WO2010061549A1 - 耐衝撃性複合体 - Google Patents

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WO2010061549A1
WO2010061549A1 PCT/JP2009/006084 JP2009006084W WO2010061549A1 WO 2010061549 A1 WO2010061549 A1 WO 2010061549A1 JP 2009006084 W JP2009006084 W JP 2009006084W WO 2010061549 A1 WO2010061549 A1 WO 2010061549A1
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impact
fabric
resistant composite
dtex
fibers
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PCT/JP2009/006084
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稲田真也
片山隆
人見祥徳
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株式会社クラレ
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    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/046Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with synthetic macromolecular fibrous material
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Definitions

  • the present invention relates to a composite having excellent impact resistance and excellent heat resistance and weather resistance, and a method for producing the same.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 3-502431 discloses a filament network composed of one or more layers, the layers having a specific tensile modulus, breaking energy and strength, and An impact resistant composite composed of a matrix resin is disclosed.
  • polypropylene filaments for example, polypropylene filaments, aramid filaments, polyvinyl alcohol filaments and the like are described as filaments, and polystyrene-polyisoprene-polystyrene triblock copolymers are described as matrix resins.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 5-58449
  • a composite product including a network of polyethylene fibers having a specific tensile elastic modulus and breaking energy in a matrix of an elastomeric material having a specific tensile elastic modulus.
  • an elastomeric material for example, a polystyrene-polyisoprene-polystyrene triblock copolymer is described.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 9-85865 includes at least one layer coated with an elastomer material having a specific tensile elastic modulus for a multifilament having a specific single fiber fineness.
  • a hard composite product excellent in impact resistance in which a hard material layer is laminated on at least one surface is disclosed.
  • Patent Documents 1 to 3 deteriorates rapidly in an environment where heat resistance and weather resistance are required, and its impact resistance performance is maintained over a long period of time. It cannot be used.
  • the filaments present in the impact-resistant composite will be exposed to the humidity of the outside air, resulting in deterioration of the fiber internal structure. This leads to a decrease in impact resistance.
  • an object of the present invention is to provide an impact-resistant composite that has not only high impact resistance but also excellent heat resistance and weather resistance.
  • Another object of the present invention is to provide an impact resistant composite that is excellent in unity and can achieve sufficient impact resistance without laminating hard layers.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing such a composite having excellent impact resistance.
  • the inventors of the present invention have studied an impact-resistant molded product, and combine a specific elastomeric material with a high-strength fiber having a specific breaking strength, equilibrium moisture content and melting point, and a specific single fiber fineness. As a result, it was found that not only the impact resistance of the composite can be improved but also the weather resistance and heat resistance over a long period of time can be improved.
  • the present invention is a composite including at least one layer of fabric and an elastomeric material integrated with the fabric, and the fabric has a breaking strength of 10 cN / dtex or more and 20 ° C. ⁇ 65% RH environment.
  • the high strength fiber has an equilibrium moisture content of 1% or less and a melting point of 200 ° C. or higher.
  • the high strength fiber has a single fiber fineness of 1.5 dtex or more, and the elastomeric substance is at least hydrogenated.
  • An impact-resistant composite containing a styrenic thermoplastic elastomer.
  • the high-strength fibers may be composed of monofilaments having a single fiber fineness of 15 to 5000 dtex, multifilaments having a single fiber fineness of 1.5 to 15 dtex and a total fineness of 50 to 3000 dtex, or both.
  • the fabric may be at least one selected from the group consisting of a unidirectional fabric, a bi-directional fabric, a triaxial fabric, a multiaxial fabric, and a non-crimped fabric with respect to high strength fibers.
  • the fabric may have a basis weight in the range of 10 to 500 g / m 2 and a thickness in the range of 0.03 to 2 mm.
  • the ratio of the elastomeric substance to 100 parts by mass of the fabric may be about 5 to 200 parts by mass.
  • the hydrogenated styrenic thermoplastic elastomer may be, for example, an SEBS type elastomer, It may be at least one selected from the group consisting of SEP elastomers, SEPS elastomers, and SEEPS elastomers.
  • the present invention also includes a method of producing the impact-resistant composite, which includes a fabric forming step of forming a fabric using part or all of the high-strength fibers described above, and the fabric.
  • a compounding step of compounding by impregnating or laminating at least an elastomeric material containing a hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer is provided.
  • the present invention it is only possible to improve the impact resistance of the composite by integrating a specific elastomeric material in combination with high-strength fibers having specific physical properties and specific single fiber fineness. And weather resistance and heat resistance can be improved.
  • the impact-resistant composite of the present invention is excellent in weather resistance and heat resistance, it can exhibit its impact resistance performance over a long period of time even when used outdoors or under adverse conditions such as high temperatures. it can.
  • the impact-resistant composite of the present invention covers a composite (for example, at least one fabric and at least one fabric) including at least one fabric (or reinforcing material) and an elastomeric material integrated with the fabric.
  • a composite composed of an elastomeric substance).
  • the fabric used in the present invention has a breaking strength of 10 cN / dtex or more, an equilibrium moisture content in a 20 ° C. ⁇ 65% RH environment of 1% or less, a melting point of 200 ° C. or more, and a single fiber fineness of 1. It is formed from high strength fibers of 5 to 5000 dtex.
  • the breaking strength of the high tenacity fiber needs to be 10 cN / dtex or more (for example, about 10 to 100 cN / dtex), preferably 15 cN / dtex or more (for example, about 15 to 80 cN / dtex), Preferably, it may be 20 cN / dtex or more (for example, about 20 to 60 cN / dtex).
  • the high strength fiber needs to have an equilibrium moisture content of 1% or less in a 20 ° C. ⁇ 65% RH environment from the viewpoint of improving weather resistance, for example, preferably 0.5% or less. More preferably, it may be 0.1% or less.
  • the high-strength fiber needs to have a melting point of 200 ° C. or higher from the viewpoint of maintaining its strength even when it is integrated with a thermoplastic elastomer by heat treatment. It may be higher than or equal to ° C, more preferably higher than or equal to 250 ° C. In many cases, the melting point of the high strength fiber is usually 400 ° C. or lower.
  • the single fiber fineness of the high strength fiber is 1.5 dtex or more from the viewpoint of preventing the deterioration of the fiber from proceeding to the inside of the fiber and maintaining the impact resistance over a long period of time. It is.
  • the high strength fiber may be either a monofilament or a multifilament.
  • monofilaments and multifilaments may be used alone or in combination of two or more.
  • examples of the monofilament include a monofilament having a single fiber fineness of about 15 to 5000 dtex (preferably 30 to 5000 dtex, more preferably 50 to 4500 dtex) from the viewpoint of achieving both impact resistance and light weight.
  • Examples of the multifilament include a single fiber fineness of 1.5 to 15 dtex (preferably 3 to 10 dtex, more preferably 4 to 8 dtex) and a total fineness of 50 to 3000 dtex (preferably 100 to 2500 dtex, more preferably 500 to 2000 dtex). ) Multifilament.
  • a multifilament having a single fiber fineness of 1.5 to 30 dtex and a total fineness of 50 to 3000 dtex is preferable.
  • the high-strength fiber may be any of metal fiber, inorganic fiber, and organic fiber as long as it exhibits the above characteristics.
  • the metal fiber include aluminum fiber, stainless steel fiber, and titanium fiber.
  • the organic fibers include carbon fibers, ceramic fibers, quartz fibers, and glass fibers.
  • the organic fibers include thermotropic liquid crystal polymer fibers, polybenzimidazole fibers, polyamideimide fibers, polyimide fibers, and polyvinyl alcohol fibers. These fibers may be used alone or in combination of two or more.
  • thermotropic liquid crystal polymer fibers are preferable from the viewpoint of strength, and carbon fibers and thermotropic liquid crystal polymer fibers are more preferable from the viewpoint of improving the weather resistance over a long period of time.
  • Thermotropic liquid crystal polymer fibers are preferred from the viewpoint that not only can the fibers be formed by melt spinning without applying a load, but also high strength can be achieved.
  • thermotropic liquid crystal polymer fiber examples include thermotropic liquid crystal polyester and thermotropic liquid crystal polyester amide, and among these, the thermotropic liquid crystal polyester, particularly the wholly aromatic polyester is preferable.
  • the polyarylate-based melt anisotropic polymer constituting the wholly aromatic polyester fiber is a polymer obtained by polymerization from aromatic diol, aromatic dicarboxylic acid, aromatic hydroxycarboxylic acid, etc. And a combination of structural units shown in Chemical Formula 2.
