JP2010173291A - 繊維強化ポリアミド樹脂複合材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合助触媒及び/又は重合触媒を付着させた強化繊維基材に、前記基材に付着させた重合助触媒及び/又は重合触媒との組み合わせがε−カプロラクタムと重合助触媒と重合触媒とになるように、ε−カプロラクタムを含有し重合助触媒及び重合触媒を含有しないか、ε−カプロラクタムと重合触媒を含有し重合助触媒を含有しないか、又は、ε−カプロラクタムと重合助触媒を含有し重合触媒を含有しない、重合性組成物を含浸させ、アニオン重合させることを特徴とする繊維強化ポリアミド樹脂複合材の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明の一態様においては、重合助触媒を付着させた強化繊維基材に、ε−カプロラクタムと重合触媒とを含む重合性組成物を含浸させ、アニオン重合させる。
本発明の他の態様において、重合助触媒は、N−アシルラクタム誘導体である。
本発明の他の態様において、重合触媒は、アルカリ金属、並びに、アルカリ金属の水素化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、アルキル化物及びアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種である。
本発明の他の態様において、強化繊維基材は、N−アシルラクタム誘導体を0.05〜3重量%付着させたものである。
本発明の別の態様において、強化繊維基材は、炭素繊維基材、ガラス繊維基材又はアラミド繊維基材である。
本発明の別の態様において、強化繊維基材は、連続長繊維からなる編織物基材であるか又は連続長繊維からなるシート状の一方向基材である。
(1)本発明の製造方法によれば、重合助触媒及び/又は重合触媒を付着させた強化繊維に重合性組成物を含浸させることにより初めてε−カプロラクタムと重合助触媒と重合触媒とが反応系を構成することになるので、重合性組成物は含浸した後に重合反応が開始する。このため、含浸前に重合が生じることがなく、また、含浸途中においても、含浸が速やかに完了するので、重合による影響が事実上生じることがない。したがって、煩雑な温度制御やそのための複雑な工程管理及び装置を必要とせず、また、高温高圧力を使用する特殊な設備を必要とせず、経済的、且つ、簡便に大型で複雑な構造物を製造することができる。
(2)また、本発明の製造方法によれば、再現性のよい製造工程を実現可能であり、含浸不良が発生することなしに高い繊維含有率、優れた機械的強度、良好な外観のFRTP製大型構造物を製造することができる。
(3)さらに、本発明の製造方法によれば、製造設備上、従来困難であった自動車車体部材、建築部材、住宅設備、等の複雑な大型構造物にも適用することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
(1)炭素繊維基材の処理工程
炭素繊維基材として炭素繊維綾織りクロスCF3302(日東紡績社製)を用いて、実施例1、2においては、アセトンに3日間浸漬し、炭素繊維に付着しているサイジング剤を洗浄除去した。実施例3においては、0.025重量%の水酸化ナトリウム・メタノール溶液に20秒浸漬処理した。
その後、実施例1〜3について、下記のようにしてN−アシルラクタム化合物を炭素繊維基材に付着させた。付着量は表1に記載の通りであり、付着量は処理後の重量増加量から決定した。
実施例1、3では下記:
実施例2では下記:
重合性組成物の調製
十分に乾燥させたε−カプロラクタム100重量部を100℃に加温溶融し、金属ナトリウム0.2重量部を溶解させて重合性組成物Aを調製した。
160℃に加熱保持した凹金型の内部(雄雌型のクリアランスt=1.8mm)に、強化繊維基材である実施例における処理を施した夫々の炭素繊維綾織りクロスを9枚セットし、型締めを行ない、上記で得られた重合性組成物Aを金型内部に注入した。注入は約1分で完了した。注入終了後、金型圧力を1MPa、金型温度を160℃に保ったまま、30分間保持した後に脱型し、炭素繊維強化ポリアミド樹脂成形体を得た。繊維含有率及び成形性(成形体の外観)は表1に記載のとおりであった。
実施例で得られた複合材料の曲げ強度と曲げ弾性率を確認するために、JIS K 7074に準じて3点曲げ試験を行った(万能試験機インストロン(インストロン社製)を使用して測定した。クロスヘッドスピード3.0mm/分)。試験片形状は、それぞれ、幅15mm、長さ100mmで、曲げスパンは80mmとした。測定は乾燥状態で23℃で5回行い平均値を求めた。結果を表1に示した。
(1)炭素繊維基材の処理工程
炭素繊維基材として炭素繊維綾織りクロスCF3302(日東紡績社製)を用いて、アセトンに3日間浸漬し、炭素繊維に付着しているサイジング剤を洗浄除去したものを使用した。
