JP2018145552A - Fiber reinforced material and fiber reinforced polypropylene resin composite material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aramid fiber reinforced material with compatibility with a polypropylene resin for reinforcement of the polypropylene resin, and a fiber reinforced polypropylene resin composite material reinforced by an aramid fiber.SOLUTION: There are provided a fiber reinforced material used for reinforcement of a polypropylene resin and containing a polyparaphenylene terephthalamide fiber composite manufactured by penetrating and impregnating a resin dispersion into a polyparaphenylene terephthalamide fiber skeleton which has no history to have moisture content of less than 15 mass% and of which moisture content is adjusted to 15 to 200 mass%, and a fiber reinforced polypropylene resin composite material containing the fiber reinforced material.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリプロピレン樹脂を補強するために用いられる繊維強化材及びそれを含む繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料に関するものである。   The present invention relates to a fiber reinforcing material used to reinforce a polypropylene resin and a fiber reinforced polypropylene resin composite material including the same.

ポリパラフェニレンテレフタルアミド(以下、PPTAと記すことがある。)繊維は、紡糸時にポリマー溶解の溶媒として濃硫酸を用い液晶状態とした後、口金によるせん断を与えて結晶化度の高い糸に形成される。溶媒である濃硫酸は、紡糸直後に水洗およびアルカリにより中和処理され、200℃以上で乾燥・熱処理された後、フィラメントとして巻き取られて製造されることが知られている(特許文献1)。   Polyparaphenylene terephthalamide (hereinafter sometimes referred to as PPTA) fiber is formed into a highly crystallized yarn by applying concentrated sulfuric acid as a solvent for polymer dissolution during spinning to form a liquid crystal state, and then applying shear by a die to give a crystallinity. Is done. It is known that concentrated sulfuric acid, which is a solvent, is neutralized by washing and alkali immediately after spinning, dried and heat-treated at 200 ° C. or higher, and then wound up as a filament (Patent Document 1). .

PPTA繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性、非導電性、錆びないなどの高い機能性と、有機繊維特有のしなやかさと、軽量性を併せ持った合成繊維である。これらの特長から、自動車や自動二輪、および自転車用のタイヤ、自動車用歯付きベルト、コンベヤ等のゴム補強材料、あるいは、光ファイバーケーブルの補強やロープとして利用されている。さらに、防弾チョッキや、刃物に対して切れにくい性質を利用した作業用手袋や作業服などの防護衣料、燃え難さを利用した消防服への応用も行われている。   PPTA fiber is a synthetic fiber having both high functionality such as high strength, high elastic modulus, high heat resistance, non-conductivity, and no rust, flexibility that is unique to organic fibers, and light weight. Because of these features, they are used as rubber reinforcement materials for automobiles, motorcycles, bicycle tires, automobile toothed belts, conveyors, etc., or optical fiber cable reinforcements and ropes. Furthermore, it is also applied to bulletproof vests, protective clothing such as work gloves and work clothes that are difficult to cut against blades, and fire-fighting clothes that use incombustibility.

ところが、PPTA繊維等のアラミド繊維は化学的に安定であるため、各種樹脂との接着性が良くないという問題点を有している。アラミド繊維と樹脂との接着性を改善する方法としては、例えば、アラミド繊維をポリアミン化合物とグリシジルエーテル型エポキシ樹脂とのアダクトで被覆する方法(特許文献2)、ビカット軟化点が40℃以上の炭素2〜4のオレフィン系共重合体で被覆する方法(特許文献3)が提案されている。   However, since aramid fibers such as PPTA fibers are chemically stable, they have a problem that adhesion to various resins is not good. Examples of the method for improving the adhesion between the aramid fiber and the resin include a method of coating an aramid fiber with an adduct of a polyamine compound and a glycidyl ether type epoxy resin (Patent Document 2), a carbon having a Vicat softening point of 40 ° C. or higher. A method of coating with 2 to 4 olefinic copolymers (Patent Document 3) has been proposed.

それ以外の方法として、特許文献4には、超臨界装置を用いて、シランカップリング剤(Siと親油性基を有するシラン化合物)とウレタンフォーマからなる表面処理剤を、二酸化炭素流体雰囲気中で、水分率30重量%のPPTA繊維に付与した後、熱処理することで、エポキシ樹脂との接着性を改善する方法が提案されている。
特許文献5には、シランカップリング剤とウレタンフォーマと界面活性剤を水に溶解した水溶液を、水分率30重量%のアラミド繊維に付与した後、熱処理することで、エポキシ樹脂との接着性を改善する方法が提案されている。
As another method, Patent Document 4 discloses that a surface treatment agent composed of a silane coupling agent (a silane compound having Si and a lipophilic group) and a urethane former is used in a carbon dioxide fluid atmosphere by using a supercritical apparatus. A method for improving adhesiveness with an epoxy resin by applying heat treatment to PPTA fibers having a moisture content of 30% by weight and then heat treating has been proposed.
In Patent Document 5, an aqueous solution in which a silane coupling agent, a urethane former, and a surfactant are dissolved in water is applied to an aramid fiber having a moisture content of 30% by weight, and then subjected to heat treatment to provide adhesion to an epoxy resin. A method for improvement has been proposed.

また、特許文献6には、シランカップリング剤0.25重量%とウレタンバインダー1.25重量%を水に溶解した水溶液を、水分率30重量%のアラミド繊維に付与した後、熱処理して得た単糸をナイロン樹脂に付着させ、ナイロン樹脂複合材料を得る方法が提案されている。   Patent Document 6 discloses that an aqueous solution in which 0.25% by weight of a silane coupling agent and 1.25% by weight of a urethane binder are dissolved in water is applied to an aramid fiber having a moisture content of 30% by weight and then heat-treated. There has been proposed a method of attaching a single yarn to a nylon resin to obtain a nylon resin composite material.

米国特許第3,767,756号明細書US Pat. No. 3,767,756 特公平1−12864号公報(特許請求の範囲等)Japanese Patent Publication No. 1-12864 (Claims) 特開平4−50377号公報(特許請求の範囲等)Japanese Patent Laid-Open No. 4-50377 (Claims etc.) 特開2001−303456号公報(特許請求の範囲、段落[0048]〜[0052]等)JP 2001-303456 A (claims, paragraphs [0048] to [0052], etc.) 特開2002−194669号公報(特許請求の範囲、段落[0048]〜[0051]等)JP 2002-194669 A (claims, paragraphs [0048] to [0051], etc.) 特開2004−91540号公報(特許請求の範囲、段落[0028]等)JP 2004-91540 A (claims, paragraph [0028], etc.)

しかしながら、特許文献2及び特許文献3に記載された方法は、アダクトやオレフィン系共重合体をアラミド繊維と反応させる方法ではなく、アダクトやオレフィン系共重合体の溶液をアラミド繊維表面に塗布または該溶液に繊維を浸漬して絞った後、乾燥する方法であるため、被覆が均一でないという問題点がある。   However, the method described in Patent Document 2 and Patent Document 3 is not a method in which an adduct or an olefin copolymer is reacted with an aramid fiber, but a solution of an adduct or an olefin copolymer is applied to the surface of the aramid fiber or the Since the fiber is dipped in the solution and squeezed and then dried, there is a problem that the coating is not uniform.

