JPH01306680A - Production of bundled reinforcing fiber and short fiber chip - Google Patents

Production of bundled reinforcing fiber and short fiber chip

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JPH01306680A
JPH01306680A JP13440388A JP13440388A JPH01306680A JP H01306680 A JPH01306680 A JP H01306680A JP 13440388 A JP13440388 A JP 13440388A JP 13440388 A JP13440388 A JP 13440388A JP H01306680 A JPH01306680 A JP H01306680A
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JP
Japan
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fiber
chips
fibers
resin
fiber bundle
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JP13440388A
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Japanese (ja)
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Eiji Sato
栄二 佐藤
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject bundled fiber, having coherency and excellent uniform dispersibility suitable as a reinforcing material for fiber-reinforced molding materials, by preapplying fine resin particles having a specific particle diameter to a fiber bundle and then applying a binder. CONSTITUTION:A bundled reinforcing fiber strand and short fiber chips are produced. In the process, fine particles of a thermoplastic and/or solvent-soluble resin (e.g. polyethylene terephthalate or nylons) having <=20mum average diameter of primary particles in an amount of 0.1-10wt.% based on the weight of fibers are preapplied thereto by a method for spraying the particles, etc. A resin of the same kind as that used in molding materials, e.g. polyolefin or polyester, in an amount of 0.1-50wt.% based on the weight of the fibers as a binder is then applied to afford a fiber bundle excellent in coherency. The above- mentioned bundled fibers are cut to readily provide short fiber chips. The resultant chips are excellent in coherency without causing opening thereof in molding the chips to afford uniform dispersibility in matrix resins and the operating efficiency is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は集束された補強用繊維及び短繊維チップの製造
法に関する。更に詳しくは、繊維強化成形材料の補強剤
として好適な集束性と優れた均一分散性を有する集束さ
れた補強用繊維及び短繊維チップ製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for producing bundled reinforcing fibers and staple fiber chips. More specifically, the present invention relates to a method for producing bundled reinforcing fibers and short fiber chips that have a suitable bundling property and excellent uniform dispersibility as a reinforcing agent for fiber-reinforced molding materials.

(従来の技術) 近年、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の補強用
繊維を各種マトリックス樹脂中に混合、分散させてなる
繊維強化成形材料は工業的に重要な材料として注目され
ている。特にアラミド繊維、中でもポリ−パラフェニレ
ンテレフタルアミドに代表されるパラ配向芳香族ポリア
ミド繊維は、その優れた特性、例えば高強度、高モジュ
ラス、高い耐衝撃性、高い耐摩耗特性などを有している
ことから、繊維強化成形材料用としての幅広い用途が期
待される。
(Prior Art) In recent years, fiber-reinforced molding materials made by mixing and dispersing reinforcing fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers in various matrix resins have been attracting attention as industrially important materials. In particular, aramid fibers, especially para-oriented aromatic polyamide fibers represented by poly-paraphenylene terephthalamide, have excellent properties such as high strength, high modulus, high impact resistance, and high abrasion resistance. Therefore, it is expected to have a wide range of applications as fiber-reinforced molding materials.

一般に、強化用の繊維を各種熱可塑性樹脂に混合、分散
させて繊維強化成形材料を得るには、繊維をあらかじめ
糊剤等で集束させた後、1〜10龍に切断して短繊維チ
ップとし、これを熱可塑性樹脂のベレット又はパウダー
とともに押出機中で溶融混練する方法がとられている。
Generally, in order to obtain a fiber-reinforced molding material by mixing and dispersing reinforcing fibers in various thermoplastic resins, the fibers are bundled in advance with a glue, etc., and then cut into 1 to 10 pieces to form short fiber chips. A method has been adopted in which this is melt-kneaded together with thermoplastic resin pellets or powder in an extruder.

しかしながら、その際、短繊維チップの集束性が不十分
であると、熱可塑性樹脂中に均一に分散させることが出
来ない上に、作業性も低下する。
However, in this case, if the short fiber chips have insufficient convergence, they cannot be uniformly dispersed in the thermoplastic resin, and workability also decreases.