重合性組成物の調製
十分に乾燥させたε−カプロラクタム100重量部を100℃に加温溶融し、金属ナトリウム0.4重量部を溶解させてa液を調製した。
さらに、別に十分に乾燥させたε−カプロラクタム100重量部に、上記実施例1、3で用いたものと同じ上述のジイソシアネート系N−アシルラクタム化合物1.6重量部を配合して110℃に加温溶融し、b液を調製した。
次いで、a液とb液を金型に注入する直前に混合して重合性組成物Bを準備した。
比較例1においては、上記で得られた重合性組成物B及び上記で得られた炭素繊維基材を用いたこと以外は実施例と同様の成形方法により炭素繊維強化ポリアミド樹脂成形体を得た。繊維含有率及び成形性(成形体の外観)は表1に記載のとおりであった。比較例2においては、重合性組成物Bにかえ、重合性組成組成物Aを用いた以外は比較例1と同様に成形した。しかし、比較例2では重合不良のため成形体が得られず繊維含有率の評価をしていない。
実施例と同様にして試験を行った。結果を表1に示した。なお、比較例2は重合不良のため成形体が得られず評価をしていない。
炭素繊維基材として炭素繊維綾織りクロスCF3302(日東紡績社製)を用いて、アセトンに3日間浸漬し、実施例1、3で用いたものと同じ上述のジイソシアネート系N−アシルラクタム化合物(表中、「ジイソシアネート系」と表記した。)の0.5重量%水分散液に20秒間浸漬し、その後、110℃、10分間乾燥したものを使用した。
重合性組成物として比較例1と同様に重合性組成物Bを使用した。それ以外は実施例1と同様にして成形体を得、評価を行った。結果を表1に示した。
(1)ガラス繊維基材の処理工程
ガラス繊維基材として脱油処理してサイジング剤を除去したガラス繊維平織りクロスWLA230BX(日東紡績社製アミノシラン処理ガラスクロス)を用いて、実施例4は実施例1と同様に上記実施例1、3で用いたものと同じ上述のジイソシアネート系N−アシルラクタム化合物(表中、「ジイソシアネート系」と表記した。)処理し、実施例5は上記実施例2で用いたものと同じ上述のアセチル系N−アシルラクタム化合物(表中、「アセチル系」と表記した。)処理し、比較例4、5は、比較例1〜2と同様に、付着処理をしなかった。比較例6は、上記実施例1、3で用いたものと同じ上述のジイソシアネート系N−アシルラクタム化合物(表中、「ジイソシアネート系」と表記した。)の0.5重量%水分散液に20秒間浸漬し、その後、110℃、10分間乾燥したものを使用した。
重合性組成物の調製
実施例4、5、及び比較例5については、それぞれ実施例1〜3と同様にして重合性組成物Aを調製した。また、比較例4、6は比較例1〜2と同様にして重合性組成物Bを調整した。
上記で得られた重合性組成物A又はB及び上記で得られたそれぞれのガラス繊維基材を用いたこと以外は実施例1〜3、比較例1〜2と同様にしてガラス繊維強化ポリアミド樹脂成形体を得た。繊維含有率及び成形性(成形体の外観)は表2に記載のとおりであった。なお、比較例5は重合不良のため成形体が得られず繊維含有率評価をしていない。
実施例1〜3と同様にして試験を行った。結果を表2に示した。なお、比較例5は重合不良のため成形体が得られず評価をしていない。
Claims (7)
- 重合助触媒及び/又は重合触媒を付着させた強化繊維基材に、前記基材に付着させた重合助触媒及び/又は重合触媒との組み合わせがε−カプロラクタムと重合助触媒と重合触媒とになるように、ε−カプロラクタムを含有し重合助触媒及び重合触媒を含有しないか、ε−カプロラクタムと重合触媒を含有し重合助触媒を含有しないか、又は、ε−カプロラクタムと重合助触媒を含有し重合触媒を含有しない、重合性組成物を含浸させ、アニオン重合させることを特徴とする繊維強化ポリアミド樹脂複合材の製造方法。
- 重合助触媒を付着させた強化繊維基材に、ε−カプロラクタムと重合触媒とを含む重合性組成物を含浸させ、アニオン重合させる請求項1記載の製造方法。
- 重合助触媒は、N−アシルラクタム化合物である請求項1又は2記載の製造方法。
- 重合触媒は、アルカリ金属、並びに、アルカリ金属の水素化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、アルキル化物及びアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか記載の製造方法。
- 強化繊維基材は、N−アシルラクタム化合物を0.05〜3重量%付着させたものである請求項1〜4のいずれか記載の製造方法。
- 強化繊維基材は、炭素繊維基材、ガラス繊維基材又はアラミド繊維基材である請求項1〜5のいずれか記載の製造方法。
- 強化繊維基材は、連続長繊維からなる編織物基材であるか又は連続長繊維からなるシート状の一方向基材である請求項1〜6のいずれか記載の製造方法。
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