特許文献4〜6に記載された方法は、低濃度のシランカップリング剤とウレタンフォーマの水溶液をPPTA繊維に付与するため、PPTA繊維中へのウレタンフォーマの含浸量を増加させることが難しい。また、シランカップリング剤を付与したPPTA繊維を繊維強化材として用いた場合、樹脂成形品の機械的特性が低下することが懸念される。マトリックス樹脂については、特許文献4、5にエポキシ樹脂が開示され、特許文献6にナイロン樹脂が開示されているだけである。ポリプロピレン樹脂には言及されていない。   In the methods described in Patent Documents 4 to 6, since an aqueous solution of a low-concentration silane coupling agent and a urethane former is imparted to the PPTA fiber, it is difficult to increase the impregnation amount of the urethane former into the PPTA fiber. Moreover, when PPTA fiber to which a silane coupling agent is added is used as a fiber reinforcing material, there is a concern that the mechanical properties of the resin molded product are deteriorated. As for the matrix resin, Patent Documents 4 and 5 disclose an epoxy resin, and Patent Document 6 merely discloses a nylon resin. There is no mention of polypropylene resin.

各種マトリックス樹脂の中でも、とりわけポリプロピレン樹脂は、優れた耐薬品性、耐衝撃性を有しているだけでなく、成形加工し易いため、フィルム、シート、ブロー、射出などのあらゆる成形加工が可能で、日用品から工業品まで広い分野で使用されている。一方、アラミド繊維は、高強度、高弾性率、耐衝撃性、耐摩耗性、耐熱性、非導電性、軽量性などの優れた特性を活かし、ゴムや樹脂などの補強用として広く用いられている。従って、アラミド繊維をポリプロピレン樹脂と複合化することにより、高機能で汎用性がある複合材料が期待できる。しかし、引き抜き成形によりアラミド繊維束にポリプロピレン樹脂を含浸させて複合化した例が報告されている程度である。   Among various matrix resins, polypropylene resin, in particular, has not only excellent chemical resistance and impact resistance, but also easy to mold, so it can be used for all types of molding such as film, sheet, blow and injection. It is used in a wide range of fields from daily necessities to industrial products. On the other hand, aramid fibers are widely used for reinforcement of rubber and resin, taking advantage of excellent properties such as high strength, high elastic modulus, impact resistance, wear resistance, heat resistance, non-conductivity, and lightness. Yes. Therefore, a composite material having high functionality and versatility can be expected by combining aramid fibers with polypropylene resin. However, only a few examples have been reported in which aramid fiber bundles are impregnated with polypropylene resin by pultrusion to form a composite.

本発明の目的は、ポリプロピレン樹脂と親和性がある、ポリプロピレン樹脂を補強するためのアラミド繊維補強材、及びアラミド繊維で補強した繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an aramid fiber reinforcing material for reinforcing a polypropylene resin, which has an affinity for the polypropylene resin, and a fiber reinforced polypropylene resin composite material reinforced with an aramid fiber.

本発明者は、ポリプロピレン樹脂と親和性があるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維を得るべく鋭意検討を行った結果、水分量が15質量%未満になった履歴を有しない水分量15〜200質量%に調整されたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維骨格内に、樹脂分散液を浸透させることにより、ポリプロピレン樹脂と親和性があるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維が得られることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は以下の通りである。
As a result of intensive studies to obtain a polyparaphenylene terephthalamide fiber having an affinity for polypropylene resin, the inventor has a moisture content of 15 to 200% by mass having no history of less than 15% by mass. It has been found that polyparaphenylene terephthalamide fiber having affinity with polypropylene resin can be obtained by infiltrating the resin dispersion into the adjusted polyparaphenylene terephthalamide fiber skeleton, and has reached the present invention.
That is, the present invention is as follows.

(1)ポリプロピレン樹脂を補強するために用いられる繊維強化材であって、水分量が15質量%未満になった履歴を有しない水分量15〜200質量%に調整されたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維骨格内に、樹脂分散液を浸透・含浸させてなるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維複合体を含むことを特徴とする繊維強化材。
(2)前記分散液中の樹脂を、前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維の水分量を0質量%に換算したときの繊維質量に対して、0.1質量%以上20.0質量%以下、浸透・含浸させてなる、前記(1)に記載の繊維強化材。
(3)前記樹脂が、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂から選択される少なくとも1種である、前記(1)または(2)に記載の繊維強化材。
(4)前記樹脂が、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂及びビスフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の繊維強化材。
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の繊維強化材を含む、繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料。
(6)前記(5)に記載の繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料を用いた自動車用部品もしくは部材。
(1) Polyparaphenylene terephthalamide fiber which is a fiber reinforcing material used to reinforce a polypropylene resin and is adjusted to a moisture content of 15 to 200% by mass having no history of moisture content of less than 15% by mass. A fiber reinforcing material comprising a polyparaphenylene terephthalamide fiber composite formed by impregnating and impregnating a resin dispersion in a skeleton.
(2) The resin in the dispersion is 0.1% by mass or more and 20.0% by mass or less permeation with respect to the fiber mass when the water content of the polyparaphenylene terephthalamide fiber is converted to 0% by mass. -The fiber reinforcement as described in said (1) formed by impregnation.
(3) The fiber reinforcing material according to (1) or (2), wherein the resin is at least one selected from a urethane resin and an epoxy resin.
(4) The fiber reinforcing material according to any one of (1) to (3), wherein the resin is at least one selected from a polyether-based urethane resin, a polycarbonate-based urethane resin, and a bisphenol-type epoxy resin.
(5) A fiber reinforced polypropylene resin composite material comprising the fiber reinforced material according to any one of (1) to (4).
(6) An automotive part or member using the fiber-reinforced polypropylene resin composite material according to (5).

本発明の繊維補強材は、樹脂分散液をポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維骨格内に浸透・含浸させた繊維複合体を含むため、従来のアラミド繊維に比して、ポリプロピレン樹脂への接着性に優れ剥離荷重が高いだけでなく、ポリプロピレン樹脂と複合化する際に被る高温における強力低下が少なく、アラミド繊維本来の高い引張強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率を有している。また、前記繊維補強材を含む繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料は、機械的特性、耐熱性及び摩擦摩耗性に優れている。そのため、自動車、船舶、電気・電子機器、AV機器、OA機器、建築用の部品もしくは部材に好適な繊維強化樹脂(FRP)を提供できる。   Since the fiber reinforcing material of the present invention includes a fiber composite in which a resin dispersion is impregnated and impregnated into a polyparaphenylene terephthalamide fiber skeleton, it has excellent adhesion to a polypropylene resin compared to a conventional aramid fiber. Not only is the peel load high, but there is little decrease in strength at high temperatures when it is combined with polypropylene resin, and it has the high tensile strength, bending strength, and bending elastic modulus inherent to aramid fibers. Moreover, the fiber reinforced polypropylene resin composite material including the fiber reinforcing material is excellent in mechanical properties, heat resistance, and frictional wear. Therefore, it is possible to provide a fiber reinforced resin (FRP) suitable for automobiles, ships, electrical / electronic equipment, AV equipment, OA equipment, architectural parts or members.

