JPWO1999048970A1 - Polyamide fiber reinforced elastic composition and method for producing the same - Google Patents
Polyamide fiber reinforced elastic composition and method for producing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】 加工性や耐久性に優れ、かつ弾性率、強度及び摩擦性能に優れているポリアミド繊維強化弾性体組成物は、(a)ガラス転移温度が。℃以下1種以上のゴム状ポリマー100重量部、(b)ポリオレフィン1〜40重量部、(c)層状珪酸塩を含む熱可塑性ポリアミド繊維1〜70重量部、及び(d)シランカップリング剤を含み、加硫処理に好適なものである。 (57) [Abstract] A polyamide fiber-reinforced elastomer composition exhibiting excellent processability and durability, as well as excellent modulus of elasticity, strength, and friction performance, comprises (a) 100 parts by weight of one or more rubbery polymers having a glass transition temperature of __°C or less, (b) 1 to 40 parts by weight of a polyolefin, (c) 1 to 70 parts by weight of thermoplastic polyamide fibers containing layered silicate, and (d) a silane coupling agent, and is suitable for vulcanization treatment.
Description
【発明の詳細な説明】 ポリアミド繊維強化弾性体組成物及びその製造方法 技術分野 本発明は、作業性がよくモジュラス、強度及び摩擦性能に優れたポリアミド繊 維強化弾性体組成物。その加硫物、前記弾性体組成物の製造方法、並びに前記弾 性体組成物の加硫物の製造方法に関するものである。本発明の弾性体組成物及び その加硫物は、タイヤにおけるトレッド、及びサイドウオールなどのタイヤ外部 部材、カーカス、ビード、ベルト、チェーファーなどのタイヤ内部部材、ホース 、ベルト、ゴムロール、及びゴムクローラなどの工業製品、並びに履物などに好 ましく用いられる。[Detailed Description of the Invention] Polyamide Fiber-Reinforced Elastomer Composition and Its Manufacturing Method Technical Field The present invention relates to a polyamide fiber-reinforced elastomer composition that is easy to work with and has excellent modulus, strength, and friction performance. It also relates to a vulcanizate thereof, a manufacturing method for the elastomer composition, and a manufacturing method for a vulcanizate of the elastomer composition. The elastomer composition and its vulcanizate of the present invention are preferably used in tire external components such as treads and sidewalls, tire internal components such as carcasses, beads, belts, and chafers, industrial products such as hoses, belts, rubber rolls, and rubber tracks, and footwear.
背景技術 天然ゴムやイソプレンゴム、ブタジエンゴム、及びエチレン−プロピレンゴム などの加硫可能なゴム状ポリマーに短繊維を分散させて、モジュラスや強度など を改善した組成物、即ち繊維強化弾性体組成物は、ナイロン、ポリエステル、ビ ニロンなどの短繊維を弾性体樹脂材料に配合し、必要に応じてこれを加硫すると いう方法で製造されてきた。BACKGROUND ART Compositions with improved modulus and strength, i.e., fiber-reinforced elastomer compositions, have been produced by blending short fibers such as nylon, polyester, or vinylon into elastomer resin materials and vulcanizing them as needed, by dispersing short fibers in vulcanizable rubbery polymers such as natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, and ethylene-propylene rubber.
上記従来方法により得られた繊維強化弾性体組成物は、自動車のタイヤ部材な どとして用いるには、その強度及び伸びが不十分であった。そこで、これらの点 を改善した繊維強化弾性体組成物が求められてきた。このような要求に応える繊 維強化弾性体組成物としては、例えばナイロンなどの、サブミクロンの平均径を 有する微細な繊維を含む繊維強化弾性体組成物が提案されてきた。また、加硫可 能なゴム、ナイロン、及び結合剤をナイロンの融点以上の温度で溶融混練し、得 られた混練物をナイロンの融点以上の温度で紐状に押出し、得られた紐状物を延 伸又は圧延するという方法により得られる繊維強化弾性体組成物に、加硫可能な ゴム及び加硫剤を配合しこの配合物を加硫するという方法が知られている。この ような従来法において、結合剤としてレゾール型アルキルフェノール−フォルム アルデヒド系樹脂の初期縮合物を用いる製法は、特公平1−17494号公報に開示 されており、結合剤としてノボラック型アルキルフェノール−フォルムアルデヒ ド系樹脂を用いる製法は特公平5−71624号公報に開示されており、結合剤とし てシランカップリング剤を用いる製法は特公平4−33300号公報、特公平5−888 60号公報、及び特開平7−278360号公報に記載されている。The fiber-reinforced elastomer compositions obtained by the above-described conventional methods have insufficient strength and elongation for use in automobile tire components and the like. Therefore, a fiber-reinforced elastomer composition that overcomes these drawbacks has been sought. To meet this demand, fiber-reinforced elastomer compositions containing fine fibers, such as nylon, with an average diameter of submicrons have been proposed. Another known method involves melt-kneading a vulcanizable rubber, nylon, and a binder at a temperature above the melting point of nylon, extruding the resulting mixture into a string-like shape at a temperature above the melting point of nylon, and stretching or rolling the resulting string-like material. This fiber-reinforced elastomer composition is then blended with a vulcanizable rubber and a vulcanizing agent, and the resulting blend is then vulcanized. Among such conventional methods, a manufacturing method using a precondensate of a resol-type alkylphenol-formaldehyde resin as a binder is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-17494, a manufacturing method using a novolak-type alkylphenol-formaldehyde resin as a binder is disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-71624, and a manufacturing method using a silane coupling agent as a binder is disclosed in Japanese Patent Publication Nos. 4-33300, 5-88860, and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 7-278360.
しかし、上記従来の繊維強化弾性体組成物は、モジュラス及び強度に優れ、か つ加工性及び耐久性に優れているが、摩擦性能に優れているとは言えるものでは なかった。そのためにタイヤやロールなどの用途に対しては、前記従来の繊維強 化弾性体樹脂組成物の使用にある程度の制限を受けざるをえなかった。However, although the above-mentioned conventional fiber-reinforced elastomer compositions are excellent in modulus and strength, as well as in processability and durability, they cannot be said to have excellent friction performance. Therefore, the use of the above-mentioned conventional fiber-reinforced elastomer resin compositions for applications such as tires and rolls has inevitably been limited to some extent.
発明の開示 本発明の目的は、従来技術における上記の問題点を解決し、モジュラス及び強 度に優れ、しかも摩擦性能に優れているポリアミド繊維強化弾性体組成物その加 硫物、ポリアミド繊維強化弾性体組成物の製造方法、並びに、その硫化物の製造 方法を提供することにある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a polyamide fiber-reinforced elastomer composition having excellent modulus, strength, and friction performance, a vulcanized product thereof, a method for producing a polyamide fiber-reinforced elastomer composition, and a method for producing a sulfide thereof.
上記目的は、本発明により解決される。The above object is achieved by the present invention.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物は、互いに混合された下記成分: (a)0℃以下のガラス転移温度を有する少なくとも1種のゴム状ポリマー10 0重量部、 (b)ポリオレフィン樹脂1〜40重量部、 (c)分散している層状珪酸塩を含有する繊維状熱可塑性ポリアミド1〜70重 量部、及び (d)シランカップリング剤 を含有するものである。The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention contains the following components mixed together: (a) 100 parts by weight of at least one rubbery polymer having a glass transition temperature of 0°C or less, (b) 1 to 40 parts by weight of a polyolefin resin, (c) 1 to 70 parts by weight of a fibrous thermoplastic polyamide containing a dispersed layered silicate, and (d) a silane coupling agent.
上記本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物を加硫して加硫物にすることが できる。The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention can be vulcanized to form a vulcanizate.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物の製造方法は、 (1)(a)0℃以下のガラス転移点を有する少なくとも1種のゴム状ポリマー 100重量部、 (b)ポリオレフィン樹脂1〜40重量部、及び (d)シランカップリング剤 を溶融混練して溶融マトリックスを形成し、 (2)前記溶融マトリックス中に、 (c)層状珪酸塩を含有する熱可塑性ポリアミド1〜70重量部を溶融混練し、 (3)前記(a)〜(d)成分を含む混練組成物を、前記(c)成分の(熱可塑 性ポリアミド)の融点以上の温度において押出し、 (4)前記押出物を、(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点よりも低い温度に おいて延伸又は圧延し、それによって、前記層状珪酸塩含有熱可塑性ポリアミド を繊維状に分散さぜる、 ことを含むものである。The method for producing a polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention includes: (1) melt-kneading (a) 100 parts by weight of at least one rubbery polymer having a glass transition temperature of 0°C or lower, (b) 1 to 40 parts by weight of a polyolefin resin, and (d) a silane coupling agent to form a molten matrix; (2) melt-kneading (c) 1 to 70 parts by weight of a thermoplastic polyamide containing a layered silicate into the molten matrix; (3) extruding the kneaded composition containing components (a) to (d) at a temperature equal to or higher than the melting point of component (c) (thermoplastic polyamide); and (4) stretching or rolling the extrudate at a temperature lower than the melting point of component (c), thereby dispersing the layered silicate-containing thermoplastic polyamide into a fibrous form.
また、前記方法において、(a)成分、すなわちゴム状ポリマー100重量部の 一部分を工程(1)において用い、残余量を工程(4)により得られた組成物に おいて添加してもよい。Alternatively, in the above method, a portion of 100 parts by weight of component (a), i.e., the rubbery polymer, may be used in step (1), with the remainder being added to the composition obtained in step (4).
上記ポリアミド繊維強化弾性体製造方法に加硫を施す工程を追加することがで きる。A vulcanization step can be added to the above-described method for producing a polyamide fiber-reinforced elastomer.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物及びその製造方法において、前記( a)成分,(b)成分及び(c)成分の合計100重量部に対して、前記(d)成 分としてシランカップリング剤が、0.1〜5.5重量部の割合で配合されることが好 ましい。In the polyamide fiber-reinforced elastomer composition and its manufacturing method of the present invention, it is preferred that 0.1 to 5.5 parts by weight of a silane coupling agent as component (d) be blended per 100 parts by weight of the total of components (a), (b), and (c).
