JPS6230226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、アラミド繊維を用いて得られる金属
代替用複合材料の、曲げ弾性率、引張り強度に優
れた高比剛性樹脂組成物の製造方法に関するもの
である。 従来例の構成とその問題点 従来、アラミド繊維を強化用充填剤として用い
る高比剛性樹脂組成物の製造方法では、アラミド
繊維は他の充填材と同様、熱可塑性、熱硬化性材
料と単にタンブラーで混合し、それを成形して作
るのが一般的であつた。しかしながら、このよう
な従来法にのつとつた高比剛性樹脂組成物の製造
方法では、従来の装置がそのまま用いられ、装置
の汎用性があり、また製造過程が単純であるため
に製造時間が短かいなどの点では便利であるもの
の、単に樹脂と混ぜ合わせただけでは、充填剤と
してのアラミド繊維の分散状態が局在化していて
良好でなく、また樹脂とアラミド繊維のフイブリ
ル、ミクロフイブリル等の微細構造まで樹脂が含
漬しないなどの欠点があつた。そのため、アルミ
ニウム並みの分散系複合材料を得ようとしても、
特に曲げ弾性率において、アルミニウムの1/4〜
1/3が限度であつた。一方、これに対し、特公昭
54−10655には、アラミド繊維を用いて内部架橋
させる架橋成形品の製造方法が提案されている。
この製造方法にのつとり試作した樹脂組成物は、
耐熱性・機械的強度、特に引張り強度という点で
は確かに優れている。しかし、アルミニウムに比
べて特に曲げ弾性率についていえば試作品の実測
値は未だ約1/7ほどであり、満足すべきものでは
なかつた。 発明の目的 本発明の目的は上記問題点を解決し、アラミド
繊維の分散性を良くするのと同時に、アラミド繊
維と樹脂との相溶性を向上させ、またアラミド繊
維内、アラミド繊維と樹脂間、アラミド繊維とア
ラミド繊維の間で３次元網目架橋化を生じさせ、
曲げ弾性率などの機械的強度にも優れた、アルミ
ニウム代替用複合プラスチツク材料の有用な製造
方法を提供する事である。 発明の構成 本発明は、アラミド繊維を有機溶媒中または水
中で膨潤させる工程と、ホモゲナイザー、ミキサ
ーなどの粉砕機または超音波を用いて、フイブリ
ルまたはミクロフイブリルまで粉砕する工程と、
アラミド繊維中に存在する構造単位を表面処理し
てアミノ基またはエポキシ基などの官能基を形成
する工程と、表面処理されたアラミド繊維の構造
単位を、エポキシ基またはアミノ基を持つ化合物
中に混合し、成形することにより、構造単位内ま
たは構造単位間で化学的に架橋・結合する工程と
を有することを特徴とするものであり、アラミド
繊維の樹脂中での分散性や樹脂との相溶性が良好
となり、従来の工程ではまつたく得られなかつた
アルミニウム並みの樹脂組成物が得られるもので
ある。膨潤・粉砕・表面処理・架橋成形のこれら
の工程を組み合せた製造法は、従来注目されなが
らもそのやり方が分からなかつた分散方法につい
て、繊維の分散性が従来に比べ格段に向上させら
れるという改良がなされ、繊維を微細構造まで粉
砕して表面処理・架橋成形させることにより、従
来マクロなレベルで表面処理・内部架橋する場合
に比べ、フイブリル・ミクロフイブリルなどの微
細構造同志のすべりがないという改良がなされ
た。また、微細構造レベルで樹脂と新和させるた
めに、樹脂との相溶性が従来に比べ格段の改良が
なされ、さらに、これらの製造法によつて得られ
た樹脂組成物の機械的強度、特に曲げ弾性率が、
アルミニウム以上に達するという材料特性の改良
がなされたものである。 本発明において、第１図に模式図として示すよ
うに、膨潤させる工程は、アラミド繊維が繊維と
して収束している状態を、有機溶媒または水で解
放して、繊維の分散状態を良好にする作用があ
る。粉砕工程は、分散状態が良好となつたアラミ
ド繊維を、ホモゲナイザー、ミキサーなどの粉砕
機または超音波を用い、アラミド繊維中に存在す
るフイブリルまたは直径70〜100Å、長さ約1000
Åのミクロフイブリルまで粉砕する作用がある。
表面処理工程は、粉砕工程によりフイブリルまた
はミクロフイブリルなどの微細構造単位まで粉砕
し表面処理して、微細構造単位の表面上に、アミ
ノ基またはエポキシ基などの官能基を形成する作
用がある。架橋成形工程は、表面処理され微細構
造単位の表面上に形成された官能基と、添加した
化合物の官能基を反応させ、３次元網目化架橋さ
せる作用をする。次に本発明について実施例につ
いて、さらに詳しく説明する。 実施例の説明 実施例 １ アラミド繊維（ケブラー49、チヨツプドフアイ
バー、６mm、米国デユポン社）500ｇＷを、アセ