  • Particularly preferred is a wholly aromatic polyester in which the portion consisting of the repeating structural units of (A) and (B) shown in the following chemical formula 3 is 80 mol% or more, and especially the component (B) is 3 to 45 mol%. Some wholly aromatic polyesters are most preferred.
  • the melt anisotropy referred to in the present invention is to show optical anisotropy in the melt phase. This characteristic can be recognized, for example, by placing the sample on a hot stage, heating and heating in a nitrogen atmosphere, and observing the transmitted light of the sample.
  • Preferred as the polyarylate melt anisotropic polymer constituting the wholly aromatic polyester fiber is one having a melting point (hereinafter referred to as Mp) in the range of 260 to 360 ° C, more preferably Mp of 270 to 350 ° C. Is.
  • Mp is calculated
  • the polyarylate-based melt anisotropic polymer includes polyethylene terephthalate, modified polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, polyarylate, polyamide, polyphenylene sulfide, polyester ether ketone, and fluororesin within a range not impairing the effects of the present invention.
  • a thermoplastic polymer such as may be added.
  • thermotropic liquid crystal polymer filament spinning yarn obtained by a publicly known or commonly used method can be further improved in strength and elastic modulus by heat treatment.
  • the heat treatment is preferably performed under a temperature condition of (Mp-80 ° C.) to Mp.
  • Mp melting point of the wholly aromatic polyester fiber
  • a method of heat treatment while increasing the temperature stepwise is preferred as the heat treatment method.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, an active gas such as air, or a combination thereof is preferably used.
  • the heat treatment may be performed under reduced pressure.
  • thermotropic liquid crystal polymer filaments such as wholly aromatic polyester fibers are marketed as “Vectran (registered trademark)” by Kuraray Co., Ltd.
  • the fabric formed using high-strength fibers examples include various woven and knitted fabrics, non-woven fabrics, stitching sheets (for example, non-crimped fabrics), and the like.
  • the fabric is preferably a woven or knitted fabric or stitching sheet in which high-strength fibers are woven or knitted yarn or fiber bundle.
  • the woven yarn or fiber bundle may be a filament yarn (monofilament or multifilament) or a spun yarn. From the viewpoint, it is preferably used as a filament yarn.
  • inorganic materials such as titanium oxide, kaolin, silica, barium oxide, carbon black, colorants such as dyes and pigments, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, various Additives may be added.
  • High-strength fibers may be combined with synthetic fibers or semi-synthetic fibers (cellulosic fibers, etc.) as necessary to form composite yarns. Further, as in a unidirectional woven fabric described later, a part of the woven or knitted yarn constituting the knitted or knitted fabric may be formed of fibers containing high-strength fibers, and the other part may be formed of fibers not containing high-strength fibers. Good.
  • synthetic fibers include polyolefin resin fibers (polyethylene, polypropylene, etc.), polyamide fibers, polyvinyl chloride fibers, polyvinylidene chloride fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyurethane fibers, and the like. Two or more of these fibers may be used in combination. Of these fibers, polyolefin fibers, polyamide fibers, and polyester fibers are preferred.
  • the composite structure may be a uniform structure, a group structure, a two-layer structure, or a three-layer structure.
  • high-strength fibers are arranged in one direction of either warp or weft; high-strength fibers are warps and Bidirectional fabrics arranged on both sides of the weft; Triaxial fabrics in which high-strength fibers are arranged in three longitudinal, transverse, and diagonal directions; Multiaxial fabrics in which high-strength fibers are arranged in more than four directions; High-strength fibers Knitted fabric using knitting yarn (warp knitted fabric, weft knitted fabric, etc.); Unidirectional non-crimped fabric using high-strength fibers as fiber bundles and fastening fiber bundles aligned in one direction with different yarns; Any of multi-directional non-crimped fabrics in which fibers are used as fiber bundles and fiber bundles aligned in a plurality of directions (for example, two directions) are stacked and fastened with different yarns
  • the impact-resistant composite may be formed using one or a plurality of high-strength fiber fabrics.
  • the shape of each fabric may be the same, May be different.
  • the weft density and / or the warp density is about 8 to 50 / 2.5 cm and about 10 to 45 / 2.5 cm. May be.
  • Basis weight of the fabric which is formed of a high strength fiber for example, from the viewpoint of achieving both light weight and impact resistance may be, for example, 10 ⁇ 500g / m 2 or so, preferably about 50 ⁇ 400g / m 2.
  • the thickness of the high strength fiber fabric may be, for example, about 0.03 to 2 mm, and preferably about 0.07 to 1.5 mm.
  • the elastomeric substance used in the present invention is characterized by containing at least a hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomer.
  • the hydrogenated styrene elastomer include a polymer block (i) composed of vinyl aromatic compound units and a conjugated diene compound unit, wherein 90 mol% or more of carbon-carbon unsaturated double bonds are hydrogenated. And a block copolymer composed of the polymer block (ii).
  • Examples of the vinyl aromatic compound used for forming the polymer block (i) of the block copolymer in the present invention include, for example, styrene, 4-methylstyrene, 4-t-butylstyrene, 2-methylstyrene, Styrenic compounds which may have a substituent in the aromatic ring such as 3-methylstyrene, 4-methoxystyrene, 4-t-butoxystyrene, vinylnaphthalene, vinylanthracene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -ethylstyrene, Examples include ⁇ -substituted styrene compounds such as 1,1-diphenylethylene, and styrene compounds having a substituent at the ⁇ -position and aromatic ring such as 4, ⁇ -dimethylstyrene.
  • styrene, 4-methylstyrene and ⁇ -methylstyrene are preferable from the viewpoints of industrial economy and ease of polymerization, and ⁇ -methylstyrene is preferable from the viewpoint of heat resistance of the resulting hydrogenated styrene-based elastomer molded product. It is more preferable.
  • examples of the conjugated diene compound used for forming the polymer block (ii) of the block copolymer include, for example, 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene. 3,4-dimethyl-1,3-pentadiene, 1,3-cyclohexadiene and the like.
  • 1,3-butadiene and isoprene are preferred from the viewpoint of availability and industrial economy. These may be used alone or in combination of two or more.
  • vinyl aromatic compounds such as styrene, 4-methylstyrene, ⁇ -methylstyrene and the like may be copolymerized as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the carbon-carbon unsaturated double bond contained in the polymer block (ii) needs to be hydrogenated at 90 mol% or more, and it is 95% or more. It is preferable from the viewpoint of the mechanical properties of the styrene elastomer molded product.
  • the block copolymer usually has at least one polymer block (i) and at least one polymer block (ii), preferably at least two polymer blocks (i), and a polymer block (ii). 1 or more.
  • block copolymers include (i)-(ii) diblock, (i)-(ii)-(i) triblock, (i)-(ii)-(i)-( ii) tetrablock body, (i)-(ii)-(i)-(i) or (ii)-(i)-(i)-(ii)-(i)-(ii) pentablock body Etc.
  • the triblock body of (i)-(ii)-(i) is preferable from the viewpoint of ease of production.
  • the mass fraction of the polymer block (i) comprising the vinyl aromatic compound in the block copolymer is not particularly limited, but is within the range of 5 to 60% by mass from the viewpoint of performance as a thermoplastic elastomer. Preferably, it is in the range of 10 to 50% by mass. If the mass fraction of the polymer block (i) is less than 5% by mass, the strength as an elastomer may be inferior, which is not preferred. If it exceeds 60% by mass, the resin properties become strong and the elastomer This is not preferable because the characteristics of may become poor.
  • the molecular weight of the block copolymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 10,000 to 2,000,000, more preferably 30,000 to 1,000,000. When the molecular weight is 10,000 or less, the mechanical properties are insufficient, which is not preferable. On the other hand, when the molecular weight is 2,000,000 or more, the moldability is poor, which is not preferable.
  • the molecular weight said here refers to the number average molecular weight (Mn) measured by gel permeation chromatography.
  • the method for producing the block copolymer (A) in the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced using a living anion polymerization method. In this case, it can be obtained by sequentially polymerizing a vinyl aromatic compound and a conjugated diene compound in an inert organic solvent such as n-hexane, cyclohexane, benzene, and toluene in the presence of an anionic polymerization initiator such as an alkyl lithium compound. it can.
  • a polar compound having an atom may be used in the presence of an inert organic solvent.