また、本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物及びその製造方法において、 前記層状珪酸塩は、前記熱可塑性ポリアミド100重量部に対して、0.05〜30重量 部の割合で配合されることが好ましい。Furthermore, in the polyamide fiber-reinforced elastic composition and its manufacturing method of the present invention, the layered silicate is preferably blended in a ratio of 0.05 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic polyamide.
発明を実施するための最良の形態 下記に、本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物、及びその加硫物、並びに これらの製造方法を具体的に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention, its vulcanizate, and their manufacturing methods are specifically described below.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物において、その(a)成分として、 ガラス転移温度は0℃以下、好ましくは−20℃以下の少なくとも1種のゴム状ポ リマーが用いられる。このゴム状ポリマーは、室温、自然状態では弾性を帯びた 固体である。(a)成分用ゴム状ポリマーの具体例としては、天然ゴム(NR)、 イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR )、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、塩素化ブチル ゴム、臭素化ブチルゴム、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル−クロロ プレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合体ゴム、アクリレー ト−ブタジエン共重合体ゴム、ビニルピリジン−ブタジエン共重合体ゴム、ビニ ルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴム、エチレン −プロピレン共重合体ゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム (EPDM)、エチレン−ブテン共重合体ゴム、エチレ ン−ブテン−ジエン共重合体ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化 ポリエチレンゴム(CSM)などのポリオレフィン系ゴム、アクリルゴム、エチレン アクリルゴム、ポリ塩化三フッ素化ゴム、フッ素化ゴムなどのポリメチレン型の 主鎖を有するゴム、エピクロロヒドリンゴム、及びエチレンオキシド−エピクロ ルヒドリン共重合体ゴムなどのように、主鎖中に酸素原子を含むゴム、ポリフェ ニルメチルシロキサンゴム、及びポリメチルエチルシロキサンゴムなどのシリコ ーンゴム、ニトロソゴム、ポリエステルウレタンゴム、ポリエーテルウレタンゴ ムなどのように主鎖中に炭素原子の他に炭素原子及び酸素原子を有するゴムなど が挙げられる。又、これらのゴムをエポキシ変性したもの、シラン変性、或いは マレイン化したものを(a)成分に用いてもよい。In the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention, component (a) includes at least one rubbery polymer having a glass transition temperature of 0°C or lower, preferably -20°C or lower. This rubbery polymer is an elastic solid at room temperature in its natural state. Specific examples of rubbery polymers for component (a) include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), butyl rubber (IIR), chlorinated butyl rubber, brominated butyl rubber, chloroprene rubber (CR), diene rubbers such as acrylonitrile-chloroprene copolymer rubber, acrylonitrile-isoprene copolymer rubber, acrylate-butadiene copolymer rubber, vinylpyridine-butadiene copolymer rubber, and vinylpyridine-styrene-butadiene copolymer rubber; ethylene-propylene copolymer rubber (EPR), ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), and ethylene-butene copolymer rubber. Examples of suitable rubbers include polyolefin rubbers such as ethylene copolymer rubber, ethylene-butene-diene copolymer rubber, chlorinated polyethylene rubber, and chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM); rubbers with a polymethylene main chain such as acrylic rubber, ethylene acrylic rubber, polychlorinated trifluorinated rubber, and fluorinated rubber; rubbers containing oxygen atoms in the main chain such as epichlorohydrin rubber and ethylene oxide-epichlorohydrin copolymer rubber; silicone rubbers such as polyphenylmethylsiloxane rubber and polymethylethylsiloxane rubber; and rubbers containing carbon atoms and oxygen atoms in addition to carbon atoms in the main chain such as nitroso rubber, polyesterurethane rubber, and polyetherurethane rubber. These rubbers may also be epoxy-modified, silane-modified, or maleated for use in component (a).
(a)成分をなすゴム状ポリマーの別の具体例としては、熱可塑性エラストマ ーがある。その例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマ ー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン− イソプレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−プロピレン− スチレンブロックコポリマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、塩素化 ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポ リエステル系熱可塑性エラストマー、1,2−ポリブタジエン系熱可塑性エラス トマー、トランス−1,4−ポリイソプレン系熱可塑性エラストマー、ポリアミ ド系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマーなどを挙げ ることができる。Another specific example of the rubbery polymer constituting component (a) is a thermoplastic elastomer. Examples include styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, styrene-ethylene-propylene-styrene block copolymer, polyolefin-based thermoplastic elastomer, chlorinated polyolefin-based thermoplastic elastomer, urethane-based thermoplastic elastomer, polyester-based thermoplastic elastomer, 1,2-polybutadiene-based thermoplastic elastomer, trans-1,4-polyisoprene-based thermoplastic elastomer, polyamide-based thermoplastic elastomer, and polyvinyl chloride-based thermoplastic elastomer.
(b)成分として用いられるポリオレフィン樹脂は、80〜250℃の範囲の融点 を有するものであることが好ましく、また、50℃以上、特に好ましくは50〜200 ℃のビカット軟化点を有するものも用い ることができる。(b)成分用ポリオレフィン樹脂の好適な例としては、炭素数 2〜8のオレフィンの単独重合体、及び共重合体、例えば、炭素数2〜8のオレ フィンと酢酸ビニルとの共重合体、炭素数2〜8のオレフィンとアクリル酸ある いはそのエステルとの共重合体、炭素数2〜8のオレフィンとメタクリル酸ある いはそのエステルとの共重合体、及び炭素数2〜8のオレフィンとビニルシラン 化合物との共重合体等が挙げられる。The polyolefin resin used as component (b) preferably has a melting point in the range of 80 to 250°C, and may also have a Vicat softening point of 50°C or higher, particularly preferably 50 to 200°C. Suitable examples of polyolefin resins for component (b) include homopolymers and copolymers of C2 to C8 olefins, such as copolymers of C2 to C8 olefins and vinyl acetate, copolymers of C2 to C8 olefins and acrylic acid or esters thereof, copolymers of C2 to C8 olefins and methacrylic acid or esters thereof, and copolymers of C2 to C8 olefins and vinylsilane compounds.
(b)成分として用いられるポリオレフィン樹脂の具体例としては、高密度ポ リエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、 エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合 体、ポリ4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1、ポリヘキセン−1、エチレ ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−ア クリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル 酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸プロピル共重合体、エチレン−アクリ ル酸ブチル共重合体、エチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体、エチ レン−アクリル酸ヒドロキシエチル共重合体、エチレン−ビニルトリメトキシシ ラン共重合体、エチレン−ビニルトリエトキシシラン共重合体、及びエチレン− ビニルシラン共重合体などが挙げられる。(b)成分として用いられるポリオレ フィン樹脂の別の具体例としては、塩素化ポリエチレンや臭素化ポリエチレン、 クロロスルホン化ポリエチレンなどのハロゲン化ポリオレフィンが挙げられる。Specific examples of polyolefin resins used as component (b) include high-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene block copolymers, ethylene-propylene random copolymers, poly(4-methylpentene-1), polybutene-1, polyhexene-1, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-vinyl alcohol copolymers, ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-methyl acrylate copolymers, ethylene-ethyl acrylate copolymers, ethylene-propyl acrylate copolymers, ethylene-butyl acrylate copolymers, ethylene-2-ethylhexyl acrylate copolymers, ethylene-hydroxyethyl acrylate copolymers, ethylene-vinyltrimethoxysilane copolymers, ethylene-vinyltriethoxysilane copolymers, and ethylene-vinylsilane copolymers. Specific examples of polyolefin resins used as component (b) include halogenated polyolefins such as chlorinated polyethylene, brominated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene.
上記ポリオレフィン樹脂の中でも特に好ましいものとしては、高密度ポリエチ レン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE) 、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン− プロピレンランダム共重合 体、ポリ4−メチルペンテン−1(P4MP1)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA) 、及びエチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられ、さらにこれらの中でも メルトフローインデックス(MFI)が0.2〜50g/10分の範囲のものが最も好ましい ものとして挙げられる。(b)成分は、1種類のポリオレフィン樹脂からなるも のであってもよく、或は2種以上のポリオレフィン樹脂を組合わせて使用しても よい。Among the above polyolefin resins, particularly preferred are high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), polypropylene (PP), ethylene-propylene block copolymer, ethylene-propylene random copolymer, poly-4-methylpentene-1 (P4MP1), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), and ethylene-vinyl alcohol copolymer. Among these, those with a melt flow index (MFI) in the range of 0.2 to 50 g/10 min are most preferred. Component (b) may consist of a single polyolefin resin, or two or more polyolefin resins may be used in combination.
(c)成分をなす層状珪酸塩含有熱可塑性ポリアミド中には層状珪酸塩が均一 に分散して含有され、熱可塑性ポリアミドは、押出し及び延伸又は圧延によって 強靭な繊維状に形成されている。この熱可塑性ポリアミドは、135〜350℃の範囲 内、特に160〜265℃の範囲内の融点を有することが好ましく、その融点は、(b )成分として用いられるポリオレフィン樹脂の融点より高い。The layered silicate-containing thermoplastic polyamide, which constitutes component (c), contains layered silicate uniformly dispersed therein, and the thermoplastic polyamide is formed into a tough fiber by extrusion and stretching or rolling. This thermoplastic polyamide preferably has a melting point in the range of 135 to 350°C, particularly in the range of 160 to 265°C, which is higher than the melting point of the polyolefin resin used as component (b).