従って、かかる短繊維チップにおいては、十分な集束性
が要求され、通常繊維の集束性を高めるために、繊維束
を集束剤により処理する方法が用いられる。例えば集束
剤として通常繊維強化成形材料に用いられるマトリック
ス樹脂と同し種類の樹脂、例えばポリオレフィン、ポリ
エステル、ポリアミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂などを用い、これらの樹脂を溶媒に溶解
して繊維束に付着させる方法(特開昭53−10675
2号公やり)1あるいは、界面活性剤で表面処理された
ポリアミド樹脂粒状体で集束させる方法(特開昭6! 
−254629号公報)が採用されている。
Therefore, such short fiber chips are required to have sufficient bundling properties, and in order to improve the bundling properties of the fibers, a method is usually used in which the fiber bundle is treated with a bundling agent. For example, resins of the same type as the matrix resins normally used as sizing agents in fiber-reinforced molding materials, such as polyolefins, polyesters, polyamides, acrylic resins, epoxy resins,
A method using phenol resin etc. and dissolving these resins in a solvent and attaching them to fiber bundles (Japanese Patent Laid-Open No. 53-10675)
2 Publication) 1 or a method of focusing with polyamide resin granules surface-treated with a surfactant (Japanese Patent Application Laid-open No. 6!
-254629) has been adopted.

しかしながら、前記方法によっては、集束のために十分
な樹脂を、繊維束に均一に付着させることは難かしく、
集束性及び作業性に優れた短繊維チップを得ることは出
来ない。特に繊維束がパラ配向芳香族ポリアミド繊維の
場合にあっては、均一な付着が困難な上に、繊維自体が
屈曲性に富んだ高強度繊維であるため、集束させた繊維
束から短繊維チップ状に切断成形する過程で、チップの
開繊が生じる。かかる短繊維チップでは、例えば、スク
リュウフィーダー、ホッパーフィーダー、テーブルフィ
ーダーなどを用いて、マトリックス樹脂中へ供給する場
合、短繊維チップが供給工程中に機械的混合やかきまぜ
作用を受けるために、チップの開繊が更に進み、順調な
供給が阻害され、供給工程での詰りの原因となる。この
ように従来の方法においては、繊維強化成形材料中の繊
維量を一定にかつ均一にコントロールすることができず
、又、押出機で連続的に短繊維チップとマトリックス樹
脂とを混練して、ストランド状の成形材料を押出そうと
する場合、一定の押出し速度が得られず、ストランド切
れが多発し、生産性が著しく低下するという欠点を有す
る。
However, depending on the method described above, it is difficult to uniformly attach enough resin to the fiber bundle for convergence.
Short fiber chips with excellent cohesion and workability cannot be obtained. In particular, when the fiber bundle is made of para-oriented aromatic polyamide fiber, it is difficult to adhere uniformly, and the fiber itself is a high-strength fiber with excellent flexibility. In the process of cutting and forming into shapes, fiber opening of the chips occurs. When such short fiber chips are fed into a matrix resin using, for example, a screw feeder, hopper feeder, table feeder, etc., the short fiber chips are subjected to mechanical mixing or agitation during the feeding process, so that the chips are The fiber opening progresses further, impeding smooth supply and causing clogging in the supply process. In this way, in the conventional method, it is not possible to control the amount of fiber in the fiber-reinforced molding material constant and uniformly, and the short fiber chips and matrix resin are continuously kneaded in an extruder. When attempting to extrude a strand-shaped molding material, a constant extrusion speed cannot be obtained, resulting in frequent breakage of the strand, resulting in a significant drop in productivity.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、繊維強化成形材料を従来の方法で製造する際
に生じる欠点、即ち、短繊維チップの開繊によって引き
起こされる供給工程でのトラブルや作業性の低下、及び
マトリックス樹脂への均一な分散が困難であることを克
服し、短繊維チップ成形時にチップの開繊の生じない集
束繊維を効率よく製造する方法を提供すること、及び供
給工程でトラブルを生しないように、集束性が優れ、か
つマトリックス樹脂中への均一な分散性が得られ、それ
によって高い物性を有する繊維強化成形材料を製造する
ことができる短繊維チップを製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the disadvantages that occur when producing fiber-reinforced molding materials using conventional methods, namely troubles in the supply process caused by opening of short fiber chips and poor workability. To provide a method for efficiently producing bundled fibers that do not cause the chips to open during short fiber chip molding, and to overcome troubles in uniform dispersion in a matrix resin, and to overcome troubles in the supply process. To provide a method for producing short fiber chips that have excellent convergence and uniform dispersibility in a matrix resin so as not to cause fibers to form, thereby producing a fiber-reinforced molding material having high physical properties. The purpose is to

(問題点を解決するための手段) 本発明者は、上記の問題点を克服して、本発明の目的を
達成するために、補強用繊維への集束剤の付与方法につ
き鋭意研究を進めた結果、集束剤の付与に先立って、予
め特定の微粒子を付着せしめることによって補強用繊維
の単糸間に集束剤が効率よく、且つ均一に付与できるこ
と、及び得られた補強用繊維及び短繊維チップは、マト
リックス樹脂に対する分散性に極めて優れたものである
ことを見い出し本発明を完成するに至ったものである。
(Means for Solving the Problems) In order to overcome the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the present inventor has conducted extensive research on a method for applying a sizing agent to reinforcing fibers. As a result, the sizing agent can be efficiently and uniformly applied between the single yarns of reinforcing fibers by adhering specific fine particles in advance before applying the sizing agent, and the resulting reinforcing fibers and short fiber chips It was discovered that this compound has extremely excellent dispersibility in a matrix resin, and the present invention was completed.