  • an appropriate compound can be selected according to the method employed in ordinary living anion polymerization, and diethyl ether, monoglyme, diglyme, N, N, N ′, N′-tetra Mention may be made of methylethylenediamine, dimethoxyethane, tetrahydrofuran and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a polyfunctional coupling agent may be used as necessary.
  • the polyfunctional coupling agent an appropriate one can be selected according to the technique employed in ordinary living anionic polymerization, and phenyl benzoate, methyl benzoate, ethyl benzoate, ethyl acetate, methyl acetate , Methyl pivalate, phenyl pivalate, ethyl pivalate, ⁇ , ⁇ '-dichloro-o-xylene, ⁇ , ⁇ '-dichloro-m-xylene, ⁇ , ⁇ '-dichloro-p-xylene, bis (chloromethyl ) Ether, dibromomethane, diiodomethane, dimethyl phthalate, dichlorodimethylsilane, dichlorodiphenylsilane, trichloromethylsilane, tetrachlorosilane, diviny
  • a functional group may be introduced at the end of the block copolymer using a functional capping agent as necessary.
  • a functional capping agent an appropriate one can be selected according to the technique employed in ordinary living anion polymerization.
  • a capping agent capable of introducing a hydroxyl group (alkylene oxides such as ethylene oxide) or a carboxyl group is introduced.
  • Capping agents (such as carbon dioxide), capping agents that can introduce amino groups (imine compounds such as ethyleneimine), capping agents that can introduce mercapto groups (carbon disulfide, sulfur atoms, and alkylene sulfides such as ethylene sulfide) And the like.
  • the hydrogenation method of the carbon-carbon double bond derived from the conjugated diene compound of the block copolymer is not particularly limited.
  • the block copolymer is reacted with hydrogen in the presence of a Ni / Al Ziegler catalyst. And the like.
  • preferable hydrogenated styrene thermoplastic elastomers include SEP (styrene / ethylene / propylene copolymer), SEPS (styrene / ethylene / propylene / styrene block copolymer), SEBS (styrene / ethylene / butylene / styrene block). Copolymer) and SEEPS (styrene / ethylene / ethylene / propylene / styrene block copolymer).
  • a polyolefin-based polymer may be blended with the elastomeric material used in the present invention, if necessary.
  • the polyolefin-based polymer may be a polymer mainly composed of an ⁇ -olefin such as ethylene or propylene, and examples thereof include polyethylene, polypropylene, and an ethylene-propylene copolymer.
  • Polymers, ethylene- (meth) acrylic acid copolymers, ethylene- (meth) acrylic acid derivative copolymers, and the like are also exemplified as polyolefin polymers. These polyolefin polymers may be used alone or in combination of two or more.
  • polypropylene is preferable from the viewpoint of processability and mechanical properties of the elastomeric material.
  • polypropylene may be used alone as the polyolefin polymer, or polypropylene and other olefin polymers.
  • a mixture with ethylene-propylene copolymer may be used.
  • the elastomeric material may be composed of a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer alone, but when a polyolefin polymer is used together with a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer, the ratio of the hydrogenated styrene thermoplastic elastomer to the polyolefin polymer.
  • the elastomeric substance used in the present invention may include other thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, process oils (paraffinic, etc.), antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, softeners, A flame retardant, an antistatic agent, an inorganic filler, an antibacterial agent, a dye / pigment, an additive and the like may be contained.
  • an impact-resistant composite may be formed in various forms, and the high-strength fibers constituting the fabric are elastomers. As long as it adheres to the active substance, it is not particularly limited.
  • the integrated form can be appropriately selected depending on the use situation. For example, the cloth may be entirely covered with an elastomeric material, or the cloth may be partially exposed to the outside. And may be bonded to an elastomeric substance.
  • the cloth in order to combine a fabric formed of high-strength fibers with an elastomeric substance, the cloth can be combined by impregnating or laminating an elastomeric substance.
  • the impregnation method include a method of impregnating a molten or dissolved elastomeric material with a high-strength fiber fabric, a method of impregnating a high-strength fiber fabric with an emulsion containing an elastomeric material, and the like.
  • the method of laminating include a method of laminating a fabric formed of high-strength fibers and a fabric-like or sheet-like elastomeric substance with heating or an adhesive.
  • an elastomer containing at least a hydrogenated styrenic thermoplastic elastomer with respect to the fabric in order to improve the integration of the fabric formed from high-strength fibers having a specific single fiber fineness with the thermoplastic elastomer. It is preferable to make a composite by impregnating or laminating the active substance with heat treatment (for example, melt impregnation treatment or heat lamination treatment).
  • thermoplastic resin adhesives for example, vinyl acetate adhesives, polyvinyl alcohol adhesives, polyvinyl acetal adhesives, polyvinyl chloride adhesives, acrylic adhesives, polyamide adhesives, Cellulose adhesives, etc.
  • thermosetting resin adhesives urea adhesives, melamine adhesives, phenol adhesives, epoxy adhesives, polyester adhesives, polyurethane adhesives, etc.
  • rubber adhesives Agents chloroprene adhesive, nitrile adhesive, styrene adhesive, butyl rubber adhesive, polysulfide adhesive, silicone adhesive, etc.
  • the ratio of the elastomeric substance to 100 parts by mass of the fabric can be appropriately set according to the shape of the fabric or the elastomer. For example, a wide range of about 5 to 200 parts by weight is possible. The range can be selected, and is preferably about 10 to 150 parts by weight.
  • the impact-resistant composite of the present invention has not only high impact resistance but also excellent weather resistance and heat resistance by combining the specific elastomeric material as described above and a specific fabric. be able to.
  • the impact resistant composite may exhibit a maximum impact force defined in accordance with JIS K-7211, preferably 7000 N or more, and preferably 8000 N or more (for example, about 8000 to 120,000 N).
  • the breaking energy may be 110 J or more, preferably 120 J or more (for example, about 120 to 500 J).
  • the shape of the impact resistant composite as a whole is not particularly limited, and may be a two-dimensional shape or a three-dimensional shape.
  • This filament is used as a weft and is fed as a non-twisted filament while being regulated by a guide so that the density becomes 12 / 2.5 cm.
  • the obtained laminate that is, impact-resistant composite
  • Example 2 (1) Using the filament obtained in (1) of Example 1, a plain fabric having a weft density of 12 / 2.5 cm and a warp density of 12 / 2.5 cm was produced. The fabric weight of this fabric was 167 g / m 2 .
  • SEPS manufactured by Kuraray Co., Ltd., “SEPTON2002”
  • polypropylene manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd., “Novatech PP”
  • a non-woven fabric having a basis weight of 25 g / m 2 was produced by laminating by a melt blow method.
  • Example 3 In the same manner as in Example 2, except that SEPS (manufactured by Kuraray Co., Ltd., “SEPTON 4033”) is used instead of SEPS (Kuraray Co., Ltd., “SEPTON 2002”) used in Example 2, a thickness of 3. An impact-resistant composite with 9 mm and a basis weight of 5023 g / m 2 was obtained. Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 4 Carbon fiber (manufactured by Mitsubishi Chemical Industries, Ltd., “DIALEAD K13D2U 2K”, weft density 6 / 2.5 cm, warp density 6 / 2.5 cm, basis weight 212 g / m 2 , thickness 0.
  • a 28 mm plain woven fabric was prepared, and a SEPS aqueous emulsion (“SEPTON emulsion” manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was immersed in the woven fabric and dried with hot air (120 ° C. ⁇ 1 minute + 200 ° C. ⁇ 30 seconds) to prepare a prepreg.
  • Example 22 sheets were stacked and hot-pressed under the same pressing conditions as in Example 1, and laminated and integrated to obtain an impact-resistant composite having a thickness of 4.2 mm and a basis weight of 5611 g / m 2 .
  • Table 1 shows the surface impact test performance of the conductive composite.
  • the obtained laminate had a thickness of 4.2 mm and a basis weight of 5013 g / m 2 .
  • Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 2 The plain woven fabric obtained in (1) of Example 2 was impregnated with SIS (“Quintac” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) dissolved at 100% by mass in toluene and dried at 150 ° C. A prepreg was prepared. Eighteen prepregs were stacked, held at 200 ° C. for 5 minutes at a pressure of 80 kgf / cm 2 , hot pressed, and laminated and integrated. The obtained laminate had a thickness of 4.1 mm and a basis weight of 5221 g / m 2 . Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 3 (Comparative Example 3) Instead of plain weave fabric used in Example 2, except for using plain weave fabric formed of polyethylene terephthalate having a basis weight of 104 g / m 2 (the Meiji Co., Ltd.) to prepare a laminate in the same manner as in Example 2.