(c)成分用熱可塑性ポリアミドの具体例としては、ナイロン6、ナイロン66 、ナイロン6−ナイロン66共重合体、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、 ナイロン11、ナイロン12、ナイロンMXD6、キシリレンジアミンとアジピン酸との 重縮合体、キシリレンジアミンとピメリン酸との重縮合体、キシリレンジアミン とスペリン酸との重縮合体、キシリレンジアミンとアゼライン酸との重縮合体、 キシリレンジアミンとセバシン酸との重縮合体、テトラメチレンジアミンとテレ フタル酸の重縮合体、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の重縮合体、オク タメチレンジアミンとテレフタル酸の重縮合体、トリメチルヘキサメチレンジア ミンとテレフタル酸の重縮合体、デカメチレンジアミンとテレフタル酸の重縮合 体、ウンデカメチレンジアミンとテレフタル酸の重縮合体、ドデカメチレンジア ミンとテレフタル酸の重縮合体、テトラメチレンジアミンとイソフタル酸の重縮 合体、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸の重 縮合体、オクタメチレンジアミンとイソフタル酸の重縮合体、トリメチルヘキサ メチレンジアミンとイソフタル酸の重縮合体、デカメチレンジアミンとイソフタ ル酸の重縮合体、ウンデカメチレンジアミンとイソフタル酸の重縮合体、及びド デカメチレンジアミンとイソフタル酸の重縮合体などが挙げられる。Specific examples of thermoplastic polyamides for component (c) include nylon 6, nylon 66, nylon 6-nylon 66 copolymer, nylon 610, nylon 612, nylon 46, nylon 11, nylon 12, nylon MXD6, polycondensation polymers of xylylenediamine and adipic acid, polycondensation polymers of xylylenediamine and pimelic acid, polycondensation polymers of xylylenediamine and suberic acid, polycondensation polymers of xylylenediamine and azelaic acid, polycondensation polymers of xylylenediamine and sebacic acid, polycondensation polymers of tetramethylenediamine and terephthalic acid, polycondensation polymers of hexamethylenediamine and terephthalic acid, polycondensation polymers of octamethylenediamine and terephthalic acid, and tetramethylethylenediamine and terephthalic acid. Examples of the polycondensation polymers include polycondensates of trimethylhexamethylenediamine and terephthalic acid, polycondensates of decamethylenediamine and terephthalic acid, polycondensates of undecamethylenediamine and terephthalic acid, polycondensates of dodecamethylenediamine and terephthalic acid, polycondensates of tetramethylenediamine and isophthalic acid, polycondensates of hexamethylenediamine and isophthalic acid, polycondensates of octamethylenediamine and isophthalic acid, polycondensates of trimethylhexamethylenediamine and isophthalic acid, polycondensates of decamethylenediamine and isophthalic acid, polycondensates of undecamethylenediamine and isophthalic acid, and polycondensates of dodecamethylenediamine and isophthalic acid.
上記の熱可塑性ポリアミドの内、特に好ましいものは、(b)成分をなすポリ オレフィン樹脂よりも30℃以上高い融点を有するものである。具体的に述べるな らば、ナイロン6(PA6)、ナイロン66(PA66)、ナイロン6−ナイロン66共重 合体、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、ナイロン11、及びナイロン12な どが特に好ましい。これら熱可塑性ポリアミドは単一種で使用されてもよく、2 種以上を併用してもよい。またこれらの熱可塑性ポリアミドは、10,000〜200,00 0の範囲の分子量を有していることが好ましい。Among the above thermoplastic polyamides, those having a melting point at least 30°C higher than that of the polyolefin resin constituting component (b) are particularly preferred. Specifically, nylon 6 (PA6), nylon 66 (PA66), nylon 6-nylon 66 copolymer, nylon 610, nylon 612, nylon 46, nylon 11, and nylon 12 are particularly preferred. These thermoplastic polyamides may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, these thermoplastic polyamides preferably have a molecular weight in the range of 10,000 to 200,000.
(c)成分中に均一に分散し含有される層状珪酸塩は、ポリアミド樹脂組成物 に優れた機械特性及び摩擦性能を付与することに有効である。この層状珪酸塩は 、通常0.6〜2nmの厚さと0.002〜1μm長さを有することが好ましい。本発明の (c)成分中において、層状珪酸塩が熱可塑性ポリアミド中にそれぞれが2nm以 上の平均層間距離を保持して均一に分散していることが特徴である。ここで言う 「層間距離」とは、珪酸塩層の重心間距離を言い、「均一に分散する」とは層状 珪酸塩の50%以上、好ましくは70%以上が、凝集塊を形成することなく互に平行 に、及び/又はランダムに、平行とランダムが混在した状態で分散する状態を言 う。従って層状珪酸塩とは長さが1〜1,000nm、厚さが0.6〜2nmの微細層からな るものである。このような層状珪酸塩としては、珪酸マグネシウムまたは珪酸ア ルミニウムの層状粒子から構成される層状フィロ珪酸鉱物を例示することができ る。層状珪酸塩は、具体的には、モンモリロナイ ト、サポナイト、ノントロナイト、ヘクトライト、スティブンサイトなどのスメ クタイト系粘土鉱物、並びにバミューキュライト、及びハラサイトなどを包含す る。これら層状珪酸塩は天然物であってもよく、或は合成されたものであっても よい。これらのなかでもモンモリロナイトを用いることが好ましい。このような 層状珪酸塩をポリアミド樹脂中に均一に分散させる方法に制限がないが、本発明 の層状珪酸塩の原料が多層状粘土鉱物である場合には、これを膨潤化剤と接触さ せて予め層間を拡げて層間にモノマーを取り込み易くした後にポリアミド形成用 モノマーと混合し、このモノマーを重合する方法(特公平8−22946号)を用い てもよい。また、膨潤化剤として高分子化合物を用いて予め層間を10nm以上に拡 げて、これをポリアミド樹脂もしくは、これを含む樹脂と溶融混練して均一分散 させる方法を用いてもよい。層状珪酸塩の配合割合は、ポリアミド成分100重量 部に対して0.05〜30重量部であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜10重量 部である。層状珪酸塩の配合割合が0.05重量部未満であると得られる成形体の剛 性、及び耐熱性の向上が小さくなり、またそれが30重量部を超えると樹脂組成物 の流動性が極端に低下するので好ましくない。The layered silicate uniformly dispersed in component (c) is effective in imparting excellent mechanical and frictional properties to the polyamide resin composition. This layered silicate typically has a thickness of 0.6 to 2 nm and a length of 0.002 to 1 μm. Component (c) of the present invention is characterized by the layered silicate being uniformly dispersed in the thermoplastic polyamide, each layer maintaining an average interlayer distance of 2 nm or more. Here, "interlayer distance" refers to the distance between the centers of gravity of the silicate layers, and "uniformly dispersed" refers to a state in which 50% or more, preferably 70% or more, of the layered silicate are dispersed parallel to each other and/or randomly, with a mixture of parallel and random layers, without forming agglomerates. Therefore, layered silicate is composed of fine layers with lengths of 1 to 1,000 nm and thicknesses of 0.6 to 2 nm. Examples of such layered silicates include layered phyllosilicate minerals composed of layered particles of magnesium silicate or aluminum silicate. Specific examples of layered silicates include smectite clay minerals such as montmorillonite, saponite, nontronite, hectorite, and stevensite, as well as vermiculite and halacite. These layered silicates may be natural or synthetic. Of these, montmorillonite is preferred. There are no particular limitations on the method for uniformly dispersing such layered silicates in polyamide resins. However, when the source of the layered silicate of the present invention is a multilayered clay mineral, it may be contacted with a swelling agent to expand the interlayer spaces and facilitate the incorporation of monomers between the layers, followed by mixing with a polyamide-forming monomer and polymerizing the monomer (see Japanese Patent Publication No. 8-22946). Alternatively, a polymeric compound may be used as a swelling agent to increase the interlayer spacing to 10 nm or more, and then the resulting mixture may be melt-kneaded with the polyamide resin or a resin containing the same to achieve uniform dispersion. The blending ratio of the layered silicate is preferably 0.05 to 30 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the polyamide component. A blending ratio of less than 0.05 parts by weight of the layered silicate results in a small improvement in the rigidity and heat resistance of the resulting molded article, while a blending ratio of more than 30 parts by weight results in a significant decrease in the fluidity of the resin composition, which is undesirable.
膨潤化剤としてはアミノ酸、又はナイロン塩などがある。その具体例としては ω−アミノウンデカン酸、ω−アミノドデカン酸など、及びジアミンとジカルボ ン酸の等モルからなる塩、例えばテトラメチレンジアムモニウムアジペイト、ヘ キサメチレンジアムモニウムアジペイト、ヘキサメチレンジアムモニウムセバケ イトからなるナイロン塩などがある。Swelling agents include amino acids and nylon salts, specific examples of which include ω-aminoundecanoic acid, ω-aminododecanoic acid, and the like, as well as equimolar salts of diamines and dicarboxylic acids, such as nylon salts of tetramethylenediammonium adipate, hexamethylenediammonium adipate, and hexamethylenediammonium sebacate.
(d)成分として用いられるシランカップリング剤は(a)成分、(b)成分 及び(c)成分を相互に結合させる結合剤である。このシランカップリング剤の 具体例としては、ビニルトリメトキシシ ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラ ン、ビニルトリアセチルシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ ン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ− グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジ メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリ シドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジ エトキシシラン、N−β−(アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 、N−β−(アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(ア ミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(アミノエチル )アミノプロピルエチルジメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)アミノプ ロピルエチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N− フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−〔N−(β−メタクリ ロキシエチル)−N,N−ジメチルアンモニウム(クロライド)〕プロピルメト キシシラン、及びスチリルジアミノシランなどが挙げられる。これらの中でも、 アルコキシ基などから水素原子を奪って脱離し易い基及び/又は極性基とビニル 基とを有するものが特に好ましく用いられる。The silane coupling agent used as component (d) is a bonding agent that bonds components (a), (b), and (c) to one another. Specific examples of this silane coupling agent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, vinyltriacetylsilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, N-β-(amino Examples of suitable silanes include N-(ethyl)aminopropyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane, N-β-(aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)aminopropylethyldimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)aminopropylethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-[N-(β-methacryloxyethyl)-N,N-dimethylammonium(chloride)]propylmethoxysilane, and styryldiaminosilane. Among these, those having a group that easily removes a hydrogen atom from an alkoxy group and/or a polar group and a vinyl group are particularly preferred.