本発明におけるポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)とは、テレフタル酸とパラフェニレンジアミンを重縮合して得られる重合体であるが、少量のジカルボン酸およびジアミンを共重合したものも使用でき、重合体または共重合体の分子量は通常20,000〜25,000が好ましい。   The polyparaphenylene terephthalamide (PPTA) in the present invention is a polymer obtained by polycondensation of terephthalic acid and paraphenylene diamine, but a polymer obtained by copolymerizing a small amount of dicarboxylic acid and diamine can also be used. Or, the molecular weight of the copolymer is usually preferably 20,000 to 25,000.

通常のPPTA繊維は、PPTAを濃硫酸に溶解し、その粘調な溶液を紡糸口金から押し出し、空気中または水中に紡出することによりフィラメント状にした後、水酸化ナトリウム水溶液で中和し、最終的には120〜500℃の乾燥・熱処理をして得られる。   Ordinary PPTA fiber is made by dissolving PPTA in concentrated sulfuric acid, extruding the viscous solution from a spinneret, spinning into air or water, and neutralizing with an aqueous sodium hydroxide solution. Finally, it is obtained by drying and heat treatment at 120 to 500 ° C.

本発明において、水分量15〜200質量%に調整されたPPTA繊維は、例えば、以下のようにして得ることができる。すなわち、PPTAを濃硫酸に溶解して18〜20質量%の粘調な溶液とし、これを紡糸口金から吐出して、わずかの間空気中に紡出後、水中へ紡糸し(この時、口金吐出時のせん断速度を25,000〜50,000sec−1にするのが好ましい。)、水洗中和処理を経た後、得られた原糸を100〜160℃で、好ましくは5〜20秒間乾燥する。水分率が15質量%未満では、樹脂分散液を均一に繊維骨格内に浸透させることが困難となり、一方、水分率が200質量%を超えると、浸透させた樹脂分散液が巻き取り工程までにガイド等に接触した際に水分と共に脱落する恐れがあり、また、繊維の巻き取り工程が難しくなる。PPTA繊維の水分率は、樹脂分散液のPPTA繊維骨格内への浸透性、PPTA繊維の水分調整の容易性および生産効率等の観点より、好ましくは15〜100質量%、より好ましくは20〜50質量%、特に好ましくは35〜50質量%である。 In the present invention, the PPTA fiber adjusted to a moisture content of 15 to 200% by mass can be obtained, for example, as follows. That is, PPTA is dissolved in concentrated sulfuric acid to obtain a viscous solution of 18 to 20% by mass, which is discharged from a spinneret, spun into air for a short time, and then spun into water (at this time, It is preferable to set the shear rate at the time of discharge to 25,000 to 50,000 sec −1 ), and after the water washing neutralization treatment, the obtained raw yarn is dried at 100 to 160 ° C., preferably for 5 to 20 seconds. To do. If the moisture content is less than 15% by mass, it is difficult to uniformly infiltrate the resin dispersion into the fiber skeleton. On the other hand, if the moisture content exceeds 200% by mass, the impregnated resin dispersion becomes insoluble until the winding process. When it comes into contact with a guide or the like, it may fall off with moisture, and the fiber winding process becomes difficult. The moisture content of the PPTA fiber is preferably 15 to 100% by mass, more preferably 20 to 50% from the viewpoints of the permeability of the resin dispersion into the PPTA fiber skeleton, the ease of moisture adjustment of the PPTA fiber, and the production efficiency. It is 35 mass%, Most preferably, it is 35-50 mass%.

本発明のPPTA繊維は、温度100〜160℃で熱処理条件などを変更しながら、PPTA繊維の結晶サイズが50オングストローム未満の状態を保ち、かつ、水分率が15〜200重量%の状態を保つようなPPTA繊維とし、該PPTA繊維骨格内に樹脂分散液を浸透・含浸させることによって得られる。PPTA繊維の結晶サイズが50オングストローム以上になると、樹脂分散液を繊維骨格内に浸透させることが難しくなる。   The PPTA fiber of the present invention maintains the crystal size of the PPTA fiber below 50 angstroms and the moisture content of 15 to 200% by weight while changing the heat treatment conditions at a temperature of 100 to 160 ° C. It is obtained by making a PPTA fiber and impregnating and impregnating a resin dispersion into the PPTA fiber skeleton. When the crystal size of the PPTA fiber is 50 angstroms or more, it becomes difficult to penetrate the resin dispersion into the fiber skeleton.

また、PPTA繊維は、紡出後水分率が15質量%未満に乾燥された履歴を持たないことが望ましい。常に水分率が15質量%以上に調整されたPPTA繊維を用いることにより、樹脂分散液が浸透し易い状態を保持することができるからである。   Further, it is desirable that the PPTA fiber does not have a history of drying after spinning to a moisture content of less than 15% by mass. This is because by using PPTA fibers whose moisture content is always adjusted to 15% by mass or more, a state in which the resin dispersion can easily permeate can be maintained.

上記の水分量15〜200質量%に調整されたPPTA繊維骨格内に浸透・含浸させる樹脂分散液は、樹脂ディスパージョンあるいは樹脂エマルジョンであれば良く、樹脂の種類は特に限定されない。樹脂分散液として浸透・含浸させることで、樹脂を水溶液にして浸透・含浸させるよりも多量の樹脂を浸透させることができ、結果として、ポリプロピレン樹脂との親和性(特に接着性)を向上させることができる。また、浸透させる際にPPTA繊維表面に付着した樹脂による効果も期待できる。   The resin dispersion to be infiltrated and impregnated into the PPTA fiber skeleton adjusted to the water content of 15 to 200% by mass may be a resin dispersion or a resin emulsion, and the type of resin is not particularly limited. By infiltrating and impregnating as a resin dispersion, a larger amount of resin can be infiltrated than in the case of infiltrating and impregnating the resin into an aqueous solution, and as a result, improving the affinity (particularly adhesiveness) with polypropylene resin. Can do. Moreover, the effect by the resin adhering to the PPTA fiber surface when permeating can be expected.

樹脂分散液を構成する樹脂としては、PPTA繊維及びポリプロピレン樹脂との接着性(密着性)に優れている点で、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂が好ましく、これらの樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂を用いることができる。   The resin constituting the resin dispersion is preferably a urethane resin or an epoxy resin in terms of excellent adhesiveness (adhesion) with PPTA fibers and polypropylene resin, and at least one resin selected from these resins Can be used.

ウレタン樹脂は、一つの分子内にポリイソシアネート成分とポリオール成分とが交互に存在するブロック共重合体であり、ポリイソシアネート成分を構成するウレタン、ウレア結合は分子内及び分子間の凝集力が強くハードセグメント、ポリオール成分はガラス転移点(Tg)が常温以下であり、分子鎖が回転しやすく、凝集力が弱いためソフトセグメントと呼ばれ、それぞれのセグメントがミクロ相分離した構造を形成する。このため、ハードセグメントの凝集力に由来し、接着性や耐摩耗性に優れ、ソフトセグメントのガラス転移温度(Tg)の低さに由来し、可撓性、低温特性に優れている。
エポキシ樹脂は、接着性、可撓性、耐熱性、耐摩耗性等に優れている。
Urethane resin is a block copolymer in which polyisocyanate component and polyol component are alternately present in one molecule, and the urethane and urea bonds that make up the polyisocyanate component have a strong cohesive force in the molecule and between molecules, and are hard. Segments and polyol components are called soft segments because their glass transition point (Tg) is below room temperature, molecular chains are easy to rotate, and cohesion is weak, and each segment forms a structure with microphase separation. For this reason, it originates in the cohesive force of a hard segment, is excellent in adhesiveness and abrasion resistance, originates in the low glass transition temperature (Tg) of a soft segment, and is excellent in flexibility and a low temperature characteristic.
Epoxy resins are excellent in adhesiveness, flexibility, heat resistance, wear resistance, and the like.

