhibits optical anisotropy at 80℃ and has a viscosity of 3300
It was poise. This dope was applied onto a glass plate at 25° C. using an applicator with a step of 0.1 mm. After that, absolute humidity 7.5g (water)/Kg
When the dope was left for one minute in dry air at 18°C and analyzed, it was found that the dope had absorbed moisture to the extent that the sulfuric acid concentration had dropped to 94.4%. However, the dope was still opaque at this point, and when it was then heated to 120° C. for 90 seconds in a dry nitrogen oven, it became optically isotropic and became transparent. After coagulating this with 15°C water, it was neutralized with a 5% caustic soda aqueous solution, and then further washed with water to bring the acid concentration to 400 ppm. When the water content of this washed film was measured, it contained 330 parts by weight of water per 100 parts by weight of the polymer. The film still containing water was stretched 1.4 times in the MD direction in the same manner as in Example 1, and was then exposed to hot air at 250°C for fixed length drying. The properties of this film are shown in Table 1. Comparative Example 4 In Example 2, the washed water-containing film was not stretched, but was exposed to hot air at 250° C. and dried at a fixed length in the same manner as in Example 2. The first characteristic of this film is
Shown in the table.
【表】【table】
【表】
実施例 3
ηinhが6.5dl/gのPPTAポリマーを99.7%の
硫酸にポリマー濃度12.0%で溶解し、60℃で光学
異方性のあるドープを得た。このドープの粘度を
常温で測定したところ、16300ポイズだつた。製
膜しやすくするために、このドープを約80℃に保
つたまま、真空下に脱気した。この場合も上記と
同じく光学異方性を有し、粘度は6400ポイズであ
つた。タンクからフイルターを通し、ギヤポンプ
をへてダイに到る1.5mの曲管を約75℃に保ち、
0.2mm×300mmのスリツトを有するダイから、鏡面
に磨いたハステロイ製のベルト(2m/分で移
動)にキヤストし、相対湿度約90%の約85℃の空
気を吹きつけて、流延ドープを光学等方化し(約
12秒の滞留)、ベルトとともに、0℃の10重量%
硫酸水溶液の中に導いて凝固させた。次いで凝固
フイルムをベルトからひきはがし、約30℃の温水
中を走行させて洗浄した。洗浄の終了したフイル
ムをテンター乾燥機に入れ、定長で最初150℃の
熱風で次いで220℃の熱風で乾燥した。(フイルム
A)
一方、洗浄の終了したフイルム(約320%の水
分を含有)をテンターを用いて室温で幅方向に約
1.5倍延伸したのち、フイルムAと同様に乾燥し
て得たフイルムをフイルムBとする。
更に、洗浄の終了したフイルムを室温で長尺方
向に約1.6倍延伸したのち、フイルムAと同様に
乾燥して得たフイルムをフイルムCとする。
これらのフイルムの性質を第2表に示す。な
お、フイルムAは本発明外の比較例、フイルム
B、Cが本発明の実施例である。[Table] Example 3 A PPTA polymer having an ηinh of 6.5 dl/g was dissolved in 99.7% sulfuric acid at a polymer concentration of 12.0% to obtain a dope with optical anisotropy at 60°C. When the viscosity of this dope was measured at room temperature, it was 16,300 poise. To facilitate film formation, this dope was degassed under vacuum while being maintained at approximately 80°C. This case also had optical anisotropy as above, and the viscosity was 6400 poise. The 1.5m curved pipe from the tank through the filter to the gear pump to the die is maintained at approximately 75℃.
The cast dope is cast from a die with a 0.2 mm x 300 mm slit onto a mirror-polished Hastelloy belt (moving at 2 m/min) and blown with air at about 85°C and a relative humidity of about 90%. Optically isotropic (approximately
12 seconds residence), 10% by weight at 0°C with belt
It was introduced into an aqueous sulfuric acid solution and solidified. The coagulated film was then peeled off from the belt and washed by running it in warm water at about 30°C. The washed film was placed in a tenter dryer and dried at a fixed length, first with hot air at 150°C and then with hot air at 220°C. (Film A) On the other hand, the washed film (containing about 320% water) was moved in the width direction at room temperature using a tenter.
