WO2023136139A1 - ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
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- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
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- D—TEXTILES; PAPER
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- D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
Definitions
- the present invention relates to nonwoven fabrics containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, molded articles containing polyphenylene ether and reinforcing fibers, and methods for producing them.
- Polyphenylene ether (hereinafter also referred to as PPE) is excellent in heat resistance, flame retardancy, strength, chemical resistance, etc., and molded articles formed from polyphenylene ether are used in a wide range of fields.
- molded articles formed from polyphenylene ether polyphenylene ether melt-spun fibers and fabrics and non-woven fabrics formed from such fibers have been known (for example, Patent Document 1), but polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers such as carbon fibers are known.
- a nonwoven fabric containing and a molded body formed from the nonwoven fabric were not known.
- fiber-reinforced resin composites made of thermoplastic resin and reinforcing fibers such as carbon fiber and glass fiber are lightweight and have excellent specific strength and specific rigidity. It is used in a wide range of applications such as automobile applications and aircraft applications.
- reinforcing fibers are sometimes used as continuous fibers in order to improve mechanical properties.
- continuous fibers have poor formability, and it may be difficult to produce a fiber-reinforced resin composite having a complicated shape. Therefore, it is known to manufacture a fiber-reinforced resin composite having a complicated shape by using discontinuous fibers as reinforcing fibers.
- thermoplastic resin and carbon fiber and non-woven fabrics for forming the molded article
- molding materials for forming the molded article
- a molded article made of a thermoplastic resin and carbon fibers in a specific weight ratio, wherein the carbon fibers are monofilament-like and have a specific weight average fiber length and orientation parameter, and a molding material therefor e.g. , U.S. Pat. No. 5,300,000, at least one first fiber as a fusion fiber made of a high-performance thermoplastic and at least one second fiber made of a high-performance material with a higher temperature stability compared to said fusion fiber.
- Patent Document 5 A certain prepreg sheet (for example, Patent Document 5), a nonwoven fabric used for producing a heat-resistant resin composite containing heat-resistant thermoplastic fibers, reinforcing fibers, and polyester binder fibers (for example, Patent Document 6), etc. are known. ing.
- the polyphenylene ether melt-spun fiber of Patent Document 1 was excellent in heat resistance, flame retardancy, strength, chemical resistance, etc.
- the heat-resistant nonwoven fabric of Patent Document 2 uses polyphenylene sulfide (PPS) fibers with a glass transition temperature of less than 100°C. Since the glass transition temperature is the temperature at which micro-Brownian motion of polymer chains begins, when this temperature is exceeded, the molecules in the amorphous part of these polymers begin to move. Therefore, there is a problem that the heat-resistant nonwoven fabric of Patent Document 2 is limited in use at high temperatures because the physical properties of the polymer change greatly at 100° C. or higher.
- PPS polyphenylene sulfide
- Patent Document 3 polyphenylene ether is described as a thermoplastic resin, but there is no specific description of blending PPE fibers and carbon fibers to form a nonwoven fabric. However, no problems have been recognized in blending to make a nonwoven fabric.
- the glass transition temperature of nylon 6 fiber, etc. which is specifically used in the examples, is less than 100 ° C., and as in the case of the above-mentioned PPS fiber, there is a problem that use at high temperatures is limited. was there.
- Patent Document 4 discloses polyether ether ketone or the like as a fused fiber, but does not disclose polyphenylene ether fiber. was not recognized at all.
- a fiber composite material is formed at a compression temperature of 350° C. from a nonwoven mat composed of PPS fibers, carbon fibers, and polyvinyl alcohol binder fibers.
- the glass transition temperature is less than 100°C, which is practically limited.
- thermoplastic resin fiber and carbon fiber are blended to form a non-woven fabric, but polyphenylene ether fiber is not disclosed as thermoplastic resin fiber, and polyphenylene ether fiber and carbon fiber are blended.
- the polypropylene fiber used in the specific example of Patent Document 5 has high processability when producing a nonwoven fabric, but the heat resistance of the obtained nonwoven fabric is not sufficient.
- the nonwoven fabric formed of polyetherimide (PEI) fibers described in Patent Document 5 has excellent heat resistance, the obtained nonwoven fabric has a high water absorption rate, and as a result, it is necessary to dry it before processing.
- the nonwoven fabric described in Patent Document 5 does not have both heat resistance and low water absorbency, and furthermore, the molded product obtained from the nonwoven fabric has water absorbency, heat resistance, and impact resistance. There was room for improvement.
- Patent Document 6 discloses a nonwoven fabric containing a heat-resistant thermoplastic resin, reinforcing fibers, and polyester binder fibers, but does not disclose polyphenylene ether fibers as heat-resistant thermoplastic resin fibers. There has been no recognition of the problems in blending PPE fibers and carbon fibers into nonwoven fabrics.
- the nonwoven fabric formed from PEI fibers used in the specific example of Patent Document 6 has excellent heat resistance, but the obtained nonwoven fabric has a high water absorption rate, and as a result, drying is required before processing. There is a problem that the productivity is lowered, and a problem that the appearance quality is lowered due to volatilization of moisture when the nonwoven fabric is molded.
- semi-aromatic polyamide-based polymers used in other specific examples have high water absorbency
- PC-based polymers and PEEK-based polymers do not have sufficient heat resistance
- a binder is included as an essential component, but the inclusion of the binder may reduce flame retardancy and heat resistance.
- the object of the present invention is to provide a polyphenylene ether fiber that is endowed with high flame retardancy, heat resistance, and low water absorption, and that can exhibit excellent properties such as heat resistance when formed into a molded product. and a nonwoven fabric containing reinforcing fibers, and a method for producing the same. Furthermore, the object of the present invention is to provide a polyphenylene ether and a reinforcing fiber that are low in water absorption, are imparted with a high degree of heat resistance, and are imparted with a good balance of various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance. To provide a molded body containing Another object of the present invention is to provide a method for producing a molded body that can efficiently produce such a molded body.
- the present inventors found that the above problems can be solved by forming a non-woven fabric containing specific polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, and a molded body containing polyphenylene ether and reinforcing fibers, and have completed the present invention. Completed.
- the present invention provides a nonwoven fabric containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers,
- the nonwoven fabric is characterized in that the polyphenylene ether fiber has a number of crimps of 2/25 mm or more and 24/25 mm or less.
- the 1% mass loss temperature of the reinforcing fibers is preferably 400°C or higher.
- the dry heat shrinkage of the nonwoven fabric at 200°C is preferably 1% or less.
- the LOI value of the nonwoven fabric is preferably 30 or more.
- the nonwoven fabric mass reduction rate at 250°C of the nonwoven fabric is preferably 3.5% by mass or less.
- the nonwoven fabric preferably has a water absorption rate of 0.2% by mass or less.
- the reinforcing fiber is preferably at least one fiber selected from the group consisting of carbon fiber and glass fiber.
- the fiber length of the reinforcing fibers is preferably 15 mm or more.
- the present invention also provides a method for producing a nonwoven fabric comprising polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, comprising: A step of crimping polyphenylene ether fibers to obtain polyphenylene ether fibers having a number of crimps of 2/25 mm or more and 24/25 mm or less;
- the present invention relates to a method for producing a nonwoven fabric, comprising the step of forming a web containing crimped polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers.
- the present invention provides a molded body containing polyphenylene ether and reinforcing fibers,
- the molded article is characterized in that the molded article has a water absorption rate of 0.5% by mass or less.
- the bending strength retention after moisture absorption of the molding is 50% or more.
- the 150°C bending strength retention rate of the molded body is 50% or more.
- the average fiber length of the reinforcing fibers is preferably 15 mm or more.
- the reinforcing fiber is preferably at least one fiber selected from the group consisting of carbon fiber and glass fiber.
- the molded article is molded by pressing a nonwoven fabric containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers.
- the present invention provides a method for producing the molded article, forming a nonwoven comprising polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers;
- the present invention relates to a method for producing a molded article, which includes a step of pressing the obtained nonwoven fabric.
- the entanglement between the polyphenylene ether fiber and the reinforcing fiber can be improved, and a highly uniform nonwoven fabric can be formed. is possible.
- Highly uniform nonwoven fabrics containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers are endowed with high flame retardancy, heat resistance, and low water absorption. It is endowed with excellent heat resistance, and various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance are imparted in a well-balanced manner. .
- the molded article of the present invention contains polyphenylene ether and reinforcing fibers, and has a water absorption rate of 0.5% by mass or less, so that it has low water absorption, excellent dimensional stability, and high heat resistance.
- various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance are imparted in a well-balanced manner, resulting in an excellent appearance.
- Such molded bodies are used in the fields of general industrial materials, electric/electronics, civil engineering/construction, aircraft/automobiles/railroads/ships, agricultural materials, optical materials, medical materials, etc., especially at high temperatures (and / or humidity) can be very effectively used for applications where there are many opportunities to be exposed to the environment.
- Nonwoven fabric contains polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, and the number of crimps of the polyphenylene ether fibers is 2/25 mm or more and 24/25 mm or less.
- the number of crimps of the polyphenylene ether fiber is 2/25 mm or more and 24/25 mm or less. If the number of crimps is less than 2/25 mm, the entanglement between the reinforcing fibers and the polyphenylene ether fibers is poor, making it impossible to pass the reinforcing fibers through a carding machine while opening them, making it difficult to form a nonwoven fabric. On the other hand, if the number of crimps exceeds 24/25 mm, the entanglement of the polyphenylene ether fibers is so strong that the passage through the carding machine becomes poor, making it difficult to form a web.
- the number of crimps of the polyphenylene ether fiber by setting the number of crimps of the polyphenylene ether fiber to 2 to 24/25 mm, the entanglement between the polyphenylene ether fiber and the reinforcing fiber is improved, and a highly uniform nonwoven fabric can be formed. .
- the obtained nonwoven fabric is endowed with high flame retardancy, heat resistance, and low water absorbency, and molded articles formed from the nonwoven fabric are low water absorbency and high heat resistance.
- various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance are imparted in a well-balanced manner.
- the number of crimps is preferably 2.5/25 mm or more, more preferably 3/25 mm or more.
- the number of crimps is preferably 22/25 mm or less, more preferably 20/25 mm or less. A method for crimping the polyphenylene ether fiber will be described later.
- the nonwoven fabric of the present invention contains polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, it can achieve low water absorption, and the water absorption rate of the nonwoven fabric is preferably 0.2% by mass or less, and 0.15% by mass or less. is more preferably 0.1% by mass or less.
- the water absorption is in the above range, it is possible to suppress deterioration in the appearance quality due to volatilization of water during molding, and there is no need to dry before molding, which is also suitable from the viewpoint of productivity. .
- the lower the water absorption, the better, and the lower limit is 0% by mass.
- the dry heat shrinkage of the nonwoven fabric of the present invention at 200°C is preferably 1% or less, preferably 0.8% or less.
- the lower the dry heat shrinkage, the better, and the lower limit is 0%.
- the dry heat shrinkage rate at 200° C. is obtained by the method described in the Examples, and the shrinkage in the MD direction (the running direction of the web when the nonwoven fabric is produced) before and after the treatment at 200° C. for 10 minutes. is the average value of shrinkage in the CD direction (the direction perpendicular to the machine direction of the web (width direction)).
- the LOI value of the nonwoven fabric of the present invention is preferably 30 or more. It is preferable that the LOI value is within the above range because the obtained nonwoven fabric has excellent flame retardancy.
- the LOI value is the limiting oxygen index, and the larger the LOI value, the more excellent the flame retardancy. Therefore, the larger the LOI value, the better, and the upper limit is not particularly limited.
- the nonwoven fabric mass reduction rate of the nonwoven fabric of the present invention at 250 ° C. is preferably 3.5% by mass or less, more preferably 3.2% by mass or less, and further preferably 3.0% by mass or less. Preferably, it is less than 2.8% by mass, and particularly preferably 2.7% by mass or less. It is preferable from the viewpoint of heat resistance that the nonwoven fabric mass reduction rate at 250°C is within the above range. The lower the nonwoven fabric mass reduction rate, the better, and the lower limit is 0% by mass.
- the basis weight of the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the nonwoven fabric is used . preferable. Also, it is preferably 3000 g/m 2 or less, more preferably 2000 g/m 2 or less.
- the thickness of the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the nonwoven fabric is used. More preferred. Moreover, it is preferably about 100 mm or less, and more preferably about 80 mm or less.
- the mass ratio of the polyphenylene ether fiber and the reinforcing fiber contained in the nonwoven fabric is not particularly limited, but for example, it is preferably about 95/5 or more and 5/95 or less, and about 90/10 or more and 10/90 or less. is more preferable, and it is even more preferable to be about 60/40 or more and 40/60 or less. It is preferable that the mass ratio is in the above range because a uniform nonwoven fabric with good handleability can be obtained.
- the method for producing the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited, and the nonwoven fabric can be produced by a known method for producing a nonwoven fabric.
- the polyphenylene ether fiber, reinforcing fiber, etc. contained in the nonwoven fabric of the present invention will be described in detail below.
- polyphenylene Ether Fiber used in the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited as long as it contains a polyphenylene ether component.
- the polyphenylene ether component is not particularly limited, and those commonly used in this field can be mentioned.
- the following general formula (1) (wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 is each independently , represents a hydrocarbon group having 1 or more and 10 or less carbon atoms which may have a substituent)
- R 1 and R 2 in the general formula (1) include hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, and cyclopentyl.
- alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as hexyl, cyclohexyl, octyl and decyl groups; and 6 or more carbon atoms such as phenyl, 4-methylphenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl groups , an aryl group of 10 or less, an aralkyl group of 7 or more and 10 or less carbon atoms such as a benzyl group, a 2-phenylethyl group and a 1-phenylethyl group.
- the substituent includes a halogen atom such as a fluorine atom, an alkoxy group such as a methoxy group, and the like.
- a halogen atom such as a fluorine atom
- an alkoxy group such as a methoxy group
- Specific examples of the hydrocarbon group having a substituent include, for example, a trifluoromethyl group.
