JP2007063709A - 繊維構造物及びこれを用いてなる繊維強化樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 繊維構造物の表面及び/または表層において、セルロース産生菌を培養するかまたはバクテリアセルロースを表面及び/または表層に被覆せしめることにより、バクテリアセルロースが付着浸透して、成形用樹脂と補強用繊維構造物との接着性が向上する。このような繊維構造物を熱可塑性または熱硬化性の成形用樹脂の補強材として用い、繊維強化樹脂組成物の成形材料やその成形品とする。
【選択図】 なし
Description
本発明でいう高強力繊維とは、一般に樹脂の補強材として用いられる、剛直な分子構造を有し耐熱性、高強度、高弾性率、耐薬品性に優れた有機繊維を示し、例えば芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維等を挙げることができる。
さらに詳しく述べると、芳香族ポリアミド繊維としては、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−p−ベンズアミド、ポリ−p−アミドヒドラジド、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド−3,4−ジフェニルエーテルテレフタルアミドなどを紡糸して繊維化したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
この際、繊維構造物を培養液に浸漬し、繊維構造物存在下でバクテリアセルロースを産生させる場合についても同様に行うことができる。
セルロース産生菌が産生するバクテリアセルロースは、通常繊維径が10〜100nm、繊維長さは0.1〜100μmである。もっとも、これらの形状に限定されるものではない。
繊維構造物の表面の少なくとも一部をバクテリアセルロースで被覆させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば次のような方法が挙げられる。
被覆・付着するバクテリアセルロースの量が繊維構造物の重量に対して0.5重量%未満である場合、繊維構造物表面に対するバクテリアセルロースの付着がほとんどないため、マトリックス樹脂との接着性にあまり大きく寄与しない。
このように本発明の製造加工方法により、繊維構造物の表面をバクテリアセルロースで被覆・付着することにより、この繊維構造物を樹脂の補強材として用いた場合、マトリックス樹脂との接着性に優れた繊維強化樹脂組成物を得ることができる。
(バクテリアセルロースの培養)
1000mlの三角フラスコに、フルクトースを主成分として硫酸マグネシウムなどの塩類、イノシトール等の水溶性ビタミン類を含む培養液を40g/L添加し、これにセルロース産生菌としてAcetobacter xylinum(BPR2001)を10ml植菌して培養液を得た。さらにバクテリアセルロースの分散安定剤として、寒天を培養液に対して0.2重量%添加した。この培養液のpHを酸及びアルカリでpH4〜6に保ちながら、30℃で120時間震とう培養を行った。この際、震とう速度は180rpmで行った。
この分散液中のバクテリアセルロースの濃度を乾燥重量法より算出したところ、3.9重量%であった。
高強力繊維としてパラ型芳香族ポリアミド繊維のテクノーラT−241J(帝人テクノプロダクツ(株)製、繊度:1670dtex、フィラメント数:1000)を5本合糸した糸を、開繊バーを有する開繊装置を用いて開繊した後、ドラムワインダー(直径=50cm、幅=40cm)により巻き取った。これにより、幅=30cm、長さ=150cm、目付けが120g/m2のUDシートを得、これを繊維構造物とした。
バクテリアセルロースの熱分解温度は300〜350℃であるのに対し、パラ型芳香族ポリアミド繊維は450℃以下の温度では分解せず、重量減少は起こらない。この現象を応用して、付着処理後のUDシートの熱重量分析において、300〜400℃の温度領域における重量減少分をほぼバクテリアセルロースと看做すことができる。このようにして測定したUDシート上のバクテリアセルロース含有量は、2.1重量%であった。
