JP6715656B2 - Easy-open fiber material and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、開繊性に優れた繊維材料及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber material having excellent openability and a manufacturing method thereof.
プラスチックは軽量である反面、構造用材料として用いるには弾性率が小さく適当でない場合が多い。そこで、ガラス繊維のような弾性率が大きい繊維材料と複合化した繊維強化プラスチック(FRP)とすることで比強度の大きな材料として用いられる。FRPとしては一般的にガラス繊維を強化材として用いるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)や炭素繊維を用いる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が知られているが、他にも引張強度の大きな合成繊維を用いるものや、また、最近ではセルロース等の天然繊維を用いるものもある。 Although plastic is lightweight, it is often unsuitable for use as a structural material because of its small elastic modulus. Therefore, a fiber reinforced plastic (FRP) compounded with a fiber material having a large elastic modulus such as glass fiber is used as a material having a large specific strength. As FRP, generally, glass fiber reinforced plastic (GFRP) using glass fiber as a reinforcing material and carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using carbon fiber are known, but synthetic fiber having a large tensile strength is also used. There are also those that use natural fibers such as cellulose recently.
プラスチックを強化するにはある程度の繊維長が必要である。理想的な強度を出す繊維長は10mm以上とも言われている。また、FRPは繊維方向の引張には強いが、繊維と直交する方向の引張には弱い。このため、高強度が必要な場合には、繊維を用いて布を織り、織った布を繊維の方向が異なるように複数枚重ね複合化することが多い。しかしこの方法でも、厚み方向の強度を高くすることは容易ではなく、強度向上を目指して種々の手法が開発されている。 Some fiber length is required to reinforce plastics. It is said that the fiber length that gives ideal strength is 10 mm or more. Further, FRP is strong in tension in the fiber direction but weak in tension in the direction orthogonal to the fiber. For this reason, when high strength is required, a cloth is often woven using fibers, and a plurality of woven cloths are laminated and combined so that the directions of the fibers are different. However, even with this method, it is not easy to increase the strength in the thickness direction, and various methods have been developed in order to improve the strength.
他に、短く切断した繊維を用いるFRP製造方法がある。この方法では、前述の方法よりも絶対的な強度では劣るが、安価且つ簡便に製造可能であり、等方的な強度特性をもつ構造物を造ることが可能である。繊維と樹脂を混練したペレット状のFRPを用いる押出成形は、形状自由度も高く工程が簡単なことから様々なものへ応用されている。 In addition, there is a FRP manufacturing method using short cut fibers. Although this method is inferior in absolute strength to the above-mentioned method, it can be manufactured inexpensively and easily, and a structure having isotropic strength characteristics can be manufactured. Extrusion molding using pellet-shaped FRP obtained by kneading fibers and resin is applied to various products because it has a high degree of freedom in shape and the process is simple.
この2つの方法の長所を併せ持つ方法として期待される製造方法として、LFT−D(長繊維強化熱可塑性プラスチック−直接成形法)がある。この方法は、繊維を(切断すること無く)直接樹脂と混練し、ペレット等に加工すること無く成形する点が特徴的である。ペレットにしないことでペレットサイズよりも長い繊維長が維持されることが期待できる。 LFT-D (long fiber reinforced thermoplastics-direct molding method) is a manufacturing method that is expected to have the advantages of these two methods. This method is characterized in that the fibers are directly kneaded (without cutting) with the resin and molded without being processed into pellets or the like. It can be expected that a fiber length longer than the pellet size can be maintained by not forming the pellet.
しかしながら、樹脂と繊維との混練が充分でないと繊維と樹脂との馴染みが悪く繊維が偏在することで充分な性能が出ないことがある。反対に混練の強度がある限度を超えると、混練の過程で繊維が破断してしまい、狙いの繊維長が得られないというジレンマが存在する。 However, if the resin and the fiber are not sufficiently kneaded, the fiber and the resin may not be well-adapted to each other and the fibers may be unevenly distributed, resulting in insufficient performance. On the other hand, if the kneading strength exceeds a certain limit, the fibers are broken during the kneading process, and there is a dilemma that the desired fiber length cannot be obtained.
