JP7360435B2 - 樹脂繊維およびその製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、本発明者は、スチレン系樹脂及びその他の熱可塑性樹脂を含み、かつ、スチレン系樹脂をナノ単位で分散させることで、上記課題を解消できることを見出し、本発明を完成するに至った。
項1 スチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂繊維であって、上記熱可塑樹脂組成物の、ISO1133に準じ、温度220℃、荷重10kgの条件で測定されたメルトボリュームレイトが20(cm3/10分)以下であることを特徴とする樹脂繊維。
項2 上記熱可塑性樹脂はスチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂をさらに含む項1に記載の樹脂繊維。
項3 スチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂繊維であって、上記熱可塑性樹脂組成物は、スチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂をさらに含み、かつ、上記スチレン系樹脂がナノ単位で分散していることを特徴とする樹脂繊維。
項4 上記他の熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることを特徴とする項1~項3の何れかに記載の樹脂繊維。
項5 強化繊維と、項1~項4の何れかに記載の樹脂繊維を含む繊維強化プラスチック。
項6 溶融紡糸法またはメルトブロー法で得られることを特徴とする、項1~項4の何れかに記載の樹脂繊維の製造方法。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度230℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、クララスチックKU-600R-1(日本A&L株式会社製 ABS樹脂:MVR5.5(cm3/10分))のペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度250℃、26g/分の吐出量で押し出した。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、900m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は26μmであった。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度230℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、クララスチックMM(日本A&L株式会社製 ABS樹脂:MVR4.0(cm3/10分))を用いた以外は実施例1と同じ条件で紡糸した。得られた未延伸繊維の繊維径は25μmであった。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、テクニエースPAX-1439(日本A&L株式会社製 ポリカーボネート樹脂/ABS樹脂アロイ:MVR 13(cm3/10分))を用いた以外は実施例1と同じ条件で紡糸した。得られた未延伸繊維の繊維径は23μmであった。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、テクニエースTB-1701(日本A&L株式会社製 ポリブチレンテレフタレート樹脂/ABS樹脂アロイ:MVR検出限界(0.1(cm3/10分)以下)を、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1500m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は15μmであった。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、テクニエースTA-1100(日本A&L株式会社製 ポリアミド樹脂/ABS樹脂アロイ:MVR検出限界以下)を用いた以外は、実施例4と同じ条件で紡糸した。得られた未延伸繊維の繊維径は17μmであった。
東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度230℃、スクリュー回転数250rpmの条件で溶融混練を行って得られた、クララスチックGA-701(日本A&L株式会社製 ABS樹脂:MVR 62(cm3/10分))のペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度220℃、26g/分の吐出量で押し出した。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、900m/分の速度で巻き取ったところ、断糸が発生したため、巻き取り速度を800m/分へ変更した。得られた未延伸繊維の繊維径は、40μmであった。
実施例1~5及び比較例1で樹脂繊維を製造する際、900m/分以上の速度で巻き取っても断糸せず連続生産可能であったものを「○」、900m/分以上の速度で巻き取ると断糸し連続生産できなかったものを「×」とした。結果を表1に示す。
比較例1は、本発明の規定外であるため、連続生産に劣り、樹脂繊維径も太くなる傾向にあった。
下記実施例6~10及び比較例2~4で得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを、クライオミクロトームを用いて-85℃の低温で切り出すことで、超薄切片を得た。得られた超薄切片を四酸化オスミウム(OsO4)及び/又は四酸化ルテニウム(RuO4)で染色し、透過電子顕微鏡(JEM-1400:日本電子製)を用いて観察及び写真撮影し画像解析装置(旭化成IP-1000PC)を用いて、分散相の分散単位100個の円相当粒子径の平均値から求めた。
メタクリル酸10質量部、スチレン90質量部からなるモノマー混合物を公知の溶液重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂20質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)80質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を用い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は850nmであった。得られたペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は12μmであった。
粒子径0.1μmのポリブタジエンラテックス70質量部(固形分)の存在下で、メタクリル酸10質量部、スチレン15質量部、アクリロニトリル5質量部からなる混合モノマーを乳化重合法によりグラフト重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂10質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)90質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は800nmであった。このペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度280℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は13μmであった。
メタクリル酸10質量部、スチレン60質量部及びアクリロニトリル30質量部からなるモノマー混合物を公知の溶液重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂50質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)50質量部混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は910nmであった。得られたペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は18μmであった。
グリシジルメタクリレート10質量部、スチレン60質量部及びアクリロニトリル30質量部からなるモノマー混合物を公知の溶液重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂30質量部とポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製 ノバレックスM‐7022J)70質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は920nmであった。得られたペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1100m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は22μmであった。
グリシジルメタクリレート10質量部、スチレン60質量部及びアクリロニトリル30質量部からなるモノマー混合物を公知の溶液重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂30質量部とポリブチレンテレフタレート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製 ノバデュラン5010R5L2)70質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は920nmであった。得られたペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1100m/分の速度で巻き取った。得られた未延伸繊維の繊維径は20μmであった。