  • the obtained laminate had a thickness of 4.0 mm and a basis weight of 5036 g / m 2 .
  • Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 4 In Example 1 (1), all aromatic polyester polymer filaments having a single fiber fineness of 1.3 dtex (strength 23.8 cN / dtex) were obtained in the same manner except that a multifilament of 1333 dtex / 1000 filaments was obtained. )
  • This filament was woven in the same manner as in (1) of Example 2 to prepare a plain woven fabric having a basis weight of 152 g / m 2 and a thickness of 0.25 mm. This woven fabric was laminated together with the nonwoven fabric prepared in Example 2 (2) and heat-pressed in the same manner as in Example 2 (3) to produce an impact-resistant composite having a thickness of 4.1 mm and a basis weight of 5218 g / m 2. Obtained. Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 5 (Comparative Example 5) Using aramid fibers (“Kevlar 49” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd., yarn strength 19.4 cNdtex), weaving was performed in the same manner as in (1) of Example 2, with a basis weight of 175 g / m 2 and a thickness of 0. A 26 mm plain fabric was prepared. This woven fabric was laminated with the nonwoven fabric prepared in Example 2 (2) in the same manner as in Example 2 (3) and subjected to hot pressing to produce an impact-resistant composite having a thickness of 4.2 mm and a basis weight of 5240 g / m 2. Obtained. Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 6 (Comparative Example 6) Weaving using high-strength polyethylene fiber (Toyobo Co., Ltd., “Dyneema SK60”, yarn strength 28.2 cNdtex, melting point 145 ° C.) in the same manner as (1) in Example 2 and a basis weight of 170 g / m 2 A plain woven fabric having a thickness of 0.35 mm was produced. This woven fabric is laminated together with the nonwoven fabric prepared in Example 2 (2) and heat-pressed in the same manner as in Example 2 (3) to obtain an impact-resistant composite having a thickness of 4.1 mm and a basis weight of 5109 g / m 2. Obtained. Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Example 7 Using PBO fiber (Toyobo Co., Ltd., “Zylon AS”, yarn strength 36.9 cNdtex), weaving was performed in the same manner as in (1) of Example 2, with a basis weight of 180 g / m 2 and a thickness of 0.31 mm. A plain fabric was prepared. This woven fabric was laminated with the nonwoven fabric prepared in Example 2 (2) in the same manner as in Example 2 (3) and subjected to hot pressing to produce an impact-resistant composite having a thickness of 4.2 mm and a weight per unit area of 5034 g / m 2. Obtained. Table 1 shows the surface impact test performance of this impact resistant composite.
  • Examples 1 to 4 using hydrogenated styrene thermoplastic elastomer showed high impact resistance in the surface impact test, and showed high values in both maximum impact force and fracture energy. Furthermore, these examples also had excellent heat resistance and weather resistance.
  • Comparative Example 2 using an epoxy resin as a matrix resin was inferior in impact resistance, and in particular, the fracture energy showed a low value of 1/3 or less as compared with the Examples. Further, in Comparative Example 2 using SIS as the matrix resin, it was assumed that both the heat resistance and the weather resistance were inferior, so that the impact resistance was not maintained over a long period of time.
  • the weather resistance was inferior. This is presumably because, since the specific surface area of the fiber is large, the deterioration of the fiber easily proceeds to the inside of the fiber even if a matrix resin having good weather resistance is selected.
  • Kevlar 49 which is an aramid fiber
  • sufficient impact resistance could not be shown. This is because Kevlar has a moisture content of about 3.5 to 7% in a normal environment, so the high moisture content reduces the fiber characteristics and gives the composite a sufficient impact resistance. It is inferred that this was not possible.
  • Comparative Example 7 using Zyron AS which is a PBO fiber, resulted in poor weather resistance. This is presumably because the PBO fiber has a high moisture content and low weather resistance, so even if a matrix resin having good weather resistance is selected, the deterioration of the fiber could not be suppressed.
  • the impact-resistant composite of the present invention is excellent in impact resistance and also has heat resistance and weather resistance, so that it can be used as various protective materials that require impact resistance, as well as various building materials, interlayer films, and automobiles. It can also be used as a product part.

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Abstract