樹脂分散液中の樹脂濃度は、特に限定されるものではないが、樹脂濃度10質量%以上、好ましくは30〜50質量%程度の分散液が用いられる。樹脂粒子径としては、浸透・含浸性に優れている点で粒子径が小さいものが好ましく、具体的には、平均粒子径(電子顕微鏡法による)が100nm以下であることがより好ましく、20〜600nm程度であることがさらに好ましい。樹脂分散液のpHは6〜10の範囲が好ましい。   The resin concentration in the resin dispersion is not particularly limited, but a dispersion having a resin concentration of 10% by mass or more, preferably about 30 to 50% by mass is used. As the resin particle diameter, those having a small particle diameter are preferable in terms of excellent penetration and impregnation properties. Specifically, the average particle diameter (according to electron microscopy) is more preferably 100 nm or less, and 20 to 20 More preferably, it is about 600 nm. The pH of the resin dispersion is preferably in the range of 6-10.

樹脂分散液の溶媒としては、水、水性溶媒またはこれらの混合溶媒が好ましく、特に水が好ましい。水性溶媒としては、エステル類、脂肪族アルコール類、(ポリ)アルキレングリコールエーテル類、ケトン類等が挙げられ、2種以上の混合溶媒でも良い。また、これら以外の有機溶媒が混合されていても良い。   As the solvent for the resin dispersion, water, an aqueous solvent or a mixed solvent thereof is preferable, and water is particularly preferable. Examples of the aqueous solvent include esters, aliphatic alcohols, (poly) alkylene glycol ethers, ketones and the like, and two or more kinds of mixed solvents may be used. Moreover, organic solvents other than these may be mixed.

(ウレタン樹脂)
ウレタン樹脂分散液は、ウレタン樹脂を、界面活性剤を乳化剤に用いて強制乳化した乳化型エマルジョン、あるいは、ウレタン樹脂中に親水基を導入した自己乳化型エマルジョンのいずれであってもよい。前記の自己乳化型ウレタン樹脂エマルジョンの場合、PPTA繊維の表面官能基との反応性が良好なカルボン酸基あるいはスルホン酸基を導入したアニオン性自己乳化型ウレタン樹脂エマルジョン、あるいは、pH安定性に優れる非イオン性自己乳化型ウレタン樹脂エマルジョン等が好ましい。
(Urethane resin)
The urethane resin dispersion may be either an emulsion type emulsion in which a urethane resin is forcibly emulsified using a surfactant as an emulsifier, or a self-emulsification type emulsion in which a hydrophilic group is introduced into the urethane resin. In the case of the self-emulsifying urethane resin emulsion, an anionic self-emulsifying urethane resin emulsion having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group having good reactivity with the surface functional group of the PPTA fiber, or excellent in pH stability. Nonionic self-emulsifying urethane resin emulsions and the like are preferred.

ウレタン樹脂としては、特に制限はなく、公知のウレタン樹脂を1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。ウレタン樹脂としては、ポリオールの種類により構造が異なるウレタン樹脂があり、例えば、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ビスフェノール類の炭素数2〜4のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリヘキサンメチレンカーボネートジオール等が挙げられる。
There is no restriction | limiting in particular as a urethane resin, A well-known urethane resin can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Urethane resins include urethane resins having different structures depending on the type of polyol, and examples thereof include polyether-based urethane resins, polyester-based urethane resins, and polycarbonate-based urethane resins.
Examples of the polyether polyol include polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene oxypropylene glycol, polyoxytetramethylene glycol, and alkylene oxide adducts having 2 to 4 carbon atoms of bisphenols.
Examples of the polyester polyol include polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyethylene butylene adipate diol, polyneopentyl adipate diol, polyneopentyl terephthalate diol, polycaprolactone diol, and polyvalerolactone diol.
Examples of the polycarbonate polyol include polyhexane methylene carbonate diol.

また、ポリイソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタン−4,4´−ジイソシアネート(MDI)、3,3´−ジメチル−ジフェニルメタン−4,4´−ジイソシアネート、3,3´−ジメチル−4,4´−ビフェニレンジイソシアネート、3,3´−ジクロル−4,4´−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、1,3−または1,4−フェニレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート、テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート(HDI)等の脂肪族ジイソシアネート;ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;及び、それらの変性物等から選択される1種または2種以上の混合物が挙げられる。   Examples of the polyisocyanate include diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), 3,3′-dimethyl-diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, and 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene. Diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 1,3- or 1,4-phenylene Aromatic diisocyanates such as diisocyanate and p-xylene diisocyanate; Aliphatic diisocyanates such as ethylene diisocyanate, tetramethylene-1,4-diisocyanate and hexamethylene-1,6-diisocyanate (HDI); Dicyclohexylmethane diisocyanate and the like Cycloaliphatic diisocyanate; and, one or a mixture of two or more selected from modified products thereof and the like.

ポリエーテル系ウレタン樹脂は、前記のポリエーテルポリオール、前記のポリイソシアネート、及び、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸等のカルボン酸含有ポリオールを原料として合成されるものでもよい。   The polyether-based urethane resin may be synthesized from the above polyether polyol, the above polyisocyanate, and a carboxylic acid-containing polyol such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, and dimethylolvaleric acid.

上記のウレタン樹脂のなかでも、耐水性に優れている点から、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂が好ましく、耐薬品性に優れている点から、ポリエーテル系ウレタン樹脂が好ましい。   Among the above urethane resins, polyether urethane resins and polycarbonate urethane resins are preferable from the viewpoint of excellent water resistance, and polyether urethane resins are preferable from the viewpoint of excellent chemical resistance.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、公知のウレタン樹脂を1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル化物が挙げられる。なお、エポキシ樹脂分散液は、エマルジョンタイプの水系エポキシ樹脂を用いたものでも良い。これらのエポキシ樹脂のなかでも、常温で液状のエポキシ樹脂、特にビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、中でも汎用型であるビスフェノールA型エポキシ樹脂が好ましい。
(Epoxy resin)
There is no restriction | limiting in particular as an epoxy resin, A well-known urethane resin can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. For example, bisphenol A type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, brominated phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidyl ester Glycidyl etherified products such as epoxy resin, glycidylamine epoxy resin, and polyalkylene glycol epoxy resin. The epoxy resin dispersion may be an emulsion type water-based epoxy resin. Among these epoxy resins, an epoxy resin that is liquid at room temperature, particularly a bisphenol type epoxy resin is preferable, and a general-purpose type bisphenol A type epoxy resin is particularly preferable.

エポキシ樹脂分散液は、必要に応じて、脂肪族ポリアミン(例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン)、芳香族ポリアミン(例えばm−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン)、酸無水物(例えば無水フタル酸)等の公知の硬化剤が含むことができる。   The epoxy resin dispersion may be an aliphatic polyamine (for example, diethylenetriamine, triethylenetetramine), an aromatic polyamine (for example, m-phenylenediamine, m-xylylenediamine), an acid anhydride (for example, phthalic anhydride), etc. Known curing agents can be included.