ここで繊維の破断が進行する混練強度の下限を上昇させるには繊維を予め開繊しておくことが望ましい。通常、開繊を行う際には繊維の束(繊維束)を扱いたり叩いたり空気流を吹き付けたりして行うが、その際に繊維間の付着性や摩擦により充分な開繊ができないおそれがあった。そのため、繊維の開繊性を向上することが望まれている。 Here, in order to increase the lower limit of the kneading strength at which breakage of the fibers proceeds, it is desirable to open the fibers in advance. Usually, when opening, the bundle of fibers (fiber bundle) is handled, tapped, or blown with an air stream. However, there is a possibility that sufficient opening may not be possible due to adhesion between fibers or friction. there were. Therefore, it is desired to improve the fiber openability.
また、繊維の開繊性を向上すると、撚糸の製造時や織布の製造時において単繊維間での滑りが生じて均一な製品を得ることが可能になる。 Further, when the fiber openability is improved, slippage between single fibers occurs during the production of twisted yarns or the production of woven fabrics, and a uniform product can be obtained.
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、開繊性に優れた易開繊性繊維材料及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an easily openable fiber material having excellent openability and a method for producing the same.
(A)上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討を行い、以下の発明を完成した。すなわち、本発明の易開繊性繊維材料は、繊維径が30μm以下の単繊維からなる繊維材料と、前記単繊維の表面に一次粒子として付着し、粒径が5nm以上200nm以下であるシリカを主成分とする粒子材料とを有する。 (A) In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive studies and completed the following invention. That is, the easily openable fiber material of the present invention comprises a fiber material composed of a single fiber having a fiber diameter of 30 μm or less, and silica having a particle diameter of 5 nm or more and 200 nm or less, which is attached to the surface of the single fiber as primary particles. And a particulate material as a main component.
一次粒子として付着した粒子材料は複数の単繊維を束ねた際に隣接する単繊維の間で存在することが予測される。その結果、存在するシリカがコロとして作用して摺動抵抗を低減したり、存在するシリカが楔となって繊維の間の密着を防止したりして開繊性を向上することが期待できる。ここで、粒子材料が「一次粒子として付着している」とは、SEMなどにより直接的に観察したときに粒子材料が離散的に存在している場合のほか、粒子材料が複数凝集しているように見えたとしても隣接する単繊維が相対移動するときに容易に解砕可能な程度の力で凝集している場合も含む概念である。「隣接する単繊維が相対移動するときに容易に解砕可能な程度の力で凝集している」かどうかは易開繊性繊維材料を束ねた際に粒子材料を含まないものと比べて単繊維間で摺動させたり離間させたりする際の抵抗が低減できるかどうかで判断できる。単繊維間で摺動させたり離間させたりする際の抵抗は単繊維を束ねた後に捩ったり折り曲げたりする際に必要な力により測定可能である。また、「易開繊性」との語は粒子材料が存在しない場合と比較して相対的に開繊性が高いことを意味するものであり、開繊性を示す値に絶対値としての下限値が存在することを意味しない。 It is expected that the particulate material attached as the primary particles will exist between adjacent single fibers when a plurality of single fibers are bundled. As a result, it can be expected that the existing silica acts as a roller to reduce the sliding resistance, or the existing silica serves as a wedge to prevent the fibers from adhering to each other, thereby improving the openability. Here, "the particle material is attached as primary particles" means that the particle material is discretely present when directly observed by an SEM or the like, or that a plurality of particle materials are aggregated. Even if it looks like this, it is a concept including a case where adjacent single fibers are aggregated with a force that can be easily broken when they relatively move. Whether or not “adjacent monofilaments are aggregated with a force that allows them to be easily broken when they move relative to each other” depends on whether the single fibers are bundled with the easy-open fiber material and does not contain the particulate material. It can be judged whether the resistance when sliding or separating the fibers can be reduced. The resistance when sliding or separating the single fibers can be measured by the force required when twisting or bending the single fibers after bundling them. In addition, the term "easy opening property" means that the opening property is relatively high as compared with the case where no particle material is present, and the lower limit of the value showing the opening property as an absolute value. It does not mean that the value exists.