即ち本発明は、繊維束に集束剤を付与して補強用繊維ス
トランド及び短繊維チップを製造する方法において、集
束剤を付与するに先立って、繊維束に予め一次粒子の平
均径が20μm以下の熱可型性及び/又は溶媒可溶性樹
脂からなる微粒子を付着せしめた後、集束剤を付与する
ことを特徴とする集束された補強用繊維及び短繊維チッ
プの製造法である。
That is, the present invention provides a method for producing reinforcing fiber strands and short fiber chips by applying a sizing agent to a fiber bundle, and prior to applying the sizing agent, the fiber bundle is preliminarily treated with primary particles having an average diameter of 20 μm or less. This is a method for producing bundled reinforcing fibers and short fiber chips, characterized in that a sizing agent is applied after fine particles made of a thermoplastic and/or solvent-soluble resin are attached.

本発明に用いられる補強用繊維とは、ガラス繊維、ポリ
アクリロニトリル繊維を焼成して得られる炭素繊維、ピ
ンチ系炭素繊維、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素等
からなるセラミックス繊維及びパラ配向芳香族ポリアミ
ド繊維である。
The reinforcing fibers used in the present invention include glass fibers, carbon fibers obtained by firing polyacrylonitrile fibers, pinch carbon fibers, ceramic fibers made of alumina, boron nitride, silicon nitride, etc., and para-oriented aromatic polyamide fibers. It is.

特にパラ配向芳香族ポリアミド繊維は、屈曲性に冨んだ
高強度繊維であり、集束剤の均一付与、マトリックス樹
脂への均一分散性に劣るものであるが、本発明法はかか
るパラ配向芳香族ポリアミド繊維に対して特に優れた効
果を発揮する。
In particular, para-oriented aromatic polyamide fibers are high-strength fibers with great flexibility, and are inferior in uniform application of sizing agents and uniform dispersion into matrix resins. It exhibits particularly excellent effects on polyamide fibers.

ここで言う、パラ配向芳香族ポリアミド繊維とは、ポリ
−パラフェニレンテレフタルアミド及びその −NH+NH−華位又は/及び ぞれ他の芳香族ジアミノ残基又は/及び他の芳香族ジカ
ルボキシル残基と置換したコポリアミドの単位より成る
コポリアミド及びこれらの2種以上の混合物からなる繊
維をいい、具体的には、ポリ−バラベンズアミド、ポリ
−バラフェニレンテレフタルアミド、ポリ−4,4′−
ジアミノベンズアニリドテレフタルアミド、ポリ−バラ
フェニレン−2,6−ナツタリックアミド、コポリ−バ
ラフェニレン/4.4′ (3,3′−ジメチルビフェ
ニレン)テレフタルアミド、コポリ−バラフェニレン/
3.4’  (オキシジフェニレン)テレフタルアミド
等々からなる繊維があげられる。
Here, the para-oriented aromatic polyamide fiber refers to poly-paraphenylene terephthalamide and its -NH+NH- position or/and other aromatic diamino residues or/and other aromatic dicarboxyl residues. It refers to fibers made of copolyamides made of substituted copolyamide units and mixtures of two or more of these, and specifically includes poly-varabenzamide, poly-vara phenylene terephthalamide, poly-4,4'-
Diaminobenzanilide terephthalamide, poly-varaphenylene-2,6-natalic amide, copoly-varaphenylene/4.4'(3,3'-dimethylbiphenylene) terephthalamide, copoly-varaphenylene/
Examples include fibers made of 3.4' (oxydiphenylene) terephthalamide and the like.

本発明においては、上述の繊維束に集束剤を付与するに
先立って、予め一次粒子の平均径が20μm以下の熱可
塑性及び/又は溶媒可溶性樹脂からなる微粒子を付着せ
しめることが肝要である。
In the present invention, prior to applying a sizing agent to the above-mentioned fiber bundle, it is important to previously attach fine particles made of a thermoplastic and/or solvent-soluble resin with an average primary particle diameter of 20 μm or less.