A film obtained by stretching 1.5 times and drying in the same manner as film A is designated as film B. Further, the washed film was stretched approximately 1.6 times in the longitudinal direction at room temperature, and then dried in the same manner as Film A. The obtained film was designated as Film C. The properties of these films are shown in Table 2. Note that Film A is a comparative example outside the invention, and Films B and C are Examples of the invention.
【表】【table】
【表】
実施例 4
ηinhが5.7dl/gのPPTAポリマーを99.3%の
硫酸にポリマー濃度12.3%で溶解し、60℃で光学
異方性のあるドープを得た。このドープを約80℃
に保つたまま、真空下に脱気した。この場合も光
学異方性を有し、粘度は5800ポイズであつた。タ
ンクからフイルターを通し、ギアポンプをへてダ
イに到る1.5mの曲管を約75℃に保ち、0.2mm×
300mmのスリツトを有するダイから、鏡面に磨い
たタンタル製のベルト(ダイ下端とベルト面との
きよりは約1cm)にキヤストし、高温高湿の空気
を吹きつけて、流延ドープを光学等方化し、ベル
トとともに、10℃の水中に導いて凝固させた。
ドープの光学等方化のために使用した空気の温
度は70℃で98%の相対湿度をもつており、流延ド
ープをこの空気に曝した時間は4秒であつた。
次いで凝固フイルムをベルトからひきはがし、
約30℃の温水、室温の3%カセイソーダ水溶液、
室温の水での順に洗浄した。洗浄の終了したフイ
ルム(約300%の水を含有)を室温で長尺方向に
約1.5倍延伸し、ひきつづいてテンター乾燥機に
入れ、定長で最初150℃の熱風で次いで220℃の熱
風で乾燥した。得られたフイルムの性質を第3表
に示す。[Table] Example 4 A PPTA polymer having an ηinh of 5.7 dl/g was dissolved in 99.3% sulfuric acid at a polymer concentration of 12.3% to obtain a dope with optical anisotropy at 60°C. This dope at about 80℃
It was degassed under vacuum while maintaining the temperature. This case also had optical anisotropy and a viscosity of 5800 poise. The 1.5m curved pipe from the tank through the filter to the gear pump to the die is maintained at approximately 75℃ and is 0.2mm×
The dope is cast from a die with a 300 mm slit onto a mirror-polished tantalum belt (distance between the bottom edge of the die and the belt surface is about 1 cm), and high temperature and high humidity air is blown to cast the dope onto an optical device. The material was solidified and introduced together with the belt into water at 10°C to solidify. The temperature of the air used for optical isotropy of the dope was 70° C. and 98% relative humidity, and the time the cast dope was exposed to this air was 4 seconds. The coagulated film is then peeled off from the belt,
Warm water at about 30℃, 3% caustic soda aqueous solution at room temperature,
Washed sequentially with room temperature water. The washed film (containing about 300% water) is stretched about 1.5 times in the longitudinal direction at room temperature, and then placed in a tenter dryer, where it is first stretched with hot air at 150℃ and then with hot air at 220℃ at a fixed length. Dry. The properties of the obtained film are shown in Table 3.