 耐衝撃性に優れるとともに、耐熱性および耐候性に優れる耐衝撃性複合体を提供する。耐衝撃性複合体は、少なくとも一層の布帛と、この布帛と一体化したエラストマー性物質とを少なくとも含む複合体であって、前記布帛は、破断強度10cN/dtex以上、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下、および融点が200℃以上で、その単繊維繊度が1.5dtex以上の高強力繊維から形成され、前記エラストマー性物質は、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含む。

Description

耐衝撃性複合体 関連出願
 本願は、日本国で2008年11月26日に出願した特願2008-300611の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
 本発明は、耐衝撃性に優れるとともに、耐熱性および耐候性に優れた複合体、およびその製造方法に関する。
 高速で飛来する飛翔物や、先端が鋭利な尖鋭物は、その高い破壊力により、その周囲に存在する物や人間などに甚大な被害を与える。このような被害を防ぐために、例えば、特許文献1(特表平3-502431号公報)には、一以上の層からなり、前記層が特定の引張モジュラス、破断エネルギーおよび強力を有するフィラメントネットワークおよびマトリックス樹脂で構成された耐衝撃性複合物が開示されている。
 この文献では、例えば、フィラメントとしてポリプロピレンフィラメント、アラミドフィラメント、ポリビニルアルコールフィラメントなどが記載され、マトリックス樹脂としてポリスチレン-ポリイソプレン-ポリスチレンのトリブロックコポリマーなどが記載されている。
 また、特許文献2(特公平5-58449号公報)においても、特定の引張弾性率を有するエラストマー性物質のマトリックス中に、特定の引張弾性率および破断エネルギーを有するポリエチレン繊維のネットワークを含む複合製品が開示されている。
 この文献においても、エラストマー性物質として、例えば、ポリスチレン-ポリイソプレン-ポリスチレンのトリブロックコポリマーが記載されている。
 特許文献3(特開平9-85865号公報)には、特定の単繊維繊度のマルチフィラメントに対して、特定の引張弾性率を有するエラストマー物質を被覆した層を少なくとも1層含むとともに、この層の少なくとも一方の表面に硬質物質層が積層された耐衝撃性に優れた硬質複合製品が開示されている。
 この文献の実施例では、アラミド繊維に対して、ポリスチレン・ポリイソプレンブロック共重合体を被覆した層と、この層に対してエポキシ樹脂を硬質物質層として積層した硬質複合製品が記載されている。
特表平3-502431号公報(特許請求の範囲) 特公平5-58449号公報(特許請求の範囲) 特開平9-85865号公報(特許請求の範囲、段落番号[0022])
 しかしながら、前記特許文献1~3で利用されているポリスチレン-ポリイソプレン-ポリスチレンは、耐熱性や耐候性が求められる環境下では、速やかに劣化してしまい、その耐衝撃性性能を長期に亘って利用することができない。
 また、繰り返し衝撃を受けることによりエラストマー物質に亀裂が入った場合、耐衝撃性複合物の内部に存在するフィラメントは外気の湿度などに曝されることになり、その結果、繊維内部構造が劣化して、耐衝撃性の低下につながる。
 特に、特許文献3で用いられているような単繊維繊度の小さなフィラメントでは、繊維の劣化が進みやすく、耐衝撃性を長期間維持できない。さらに、このような繊維では、比表面積が大きくなるため樹脂との接着性が高くなりすぎてしまう。その結果、エラストマー物質との一体性を保ちつつ、界面剥離による衝撃吸収をすることができない。
 そこで、本発明の目的は、高い耐衝撃性を有するだけでなく、耐熱性および耐候性に優れる耐衝撃性複合体を提供することにある。
 本発明の別の目的は、一体性に優れ、硬質層を積層しなくとも十分な耐衝撃性を達成できる耐衝撃性複合体を提供することにある。
 本発明のさらに別の目的は、このような耐衝撃性に優れる複合体を効率よく製造する方法を提供することにある。
 本発明者らは、耐衝撃性成形体について検討したところ、特定のエラストマー性物質を、特定の破断強度、平衡水分率および融点を有し、かつ特定の単繊維繊度を有する高強力繊維と組み合わせて一体化させると、その複合体の耐衝撃性を向上することができるだけでなく、長期間にわたる耐候性および耐熱性を向上できることを見出し、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は、少なくとも一層の布帛と、この布帛と一体化したエラストマー性物質とを少なくとも含む複合体であって、前記布帛は、破断強度10cN/dtex以上、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下、および融点が200℃以上の高強力繊維から形成され、この高強力繊維は、単繊維繊度が1.5dtex以上であり、前記エラストマー性物質は、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含む耐衝撃性複合体である。
 この耐衝撃性複合体において、例えば、高強力繊維は、単繊維繊度15~5000dtexのモノフィラメント、単繊維繊度1.5~15dtexで総繊度50~3000dtexのマルチフィラメント、またはその双方で構成されてもよく、布帛は、高強力繊維に関して、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物、およびノンクリンプドファブリックからなる群から選択される少なくとも一種であってもよい。また、布帛は、目付が10~500g/mの範囲内であってもよく、厚みが0.03~2mmの範囲内であってもよい。
 また、耐衝撃性複合体において、布帛100質量部に対する、エラストマー性物質の割合は、5~200質量部程度であってもよく、前記水添スチレン系熱可塑性エラストマーは、例えば、SEBS系エラストマー、SEP系エラストマー、SEPS系エラストマーおよびSEEPS系エラストマーからなる群から選択される少なくとも一種であってもよい。
 さらに、本発明は、前記耐衝撃性複合体を製造する方法も包含し、この方法は、上述した高強力繊維を、一部または全部に用いて、布帛を形成する布帛形成工程と、前記布帛に対して、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含むエラストマー性物質を含浸または積層することにより複合化する複合化工程と、を備えている。
 本発明によれば、特定のエラストマー性物質を、特定の物性と特定の単繊維繊度を有する高強力繊維と組み合わせて一体化することにより、その複合体の耐衝撃性を向上することができるだけでなく、耐候性および耐熱性を向上することができる。
 さらに、本発明の耐衝撃性複合体は、耐候性および耐熱性に優れているため、屋外や高温下などの悪条件下での使用に際しても、その耐衝撃性能を長期に亘って示すことができる。
 本発明の耐衝撃性複合体は、少なくとも一層の布帛(または補強材)と、この布帛と一体化したエラストマー性物質とを少なくとも含む複合体(例えば、少なくとも一層の布帛と、前記布帛を被覆するエラストマー性物質とで構成された複合体)である。
(布帛)
 本発明で使用される布帛は、破断強度10cN/dtex以上、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下、および融点が200℃以上であって、単繊維繊度が1.5~5000dtexの高強力繊維から形成される。
 高強力繊維が示す破断強度は、10cN/dtex以上(例えば、10~100cN/dtex程度)であるのが必要であるが、好ましくは15cN/dtex以上(例えば、15~80cN/dtex程度)、さらに好ましくは20cN/dtex以上(例えば、20~60cN/dtex程度)であってもよい。
 また、前記高強力繊維は、耐候性を向上させる観点から、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下であることが必要であり、例えば、好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.1%以下であってもよい。
 さらにまた、前記高強力繊維は、熱可塑性エラストマーと熱処理により一体化した場合であってもその強力を保持する観点から、その融点が200℃以上であることが必要であり、例えば、好ましくは220℃以上、さらに好ましくは250℃以上であってもよい。なお、高強力繊維の融点は、通常400℃以下である場合が多い。
 また、本発明では、繊維の劣化が繊維内部まで進行することを防止して、長期間にわたって耐衝撃性を維持する観点から、高強力繊維の単繊維繊度が1.5dtex以上であることが必要である。
 このような単繊維繊度を有する限り、高強力繊維は、モノフィラメントでもマルチフィラメントでもいずれであってもよい。また、耐衝撃性複合体の中で、モノフィラメントおよびマルチフィラメントは、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 例えば、モノフィラメントとしては、例えば、耐衝撃性と軽量性とを両立する観点から、単繊維繊度が15~5000dtex程度(好ましくは30~5000dtex、より好ましくは50~4500dtex)のモノフィラメントなどが挙げられる。
 また、マルチフィラメントとしては、例えば、単繊維繊度1.5~15dtex(好ましくは3~10dtex、より好ましくは4~8dtex)および総繊度50~3000dtex(好ましくは100~2500dtex、より好ましくは500~2000dtex)のマルチフィラメントが挙げられる。
 これらのうち、耐衝撃性と軽量性とを両立させる観点から、単繊維繊度1.5~30dtexおよび総繊度50~3000dtexのマルチフィラメントであるのが好ましい。
 この高強力繊維は、前記特性を示す限り、金属繊維、無機繊維、有機繊維のいずれであってもよく、金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、ステンレス繊維、チタン繊維などが例示でき、無機繊維としては、炭素繊維、セラミック繊維、石英繊維、ガラス繊維などが例示でき、有機繊維としては、サーモトロピック液晶ポリマー繊維、ポリベンズイミダゾール繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維などが挙げられる。これらの繊維は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 これらの繊維のうち、強度の観点から、炭素繊維、サーモトロピック液晶ポリマー繊維などが好ましく、長期間にわたる耐候性を向上できる観点から、炭素繊維およびサーモトロピック液晶ポリマー繊維がより好ましく、特に、環境への負荷をかけずに溶融紡糸により繊維形成できるだけでなく、高強度を達成できる観点から、サーモトロピック液晶ポリマー繊維が好ましい。
 サーモトロピック液晶ポリマー繊維を形成するポリマーとしては、サーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドなどが挙げられ、これらのうちサーモトロピック液晶ポリエステル、特に全芳香族ポリエステルが好ましい。