繊維強化成形材料を得るには、熱可塑性樹脂のペレット
又はパウダーとともに集束された短繊維チップを押出し
機中で溶融混練する方法がとられる。その際、短繊維チ
ップにおいて各単糸間に集束剤が均一に含有されてない
場合には、押出し機中で割れ、ばらけ、等が起り、作業
性が著しく低下するうえマトリックスである熱可塑性樹
脂中に均一に分散させることが出来ない。これを防く為
には、補強用繊維の単糸間に均一に集束剤を含有せしめ
ることが重要である。本発明においては集束剤を付与す
るに先立って、繊維束に熱可塑性及び/又は溶媒可溶性
樹脂からなる微粒子を付着せしめることによって、単糸
間に空隙を成形できることから集束剤を各単糸間に均一
に含有せしめることが出来る結果、極めて優れた集束性
を示し、更にマトリックスである樹脂への均一分散が可
能となる。
In order to obtain a fiber-reinforced molding material, a method is used in which short fiber chips bundled together with thermoplastic resin pellets or powder are melt-kneaded in an extruder. At that time, if the sizing agent is not uniformly contained between each single yarn in the short fiber chip, cracking, unraveling, etc. will occur in the extruder, and workability will be significantly reduced, and the thermoplastic matrix It cannot be uniformly dispersed in the resin. In order to prevent this, it is important to uniformly contain the sizing agent between the single yarns of the reinforcing fibers. In the present invention, prior to applying the sizing agent, fine particles made of thermoplastic and/or solvent-soluble resin are attached to the fiber bundle to form voids between the single yarns, so the sizing agent is applied between each single yarn. As a result of being able to contain it uniformly, it exhibits extremely excellent convergence, and furthermore, it becomes possible to uniformly disperse it in the resin that is the matrix.

本発明でいう、熱可塑性及び/又は溶媒可溶性樹脂とは
、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリオキシベンゾエート等のポリエス
テル、ナイロン−6、ナイロン−66等に代表される脂
肪族あるいは芳香族基を含むナイロン類、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレ
ン等のポリオレフィン類、ポリビニールアルコール、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リアリーレンサルファイド等のものがあげられる。
In the present invention, thermoplastic and/or solvent-soluble resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyoxybenzoate, and aliphatic or aromatic groups such as nylon-6 and nylon-66. , polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, and polystyrene, polyvinyl alcohol, polyether sulfone, polyether ether ketone, and polyarylene sulfide.

本発明法において熱硬化性樹脂からなる微粒子を用いる
ことによっても集束性、均一分散性にすくれた繊維束あ
るいは短繊維子ノブが得られる場合があるが、概して集
束性、均一分散性に劣るものが多く得策ではない。また
最終的には繊維強化成形材料の物性低下を引き起こすこ
とが多い。
In some cases, fiber bundles or short fiber knobs with good cohesiveness and uniform dispersibility can be obtained by using fine particles made of thermosetting resin in the method of the present invention, but generally the cohesiveness and uniform dispersibility are poor. It's not a good idea because there are too many things. Moreover, the physical properties of the fiber-reinforced molding material often deteriorate in the end.

本発明において繊維束に付着せしめられる粒子の径は、
−成粒子の平均径が20μm以下であることが必要であ
る。過大な粒子を用いた場合には集束剤の含有は容易と
はなるが、得られる繊維強化成形材料の性能を低下させ
る場合があり好ましくない。一方、粒子径が小さすぎる
場合には集束剤の含を比率が低下することとなるが、集
束性の点では特に支障をきたすものではなく、通常は数
10μmのものまでも使用することが出来る。作業性、
  。
In the present invention, the diameter of the particles attached to the fiber bundle is
- It is necessary that the average diameter of the particles is 20 μm or less. If excessively large particles are used, although it becomes easier to contain the sizing agent, the performance of the resulting fiber-reinforced molding material may be lowered, which is not preferable. On the other hand, if the particle size is too small, the content of the sizing agent will decrease, but this does not pose any particular problem in terms of sizing properties, and particles of several tens of μm can usually be used. . Workability,
.

集束性の含有効率等の点からは通常0.1〜15μmの
範囲のものが最も好ましく用いられる。
From the point of view of the content efficiency of focusing property, etc., those having a diameter in the range of 0.1 to 15 μm are most preferably used.

かかる粒子は、通常汎用的に用いられる方法、装置、例
えば凍結粉砕法、グラインダーミル、ハンマーミル等に
よる機械的粉砕、あるいは、−旦かかる樹脂の希薄な溶
液を沈澱剤中に導き再沈させる方法等によって得られ、
必要に応じて篩分は等の処理によって所定の粒子径とす
ればよい。
Such particles can be produced by commonly used methods and equipment, such as freeze-pulverization, mechanical pulverization using a grinder mill, hammer mill, etc., or a method in which a dilute solution of the resin is first introduced into a precipitant and reprecipitated. etc., obtained by
If necessary, the particles may be sieved to a predetermined particle size by other treatments.