シランカップリング剤の配合量は(a)成分、(b)成分及び(c)成分の合 計100重量部に対して0.1〜5.5重量部であることが好ましく、特に好ましくは0.2 〜3.0重量部である。シランカップリング剤の含有量が0.1重量部未満では、(a )成分、(b)成分及び(c)成分の相互結合が不十分になり、このため強度の 高い組成物が得られないことがある。またそれが5.5重量部を超えると、(c) 成分中のポリアミドが微細な繊維構造を形成することが困難になるのでモジュラ ス(弾性率)に優れた組成物を得ることが困難 になることがある。The amount of silane coupling agent is preferably 0.1 to 5.5 parts by weight, and particularly preferably 0.2 to 3.0 parts by weight, per 100 parts by weight of the total of components (a), (b), and (c). If the amount of silane coupling agent is less than 0.1 part by weight, the mutual bonding of components (a), (b), and (c) may be insufficient, and a high-strength composition may not be obtained. If the amount of silane coupling agent is more than 5.5 parts by weight, it may be difficult for the polyamide in component (c) to form a fine fibrous structure, making it difficult to obtain a composition with excellent modulus (elastic modulus).
(d)成分として用いられるシランカップリング剤とともに、有機過酸化物を 併用することができる。有機過酸化物を併用することにより(a)成分、(b) 成分、及び(c)成分樹脂の分子鎖上にラジカルが形成され、これがシランカッ プリング剤と反応して(a)成分、(b)成分及び(c)成分樹脂の相互の結合 が促進され、このようにすると(a)成分、(b)成分及び(c)成分がその界 面において相互に結合することになる。有機過酸化物としては、1分間の半減期 温度が、(a)成分の融点或いは(c)成分の融点のいずれか高い方と同一温度 からこの温度より30℃程高い温度迄の範囲内にあるものが好ましく用いられる。An organic peroxide can be used in combination with the silane coupling agent used as component (d). The use of an organic peroxide forms radicals on the molecular chains of the resins (a), (b), and (c). These radicals react with the silane coupling agent to promote the bonding between the resins (a), (b), and (c), thereby bonding the resins (a), (b), and (c) together at their interfaces. The preferred organic peroxide has a one-minute half-life temperature ranging from the melting point of component (a) or component (c), whichever is higher, to approximately 30°C above that temperature.
具体的に述べるならば有機過酸化物として、1分間の半減期温度が110〜250℃程 度のものが好ましく用いられる。このときの有機過酸化物の使用量は、(b)成 分100重量部に対して、0.01〜1.0重量部の範囲にあることが好ましい。Specifically, an organic peroxide having a one-minute half-life temperature of about 110 to 250° C. is preferably used. The amount of organic peroxide used is preferably in the range of 0.01 to 1.0 part by weight per 100 parts by weight of component (b).
本発明に用いられる有機過酸化物の具体例としては、1,1−ジ−t−ブチル パーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチル パーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、4,4 −ジ−t−ブチルパーオキシバレリン酸n−ブチルエステル、2,2−ビス(4 ,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン)プロパン、パーオキシネオデ カン酸、2,2,4−トリメチルペンチル、パーオキシネオデカン酸α−クミル 、パーオキシネオヘキサン酸t−ブチル、パーオキシピバリン酸t−ブチル、パ ーオキシ酢酸t−ブチル、パーオキシラウリン酸t−ブチル、パーオキシ安息香 酸t−ブチル、パーオキシイソフタル酸t−ブチルなどが挙げられる。Specific examples of organic peroxides that can be used in the present invention include 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, 2,2-di-t-butylperoxybutane, 4,4-di-t-butylperoxyvaleric acid n-butyl ester, 2,2-bis(4,4-di-t-butylperoxycyclohexane)propane, peroxyneodecanoic acid, 2,2,4-trimethylpentyl, α-cumyl peroxyneodecanoate, t-butyl peroxyneohexanoate, t-butyl peroxypivalate, t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxylaurate, t-butyl peroxybenzoate, and t-butyl peroxyisophthalate.
これらの中でも、1分間の半減期温度が、溶融混練温度ないしこ の温度より30℃程高い温度の範囲にあるもの、具体的には1分半減期温度が80〜 250℃程度のものが好ましく用いられる。Among these, those having a one-minute half-life temperature in the range of the melt-kneading temperature or a temperature about 30°C higher than that temperature, specifically those having a one-minute half-life temperature of about 80 to 250°C, are preferably used.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物において、(a)成分、(b)成分 、及び(c)成分の配合割合は下記の通りである。(a)成分100重量部に対し て、(b)成分のポリオレフィン樹脂は1〜40重量部、好ましくは2〜30重量部 、の割合で含まれる。(b)成分の含有割合が1重量部未満であると、得られる 繊維強化弾性体組成物を成形、例えばペレット状に成形することが困難であり、 ポリアミド繊維の配列方向に対して直角をなす方向の物性が低下するので好まし くない。また(b)成分の含有割合が40重量部を超えると、ゴム弾性の低い組成 物しか得られないので好ましくない。また、(c)成分は、(a)成分100重量 部に対し1〜70重量部、好ましくは1〜60重量部の割合で含まれる。(c)成分 の割合が1重量部未満であると、得られる組成物のモジュラス及び制動性能が不 十分になる。また(c)成分の含有割合が70重量部を越えると、得られる繊維強 化弾性体の伸びが不十分になる。(c)成分はその殆どが微細な繊維として(a )成分、(b)成分及び(d)成分からなるマトリックス中に均一に分散してい る。具体的には、好ましくは(c)成分の70重量%、より好ましくは80重量%、 更に好ましくは90重量%が微細な繊維として前記マトリックス中分散している。In the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention, the blending ratios of components (a), (b), and (c) are as follows: 1 to 40 parts by weight, preferably 2 to 30 parts by weight, of the polyolefin resin (b) per 100 parts by weight of component (a). A content of component (b) less than 1 part by weight is undesirable because it makes it difficult to mold the resulting fiber-reinforced elastomer composition, for example, into pellets, and the physical properties in the direction perpendicular to the polyamide fiber orientation are degraded. A content of component (b) greater than 40 parts by weight is undesirable because it results in a composition with low rubber elasticity. Component (c) is included in a ratio of 1 to 70 parts by weight, preferably 1 to 60 parts by weight, per 100 parts by weight of component (a). A content of component (c) less than 1 part by weight results in insufficient modulus and braking performance of the resulting composition. Furthermore, if the content of component (c) exceeds 70 parts by weight, the resulting fiber-reinforced elastic body will have insufficient elongation. Most of component (c) is uniformly dispersed as fine fibers in a matrix consisting of components (a), (b), and (d). Specifically, preferably 70% by weight, more preferably 80% by weight, and even more preferably 90% by weight of component (c) is dispersed as fine fibers in the matrix.
この分散繊維の平均繊維径は1μm以下であることが好ましくそのアスペクト比 (繊維長/平均繊維径の比)は20以上でありかつ1,000以下であることが好まし く、このようにすると、c成分繊維の分散性が良好になる。そして、(a)成分 、(b)成分、(c)成分はそれぞれの界面において互に結合している。The average fiber diameter of the dispersed fibers is preferably 1 μm or less, and their aspect ratio (ratio of fiber length to average fiber diameter) is preferably 20 or more and 1,000 or less. This ensures good dispersion of the c component fibers. Furthermore, components (a), (b), and (c) are mutually bonded at their respective interfaces.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物の製造方法について下記に説明する 。本発明方法は下記工程(1)〜(4)及び必要によ り工程(5)を含むものである。The method for producing the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention is described below. The method of the present invention comprises the following steps (1) to (4) and, optionally, step (5):
(1)(a)成分のガラス転移温度が0℃以下の少なくとも1種のゴム状ポリマ ーの少なくとも1部分(1部分又は全部)及び(b)成分のポリオレフィンを、 (d)成分のシランカップリング剤と溶融混練して(a)成分と(b)成分とを 含む溶融マトリックスを調製する工程、 (2)上記溶融マトリックスと、(c)成分の層状珪酸塩が分散した熱可塑性ポ リアミドとを、この熱可塑性ポリアミドの融点以上の温度で混練して化学変性し た溶融混練組成物を製造する工程、 (3)上記化学変性溶融混練組成物を、(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点 以上の温度(好ましくは当該融点より10℃以上高い温度)でダイスから押出す工 程、 (4)上記押出物を、(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点より低い温度にお いてドラフトをかけつつ延伸または圧延する工程、このときの延伸または圧延温 度は(b)成分の融点以下であってもよい。(1) melt-blending (partially or entirely) at least one rubbery polymer (a) having a glass transition temperature of 0°C or lower and a polyolefin (b) with a silane coupling agent (d) to prepare a molten matrix containing the components (a) and (b); (2) blending the molten matrix with a thermoplastic polyamide (c) having a layered silicate dispersed therein at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polyamide to produce a chemically modified melt-blended composition; (3) extruding the chemically modified melt-blended composition through a die at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polyamide (c) (preferably at least 10°C higher than the melting point); (4) stretching or rolling the extrudate while applying a draft at a temperature lower than the melting point of the thermoplastic polyamide (c), where the stretching or rolling temperature may be equal to or lower than the melting point of the thermoplastic polyamide (b).
(5)前記工程(1)において、(a)成分のうちの一部分のみが用いられたと きは、(a)成分のうちの残余分を、前記工程(4)によって得られた組成物と 混練してポリアミド繊維強化弾性体組成物を得る。前記工程(1)において、( a)成分の全部が用いられたときは、工程(5)は不要である。(5) When only a portion of component (a) is used in step (1), the remainder of component (a) is kneaded with the composition obtained in step (4) to obtain a polyamide fiber-reinforced elastomer composition. When all of component (a) is used in step (1), step (5) is unnecessary.