なお、特許文献1には硬化前の樹脂中にナノメートルサイズの粒子を分散させたものを連続繊維に含浸させた後、ダイの中で引張り硬化させる方法が開示されている。特許文献1の方法を採用すると引張りに必要な力を低減することができる。 Patent Document 1 discloses a method of impregnating continuous fibers with resin in which nanometer-sized particles are dispersed in a resin before curing and then tensile-curing the resin in a die. When the method of Patent Document 1 is adopted, the force required for pulling can be reduced.
上述した(1)の発明は以下に記載する(B)〜(F)の構成要素のうちの1つ以上を任意に組み合わせることができる。
(B)前記粒子材料は、式(1):−OSiX1X2X3で表される官能基と、式(2):−OSiY1Y2Y3で表される官能基とを表面にもつ。このような粒子材料は単繊維の表面での分散性が良いから開繊性が向上できる。
In the invention of (1) described above, one or more of the components of (B) to (F) described below can be arbitrarily combined.
(B) The particle material has a functional group represented by the formula (1): —OSiX 1 X 2 X 3 and a functional group represented by the formula (2): —OSiY 1 Y 2 Y 3 on the surface. Hold. Since such a particle material has a good dispersibility on the surface of the single fiber, the openability can be improved.
上記式(1)、(2)中;X1はフェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基であり;X2、X3は−OSiR3及び−OSiY4Y5Y6よりそれぞれ独立して選択され;Y1はRであり;Y2、Y3はR及び−OSiY4Y5Y6よりそれぞれ独立して選択される。Y4はRであり;Y5及びY6は、R及び−OSiR3からそれぞれ独立して選択され;Rは炭素数1〜3のアルキル基から独立して選択される。なお、X2、X3、Y2、Y3、Y5、及びY6の何れかは、隣接する官能基のX2、X3、Y2、Y3、Y5、及びY6の何れかと−O−にて結合しても良い。
(C)前記繊維材料は複数の前記単繊維が束になった繊維束である。繊維束の状態にすることにより単繊維の表面及び単繊維の間に確実に粒子材料を存在させることが可能になる。
(D)前記粒子材料の量は前記単繊維の表面積を基準として2%以上存在する。この範囲にすることにより高い効果が得られる。なお、粒子材料の面積は単繊維の表面に対しての投影面積である。
(E)前記粒子材料は前記単繊維の表面に分散して付着する。前述したように粒子材料は単繊維同士の摺動により解砕する程度の凝集は許容されるが、最初から粒子材料がバラバラに存在させることにより、粒子材料が単繊維間に入り込みやすくなって高い開繊性が実現できる。
(F)前記単繊維が連続長繊維であり、長繊維強化熱可塑性プラスチックが有する繊維材料である。開繊性が高い繊維材料は挿入された金型内にて開繊されて均一に拡がることができる。
(G)上記課題を解決する本発明の易開繊性繊維材料の製造方法は、繊維径が30μm以下の単繊維を紡糸する工程と、前記単繊維を複数本束ねる工程と、粒径が5nm以上200nm以下であるシリカを主成分とする粒子材料を前記紡糸工程後に前記単繊維の表面に一次粒子として付着させる工程とを有する。
In the above formulas (1) and (2); X 1 is a phenyl group, a vinyl group, an epoxy group, a methacryl group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, an isocyanate group, or an acryl group; and X 2 and X 3 are -OSiR 3 and -OSiY 4 Y 5 Y 6 are each independently selected from; Y 1 is an R; Y 2, Y 3 are each selected from R and -OSiY 4 Y 5 Y 6 independently. Y 4 is R; Y 5 and Y 6 are each independently selected from R and —OSiR 3 ; R is independently selected from an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Note that any of X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 is any of adjacent functional groups X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 . You may combine with the heel -O-.
(C) The fiber material is a fiber bundle in which a plurality of the single fibers are bundled. By making the fiber bundle, it becomes possible to ensure that the particulate material is present between the surface of the single fiber and the single fiber.
(D) The amount of the particulate material is 2% or more based on the surface area of the single fiber. A high effect can be obtained by setting this range. The area of the particle material is a projected area on the surface of the single fiber.