- R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a hydrogen atom.
- R 3 in the general formula (1) examples include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group and cyclohexyl.
- alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as octyl and decyl groups; aryl groups having 6 to 10 carbon atoms such as phenyl, 4-methylphenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl groups; , a benzyl group, a 2-phenylethyl group, a 1-phenylethyl group, and other aralkyl groups having 7 or more and 10 or less carbon atoms.
- examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom and an alkoxy group such as a methoxy group.
- Specific examples of the hydrocarbon group having a substituent include, for example, a trifluoromethyl group.
- R 3 is preferably a methyl group.
- repeating unit of general formula (1) examples include 2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether, 2,6-diethyl-1,4-phenylene ether, 2-methyl-6-ethyl Repeating units derived from -1,4-phenylene ether, 2,6-dipropyl-1,4-phenylene ether can be mentioned. Among these, repeating units derived from 2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether are preferred.
- the polyphenylene ether can contain a repeating unit other than the general formula (1) within a range that does not impair the effects of the present invention.
- the content of repeating units other than those of general formula (1) is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. Preferably, it is more preferably not included.
- the molecular weight of the polyphenylene ether is not particularly limited, but the weight average molecular weight (Mw) is preferably 40,000 or more and 100,000 or less, and is preferably 50,000 or more and 80,000 or less. more preferred. Also, the number average molecular weight (Mn) is preferably 7,000 or more and 30,000 or less, more preferably 8,000 or more and 20,000 or less. Also, the molecular weight distribution (Mw/Mn) is preferably 3.5 or more and 8.0 or less, more preferably 4.0 or more and 6.0 or less.
- Polyphenylene ether generally has a high melt viscosity, and when it contains a high content of polyphenylene ether, it was considered difficult to melt-spun it alone. Therefore, when melt spinning polyphenylene ether, a method using a polyphenylene ether containing a polyphenylene ether component having a rearrangement structure, a polyphenylene ether component having a high glass transition temperature and a polyphenylene ether component having a low glass transition temperature are mixed. It is preferable to use the method of By these methods, the melt viscosity of the polyphenylene ether can be lowered, so that the polyphenylene ether can be melted and a melt-spun fiber can be formed.
- polyphenylene ether having rearrangement structure examples include the following general formula (2): (wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 is each independently , a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, and R 3′ represents a divalent group obtained by removing one hydrogen atom from R 3 ) It is preferable to use a polyphenylene ether containing a polyphenylene ether component having a rearranged structure represented by. By having such a dislocation structure, the fluidity is improved to the extent that melt molding is possible, and a melt-spun fiber can be formed.
- R 1 to R 3 in the general formula (2) are the same as those in the general formula (1).
- " ⁇ " in the general formula (2) indicates that the structure beyond it is not particularly limited.
- the "-" portion may be formed from phenylene ether units that are continuous with para bonds, and may have a portion that is partially ortho-bonded therein.
- R 3′ represents a divalent group obtained by removing one hydrogen atom from R 3 and is preferably a methylene group.
- the polyphenylene ether component having a rearrangement structure is a homopolymer having a repeating unit of the general formula (1), a copolymer containing two or more different repeating units of the general formula (1), or the general formula
- a copolymer containing repeating units of formula (1) and repeating units other than formula (1) preferably has a dislocation structure represented by formula (2).
- the amount of rearrangement in the polyphenylene ether component having the rearrangement structure is not particularly limited, but is preferably 0.01 mol% or more with respect to all polyphenylene ether structural units in the polyphenylene ether component. It is more preferably 0.05 mol % or more, still more preferably 0.1 mol % or more, and particularly preferably 0.15 mol % or more. Further, it is preferably 2 mol % or more in order to obtain fine fibers with a single filament fineness of 15 dtex or less.
- the upper limit of the dislocation amount is not particularly limited, but is preferably 20 mol% or less, more preferably 18 mol% or less, further preferably 5 mol% or less, and 4 mol% or less.
- the amount of rearrangement in the polyphenylene ether component having a rearrangement structure is within the above range, the fluidity is improved to the extent that melt molding is possible, and a melt-spun fiber can be obtained, which is preferable.
- the dislocation amount can be measured by the method described in Examples.
- a method for forming the polyphenylene ether component having the rearranged structure and a method for reducing the melt viscosity by mixing polyphenylene ethers having a high Tg and a low Tg will be described later.
- the content of polyphenylene ether is preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, in all components forming the fiber, and substantially only polyphenylene ether (100% by mass) is more preferable.
- the content of the polyphenylene ether in the polyphenylene ether fiber is within the above range, the obtained fiber not only has excellent mechanical strength, but also has excellent heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., which is preferable. .
- Resin components other than the polyphenylene ether component that can be contained in the polyphenylene ether fiber include styrene, polyethylene, polypropylene, and polyamides such as polyamide 4, polyamide 6, polyamide 10, polyamide 11, polyamide 66, polyamide 6T, and polyamide 6T/11. , polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, and polycarbonates.
- the content is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and more preferably not contained (0% by mass).
- Additives such as lubricants, plasticizers, antioxidants, UV absorbers, dulling agents, and antistatic agents can also be added to the polyphenylene ether fiber within a range that does not impair the effects of the present invention.
- Polyphenylene ether fibers can be produced by various production methods such as melt spinning, dry spinning, and wet spinning. Among these, melt spinning is preferable because productivity can be increased.
- Polyphenylene ether which is a raw material, is put into an extruder 2 equipped with a cylinder and a screw from a hopper 1 in FIG. It can pass through and be discharged from the spinning nozzle 5 to obtain a melt-spun fiber.
- a filter 6 made of metal nonwoven fabric or the like on the filter medium 4 . It is preferable to install the filter 6 because it is possible to remove foreign substances and to prevent clogging of the filter medium 4 and the like.
- a heat insulating space 7 is provided immediately below the spinning nozzle 5, and an inert gas such as nitrogen is introduced 8 into the area for spinning. More preferably, the torch 9 introduces heated inert gas.
- the temperature of the heated inert gas is preferably 100° C. or higher and 500° C. or lower, and more preferably 200° C. or higher and 400° C. or lower.
- the spinning speed is not particularly limited, and can be appropriately set according to the required fineness, etc., but in order to stably obtain fine fineness fibers, it is preferably about 100 m/min or more. , 300 m/min or more. Also, it is preferably about 5000 m/min or less, more preferably about 3000 m/min or less.
- the single hole discharge rate of the spinning nozzle is preferably 1.0 g/min or less, more preferably 0.8 g/min or less, and even more preferably 0.6 g/min or less.
- the lower limit of the single hole discharge rate is not particularly limited, but it is preferably 0.05 g/min or more, more preferably 0.1 g/min or more, and further preferably 0.12 g/min or more. preferable.
- a homopolymer having a repeating unit of the general formula (1) or a copolymer containing two or more different repeating units of the general formula (1), or the general formula (1 ) and a copolymer having a repeating unit other than the repeating unit of general formula (1).
- Examples of the content of repeating units other than those represented by general formula (1) in the copolymer include those described above. Among these, homopolymers having repeating units of the general formula (1) are preferred.
- homopolymers having repeating units of the general formula (1) include poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether), poly(2,6-diethyl-1,4- phenylene ether), poly(2-methyl-6-ethyl-1,4-phenylene ether), poly(2,6-dipropyl-1,4-phenylene ether) and the like. (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) is preferred.
- poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) commercially available products can be suitably used. Specifically, for example, PPO640, PPO646, PPOSA120 manufactured by SABIC Innovative Plastic, ) manufactured by Zylon S201A and Zylon S202A.
- polyphenylene ether having a high Tg and a low Tg can be mixed to lower the melt viscosity.
- the glass transition temperature of the polyphenylene ether component having a high glass transition temperature is preferably 170°C or higher, more preferably 200°C or higher, and even more preferably 210°C or higher.
- the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, it is preferably 230° C. or less. It is preferable that the raw material polyphenylene ether have a glass transition temperature within the above range, since a polyphenylene ether fiber having high heat resistance can be obtained.
- the glass transition temperature of the polyphenylene ether component having a low glass transition temperature is preferably less than 170°C.
- the content of the polyphenylene ether having a glass transition temperature of 170° C. or higher is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass, in the raw polyphenylene ether component. It is more preferable that it is above.
- the upper limit of the content of the polyphenylene ether having a glass transition temperature of 170° C. or higher is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or less. In the present invention, if the polyphenylene ether having a high glass transition temperature (that is, a high molecular weight) is included in the above range, the obtained polyphenylene ether fused fiber is excellent in mechanical strength, heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc. Therefore, it is preferable.
- resin components and additives other than the polyphenylene ether component can be included along with the raw material polyphenylene ether. Resin components and additives other than the polyphenylene ether component are as described above. In addition, the content of resin components other than the polyphenylene ether component is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and even more preferably not contained (0% by mass).
- a single-screw extruder or a twin-screw extruder that can be commonly used in this field can be used.
- the peripheral speed of the screw is not particularly limited, and can be within the range normally used in this field. However, when forming fibers using polyphenylene ether having a rearranged structure, the peripheral speed of the screw is required to cause a rearrangement reaction of the polyphenylene ether as a raw material, and is 3.6 m / min or more. It is preferably 3.7 m/min or more, more preferably 3.8 m/min or more.
- the upper limit of the peripheral speed of the screw is not particularly limited, but is preferably 94.2 m/min or less.
- the screw rotation speed and setting the peripheral speed of the screw by increasing the screw rotation speed and setting the peripheral speed of the screw to 3.6 m / min or more, a high shearing force can be applied to the raw material polyphenylene ether in the cylinder, and as a result, the polyphenylene ether molecules It is capable of chain scission to form a polyphenylene ether having a rearranged structure. Formation of the polyphenylene ether having the rearrangement structure enables melt spinning of the polyphenylene ether.
- the temperature in the cylinder is, for example, preferably 250° C. or higher and 350° C. or lower, and more preferably 280° C. or higher and 330° C. or lower.
- polyphenylene ether fibers used in the present invention may be short fibers, and can be obtained, for example, by cutting the tow-shaped fibers obtained by combining the polyphenylene ether fibers.
- the glass transition temperature of the polyphenylene ether fiber used in the present invention is preferably 170°C or higher, more preferably 175°C or higher, and even more preferably 180°C or higher. Since the glass transition temperature is within the above range, extremely high heat resistance can be imparted.
- the upper limit is not particularly limited, it is preferably 300° C. or lower, more preferably 250° C. or lower, from the viewpoint of moldability.
- the polyphenylene ether fiber is preferably coated with an oil agent, and the amount of the oil agent adhered is preferably 0.03% by mass or more, and preferably 0.05% by mass or more, relative to the mass of the fiber. It is more preferably 0.07% by mass or more, still more preferably 0.08% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more. Also, the upper limit of the amount of oil agent adhered is not particularly limited, but is usually about 5% by mass or less. Since polyphenylene ether fibers are easily electrified, it is preferable to set the oil agent adhesion amount within the above range because electrification can be suppressed when the polyphenylene ether fibers are passed through a carding machine, making it easier to produce a web.
- the oil agent is not particularly limited, and an oil agent generally used for spinning can be used.
- Spinning oils impart smoothness and antistatic properties to fibers, and include, for example, water-insoluble oils, water-soluble oils, and emulsifying oils. Among these, water-soluble oils are preferred.
- the fineness of the polyphenylene ether fiber is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the fiber is used. is more preferred. When the fineness is within the above range, the entanglement between the fibers becomes strong, and the strength as a nonwoven fabric is improved, which is preferable.
- the lower limit of fineness is not particularly limited, but it is preferably 0.1 dtex or more, more preferably 0.2 dtex or more.
- the fiber length of the polyphenylene ether fiber is not particularly limited and can be appropriately adjusted depending on the application. It is below.
- Reinforcing Fibers are not particularly limited, but examples thereof include carbon fibers, glass fibers, basalt fibers, PBO fibers, and metal fibers.
- inorganic reinforcing fibers carbon fiber, glass fiber, balsato fiber, metal fiber
- Examples of the carbon fibers include polyacrylonitrile (PAN)-based, pitch-based, and rayon-based carbon fibers.
- PAN polyacrylonitrile
- pitch-based pitch-based
- rayon-based carbon fibers are preferable from the viewpoint of dispersibility with polyphenylene ether fibers.
- the material of the glass fiber is not particularly limited, and various glass fibers such as E glass, C glass, A glass, S glass, and S-2 glass can be mentioned. Among these, E glass is preferable.
- the average fiber length of the reinforcing fibers is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the application, and is usually about 1 mm or more and 200 mm or less.
- the average fiber length of the reinforcing fibers is preferably 2 mm or longer, more preferably 5 mm or longer, still more preferably 10 mm or longer, still more preferably 15 mm or longer, and particularly preferably 20 mm or longer. preferable. Also, it is preferably 150 mm or less, more preferably 120 mm or less, and even more preferably 100 mm or less.
- the fineness of the reinforcing fiber is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the application. is more preferred.
- the 1% mass loss temperature of the reinforcing fibers is preferably 400°C or higher, more preferably 420°C or higher, and even more preferably 450°C or higher. It is preferable that the 1% mass reduction temperature is within the above range because the heat resistance of the obtained nonwoven fabric is improved.
- the content of the reinforcing fibers in the nonwoven fabric is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more. Also, the content is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less. If the fiber content of the reinforcing fibers is less than 10% by mass, the heat resistance and flame retardance of the nonwoven fabric may be inferior, and if it exceeds 90% by mass, the nonwoven fabric may not be formed, which is not preferable.
- the nonwoven fabric of the present invention contains the polyphenylene ether fiber and the reinforcing fiber, and a sizing agent can be added to improve the interfacial adhesive strength between the polyphenylene ether fiber and the reinforcing fiber.
- the sizing agent is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resins, urethane resins, polyester resins, vinyl ester resins, polyamide resins, polyether resins, acrylic resins, polyolefin resins, polyimide resins, and modified products thereof.
