JPH0450377A - 熱可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維、その製造方法、およびその繊維で補強された熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は熱可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維、
−その製造方法、およびその繊維で補強された熱可塑性
樹脂組成物に関する。

［従来の技術］ 芳香族ポリアミド繊維は高強度、高モジュラス、耐熱外
大、寸法安定外大、錆ない等の優れた特性を有する。

芳香族ポリアミド繊維のかかる特長を利用し、これを補
強材として熱可塑性樹脂に配合し、熱可塑性樹脂の機械
的特性、耐摩耗性等の向上をはかることが行なわれてい
る。

例えば、特開昭６０−２５５８４５号には芳香族ポリア
ミド繊維のチョップ繊維を補強材として用いることが記
載されており、また特開昭６１−１９７６５４号ではフ
ィブリル化アラミド繊維を用いている。

しかし、熱可塑性樹脂の補強材として知られている従来
の芳香族ポリアミド短繊維には以下のような問題がある
。すなわち、 （１）繊維長が短かく、軽いという短繊維の属性上飛散
しやすく、このためハンドリング時、例えば製造時にお
ける袋詰め等の出荷包装や熱可塑性樹脂への配合等に際
し飛散繊維が作業効率を低下させるなど、作業効率上お
よび衛生上の不都合がある。

（２）ホッパー等に貯蔵している間に繊維同志が互着し
て綿状になるなど、互着によって塊状物を生じやすい。

その結果、■熱可塑性樹脂に配合しても、樹脂中に繊維
が均一に分散せず、繊維濃度にかたよりが生じて配合樹
脂の強度を低下させたり、押出し成型時のカット性を悪
くする原因となる。また、■熱可塑性樹脂との配合に際
し連続投入が容易なことからホッパーを使用することか
多いが、このホッパーを用いて樹脂に投入する際、互着
した短繊維がホッパーからスムーズに排出されず、作業
効率が低下するといった問題を生じる。

（３）さらには繊維の分散性の良否は、これを配合した
熱可塑性樹脂の機械的強度に大きく影響するが、従来の
芳香族ポリアミド短繊維は上記の如く互着を生じるため
分散性の点で十分に満足できるものではなく、より一層
分散性をよくし、補強材として配合した時に熱可塑性樹
脂の物性をより向上させ得る芳香族ポリアミド短繊維が
望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は芳香族ポリアミド短繊維が有する上述の如き問
題点に鑑みなされたもので、本発明の課題はこれら問題
点を解消し、 （１）ハンドリング時の飛散がなく、 （２）貯蔵中の互着かなく、 （３）配合樹脂との分散性がよく、また機械的強度等の
物性改善が可能で、さらには （４）樹脂成型時の押出しカット性が良好な熱可塑性樹
脂補強用芳香族ポリアミド短繊維、その製造方法、およ
びその繊維で補強された熱可塑性樹脂組成物を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は鋭意検討の結果、特定のビカット軟化点を
有する炭素数２〜４のオレフィン系重合体で芳香族ポリ
アミド短繊維を被覆することが、上記課題解決のために
有効であることを見出し、本発明に到達したものである
。

すなわち、本発明は、 １）ビカット軟化点が４０°Ｃ以上の炭素数２〜４のオ
レフィン系重合体で被覆された長さ０．１〜６ｍｍの熱
可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維、 ２）オレフィン系重合体の被覆量が、芳香族ポリアミド
短繊維１００重量部に対し１〜２０重量部である前記１
）の熱可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維、 ３）オレフィン系重合体がエチレン単独重合体またはエ
チレン共重合体である前記１）の熱可塑性樹脂補強用芳
香族ポリアミド短繊維、４）ビカット軟化点が４０℃以
上の炭素数２〜４のオレフィン系重合体を２〜５０重量
％含む水系分散液に芳香族ポリアミド長繊維を含浸し、
含浸後の芳香族ポリアミド長繊維を上記ビカット軟化点
より２０℃以上高い温度で乾燥し、次いで乾燥後の芳香
族ポリアミド長繊維を長さ０．１〜６ｍｍに切断するこ
とを特徴とする前記１）の熱可塑性樹脂補強用芳香族ポ
リアミド短繊維の製造方法、５）前記１）の芳香族ポリ
アミド短繊維を熱可塑性樹脂に配合、混練して得られる
補強された熱可塑性樹脂組成物、 に関するものである。