本発明のポリアミド繊維強化樹脂組成物の製造方法における各工程を更に詳細 に説明する。Each step in the method for producing the polyamide fiber-reinforced resin composition of the present invention will now be described in more detail.
工程(1):(a)成分のガラス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマーの全部 又は一部分及び(b)成分のポリオレフィンを、(d)成分のシランカップリン グ剤と溶融混練して(a)成分と(b)成分のマトリックスを調製する。この工 程(1)において、溶融混 練温度は(b)成分の融点以上であり、この融点よりも10℃以上高い温度である ことが好ましい。この混練を(b)成分の融点より10℃以上高い温度で行うと( a)成分と(b)成分とが(d)成分のシランカップリング剤と反応して反応性 マトリックスを形成する。溶融混練操作は樹脂及びゴムの混練において通常に使 用されている装置を用いることができる。このような装置として、バンバリー型 ミキサー、ニーダー、ニーダーエキストルーダー、オープンロール、一軸混練機 、二軸混練機などが用いられる。これらの装置は、工程(1)以降の工程におい ても用いられる。Step (1): A matrix of components (a) and (b) is prepared by melt-kneading all or a portion of component (a), a rubbery polymer having a glass transition temperature of 0°C or less, and component (b), a polyolefin, with component (d), a silane coupling agent. In this step (1), the melt-kneading temperature is equal to or higher than the melting point of component (b), preferably at least 10°C higher than this melting point. When this kneading is performed at a temperature at least 10°C higher than the melting point of component (b), components (a) and (b) react with the silane coupling agent of component (d) to form a reactive matrix. The melt-kneading operation can be performed using equipment commonly used in the kneading of resins and rubbers. Examples of such equipment include a Banbury mixer, kneader, kneader-extruder, open roll mill, single-screw kneader, and twin-screw kneader. These equipment can also be used in steps subsequent to step (1).
工程(2):上記反応マトリックスを(c)成分の層状珪酸塩が分散した熱可 塑性ポリアミドの複合体を、熱可塑性ポリアミドの融点以上の温度で混練して化 学変性した混練組成物を製造する。(c)成分を溶融混練する温度は(c)成分 のポリアミドの融点以上、好ましくは融点より10℃以上高い温度である。このよ うにすると(c)成分は(a)成分、(b)成分及び(d)成分からなる溶融マ トリックス中に微細な球状粒子の形成で分散する。Step (2): The reaction matrix is mixed with a thermoplastic polyamide composite having the layered silicate (c) dispersed therein at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polyamide to produce a chemically modified mixed composition. The temperature at which component (c) is melt mixed is equal to or higher than the melting point of the polyamide (c), preferably at least 10°C higher than the melting point. In this manner, component (c) is dispersed in the molten matrix consisting of components (a), (b), and (d) in the form of fine spherical particles.
工程(3):上記化学変性混練物を(c)成分の融点以上の温度(好ましくは 当該融点より10℃以上高い温度)でダイスから押出して、延伸又は圧延に供し得 る形状に成形する。押出工程において化学変性溶融混練物を、紡糸口金或いはイ ンフレーションダイ又はTダイから押出す。この押出し工程(3)は、(c)成 分の熱可塑性ポリアミドの融点より高い温度で行われる。具体的には、(c)成 分の熱可塑性ポリアミドの融点以上の温度、好ましくは10℃以上高い温度で実施 される。(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点以下で押出しても(c)成分の ポリアミド溶融粒子を微細な繊維状にすることができない。Step (3): The chemically modified mixture is extruded through a die at a temperature equal to or higher than the melting point of component (c) (preferably at least 10°C higher than the melting point) to form a shape suitable for stretching or rolling. In the extrusion step, the chemically modified molten mixture is extruded through a spinneret, inflation die, or T-die. This extrusion step (3) is carried out at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polyamide of component (c). Specifically, it is carried out at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polyamide of component (c), preferably at least 10°C higher. Extrusion below the melting point of the thermoplastic polyamide of component (c) does not allow the molten polyamide particles of component (c) to be formed into fine fibers.
工程(4):上記押出物を(c)成分の融点より低い温度におい て、ドラフトをかけつつ延伸または圧延する。押し出された紐状乃至糸状物を連 続的(c)成分の融点より低い温度に冷却して延伸または圧延処理する。延伸ま たは圧延処理は(c)成分の融点より低い温度で行われる。延伸または圧延処理 することにより、弾性体組成物を強化する強靭なポリアミド繊維が形成される。Step (4): The extrudate is stretched or rolled while being drafted at a temperature lower than the melting point of component (c). The extruded string-like or thread-like material is continuously cooled to a temperature lower than the melting point of component (c) and stretched or rolled. The stretching or rolling is carried out at a temperature lower than the melting point of component (c). By stretching or rolling, tough polyamide fibers that reinforce the elastomer composition are formed.
延伸または圧延は、例えば混練物を紡糸口金から押し出して紐状ないし糸状に紡 糸して、これを冷却し、ドラフトをかけつつボビンなどに巻き取るか又は切断し てペレットにするなどの方法で実施される。ここでドラフトを掛けるとは紡糸口 金速度より巻取速度を早くとることを言う。巻取速度/口金速度の比(ドラフト 比)は1.5〜100の範囲が好ましく、更に好ましくは2〜50の範囲であり、特に好 ましくは3〜30の範囲である。The drawing or rolling is carried out, for example, by extruding the kneaded material through a spinneret and spinning it into a string or filament, which is then cooled and either wound onto a bobbin while being subjected to draft or cut into pellets. "Drafting" here means setting the winding speed faster than the spinneret speed. The ratio of winding speed to spinneret speed (draft ratio) is preferably in the range of 1.5 to 100, more preferably in the range of 2 to 50, and particularly preferably in the range of 3 to 30.
上記のように(1),(2),(3)及び(4)工程の各々を工程毎に説明し てきたが、(a)成分、(b)成分、(c)成分及び(d)成分と、必要により 有機過酸化物などの夫々を供給できる第1供給口、第2供給口、第3供給口及び 第4供給口などを有し、かつこれらを混練するための第1混練帯、第2混練帯、 第3混練帯及び第4混練帯などを有する二軸押出機などを用いて連続的に処理す ることも可能である。そうすることにより本発明の製造方法をより経済的に、か つより安定して実施することができる。Although steps (1), (2), (3), and (4) have been described above, it is also possible to carry out continuous processing using a twin-screw extruder or the like having first, second, third, and fourth feed ports for feeding components (a), (b), (c), and (d), and optionally, an organic peroxide, and having first, second, third, and fourth kneading zones for kneading these components. This allows the production method of the present invention to be carried out more economically and stably.
工程(5):工程(1)において、(a)成分100重量部の一部分のみが用い られたときには、工程(4)により得られた組成物中に、(a)成分の残余分が 添加混練される。Step (5): When only a portion of 100 parts by weight of component (a) is used in step (1), the remainder of component (a) is added and kneaded into the composition obtained in step (4).
工程(5)に用いられる残余量の(a)成分は、工程(1)に用いられた一部 分の(a)成分と同種のものであってもよく、或は0℃以下のガラス転移温度を 有する異種のゴム状ポリマーであってもよい。The remaining amount of component (a) used in step (5) may be the same as the portion of component (a) used in step (1), or it may be a different rubbery polymer having a glass transition temperature of 0° C. or less.
工程(5)を実施する場合、100重量部の(a)成分のうちの0.05〜70重量部 を工程(1)において用い、残余の30〜99.5重量部を工程(5)において用いる ことが好ましい。この場合、工程(5)において用いられる(a)成分残余量は 、それが添加されるポリアミド繊維強化弾性体組成物〔工程(4)の製品〕の重 量の1/20以下であることが好ましく、1/10〜1/0.5であることがさらに好 ましい。このようにすると混練操作が容易になる。When step (5) is performed, it is preferable to use 0.05 to 70 parts by weight of 100 parts by weight of component (a) in step (1), and the remaining 30 to 99.5 parts by weight in step (5). In this case, the remaining amount of component (a) used in step (5) is preferably 1/20 or less, and more preferably 1/10 to 1/0.5, of the weight of the polyamide fiber-reinforced elastomer composition (the product of step (4)) to which it is added. This facilitates the kneading operation.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物は、加硫によって加硫物にすること ができる。この加硫は下記の方法により行うことができる。上記ポリアミド繊維 強化弾性体組成物を素練しながらこれに所定量のカーボンブラック、プロセスオ イル、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、その他の一次配合剤を添加して混練 する。この混練に用いられる装置は通常のゴムの配合で使用される装置、例えば プラベンダープラストグラフ、ロール、バンバリーミキサーなどを用いることが 好ましい。この混練の後、混練物に硫黄などの加硫剤及び加硫促進剤をオープン ロール上で添加してさらに混練するこの混練物を、圧縮成形機、押出機、射出成 形機などを用いて成形し、加熱して加硫する。このようにして本発明のポリアミ ド繊維強化弾性体組成物の加硫物が得られる。The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention can be vulcanized to form a vulcanizate. This vulcanization can be carried out by the following method. While masticating the polyamide fiber-reinforced elastomer composition, predetermined amounts of carbon black, process oil, antioxidant, zinc oxide, stearic acid, and other primary compounding ingredients are added and kneaded. The kneading equipment used is preferably a device commonly used in rubber compounding, such as a Prabender Plastograph, roll, or Banbury mixer. After this kneading, a vulcanizing agent such as sulfur and a vulcanization accelerator are added to the kneaded mixture on an open roll and further kneaded. The kneaded mixture is molded using a compression molding machine, extruder, injection molding machine, or the like, and heated for vulcanization. In this manner, a vulcanized polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention is obtained.