主剤(品名:エピコート828、ジャパンエポキシレジン社製)100重量部と、硬化剤(品名:エピキュアZ、ジャパンエポキシレジン社製)20重量部とを混合したエポキシ樹脂を、メチルエチルケトン(以下MEKと略記する)にて希釈した濃度が60重量%のエポキシ樹脂MEK溶液を作製し、これに前記工程で得られたバクテリアセルロースを被覆したUDシートを浸漬してエポキシ樹脂を含浸せしめた。エポキシ樹脂を含浸せしめたUDシートを80℃で1時間乾燥しプリプレグシートを得た。
まず実施例1と同様の手法で、幅=30cm、長さ=150cm、目付けが120g/m2の「テクノーラ」のUDシートを得た。
次にこのUDシートの両端を繊維が動かないように固定した後筒状のかせに巻き付けた。これを1000mLの三角フラスコに入れ、実施例1と同様の処方によりUDシート存在下でバクテリアセルロースの培養を行った。
その後、バクテリアセルロースが付着したUDシートを90℃において1時間乾燥し、UDシート上のバクテリアセルロースの付着量を熱重量分析で測定した。その結果、UDシートに対するバクテリアセルロースの付着量は2.5重量%であった。
実施例1と同様の手法により作製したUDシートを、バクテリアセルロース培養液で処理しなかったこと以外は実施例1と同様の処方により、それぞれの厚みが2mmおよび4mmの繊維強化樹脂組成物を得た。なお、この場合も、得られた繊維強化樹脂組成物の繊維の体積分率は共に60体積%であった。
以下に述べる測定方法に従って各種の物性測定試験を実施した。
1.繊維強化樹脂組成物成形品の曲げ物性
JIS K7171(プラスチック−曲げ特性の試験方法)に準拠し、厚みが4mmの繊維強化樹脂組成物成形品について、下記条件により曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。
温度:室温
試験機:INSTRON 5565型(INSTRON社製)
試験片:厚みが4mmの繊維強化樹脂組成物成形品を80mm×10mmに裁断したしたものを試験片として用いた。
支点間距離:60mm
圧子半径:5mm
試験速度:2mm/分
JIS K 7057(繊維強化プラスチック−ショートビーム法による見掛けの層間剪断強さの求め方)に準拠し、厚みが2mmの繊維強化樹脂組成物成形品について、下記条件により層間剪断強度を測定した。
温度:室温
試験機:INSTRON 5565型(INSTRON社製)
試験片:厚みが2mmの繊維強化樹脂組成物成形品を20mm×10mmに裁断したしたものを試験片として用いた。
支点間距離:10mm
圧子半径:5mm
試験速度:1mm/分
これは、繊維構造物をバクテリアセルロースで被覆することにより、エポキシ樹脂との親和性が向上し、その結果樹脂との接着性が向上したためであると考えられる。
また実施例1と実施例2において、明瞭な差が見られないことから、バクテリアセルロースを繊維構造物に被覆する手段については、予め作製したバクテリアセルロースの分散液に繊維構造物を処理する方法でも、繊維構造物存在下でバクテリアセルロースを培養する方法でも、ほぼ同様の効果が得られることが確認できた。
Claims (6)
- 成形用樹脂の補強材として用いられる繊維構造物であって、その表面の全部または一部に、バクテリアセルロースが付着または被覆されてなる繊維構造物。
- 繊維構造物を構成する繊維が、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維及びポリベンザゾール繊維の群から選ばれる少なくとも1種を含むかまたは2種以上の繊維の組合せである請求項1記載の繊維構造物。
- 繊維構造物の表面においてセルロース産生菌を培養することにより、産生したバクテリアセルロースが、該繊維構造物の表面の全部または一部に存することを特徴とする請求項1または2に記載の繊維構造物。
- 繊維構造物の表面及び表面を含む層に、セルロース産生菌を培養するかまたはバクテリアセルロースを付着せしめることにより、バクテリアセルロースが付着浸透して、該表面及び該表層の全部または一部にバクテリアセルロースが存することを特徴とする請求項1または2に記載の繊維構造物。
- 繊維構造物に対するバクテリアセルロースの付着量が、0.5〜20重量%である請求項1または2記載の繊維構造物。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の繊維構造物を成形用樹脂の補強材として用いてなる繊維強化樹脂組成物。
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