樹脂分散液を、水分量が15質量%未満になった履歴を有しない水分量15〜200質量%に調整されたPPTA繊維骨格内に浸透・含浸させる場合は、PPTA繊維の水分量を0%に換算した繊維質量に対して、固形分(樹脂)として0.1〜20.0質量%浸透・含浸させることが好ましい。より好ましくは0.5〜15.0質量%、さらに好ましくは1.0〜12.0質量%、特に好ましくは3.0〜10.0質量%である。浸透・含浸させる量が少ないと接着性付与効果が充分発揮されないことがある。   When the resin dispersion is infiltrated and impregnated into a PPTA fiber skeleton adjusted to a moisture content of 15 to 200% by mass having no history of moisture content of less than 15% by mass, the moisture content of the PPTA fiber is 0%. It is preferable to impregnate and impregnate 0.1 to 20.0 mass% as a solid content (resin) with respect to the fiber mass converted to. More preferably, it is 0.5-15.0 mass%, More preferably, it is 1.0-12.0 mass%, Most preferably, it is 3.0-10.0 mass%. If the amount permeated and impregnated is small, the effect of imparting adhesiveness may not be sufficiently exhibited.

例えば、樹脂分散液を浸透・含浸させたPPTA繊維を巻き取り工程でボビンに巻き取り、その後ボビンから巻き出し、熱処理して水分を除去し、水分率を15質量%未満とすることで、本発明のPPTA繊維複合体を製造することができる。   For example, the PPTA fiber impregnated and impregnated with the resin dispersion is wound around the bobbin in the winding process, then unwound from the bobbin, heat-treated to remove moisture, and the moisture content is made less than 15% by mass. The PPTA fiber composite of the invention can be produced.

本発明において樹脂分散液は、水分量15〜200質量%に調整されたPPTA繊維骨格内に浸透させる場合、油剤に含ませて用いてもよいし、油剤と別工程で用いてもよい。油剤としては、PPTA繊維に用いられる一般的な油剤、例えば、炭素数18以下の低分子量脂肪酸エステル、ポリエーテル、鉱物油等が挙げられる。樹脂を油剤に含ませて用いる場合は、上記油剤中に約20〜60質量%含有させることが好ましく、より好ましくは30〜50質量%である。   In the present invention, the resin dispersion liquid may be used by being included in an oil agent or may be used in a step separate from the oil agent when the resin dispersion is infiltrated into the PPTA fiber skeleton adjusted to a moisture content of 15 to 200% by mass. Examples of the oil agent include general oil agents used for PPTA fibers, such as low molecular weight fatty acid esters having 18 or less carbon atoms, polyethers, and mineral oils. When the resin is used by being included in an oil agent, the oil agent is preferably contained in an amount of about 20 to 60% by mass, more preferably 30 to 50% by mass.

樹脂分散液または樹脂分散液を含む油剤をPPTA繊維に付与する方法は、特に限定されず、従来公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、浸漬給油法、スプレー給油法、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法等の方法でPPTA繊維に付与される。   The method for applying the resin dispersion or the oil containing the resin dispersion to the PPTA fiber is not particularly limited, and any conventionally known method may be employed, for example, immersion oil supply method, spray oil supply method, roller oil supply method, It is applied to PPTA fiber by a method such as a guide oiling method using a metering pump.

樹脂分散液を浸透・含浸させたPPTA繊維複合体は、そのまま連続的に、もしくは一旦巻き取り工程でボビンに巻き取った後、巻き取ったPPTA繊維複合体をボビンから巻き出して、熱処理することにより、水分率を15質量%未満、より好ましくは10質量%未満とするのが良い。熱処理の条件は特に限定されない。例えば80〜300℃、好ましくは100〜250℃で熱処理をした場合に、水分率を15質量%未満にすることができる。この熱処理により、PPTAの結晶サイズが拡大し、結晶間間隙を狭くすることにより樹脂をPPTA繊維骨格内に固定することができる。   The PPTA fiber composite impregnated with and impregnated with the resin dispersion is wound on the bobbin continuously as it is or once in the winding process, and then the wound PPTA fiber composite is unwound from the bobbin and heat treated. Therefore, the moisture content should be less than 15% by mass, more preferably less than 10% by mass. The conditions for the heat treatment are not particularly limited. For example, when heat treatment is performed at 80 to 300 ° C., preferably 100 to 250 ° C., the moisture content can be less than 15% by mass. By this heat treatment, the crystal size of PPTA is enlarged, and the resin can be fixed in the PPTA fiber skeleton by narrowing the gap between crystals.

本発明のPPTA繊維複合体は、樹脂分散液を浸透・含浸させていないPPTA繊維に比べて、ポリプロピレン樹脂との接着性が著しく向上する。その理由は明らかでないが以下のように考察する。
水分量が15〜200質量%に調整されたPPTA繊維骨格内にエーテル基、エステル基、カーボネート基あるいはグリシジルエーテル基等を有する樹脂分散液を浸透・含浸させた後、熱処理して水分を除去することにより、PPTA繊維骨格内にエーテル基、エステル基、カーボネート基あるいはグリシジルエーテル基等を有する樹脂が固定される。ウレタン樹脂の場合、ハードセグメントを構成するウレタン結合がPPTA繊維との親和性が高く、ソフトセグメントを構成するエーテル結合がポリプロピレン樹脂と極性が近く親和性がある。
一方、PPTA繊維の表面官能基は、大部分がアミド基であるが、僅かではあるがアミド基の加水分解によりアミン基、カルボキシル基が存在する。PPTA繊維骨格内に固定された樹脂は、非加熱下および/または加熱下でPPTA繊維の官能基と反応し、PPTA繊維骨格内に固定される。かくして得られるPPTA繊維複合体は、ポリプロピレン樹脂との接着性が良好なものとなる。なお、反応性は、導入する樹脂の種類や導入後の乾燥条件によって異なるが、非加熱条件下よりも加熱す条件下で反応し易いと考えられる。
The PPTA fiber composite of the present invention has significantly improved adhesion to the polypropylene resin compared to PPTA fibers that have not been impregnated / impregnated with the resin dispersion. The reason is not clear, but it is considered as follows.
A PPTA fiber skeleton whose water content is adjusted to 15 to 200% by mass is impregnated and impregnated with a resin dispersion having an ether group, an ester group, a carbonate group, or a glycidyl ether group, and then heat treated to remove the water. Thus, a resin having an ether group, an ester group, a carbonate group, a glycidyl ether group or the like is fixed in the PPTA fiber skeleton. In the case of a urethane resin, the urethane bond constituting the hard segment has high affinity with the PPTA fiber, and the ether bond constituting the soft segment has close affinity with the polypropylene resin.
On the other hand, most of the surface functional groups of PPTA fibers are amide groups, but there are amine groups and carboxyl groups due to hydrolysis of the amide groups, though only a little. The resin fixed in the PPTA fiber skeleton reacts with the functional group of the PPTA fiber under non-heating and / or heating to be fixed in the PPTA fiber skeleton. The PPTA fiber composite thus obtained has good adhesion to the polypropylene resin. In addition, although the reactivity changes with the kind of resin to introduce | transduce and the drying conditions after introduction | transduction, it is thought that it reacts easily on the conditions heated rather than unheated conditions.