この発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物は主に(a)成分及び(b)成分 がマトリックスを形成しており、このマトリックス中に(c)成分の層状珪酸塩 とポリアミドとの複合体の微細な繊維が均一に分散しており、(a)成分及び( b)成分と、層状珪酸塩分散ポリアミドの微細な繊維とが(d)成分のシランカ ップリング剤を介してそれらの界面で互いに強固に結合している。そしてこの構 造によって、繊維強化効果が発現される。In the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of this invention, components (a) and (b) form a matrix, with fine fibers of a composite of layered silicate and polyamide (component (c)) uniformly dispersed within this matrix. Components (a) and (b) and the fine fibers of the layered silicate-dispersed polyamide are firmly bonded to each other at their interfaces via the silane coupling agent (component (d)). This structure provides the fiber-reinforcement effect.
工程(5)における繊維強化樹脂組成物とそれに添加される残余 量の(a)成分との混練温度は、繊維強化樹脂組成物中の微細な短繊維を構成す る(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点より低く、(b)成分のポリオレフィ ンの融点より高い温度であればよい。工程(5)において熱可塑性ポリアミドの 融点より高い温度で混練を行うと、繊維強化樹脂組成物中の微細な短繊維が溶解 して球状の粒子などに変形してしまうことがあるから好ましくない。また、(b )成分のポリオレフィン樹脂の融点より低い温度で混練すると、ポリアミド繊維 の分散の均一性が不十分になりこのため目標強度、及び伸びが得られないことが ある。具体的には(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点よりも20℃低く、(b )成分のポリオレフィンの融点より10℃高い温度を用いることが好ましい。The mixing temperature for the fiber-reinforced resin composition and the remaining amount of component (a) added thereto in step (5) should be lower than the melting point of the thermoplastic polyamide (c), which constitutes the fine short fibers in the fiber-reinforced resin composition, and higher than the melting point of the polyolefin (b). Mixing at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polyamide in step (5) is undesirable because the fine short fibers in the fiber-reinforced resin composition may melt and deform into spherical particles. Mixing at a temperature lower than the melting point of the polyolefin resin (b) may result in insufficient uniformity of polyamide fiber dispersion, which may prevent the target strength and elongation from being achieved. Specifically, a temperature 20°C lower than the melting point of the thermoplastic polyamide (c) and 10°C higher than the melting point of the polyolefin (b) is preferred.
又、工程(5)に供される、繊維強化樹脂組成物はペレットの形状を有してい ることが好ましい。ペレット状の繊維強化樹脂組成物を用いることにより、この 繊維強化樹脂組成物は、(a)成分の添加分と均一に混練され、微細な繊維が均 一に分散したポリアミド繊維強化弾性体組成物が容易に得られる。The fiber-reinforced resin composition used in step (5) is preferably in the form of pellets. By using a pelletized fiber-reinforced resin composition, the fiber-reinforced resin composition can be uniformly mixed with the added amount of component (a), and a polyamide fiber-reinforced elastomer composition in which fine fibers are uniformly dispersed can be easily obtained.
工程(5)におけるこの混練の際にカーボンブラック、プロセスオイル、亜鉛 華、ステアリン酸、老化防止剤を投入し混練してもよい。この時混練物の温度が 上昇するが、(c)成分の熱可塑性ポリアミドの融点より高くならないように必 要に応じて温度を制御する。混練温度は、好ましくは160〜180℃であり、混練時 間は好ましくは1〜5分である。この時には室温〜100℃で各種加硫剤及び加硫 助剤の必要量を一緒に又は順次に混練してもよい。十分に混練分散された組成物 をシート状に引き出す。得られたシートを成形し加硫すると繊維強化弾性体の加 硫物が得られる。この時の加硫剤の量は、(a)成分の合計量100重量部に対し て0.1〜5.0重量部、であることが好ましく特に0.5〜3.0重量部であることがさら に好ま しい。加硫助剤の量は、(a)成分の合計量100重量部に対して0.01〜2.0重量部 であることが好ましく特に0.1〜1.0重量部であることがより好ましい。During the kneading process in step (5), carbon black, process oil, zinc oxide, stearic acid, and antioxidants may be added and kneaded. The temperature of the kneaded mixture rises during this process, but is controlled as necessary so as not to exceed the melting point of the thermoplastic polyamide (component (c)). The kneading temperature is preferably 160 to 180°C, and the kneading time is preferably 1 to 5 minutes. Various vulcanizing agents and vulcanization aids may be added together or sequentially in the required amounts at room temperature to 100°C. The thoroughly kneaded and dispersed composition is drawn into a sheet. The resulting sheet is molded and vulcanized to obtain a fiber-reinforced elastomer vulcanizate. The amount of vulcanizing agent used is preferably 0.1 to 5.0 parts by weight, and more preferably 0.5 to 3.0 parts by weight, per 100 parts by weight of the total amount of component (a). The amount of vulcanization aid is preferably 0.01 to 2.0 parts by weight, and more preferably 0.1 to 1.0 parts by weight, per 100 parts by weight of the total amount of component (a).
本発明方法において、加硫剤として、公知の加硫剤、例えば硫黄、有機過酸化 物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウムなどの金属酸化物などを用いることができる 。In the method of the present invention, known vulcanizing agents, such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, and metal oxides such as magnesium oxide, can be used.
また加硫助剤としてはアルデヒド・アンモニア類、アルデヒド・アミン類、グ アニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカルバメート類 、キサンテートなどを用いることができる。Vulcanization aids that can be used include aldehydes, ammonia compounds, aldehydes, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, and xanthates.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物に加硫剤などを添加して行われる加 硫において、その加硫温度は、100〜180℃程度であることが好ましい。但し、加 硫温度はポリアミド繊維強化弾性体組成物中の微細な繊維を構成する熱可塑性樹 脂の融点よりも低い温度である必要がある。この熱可塑性樹脂の融点以上の温度 で加硫を行うと、繊維強化樹脂組成物の調製の段階で形成された繊維が溶解して しまい、モジュラスの高いポリアミド繊維強化弾性体組成物を得ることができな くなる。When vulcanizing the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention by adding a vulcanizing agent, the vulcanization temperature is preferably about 100 to 180°C. However, the vulcanization temperature must be lower than the melting point of the thermoplastic resin that constitutes the fine fibers in the polyamide fiber-reinforced elastomer composition. If vulcanization is carried out at a temperature above the melting point of the thermoplastic resin, the fibers formed during the preparation of the fiber-reinforced resin composition will dissolve, making it impossible to obtain a polyamide fiber-reinforced elastomer composition with a high modulus.
本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物には、前記成分の他に、カーボンブ ラック、ホワイトカーボン、活性炭酸カルシウム、超微粒子珪酸マグネシウム、 ハイスチレン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変成メラミン樹脂、クマロンイ ンデン樹脂、石油樹脂などの補助剤、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム 、クレー、亜鉛華、珪草土、再生ゴム、粉末ゴム、エボナイト粉など各種の充填 剤、アミン・アルデヒド類、アミン・ケトン類、アミン類、フェノール類、イミ ダゾール類、含硫黄系酸化防止剤、含燐系酸化防止剤などの安定剤、及び各種顔 料を含んでいてもよい。In addition to the above-mentioned components, the polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention may contain auxiliary agents such as carbon black, white carbon, activated calcium carbonate, ultrafine magnesium silicate, high-styrene resin, phenolic resin, lignin, modified melamine resin, coumarone-indene resin, and petroleum resin; various fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, zinc oxide, diatomaceous earth, reclaimed rubber, powdered rubber, and ebonite powder; stabilizers such as amine-aldehydes, amine-ketones, amines, phenols, imidazoles, sulfur-containing antioxidants, and phosphorus-containing antioxidants; and various pigments.
実施例 本発明を下記実施例によりさらに説明するが、これらの実施例は、本発明の範 囲を制限するものではない。EXAMPLES The present invention is further illustrated by the following examples, which are not intended to limit the scope of the invention.
下記実施例及び比較例において、ポリアミド繊維強化弾性体組成物、及びその 他の繊維強化樹脂組成物の物性は下記方法により測定した。In the following examples and comparative examples, the physical properties of the polyamide fiber-reinforced elastomer composition and other fiber-reinforced resin compositions were measured by the following methods.
(1)未加硫物の物性; (A)有機複合層状珪酸塩含有量:;熱重量分析法で層状珪酸塩複合ポリアミド (モンモリロナイト複合ナイロン)を650℃で強熱して、その灼熱残差重量から 次式で換算して求めた。(1) Physical properties of unvulcanized product: (A) Organic composite layered silicate content : The layered silicate composite polyamide (montmorillonite composite nylon) was ignited at 650°C by thermogravimetric analysis, and the ignition residue weight was calculated using the following formula:
有機複合モンモリロナイト含有量(%)=w/(a×b) w;灼熱残差重量% a;有機分を換算した無機分割合(0.791) b;結晶水を換算した無機分割合(0.9462) (B)繊維形状:;形態・分散性と平均繊維径:熱キシレンに溶解して繊維分を 取り出して洗浄した後に走査型電子顕微鏡で観察して微細な繊維で分散している 場合は分散性良好として分散した微細繊維200本について上記の走査型電子顕微 鏡で観察して電子顕微鏡画像から繊維径を測定し、その平均を求めて平均繊維径 とした。 Organic composite montmorillonite content (%) = w/(a x b) w: Ignition residue weight % a: Inorganic content converted into organic content (0.791) b: Inorganic content converted into water of crystallization (0.9462) (B) Fiber shape : Form, dispersibility and average fiber diameter: After dissolving in hot xylene, the fibers were extracted and washed, and observed under a scanning electron microscope. If the fibers were found to be dispersed as fine fibers, the dispersibility was determined to be good. 200 dispersed fine fibers were observed under the above scanning electron microscope, and the fiber diameters were measured from the electron microscope image. The average of these measurements was taken as the average fiber diameter.