［作用］ 本発明の芳香族ポリアミド短繊維はビカット軟化点が４
０℃以上の炭素数２〜４のオレフィン系重合体で被覆し
てなるものであり、前述した繊維の飛散や、貯蔵時にお
ける繊維の互着等の問題が解消され、熱可塑性樹脂に対
する分散性に優れ、補強材として配合することにより、
熱可塑性樹脂の機械的特性や成型性の改善に有効に寄与
するものである。

本発明で用いる炭素数２〜４のオレフィン系重合体とは
、これら炭素数範囲のオレフィンの単独重合体、および
これら炭素数範囲のオレフィンと、これと共重合可能な
他の単量体との共重合体である。

本発明ではこれら単独重合体および共重合体はいずれも
使用できるが、他のオレフィンに比べて比較的溶融温度
が低く、熱可塑性樹脂との混練が容易なエチレンの単独
重合体もしくは共重合体が特に好ましく用いられる。

本発明において炭素数２〜４のオレフィンの共重合体成
分として用いられる単量体としては、例えばアクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アク
リル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ルなどのアクリル酸およびメタクリル酸のエステル類；
アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、マレイン酸、
イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエ
チル、フマール酸モノメチル、イタコン酸モノメチルお
よび無水マレイン酸などのカルボキシル基または酸無水
物を含有する単量体；および酢酸ビニルなどが挙げられ
る。これら共重合体成分は１種を単独で、または２種以
上を混合して用いることができる。

さらには、例えばエチレンと、上記カルボキシル基また
は酸無水物を含有する単量体とを組合せ、これに亜鉛、
銅などのイオンを用いてイオン架橋したアイオノマー樹
脂の如く、これら共重合体成分に他の成分を加えてなる
ものも本発明のオレフィン系重合体に含まれる。

本発明においてオレフィン系重合体として共重合体を用
いる場合には、芳香族ポリアミド短繊維で補強する熱可
塑性樹脂の特性を考慮し、」―記広範な共重合体成分の
中から適当なものを適宜選択使用することができる。

共重合体中のオレフィン含有量は特に限定されず、例え
ばエチレン共重合体中におけるエチレン含有量は６０重
量％以上が好ましく用いられる。

本発明において芳香族ポリアミド短繊維の被覆に用いる
オレフィン系重合体はＡＳＴＭ　　Ｄ１５２５に準拠し
て測定されたビカット軟化点が４０℃以上のものである
。

ビカット軟化点が４０℃未満であると、貯蔵中に繊維同
志が互着し、その結果、熱可塑性樹脂に対する分散性が
悪化し、配合樹脂の機械的特性の低下を招いたり、また
互着が著しい場合には、ホッパーを介しての熱可塑性樹
脂への混入操作が不能になる等の不都合を生じる。

本発明において芳香族ポリアミド短繊維に対するオレフ
ィン系重合体の被覆量としては、被覆前の繊維１００重
量部に対して、１〜２０重量部が好ましく、より好まし
くは３〜１５重量部である。

被覆量が１重量部に満たない場合には、短繊維の飛散防
止効果が発揮できず、また２０重量部を越えても、被覆
によって得られる飛散防止などの本発明の効果が飽和し
不経済である。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維の長さは０．１〜６ｍ
ｍであり、好ましくは０．２〜４ｍｍ以下である。

繊維長がＯ，１ｍｍに満たなくても効果上の問題は特に
ないが、短繊維は一般に高価であるので、経済上の観点
から工業的実施に際しこの程度が好ましい。また、長さ
が６ｍｍを越えると、これを配合した熱可塑性樹脂の成
型加工時における押出しカット性が悪化し、本発明の目
的を達成できない。