- a suitable sizing agent can be appropriately selected according to the components of the polyphenylene ether fiber. Moreover, this sizing agent can also be used in combination of two or more. Among these, epoxy resin-based sizing agents are preferred.
- the amount of the sizing agent added is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 5% by mass.
- nonwoven fabric of the present invention can also contain thermoplastic fibers other than polyphenylene ether within a range that does not impair the effects of the present invention.
- the nonwoven fabric of the present invention may contain binder fibers in addition to polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, but in the present invention, it is preferable that the nonwoven fabric does not contain binder fibers from the viewpoint of flame retardancy and heat resistance.
- a method for producing a nonwoven fabric containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers of the present invention comprises: A step of crimping polyphenylene ether fibers to obtain polyphenylene ether fibers having a number of crimps of 2/25 mm or more and 24/25 mm or less; The method is characterized by including a step of forming a web composed of crimped polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers.
- the polyphenylene ether fiber, reinforcing fiber, and number of crimps used in the production method of the present invention are as described above.
- a step of attaching an oil agent to the polyphenylene ether fiber can be further included before crimping the polyphenylene ether fiber.
- an oil agent those mentioned above can be mentioned.
- the method of attaching the oil agent is not particularly limited, and methods commonly used in this field can be mentioned.
- the spinning oil can be applied to the polyphenylene ether melt-spun fibers using a gear pump.
- the ejection amount is not particularly limited, and may be an ejection amount capable of achieving the target oil adhesion amount. It is more preferable to be about 0.015 g/min or more and 0.4 g/min or less.
- the discharge amount within the above range, the amount of oil agent adhered can be set within an appropriate range, and as a result, it is possible to prevent electrification when the polyphenylene ether fiber passes through the carding machine, and a uniform nonwoven fabric can be produced. It is preferable because it makes it easier to
- the crimping process is not particularly limited as long as it can be processed so that the number of crimps is 2 to 24/25 mm. Examples include processing and the like, and among these, pressing is preferable from the viewpoint of productivity.
- Examples of the method for forming a web composed of polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers include conventionally known methods, in which the polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers are blended in the proportions described above using a blender, and then carded using a carding machine. A web can be formed.
- the obtained web can be subjected to a web fiber bonding treatment such as a needle punch method, spunlace method, thermal bond method, chemical bond method, or the like.
- the molded article of the present invention is characterized by containing polyphenylene ether and reinforcing fibers and having a water absorption of 0.5% by mass or less.
- the water absorption rate of the molded product of the present invention is 0.5% by mass or less, preferably 0.3% by mass or less.
- the water absorption is within the above range, very good dimensional stability can be obtained. Also, the lower the water absorption, the better, and the lower limit is 0% by mass.
- the reinforcing fibers are as described above.
- the polyphenylene ether may be one containing the aforementioned polyphenylene ether component.
- the specific gravity of the molded article of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the molded article is used. For example, it is preferably 1.2 or more, more preferably 1.3 or more. preferable. Moreover, it is preferably 2.5 or less, more preferably 2.4 or less.
- the shape of the molded body is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the molded body is used. can be used to get the required shape.
- the thickness of the molded body is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the molded body is used. It is more preferable to be a degree.
- the mass ratio of the polyphenylene ether and the reinforcing fiber contained in the molded article of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose for which the molded article is used. , more preferably about 90/10 or more and 10/90 or less, and even more preferably about 60/40 or more and 40/60 or less.
- the molded article of the present invention is preferably a pressed nonwoven fabric containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, and more preferably a pressed nonwoven fabric of the present invention.
- the content of polyphenylene ether in the molded article of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, relative to the total amount of the molded article. Moreover, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, relative to the total amount of the molded product. It is preferable that the content of the polyphenylene ether is within the above range because both flame retardancy and strength can be achieved.
- the content of the reinforcing fiber in the molded body of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, relative to the total amount of the molded body. Moreover, it is preferably 90% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, relative to the total amount of the molded product. It is preferable that the content of the reinforcing fiber is within the above range, because excellent mechanical strength is exhibited.
- the molded product of the present invention contains polyphenylene ether and reinforcing fibers, but may contain other components.
- the content of other components is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and still more preferably not contained (0% by mass) relative to the total amount of the molded body.
- the same components as those that can be contained in the above-described nonwoven fabric can be mentioned.
- the bending strength of the molded product of the present invention is preferably 100 MPa or more, more preferably 150 MPa or more. Also, the bending elastic modulus is preferably 10 GPa or more, more preferably 15 GPa or more.
- the bending strength retention after moisture absorption of the molded article of the present invention is preferably 50% or more, preferably 55% or more, more preferably 60% or more, and preferably 65% or more. More preferably, it is particularly preferably 70% or more.
- the flexural modulus retention after moisture absorption is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more.
- the upper limit is not particularly limited.
- the 150° C. bending strength retention rate of the molded article of the present invention is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, further preferably 60% or more, and 65% or more. Especially preferred.
- the 150° C. bending elastic modulus retention is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, further preferably 80% or more, further preferably 90% or more, 95% or more is particularly preferred.
- the upper limit is not particularly limited.
- the molded product of the present invention preferably has a Charpy impact strength of 28 kJ/m 2 or more.
- the molded article of the present invention contains polyphenylene ether and reinforcing fibers, and has a water absorption rate of 0.5% by mass or less, so that it has low water absorption, excellent dimensional stability, and high heat resistance.
- various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance are imparted in a well-balanced manner, and an excellent appearance is obtained.
- the method for producing the molded article of the present invention is not particularly limited, and the molded article can be produced by a known method for producing a molded article. can.
- the molded body manufacturing method of the present invention comprises a step of forming a nonwoven fabric containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers, It is characterized by having a step of pressing the obtained nonwoven fabric.
- nonwoven fabrics containing polyphenylene ether fibers and reinforcing fibers include those described above.
- the pressing temperature is not particularly limited, but is preferably 260°C or higher, more preferably 280°C or higher.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 420° C. or lower, more preferably 400° C. or lower.
- the pressing pressure is not particularly limited, it is preferably 0.1 MPa or higher, more preferably 0.5 MPa or higher. Moreover, it is preferably 50 MPa or less, more preferably 40 MPa or less. By setting the press working pressure within the above range, the gaps between the reinforcing fibers are sufficiently impregnated with the resin, which is preferable.
- the pressing time is not particularly limited, but is preferably 0.5 seconds or longer, more preferably 10 seconds or longer, and even more preferably 30 seconds or longer. Also, it is preferably 1200 seconds or less, more preferably 600 seconds or less. By setting the press working time within the above range, it is possible to achieve both impregnation of the resin between the reinforcing fibers and suppression of thermal deterioration, which is preferable.
- the press working can be performed by a method commonly used in this field.
- Glass transition temperature (Tg) Using a differential scanning calorimeter (model: DSC-Q100) manufactured by TA Instruments Co., Ltd., 2 mg of fiber is measured from 30 ° C. to 250 ° C. in a nitrogen atmosphere at a temperature increase rate of 10 ° C./min, The temperature at the intersection of the extended line of the baseline below the glass transition temperature and the tangent line showing the maximum slope at the transition portion was defined as the glass transition temperature (Tg).
- thermogravimetry device model: TGA Q50 manufactured by TA Instruments Co., Ltd.
- 10 mg of reinforcing fiber is packed in a platinum pan and heated from 20 ° C. to 900 ° C. at 20 ° C./min. The temperature was measured when the mass decreased by 1%.
- Thickness 20 arbitrary locations were selected and measured with a constant pressure thickness measuring instrument (7 gf/cm 2 ) manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd.).
- Weight per unit area Measured according to JIS L1906 (2000) 5.2 mass per unit area.
- LOI value flame retardant It was measured according to JIS L 1091 E method. The oxygen index was determined when combustion continued for 50 mm or more, and propane gas was used as the heat source of the igniter.
- Weight change rate (%) weight after immersion at 80°C / absolute dry weight x 100
- Example 1 Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) (PPO640, glass transition temperature (Tg): 221 ° C., manufactured by SABIC Innovative Plastic), a twin-screw extruder manufactured by Technobell Co., Ltd. (product name: KZW15TW) -30 MG).
- the twin-screw extruder the cylinder has 4 zones, the cylinders are respectively cylinders 1, 2, 3, and 4 from the hopper side, cylinders 1 to 3 are set to 290 ° C., cylinder 4 and cylinder head The part was set to 310° C., the screw rotation speed was set to 700 rpm, and the peripheral speed of the screw was set to 33.0 m/min.
- a gear pump is installed downstream of the extruder, and a nozzle (nozzle hole diameter: 0.50 mm, nozzle hole land length: 1 .0 mm, number of nozzle holes: 24) (total discharge amount: 12.64 g/min).
- the polymer discharged from the nozzle was wound up at a spinning speed of 1053 m/min.
- a gear pump with a capacity of 0.06 cc/rev was used to apply spinning oil (discharge rate: 0.36 g/min).
- the obtained fiber had a dislocation structure (amount of dislocation structure: 2.8 mol % with respect to the total PPE units).
- Polyphenylene ether fibers were combined to 10000 dtex and crimped with a commercially available crimper to produce a polyphenylene ether staple.
- the crimping process was performed by heating to 100° C. or higher with steam.
- PAN-based carbon fiber with an average fiber length of 70 mm obtained by opening a carbon fiber bundle (product name: T700, filament diameter: 7 ⁇ m, 1% mass loss temperature: 520 ° C., manufactured by Toray Industries, Inc.) 52% by mass and an average fiber length of 51 mm
- a carbon fiber bundle product name: T700, filament diameter: 7 ⁇ m, 1% mass loss temperature: 520 ° C., manufactured by Toray Industries, Inc.
- carding was performed with a commercially available carding machine to form a web, and the fibers were entangled by a needle punch method to form a nonwoven fabric.
- the obtained nonwoven fabric had a thickness of 2.6 mm and a basis weight of 232 g/m 2 .
- the obtained nonwoven fabric was evaluated. Each evaluation result is shown in Table 1.
- the obtained nonwoven fabrics were layered so as to have a basis weight of 3,000 g/m 2 , and were compression-molded with a heat press at 350° C. under a pressure of 10 MPa for 2 minutes to form a flat plate, and the molded body was evaluated. rice field. Each evaluation result is shown in Table 2.
- Example 2 A crimped polyphenylene ether fiber was prepared in the same manner as in Example 1.
- PAN-based carbon fiber with an average fiber length of 70 mm obtained by opening a carbon fiber bundle (product name: T700, filament diameter: 7 ⁇ m, 1% mass loss temperature: 520 ° C., manufactured by Toray Industries, Inc.) 40% by mass and an average fiber length of 51 mm
- a carbon fiber bundle product name: T700, filament diameter: 7 ⁇ m, 1% mass loss temperature: 520 ° C., manufactured by Toray Industries, Inc.
- carding was performed with a commercially available carding machine to form a web, and then the fibers were entangled by a needle punch method to form a nonwoven fabric.
- the obtained nonwoven fabric had a thickness of 3.0 mm and a basis weight of 300 g/m 2 .
- the obtained nonwoven fabric was evaluated. Each evaluation result is shown in Table 1.
- the obtained nonwoven fabrics were layered so as to have a basis weight of 3,000 g/m 2 , and were compression-molded with a heat press at 350° C. under a pressure of 10 MPa for 2 minutes to form a flat plate, and the molded body was evaluated. rice field. Each evaluation result is shown in Table 2.
- Example 3 Non-woven fabric by the same method as in Example 1 except that the reinforcing fibers are glass fibers with an average fiber length of 70 mm (E glass, filament diameter: 10 ⁇ m, 1% mass loss temperature: >500 ° C., Nitto Boseki Co., Ltd.) , produced slabs. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Example 4 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1, except that the crimping was performed at 20000 dtex. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Example 5 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1, except that the crimping was performed at 30,000 dtex. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Comparative example 1 Various evaluations were performed using a non-woven fabric produced using only the polyphenylene ether fibers obtained in Example 1 without adding carbon fibers. Each evaluation result is shown in Table 1.
- Comparative example 2 An attempt was made to produce a nonwoven fabric in the same manner as in Example 1, except that the crimping was performed at 500 dtex.
- Comparative example 3 An attempt was made to produce a nonwoven fabric in the same manner as in Example 1, except that the crimping was performed at 50000 dtex.
- Comparative example 4 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1, except that the polyphenylene ether fiber was replaced with a polyetherimide fiber (product name: Kurakis, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) having an average fiber length of 51 mm and the fiber mass content was changed. and made various evaluations. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Comparative example 5 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1 except that the polyphenylene ether fiber was replaced with a polypropylene fiber (product name: NBF, manufactured by Daiwabo) with an average fiber length of 51 mm (product name: manufactured by Daiwabo) and the fiber mass content was changed, and various evaluations were performed. gone. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Comparative example 6 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1, except that the polyphenylene ether fiber was replaced with a polyphenylene sulfide fiber (product name: Torcon, manufactured by Toray Industries, Inc.) having an average fiber length of 51 mm, and the fiber mass content was changed. , various evaluations were performed. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- Comparative example 7 A nonwoven fabric and a flat plate were produced in the same manner as in Example 1 except that the polyphenylene ether fiber was replaced with 6 nylon fiber (product name: Amilan, manufactured by Toray Industries, Inc.) having an average fiber length of 51 mm and the fiber mass content was changed. , various evaluations were performed. Each evaluation result is shown in Tables 1 and 2.
- the nonwoven fabrics of Examples 1 to 5 have low shrinkage at high temperatures, high LOI, and sufficient heat resistance and flame resistance. In addition, the water absorption rate was low, and air bubbles were not generated during molding.
- Comparative Example 1 since no reinforcing fiber was used, the shrinkage rate at high temperatures was high, the LOI was low, and it was found that it did not have sufficient heat resistance and flame retardancy.
- Comparative Example 2 since the number of crimps of the polyphenylene ether fibers was small, the entanglement between the carbon fibers and the polyphenylene ether fibers was poor, and a web could not be obtained.