かかる微粒子を繊維束に付着せしめるには、乾燥した繊
維束に噴霧する方法、槽内に堆積させた微粒子層中に繊
維束を導く方法、あるいは、かかる微粒子を水などの分
散媒に分散させた浴中に繊維束を導き、その後乾燥する
方法等いずれであってもよい。
Such fine particles can be attached to the fiber bundle by spraying the dried fiber bundle, by introducing the fiber bundle into a fine particle layer deposited in a tank, or by dispersing the fine particles in a dispersion medium such as water. Any method may be used, such as introducing the fiber bundle into a bath and then drying it.

繊維束への付着量は、繊維重量を基準として0.1〜1
0重量%であるのが好ましい。付着量が少なすぎると後
で行われる集束剤の含浸の効果が減少する。一方多過ぎ
ると得られる成形材料の物性を低下させることがあるの
で好ましくない。
The amount of adhesion to the fiber bundle is 0.1 to 1 based on the fiber weight.
Preferably it is 0% by weight. If the amount of adhesion is too small, the effect of subsequent impregnation with a sizing agent will be reduced. On the other hand, if the amount is too large, the physical properties of the resulting molding material may be deteriorated, which is not preferable.

本発明においては、上述のようにして微粒子を付着せし
められた繊維束に集束剤が付与されている。集束剤は特
に限定されるものではないが、通常の場合は成形材料に
使用される樹脂と同じ種類の樹脂、例えば、ポリオレフ
ィン、ポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、あるいは高耐熱性の熱可塑
性樹脂として芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
フェニレンサルファイド、芳香族ポリエーテルケトン、
芳香族ポリエーテルイミド等があげられる。
In the present invention, a sizing agent is applied to the fiber bundle to which fine particles are attached as described above. The sizing agent is not particularly limited, but it is usually the same type of resin used for the molding material, such as polyolefin, polyester, polyamide, acrylic resin, epoxy resin, phenolic resin, or highly heat resistant resin. aromatic polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, aromatic polyetherketone,
Examples include aromatic polyetherimide.

かかる集束剤は、通常は溶媒に溶解した溶液、あるいは
分散液として付与されるが、例えば、融液として付与す
ることも出来る。繊維に対する集束剤の付与量は、乾燥
繊維重量を基準として0.1〜50重量%、好ましくは
0.5〜30重量%の範囲の量で用いられることが多い
が、特にこれに限定されるものではなく必要に応じて適
宜決定されればよい。
Such a sizing agent is usually applied as a solution or dispersion dissolved in a solvent, but it can also be applied as a melt, for example. The amount of sizing agent applied to the fibers is often in the range of 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 30% by weight, based on the weight of the dry fibers, but is particularly limited to this range. It is not a matter of specificity, but may be determined as appropriate.

集束剤を付与する具体的な方法は、特に限定されるもの
ではなく、通常汎用的に行われている方法によればよい
。例えば、集束剤の溶液あるいは分散液をロールコータ
−等で塗布する方法、浸漬、噴霧した後、絞りロール、
絞りノズル等を通して集束剤を調整する方法等があげら
れる。このような方法によって得られた集束された繊維
束は必要に応じて溶媒、分散媒の除去、あるいは付与さ
れた集束剤を一旦加熱して集束性を高めさせること等も
行われてよい。
The specific method of applying the sizing agent is not particularly limited, and may be any commonly used method. For example, a method of applying a solution or dispersion of a sizing agent with a roll coater, dipping, spraying, squeezing roll, etc.
Examples include a method of adjusting the sizing agent through a diaphragm nozzle or the like. The bundled fiber bundle obtained by such a method may be subjected to removal of the solvent or dispersion medium, or heating of the applied sizing agent to improve the sizing property, as necessary.

また、短繊維チップは、上記のようにして得られた集束
された繊維を、公知の手段によって好適な長さに切断す
ることによって容易に得ることができる。
Further, short fiber chips can be easily obtained by cutting the bundled fibers obtained as described above into a suitable length by known means.

繊維強化成形材料は、例えば、本発明の方法によって得
られた短繊維チップとマトリックス樹脂とを、それぞれ
単独で、あるいはトライブレンド物の形態で押出機に供
給し、溶融混練したのち、ストランド状に押出された混
練物を水冷して、2〜8mmの長さに切断することによ
って得られる。
The fiber-reinforced molding material can be produced by, for example, supplying the short fiber chips obtained by the method of the present invention and the matrix resin to an extruder either alone or in the form of a tri-blend, melting and kneading them, and then forming them into strands. It is obtained by cooling the extruded kneaded material with water and cutting it into lengths of 2 to 8 mm.

この成形材料には充填剤として、例えば、ガラス、炭酸
カルシウム、マイカ、金属酸化物、カーボンブラックな
どの粉末状やフレーク状の添加剤などを必要に応じて併
用することができる。
As a filler, for example, a powder or flake additive such as glass, calcium carbonate, mica, metal oxide, carbon black, etc. can be used in combination with this molding material as necessary.