本発明の短繊維を構成するポリアミドは、芳香族ポリア
ミドであれば特に限定はなく、例えばポリ−ｐ−フェニ
レンテレフタルアミド、ポリ−ｐ−ベンズアミド、ポリ
−ｍ−ベンズアミド、およびポリ−ｍ−フェニレンイソ
フタルアミド等の芳香族ポリアミドを用いることができ
る。これら芳香族ポリアミドは１種を単独で、または２
種以」二を混合して用いることができる。

本発明においては、芳香族ポリアミド短繊維は、上記芳
香族ポリアミドを単独で繊維化したもののほか、２種以
上の芳香族ポリアミドを併用して繊維化したものも用い
られる。また、−本の繊維中に上記芳香族ポリアミド構
造が５０重量％以上含まれるように芳香族ポリアミド以
外のポリマーを併用して繊維化したものも用いることが
できる。さらには、上記芳香族ポリアミド繊維５０重量
％以上と他の繊維との混合物も使用することができる。

本発明における芳香族ポリアミド短繊維の太さは特に限
定されないが、被覆前の太さとして４００〜１ｏｏｏｏ
デニ一ル程度が好ましい。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維は種々の熱可塑性樹脂
の補強材として用いることができる。熱可塑性樹脂の例
としては、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジェン
−スチレン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、エチレン共重合体樹脂、ポリスチレ
ン、ポリウレタン、スチレン−ブタジェン樹脂、ポリエ
ーテルエーテルケ）・ン、ポリエーテルサルホンおよび
塩化ビニル系樹脂等を挙げることができる。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維は、前述したオレフィ
ン系重合体を含む水系分散液に、芳香族ポリアミドの長
繊維を含浸し、次いで含浸後の芳香族ポリアミド長繊維
を前記ビカット軟化点より２０℃以上高い温度で乾燥し
、次いで乾燥後の芳香族ポリアミド長繊維を長さ０．１
〜６ｍｍに切断することにより調製される。

ここで水系分散液は、前述したオレフィン系重合体を有
機溶媒（例えば、トルエン、キシレンなど）に溶解し、
この溶媒を乳化剤（アニオン系、カチオン系、非イオン
系のいずれでもよい。）を含む水に置換しすることによ
り得ることができる。

本発明においては前記オレフィン系重合体を含有した市
販の水系分散液を用いることもできる。

水系分散液中のオレフィン系重合体の濃度は２〜５０重
量％であり、この濃度範囲とすることにより、前述の１
〜２０重量％の所定の被覆量が得られるものである。

芳香族ポリアミド長繊維を水系分散液に含浸させるに際
し、含浸温度には特に制限はないが、室温程度で十分で
ある。

水系分散液を含浸させた芳香族ポリアミド長繊維は、例
えば温風乾燥等の任意の乾燥手段を用いて乾燥される。

乾燥温度としては水分除去を十分に行なう観点から、オ
レフィン系重合体のビカット軟化点より２０℃以上高い
温度であることが必要であり、好ましくは軟化点より１
００℃以上高い温度である。

軟化点よりも２０℃未満高い温度では十分な乾燥が行な
えない。

こうして乾燥した芳香族ポリアミド長繊維は周知の切断
方法を用いて所定の長さ、すなわち０．１〜６闘に切断
され、前記オレフィン系重合体で被覆された本発明の芳
香族ポリアミド短繊維を得る。

なお、芳香族ポリアミド短繊維の製造にあたっては、本
発明によらない方法として、オレフィン系重合体を熱溶
融し、該熱溶融液に長繊維を含浸させるという別法も考
えられるが、オレフィン系重合体の熱溶融液は、一般に
、経時的に熱変質することが知られており、またこの方
法では被覆量をコントロールすることが難しく、工業的
利用価値が低い。一方、本発明の製造方法は、かかるオ
レフィン系重合体の熱溶融液を用いることがないので、
オレフィン系重合体の熱溶融時の熱変質を伴わず、また
被覆量を目的に応じてコントロールできる優れた方法で
ある。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維は補強材として前述し
た各種の熱可塑性樹脂に配合され、機械的強度等におい
て著しく改善された熱可塑性樹脂組成物を提供し得るも
のである。