(E) The particulate material is dispersed and attached to the surface of the single fiber. As mentioned above, the particle material is allowed to agglomerate to the extent that it breaks up due to the sliding of the single fibers, but by allowing the particle material to exist from the beginning, it becomes easy for the particle material to enter between the single fibers. Openability can be realized.
(F) The single fiber is a continuous long fiber, which is a fiber material included in the long fiber reinforced thermoplastic. The fiber material having high fiber-opening property can be opened and evenly spread in the inserted mold.
(G) A method for producing an easily-open fiber material according to the present invention, which solves the above-mentioned problems, comprises a step of spinning single fibers having a fiber diameter of 30 μm or less, a step of bundling a plurality of the single fibers, and a particle diameter of 5 nm. After the spinning step, a particle material containing silica as a main component and having a particle size of 200 nm or more is attached as primary particles to the surface of the single fiber after the spinning step.
上述の(A)に開示するような易開繊性繊維材料を製造することができる。
(H)更に(G)の製造方法において、前記粒子材料として、メチルエチルケトンに再分散でき、且つ嵩密度が450g/L以下であり、上述の式(1)で表される官能基と、上述の式(2)で表される官能基とを表面にもつものが採用できる。
An easily openable fiber material as disclosed in (A) above can be manufactured.
(H) Further, in the production method of (G), as the particle material, a functional group represented by the above formula (1), which can be redispersed in methyl ethyl ketone, and has a bulk density of 450 g/L or less, Those having a functional group represented by the formula (2) on the surface can be adopted.
本発明の易開繊性繊維材料及びその製造方法について以下実施形態に基づき詳細に説明を行う。本実施形態の易開繊性繊維材料は先述したLFT−Dに用いることができるほか、通常の繊維材料と同じ用途に用いることができる。開繊性が高いことは(易開繊性)繊維材料を原料として次段階の製品を製造しようとするときに有利な効果を発揮できる。LFT−DはFRPを製造する際に用いる繊維材料を長繊維(連続繊維や50mm以上の繊維)のまま用いるものである。
(易開繊性繊維材料)
本実施形態の易開繊性繊維材料は繊維材料と粒子材料と必要に応じて採用されるその他部材とを有する。
・繊維材料
繊維材料は単繊維からなる。単繊維は繊維径が30μm以下である。繊維長は特に限定しない。長繊維(例えば10mm以上、30mm以上、100mm以上、連続長繊維)を採用することが望ましい。
The easily openable fiber material and the manufacturing method thereof of the present invention will be described in detail based on the following embodiments. The easily openable fiber material of the present embodiment can be used for the above-mentioned LFT-D, and can be used for the same purpose as a normal fiber material. High openability can exhibit an advantageous effect when a product of the next stage is to be manufactured using a fiber material (easy openability) as a raw material. LFT-D uses the fiber material used when manufacturing FRP as a continuous fiber (a continuous fiber or a fiber of 50 mm or more) as it is.
(Easy opening fiber material)
The easily openable fiber material of the present embodiment has a fiber material, a particle material, and other members that are adopted as necessary.
-Fiber material Fiber material consists of single fibers. The single fiber has a fiber diameter of 30 μm or less. The fiber length is not particularly limited. It is desirable to adopt long fibers (for example, 10 mm or more, 30 mm or more, 100 mm or more, continuous long fibers).
単繊維は枝分かれが無いものが殆どであるが、枝分かれが存在するものでも良い。単繊維を構成する材料は特に限定されず、有機繊維、無機繊維のどちらでも良い。例えば、ガラス繊維・炭素繊維・ポリエステル繊維・アラミド繊維・ポリエチレン繊維・ボロン繊維などが挙げられる。単繊維の表面は樹脂との親和性を向上するなどの何らかの表面処理が為されていても良い。また、サイジングなどの加工が為されていても良い。 Most monofilaments have no branching, but those having branching may also be used. The material forming the single fiber is not particularly limited, and either organic fiber or inorganic fiber may be used. For example, glass fiber, carbon fiber, polyester fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, boron fiber, etc. may be mentioned. The surface of the single fiber may be subjected to some surface treatment such as improving the affinity with the resin. In addition, processing such as sizing may be performed.