- Comparative Example 3 since the number of crimps of the polyphenylene ether fibers was large due to strong crimping, the strength of the polyphenylene ether fibers was lowered, and the strength of the web was lowered, so that the web could not be transported.
- Comparative Example 4 PEI fibers and carbon fibers were mixed to form a nonwoven fabric, but the nonwoven fabric had a high water absorption rate and could not achieve both heat resistance and low water absorption. In addition, since the nonwoven fabric had a high water absorption rate, air bubbles were generated during molding, resulting in a deterioration in appearance. In Comparative Example 5, the PP fiber and the carbon fiber were mixed to form a nonwoven fabric, but the mass reduction rate of the nonwoven fabric was very large, and the heat resistance was not sufficient.
- the nonwoven fabric obtained by blending the PPS fiber and the carbon fiber of Comparative Example 6 had a low 150° C. bending strength retention rate, bending elasticity retention rate, etc.
- the molded bodies of the present invention of Examples 1 to 5 have low water absorption, are imparted with a high degree of heat resistance, and have various physical properties such as impact resistance and moisture absorption resistance. was given in a well-balanced manner.
- Comparative Example 1 since no reinforcing fibers were used, the bending strength and elastic modulus were low. In Comparative Example 4, since the molded body containing PEI fibers and carbon fibers had a high water absorption rate, air bubbles were generated during molding, and the quality of the appearance was deteriorated. Moreover, the impact resistance was not sufficient. In Comparative Example 5, a molded body containing PP fibers and carbon fibers was used, and in Comparative Example 6, a molded body containing PPS fibers and carbon fibers was used, but both were not sufficient in terms of heat resistance. In Comparative Example 7, the strength retention and impact resistance were low and not sufficient.
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Abstract
本発明の目的は、高度な難燃性・耐熱性、低吸水性が付与されており、成型体を形成した場合に耐熱性等の優れた特性を発現することができる、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含む不織布、及びその製造方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、低吸水性であり、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与された、ポリフェニレンエーテルと補強繊維を含む成型体を提供することにある。さらに、本発明の別目的は、このような成型体を効率よく製造できる成型体の製造方法を提供することである。本発明は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布であって、前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする不織布、及びその製造方法に関する。また、本発明は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体であって、前記成型体の吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする成型体、及びその製造方法に関する。
Description
本発明は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体、並びにそれらの製造方法に関する。
ポリフェニレンエーテル（以下、ＰＰＥと表記することもある）は、耐熱性、難燃性、強度、耐薬品性等に優れており、ポリフェニレンエーテルから形成される成形体は幅広い分野で利用されている。ポリフェニレンエーテルから形成される成形体として、ポリフェニレンエーテル溶融紡糸繊維や当該繊維から形成される布帛や不織布等が知られていたが（例えば、特許文献１）、ポリフェニレンエーテル繊維と炭素繊維等の補強繊維を含む不織布や当該不織布から形成される成型体は知られていなかった。
また、熱可塑性樹脂と、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維からなる繊維強化樹脂複合体は、軽量であり、比強度、比剛性に優れているため、電気・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、航空機用途等の幅広い用途に用いられている。繊維強化樹脂複合体では、力学特性を高めるため、強化繊維を連続繊維で使用することがある。しかしながら、そのような連続繊維は、賦形性が悪く、複雑な形状を有する繊維強化樹脂複合体の製造が困難な場合がある。そこで、強化繊維を不連続繊維とすることで、複雑な形状を有する繊維強化樹脂複合体を製造することが知られている。
また近年、製品の安全・安心といった社会意識の高まりから、耐熱性素材への要求も高まっており、例えば、耐熱性繊維と未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維とを特定の重量比で混綿してウェブを形成し、該未延伸繊維が加圧下で可塑化し融着作用を生じる温度条件で熱圧着を行う耐熱性不織布の製造方法が知られている（例えば、特許文献２）。
また、熱可塑性樹脂と炭素繊維を含む成型体や当該成型体を形成するための不織布（成形材料）として種々のものが知られていた。例えば、特定の重量比の熱可塑性樹脂と炭素繊維からなる成形体であって、前記炭素繊維が単繊維状であり、特定の重量平均繊維長、配向パラメータを有する成形体及びその成形材料（例えば、特許文献３）、高性能の熱可塑性物質からなる溶融ファイバとしての少なくとも一つの第１のファイバと、前記溶融ファイバと比較して温度安定度が高い高性能材料からなる少なくとも一つの第２の補強ファイバと、バインダーとを含む不織マット、及び当該不織マットから製造されるファイバ複合体（例えば、特許文献４）、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維を含む不織布からなる成型体の中間体であるプリプレグシート（例えば、特許文献５）、耐熱性熱可塑性繊維と強化繊維とポリエステル系バインダー繊維を含む耐熱性樹脂複合体を製造するために用いられる不織布（例えば、特許文献６）等が知られている。
特許文献１のポリフェニレンエーテル溶融紡糸繊維は、耐熱性、難燃性、強度、耐薬品性等に優れているものであった。しかしながら、ポリフェニレンエーテルから形成される不織布に、より高度な耐熱性・難燃性を付与するために、ポリフェニレンエーテル繊維に補強繊維を混綿して不織布を形成しようとすると、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維との絡みが悪く、不織布を形成できない、又は、均一性の高い不織布の形成ができないことが分かった。従って、ポリフェニレンエーテル繊維と炭素繊維等の補強繊維を含む不織布や当該不織布から形成される成型体は知られていなかった。
特許文献２の耐熱性不織布には、ガラス転移温度が１００℃未満であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維が用いられている。ガラス転移温度とは、高分子鎖のミクロブラウン運動が始まる温度であるため、その温度を超えると、これらの高分子では、非晶部の分子が動き出してしまう。従って、１００℃以上では高分子の物性が大きく変化するため、特許文献２の耐熱性不織布は高温下での使用が制限される、という問題があった。
特許文献３においては、熱可塑性樹脂としてポリフェニレンエーテルが記載されているが、ＰＰＥ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にすることについては具体的に記載されておらず、当然、ＰＰＥ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にする際の問題については何ら認識されていないものであった。また、実施例で具体的に使用されている、ナイロン６繊維等のガラス転移温度は１００℃未満であり、前述のＰＰＳ繊維の場合と同様に、高温下での使用が制限される、という問題があった。
また、特許文献４では、溶融ファイバとして、ポリエーテルエーテルケトン等が開示されているが、ポリフェニレンエーテル繊維については開示されておらず、ＰＰＥ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にする際の問題については何ら認識されていないものであった。また、実施例においてはＰＰＳ繊維とカーボン繊維とポリビニルアルコールバインダー繊維とで構成された不織マットから、圧縮温度３５０℃において、ファイバ複合材料を形成しているが、ＰＰＳ繊維は、上述のようにガラス転移温度が１００℃未満であり、実用上制限されるものであった。
また、特許文献５においては、熱可塑性樹脂繊維と炭素繊維を混綿して不織布にしているが、熱可塑性樹脂繊維として、ポリフェニレンエーテル繊維については開示されておらず、ポリフェニレンエーテル繊維と炭素繊維を混綿して不織布にする際の問題については何ら認識されていないものであった。また、特許文献５の具体例で使用されているポリプロピレン繊維は、不織布を作製する際の加工性は高いが、得られた不織布の耐熱性の点では十分ではなかった。また、特許文献５に記載されているポリエーテルイミド（ＰＥＩ）繊維で形成した不織布は、耐熱性には優れるものの、得られた不織布の吸水率が高く、その結果、加工前に乾燥をする必要が生じ、生産性が低下するという問題や、不織布を成型した際に水分の揮発による外観の品位の低下という問題があった。また、得られた成型品の耐衝撃性の観点からも十分なものではなかった。すわわち、特許文献５に記載された不織布は、耐熱性、低吸水性を両立できるものはなく、さらに、当該不織布から得られた成型品については、吸水性、耐熱性、耐衝撃性の点で改善の余地があった。
また、特許文献６には、耐熱性熱可塑性樹脂と強化繊維とポリエステル系バインダー繊維を含む不織布が開示されているが、耐熱性熱可塑性樹脂繊維として、ポリフェニレンエーテル繊維については開示されておらず、ＰＰＥ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にする際の問題については何ら認識されていないものであった。また、特許文献６の具体例で使用されているＰＥＩ繊維で形成した不織布は、前述の通り、耐熱性には優れるものの、得られた不織布の吸水率が高く、その結果、加工前に乾燥をする必要が生じ、生産性が低下するという問題や、不織布を成型した際に水分の揮発による外観の品位の低下という問題があった。また、他に具体例で使用されている半芳香族ポリアミド系ポリマーは吸水性が高く、ＰＣ系ポリマーやＰＥＥＫ系ポリマーは耐熱性が十分ではなかった。また、当該不織布から得られた成型品については、吸水性、耐熱性、耐衝撃性の点で改善の余地があった。さらに、特許文献６ではバインダーを必須成分として含むものであるが、バインダーを含むことで、難燃性・耐熱性が低下する場合があった。
このように、いずれの特許文献においても、ポリフェニレンエーテル繊維と炭素繊維等の補強繊維を混綿して不織布にする際の問題については何ら認識されていないものであり、ＰＰＥ繊維と炭素繊維等の補強繊維を混綿した不織布、及び当該不織布から形成される成型体は知られていないのが現状であった。
そこで、本発明の目的は、高度な難燃性・耐熱性、低吸水性が付与されており、成型体を形成した場合に耐熱性等の優れた特性を発現することができる、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含む不織布、及びその製造方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、低吸水性であり、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与された、ポリフェニレンエーテルと補強繊維を含む成型体を提供することにある。さらに、本発明の別目的は、このような成型体を効率よく製造できる成型体の製造方法を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、特定のポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含む不織布、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体とすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布であって、
前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする不織布に関する。
前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする不織布に関する。
前記補強繊維の１％質量減少温度が、４００℃以上であることが好ましい。
前記不織布の２００℃における乾熱収縮率が、１％以下であることが好ましい。
前記不織布のＬＯＩ値が、３０以上であることが好ましい。
前記不織布の２５０℃における不織布質量減少率が、３．５質量％以下であることが好ましい。
前記不織布の吸水率が、０．２質量％以下であることが好ましい。
前記ポリフェニレンエーテル繊維には油剤が付着しており、前記油剤付着量が０．０３質量％以上であることが好ましい。
前記補強繊維が、炭素繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一つの繊維であることが好ましい。
前記補強繊維の繊維長が、１５ｍｍ以上であることが好ましい。
また、本発明は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を製造する方法であって、
ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施して、捲縮数が２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であるポリフェニレンエーテル繊維を得る工程、及び、
捲縮加工したポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含むウェブを形成する工程を含むことを特徴とする不織布の製造方法に関する。
ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施して、捲縮数が２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であるポリフェニレンエーテル繊維を得る工程、及び、
捲縮加工したポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含むウェブを形成する工程を含むことを特徴とする不織布の製造方法に関する。
さらに、本発明は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体であって、
前記成型体の吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする成型体に関する。
前記成型体の吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする成型体に関する。
前記成型体の吸湿後曲げ強度保持率が、５０％以上であることが好ましい。
前記成型体の１５０℃曲げ強度保持率が、５０％以上であることが好ましい。
前記補強繊維の平均繊維長が、１５ｍｍ以上であることが好ましい。
前記補強繊維が、炭素繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一つの繊維であることが好ましい。
前記成型体が、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布をプレスして成型したものであることが好ましい。
さらに、本発明は、前記成型体の製造方法であって、
ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を形成する工程、
得られた不織布をプレスする工程を含むことを特徴とする成型体の製造方法に関する。
ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を形成する工程、
得られた不織布をプレスする工程を含むことを特徴とする成型体の製造方法に関する。
