JP2012193480A - 樹脂補強用短繊維束 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の芳香族ポリアミド短繊維が集束してなる短繊維束であり、該短繊維束の総繊度が5,010〜25,050dtexであり、該短繊維束の表面にサイズ剤が付着しており、その付着量が短繊維束重量を基準として5〜20重量%である樹脂補強用短繊維束。
【選択図】なし
Description
本発明の樹脂補強用短繊維束は、複数の芳香族ポリアミド短繊維が集束してなる短繊維束であり、該短繊維束の総繊度が5,010〜25,050dtexであり、該短繊維束の表面にサイズ剤が付着しており、その付着量が短繊維束重量を基準として、固形分換算で5〜20重量%であることを特徴とする樹脂補強用短繊維束である。
ここで、芳香族ポリアミド繊維となる芳香族基は、同一、または相異なる芳香族基からなるものでも構わない。また、芳香族基の水素原子は、ハロゲン原子、低級アルキル基、フェニル基で置換されていても良い。このような芳香族ポリアミド繊維の製造方法や繊維特性については、従来公知の、例えば特開昭49−100322号公報、特公昭47−10863号公報、特開昭58−144152号公報、特開平4−65513号公報などに記載されているものが使用できる。
なお、水分散液または水溶液には若干の溶剤を含んでいてもよい。
また、本発明の目的を阻害しない範囲で、サイズ剤に難燃剤、耐光剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防錆剤、抗菌剤、顔料、シランカップリング剤、無機系微粒子などの機能剤を包含してもよく、また、繊維製造工程で付与する処理剤(油剤など)を除去せずそのまま使用してもよい。
サイズ剤を付与した繊維束の乾燥方法としては、加熱した金属ロール等に接触させる方法、非接触のヒーター中に通す方法、高温のスチームを付与する方法等が挙げられる。また、円柱形状の短繊維束を得やすくするために、乾燥工程の前に円形のノズルガイドを通したり、円柱状の穴を有する加熱された金型に通しても良い。いずれの方法を用いる場合でも、温度は120℃〜200℃、滞留時間0.05〜10分の条件で乾燥させるのが好ましいが、サイズ剤水溶液の付着量に応じて適宜調整した上で条件は設定することが必要である。またカットの方法としては、芳香族ポリアミド繊維束の切断が可能ないずれのカッターを用いてカットしてもよく、具体的にはロータリーカッター、ギロチンカッター等を用いてカットすればよい。
本発明の樹脂補強用短繊維束の繊維長は、1〜12mm、好ましくは2〜10mmである。繊維長が1mm未満の場合には、複数本の単繊維が集束した、実質的に円柱状の短繊維を得ることが困難となり、一方12mmを超える場合には、マトリックス樹脂と溶融混合する際に単繊維同士が絡み合い、分散不良となりやすいため好ましくない。
かさ密度(g/l)=W/V
かさ密度が0.28(g/ml)未満の場合、集束性が不十分となって短繊維束に毛羽を多く含み、また成形工程でもさらに前述の如く解繊し易く、工程通過性が低下する場合がある。一方、かさ密度が0.4(g/ml)を超える場合、付与したサイジング剤が多く、押出機で多量の分解ガス発生の原因になり易いし、また、ストランドが硬く剛直であるため工程通過性が低下する場合がある。
本発明の短繊維束のかさ密度を、上記範囲内にするには、前記の短繊維束の総繊度、繊維長の範囲とすることが好ましい。
ここで、ここで、安息角とは、一般に粉体、ペレットなど(本発明においては、本発明の短繊維束)を積み上げたときに自発的に崩れることなく安定を保つ斜面の角度であり、これを「安息角」と呼ぶ。なお、安息角の測定方法は、後記した方法により測定することができる。
安息角は、主に短繊維束の大きさ、つまり短繊維の総繊度、繊維長等によって決まり、短繊維束の角の丸み、さらには摩擦係数などが影響する場合もある。よって、上記安息角とするには、前記の短繊維束の総繊度、繊維長の範囲とすることが好ましい。
本発明の短繊維束において、安息角が小さいことは、流動性に優れていることを示すものである。
(1)下記のストランドペレット(A)、繊維強化樹脂成形体(B)の総付着量
メタノール/アセトン(体積比)=1/1の混合溶媒中に一定重量の繊維を投入し、80℃で1時間ソックスレー抽出した後の重量から、下記式を用いて算出した。また、繊維用油剤が付着した糸に処理剤を付与する場合は、繊維用油剤の付着量を差し引いて算出した。
(処理剤付着量)=《{(抽出前の繊維重量)−(抽出後の繊維重量)}/(抽出後の繊維重量)》×100(%)
(2)短繊維束のかさ密度
短繊維束を1,000mlメスシリンダーに100g採取し、このメスシリンダーを30mmの高さから落下させることを10回繰り返して、そのメスシリンダーの短繊維束の体積Vとその重量W(g)から下記式を用いて算出した。
嵩密度(g/l)=W/V
JIS R 9301−2−2に準拠して測定した。
(4)短繊維束の分散性
後述の方法で作成したストランドペレットを、10cm角の金型内に隙間無く、ペレット同士が重ならないように敷き詰めた後、260℃で圧縮成形して得た厚さ2mmの成形体を目視で観察し、繊維の分散状態を下記の基準で判定した。
◎:繊維塊(単繊維同士が絡み合って形成されたもの)が存在しない。
△:繊維塊が1〜9箇所存在する。
×:繊維塊が10箇所以上存在する。
(5)樹脂成形体の曲げ強度・弾性率
ASTM D790に準拠して測定した。
(6)樹脂成形体のアイゾット衝撃強度
ASTM D256に準拠して、ノッチ付サンプルを測定した。