 例えば、全芳香族ポリエステル繊維を構成するポリアリレート系溶融異方性ポリマーは、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等より重合されて得られるポリマーであり、例えば、下記化1及び化2に示す構成単位の組合せからなるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 特に好ましくは、下記化3に示す(A)、(B)の反復構成単位からなる部分が80モル%以上である全芳香族ポリエステルであり、特に(B)の成分が3~45モル%である全芳香族ポリエステルが最も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 本発明にいう溶融異方性とは、溶融相において光学的異方性を示すことである。この特性は、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。
 全芳香族ポリエステル繊維を構成するポリアリレート系溶融異方性ポリマーとして好ましいものは融点(以下、Mpと称す)が260~360℃の範囲のものであり、さらに好ましくはMpが270~350℃のものである。なお、Mpは示差走査熱量計(メトラー社DSC)により主吸熱ピークが現れる温度を測定することにより求められる。
 なお、前記ポリアリレート系溶融異方性ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。
 また、公知または慣用の方法により得られたサーモトロピック液晶ポリマーフィラメント紡糸原糸は、熱処理することにより強度・弾性率を更に向上させることが可能である。熱処理は(Mp-80℃)~Mpの温度条件で行なうのが好ましい。例えば、全芳香族ポリエステル繊維の融点は、熱処理温度を上げるに従い上昇するので、熱処理方法としては段階的に温度を上昇させながら熱処理する方法が好ましい。熱処理雰囲気としては、窒素、アルゴン等の不活性ガスや空気等の活性ガス、あるいはそれらを組み合わせた雰囲気などが好適に用いられる。また上記熱処理を減圧下で行っても何等差し支えない。
 例えば、このようなサーモトロピック液晶ポリマーフィラメント、例えば全芳香族ポリエステル繊維は、(株)クラレから「ベクトラン(登録商標)」として上市されている。
 高強力繊維を用いて形成される布帛の形状としては、各種織編物、不織布、ステッチングシート(例えば、ノンクリンプドファブリック)などが挙げられる。耐衝撃性複合体の耐衝撃性を高める観点から、布帛は、高強力繊維を織編糸や繊維束とする織編物やステッチングシートであるのが好ましい。
 高強力繊維で織編糸や繊維束を形成する場合、織編糸または繊維束は、通常、フィラメント糸(モノフィラメント、マルチフィラメント)や紡績糸などであってもよいが、耐衝撃性を向上する観点から、フィラメント糸として用いるのが好ましい。
 また、高強力繊維には、必要に応じて、酸化チタンやカオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、各種添加剤を添加してもよい。
 高強力繊維は、必要に応じて、合成繊維や半合成繊維(セルロース系繊維など)を組み合わせて複合糸としてもよい。また、後述する一方向性織物のように、織編物を構成する織編糸の一部を高強力繊維を含む繊維で形成し、その他の部分を高強力繊維を含まない繊維で形成してもよい。
 合成繊維としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂繊維(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアミド系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリウレタン系繊維などが挙げられる。これらの繊維は二種以上組み合わせて使用してもよい。これらの繊維のうち、ポリオレフィン系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維が好ましい。
 高強力繊維が、他の繊維と構成される複合糸を形成する場合、その複合構造としては、均一構造、群構造、2層構造、3層構造のいずれであってもよい。
 高強力繊維を織編糸や繊維束として用いた織編物やステッチングシートとしては、高強力繊維が、経糸または緯糸のいずれか一方向に配列した一方向性織物;高強力繊維が、経糸および緯糸の双方に配列した二方向性織物;高強力繊維が縦、横、斜めの三方向に配列した三軸織物;高強力繊維を四方向以上の多方向に配列した多軸織物;高強力繊維を編糸として用いた編物(たて編物、よこ編物など);高強力繊維を繊維束として用い、一方向に揃えられた繊維束を別の糸で留める一方向性ノンクリンプドファブリック;高強力繊維を繊維束として用い、複数の方向(例えば二方向)に揃えられた繊維束をそれぞれ積層して別の糸で留める多方向性ノンクリンプドファブリックなどのいずれであってもよい。これらのうち、軽量化と耐衝撃性とを両立させる観点から、一方向性織物、二方向性織物、一方向性ノンクリンプドファブリック、および二方向性ノンクリンプドファブリックが好ましい。なお、耐衝撃性複合体は、単数または複数の高強力繊維布帛を用いて形成してもよく、複数の高強力繊維布帛を用いる場合、それぞれの布帛の形状は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
 例えば、一方向性織物および二方向性織物である場合、織物密度としては、緯糸密度および/または経糸密度が、8~50本/2.5cm程度、10~45本/2.5cm程度であってもよい。
 高強力繊維で形成した布帛の目付は、例えば、軽量性と耐衝撃性とを両立する観点から、例えば10~500g/m程度であってもよく、50~400g/m程度が好ましい。また、高強力繊維布帛の厚みは、例えば、0.03~2mm程度であってもよく、0.07~1.5mm程度が好ましい。
(エラストマー性物質)
 本発明で用いられるエラストマー性物質は、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含むことを特徴としている。水添スチレン系エラストマーとしては、例えば、ビニル芳香族化合物単位からなる重合体ブロック(i)と、共役ジエン化合物単位からなり、炭素-炭素不飽和二重結合の90モル%以上が水素添加されている重合体ブロック(ii)とで構成されるブロック共重合体が挙げられる。
 本発明において、ブロック共重合体の重合体ブロック(i)の形成に用いられるビニル芳香族化合物の例としては、例えば、スチレン、4-メチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メトキシスチレン、4-t-ブトキシスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等の芳香環に置換基を有していてもよいスチレン系化合物、α-メチルスチレン、α-エチルスチレン、1,1-ジフェニルエチレン等のα-置換スチレン系化合物、4,α-ジメチルスチレンなどのα位と芳香環が置換基を有するスチレン系化合物等が挙げられる。中でも工業的経済性、および重合の容易性の観点から、スチレン、4-メチルスチレン、α-メチルスチレンが好ましく、得られる水添スチレン系エラストマー成形体の耐熱性の観点からα-メチルスチレンであることがより好ましい。
 本発明において、ブロック共重合体の重合体ブロック(ii)の形成に用いられる共役ジエン系化合物の例としては、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、3,4-ジメチル-1,3-ペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン等が挙げられる。中でも入手容易性、工業的経済性の観点から、1,3-ブタジエン、イソプレンが好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。また本発明の効果を損なわない範囲であれば、例えばスチレン、4-メチルスチレン、α-メチルスチレンなどのビニル芳香族化合物が共重合されていてもよい。また、重合体ブロック(ii)に含まれる炭素-炭素不飽和二重結合は、その90モル%以上が水素添加されていることが必要であり、95%以上であることが、得られる水添スチレン系エラストマー成形体の力学物性の観点から好ましい。
 ブロック共重合体は、通常、重合体ブロック(i)および重合体ブロック(ii)を1個以上有しており、好ましくは重合体ブロック(i)を2個以上、および重合体ブロック(ii)を1個以上有している。例えば、ブロック共重合体としては、(i)-(ii)のジブロック体、(i)-(ii)-(i)のトリブロック体、(i)-(ii)-(i)-(ii)のテトラブロック体、(i)-(ii)-(i)-(ii)-(i)又は(ii)-(i)-(ii)-(i)-(ii)のペンタブロック体等が挙げられる。これらの中でも、製造容易性の観点から(i)-(ii)-(i)のトリブロック体が好ましい。
 本発明において、ブロック共重合体におけるビニル芳香族化合物からなる重合体ブロック(i)の質量分率に特に制限はないが、熱可塑性エラストマーとしての性能の観点から、5~60質量%の範囲内であることが好ましく、10~50質量%の範囲内であることがより好ましい。重合体ブロック(i)の質量分率が5質量%未満の場合には、エラストマーとしての強度に劣る場合があるため好ましくなく、60質量%を超える場合には、樹脂的性質が強くなりエラストマーとしての特徴が乏しくなる場合があるため好ましくない。
 ブロック共重合体の分子量に特に制限はないが、好ましくは10,000~2,000,000、より好ましくは30,000~1,000,000の範囲である。分子量が10,000以下の場合には、力学物性が不十分となり好ましくなく、一方、2,000,000以上の場合には成形性に劣るため好ましくない。なお、ここで言う分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される数平均分子量(Mn)を指す。
 本発明におけるブロック共重合体(A)の製造方法については特に制限はなく、例えば、リビングアニオン重合法を用いて製造することができる。この場合、アルキルリチウム化合物等のアニオン重合開始剤の存在下、n-ヘキサンやシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の不活性有機溶媒中で、ビニル芳香族化合物、共役ジエン化合物を逐次重合させて得ることができる。
 リビングアニオン重合によりブロック共重合体を製造するにあたり、反応を円滑に進行させるために分子内にアニオン種と反応する官能基(水酸基、カルボニル基等)を持たず、酸素原子、窒素原子などの複素原子を有する極性化合物を、不活性有機溶媒に共存させて用いてもよい。その際の極性化合物としては、通常のリビングアニオン重合で採用されている手法に準じて適当なものを選択することができ、ジエチルエーテル、モノグライム、ジグライム、N,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