本発明においては、ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数を、２～２４個／２５ｍｍとすることで、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維の絡みを良好にすることができ、均一性の高い不織布を形成することができるものである。ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含む均一性の高い不織布は、高度な難燃性・耐熱性、低吸水性が付与されており、当該不織布から形成された成型品は、低吸水性であり、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与されたものであり、高度な耐熱性が要求される耐熱シート等に好適に用いることが出来る。
また、本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含み、吸水率が０．５質量％以下であることにより、低吸水性であり、寸法安定性に優れており、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与され、優れた外観を有するものである。このような成型体は、一般産業資材分野、電気・電子分野、土木・建築分野、航空機・自動車・鉄道・船舶分野、農業資材分野、光学材料分野、医療材料分野等において、特に高い温度（及び／又は湿度）環境下に曝される機会の多い用途に対して極めて有効に使用することができる。
１．不織布
本発明の不織布は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含み、前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の不織布は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含み、前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする。
前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数は、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下である。捲縮数が２個／２５ｍｍより小さいと、補強繊維とポリフェニレンエーテル繊維の絡みが悪く、補強繊維を開繊しながらカード機を通過させることができなくなり、不織布化することが困難になる。また、捲縮数が２４個／２５ｍｍを超えると、ポリフェニレンエーテル繊維の絡み合いが強すぎてカード機の通過性が悪くなり、ウェブを形成することが困難になる。本発明においては、ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数を、２～２４個／２５ｍｍとすることで、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維との絡みが良好になり、均一性の高い不織布を形成することができる。その結果、得られた不織布は、高度な難燃性・耐熱性、低吸水性が付与され、当該不織布から形成された成型品は、低吸水性であり、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与される。捲縮数は、２．５個／２５ｍｍ以上であることが好ましく、３個／２５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、捲縮数は、２２個／２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０個／２５ｍｍ以下であることがより好ましい。ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮を付与する方法としては、後述の通りである。
本発明の不織布は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含むため、低吸水性を達成できるものであり、不織布の吸水率は、０．２質量％以下であることが好ましく、０．１５質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以下であることがさらに好ましい。吸水率が前記範囲にあることで、成型時の水分の揮発による外観の品位の低下を抑制することができ、成型前に乾燥をする必要が生じないため、生産性の観点からも好適である。また、吸水率は低ければ低いほど好ましいものであって、下限値は０質量％である。
本発明の不織布の２００℃における乾熱収縮率が、１％以下であることが好ましく、０．８％以下であることが好ましい。乾熱収縮率は、小さければ小さいほど好ましいものであり、下限値は０％である。ここで、２００℃における乾熱収縮率とは、実施例に記載の方法により求めたものであって、２００℃１０分処理前後のＭＤ方向（不織布が生産されるときのウェブの流れ方向）収縮率、ＣＤ方向（前記ウェブの流れ方向と垂直の方向（幅方向））収縮率の平均値である。
本発明の不織布のＬＯＩ値が、３０以上であることが好ましい。ＬＯＩ値が前記範囲にあることで、得られた不織布の難燃性が優れるため好ましい。ここで、ＬＯＩ値とは、限界酸素指数のことであり、ＬＯＩ値が大きい程、難燃性に優れるものである。従って、ＬＯＩ値は大きければ大きい程好ましいものであり、その上限値は特に限定されないものである。
本発明の不織布の２５０℃における不織布質量減少率が、３．５質量％以下であることが好ましく、３．２質量％以下であることがより好ましく、３．０質量％以下であることがさらに好ましく、２．８質量％未満であることがさらに好ましく、２．７質量％以下であることが特に好ましい。２５０℃における不織布質量減少率が前記範囲であると、耐熱性の観点から好ましい。不織布質量減少率は、小さければ小さいほど好ましいものであり、下限値は０質量％である。
本発明の不織布の目付は、特に限定されず、不織布が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、１０ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、２０ｇ／ｍ２以上であることがより好ましい。また、３０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、２０００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
本発明の不織布の厚さは、特に限定されず、不織布が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、０．０１ｍｍ以上程度であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上程度であることがより好ましい。また、１００ｍｍ以下程度であることが好ましく、８０ｍｍ以下程度であることがより好ましい。
不織布に含まれるポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維の質量比は、特に限定されないが、例えば、９５／５以上、５／９５以下程度であることが好ましく、９０／１０以上、１０／９０以下程度であることがより好ましく、６０／４０以上、４０／６０以下程度であることがさらに好ましい。質量比が前記範囲にあることで、均一で取り扱い性の良い不織布を得られるため好ましい。
本発明の不織布の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の不織布の製造方法により製造することができるが、後述の本発明の不織布の製造方法により良好に製造することができる。
以下、本発明の不織布に含まれるポリフェニレンエーテル繊維、補強繊維等について詳細に説明する。
１－１．ポリフェニレンエーテル繊維
本発明の不織布に用いるポリフェニレンエーテル繊維は、特に限定されるものではなく、ポリフェニレンエーテル成分を含むものであればよい。
本発明の不織布に用いるポリフェニレンエーテル繊維は、特に限定されるものではなく、ポリフェニレンエーテル成分を含むものであればよい。
前記ポリフェニレンエーテル成分としては、特に限定されるものではなく、本分野において通常用いられているものを挙げることができる。具体的には、下記一般式（１）：
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数１以上、１０以下の炭化水素基であり、Ｒ３は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１以上、１０以下の炭化水素基を表す）
で表される繰り返し単位を有する単独重合体、又は異なる２種以上の一般式（１）の繰り返し単位を含有する共重合体や、前記一般式（１）の繰り返し単位と一般式（１）以外の繰り返し単位を有する共重合体を挙げることができる。
で表される繰り返し単位を有する単独重合体、又は異なる２種以上の一般式（１）の繰り返し単位を含有する共重合体や、前記一般式（１）の繰り返し単位と一般式（１）以外の繰り返し単位を有する共重合体を挙げることができる。
前記一般式（１）中のＲ１、Ｒ２としては、例えば、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｔ－ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等の炭素数１以上、１０以下のアルキル基、フェニル基、４－メチルフェニル基、１－ナフチル基、２－ナフチル基等の炭素数６以上、１０以下のアリール基、ベンジル基、２－フェニルエチル基、１－フェニルエチル基等の炭素数７以上、１０以下のアラルキル基等も挙げることができる。
前記炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子、メトキシ基等のアルコキシ基等が挙げられる。置換基を有する炭化水素基の具体例としては、例えば、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。
これらの中でも、Ｒ１、Ｒ２としては、水素原子、メチル基が好ましく、水素原子であることがより好ましい。
前記一般式（１）中のＲ３としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｔ－ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等の炭素数１以上、１０以下のアルキル基、フェニル基、４－メチルフェニル基、１－ナフチル基、２－ナフチル基等の炭素数６以上、１０以下のアリール基、ベンジル基、２－フェニルエチル基、１－フェニルエチル基等の炭素数７以上、１０以下のアラルキル基等も挙げることができる。
前記炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子、メトキシ基等のアルコキシ基が挙げられる。置換基を有する炭化水素基の具体例としては、例えば、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。
これらの中でも、Ｒ３としては、メチル基が好ましい。
前記一般式（１）の繰り返し単位としては、具体的には、２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル、２，６－ジエチル－１，４－フェニレンエーテル、２－メチル－６－エチル－１，４－フェニレンエーテル、２，６－ジプロピル－１，４－フェニレンエーテルから誘導される繰り返し単位を挙げることができる。これらの中でも、２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテルから誘導される繰り返し単位が好ましい。
また、前記ポリフェニレンエーテルは、本発明の効果を損なわない範囲で、前記一般式（１）以外の繰り返し単位を含むことができる。このような一般式（１）以外の繰り返し単位の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、例えば、前記共重合体中に５モル％以下程度であることが好ましく、含まないことがより好ましい。
前記ポリフェニレンエーテルの分子量は特に限定されるものではないが、重量平均分子量（Ｍｗ）が４０，０００以上、１００，０００以下であることが好ましく、５０，０００以上、８０，０００以下であることがより好ましい。また、数平均分子量（Ｍｎ）は、７，０００以上、３０，０００以下であることが好ましく、８，０００以上、２０，０００以下であることがより好ましい。また、分子量分散（Ｍｗ／Ｍｎ）は、３．５以上、８．０以下であることが好ましく、４．０以上、６．０以下であることがより好ましい。
ポリフェニレンエーテルは、一般的に、高い溶融粘度を有しており、ポリフェニレンエーテルを高含有で含む場合や、それ単独では溶融紡糸が難しいとされていた。従って、ポリフェニレンエーテル溶融紡糸する際には、転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分を含むポリフェニレンエーテルを用いる方法や、高ガラス転移点温度を有するポリフェニレンエーテル成分と低ガラス転移点温度を有するポリフェニレンエーテル成分を混合する方法等を用いることが好ましい。これらの方法により、ポリフェニレンエーテルの溶融粘度を低下させることができるため、ポリフェニレンエーテルの溶融が可能となり、溶融紡糸繊維を形成することができるものである。
＜転位構造を有するポリフェニレンエーテル＞
前記転位構造を有するポリフェニレンエーテルとしては、例えば、下記一般式（２）：
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数１以上、１０以下の炭化水素基であり、Ｒ３は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１以上、１０以下の炭化水素基であり、Ｒ３’は、前記Ｒ３から水素原子が１個除かれた２価の基を表す）
で表される転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分を含むポリフェニレンエーテルとすることが好ましい。このような転位構造を有することで、溶融成形が可能な程度に流動性が向上して、溶融紡糸繊維を形成することができるものである。
前記転位構造を有するポリフェニレンエーテルとしては、例えば、下記一般式（２）：
で表される転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分を含むポリフェニレンエーテルとすることが好ましい。このような転位構造を有することで、溶融成形が可能な程度に流動性が向上して、溶融紡糸繊維を形成することができるものである。
前記一般式（２）中のＲ１～Ｒ３としては、前記一般式（１）のものと同様のものを例示することができる。前記一般式（２）中の「～」は、その先の構造は特に限定されないことを示す。「～」の部分は、パラ結合で連続するフェニレンエーテル単位から形成されていてもよく、また、その中に部分的にオルト位で結合する部分を有していてもよい。
前記Ｒ３’は、前記Ｒ３から水素原子が１個除かれた２価の基を表し、メチレン基であることが好ましい。
前記転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分は、前記一般式（１）の繰り返し単位を有する単独重合体、異なる２種以上の一般式（１）の繰り返し単位を含有する共重合体、又は、前記一般式（１）の繰り返し単位と一般式（１）以外の繰り返し単位を含む共重合体中に、前記一般式（２）で表される転位構造を有するものが好ましい。
前記転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分における転位量は、特に限定されるものではないが、前記ポリフェニレンエーテル成分中の全ポリフェニレンエーテル構造単位に対して、０．０１モル％以上であることが好ましく、０．０５モル％以上であることがより好ましく、０．１モル％以上であることがさらに好ましく、０．１５モル％以上であることが特に好ましい。さらに単糸繊度が１５ｄｔｅｘ以下の細繊度の繊維を得るには２モル％以上が好ましい。また、転位量の上限値は特に限定されないが、２０モル％以下であることが好ましく、１８モル％以下であることがより好ましく、５モル％以下であることがさらに好ましく、４モル％以下であることが特に好ましい。転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分における転位量が前記範囲にあることで、溶融成形が可能な程度に流動性が向上し、溶融紡糸繊維とすることができるため、好ましい。転位量の測定方法は、実施例に記載の方法により測定することができる。
前記転位構造を有するポリフェニレンエーテル成分の形成方法や、高Ｔｇと低Ｔｇを有するポリフェニレンエーテルを混合して、溶融粘度を低下させる方法については後述する。
＜ポリフェニレンエーテル成分以外の成分＞
本発明で用いるポリフェニレンエーテル繊維において、ポリフェニレンエーテルの含有量が、繊維を形成する全成分中９５質量％以上であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましく、実質的にポリフェニレンエーテルのみ（１００質量％）からなることがさらに好ましい。ポリフェニレンエーテル繊維における前記ポリフェニレンエーテルの含有量が前記範囲にあることで、得られた繊維の機械的強度に優れるのみならず、耐熱性、耐薬品性、難燃性等に優れるものであり、好ましい。
本発明で用いるポリフェニレンエーテル繊維において、ポリフェニレンエーテルの含有量が、繊維を形成する全成分中９５質量％以上であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましく、実質的にポリフェニレンエーテルのみ（１００質量％）からなることがさらに好ましい。ポリフェニレンエーテル繊維における前記ポリフェニレンエーテルの含有量が前記範囲にあることで、得られた繊維の機械的強度に優れるのみならず、耐熱性、耐薬品性、難燃性等に優れるものであり、好ましい。
前記ポリフェニレンエーテル繊維に含むことができるポリフェニレンエーテル成分以外の樹脂成分としては、スチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンやポリアミド４、ポリアミド６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｔ／１１等のポリアミド、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等のポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができる。但し、その含有量は、５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、含まない（０質量％）ことがさらに好ましい。
また、前記ポリフェニレンエーテル繊維には、本発明の効果を損なわない範囲で、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ダル剤、静電防止剤等の添加剤も添加することができる。
＜ポリフェニレンエーテル繊維の製造方法＞
ポリフェニレンエーテル繊維の製造方法としては、溶融紡糸や乾式紡糸や湿式紡糸等の各種製造方法により製造することができる。これらの中でも、生産性が高くできること等から、溶融紡糸が好ましい。
ポリフェニレンエーテル繊維の製造方法としては、溶融紡糸や乾式紡糸や湿式紡糸等の各種製造方法により製造することができる。これらの中でも、生産性が高くできること等から、溶融紡糸が好ましい。