処理液として、ポリエーテル系水系ポリウレタン樹脂(DIC(株)製「ボンディック8510」)をイオン交換水にて希釈し、固形分濃度を10重量%に調整した。この処理液に、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維(帝人テクノプロダクツ(株)製、「テクノーラT−200H」)を3本合糸しS方向に47回/mの撚りを付与したコードを、連続的に浸漬させ、次いで温度200℃の乾燥機に1分間通し、処理剤付着量5.5重量%の芳香族ポリアミド長繊維を得た。なお、撚糸は撚り係数が1となるようにした。次いでこの長繊維をギロチンカッターにて長さ3mmにカットし、芳香族ポリアミド短繊維を得た。
次に、ポリアミド66樹脂(旭化成ケミカルズ(株)製「レオナ1300S」)中に、上記短繊維を、短繊維配合率が15重量%となるように混合し、80℃に加温したタンブラー中で2時間撹拌させた直後に280℃に加温した二軸押出機に導入し、混練押出した後にカットして、ストランドペレット(A)を得た。更にこのペレットを用いて、成形温度260℃、金型温度80℃で射出成形を行い、所定形状の芳香族ポリアミド繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を26重量%に調整した以外は。実施例1と同様に実施し、処理剤付着量18.9重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を18重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を5本合糸しS方向に37回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量9.8%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を20重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を10本合糸しS方向に26回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量8.9重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を20重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数10,00本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を5本合糸しS方向に21回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量10.5重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を15重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を2本合糸しS方向に58回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量12.2重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において処理液の固形分濃度を8重量%に調整した以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量3.5重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において処理液の固形分濃度を30重量%に調整した以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量22.7重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において処理液の固形分濃度を30重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を16本合糸しS方向に20回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は実施例1と同様に実施し、処理剤付着量15.7重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
実施例1において、処理液の固形分濃度を15重量%に調整し、繊維束の繊度1,670dtex、単繊維本数1,000本のコポリパラフェニレン−3.4’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維を1本をS方向に60回/mの撚りを付与したコードを用いた以外は、実施例1と同様に実施し、処理剤付着量5.4重量%の芳香族ポリアミド長繊維から3mmの芳香族ポリアミド短繊維を得た。
この短繊維を用いて、実施例1と同様の方法にてストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)を得た。
このストランドペレット(A)、及び繊維強化樹脂成形体(B)について、上記(3)〜(6)に示した諸特性は、表1に示すとおりであった。
Claims (4)
- 複数の芳香族ポリアミド短繊維が集束してなる短繊維束であり、該短繊維束の総繊度が5,010〜25,050dtexであり、該短繊維束の表面にサイズ剤が付着しており、その付着量が短繊維束重量を基準として5〜20重量%であることを特徴とする樹脂補強用短繊維束。
- 樹脂補強用短繊維束のかさ密度が0.28〜0.40g/mlである請求項1に記載の樹脂補強用短繊維束。
- 樹脂補強用短繊維束の安息角が50°以下である請求項1または2に記載の樹脂補強用短繊維束。
- 芳香族ポリアミド短繊維が、パラ型芳香族ポリアミド短繊維である請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂補強用短繊維束。
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