本発明で得られるPPTA繊維複合体は、ポリプロピレン樹脂を補強するための繊維補強材として好適に用いられる。ポリプロピレン樹脂は、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、変性ポリプロピレン樹脂等であっても良い。それ以外でも、ゴム材料や、ポリプロピレン樹脂以外の各種樹脂材料との繊維補強材としても有用である。   The PPTA fiber composite obtained in the present invention is suitably used as a fiber reinforcing material for reinforcing a polypropylene resin. The polypropylene resin may be a propylene homopolymer, an ethylene-propylene copolymer, a modified polypropylene resin, or the like. Other than that, it is also useful as a fiber reinforcement with rubber materials and various resin materials other than polypropylene resin.

ゴム補強用として使用する場合は、本発明のPPTA繊維複合体に、公知のレゾルシンホルマリンラテックス(RFL)による浸漬処理を施す方法等が挙げられ、例えば、PPTA繊維複合体に、ゴムラテックス100質量部に対してレゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物を2〜20質量部含有させた混合物を、固形分濃度で5〜25質量%程度含有するRFL処理液を施した後、100〜260℃で熱処理する方法が挙げられる。   When used for rubber reinforcement, a method of subjecting the PPTA fiber composite of the present invention to a dipping treatment with a known resorcin formalin latex (RFL) and the like can be mentioned. For example, 100 parts by weight of rubber latex is added to the PPTA fiber composite. A method in which an RFL treatment solution containing about 5 to 25% by mass of a solid content concentration of a mixture containing 2 to 20 parts by mass of a resorcin-formaldehyde initial condensate is heat-treated at 100 to 260 ° C. Can be mentioned.

ゴムラテックスとしては、ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ゴムラテックス、スチレン−ブタジエン系ゴムラテックス、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴムラテックス、クロロプレン系ゴムラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンゴムラテックス、アクリレート系ゴムラテックスおよび天然ゴムラテックスなどが挙げられ、レゾルシン−ホルムアルデヒド初期縮合物としては、レゾルシン−ホルムアルデヒドを酸触媒またはアルカリ触媒下で縮合させて得られたノボラック型縮合物などが挙げられる。処理液には、ブロックドポリイソシアネート化合物、エチレンイミン化合物、ポリイソシアネートとエチレンイミンとの反応物などから選ばれた1種以上の化合物が混合されていてもよい。   Examples of rubber latex include vinylpyridine-styrene-butadiene copolymer rubber latex, styrene-butadiene rubber latex, acrylonitrile-butadiene rubber latex, chloroprene rubber latex, chlorosulfonated polyethylene rubber latex, acrylate rubber latex, and natural rubber. Examples of the resorcin-formaldehyde initial condensate include novolak condensates obtained by condensing resorcin-formaldehyde in the presence of an acid catalyst or an alkali catalyst. In the treatment liquid, one or more compounds selected from a blocked polyisocyanate compound, an ethyleneimine compound, a reaction product of polyisocyanate and ethyleneimine, and the like may be mixed.

本発明のPPTA繊維複合体は、PPTA繊維骨格内に樹脂分散液を浸透・含浸させているので、RFL処理液の付着性がよい上に、RFL高温処理を行ったときコードの強力低下が生じにくい。   In the PPTA fiber composite of the present invention, the resin dispersion is infiltrated and impregnated into the PPTA fiber skeleton, so that the adhesion of the RFL treatment liquid is good and the strength of the cord is reduced when the RFL high temperature treatment is performed. Hateful.

また、RFLによる浸漬処理などを施した本発明のPPTA繊維複合体を0.1〜5mmにカットしたフロック状の短繊維複合体は、ゴムベルト用補強材としても有用である。   In addition, a flock-like short fiber composite obtained by cutting the PPTA fiber composite of the present invention that has been subjected to immersion treatment with RFL into 0.1 to 5 mm is also useful as a reinforcing material for rubber belts.

本発明のPPTA繊維複合体に、RFL処理を施さずに0.1〜5mmにカットしたフロック状の短繊維複合体は、歯車等に使用される紙、プリント配線板用シート状物、不織布、樹脂用添加剤等に有用である。   The PPTA fiber composite of the present invention is a flock-like short fiber composite that is cut to 0.1 to 5 mm without being subjected to RFL treatment. Paper used for gears, sheets for printed wiring boards, non-woven fabrics, Useful for resin additives.

本発明の繊維強化材は、上記した以外でも、PPTA繊維複合体をカットした短繊維、PPTA繊維複合体からなる繊維束、織物、編物、撚糸、加工糸など、種々の形態で用いられ形態は特に限定されない。   In addition to the above, the fiber reinforcement of the present invention is used in various forms such as short fibers cut from PPTA fiber composites, fiber bundles made of PPTA fiber composites, woven fabrics, knitted fabrics, twisted yarns, processed yarns, etc. There is no particular limitation.

本発明の繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料は、前記の繊維強化材とポリプロピレン樹脂とが複合化したものであり、複合化形態は特に限定されない。例えば、繊維強化材を引き揃えあるいは撚糸したものを、加熱プレス成形等でポリプロピレン樹脂シートに貼り付ける等の方法で、本発明の繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料を得ることができる。繊維強化材をポリプロピレン樹脂中に分散させる、繊維強化材の束や織編物にポリプロピレン樹脂を含浸させる、繊維強化材の束や織編物とポリプロピレン樹脂シートを積層させるなど種々の形態であって良い。   The fiber reinforced polypropylene resin composite material of the present invention is a composite of the above fiber reinforcement and polypropylene resin, and the composite form is not particularly limited. For example, the fiber reinforced polypropylene resin composite material of the present invention can be obtained by a method such as sticking or twisting fiber reinforcing materials to a polypropylene resin sheet by hot press molding or the like. The fiber reinforcing material may be dispersed in polypropylene resin, the fiber reinforcing material bundle or woven or knitted fabric may be impregnated with polypropylene resin, or the fiber reinforcing material bundle or woven or knitted fabric may be laminated with a polypropylene resin sheet.

繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料は、自動車、船舶、電気・電子機器、AV機器、OA機器または建築用の部品もしくは部材等として用いることができる。   The fiber reinforced polypropylene resin composite material can be used as automobiles, ships, electrical / electronic devices, AV devices, OA devices, building parts or members, and the like.

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例中における各測定値は次の方法にしたがった。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to only the following Examples. In addition, each measured value in an Example followed the following method.

(1)水分率(質量%)
試料約5gの質量を測定し、105℃×1時間の熱処理を行い、24℃、55%RHで5分間放置した後、再度質量を測定する。ここで使う水分率は、[乾燥前質量−乾燥後質量]/[乾燥後質量]×100で得られるドライベース水分率である。
(1) Moisture content (mass%)
A mass of about 5 g of the sample is measured, a heat treatment is performed at 105 ° C. × 1 hour, the sample is left at 24 ° C. and 55% RH for 5 minutes, and then the mass is measured again. The moisture content used here is a dry base moisture content obtained by [mass before drying−mass after drying] / [mass after drying] × 100.