【表】
「発明の効果」
実施例に示した様に、本発明のフイルムは、市
販のフイルムには見られない高い強度と高いヤン
グ率で表わされる良好な機械的性質を持ち、特に
延伸方向と直交する方向の機械的性質を保ちつ
つ、延伸方向の機械的性質特にモジユラスは飛躍
的に良好なものであつた。また本発明のフイルム
は、引張強度、引張弾性率等の機械的物性に著し
く優れているばかりでなく非常にち密な構造をも
つているため、濾過膜、包装材などとして有用で
あり、さらに耐化学薬品性に優れ、硫酸などの強
酸を除けば他の化学物質に対しては全く安定であ
る。また、本発明のフイルムは耐圧性の要求され
る分野や、特に電気的性質に優れているためコン
デンサー用絶縁フイルムとして、また、耐熱性耐
油性電気特性が要求される電気絶縁材および電線
被覆材や、特に強い機械強度の点より、高速回転
する電気機器の絶縁材及び特に高いモジユラスを
利用して磁気テープとして用いられると上記の良
好な性質が十二分に発揮される。[Table] "Effects of the Invention" As shown in the examples, the film of the present invention has good mechanical properties as expressed by high strength and high Young's modulus, which are not found in commercially available films, especially in the stretching direction. The mechanical properties in the stretching direction, especially the modulus, were significantly better while maintaining the mechanical properties in the direction perpendicular to the drawing direction. Furthermore, the film of the present invention not only has outstanding mechanical properties such as tensile strength and tensile modulus, but also has a very dense structure, so it is useful as a filtration membrane, packaging material, etc. It has excellent chemical properties and is completely stable against other chemicals except for strong acids such as sulfuric acid. In addition, the film of the present invention can be used in fields where pressure resistance is required, and because it has particularly excellent electrical properties, it can be used as an insulating film for capacitors, and as an electrical insulation material and wire coating material that requires heat resistance, oil resistance, and electrical properties. In addition, in terms of particularly high mechanical strength, the above-mentioned good properties are fully exhibited when used as a magnetic tape by utilizing an insulating material for electrical equipment that rotates at high speed and a particularly high modulus.
第1図は従来技術で製造した高配向のPPTAフ
イルムを偏光顕微鏡で観察したときに観測される
縞模様の模式図、第2図はPPTAフイルムの結晶
配向角を求める際の、X線の入射方向を示す。
Figure 1 is a schematic diagram of the striped pattern observed when a highly oriented PPTA film produced using conventional technology is observed with a polarizing microscope. Figure 2 is a diagram of the incident X-ray pattern when determining the crystal orientation angle of the PPTA film. Show direction.
Claims (1)
フエニレンテレフタルアミド系ポリマーより成る
フイルムであつて、明細書に詳述するボイド数が
5個/mm2以下であり、明細書に詳述する光線透過
率が55%以上であり、フイルム表面に直角に入射
したX線による(200)面の回折強度が最大とな
る方向の結晶配向角が30°以上、70°未満であり、
フイルム表面に並行に入射したX線による(010)
面の結晶配向角が60°以下であり、破断伸度が9
%以上であり、かつ一方向において、51Kg/mm2以
上の強度を有し、密度が1.383g/cm3であり、偏
光線顕微鏡観察によつて、密集した縞模様が観測
されないことを特徴とする新規なポリパラフエニ
レンテレフタルアミド系フイルム。1 A film consisting essentially of a polyparaphenylene terephthalamide-based polymer having a logarithmic viscosity ηinh of 3.5 or more, the number of voids as detailed in the specification is 5/mm 2 or less, and as detailed in the specification The light transmittance is 55% or more, and the crystal orientation angle in the direction where the diffraction intensity of the (200) plane by X-rays incident at right angles to the film surface is maximum is 30° or more and less than 70°,
(010) due to X-rays incident parallel to the film surface
The crystal orientation angle of the plane is 60° or less, and the elongation at break is 9.
% or more, and has an intensity of 51 Kg/mm 2 or more in one direction, a density of 1.383 g/cm 3 , and no dense striped pattern is observed when observed with a polarized light microscope. A new polyparaphenylene terephthalamide film.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555185 | 1985-05-07 | ||
| JP60-95551 | 1985-05-07 | ||
| JP60-220225 | 1985-10-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174129A JPS62174129A (en) | 1987-07-30 |
| JPH0376809B2 true JPH0376809B2 (en) | 1991-12-06 |
Family
ID=14140711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5263486A Granted JPS62174129A (en) | 1985-05-07 | 1986-03-12 | Poly-para-phenylene terephthalamide-based film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62174129A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0383499A (en) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Kenwood Corp | Voice coil bobbin |
| US5283027A (en) * | 1989-07-05 | 1994-02-01 | Kabushiki Kaisha Kenwood | Method of molding an acoustic diaphragm part of para aromatic polyamide |
| JPH0371795A (en) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Television receiver |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342266A (en) * | 1976-09-29 | 1978-04-17 | Unitika Ltd | Method of improving physical property of aromatic polyamid thin film |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP5263486A patent/JPS62174129A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174129A (en) | 1987-07-30 |
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