更に繊維材料の形態としては単繊維そのままの状態でもよいし、複数本束ねた繊維束の状態でも良い。繊維束にするときには平行に揃えたトウとしても良いし、撚り合わせた形態でも良い。トウを形成した場合の太さは特に限定されない。また繊維材料はスプールに巻取ったものでも良いし、その他の形態でも良い。
・粒子材料
粒子材料は繊維材料を構成する単繊維の表面に一次粒子として付着している。一次粒子として付着しているかどうかは先述したとおりの方法で確認できる。粒子材料を一次粒子として付着させる方法としては特に限定されず、式(1)及び式(2)に示す官能基を表面に導入する方法が例示できる。特にX1としてフェニル基を有する官能基が導入されることが好ましい。
Furthermore, the form of the fiber material may be a single fiber as it is or a plurality of fiber bundles. When forming a fiber bundle, the tows may be arranged in parallel or may be twisted. The thickness of the tow formed is not particularly limited. Further, the fiber material may be wound on a spool or may be in another form.
-Particle material The particle material adheres as primary particles to the surface of the single fiber that constitutes the fiber material. Whether or not they are attached as primary particles can be confirmed by the method as described above. The method of attaching the particle material as primary particles is not particularly limited, and examples thereof include a method of introducing the functional groups represented by Formula (1) and Formula (2) onto the surface. Particularly, it is preferable to introduce a functional group having a phenyl group as X 1 .
粒子材料は粒径が5nm以上200nm以下である。特に20nm以下であることが好ましい。粒子材料はシリカを主成分とする。「シリカを主成分とする」とはケイ素が「SiO2」の量に換算したときに全体の質量を基準として50%以上含有することをいう。例えばシリカの結晶からなる粒子を含んでも良いし、シリカを複酸化物として含有しても良い。ケイ素以外には酸素を含むほか、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、鉄、チタンなどが含有できる。
・繊維材料表面への粒子材料の付着
粒子材料は繊維材料を構成する単繊維の表面に一次粒子として付着している。一次粒子として付着しているかどうかの判断は以下の通りである。まずSEM写真などを用いて外観から判断し、単繊維の表面に存在する粒子材料が離散した状態であったり、一層であれば一次粒子として付着していると判断する。二層以上である場合粒子材料が一様に存在しており、局所的な偏り(凝集)が存在しないように単繊維の表面を被覆している場合には一次粒子として付着していると判断する。凝集した塊が存在する場合には、簡単に分離できる状態であるかどうかで判断する。分離できるかどうかは粒子材料を構成する一次粒子の形状を変化させず、一次粒子にまで分離できるかどうかで判断する。最終的にはどのような状態であっても一次粒子の形状を変化させずに分離できれば一次粒子として付着していると判断する。
The particle material has a particle size of 5 nm or more and 200 nm or less. It is particularly preferably 20 nm or less. The particle material is mainly composed of silica. Means that it contains at least 50% of the total mass as a reference when converted to the amount of "silica as a main component""SiO2" silicon and. For example, particles made of silica crystals may be contained, or silica may be contained as a double oxide. In addition to silicon, it may contain oxygen, as well as aluminum, zirconium, zinc, iron, titanium and the like.
-Adhesion of particulate material to the surface of the fibrous material The particulate material adheres to the surface of the single fiber constituting the fibrous material as primary particles. The judgment as to whether or not the particles are attached as primary particles is as follows. First, it is judged from the appearance using a SEM photograph or the like, and it is judged that the particle material existing on the surface of the single fiber is in a dispersed state, or if it is a single layer, it is attached as primary particles. If there are two or more layers, the particle material is present uniformly, and if the surface of the single fiber is coated so that there is no local bias (aggregation), it is determined that they are attached as primary particles. To do. If there are aggregated lumps, judge whether they can be easily separated. Whether or not the particles can be separated is determined by whether or not the particles can be separated into primary particles without changing the shape of the primary particles constituting the particle material. Ultimately, if the particles can be separated in any state without changing the shape of the primary particles, it is determined that they are attached as primary particles.
付着は共有結合・イオン結合・水素結合・ファンデルファールス力等どのような力で結合されるものであっても良い。 The attachment may be performed by any force such as covalent bond, ionic bond, hydrogen bond, van der Waals force.