(2)繊維への樹脂付着量(質量%)
樹脂分散液を処理する前の繊維を、あらかじめ決められた長さでサンプリングし、105℃、4時間処理を行い、24℃、55%RHで5分間放置した後の質量を測定する。次に、樹脂分散液処理後の繊維を、同じ長さでサンプリングし、同じく105℃、4時間処理した後の質量を測定する。ここで使う繊維への樹脂付着量は、[処理後の質量−処理前の質量]×100/[処理前の質量]で得られる。
(2) Amount of resin adhering to fiber (% by mass)
The fibers before the treatment with the resin dispersion are sampled at a predetermined length, treated at 105 ° C. for 4 hours, and measured after being left at 24 ° C. and 55% RH for 5 minutes. Next, the fibers after the resin dispersion treatment are sampled at the same length, and the mass after treatment at 105 ° C. for 4 hours is measured. The resin adhesion amount to the fiber used here is obtained by [mass after treatment−mass before treatment] × 100 / [mass before treatment].

(3)剥離荷重(N)
引張試験機を用い、板状樹脂サンプルが水平方向にスムーズに動くように設計された治具に、樹脂表面上に端部から20mm程度が貼り付いていない長繊維を貼り付けた樹脂シートを設置し、貼り付いていない端部を垂直方向に移動するチャックにはさみ、チャックを上方(90度方向)に移動させた時の荷重を測定し、剥離荷重とした。
(3) Peeling load (N)
Using a tensile tester, install a resin sheet with long fibers that are not attached to the resin surface about 20 mm from the end on a jig designed so that the plate-shaped resin sample moves smoothly in the horizontal direction. Then, the end portion that was not attached was sandwiched between chucks that moved in the vertical direction, and the load when the chuck was moved upward (90-degree direction) was measured to obtain a peeling load.

(実施例1)
通常の方法で得られたPPTA(分子量約20,000)1kgを4kgの濃硫酸に溶解し、直径0.1mmのホールを1000個有する口金からせん断速度30,000sec−1となるよう吐出し、4℃の水中に紡糸した後、10質量%の水酸化ナトリウム水溶液で、10℃×15秒の条件で中和処理し、その後、110℃×15秒間の低温乾燥をして、水分率35質量%のPPTA繊維(水分率0質量%換算のとき繊度1670dtex)になるように調整した。更に、このPPTA繊維を、ポリエーテル系ウレタン樹脂分散液(三洋化成工業株式会社製ケミチレン(R)GA−500)のディップ浴に通し、ロールで絞り、付着量を調整し、105℃、4時間乾燥させることにより、水分率0質量%換算としたときの繊維に対し7.6質量%(樹脂換算)の樹脂を、浸透・含浸させたPPTA繊維を製造した。
Example 1
1 kg of PPTA (molecular weight of about 20,000) obtained by a usual method is dissolved in 4 kg of concentrated sulfuric acid, and discharged from a die having 1000 holes with a diameter of 0.1 mm so that the shear rate is 30,000 sec −1 . After spinning in water at 4 ° C., it was neutralized with a 10% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 10 ° C. for 15 seconds, and then dried at a low temperature of 110 ° C. for 15 seconds to give a moisture content of 35%. % PPTA fiber (fineness 1670 dtex when converted to 0% by mass moisture content). Furthermore, this PPTA fiber was passed through a dip bath of a polyether-based urethane resin dispersion (Sanyo Kasei Co., Ltd. Chemitylene (R) GA-500), squeezed with a roll, the amount of adhesion was adjusted, 105 ° C., 4 hours By drying, PPTA fibers were produced by impregnating and impregnating 7.6% by mass (resin equivalent) of the resin with respect to the fiber having a moisture content of 0% by mass.

得られたPPTA繊維に2.08回/インチの片撚りを加えた。
たて方向に1mm間隔で長さ265mm以上になるように、7本のPPTA繊維複合体を引き揃えた後、繊維端部となる部分を決め、端部から繊維引き揃え方向に対し長さ20mm、厚み0.1mmの離形フィルムを乗せ、更に繊維引き揃え方向に対し長さ265mm、厚さ4mmの東レプラスチック精工(株)製ポリプロピレン樹脂シート(密度:0.91g/cm、引張強度:29MPa)を乗せ、加熱プレス成形機にて3.8mmのスペーサーを用い、30kg/cmの荷重下180℃にて15分間処理し樹脂を溶融させた後、引き続き、常温、70kg/cmの条件下で、金型ごと50℃以下まで冷却固化させることにより、3.8mm厚の非強化ポリプロピレン樹脂シート上にPPTA繊維を貼り付けたPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂シートを得た。このシート試験片におけるPPTA繊維の剥離荷重は15Nであった。
To the obtained PPTA fiber, 2.08 times / inch of single twist was added.
After aligning the seven PPTA fiber composites so that the length is 265 mm or more at 1 mm intervals in the vertical direction, the fiber end portion is determined, and the length from the end portion to the fiber alignment direction is 20 mm. A polypropylene resin sheet (density: 0.91 g / cm 3 , tensile strength: 265 mm long and 4 mm thick, manufactured by Toray Plastic Seiko Co., Ltd.) 29 MPa) using a 3.8 mm spacer in a hot press molding machine and processing at 180 ° C. for 15 minutes under a load of 30 kg / cm 2 to melt the resin, then, at room temperature, 70 kg / cm 2 Under the conditions, the PPTA fiber reinforced plastic with PPTA fiber affixed onto a 3.8 mm thick non-reinforced polypropylene resin sheet by cooling and solidifying the mold to 50 ° C. or less. To obtain a propylene resin sheet. The peel load of the PPTA fiber in this sheet test piece was 15N.

(実施例2)
実施例1で得た水分率35質量%のPPTA繊維をディップするディップ液に、ポリカーボネート系ウレタン樹脂分散液(MICHELMAN(R)製U2−04)を用い、実施例1と同様の方法で、水分率0質量%換算としたときの繊維に対し4.3質量%(樹脂換算)の樹脂を、浸透・含浸させたPPTA繊維を製造した。
得られたPPTA繊維に2.08回/インチの片撚りを加えたものを用い、実施例1と同様の方法で、PPTA繊維を貼り付けたPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂シートを得た。このシート試験片におけるPPTA繊維の剥離荷重は12Nであった。
(Example 2)
A polycarbonate urethane resin dispersion (U2-04 made by MICHELMAN®) was used as the dipping liquid for dipping the PPTA fiber having a moisture content of 35% by mass obtained in Example 1, and the moisture content was determined in the same manner as in Example 1. PPTA fiber was produced by impregnating and impregnating 4.3% by mass (resin equivalent) of the resin with respect to the fiber when the rate was converted to 0% by mass.
A PPTA fiber reinforced polypropylene resin sheet having a PPTA fiber attached thereto was obtained in the same manner as in Example 1 using the obtained PPTA fiber added with 2.08 turns / inch single twist. The peel load of the PPTA fiber in this sheet test piece was 12N.