また、前記繊維強化成形材料に用いられるマトリックス
樹脂としては、公知の樹脂、例えば、ポリブチレンテレ
フタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂のよ
うな熱可塑性飽和ポリエステル樹脂、ポリオレフィン系
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスル
ホン樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱可
塑性樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、ある
いは高耐熱性の熱可塑性樹脂として、芳香族ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、芳香
族ポリエーテルケトン、芳香族ポリエーテルイミド等が
あげられる。
The matrix resin used in the fiber-reinforced molding material may be a known resin, such as a thermoplastic saturated polyester resin such as polybutylene terephthalate resin or polyethylene terephthalate resin, polyolefin resin, polyamide resin, polyacetal resin, or polysulfone resin. , thermoplastic resins such as styrene resins and vinyl chloride resins, thermosetting resins such as epoxy resins, acrylic resins, phenolic resins, and unsaturated polyester resins, and aromatic polyetheretherketones as highly heat-resistant thermoplastic resins. , polyphenylene sulfide, aromatic polyether ketone, aromatic polyetherimide and the like.

尚、本発明の集束された繊維は、短繊維チップとするこ
となく、そのままの状態で、例えば、コンクリート等の
補強機、ケーブル、光フアイバー用のテンションメンバ
ー等としても有用であり、高強度、寸法安定性等の特性
を大いに発揮するものである。
In addition, the bundled fibers of the present invention are useful as they are, without being made into short fiber chips, for example, as reinforcing machines for concrete, cables, tension members for optical fibers, etc., and have high strength, It exhibits great properties such as dimensional stability.

(実施例) 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 ポリ−パラフェニレンテレフタルアミドからなる単糸繊
度1.42デニールの繊維3000本からなる繊維束(
デュポン社製、ケブラー49)をパンケージから引き出
し、1対のネルソンロール上に19mmピンチで15回
捲きつけたのち、ワイングーで50m/分の速度で捲き
とった。この際ネルソンロール上に、平均粒子径が15
μmのナイロン66からなる微粒子を吹き付けた。得ら
れた繊維束には、繊維重量に対して1.8重量%の微粒
子が付着した。
Example 1 A fiber bundle consisting of 3000 fibers with a single filament fineness of 1.42 denier made of poly-paraphenylene terephthalamide (
Kevlar 49) (manufactured by DuPont) was pulled out from the pan cage, wound 15 times on a pair of Nelson rolls with a 19 mm pinch, and then rolled up with a wine goo at a speed of 50 m/min. At this time, on the Nelson roll, the average particle size was 15
Fine particles made of nylon 66 of μm were sprayed. Fine particles were attached to the obtained fiber bundle in an amount of 1.8% by weight based on the weight of the fibers.

このようにして捲きとられた繊維束を、ビスフェノール
Aとエピクロルヒドリンとの縮合生成物であるエポキシ
樹脂(チバガイギー社製、アラルダイトスタンダード)
液に通したのち、1.2φの絞りノズルを通して引き取
り、130℃で2分間加熱して集束された繊維束を得た
。得られた繊維束にはエポキシ樹脂が繊維重量に対して
22.4重世%付与された。
The thus wound fiber bundle is treated with epoxy resin (Araldite Standard, manufactured by Ciba Geigy), which is a condensation product of bisphenol A and epichlorohydrin.
After passing through the liquid, it was taken out through a 1.2φ aperture nozzle and heated at 130° C. for 2 minutes to obtain a bundle of fibers. The obtained fiber bundle was provided with 22.4 weight percent of epoxy resin based on the weight of the fibers.

この繊維束の断面観察を行った結果、各単糸間にはエポ
キシ樹脂がよく充填されていることが認められた。
As a result of cross-sectional observation of this fiber bundle, it was found that the spaces between each single yarn were well filled with epoxy resin.

この繊維束をチップカッターにより長さ5龍に切断し、
短繊維チップを得た。この短繊維チップ15重量%とナ
イロン66樹脂ペレット85重量部とを■型ミキサーで
トライブレンドした。
This fiber bundle was cut into lengths of 5 mm using a chip cutter.
Short fiber chips were obtained. 15% by weight of the short fiber chips and 85 parts by weight of nylon 66 resin pellets were triblended using a type mixer.