 またリビングアニオン重合によりブロック共重合体を製造するにあたり、必要に応じて多官能性カップリング剤を用いてもよい。多官能性カップリング剤としては、通常のリビングアニオン重合で採用されている手法に準じて適当なものを選択することができ、安息香酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、酢酸エチル、酢酸メチル、ピバリン酸メチル、ピバリン酸フェニル、ピバリン酸エチル、α,α’-ジクロロ-o-キシレン、α,α’-ジクロロ-m-キシレン、α,α’-ジクロロ-p-キシレン、ビス(クロロメチル)エーテル、ジブロモメタン、ジヨードメタン、フタル酸ジメチル、ジクロロジメチルシラン、ジクロロジフェニルシラン、トリクロロメチルシラン、テトラクロロシラン、ジビニルベンゼン等を挙げることができる。
 またリビングアニオン重合によりブロック共重合体を製造するにあたり、必要に応じて官能性キャッピング剤を用いてブロック共重合体末端に官能基を導入してもよい。官能性キャッピング剤としては、通常のリビングアニオン重合で採用される手法に準じて適当なものを選択することができ、水酸基を導入できるキャッピング剤(エチレンオキシド等のアルキレンオキシド類等)、カルボキシル基を導入できるキャッピング剤(二酸化炭素等)、アミノ基を導入できるキャッピング剤(エチレンイミン等のイミン化合物等)、メルカプト基を導入できるキャッピング剤(二硫化炭素、硫黄原子、およびエチレンスルフィド等のアルキレンスルフィド類等)等を挙げることができる。
 ブロック共重合体の共役ジエン系化合物に由来する炭素-炭素二重結合の水素添加の方法としては特に限定されないが、例えばNi/Al系チーグラー触媒の存在下にブロック共重合体と水素とを反応させる方法等が挙げられる。
 例えば、好ましい水添スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、SEP(スチレン/エチレン/プロピレン共重合体)、SEPS(スチレン/エチレン/プロピレン/スチレンブロック共重合体)、SEBS(スチレン/エチレン/ブチレン/スチレンブロック共重合体)、SEEPS(スチレン/エチレン/エチレン/プロピレン/スチレンブロック共重合体)などが挙げられる。
 本発明で用いられるエラストマー性物質には、前記水添スチレン系エラストマーに加えて、必要に応じてポリオレフィン系ポリマーを配合してもよい。
 ポリオレフィン系ポリマーは、エチレン、プロピレン等のα-オレフィンを主体とした重合体であればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体が挙げられ、この他にも、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸誘導体共重合体等もポリオレフィン系ポリマーとして挙げられる。これらのポリオレフィン系ポリマーは、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 これらのポリオレフィン系ポリマーのうち、エラストマー性物質の加工性、機械的性質の観点から、ポリプロピレンが好ましく、例えば、ポリオレフィン系ポリマーとして、ポリプロピレンを単独で用いてもよいし、ポリプロピレンとその他のオレフィン系ポリマー(例えば、エチレン-プロピレン共重合体など)との混合物を用いたりしてもよい。
 エラストマー性物質は、水添スチレン系熱可塑性エラストマー単独で構成してもよいが、ポリオレフィン系ポリマーを水添スチレン系熱可塑性エラストマーとともに用いる場合、水添スチレン系熱可塑性エラストマーとポリオレフィン系ポリマーとの割合(質量比)は、(水添スチレン系熱可塑性エラストマー)/(ポリオレフィン系ポリマー)=90/10~10/90質量部、好ましくは80/20~20/80程度であってもよい。
 本発明で用いられるエラストマー性物質には、必要に応じて、他の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、プロセスオイル(パラフィン系など)、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、難燃剤、帯電防止剤、無機充填剤、抗菌剤、染顔料、添加剤等を含有させてもよい。
 高強力繊維で形成した布帛とエラストマー性物質とは、一体化(または複合化)されている限り様々な形態で耐衝撃性複合体を形成してもよく、布帛を構成する高強力繊維がエラストマー性物質と接着している限り、特に限定されない。その一体化した形態は、使用状況に応じて適宜選択することができ、例えば、前記布帛はエラストマー性物質で全体を被覆されていてもよいし、布帛は、その一部を外部に露出した状態でエラストマー性物質と接着していてもよい。
 例えば、高強力繊維で形成した布帛とエラストマー性物質とを複合化するためには、前記布帛に対して、エラストマー性物質を含浸または積層することにより複合化することができる。例えば、含浸する手法としては、溶融または溶解したエラストマー性物質に、高強力繊維布帛を含浸する方法や、エラストマー性物質を含むエマルジョンを高強力繊維布帛に含浸する方法などがあげられる。また、積層する方法としては、高強力繊維で形成した布帛と、布帛状またはシート状のエラストマー性物質とを加熱または接着剤により積層する方法などが挙げられる。
 これらのうち、特定の単繊維繊度を有する高強力繊維から形成された布帛の、熱可塑性エラストマーに対する一体化性を向上させるため、前記布帛に対して、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含むエラストマー性物質を加熱処理(例えば、溶融含浸処理や加熱積層処理)を伴って含浸または積層することにより複合化するのが好ましい。
 接着剤としては、例えば熱可塑性樹脂系接着剤(例えば、酢酸ビニル系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリビニルアセタール系接着剤、ポリ塩化ビニル系接着剤、アクリル系接着剤、ポリアミド系接着剤、セルロース系接着剤など)、熱硬化性樹脂系接着剤(ユリア系接着剤、メラミン系接着剤、フェノール系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤など)、ゴム系接着剤(クロロプレン系接着剤、ニトリル系接着剤、スチレン系接着剤、ブチルゴム系接着剤、ポリサルファイド系接着剤、シリコーン系接着剤など)などが挙げられる。これらの接着剤は、単独で、または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 耐衝撃性複合体において、布帛100質量部に対する、エラストマー性物質の割合は、布帛やエラストマーの形状に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、5重量部~200重量部程度の幅広い範囲から選択でき、10重量部~150重量部程度が好ましい。
[耐衝撃性複合体]
 本発明の耐衝撃性複合体は、前述したような特定のエラストマー性物質と、特定の布帛とを組み合わせることにより、高い耐衝撃性を有するだけでなく、優れた耐候性および耐熱性も兼ね揃えることができる。
 例えば、耐衝撃性複合体は、JIS K-7211に準じて規定される最大衝撃力として、7000N以上を示してもよく、好ましくは8000N以上(例えば、8000~120000N程度)であってもよい。また、その破壊エネルギーは、110J以上であってもよく、好ましくは120J以上(例えば、120~500J程度)であってもよい。
 なお、これらの最大衝撃力と、破壊エネルギーは、後述する実施例に記載した方法により測定される値である。
 また、耐衝撃性複合体は、全体としての形状は特に限定されず、2次元形状であっても、3次元形状であってもよい。
 以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何等限定されるものではない。なお、実施例中における各種物性は、以下の方法によって求めたものである。
[対数粘度]
 ポリマー試料をペンタフルオロフェノールに0.1質量%溶解し(60~80℃)、60℃の恒温槽中で、ウベローデ型粘度計で相対粘度(ηrel)を測定し、次式によって計算した。
 ηinh=ln(ηrel)/c
ここでcはポリマー濃度(cN/dtexl)である。
[融点]
 示差走査熱量計(メトラー社製DSC)で観察される主吸熱ピークのピーク温度を融点Mp(℃)とした。
[繊維強度]
 JIS L 1013に準拠して測定した。
[平衡水分率]
 JIS L 1096に準拠して、平衡水分率を算出した。
[最大衝撃力 (N)および破壊エネルギー (J)]
 100mm×100mm×4mmの試験片に対して、落錘グラフィックインパクトテスター((株)東洋精機製作所製)を用い、JIS K-7211 プラスチック-硬質プラスチック パンクチャー衝撃試験方法に基づき、測定を実施した。測定条件としては、ストライカー径12.7mm、ホルダー径76mm、落下高さ100cm、ウェイト14.5kg、衝撃速度4.4m/秒にて実施した。
[耐熱性]
 示差熱熱重量同時測定装置(島津製作所株式会社製「DTG-50」)を使用して、試験片を、窒素雰囲気下、30℃から350℃まで10℃/分で加熱した。350℃に昇温した時点での試験片の重量保持率が80%以上である場合、耐熱性を○と評価し、それ以外を×と評価した。
[耐候性]
 100mm×100mm×4mmの試験片に対し、キセノンウェザーメーター(ATLAS社製Ci-5000)を使用して、ブラックパネル温度63±3℃、相対湿度50%、340nm紫外線の照射強度0.35W/mで90KJ/mの暴露試験を行った。500時間暴露した後、暴露前に対する暴露後の強力保持率が80%である場合、耐候性を○と評価し、それ以外を×と評価した。
(実施例1)
(1)構成単位(A)と(B)が73/27(モル比)である全芳香族ポリエステルポリマーを用いた。このポリマーの物性は、ηinh=4.6dl/g、融点Mp=280℃であった。このポリマーを通常の溶融紡糸装置を用いて紡糸し、1670dtex/300フィラメントのマルチフィラメントを得た。このマルチフィラメントを窒素雰囲気中で280℃、20時間熱処理し、全芳香族ポリエステルポリマーフィラメント(強度26.3cN/dtex)を得た。
(2)このフィラメントを緯糸とし、これを12本/2.5cmの密度となるようにガイドで規制しながら無撚り状態のフィラメントとして給糸し、SEPSの水性エマルジョン((株)クラレ製「SEPTONエマルジョン」)中に浸漬後、熱風乾燥(120℃×1分+200℃×30秒)してプリプレグを作製した。これをフィラメントが上下交互に直交するように44枚重ね、200℃で3分間予熱後、80kgf/cm下の圧力で、200℃×5分間保持して、積層一体化させた。得られた積層体(すなわち、耐衝撃性複合体)は厚み4.0mm、目付5082g/mであった。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(実施例2)