本発明の芳香族ポリアミド短繊維の熱可塑性樹脂への配
合量は、熱可塑性樹脂の最終用途によって求められる補
強強度等を考慮し、適宜最適配合量が決められる。−船
釣には熱可塑性樹脂１００重量部に対し、本発明の芳香
族ポリアミド短繊維１〜５０重量部が適当である。

芳香族ポリアミド短繊維と熱可塑性樹脂との混練方法は
特に限定はなく、この技術分野で一般的に行なわれてい
る方法を特に限定することなく採用できる。

［実施例コ 以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に
説明する。

実施例１ ビカット軟化点が６０℃のエチレン−無水マレイン酸−
アクリル酸エチル共重合体の水系分散液（市販品、三菱
油化社製、商品名、　Ｍ　Ｃ−４４００゜カチオン系分
散剤含有）を水で希釈して、固形分濃度を２１．５重量
％に調整した。この希釈液にポリ−ｐ−フェニレンテレ
フタルアミド（市販品、アクシー社（オランダ国）製、
商品名；トワロンｔｏｏｏ、太さ３０００デニール）を
含浸後、１２０℃で３分間乾燥し、上記共重合体の被覆
量が１０．２重量％の芳香族ポリアミド長繊維を得た。

次いて、この長繊維を２１の長さに切断し、本発明の芳
香族ポリアミド短繊維を得た。

こうして得た芳香族ポリアミド短繊維をホッパーに貯蔵
した後、ポリエチレン（市販品、住人化学社製、商品名
、Ｇ３０６）１００重量部に対し上記短繊維が１０重量
部の配合割合になるように、２軸の混練押出機にホッパ
ーから投入し１９０℃で混練した。

次いで、得られた混練組成物を押出機から押出しカット
してストランドペレットを得、さらにこのストランドペ
レットを１５０℃でプレス成型して２ｍｍ厚のプレスシ
ートを得た。

得られたプレスシートを目視観察したところ、芳香族ポ
リアミド短繊維がシート中に極めて均一に分散している
ことが分った。

またシートの引張強度（Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ７１Ｌ３によ
る。

以下、同じ。）は４４　ｋｇ／ｍｍ２であり、本発明の
芳香族ポリアミド短繊維を含まない原料ポリエチレン（
Ｇ８０６）の引張強度（Ｌ、Ｏｋｇ／ｍｍ２）に比べ著
しく改良されていることが分った。

また上記短繊維は貯蔵時においても、またホッパーから
の投入操作の際にも全く互着が生じておらず、ハンドリ
ング中の飛散もなく、作業効率が極めて良好であった。

さらには、押出しカット時のカット性も良好であった。

実施例２ ビカット軟化点が６５℃のエチレン−アクリル酸共重合
体の水系分散液（市販品、三菱油化社製。

商品名、　Ａ　Ｃ−２０１０，カチオン系分散剤含有）
を水で希釈して、固形分濃度が１５重量％となるように
調整し、これに実施例１と同じポリ−ｐ−フェニレンテ
レフタルアミドを含浸後、１２０℃で３分間乾燥し、上
記共重合体の被覆量が６．３重量％の芳香族ポリアミド
長繊維を得た。次いで、この長繊維を３關の長さに切断
し、本発明の芳香族ポリアミド短繊維を得た。

こうして得た芳香族ポリアミド短繊維をホッパーに貯蔵
し、ポリプロピレン（市販品、住人化学社製、商品名、
ＡＷ５６４）１００重量部に対し上記短繊維が１０重量
部の配合割合になるように、２軸の混練押出機にホッパ
ーから投入し２２０℃で混練した。