(実施例3)
実施例1で得た水分率35質量%の処理前のPPTA繊維に通すディップ液にビスフェノールA型エポキシ樹脂分散液(吉村油化学株式会社製ユカレジンKE−307−N)を用い、実施例1と同様の方法で、水分率0質量%換算としたときの繊維に対し6.6質量%(樹脂換算)の樹脂を、浸透・含浸させたPPTA繊維を製造した。
得られたPPTA繊維に2.08回/インチの片撚りを加えたものを用い、実施例1と同様の方法で、PPTA繊維を貼り付けたシートを得た。このシート試験片におけるPPTA繊維の剥離荷重は12Nであった。
(Example 3)
A bisphenol A type epoxy resin dispersion (Yukaresin KE-307-N manufactured by Yoshimura Oil Chemical Co., Ltd.) was used as the dip solution passed through the PPTA fiber before treatment having a moisture content of 35% by mass obtained in Example 1, and Example 1 and In the same manner, PPTA fiber was produced by impregnating and impregnating 6.6% by mass (resin equivalent) of the resin with respect to the fiber having a moisture content of 0% by mass.
Using a PPTA fiber obtained by adding 2.08 times / inch single twist, a sheet on which PPTA fiber was attached was obtained in the same manner as in Example 1. The peel load of the PPTA fiber in this sheet test piece was 12N.

(比較例1)
実施例1で得た水分率35質量%の処理前のPPTA繊維にディップ液を通すことなく、乾燥させたこと以外は、実施例1と同様の方法で、樹脂分散液を付与していないPPTA繊維を貼り付けたPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂シートを得た。このシート試験片におけるPPTA繊維の剥離荷重は9Nであった。
(Comparative Example 1)
PPTA not applied with a resin dispersion in the same manner as in Example 1 except that it was dried without passing the dip solution through the PPTA fiber before treatment having a moisture content of 35% by mass obtained in Example 1. A PPTA fiber reinforced polypropylene resin sheet to which fibers were attached was obtained. The peel load of PPTA fiber in this sheet test piece was 9N.

Figure 2018145552
Figure 2018145552

表1の結果から、ポリエーテル系ウレタン樹脂分散液を浸透・含浸させた本実施例1のPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂は、浸透・含浸させていないPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂(比較例1)に比べて、ポリプロピレ樹脂に対するPPTA繊維の接着性が1.7倍向上していることが認められた。また、ポリカーボネート系ウレタン樹脂分散液またはビスフェノールA型エポキシ樹脂を浸透・含浸させた本実施例2、3のPPTA繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料は、比較例1よりもポリカーボネート樹脂に対する接着性が1.3倍向上していることが認められた。   From the results in Table 1, the PPTA fiber reinforced polypropylene resin of Example 1 infiltrated and impregnated with the polyether-based urethane resin dispersion is compared with the PPTA fiber reinforced polypropylene resin not infiltrated and impregnated (Comparative Example 1). It was confirmed that the adhesion of PPTA fibers to polypropylene resin was improved by 1.7 times. In addition, the PPTA fiber reinforced polypropylene resin composite material of Examples 2 and 3 impregnated with and impregnated with a polycarbonate-based urethane resin dispersion or bisphenol A type epoxy resin has an adhesiveness to the polycarbonate resin of 1.3 compared to Comparative Example 1. A double improvement was observed.

本発明のポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維強化材及びそれを含む繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料は、各種産業資材に有用である。   The polyparaphenylene terephthalamide fiber reinforcement of the present invention and the fiber-reinforced polypropylene resin composite material containing the same are useful for various industrial materials.

Claims (6)

ポリプロピレン樹脂を補強するために用いられる繊維強化材であって、水分量が15質量%未満になった履歴を有しない水分量15〜200質量%に調整されたポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維骨格内に、樹脂分散液を浸透・含浸させてなるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維複合体を含むことを特徴とする繊維強化材。   A fiber reinforcing material used to reinforce a polypropylene resin, in a polyparaphenylene terephthalamide fiber skeleton adjusted to a water content of 15 to 200% by mass having no history of moisture content of less than 15% by mass A fiber reinforcing material comprising a polyparaphenylene terephthalamide fiber composite formed by impregnating and impregnating a resin dispersion. 前記分散液中の樹脂を、前記ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維の水分量を0質量%に換算したときの繊維質量に対して、0.1質量%以上20.0質量%以下、浸透・含浸させてなる、請求項1に記載の繊維強化材。   The resin in the dispersion is infiltrated and impregnated in an amount of 0.1% by mass to 20.0% by mass with respect to the fiber mass when the water content of the polyparaphenylene terephthalamide fiber is converted to 0% by mass. The fiber reinforcement according to claim 1, wherein 前記樹脂が、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂から選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載の繊維強化材。   The fiber reinforcement according to claim 1 or 2, wherein the resin is at least one selected from a urethane resin and an epoxy resin. 前記樹脂が、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂及びビスフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化材。   The fiber reinforcing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin is at least one selected from a polyether-based urethane resin, a polycarbonate-based urethane resin, and a bisphenol-type epoxy resin. 請求項1〜4のいずれかに記載の繊維強化材を含む、繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料。   A fiber-reinforced polypropylene resin composite material comprising the fiber reinforcing material according to claim 1. 請求項5に記載の繊維強化ポリプロピレン樹脂複合材料を用いた自動車用部品もしくは部材。   An automotive part or member using the fiber-reinforced polypropylene resin composite material according to claim 5.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387599A (en) * 2021-06-24 2021-09-14 巨石集团有限公司 Glass fiber impregnating compound, preparation method and product
CN115216087A (en) * 2022-07-14 2022-10-21 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 Preparation, forming method and application of novel low-thermal expansion coefficient and low-dielectric composite material
CN116120670B (en) * 2022-12-19 2024-01-30 金发科技股份有限公司 Super-soft polypropylene material with flocking effect and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194669A (en) * 2000-10-20 2002-07-10 Du Pont Toray Co Ltd Aramid fiber and method for producing the same
JP2004143625A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Du Pont Toray Co Ltd High-strength fiber composite material processed with special resin
JP2013057146A (en) * 2011-09-09 2013-03-28 Du Pont-Toray Co Ltd Polyparaphenylene terephthalamide fiber composite, method for producing the same and application of the same
JP2013129764A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Du Pont-Toray Co Ltd Fiber-reinforcing material and fiber-reinforced molded article
JP2013241575A (en) * 2012-04-23 2013-12-05 Toray Ind Inc Friction material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194669A (en) * 2000-10-20 2002-07-10 Du Pont Toray Co Ltd Aramid fiber and method for producing the same
JP2004143625A (en) * 2002-10-24 2004-05-20 Du Pont Toray Co Ltd High-strength fiber composite material processed with special resin
JP2013057146A (en) * 2011-09-09 2013-03-28 Du Pont-Toray Co Ltd Polyparaphenylene terephthalamide fiber composite, method for producing the same and application of the same
JP2013129764A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Du Pont-Toray Co Ltd Fiber-reinforcing material and fiber-reinforced molded article
JP2013241575A (en) * 2012-04-23 2013-12-05 Toray Ind Inc Friction material

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387599A (en) * 2021-06-24 2021-09-14 巨石集团有限公司 Glass fiber impregnating compound, preparation method and product
CN113387599B (en) * 2021-06-24 2022-08-09 巨石集团有限公司 Glass fiber impregnating compound, preparation method and product
CN115216087A (en) * 2022-07-14 2022-10-21 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 Preparation, forming method and application of novel low-thermal expansion coefficient and low-dielectric composite material
CN116120670B (en) * 2022-12-19 2024-01-30 金发科技股份有限公司 Super-soft polypropylene material with flocking effect and preparation method thereof

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