(1)実施例1の(1)で得られたフィラメントを用いて、緯糸密度12本/2.5cm、経糸密度12本/2.5cmの平織物を作製した。この織物の目付は、167g/mであった。
(2)一方で、SEPS((株)クラレ製、「SEPTON2002」)とポリプロピレン(日本ポリケム(株)製、「ノバテックPP」)とをそれぞれ60/40(質量比)の比率で溶融混練し、メルトブロー法により積層することにより、目付25g/mの不織布を作製した。
(3)上記(1)で作製した全芳香族ポリエステル平織物と、上記(2)で作製した熱可塑性エラストマー不織布とを、最外層を不織布として、平織物/不織布=1枚/2枚の割合で交互に積層し、総積層量を平織物/不織布=23枚/48枚とした。これを、実施例1と同じプレス条件で熱プレスして、積層一体化させ、厚み4.1mm、目付5112g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(実施例3)
 実施例2で用いたSEPS((株)クラレ製、「SEPTON2002」)に代えて、SEEPS((株)クラレ製、「SEPTON4033」)を用いる以外は、実施例2と同様にして、厚み3.9mm、目付5023g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(実施例4)
 カーボン繊維(三菱化学産資(株)製、「ダイアリードK13D2U 2K」を用いて、緯糸密度6本/2.5cm、経糸密度6本/2.5cm、目付212g/m、厚さ0.28mmの平織物を作製した。この織物に対し、SEPSの水性エマルジョン((株)クラレ製「SEPTONエマルジョン」)を浸漬し、熱風乾燥(120℃×1分+200℃×30秒)してプリプレグを作製した。これを22枚重ね、実施例1と同じプレス条件で熱プレスして、積層一体化させ、厚み4.2mm、目付5611g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例1)
(1)多官能エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製「YL6046B80」)130質量部と、ノボラック型硬化剤(ジャパンエポキシレジン社製「YLH129B65」)70質量部と、イミダゾール型硬化促進剤「ジャパンエポキシレジン社製「EMI24」」0.3質量部、およびメチルエチルケトン130質量部を混合し、マトリックス樹脂(ワニス)を調製した。
(2)実施例2の(1)で得られた平織物に対して、上記(1)のワニスを含浸させ、150℃で乾燥しプリプレグを作製した。このプリプレグを18枚重ね、40kgf/cm下の圧力で、170℃×60分間保持して、熱プレスし積層一体化させた。得られた積層体は厚み4.2mm、目付5013g/mであった。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例2)
 実施例2の(1)で得られた平織物に対して、トルエンに対して100質量%で溶解させたSIS(日本ゼオン(株)製、「クインタック」)を含浸させ、150℃で乾燥しプリプレグを作製した。このプリプレグを18枚重ね、80kgf/cm下の圧力で、200℃×5分間保持して、熱プレスし積層一体化させた。得られた積層体は厚み4.1mm、目付5221g/mであった。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例3)
 実施例2で用いた平織物に代えて、目付け104g/mのポリエチレンテレフタレートで形成した平織物(明大株式会社製)を用いる以外は、実施例2と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は厚み4.0mm、目付5036g/mであった。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例4)
 実施例1(1)において、1333dtex/1000フィラメントのマルチフィラメントを得る以外は同様にして紡糸、熱処理を行い、単繊維繊度が1.3dtexである全芳香族ポリエステルポリマーフィラメント(強度23.8cN/dtex)を得た。このフィラメントを、実施例2の(1)と同様にして製織し、目付152g/m、厚み0.25mmの平織物を作製した。この織物を、実施例2(2)で作成した不織布と共に、実施例2(3)と同様にして積層、熱プレスを行い、厚み4.1mm、目付5218g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例5)
 アラミド繊維(「東レ・デュポン(株)製、「ケブラー49」、ヤーン強度19.4cNdtex)を用いて、実施例2の(1)と同様にして製織し、目付175g/m、厚み0.26mmの平織物を作製した。この織物を、実施例2(2)で作成した不織布と共に、実施例2(3)と同様にして積層、熱プレスを行い、厚み4.2mm、目付5240g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例6)
 高強力ポリエチレン繊維(東洋紡績(株)製、「ダイニーマSK60」、ヤーン強度28.2cNdtex、融点145℃)を用いて、実施例2の(1)と同様にして製織し、目付170g/m、厚み0.35mmの平織物を作製した。この織物を、実施例2(2)で作成した不織布と共に、実施例2(3)と同様にして積層、熱プレスを行い、厚み4.1mm、目付5109g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
(比較例7)
 PBO繊維(東洋紡績(株)製、「ザイロンAS」、ヤーン強度36.9cNdtex)を用いて、実施例2の(1)と同様にして製織し、目付180g/m、厚み0.31mmの平織物を作製した。この織物を、実施例2(2)で作成した不織布と共に、実施例2(3)と同様にして積層、熱プレスを行い、厚み4.2mm、目付5034g/mの耐衝撃性複合体を得た。この耐衝撃性複合体の面衝撃試験性能を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、水添スチレン系熱可塑性エラストマーを用いた実施例1~4では、面衝撃試験において高い耐衝撃性を示し、最大衝撃力および破壊エネルギーの双方で高い値を示した。さらに、これらの実施例では、優れた耐熱性および耐候性をも有していた。
 一方、マトリックス樹脂として、エポキシ樹脂を用いた比較例2では、耐衝撃性に劣っており、特に破壊エネルギーは、実施例と比較すると1/3以下の低い値を示した。また、マトリックス樹脂として、SISを用いた比較例2では、耐熱性および耐候性の双方が劣っているため、長期間に亘って、耐衝撃性を維持するものではないことが推測された。
 また、布帛として汎用のポリエステルをもちいた比較例3では、十分な耐衝撃性を示すことができなかった。
 また、単繊維繊度が1.5dtexよりも細い全芳香族ポリエステル繊維を用いた比較例4では、耐候性が劣っていた。これは、繊維の比表面積が大きいため、耐候性のよいマトリクス樹脂を選択しても、繊維の劣化が繊維内部まで進行しやすいためと推察される。
 また、アラミド繊維であるケブラー49を用いた比較例5でも、十分な耐衝撃性を示すことができなかった。これは、ケブラーが通常環境下で3.5~7%程度の水分率を含んでいるため、その高い水分率により繊維特性が低下し、十分な耐衝撃性を複合体に対して付与することができなかったものと推察される。
 また、高強力ポリエチレン繊維であるダイニーマSK60を用いた比較例6でも、十分な耐衝撃性を示すことができなかった。これは、積層板成形時に、繊維が溶融したため、十分な耐衝撃性能が得られなかったものと推察される。
 更には、PBO繊維であるザイロンASを用いた比較例7では、耐候性の劣る結果となった。これは、PBO繊維は水分率が高く、耐候性が低いため、耐候性の良好なマトリクス樹脂を選択しても、繊維の劣化を抑制できなかったものと推察される。
 本発明の耐衝撃性複合体は、耐衝撃性に優れるとともに、耐熱性および耐候性をも有するため、耐衝撃性が求められる各種防護材として用いることができるほか、各種建材、中間膜、自動車用部品などとして用いることもできる。
 以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

Claims (8)

  1.  少なくとも一層の布帛と、この布帛と一体化したエラストマー性物質とを少なくとも含む複合体であって、
     前記布帛は、破断強度10cN/dtex以上、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下、および融点が200℃以上の高強力繊維から形成され、この高強力繊維は、単繊維繊度が1.5dtex以上であり、
     前記エラストマー性物質は、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含む耐衝撃性複合体。
  2.  請求項1の耐衝撃性複合体において、高強力繊維が、単繊維繊度15~5000dtexのモノフィラメント、単繊維繊度1.5~15dtexで総繊度50~3000dtexのマルチフィラメント、またはその双方で構成される耐衝撃性複合体。
  3.  請求項1または2の耐衝撃性複合体において、布帛が、高強力繊維に関して、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物、およびノンクリンプドファブリックからなる群から選択される少なくとも一種である耐衝撃性複合体。
  4.  請求項1~3のいずれか一項の耐衝撃性複合体において、布帛の目付が10~500g/mの範囲内である耐衝撃性複合体。
  5.  請求項1~4のいずれか一項の耐衝撃性複合体において、布帛の厚みが0.03~2mmの範囲内である耐衝撃性複合体。
  6.  請求項1~5のいずれか一項の耐衝撃性複合体において、布帛100質量部に対する、エラストマー性物質の割合が、5~200質量部である耐衝撃性複合体。
  7.  請求項1~6のいずれか一項の耐衝撃性複合体において、水添スチレン系熱可塑性エラストマーが、SEBS系エラストマー、SEP系エラストマー、SEPS系エラストマーおよびSEEPS系エラストマーからなる群から選択される少なくとも一種である耐衝撃性複合体。
  8.  破断強度10cN/dtex以上、20℃×65%RH環境下での平衡水分率が1%以下、および融点が200℃以上で、かつ単繊維繊度が1.5~5000dtexの高強力繊維を、一部または全部に用いて、布帛を形成する布帛形成工程と、
     前記布帛に対して、少なくとも水添スチレン系熱可塑性エラストマーを含むエラストマー性物質を含浸または積層することにより複合化する複合化工程と、
     を備える請求項1~7のいずれか一項に記載された耐衝撃性複合体の製造方法。
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