次いで、得られた混練組成物を押出機から押出しカット
してストランドペレットを得、さらにこのストランドペ
レットを２３０℃でプレス成型して２ｍｍ厚のプレスシ
ートを得た。

得うれたプレスシートを目視観察したところ、芳香族ポ
リアミド短繊維がシート中に極めて均一に分散している
ことが分った。

またシートの引張強度は５．６　ｋｇ／ｍｍ２であり、
本発明の芳香族ポリアミド短繊維を含まない原料ポリプ
ロピレン（ＡＷ５６４）の引張強度（２，２ｋｇ／＋ｎ
ｍ２）に比べ十分に改良されていることが分った。

また上記短繊維は貯蔵時においても、またホッパーから
の投入操作に際しても全く互着が生じておらず、ハンド
リング中の飛散もなく、作業効率が極めて良好であった
。さらには、押出しカット時のカット性も良好であった
。

比較例１ 実施例１においてエチレン−無水マレイン酸アクリル酸
エチル共重合体による被覆処理を行なわなかったこと以
外は実施例１と同様に行なった。

その結果、この短繊維を配合して得られたプレスシート
は引張強度については４．０　ｋｇ／ｍｍ２と実施例１
に比して劣るものであった。

さらに、被覆処理を施さなかった本例の芳香族ポリアミ
ド短繊維は、貯蔵時およびホッパーからの投入操作に際
し互着が生じており、一部が綿状となって投入操作がス
ムースに行なわれなかった。

またこの短繊維はハンドリング時の飛散が著しく、作業
効率上および衛生上問題があった。

比較例２ 実施例１において繊維長を１０ｍｍとしたこと以外は実
施例１と同様に行なった。

その結果、この繊維を配合して得られた混練組成物は押
出しカット時のカット性が悪く、このため作業効率が低
下し、またカットして得られるストランドペレットの長
さも不揃いになるという問題があった。

比較例３ 実施例１においてビカット軟化点が６０℃ノエチレンー
無水マレイン酸−アクリル酸エチル共重合体の水系分散
液にかえて、ビカット軟化点が４０℃未満のエチレン−
酢酸ビニル共重合体の水系分散液（市販品、三井石油化
学社製、商品名；Ｖ−１００）を用いたこと以外は実施
例１と同様の方法により、２ｍｍの長さの芳香族ポリア
ミド短繊維を得た。

しかしながら、この短繊維は貯蔵中の互着が著しく、以
後の操作に使用することができなかった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によって、ハンドリング時
における繊維の飛散や貯蔵時の互着の問題が解消された
芳香族ポリアミド短繊維およびその製造方法が提供され
た。また、カット性および引張強度に優れた補強された
熱可塑性樹脂組成物が提供された。

特許出願人　　日本アラミド有限会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ビカット軟化点が４０℃以上の炭素数２〜４のオレ
   フィン系重合体で被覆された長さ０．１〜６ｍｍの熱可
   塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維。 ２）オレフィン系重合体の被覆量が、芳香族ポリアミド
   短繊維１００重量部に対し１〜２０重量部である請求項
   １記載の熱可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維。 ３）オレフィン系重合体がエチレン単独重合体またはエ
   チレン共重合体である請求項１記載の熱可塑性樹脂補強
   用芳香族ポリアミド短繊維。 ４）ビカット軟化点が４０℃以上の炭素数２〜４のオレ
   フィン系重合体を２〜５０重量％含む水系分散液に芳香
   族ポリアミド長繊維を含浸し、含浸後の芳香族ポリアミ
   ド長繊維を上記ビカット軟化点より２０℃以上高い温度
   で乾燥し、次いで乾燥後の芳香族ポリアミド長繊維を長
   さ０．１〜６ｍｍに切断することを特徴とする請求項１
   記載の熱可塑性樹脂補強用芳香族ポリアミド短繊維の製
   造方法。 ５）請求項１記載の芳香族ポリアミド短繊維を熱可塑性
   樹脂に配合、混練して得られる補強された熱可塑性樹脂
   組成物。