ポリフェニレンエーテル溶融紡糸繊維を製造する場合の一例を、図１を用いて説明する。原料であるポリフェニレンエーテルを図１のホッパー１からシリンダー及びスクリューを備えた押出機２に投入し、溶融したポリフェニレンエーテルはギアポンプ３により吐出速度を計量し、微細なサンドなどで構成された濾材４を通過して紡糸ノズル５から吐出されて、溶融紡糸繊維を得ることができる。また、濾材４上には、金属不織布などで構成されたフィルター６を設置することが好ましい。フィルター６を設置することで、あらかじ異物を除去することができ、前記濾材４の目詰まり等を防ぐことができるため好ましい。
また、紡糸ノズル５の直下には、保温スペース７を設け、当該領域に、窒素等の不活性ガスを導入８して紡糸することが、酸化的架橋によるノズル詰まりの抑制の観点から好ましく、加熱トーチ９により、加熱した不活性化ガスを導入することがより好ましい。加熱した不活性ガスの温度は、１００℃以上、５００℃以下であることが好ましく、２００℃以上、４００℃以下であることがより好ましい。
紡糸速度は、特に限定されるものではなく、求められる繊度等に応じて適宜設定することができるが、細繊度の繊維を安定して得るためには、１００ｍ／分以上程度であることが好ましく、３００ｍ／分以上程度であることがより好ましい。また、５０００ｍ／分以下程度であることが好ましく、３０００ｍ／分以下程度であることがより好ましい。
前記紡糸ノズルの単孔吐出量は、１．０ｇ／分以下であることが好ましく、０．８ｇ／分以下であることがより好ましく、０．６ｇ／分以下であることがさらに好ましい。また、単孔吐出量の下限は特に限定されないが、０．０５ｇ／分以上であることが好ましく、０．１ｇ／分以上であることがより好ましく、０．１２ｇ／分以上であることがさらに好ましい。単孔吐出量を前記範囲にすることで、細繊度のポリフェニレンエーテル繊維を得ることができるため好ましい。
原料であるポリフェニレンエーテルとしては、前記一般式（１）の繰り返し単位を有する単独重合体、又は異なる２種以上の一般式（１）の繰り返し単位を含有する共重合体や、前記一般式（１）の繰り返し単位と一般式（１）以外の繰り返し単位を有する共重合体を挙げることができる。前記共重合体における一般式（１）以外の繰り返し単位の含有量としては、前述のものを挙げることができる。これらの中でも、前記一般式（１）の繰り返し単位を有する単独重合体が好ましい。
前記一般式（１）の繰り返し単位を有する単独重合体としては、具体的には、ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル）、ポリ（２，６－ジエチル－１，４－フェニレンエーテル）、ポリ（２－メチル－６－エチル－１，４－フェニレンエーテル）、ポリ（２，６－ジプロピル－１，４－フェニレンエーテル）等を挙げることができるが、これらの中でも、ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル）が好ましい。
前記ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル）としては、市販品も好適に用いることができ、具体的は、例えば、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃ製のＰＰＯ６４０、ＰＰＯ６４６、ＰＰＯＳＡ１２０、旭化成ケミカルズ（株）製のザイロンＳ２０１Ａ、ザイロンＳ２０２Ａ等を挙げることができる。
また、前述の通り、ポリフェニレンエーテルを溶融するに当たり、高Ｔｇと低Ｔｇを有するポリフェニレンエーテルを混合して、溶融粘度を低下させることができる。
高ガラス転移点温度を有するポリフェニレンエーテル成分のガラス転移点温度は、１７０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、２１０℃以上であることさらに好ましい。また、ガラス転移点温度の上限値は特に限定されないが、２３０℃以下であることが好ましい。原料であるポリフェニレンエーテルのガラス転移点温度が前記範囲にあることで、高い耐熱性を有するポリフェニレンエーテル繊維が得られるため、好ましい。
低ガラス転移点温度を有するポリフェニレンエーテル成分のガラス転移点温度は、１７０℃未満であることが好ましい。ガラス転移点温度が１７０℃未満のポリフェニレンエーテルを加えることで、溶融粘度が低下して、流動性が向上する。
前記ガラス転移点温度が１７０℃以上であるポリフェニレンエーテルの含有量は、原料であるポリフェニレンエーテル成分中、７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがさらに好ましい。また、ガラス転移点温度が１７０℃以上であるポリフェニレンエーテルの含有量の上限値は特に限定されるものではないが、１００質量％以下であることが好ましい。本発明においては、ガラス転移点温度が高い（すなわち高分子量）ポリフェニレンエーテルを前記範囲で含むことが、得られるポリフェニレンエーテル溶融繊維の機械的強度、耐熱性、耐薬品性、難燃性等に優れるため、好ましい。
また、原料であるポリフェニレンエーテルと共に、ポリフェニレンエーテル成分以外の樹脂成分や添加剤を含むことができる。ポリフェニレンエーテル成分以外の樹脂成分や添加剤としては、前述の通りである。また、ポリフェニレンエーテル成分以外の樹脂成分の含有量は、原料中に５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、含まない（０質量％）ことがさらに好ましい。
前記シリンダー及びスクリューを備えた押出機としては、本分野で通常用いることができる単軸押出機や二軸押出機を用いることができる。本発明においては、二軸押出機を用いることが好ましい。
スクリューの周速については、特に限定されず、本分野において通常用いる範囲とすることができる。但し、転位構造を有するポリフェニレンエーテルを用いて繊維を形成する場合、前記スクリューの周速は、原料であるポリフェニレンエーテルの転位反応が起こるスクリューの周速が必要であり、３．６ｍ／ｍｉｎ以上であり、３．７ｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、３．８ｍ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。また、スクリューの周速の上限値は、特に限定されないが、９４．２ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。本発明においては、スクリュー回転数上げてスクリューの周速を３．６ｍ／ｍｉｎ以上とすることで、シリンダー内の原料ポリフェニレンエーテルに高剪断力を付与することができ、その結果、ポリフェニレンエーテルの分子鎖を切断して、転位構造を有するポリフェニレンエーテルが形成できるものである。前記転位構造を有するポリフェニレンエーテルが形成することで、ポリフェニレンエーテルの溶融紡糸を可能にしたものである。
シリンダー内の温度は、低すぎると樹脂の流動性が悪く、高すぎると流動性は改善されるものの、樹脂の熱分解による発泡現象が発生するため、そのバランスが取れる加工温度を選択する必要がある。シリンダー内の温度としては、例えば、２５０℃以上、３５０℃以下であることが好ましく、２８０℃以上、３３０℃以下であることがより好ましい。
また、本発明で用いるポリフェニレンエーテル繊維は、短繊維であってもよく、例えば、前記ポリフェニレンエーテル繊維を合糸してトウ状にした繊維をカットすることにより得ることができる。
本発明で使用するポリフェニレンエーテル繊維のガラス転移温度は、１７０℃以上であることが好ましく、１７５℃以上であることがより好ましく、１８０℃以上であることがさらに好ましい。ガラス転移温度が前記範囲にあることで、非常に高い耐熱性を付与できるものである。また、上限値は特に限定されるものではないが、成型性の観点から、３００℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましい。
前記ポリフェニレンエーテル繊維は、油剤が付着していることが好ましく、油剤付着量は、繊維の質量に対して、０．０３質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．０７質量％以上であることがさらに好ましく、０．０８質量％以上であることがさらに好ましく、０．１質量％以上であることが特に好ましい。また、油剤付着量の上限値は特に限定されないが、通常、５質量％以下程度である。ポリフェニレンエーテル繊維は、帯電しやすいため、油剤付着量を前記範囲にすることで、ポリフェニレンエーテル繊維をカード機に通す際の帯電を抑制でき、ウェブを作製がより容易になるため好ましい。
前記油剤としては、特に限定されるものではなく、一般的に紡糸の際に使用される油剤を使用することができる。紡糸油剤は、繊維に平滑性や帯電防止性を付与するものであり、例えば、水不溶性油剤、水溶性油剤、乳化油剤等を挙げることができ、これらの中でも、水溶性油剤が好ましい。
前記ポリフェニレンエーテル繊維の繊度は、特に限定されず、繊維が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、１００ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、９５ｄｔｅｘ以下であることがより好ましく、９０ｄｔｅｘ以下であることがさらに好ましい。繊度が前記範囲にあることで、繊維同士の絡み合いが強くなり、不織布としての強度が向上するため好ましい。また、繊度の下限値は特に限定されるものではないが、０．１ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、０．２ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。
前記ポリフェニレンエーテル繊維の繊維長は特に制限されず、用途に応じて適宜調整することができるが、通常、１ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以上、１８０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下である。
１－２．補強繊維
補強繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ＰＢＯ繊維、金属繊維等を挙げることができる。これらの中でも、本発明の不織布の耐熱性、機械的強度をより向上させることができることより、無機系補強繊維（炭素繊維、ガラス繊維、バルサト繊維、金属繊維）が好ましく、炭素繊維及びガラス繊維の少なくとも一方であることがより好ましい。
補強繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ＰＢＯ繊維、金属繊維等を挙げることができる。これらの中でも、本発明の不織布の耐熱性、機械的強度をより向上させることができることより、無機系補強繊維（炭素繊維、ガラス繊維、バルサト繊維、金属繊維）が好ましく、炭素繊維及びガラス繊維の少なくとも一方であることがより好ましい。
前記炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、レーヨン系等の各種炭素繊維を挙げることができる。これらの中でも、ポリフェニレンエーテル繊維との分散性の観点から、ポリアクリロニトリル系炭素繊維が好ましい。
前記ガラス繊維の材質は、特に限定されるものではなく、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｓ－２ガラス等の各種ガラス繊維を挙げることができる。これらの中でもＥガラスが好ましい。
前記補強繊維の平均繊維長は特に限定されず、用途に応じて適宜調整することができ、通常１ｍｍ以上、２００ｍｍ以下程度である。補強繊維の平均繊維長は、２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、１５ｍｍ以上であることがさらに好ましく、２０ｍｍ以上であることが特に好ましい。また、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１２０ｍｍ以下であることがより好ましく、１００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。補強繊維の平均繊維長が前記範囲であることにより、特に、１５ｍｍ以上であることにより、ポリフェニレンエーテル繊維との分散性が向上し、均一な不織布を形成しやすくなるため、好ましい。
前記補強繊維の繊度は特に制限されず、用途に応じて適宜調整することができるが、通常、０．１ｄｔｅｘ以上、１００ｄｔｅｘ以下であり、０．５ｄｔｅｘ以上、１００ｄｔｅｘ以下が好ましく、１ｄｔｅｘ以上、１００ｄｔｅｘ以下がより好ましい。
前記補強繊維の１％質量減少温度は、４００℃以上であることが好ましく、４２０℃以上であることがより好ましく、４５０℃以上であることがさらに好ましい。１％質量減少温度が前記範囲にあることで、得られた不織布の耐熱性が向上するため好ましい。
前記補強繊維の含有率は、不織布中に、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることがさらに好ましい。また、含有率は、９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましく、７０質量％以下であることがさらに好ましい。補強繊維の繊維含有率が１０質量％未満であると、不織布の耐熱性・難燃性に劣る場合があり、９０質量％を超えると不織布の形成ができない場合があるため好ましくない。
１－３．その他の成分
本発明の不織布は、前記ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含むものであるが、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維の界面接着強度を向上させるため、サイジング剤を付与することができる。サイジング剤は、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂やその変性物が挙げられる。なお、ポリフェニレンエーテル繊維の成分に応じ、適したサイジング剤を適宜選択することができる。また、このサイジング剤は二種類以上を組み合わせて使用することも可能である。これらの中でも、エポキシ樹脂系のサイジング剤であることが好ましい。
本発明の不織布は、前記ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含むものであるが、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維の界面接着強度を向上させるため、サイジング剤を付与することができる。サイジング剤は、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂やその変性物が挙げられる。なお、ポリフェニレンエーテル繊維の成分に応じ、適したサイジング剤を適宜選択することができる。また、このサイジング剤は二種類以上を組み合わせて使用することも可能である。これらの中でも、エポキシ樹脂系のサイジング剤であることが好ましい。
前記サイジング剤の添加量は、特に限定されないが、０．１～５質量％であることが好ましい。
また、本発明の不織布は、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑繊維を含むこともできる。
本発明の不織布には、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維以外に、バインダー繊維を含むこともできるが、本発明においては、難燃性・耐熱性の観点から、バインダー繊維を含まないことが好ましい。
２．不織布の製造方法
本発明のポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を製造する方法は、
ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施して、捲縮数が２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であるポリフェニレンエーテル繊維を得る工程、及び、
捲縮加工したポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維からなるウェブを形成する工程を含むことを特徴とする。
本発明のポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を製造する方法は、
ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施して、捲縮数が２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であるポリフェニレンエーテル繊維を得る工程、及び、
捲縮加工したポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維からなるウェブを形成する工程を含むことを特徴とする。
本発明の製造方法で用いるポリフェニレンエーテル繊維、補強繊維、捲縮数については、前述の通りである。
また、ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施す前に、ポリフェニレンエーテル繊維に油剤を付着させる工程をさらに含むことができる。油剤としては、前述のものを挙げることができる。
油剤の付着方法としては、特に限定されるものではなく、本分野において通常用いられる方法を挙げることができる。具体的には、ポリフェニレンエーテル溶融紡糸繊維にギアポンプを用いて紡糸油剤を塗布することができる。その吐出量は、特に限定されるものではなく、目的の油剤付着量を達成できる吐出量であればよく、例えば、０．０１ｇ／ｍｉｎ以上０．５ｇ／ｍｉｎ以下程度であることが好ましく、０．０１５ｇ／ｍｉｎ以上０．４ｇ／ｍｉｎ以下程度あることがより好ましい。吐出量を前記範囲にすることで、油剤付着量を適切な範囲にすることができ、その結果、ポリフェニレンエーテル繊維がカード機を通過する際の帯電を防止することができ、均一な不織布を製造することが容易になるため好ましい。
前記捲縮加工としては、捲縮数が２～２４個／２５ｍｍとなるように加工できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、仮撚加工、押込加工、ギア加工、複合捲縮加工等が挙げられるが、これらの中でも、生産性の観点から、押込加工が好ましい。
ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維からなるウェブを形成する方法としては、従来公知の方法を挙げられ、ポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を前述の割合でブレンダー機により混綿し、その後、カード機によりカーディング方式によりウェブを形成することができる。
得られたウェブを、ニードルパンチ法、スパンレース法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法等のウェブ繊維結合処理を行うことができる。
３．成型体
本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含み、吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする。