粒子材料は繊維材料の表面をその表面積を基準として1%以上覆うことができる量(被覆率1%以上)とすることが好ましい。粒子材料の面積は繊維材料の表面に投射したときの面積である。被覆率は顕微鏡下で観察して得られた粒子材料の面積から算出できる。
(易開繊性繊維材料の製造方法)
本実施形態の易開繊性繊維材料の製造方法は紡糸工程と束ねる工程と付着工程とを有する。紡糸工程は単繊維を紡糸する工程である。単繊維の紡糸は採用する単繊維の種類により適正に行うことができ特に限定しない。束ねる工程は単繊維を束ねてトウを形成する工程である。付着工程は紡糸工程にて紡糸された単繊維の表面に粒子材料を付着させる工程で在る。付着工程は束ねる工程との関係で前後を問わない。
・付着工程
付着工程にて単繊維の表面に粒子材料を付着させる方法は特に限定しない。以下例示する。なお、以下の記載において「繊維材料」と記載した場合には特に明示しない限り単繊維の状態でも束ねたトウの状態でも良い。また、スプールを形成した後に行っても良い。
The amount of the particulate material is preferably such that the surface of the fibrous material can be covered by 1% or more based on the surface area (coverage of 1% or more). The area of the particulate material is the area when projected onto the surface of the fiber material. The coverage can be calculated from the area of the particulate material obtained by observing under a microscope.
(Method of manufacturing easily openable fiber material)
The method for producing an easily-open fiber material according to this embodiment includes a spinning step, a bundling step, and an attaching step. The spinning process is a process of spinning single fibers. The spinning of the single fiber can be appropriately performed depending on the type of the single fiber used and is not particularly limited. The bundling step is a step of bundling single fibers to form a tow. The attaching step is a step of attaching the particulate material to the surface of the single fiber spun in the spinning step. The attaching step may be before or after in relation to the bundling step.
-Adhesion step The method of adhering the particulate material to the surface of the single fiber in the adhesion step is not particularly limited. An example is given below. In the following description, when the term “fiber material” is used, it may be in a single fiber state or a bundled tow state unless otherwise specified. Further, it may be performed after forming the spool.
粒子材料中に繊維材料を接触させる。粒子材料はそのままの状態・気体により流動化した状態・液中に分散してスラリーとした状態のいずれでも良い。粒子材料を流動化した状態・スラリーとした状態とした後、繊維材料に噴霧することができる。繊維材料との接触や繊維材料への噴霧を行うときには静止状態の繊維材料に対して行っても良いし、繊維材料を移動させながら行っても良い。繊維材料の移動としては繊維長方向への移動が例示できる。例えば紡糸工程又は束ねる工程直後の繊維材料をそのまま引き出して粒子材料を接触乃至噴霧させた後、その繊維材料を巻取ることができる。また、紡糸工程乃至は束ねる工程後に一旦スプールを形成した後、スプールの状態又はスプールから引き出して粒子材料と接触又は噴霧を行うことができる。粒子材料をスラリーとして用いた場合にはその後に使用した分散媒を乾燥させる工程をもつ。
・表面処理を行った粒子材料及びその調製方法について
表面処理を行った粒子材料を製造する方法を以下に例示する。表面処理された粒子材料(表面処理済み粒子材料)は、式(1):−OSiX1X2X3で表される官能基と、式(2):−OSiY1Y2Y3で表される官能基とが表面に結合している。以下、式(1)で表される官能基を第1の官能基と呼び、式(2)で表される官能基を第2の官能基と呼ぶ。
The fibrous material is brought into contact with the particulate material. The particulate material may be in the state as it is, fluidized by a gas, or dispersed in a liquid to form a slurry. The particulate material can be sprayed on the fibrous material after being made into a fluidized state or a slurry state. The contact with the fiber material or the spraying to the fiber material may be performed on the fiber material in a stationary state, or may be performed while moving the fiber material. An example of the movement of the fiber material is movement in the fiber length direction. For example, the fibrous material immediately after the spinning step or the bundling step may be directly drawn out and contacted or sprayed with the particulate material, and then the fibrous material may be wound. In addition, after the spool is once formed after the spinning step or the bundling step, the state of the spool or the state of pulling out from the spool can be contacted or sprayed with the particulate material. When the particle material is used as a slurry, it has a step of drying the dispersion medium used thereafter.