(C)ムーニー粘度:;温度100℃でムーニー粘度ML1+4を測定した。(C) Mooney viscosity : Mooney viscosity ML1+4 was measured at a temperature of 100°C.
(2)加硫物の物性; (A)引張物性:;JIS K6251に準じて23℃、引張速度500mm/min.で引張強度、 100%弾性率、300%弾性率及び伸びを測定してMPa及び%でそれぞれ示した。(2) Physical properties of vulcanizates: (A) Tensile properties : Tensile strength, 100% modulus of elasticity, 300% modulus of elasticity and elongation were measured at 23°C and a pulling rate of 500 mm/min in accordance with JIS K6251, and expressed in MPa and %, respectively.
(B)硬度:;JIS K6253に準じてJIS-Aタイプで測定した。(B) Hardness : Measured using a JIS-A type tester in accordance with JIS K6253.
(C)耐摩耗性:;JIS K6254に準じてランボーン摩耗試験を行って比較例1を1 00として指数で示した。(C) Abrasion resistance : A Lambourn abrasion test was carried out in accordance with JIS K6254, and the abrasion resistance was expressed as an index, with Comparative Example 1 being 100.
(D)動摩擦係数:;JIS K7125に準じて試料厚さ0.2mm以下として幅80mm、長さ 200mmの長方形として相手材として透明ガラス板を使用して荷重200g、引張速度 500mm/min.で測定して滑りにくさの目安として値が大きい方が優れている。参考例1 (層状珪酸塩含有ポリアミドの調製) 大気圧下で、撹拌機及び温度調節器を装備した容量20リットルのハステロイ製 反応器中に、層状珪酸塩として、一単位の幅が平均0.95nm、長さが約100nmのモ ンモリロナイト100gと蒸留水10リットルとを入れ、モンモリロナイトを水中に 分散させた。この分散液を35℃に保持しながら、これに51.2gの12−アミノドデ カン酸と24ミリリットルの濃塩酸を加えて5分間撹拌した後、粒子を濾過捕集し た。更にこの粒子を、濾液が中性になるまで水洗した後これを濾過捕集し、80℃ において48時間真空乾燥した。この操作により12−アミノドデカン酸イオンとモ ンモリロナイトの複合体(以下、モンモリロナイト複合体と記す)を調製した。(D) Dynamic friction coefficient : according to JIS K7125, a specimen is measured with a thickness of 0.2mm or less, a rectangular specimen with a width of 80mm and a length of 200mm, a transparent glass plate as a counter material, a load of 200g, a pulling speed of 500mm/min., and the larger the value, the better the slipperiness.Reference Example 1 (preparation of layered silicate-containing polyamide) Under atmospheric pressure, in a 20L Hastelloy reactor equipped with a stirrer and a temperature controller, 100g of layered silicate, montmorillonite, with an average width of 0.95nm and a length of about 100nm, and 10L of distilled water are put in, and montmorillonite is dispersed in water.While maintaining this dispersion at 35 ℃, 51.2g of 12-aminododecanoic acid and 24ml of concentrated hydrochloric acid are added, and the mixture is stirred for 5 minutes, and the particles are collected by filtration. The particles were then washed with water until the filtrate became neutral, collected by filtration, and dried in vacuum at 80°C for 48 hours, yielding a complex of 12-aminododecanoic acid ions and montmorillonite (hereinafter referred to as the montmorillonite complex).
複合体中の層状珪酸塩含有量は約80%であった。次に10kgのε−カプロラクタム 、1kgの蒸留水及び180gの上記モンモリロナイト複合体を前記反応器中に入れ て100℃で反応系が均一になるように撹拌した。更に温度を260℃に上げて15kg/ cm2の加圧(窒素加圧)下で1時間撹拌した。その後常圧にもどして260℃で3時 間反応させて、反応容器の下部ノズルから反応混合物をストランド状に取出し、 水冷し、カッティングして、ポリアミド(平均分子量15,000)とモンモリロナイ ト粒子とからなるペレットを得た。このペレットを90℃の熱水中に浸漬して未反 応のモノマー及びオリゴマーを抽出・除去し、90℃において48時間真空乾燥した 。得られた層状珪酸塩含有ポリアミド(モンモリロナイト複合ナイロン6)を65 0℃に強熱し、その灼熱残差重量からモンモリロナイト複合体の含有量を測定し たところ、2.0%であ った。この結果を表1に示す。参考例2〜4 (層状珪酸塩含有ポリアミドの調製) 参考例2〜4の各々において、参考例1と同様にして層状珪酸塩含有ポリアミ ドを調製した。但し、参考例1に使用したものと同一のモンモリロナイト複合体 の使用量を、270g、360g又は720gとし、これを10kgのε−カプロラクタム及 び水1リットルを使用して参考例1と同様にしてモンモリロナイト複合ナイロン 6を製造した。このモンリトナイト複合ナイロン6中のモンモリロナイト複合体 含有量はそれぞれ3.0%、4.1%及び7.9%であった。この結果を表1に示す。The layered silicate content in the composite was approximately 80%. Next, 10 kg of ε-caprolactam, 1 kg of distilled water, and 180 g of the above-mentioned montmorillonite composite were added to the reactor and stirred at 100°C until the reaction mixture was homogenous. The temperature was then raised to 260°C and stirred for 1 hour under a pressure of 15 kg/ cm² (nitrogen pressure). The pressure was then returned to atmospheric pressure and the reaction continued at 260°C for 3 hours. The reaction mixture was then discharged in the form of strands from the bottom nozzle of the reactor, cooled with water, and cut into pellets consisting of polyamide (average molecular weight 15,000) and montmorillonite particles. The pellets were immersed in hot water at 90°C to extract and remove unreacted monomers and oligomers, and then vacuum-dried at 90°C for 48 hours. The resulting layered silicate-containing polyamide (montmorillonite-composite nylon 6) was ignited at 650°C, and the montmorillonite composite content was determined from the ignition residue weight, which was 2.0%. The results are shown in Table 1. Reference Examples 2 to 4 (Preparation of Layered Silicate-Containing Polyamide) In each of Reference Examples 2 to 4, a layered silicate-containing polyamide was prepared in the same manner as in Reference Example 1. However, the amount of the same montmorillonite complex used in Reference Example 1 was changed to 270 g, 360 g, or 720 g, and 10 kg of ε-caprolactam and 1 liter of water were used to produce montmorillonite-composite nylon 6 in the same manner as in Reference Example 1. The montmorillonite complex content in this montmorillonite-composite nylon 6 was 3.0%, 4.1%, and 7.9%, respectively. The results are shown in Table 1.
表1 参考例5((a)成分の1部分を含む本発明用ポリアミド繊維強化樹脂組成物の 調製) (a)成分とし天然ゴム(SRM-L)100重量部、(b)成分とし低密度ポリエチ レン(宇部興産製、F522、融点110℃、メルトフローインデックス5g/10分)100 重量部、(d)成分として1.5重量部のγ−メタクリロキシプロピルトリメトキ シシランとをバンバリー型ミキサーで(b)成分の融点以上の温度110℃で溶融 混練してシラン変性マトリックスを調製し、これを温度170℃においてダンプし た後、ペレット化した。このペレット200重量部と、参考例1において用いられ たものと同一のモンモリロナイト複合ナイロン6からなる(c)成分50重量部と を、250℃に加熱した二軸押出機で混 練してノズルからストランド状に押出し、ドラフト比20で、室温で引き取り、こ れらペレタイザーを用いてペレット化した。このペレットから(a)成分と(b )成分を熱キシレンで抽出除去して(c)成分のモンモリロナイト複合ナイロン 6からなる微細な繊維を走査型電子顕微鏡で観察したところ平均繊維径は0.2μ mであった。Table 1 Reference Example 5 (Preparation of a Polyamide Fiber-Reinforced Resin Composition of the Present Invention Containing a Portion of Component (a)) 100 parts by weight of natural rubber (SRM-L) as component (a), 100 parts by weight of low-density polyethylene (F522, manufactured by Ube Industries, Ltd., melting point 110°C, melt flow index 5 g/10 min) as component (b), and 1.5 parts by weight of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane as component (d) were melt-blended in a Banbury mixer at 110°C, a temperature above the melting point of component (b), to prepare a silane-modified matrix. This was dumped at 170°C and pelletized. 200 parts by weight of this pellet was mixed with 50 parts by weight of component (c), which consisted of the same montmorillonite-composite nylon 6 used in Reference Example 1, in a twin-screw extruder heated to 250°C, extruded into strands from the nozzle, taken up at room temperature, and pelletized using a pelletizer. Components (a) and (b) were extracted and removed from the pellets with hot xylene, and the resulting fine fibers of component (c), consisting of montmorillonite-composite nylon 6, were observed under a scanning electron microscope and found to have an average fiber diameter of 0.2 μm.
結果を表2に示した。参考例6〜7 ((a)成分の1部分を含む本発明用ポリアミド繊維強化樹脂組成 物の調製) 参考例6〜7の各において、(c)成分のモンモリロナイト複合ナイロン6 100重量部及び200重量部を使用したことを除き、その他は参考例5と同様にして 繊維強化樹脂組成物を得た。評価結果を表2に示す。参考例8〜10 ((a)成分の1部分を含む本発明用ポリアミド繊維強化樹脂組成 物の調製) 参考例8〜10の各々において、(c)成分のモンモリロナイト複合ナイロン6 50重量部を使用したことを除き、その他は参考例5と同様にして、繊維強化樹 脂組成物を得た。評価結果を表2に示す。参考例11 (比較用ポリアミド繊維強化樹脂組成物の調製) (c)成分のモンモリロナイト複合ナイロン6を使用せず、その代りに、ナイ ロン6 50重量部を使用したことを除き、その他は参考例5と同様にして、繊維 強化樹脂組成物を得た。評価結果を表2に示す。The results are shown in Table 2. Reference Examples 6 to 7 (Preparation of polyamide fiber-reinforced resin compositions of the present invention containing a portion of component (a)) In each of Reference Examples 6 to 7, fiber-reinforced resin compositions were obtained in the same manner as Reference Example 5, except that 100 parts by weight and 200 parts by weight of montmorillonite-composite nylon 6, component (c), were used. The evaluation results are shown in Table 2. Reference Examples 8 to 10 (Preparation of polyamide fiber-reinforced resin compositions of the present invention containing a portion of component (a)) In each of Reference Examples 8 to 10, fiber-reinforced resin compositions were obtained in the same manner as Reference Example 5, except that 50 parts by weight of montmorillonite-composite nylon 6, component (c), was used. The evaluation results are shown in Table 2. Reference Example 11 (Preparation of comparative polyamide fiber-reinforced resin composition) A fiber-reinforced resin composition was obtained in the same manner as Reference Example 5, except that 50 parts by weight of nylon 6, component (c), was used instead of montmorillonite-composite nylon 6, without using the montmorillonite-composite nylon 6. The evaluation results are shown in Table 2.