本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含み、吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする。
本発明の成型体の吸水率は、０．５質量％以下であり、０．３質量％以下であることが好ましい。吸水率が前記範囲にあることで、非常に良好な寸法安定性が得られる。また、吸水率は低ければ低いほど好ましいものであって、下限値は０質量％である。
補強繊維については、前述の通りである。また、ポリフェニレンエーテルは、前述のポリフェニレンエーテル成分を含むものであればよい。
本発明の成型体の比重は、特に限定されず、成型体が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、１．２以上であることが好ましく、１．３以上であることがより好ましい。また、２．５以下であることが好ましく、２．４以下であることがより好ましい。
成型体の形状としては、特に限定されず、成型体が使用される目的に応じて適宜決定でき、例えば、膜状（フィルムやフィルム状のものを含む）、板状に成型できるし、金型を用いて必要な形状にすることができる。成形体の厚さは、特に限定されず、成型体が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、０．０１ｍｍ以上、１００ｍｍ以下程度であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上、８０ｍｍ以下程度であることがより好ましい。
本発明の成型体に含まれるポリフェニレンエーテルと補強繊維の質量比は、特に限定されず、成型体が使用される目的に応じて適宜決定できるが、例えば、９５／５以上、５／９５以下程度であることが好ましく、９０／１０以上、１０／９０以下程度であることがより好ましく、６０／４０以上、４０／６０以下程度であることがさらに好ましい。
本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布をプレスしたものであることが好ましく、本発明の不織布をプレスしたものであることがより好ましい。
本発明の成型体中のポリフェニレンエーテルの含有量は、成型体全量に対して５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、成形体全量に対して９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。ポリフェニレンエーテルの含有量が前記範囲にあることで、難燃性と強度を両立できるため好ましい。
本発明の成型体中の補強繊維の含有量は、成型体全量に対して５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、成形体全量に対して９０質量％以下であることが好ましく、９５質量％以下であることがより好ましい。補強繊維の含有量が前記範囲にあることで、優れた機械強度を発現するため好ましい。
本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテルと補強繊維を含むものであるが、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分の含有量は、成形体全量に対して、５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましく、含まない（０質量％）ことがさらに好ましい。また、その他の成分としては、前述の不織布に含むことができるその他の成分と同様のものを挙げることができる。
本発明の成型体の曲げ強度は、１００ＭＰａ以上であることが好ましく、１５０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、曲げ弾性率は、１０ＧＰａ以上であることが好ましく、１５ＧＰａ以上であることがより好ましい。
本発明の成型体の吸湿後の曲げ強度保持率は、５０％以上であることが好ましく、５５％以上であることが好ましく、６０％以上であることがさらに好ましく、６５％以上であることがさらに好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。また、吸湿後の曲げ弾性率保持率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
前記吸湿後の曲げ強度保持率、曲げ弾性率保持率が高いほど、高湿環境での物性が維持される（すなわち吸湿の影響を受けない）ものであって、これらの保持率は高いほど好ましい。また、その上限値は特に限定されない。
本発明の成型体の１５０℃曲げ強度保持率は、５０％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましく、６０％以上であることがさらに好ましく、６５％以上であることが特に好ましい。また、１５０℃曲げ弾性率保持率は、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが特に好ましい。
前記１５０℃曲げ強度保持率、曲げ弾性率保持率が高いほど、高温環境での物性が維持される（すなわち熱の影響を受けない）ものであって、これらの保持率は高いほど好ましい。また、その上限値は特に限定されない。
本発明の成型体のシャルピー耐衝撃強度は、２８ｋＪ／ｍ２以上であることが好ましい。シャルピー耐衝撃強度の数値が大きいほど、耐衝撃性に優れていることを示すものであり、その数値は大きいほど好ましいものであり、その上限値は特に限定されない。
このように、本発明の成型体は、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含み、吸水率が０．５質量％以下であることで、低吸水性であり、寸法安定性に優れており、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与され、さらに、優れた外観を有するものである。
本発明の成型体の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の成型体の製造方法により製造することができるが、後述の本発明の成型体の製造方法により良好に製造することができる。
４．成型体の製造方法
本発明の成型体の製造方法は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を形成する工程、
得られた不織布をプレスする工程を有することを特徴とする。
本発明の成型体の製造方法は、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を形成する工程、
得られた不織布をプレスする工程を有することを特徴とする。
ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布としては、前述のものを挙げることができる。
プレス加工温度は、特に限定されないが、２６０℃以上が好ましく、２８０℃以上がより好ましい。また、上限値は、特に限定されないが、４２０℃以下が好ましく、４００℃以下がより好ましい。プレス加工温度を前記範囲にすることで、ポリフェニレンエーテルの粘度が十分に高く、補強繊維の隙間に含侵して、その結果、成型体の力学物性が良好になる。
プレス加工圧は、特に限定されるものではないが、例えば、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、０．５ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、５０ＭＰａ以下であること好ましく、４０ＭＰａ以下とすることがより好ましい。プレス加工圧を前記範囲にすることで、補強繊維の隙間に樹脂が十分含侵するため好ましい。
プレス加工の時間は、特に限定されるものではないが、０．５秒以上であることが好ましく、１０秒以上であることがより好ましく、３０秒以上であることがさらに好ましい。また、１２００秒以下であることが好ましく、６００秒以下であることがより好ましい。プレス加工の時間を前記範囲とすることで、補強繊維間の樹脂の含侵性と、熱劣化の抑制を両立できるため好ましい。
前記プレス加工は、本分野で通常行われている方法で行うことができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性等の評価方法は以下の通りである。
（１）繊度
試料の任意の場所５点を選び、光学顕微鏡を用いて単繊維径をｎ＝２０で測定して、全平均値（Ｄ）を求めた。同じ場所５点の繊維を取り出し、密度勾配管を用いて繊維の比重をｎ＝５で測定し、全平均値（ｐ）を求めた。ついで、平均単繊維径より求めた単繊維断面積と平均比重から１００００ｍあたりの繊維重量である繊度［ｄｔｅｘ］を求めた。
試料の任意の場所５点を選び、光学顕微鏡を用いて単繊維径をｎ＝２０で測定して、全平均値（Ｄ）を求めた。同じ場所５点の繊維を取り出し、密度勾配管を用いて繊維の比重をｎ＝５で測定し、全平均値（ｐ）を求めた。ついで、平均単繊維径より求めた単繊維断面積と平均比重から１００００ｍあたりの繊維重量である繊度［ｄｔｅｘ］を求めた。
（２）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＴＡインスツルメンツ（株）製の示差走査熱量分析計（型式：ＤＳＣ－Ｑ１００）を用いて、繊維２ｍｇを、窒素雰囲気下において３０℃から２５０℃まで、昇温速度１０℃／分にて測定し、ガラス転移温度以下のベースラインの延長線と遷移部における最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
ＴＡインスツルメンツ（株）製の示差走査熱量分析計（型式：ＤＳＣ－Ｑ１００）を用いて、繊維２ｍｇを、窒素雰囲気下において３０℃から２５０℃まで、昇温速度１０℃／分にて測定し、ガラス転移温度以下のベースラインの延長線と遷移部における最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
（３）捲縮数
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２０１０ ８．１２．１に準拠して測定した。
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２０１０ ８．１２．１に準拠して測定した。
（４）油剤付着量
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２０１０ ８．２２ ａ）に準拠して測定した。但し溶剤は、エタノール・ベンゼン混合液から、エタノールのみに変更し測定を実施した。
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２０１０ ８．２２ ａ）に準拠して測定した。但し溶剤は、エタノール・ベンゼン混合液から、エタノールのみに変更し測定を実施した。
（５）１％質量減少温度
ＴＡインスツルメンツ（株）製の熱重量測定装置（型式：ＴＧＡ Ｑ５０）を用いて、補強繊維１０ｍｇを白金パンに詰め、２０℃から９００℃まで２０℃／分で昇温し、質量が１％減少したときの温度を測定した。
ＴＡインスツルメンツ（株）製の熱重量測定装置（型式：ＴＧＡ Ｑ５０）を用いて、補強繊維１０ｍｇを白金パンに詰め、２０℃から９００℃まで２０℃／分で昇温し、質量が１％減少したときの温度を測定した。
（６）繊維質量含有率（Ｗｆ）
５００℃×４ｈオーブンで熱処理し、処理前後の質量より以下の式で求めた。
繊維質量含有率（％）＝処理後質量／処理前質量×１００
５００℃×４ｈオーブンで熱処理し、処理前後の質量より以下の式で求めた。
繊維質量含有率（％）＝処理後質量／処理前質量×１００
（７）厚み
任意の場所２０点を選択して、（株）尾崎製作所製の定圧厚み測定器（７ｇｆ／ｃｍ２）にて測定した。
任意の場所２０点を選択して、（株）尾崎製作所製の定圧厚み測定器（７ｇｆ／ｃｍ２）にて測定した。
（８）目付量
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）５．２ 単位面積当たりの質量に準拠して測定した。
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）５．２ 単位面積当たりの質量に準拠して測定した。
（９）２００℃乾熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）５．２ に準拠し、２００℃１０分処理前後の収縮率をＭＤ方向、ＣＤ方向でそれぞれｎ＝５の平均で求め、それらの平均値を２００℃乾熱収縮率とした。
２００℃乾熱収縮率（％）＝１００－（熱処理後／熱処理前×１００）
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）５．２ に準拠し、２００℃１０分処理前後の収縮率をＭＤ方向、ＣＤ方向でそれぞれｎ＝５の平均で求め、それらの平均値を２００℃乾熱収縮率とした。
２００℃乾熱収縮率（％）＝１００－（熱処理後／熱処理前×１００）
（１０）吸水率
得られた不織布を、１０５℃×１時間オーブン内で乾燥し、質量を測定した（絶乾質量）後、２０℃×６５％ＲＨ×２４時間処理し、質量を測定した（標準質量）。また、成型体の場合は、８０℃×７２時間真空オーブン内で乾燥し、重量を測定した（絶乾重量）後、２０℃×６５％ＲＨ×１００時間処理し、重量を測定した（標準重量）。吸水率は以下の式より求めた。
吸水率（％）＝（標準質量－絶乾質量）／（絶乾質量）×１００
得られた不織布を、１０５℃×１時間オーブン内で乾燥し、質量を測定した（絶乾質量）後、２０℃×６５％ＲＨ×２４時間処理し、質量を測定した（標準質量）。また、成型体の場合は、８０℃×７２時間真空オーブン内で乾燥し、重量を測定した（絶乾重量）後、２０℃×６５％ＲＨ×１００時間処理し、重量を測定した（標準重量）。吸水率は以下の式より求めた。
吸水率（％）＝（標準質量－絶乾質量）／（絶乾質量）×１００
（１１）ＬＯＩ値（難燃性）
ＪＩＳ Ｌ １０９１ Ｅ法に準拠して測定した。酸素指数の決定は５０ｍｍ以上燃焼し続けた時で、点火器の熱源はプロパンガスを用いた。
ＪＩＳ Ｌ １０９１ Ｅ法に準拠して測定した。酸素指数の決定は５０ｍｍ以上燃焼し続けた時で、点火器の熱源はプロパンガスを用いた。
（１２）２５０℃不織布質量減少率
得られた不織布を、１０５℃×１時間乾燥させた後、質量を測定し（絶乾質量）、２５０℃のオーブンで１分間処理した後の質量を測定し（処理後質量）、求めた。
質量減少率（％）＝（絶乾質量－処理後質量）／（絶乾質量）×１００
得られた不織布を、１０５℃×１時間乾燥させた後、質量を測定し（絶乾質量）、２５０℃のオーブンで１分間処理した後の質量を測定し（処理後質量）、求めた。
質量減少率（％）＝（絶乾質量－処理後質量）／（絶乾質量）×１００
（１３）成型性（気泡）
実施例、比較例で得られた成型体について、その外観について目視で確認し、次の基準で評価した。
〇：気泡が目視で確認できない。
×：気泡が目視で確認できる。
実施例、比較例で得られた成型体について、その外観について目視で確認し、次の基準で評価した。
〇：気泡が目視で確認できない。
×：気泡が目視で確認できる。
（１４）曲げ強度・曲げ弾性率
ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズは幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定した。サンプルは８０℃で７２時間真空乾燥行ったものを測定した。
ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズは幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定した。サンプルは８０℃で７２時間真空乾燥行ったものを測定した。
（１５）吸湿後曲げ強度保持率・弾性率保持率
金属製の容器に８０℃の温水を入れサンプルを入れて蓋をし、８０℃の熱風乾燥機内で５００時間処理した。ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズは幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定し、以下の式より吸湿後曲げ強度・弾性率保持率を測定した。
曲げ強度保持率（％）＝（吸湿後曲げ強度／吸湿前曲げ強度）×１００
曲げ弾性率保持率（％）＝（吸湿後曲げ弾性率／吸湿前曲げ弾性率）×１００
金属製の容器に８０℃の温水を入れサンプルを入れて蓋をし、８０℃の熱風乾燥機内で５００時間処理した。ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズは幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定し、以下の式より吸湿後曲げ強度・弾性率保持率を測定した。
曲げ強度保持率（％）＝（吸湿後曲げ強度／吸湿前曲げ強度）×１００
曲げ弾性率保持率（％）＝（吸湿後曲げ弾性率／吸湿前曲げ弾性率）×１００
（１６）１５０℃強度保持率・弾性率保持率
１５０℃の加熱炉内でＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズが、幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定し、以下の式より１５０℃強度保持率・弾性率保持率を測定した。
曲げ強度保持率（％）＝（１５０℃曲げ強度／２３℃曲げ強度）×１００
曲げ弾性率保持率（％）＝（１５０℃曲げ弾性率／２３℃曲げ弾性率）×１００
１５０℃の加熱炉内でＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎ、スパン長６４ｍｍ、サンプルサイズが、幅１５ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を用いて測定し、以下の式より１５０℃強度保持率・弾性率保持率を測定した。
曲げ強度保持率（％）＝（１５０℃曲げ強度／２３℃曲げ強度）×１００
曲げ弾性率保持率（％）＝（１５０℃曲げ弾性率／２３℃曲げ弾性率）×１００
（１７）８０℃浸漬後重量変化率
１０５℃×１時間オーブン内で乾燥し、質量を測定した（絶乾質量）後、金属製の容器に８０℃の温水を入れサンプルを入れて蓋をし、８０℃の熱風乾燥機内で５００時間処理し、サンプルを取り出し、水をふき取って質量を求め、重量変化率を求めた。
重量変化率（％）＝８０℃浸漬後重量／絶乾重量×１００
１０５℃×１時間オーブン内で乾燥し、質量を測定した（絶乾質量）後、金属製の容器に８０℃の温水を入れサンプルを入れて蓋をし、８０℃の熱風乾燥機内で５００時間処理し、サンプルを取り出し、水をふき取って質量を求め、重量変化率を求めた。
重量変化率（％）＝８０℃浸漬後重量／絶乾重量×１００
（１８）シャルピー衝撃試験
ＪＩＳ Ｋ７１１１に準じて測定した。
ＪＩＳ Ｋ７１１１に準じて測定した。
（１９）ポリフェニレンエーテル繊維中の転位構造量
共鳴周波数６００ＭＨｚの１Ｈ－ＮＭＲ測定にて行った。測定装置は、ＢＲＵＫＥＲ社製のＮＭＲ装置（装置名：ＡＶＡＮＣＥ－ＮＥＯ６００）を用い、測定は以下の通りに行った。
実施例及び比較例で得られたポリフェニレンエーテル繊維１０ｍｇを重クロロホルムに溶解後、その溶液を２時間以内にＮＭＲチューブに充填し測定を行った。ロック溶媒には重クロロホルムを用い、待ち時間を１秒、データ取り込み時間を４秒、積算回数を６４回とした。また、溶媒として重ベンゼンを用いても良い。