このドラブレンド物をスクリュウフィーダー付きの二軸
押出機で混練、押出しして得られたストランドをペレタ
イズし、PPT^繊維強化成形材料を製造した。本実施
例では、二軸押出機を6時間連続して運転したが、スク
リュウフィーダーでの繊維の開繊による供給停止や押し
出されたストランドの切断などのトラブルは全(発生し
なかった。
This Drablend product was kneaded and extruded using a twin-screw extruder equipped with a screw feeder, and the resulting strands were pelletized to produce a PPT^ fiber-reinforced molding material. In this example, the twin-screw extruder was operated continuously for 6 hours, but no troubles such as supply stoppage due to fiber opening in the screw feeder or breakage of extruded strands occurred.

このようにして得られた繊維強化成形材料を射出成形し
て得たダンベル型の試験片の引張強度は1137kg/
cJ、曲げ強度は1835kg/cal、Izod衝撃
値は4.8 kg−cm / amであった・比較例1 繊維束にナイロン66からなる微粒子を付着させなかっ
た以外は、全〈実施例1と同じにして集束された繊維束
を得た。
The tensile strength of a dumbbell-shaped test piece obtained by injection molding the fiber-reinforced molding material thus obtained was 1137 kg/
cJ, the bending strength was 1835 kg/cal, and the Izod impact value was 4.8 kg-cm/am. Comparative Example 1 All of the fiber bundles were the same as Example 1 except that fine particles made of nylon 66 were not attached to the fiber bundle. A focused fiber bundle was obtained in the same manner.

この繊維束をチップカッターにて511に切断した際、
短繊維チップの割れが発生した。
When this fiber bundle was cut into 511 pieces with a chip cutter,
Cracking of short fiber chips occurred.

実施例1と同様にしてPPTA繊維強化成形材料を製造
したが、その際、スクリュウフィーダーの供給ホッパー
中でブリッジを形成して供給が不安定となった。又押出
したストランドの切断は無かったものの、押出し状態は
不安定で一定の太さのストランドは得られなかった。こ
のストランドをペレタイズし、実施例1と同じ繊維比率
として射出成形して得られた試験片の引張強度は、89
0kg/c++!。
A PPTA fiber-reinforced molding material was produced in the same manner as in Example 1, but at that time, a bridge was formed in the supply hopper of the screw feeder, making the supply unstable. Although there was no breakage of the extruded strand, the extrusion condition was unstable and a strand of constant thickness could not be obtained. This strand was pelletized and injection molded with the same fiber ratio as in Example 1. The tensile strength of the test piece obtained was 89.
0kg/c++! .

曲げ強度1630kg/cれIzod衝撃値は3.5k
g−cm/Cll1であり、本発明法による短繊維チッ
プを用いたものに比較していずれも劣ったものであった
Bending strength: 1630kg/c, Izod impact value: 3.5k
g-cm/Cll1, which were all inferior to those using short fiber chips according to the method of the present invention.

実施例2 実施例1と全く同様にして平均粒子径が10μmのポリ
エーテルスルホン(住友化学製ピクトレックスを凍結粉
砕法で微粉化した)を吹きつけ、繊維重量に対して2.
4重量%のポリエーテルスルホン微粒子の付着したポリ
バラフェニレンテレフタルアミド繊維束を得た。ついで
、この繊維束を、N−メチル−2−ピロリドンに35重
量%になるようにポリエーテルスルホンを溶解した溶液
に通したのち、実施例1と同様に1.2φの絞りノズル
を通して引きとり、180″Cで10分間の滞留となる
ように熱風乾燥機中でN−メチル−2−ピロリドンを蒸
発させ繊維束を得た。
Example 2 In exactly the same manner as in Example 1, polyether sulfone (Pictrex manufactured by Sumitomo Chemical was pulverized by the freeze-pulverization method) having an average particle diameter of 10 μm was sprayed, and the fiber weight was 2.5 μm.
A polyvara phenylene terephthalamide fiber bundle having 4% by weight of polyether sulfone fine particles attached thereto was obtained. Next, this fiber bundle was passed through a solution in which polyether sulfone was dissolved at a concentration of 35% by weight in N-methyl-2-pyrrolidone, and then taken out through a 1.2φ aperture nozzle in the same manner as in Example 1. N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated in a hot air dryer with a residence time of 10 minutes at 180"C to obtain a fiber bundle.

ついで、この繊維束を長さ6.5鰭となるようにチップ
カッターを通して切断して短繊維チップを得た。この際
、切断は毛羽の発生、割れ等を起こすことな°くスムー
ズに行え、切断面も極めてきれいな短繊維チップであっ
た。
Next, this fiber bundle was cut through a chip cutter so that it had a length of 6.5 fins to obtain short fiber chips. At this time, the cutting was carried out smoothly without generating fluff or cracking, and the cut surface was extremely clean short fiber chips.