トン中に投入し、60分間、ゆるやかに撹拌しなが
ら膨潤させる。この混合液を超音波洗浄機
（92H、ヤマト科学）で60分間洗浄する。これ
を、80℃の真空乾燥機で１時間乾燥させる。この
繊維をさらにミキサー（HI−7093K、HOWEイ
ンダストリー）で20分間粉砕する。これを走査型
電子顕微鏡（×2000）で観察した。その結果を第
２図の模式図に示す。繊維がミクロフイブリルま
で粉砕されている事が分かる。これを、冷希鉱酸
溶液100ml中に注ぎ、さらに亜硫酸ナトリウム１
ｇを５mlの水に溶かした溶液に注ぎ入れ、30分
間、冷水バス中で反応させる。これをさらに、
100mlの希硫酸中に投入し、５分間ゆるやかに加
熱する。これをグラスフイルターで別して、熱
水で洗浄して乾燥した後、直ちに水250ml中に水
酸化ナトリウム8.0ｇＷ（0.2mol）の溶液の中に
投入し、さらにエピクロルヒドリン39.25ｇ
（0.5mol）を投入し、ホモミキサーで激しく撹拌
しながら、５分間おだやかに加熱する。５分後、
直ちにグラスフイルターで別し、熱水で充分洗
浄した後、真空乾燥機で60℃、１時間乾燥する。 このようにして得られた、微細構造まで粉砕さ
れたアラミド繊維で、しかもその表面上にエポキ
シ基を有する充填剤100ｇＷと、硬化剤（三井テ
キサコ社製、ジエフアーシンD.230）を25ｇ、促
進剤（三井テキサコ社製、ジエフアーシンAC−
398）を10ｇＷを混合した。これを金型に流し込
み、150℃で40分間、150ｇＷ／cm²で成形した。得
られた平板からASTM規格に準じる試験片を切
り出し、インストロン試験機でその曲げ弾性率と
引張り強度の物性値を得た。その結果を、アルミ
ニウムの物性値と比較して、第１表に示す。アル
ミニウムの曲げ弾性率、引張り強度を共に越えて
いる事が分かる。

【表】 実施例 ２ 実施例１と同様にして、アラミド繊維500ｇＷ
を水中に投入し、膨潤させた後粉砕する。走査型
電顕で観察すると、実施例１の場合と同様な状況
が観察された。これを硫酸対硝酸（重量比６：
４）の混酸15ｇＷと水60ｇＷの混合溶液の中に、
20℃〜30℃の状態で３時間浸漬した後、熱水で充
分に洗浄する。その後試料を100mlの水で浸漬
し、100℃で水素ガスを10分間吹き込みつづけ
る。次にこの試料を充分に熱水で洗浄した後真空
乾燥機で60℃、１時間乾燥する。 このようにして得られた微細構造まで粉砕され
たアラミド繊維で、しかもその表面上にアミノ基
を有する充填剤25ｇＷと、エポキシ樹脂（長瀬産
業、アラルダイドGY260）100ｇＷ、促進剤（三
井テキサコ社、ジエフアーミンAC−398）10ｇＷ
を混合した。これを金型に流し込み、実施例１と
同様にして試験片を得、その曲げ弾性率と引張り
強度を測定した。その結果を第２表に示す。アル
ミニウムの曲げ弾性率、引張り強度を共にこえて
いる事がわかる。

【表】 発明の効果 本発明は、アラミド繊維の分散性を良くし、ア
ラミド繊維と樹脂との相溶性を向上させ、アラミ
ド繊維の有するフイブリル、ミクロフイブリルな
どの微細構造を３次元網目架橋させる事ができる
という事に効果を発揮し、さらに本発明によつて
その成形物が、機械的強度、特に曲げ弾性率にお
いて従来分散系繊維強化プラスチツク材料では全
く得られなかつたアルミニウムを越える曲げ弾性
率が得られるという事に効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は膨潤工程、粉砕工程、表面処理工程、
架橋成形工程の各工程に関する模式図、第２図
ａ，ｂは膨潤・粉砕工程前後の、走査型顕微鏡で
観察したアラミド繊維の模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アラミド繊維を膨潤する工程と、前記アラミ
   ド繊維をフイブリルまたはミクロフイブリルまで
   粉砕する工程と、前記アラミド繊維中に存在する
   構造単位を表面処理してアミノ基またはエポキシ
   基からなる官能基を形成する工程と、表面処理さ
   れた前記アラミド繊維の構造単位をエポキシ基ま
   たはアミノ基を持つ化合物中に混合し成形するこ
   とにより、構造単位内または構造単位間で化学的
   に架橋し結合させる工程とを有する高比剛性樹脂
   組成物の製造方法。 ２ アラミド繊維を膨潤させる工程は、アラミド
   繊維を有機溶媒中または水中で膨潤させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高比剛性
   樹脂組成物の製造方法。