転位構造量の解析は以下の通り実施した。
ポリフェニレンエーテルの３、５位のＲ１、Ｒ２基のプロトンに由来するピークと、転移構造中のＲ３’で示される２価の基（メチレン基等）のプロトンに由来するピークのそれぞれのピーク積分値をＡ、Ｂとし、転位構造量は以下の式により求めた。
転位構造量（ｍｏｌ％）＝(Ｂ/（Ａ＋Ｂ）)×１００
共鳴周波数６００ＭＨｚの１Ｈ－ＮＭＲ測定にて行った。測定装置は、ＢＲＵＫＥＲ社製のＮＭＲ装置（装置名：ＡＶＡＮＣＥ－ＮＥＯ６００）を用い、測定は以下の通りに行った。
実施例及び比較例で得られたポリフェニレンエーテル繊維１０ｍｇを重クロロホルムに溶解後、その溶液を２時間以内にＮＭＲチューブに充填し測定を行った。ロック溶媒には重クロロホルムを用い、待ち時間を１秒、データ取り込み時間を４秒、積算回数を６４回とした。また、溶媒として重ベンゼンを用いても良い。
転位構造量の解析は以下の通り実施した。
ポリフェニレンエーテルの３、５位のＲ１、Ｒ２基のプロトンに由来するピークと、転移構造中のＲ３’で示される２価の基（メチレン基等）のプロトンに由来するピークのそれぞれのピーク積分値をＡ、Ｂとし、転位構造量は以下の式により求めた。
転位構造量（ｍｏｌ％）＝(Ｂ/（Ａ＋Ｂ）)×１００
実施例１
ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル）（ＰＰＯ６４０、ガラス転移点温度（Ｔｇ）：２２１℃、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃ製）を、（株）テクノベル製２軸押出機（製品名：ＫＺＷ１５ＴＷ－３０ＭＧ）を用いて押出した。前記２軸押出機は、シリンダーが４ゾーンを有しており、ホッパー側からシリンダーをそれぞれ、シリンダー１、２、３、４とし、シリンダー１～３は２９０℃に設定し、シリンダー４及びシリンダーヘッド部は３１０℃に設定し、スクリュー回転数は７００ｒｐｍに設定してスクリューの周速を３３．０ｍ／ｍｉｎとした。
ポリ（２，６－ジメチル－１，４－フェニレンエーテル）（ＰＰＯ６４０、ガラス転移点温度（Ｔｇ）：２２１℃、ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃ製）を、（株）テクノベル製２軸押出機（製品名：ＫＺＷ１５ＴＷ－３０ＭＧ）を用いて押出した。前記２軸押出機は、シリンダーが４ゾーンを有しており、ホッパー側からシリンダーをそれぞれ、シリンダー１、２、３、４とし、シリンダー１～３は２９０℃に設定し、シリンダー４及びシリンダーヘッド部は３１０℃に設定し、スクリュー回転数は７００ｒｐｍに設定してスクリューの周速を３３．０ｍ／ｍｉｎとした。
押出機の下流には、ギアポンプを設置し、金属不織布フィルター（製品名：ＮＦ－０７、日本精線（株）製）を介してノズル（ノズル孔直径：０．５０ｍｍ、ノズル孔ランド長：１．０ｍｍ、ノズル孔数：２４個）へ押し出した（総吐出量：１２．６４ｇ／分）。ノズルから吐出されたポリマーを、紡糸速度１０５３ｍ／分にて巻き取った。巻き取りの際に、容量が０．０６ｃｃ／ｒｅｖのギアポンプを用いて紡糸油剤を塗布した（吐出量：０．３６ｇ／ｍｉｎ）。得られた繊維は、転位構造を有するものであった（転位構造量：全ＰＰＥユニットに対して２．８ｍｏｌ％）。
ポリフェニレンエーテル繊維を１００００ｄｔｅｘに合糸し、市販のクリンパーにてクリンプ加工を行い、ポリフェニレンエーテルステープルを作製した。クリンプ加工では水蒸気で１００℃以上に加熱して加工した。
炭素繊維束を開繊した平均繊維長７０ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維（製品名：Ｔ７００、フィラメント径：７μｍ、１％質量減少温度：５２０℃、東レ（株）製）５２質量％と平均繊維長５１ｍｍのポリフェニレンエーテルステープル４８質量％を市販のブレンダーで混綿した後、市販のカード機によりカーディングすることによりウェブ状に加工した後、ニードルパンチ法にて繊維を交絡させ、不織布とした。得られた不織布の厚みは２．６ｍｍ、目付は２３２ｇ／ｍ２であった。得られた不織布について評価を行った。各評価結果は表１に示す。
また、得られた不織布を目付３０００ｇ／ｍ２になるように重ね、ヒートプレス機にて３５０℃で、圧力１０ＭＰａの下、２分間圧縮成型して平板を成型して、成型体の評価を行った。各評価結果は表２に示す。
実施例２
実施例１と同様の方法で、クリンプ加工を施したポリフェニレンエーテル繊維を準備した。
実施例１と同様の方法で、クリンプ加工を施したポリフェニレンエーテル繊維を準備した。
炭素繊維束を開繊した平均繊維長７０ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維（製品名：Ｔ７００、フィラメント径：７μｍ、１％質量減少温度：５２０℃、東レ（株）製）４０質量％と平均繊維長５１ｍｍのポリフェニレンエーテルステープル６０質量％を市販のブレンダーで混綿した後、市販のカード機によりカーディングすることにより、ウェブ状に加工した後、ニードルパンチ法にて繊維を交絡させ、不織布とした。得られた不織布の厚みは３．０ｍｍ、目付は３００ｇ／ｍ２であった。得られた不織布について評価を行った。各評価結果は表１に示す。
また、得られた不織布を目付３０００ｇ／ｍ２になるように重ね、ヒートプレス機にて３５０℃で、圧力１０ＭＰａの下、２分間圧縮成型して平板を成型して、成型体の評価を行った。各評価結果は表２に示す。
実施例３
補強繊維を、平均繊維長７０ｍｍのガラス繊維（Ｅガラス、フィラメント径：１０μｍ、１％質量減少温度：＞５００℃、日東紡績（株））にした以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
補強繊維を、平均繊維長７０ｍｍのガラス繊維（Ｅガラス、フィラメント径：１０μｍ、１％質量減少温度：＞５００℃、日東紡績（株））にした以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
実施例４
クリンプ加工を２００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
クリンプ加工を２００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
実施例５
クリンプ加工を３００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
クリンプ加工を３００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様の方法により、不織布、平板を製造した。各評価結果は表１、２に示す。
比較例１
実施例１で得られたポリフェニレンエーテル繊維のみで、炭素繊維を入れずに作製した不織布を用いて各種評価を行った。各評価結果は表１に示す。
実施例１で得られたポリフェニレンエーテル繊維のみで、炭素繊維を入れずに作製した不織布を用いて各種評価を行った。各評価結果は表１に示す。
比較例２
クリンプ加工を５００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様にして不織布を作製しようとしたが、比較例２では、ウェブを形成できず、不織布の形成ができなかった。
クリンプ加工を５００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様にして不織布を作製しようとしたが、比較例２では、ウェブを形成できず、不織布の形成ができなかった。
比較例３
クリンプ加工を５００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様にして不織布を作製しようとしたが、比較例３では、ウェブを形成できず、不織布の形成ができなかった。
クリンプ加工を５００００ｄｔｅｘで行った以外は実施例１と同様にして不織布を作製しようとしたが、比較例３では、ウェブを形成できず、不織布の形成ができなかった。
比較例４
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリエーテルイミド繊維（製品名：クラキス、（株）クラレ製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリエーテルイミド繊維（製品名：クラキス、（株）クラレ製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
比較例５
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリプロピレン繊維（製品名：ＮＢＦ、ダイワボウ製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリプロピレン繊維（製品名：ＮＢＦ、ダイワボウ製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
比較例６
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリフェニレンサルファイド繊維（製品名：トルコン、東レ（株）製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍのポリフェニレンサルファイド繊維（製品名：トルコン、東レ（株）製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
比較例７
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍの６ナイロン繊維（製品名：アミラン、東レ（株）製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
ポリフェニレンエーテル繊維を、平均繊維長５１ｍｍの６ナイロン繊維（製品名：アミラン、東レ（株）製）に代え、繊維質量含有率を変更した以外は実施例１と同様にして不織布、平板を作製し、各種評価を行った。各評価結果は表１、２に示す。
表１から明らかなように、実施例１～５の本発明の不織布は、高温での収縮率が低く、ＬＯＩは高く、十分な耐熱性・難燃性を有していることが分かった。また、吸水率も低く、成型時の気泡も発生しなかった。
一方、比較例１では、補強繊維を使用していないため、高温での収縮率が高く、ＬＯＩは低く、十分な耐熱性・難燃性を有していないことが分かった。比較例２では、ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が少ないため、炭素繊維とポリフェニレンエーテル繊維の絡みが悪く、ウェブを得られなかった。比較例３では、クリンプを強くかけて、ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が多いため、ポリフェニレンエーテル繊維の強度が低下し、ウェブの強度が低下して搬送することができなかった。比較例４では、ＰＥＩ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にしているが、吸水率が高く、耐熱性と低吸水性の両立ができなかった。また、不織布の吸水率が高いため、成型時に気泡が発生し、外観の品位が低下した。比較例５では、ＰＰ繊維と炭素繊維を混綿して不織布にしているが、不織布の質量減少率が非常に大きく、耐熱性の観点で十分ではなかった。比較例６のＰＰＳ繊維と炭素繊維を混綿して不織布は、成型体とした場合に１５０℃曲げ強度保持率や曲げ弾性保持率等が低く、高温での使用が制限されるものであった（表２）。比較例７では、ＰＡ６繊維と炭素繊維を混綿して不織布にしているが、吸水率が高く、耐熱性と低吸水性の両立ができなかった。また、成型性に劣るものであった。
表２から明らかなように、実施例１～５の本発明の成型体は、低吸水性であり、高度な耐熱性が付与されており、且つ、耐衝撃性、耐吸湿性等の各種物性がバランス良く付与されたものであった。
比較例１では、補強繊維を使用していないため、曲げ強度・弾性率が低かった。比較例４では、ＰＥＩ繊維と炭素繊維を含む成型体は、吸水率が高いため、成型時に気泡が発生し、外観の品位が低下した。また、耐衝撃性が十分なものではなかった。比較例５では、ＰＰ繊維と炭素繊維を含む成型体、比較例６では、ＰＰＳ繊維と炭素繊維を含む成型体であるが、いずれも耐熱性の点で十分なものではなかった。比較例７では、強度保持率、耐衝撃性が低く、十分なものではなかった。
１ ホッパー
２ 押出機
３ ギアポンプ
４ 濾材
５ 紡糸ノズル
６ フィルター
７ 保温スペース
８ 不活性ガスの導入
９ 加熱トーチ
２ 押出機
３ ギアポンプ
４ 濾材
５ 紡糸ノズル
６ フィルター
７ 保温スペース
８ 不活性ガスの導入
９ 加熱トーチ
Claims (17)
- ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布であって、
前記ポリフェニレンエーテル繊維の捲縮数が、２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であることを特徴とする不織布。 - 前記補強繊維の１％質量減少温度が、４００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
- 前記不織布の２００℃における乾熱収縮率が、１％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の不織布。
- 前記不織布のＬＯＩ値が、３０以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の不織布。
- 前記不織布の２５０℃における不織布質量減少率が、３．５質量％以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の不織布。
- 前記不織布の吸水率が、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の不織布。
- 前記ポリフェニレンエーテル繊維には油剤が付着しており、前記油剤付着量が０．０３質量％以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の不織布。
- 前記補強繊維が、炭素繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一つの繊維であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の不織布。
- 前記補強繊維の繊維長が、１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の不織布。
- ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を製造する方法であって、
ポリフェニレンエーテル繊維に捲縮加工を施して、捲縮数が２個／２５ｍｍ以上、２４個／２５ｍｍ以下であるポリフェニレンエーテル繊維を得る工程、及び、
捲縮加工したポリフェニレンエーテル繊維と補強繊維を含むウェブを形成する工程を含むことを特徴とする不織布の製造方法。 - ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体であって、
前記成型体の吸水率が０．５質量％以下であることを特徴とする成型体。 - 前記成型体の吸湿後曲げ強度保持率が、５０％以上であることを特徴とする請求項１１に記載の成型体。
- 前記成型体の１５０℃曲げ強度保持率が、５０％以上であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の成型体。
- 前記補強繊維の平均繊維長が、１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１～１３のいずれかに記載の成型体。
- 前記補強繊維が、炭素繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一つの繊維であることを特徴とする請求項１１～１４のいずれかに記載の成型体。
- 前記成型体が、ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布をプレスして成型したものであることを特徴とする請求項１１～１５のいずれかに記載の成型体。
- 請求項１１～１５のいずれかに記載の成型体の製造方法であって、
ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布を形成する工程、
得られた不織布をプレスする工程を含むことを特徴とする成型体の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-005077 | 2022-01-17 | ||
| JP2022005077 | 2022-01-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023136139A1 true WO2023136139A1 (ja) | 2023-07-20 |
Family
ID=87279103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/048246 WO2023136139A1 (ja) | 2022-01-17 | 2022-12-27 | ポリフェニレンエーテル繊維及び補強繊維を含む不織布、ポリフェニレンエーテル及び補強繊維を含む成型体、並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023136139A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1037054A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回路基板用基材とプリプレグ及びそれを用いたプリント回路基板 |
| JP2008138294A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-19 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 繊維、繊維の構造体およびそれら製造方法 |
| JP2021116488A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 王子ホールディングス株式会社 | 不織布、成形体、金属張積層体 |
-
2022
- 2022-12-27 WO PCT/JP2022/048246 patent/WO2023136139A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1037054A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回路基板用基材とプリプレグ及びそれを用いたプリント回路基板 |
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| JP2021116488A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 王子ホールディングス株式会社 | 不織布、成形体、金属張積層体 |
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