実施例3 ポリブチレンテレフタレートを凍結粉砕により粉砕して
平均粒子径8.5μmの粒子を得た。この粒子、をアセ
トン中に分散させ、粒子濃度が5.4重量%の分散液を
調整した。ついで、この分散液中に、実施例1で用いた
ものも同じポリバラフェニレンテレフタルアミド繊維を
浸漬したのち、引き上げ、80℃の乾燥機中でアセトン
を除去してポリブチレンテレフタレートi粒子の付着し
た繊維束を得た。この繊維束には繊維重量に対して0.
8重量%の微粒子が付着していた。ついで、この繊維束
を実施例1で用いたエポキシ樹脂を同じ方法で付与して
集束された繊維束を得た。この繊維束を411の長さに
切断して短繊維チップとして、繊維重量が15重量%と
なるようにポリブチレンテレフタレートチップと混合し
て押出し機を通してストランドを引き出し、チップカッ
ターにて31嘗の長さに切断して成形用チップを得た。
Example 3 Polybutylene terephthalate was pulverized by freeze pulverization to obtain particles with an average particle size of 8.5 μm. These particles were dispersed in acetone to prepare a dispersion having a particle concentration of 5.4% by weight. Next, the same polyvalent phenylene terephthalamide fibers used in Example 1 were immersed in this dispersion, and then pulled up and the acetone was removed in a dryer at 80°C to remove the polybutylene terephthalate i particles. A fiber bundle was obtained. This fiber bundle has a fiber weight of 0.
8% by weight of fine particles were attached. Next, the epoxy resin used in Example 1 was applied to this fiber bundle in the same manner as in Example 1 to obtain a bundled fiber bundle. This fiber bundle was cut into 411 lengths to produce short fiber chips, mixed with polybutylene terephthalate chips so that the fiber weight was 15% by weight, and the strands were drawn out through an extruder and cut into 31 lengths using a chip cutter. A chip for molding was obtained by cutting it into pieces.

この際、作業上のトラブルの発生はなく良好なチップを
得た。
At this time, there were no operational troubles and good chips were obtained.

得られた成形用チップから物性測定用の試験片を成形し
て物性を測定した結果、引張強度1065kg/ c+
+!、曲げ強度1440 kg / cnl 、アイゾ
ツト衝撃4.1kg−cm / cmであり極めて優れ
たものであった。
A test piece for measuring physical properties was molded from the obtained molding chip and the physical properties were measured. As a result, the tensile strength was 1065 kg/c+
+! The bending strength was 1440 kg/cnl, and the isot impact was 4.1 kg-cm/cm, which were extremely excellent.

(発明の効果) 本発明法によれば、集束された補強用繊維を得る際に、
集束剤が各単糸間に均一に充填されることによって集束
性は極めて優れたものであり、繊維束の割れや毛羽立ち
等の発生のない高品位のも′ のが得られる。また、本
発明法によって得られた短繊維チップは、集束性はもと
より、チップとしての流動性にも優れ、繊維強化成形材
料を製造する場合、押出機等の供給ホッパー内での流動
性に優れる結果、連続して安定に製造できる為生産性が
大巾に向上する。また、マトリックス樹脂に対する均一
分散性に優れることにより優れた力学的性質を有する成
形品を得ることができる。
(Effect of the invention) According to the method of the present invention, when obtaining bundled reinforcing fibers,
Since the sizing agent is evenly filled between each single yarn, the sizing property is extremely excellent, and a high-quality fiber bundle without cracking or fuzzing can be obtained. In addition, the short fiber chips obtained by the method of the present invention have excellent flowability as chips as well as bundling properties, and when producing fiber reinforced molding materials, they have excellent flowability in a supply hopper such as an extruder. As a result, productivity can be greatly improved because continuous and stable production is possible. Further, by having excellent uniform dispersibility in the matrix resin, a molded article having excellent mechanical properties can be obtained.

特許出願人  旭化成工業株式会社Patent applicant: Asahi Kasei Industries, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 繊維束に集束剤を付与して補強用繊維ストランド及び短
繊維チップを製造する方法において、集束剤を付与する
に先立って、繊維束に予め一次粒子の平均径が20μm
以下の熱可塑性及び/又は溶媒可溶性樹脂からなる微粒
子を付着せしめた後、集束剤を付与することを特徴とす
る集束された補強用繊維及び短繊維チップの製造法。
In a method for producing reinforcing fiber strands and short fiber chips by applying a sizing agent to a fiber bundle, prior to applying the sizing agent, the average diameter of primary particles is preliminarily set to 20 μm in the fiber bundle.
A method for producing bundled reinforcing fibers and short fiber chips, which comprises adhering fine particles made of the following thermoplastic and/or solvent-soluble resin and then applying a binding agent.
JP13440388A 1988-06-02 1988-06-02 Production of bundled reinforcing fiber and short fiber chip Pending JPH01306680A (en)

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