表2 (a):ゴム状ポリマー (b):ポリオレフィン (c):モンモリロナイト複合PA6 (d):シランカップリング剤実施例1 参考例5の繊維強化樹脂組成物5重量部及び、(a)成分追加分として天然ゴ ム(SRM-L)の98重量部に、カーボンブラック(HAF)、プロセスオイル、亜鉛華、ス テアリン酸、老化防止剤、加硫促進剤及び硫黄を表4の配合表に従って配合した 。配合手順は160℃に加熱したブラベンダープラストグラフに天然ゴム、繊維強 化樹脂組成物を投入して30秒間素練し、次にこれにカーボンブラック、プロセス オイル、亜鉛華、ステアリン酸、及び老化防止剤を記載の順に添加して4分間混 練し、これに、80℃に加熱されたオープンロール上 において、硫黄及び加硫促進剤を配向した。得られた配合物を145℃で30分間加 硫してポリアミド繊維強化弾性体組成物を得た。カーボンブラックを配合した時 の配合物のムーニー粘度、及び加硫物の物性を測定した。その結果を表3に示す 。実施例2〜5 実施例2〜5の各々において、参考例5の繊維強化樹脂組成物、10,15,25又 は50重量部と、(a)成分追加分96,94,90又は80重量部とを用いたことを除き 、その他は、実施例1と同様にして配合、加硫して加硫ポリアミド繊維強化弾性 体組成物を得た。配合物のムーニー粘度、及び加硫物の物性を測定した。その結 果を表3に示す。比較例1 参考例5の繊維強化樹脂組成物を使用せず、天然ゴムのみを使用して実施例1 と同様にして配合し、加硫した。結果を表3に示す。この加硫物の動摩擦係数が 低く劣っていた。比較例2〜3 比較例2及び3の各々において、繊維強化樹脂組成物として参考例6のもの24 0重量部又は参考例7のもの120重量部を使用し、天然ゴムの添加量を20又は80重 量部としたことを除き、その他は実施例1と同様にして配合、加硫した。結果を 表3に示す。得られた加硫物の伸びが小さく非弾性体であり、耐摩耗性も小さく 劣っていた。Table 2 (a): Rubber-like polymer, (b): Polyolefin, (c): Montmorillonite composite PA6, (d): Silane coupling agent . Example 1 : Five parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 5 and 98 parts by weight of natural rubber (SRM-L) as additional component (a) were blended with carbon black (HAF), process oil, zinc oxide, stearic acid, antioxidant, vulcanization accelerator, and sulfur according to the formulation shown in Table 4. The blending procedure involved adding the natural rubber and fiber-reinforced resin composition to a Brabender Plastograph heated to 160°C and masticating for 30 seconds. The carbon black, process oil, zinc oxide, stearic acid, and antioxidant were then added in the listed order and kneaded for 4 minutes. The sulfur and vulcanization accelerator were then oriented on an open roll heated to 80°C. The resulting blend was vulcanized at 145°C for 30 minutes to obtain a polyamide fiber-reinforced elastomer composition. The Mooney viscosity of the blend containing carbon black and the physical properties of the vulcanized product were measured. The results are shown in Table 3. Examples 2 to 5: In each of Examples 2 to 5, 10, 15, 25, or 50 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 5 and 96, 94, 90, or 80 parts by weight of additional component (a) were used, but vulcanization was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain vulcanized polyamide fiber-reinforced elastomer compositions. The Mooney viscosity of the compounds and the physical properties of the vulcanizates were measured. The results are shown in Table 3. Comparative Example 1 : Compounding and vulcanization were carried out in the same manner as in Example 1, using only natural rubber without the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 5. The results are shown in Table 3. The dynamic friction coefficient of the vulcanizate was low and inferior. Comparative Examples 2 and 3: In each of Comparative Examples 2 and 3, 240 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 6 or 120 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 7 was used, and compounding and vulcanization were carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of natural rubber added was 20 or 80 parts by weight. The results are shown in Table 3. The resulting vulcanizate had low elongation and was inelastic, and also had poor abrasion resistance.
表3 (a):ゴム状ポリマー (b):ポリオレフィン (c):モンモリロナイト複合PA6実施例6〜7 実施例6,7の各々において、参考例5の繊維強化樹脂組成物10又は25重量部 と、(a)成分追加分として天然ゴム66又は50重量部 、及びブタジエンゴム(宇部興産製、UBEPOL-150)30重量部又は40重量部と、表 4に示す組成の配合剤を用いたことを除き、その他は実施例1と同様に配合、加 硫した。結果を表5に示す。Table 3 (a): Rubber-like polymer (b): Polyolefin (c): Montmorillonite composite PA6 Examples 6-7 In each of Examples 6 and 7, 10 or 25 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 5, 66 or 50 parts by weight of natural rubber and 30 or 40 parts by weight of butadiene rubber (UBEPOL-150, manufactured by Ube Industries) as additional component (a), and compounding ingredients of the composition shown in Table 4 were used, but otherwise compounded and vulcanized in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
表4 比較例4〜5 比較例4〜5の各々において繊維強化樹脂組成物を配合せず、実施例6又は7 と同様にして、(a)成分の追加物として天然ゴム70又は60重量部、及びブタジ エンゴム30重量部又は40重量部を用いたことを除き、その他は実施例4と同様に して弾性体組成物の加硫物を調製した。結果を表5に示す。得られた加硫体の引 張弾性率が小さく劣っていた。実施例8〜12 実施例8〜12において、それぞれ参考例6,7,8,9,10又は11の繊維強化 樹脂組成物9,10,10,10又は10重量部と、(a)成分の追加分として天然ゴム 97,97.5,97,97又は97重量部を用いたことを除き、その他は実施例6と同様に して弾性体組成物加硫物を調製した。結果を表5に示す。比較例6 参考例11の繊維強化樹脂組成物25重量部と、(a)成分の追加分として、天然 ゴム90重量部を用いたことを除き、その他は実施例6と同様にして弾性体組成物 加硫物を調製した。結果を表5に示す。得られた加硫物の動摩擦係数が小さく劣 っていた。Table 4 Comparative Examples 4-5: In Comparative Examples 4-5, vulcanized elastomer compositions were prepared in the same manner as in Example 4, except that no fiber-reinforced resin composition was blended, and 70 or 60 parts by weight of natural rubber and 30 or 40 parts by weight of butadiene rubber were used as the additional components of component (a) in the same manner as in Example 6 or 7. The results are shown in Table 5. The resulting vulcanized elastomers had low, inferior tensile moduli. Examples 8-12: In Examples 8-12, vulcanized elastomer compositions were prepared in the same manner as in Example 6, except that 9, 10, 10, 10, or 10 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Examples 6, 7, 8, 9, 10, or 11, respectively, and 97, 97.5, 97, 97, or 97 parts by weight of natural rubber were used as the additional components of component (a). The results are shown in Table 5. Comparative Example 6 An elastomer composition vulcanizate was prepared in the same manner as in Example 6, except that 25 parts by weight of the fiber-reinforced resin composition of Reference Example 11 and 90 parts by weight of natural rubber were used as an additional component (a). The results are shown in Table 5. The dynamic friction coefficient of the resulting vulcanizate was low and inferior.
表5 (a):ゴム伏ポリマー (b):ポリオレフィン (c):モンモリロナイト複合PA6 産業上の利用可能性 本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物は、ゴム状ポリマーとポリオレフィ ンを含むマトリックス中に熱可塑性ポリアミドの微細な繊維が分散した繊維強化 弾性体であり、更にこのポリアミドの微細な繊維中に層状珪酸塩がミクロに分散 しているので、本発明の組成物は加工性がよく、引張強度及び弾性率において、 優れており、さらに、特に耐摩耗性と摩擦性能とのバランスにおいて優れている 。本発明のポリアミド繊維強化弾性体組成物は、タイヤ、ローラー、床材及び履 物などの用途に好適なものである。Table 5 (a): Rubber polymer (b): Polyolefin (c): Montmorillonite composite PA6 Industrial Applicability The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention is a fiber-reinforced elastomer in which fine thermoplastic polyamide fibers are dispersed in a matrix containing a rubbery polymer and a polyolefin, and since layered silicate is further dispersed at a microscopic level in the fine polyamide fibers, the composition of the present invention has good processability, excellent tensile strength and elastic modulus, and particularly an excellent balance between abrasion resistance and friction performance. The polyamide fiber-reinforced elastomer composition of the present invention is suitable for applications such as tires, rollers, flooring materials, and footwear.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 77:00) (72)発明者 浅野 之彦 千葉県市原市五井南海岸8番の1 宇部興 産株式会社高分子研究所内 (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI C08L 77:00) (72) Inventor Yukihiko Asano 8-1 Goi Minamikaigan, Ichihara City, Chiba Prefecture, Japan Ube Industries, Ltd. Polymer Research Laboratory (Note) This publication is based on the gazette published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act) and is unrelated to this publication.
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