アクリロニトリル10質量部、スチレン90質量部からなるモノマー混合物を公知の塊状重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂20質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)80質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は1000nm以上であった。得られたペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度260℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取ったところ、断糸が発生したため、巻き取り速度を800m/分へ変更した。得られた未延伸繊維の繊維径は30μmであった。
粒子径0.4μmのポリブタジエンラテックス50質量部(固形分)の存在下で、メタクリル酸5質量部、スチレン30質量部、アクリロニトリル15質量部からなる混合モノマーを乳化重合法によりグラフト重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂10質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)90質量部を混合し、(株)テクノベル製 KZW15-90(L/D=90)を使い、シリンダー温度280℃、スクリュー回転数350rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は1000nm以上であった。このペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度280℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取ったところ、断糸が発生したため、巻き取り速度を900m/分へ変更した。得られた未延伸繊維の繊維径は28μmであった。
メタクリル酸10質量部、スチレン90質量部からなるモノマー混合物を公知の溶液重合法により重合し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂20質量部とポリアミド樹脂(ユニチカ(株)製 ユニチカナイロン6 A1030BRL)80質量部を混合し、東芝機械(株)製 TEM-35B(L/D=31)を用い、シリンダー温度260℃、スクリュー回転数450rpmの条件で溶融混練を行った。その際、ダイから押し出される前に500メッシュ金網に通した。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを上記記載の方法で観察した結果、スチレン系樹脂の分散単位は1000nm以上であった。このペレットを、ノズル径0.5mmφ、24孔からなるマルチフィラメント用紡糸ダイを備えた押出機を用いて、押出温度280℃、26g/分の吐出量で押し出した。押し出された溶融ストランドを冷却温度15℃、冷却風速0.5m/分、長さ900mmからなる冷却ダクトで冷却後、収束剤付与ローラーで収束剤としてシリコーン系油剤を付与しながら、1200m/分の速度で巻き取ったところ、断糸が発生したため、巻き取り速度を900m/分へ変更した。得られた未延伸繊維の繊維径は27μmであった。
実施例6~10及び比較例2~4で樹脂繊維を製造する際、1000m/分以上の速度で巻き取っても断糸せず連続生産可能であったものを「○」、1000m/分以上の速度で巻き取ると断糸し連続生産できなかったものを「×」とした。結果を表2に示す。
[1]スチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂繊維であって、該熱可塑樹脂組成物のISO1133に準じ、温度220℃、荷重10kgの条件で測定されたメルトボリュームレイトが20(cm3/10分)以下であることを特徴とする樹脂繊維。
[2]前記メルトボリュームレイトが20(cm3/10分)以下、15(cm3/10分)以下、10(cm3/10分)以下、または5(cm3/10分)以下である、[1]に記載の樹脂繊維。
[3]前記熱可塑性樹脂はスチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂をさらに含む[1]または[2]に記載の樹脂繊維。
[4]前記スチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有する[3]に記載の樹脂繊維。
[5]前記スチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂が、PA-6、PA-66、PA-11、PA-12、PA-610、PA-1010、ポリ乳酸樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、界面重合法ポリカーボネート樹脂、溶融エステル交換法ポリカーボネート樹脂、並びにポリイミド樹脂からなる群より選ばれる、[3]または[4]に記載の樹脂繊維。
[6]スチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂繊維であって、前記熱可塑性樹脂組成物は、スチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂をさらに含み、かつ、前記スチレン系樹脂がナノ単位で分散していることを特徴とする樹脂繊維。
[7]前記スチレン系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることを特徴とする[6]に記載の樹脂繊維。
[8]前記スチレン系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、PA-6、PA-66、PA-11、PA-12、PA-610、PA-1010、ポリ乳酸樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、界面重合法ポリカーボネート樹脂、溶融エステル交換法ポリカーボネート樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上の樹脂を含有する、[6]または[7]に記載の樹脂繊維。
[9]前記ナノ単位が、透過電子顕微鏡で観察される1000nm未満、950nm未満、900nm未満、または850nm以下の分散単位である、[6]~[8]のいずれか1つに記載の樹脂繊維。
[10]延伸加工が施されており、その際の加工温度が、50~160℃または60~150℃である、[1]~[9]のいずれか1つに記載の樹脂繊維。
[11]強化繊維と、[1]~[10]の何れか1つに記載の樹脂繊維とを含む、繊維強化プラスチック。
[12]前記強化繊維が炭素繊維である、[11]に記載の繊維強化プラスチック。
[13]溶融紡糸法またはメルトブロー法で得られることを特徴とする、[1]~[10]の何れか1つに記載の樹脂繊維の製造方法。
[14]加工温度が200℃~300℃または220~290℃である、[12]に記載の樹脂繊維の製造方法。
Claims (5)
- スチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物(ポリフェニレンエーテル系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を除く)からなる樹脂繊維の製造方法であって、
前記製造方法はスチレン系樹脂およびスチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する段階を含み、
前記熱可塑性樹脂組成物は、スチレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂をさらに含み、前記他の熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂(ポリ(トリメチレンジカルボキシレート)樹脂を除く)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有し、前記スチレン系樹脂が、スチレンおよび共重合可能な他のビニル系単量体からなる共重合体、および/または、ゴム強化スチレン系重合体であり、
前記他のビニル系単量体は(メタ)アクリル酸エステル系単量体および/または不飽和カルボン酸系単量体を含み、
前記樹脂繊維は、前記スチレン系樹脂の含有量が前記熱可塑性樹脂組成物を構成する樹脂成分100質量%に対して10~95質量%であり、かつ、前記スチレン系樹脂がナノ単位で分散していることを特徴とする、樹脂繊維の製造方法。 - 前記ナノ単位が、前記熱可塑性樹脂組成物のペレットを透過電子顕微鏡で観察されるスチレン系樹脂の分散相の平均粒径について10nm以上1000nm未満であることを特徴とする、請求項1に記載の樹脂繊維の製造方法。
- 前記スチレン系樹脂は熱可塑性樹脂である、請求項1または2に記載の繊維の製造方法。
- 強化繊維と、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂繊維の製造方法により得られた樹脂繊維とを含む、繊維強化プラスチックの製造方法。
- 溶融紡糸法またはメルトブロー法で得られることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂繊維の製造方法。
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