-Regarding the surface-treated particle material and the preparation method thereof, a method for producing the surface-treated particle material is exemplified below. The surface-treated particle material (surface-treated particle material) includes a functional group represented by the formula (1): —OSiX 1 X 2 X 3 and a formula (2): —OSiY 1 Y 2 Y 3. Functional groups bound to the surface. Hereinafter, the functional group represented by formula (1) will be referred to as a first functional group, and the functional group represented by formula (2) will be referred to as a second functional group.
第1の官能基におけるX1は、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基である。X2、X3は、それぞれ、−OSiR3又は−OSiY4Y5Y6である。Y4はRである。Y5、Y6は、それぞれ、R又は−OSiR3である。 X 1 in the first functional group is a phenyl group, a vinyl group, an epoxy group, a methacryl group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, an isocyanate group, or an acryl group. X 2, X 3 are each -OSiR 3 or -OSiY 4 Y 5 Y 6. Y 4 is R. Y 5, Y 6 are each, R or -OSiR 3.
第2の官能基におけるY1はRである。Y2、Y3は、それぞれ、−OSiR3又は−OSiY4Y5Y6である。 Y 1 in the second functional group is R. Y 2, Y 3 are each -OSiR 3 or -OSiY 4 Y 5 Y 6.
第1の官能基および第2の官能基に含まれる−OSiR3が多い程、表面処理済み粒子材料の表面にRを多く持つ。第1の官能基および第2の官能基に含まれるR(炭素数1〜3のアルキル基)が多い程、表面処理済み粒子材料は凝集し難い。 The more -OSiR 3 included in the first functional group and a second functional group, having a number R to the surface of the surface treated particulate material. The more R (alkyl group having 1 to 3 carbon atoms) contained in the first functional group and the second functional group, the more difficult the surface-treated particle material is to aggregate.
第1の官能基に関していえば、X2、X3がそれぞれ−OSiR3である場合に、Rの数が最小となる。また、X2およびX3がそれぞれ−OSiY4Y5Y6であり、かつ、Y5、Y6がそれぞれ−OSiR3である場合に、Rの数が最大となる。 As for the first functional group, the number of R is the minimum when X 2 and X 3 are each —OSiR 3 . When X 2 and X 3 are -OSiY 4 Y 5 Y 6 and Y 5 and Y 6 are -OSiR 3 , the number of R is the maximum.
第2の官能基に関していえば、Y2、Y3がそれぞれ−OSiR3である場合に、Rの数が最小となる。また、Y2およびY3がそれぞれ−OSiY4Y5Y6であり、かつ、Y5、Y6がぞれぞれ−OSiR3である場合に、Rの数が最大となる。 As for the second functional group, the number of R is the minimum when Y 2 and Y 3 are each —OSiR 3 . Further, when Y 2 and Y 3 are each —OSiY 4 Y 5 Y 6 and each of Y 5 and Y 6 is —OSiR 3 , the number of R is maximum.
第1の官能基に含まれるX1の数、第1の官能基に含まれるRの数、第2の官能基に含まれるRの数は、RとX1との存在数比や、粒子材料の粒径や用途に応じて適宜設定すれば良い。 The number of X 1 contained in the first functional group, the number of R contained in the first functional group, and the number of R contained in the second functional group are the abundance ratio of R and X 1 or particles. It may be set appropriately according to the particle size of the material and the application.
なお、X2、X3、Y2、Y3、Y5、及びY6の何れかは、隣接する官能基のX2、X3、Y2、Y3、Y5、及びY6の何れかと−O−にて結合しても良い。例えば、第1の官能基のX2、X3、Y5、及びY6の何れかが、この第1の官能基に隣接する第1の官能基のX2、X3、Y5、及びY6の何れかと−O−にて結合していても良い。同様に、第2の官能基のY2、Y3、Y5、及びY6の何れかが、この第2の官能基に隣接する第2の官能基のY2、Y3、Y5、及びY6の何れかと−O−にて結合していても良い。さらには、第1の官能基のX2、X3、Y5、及びY6の何れかが、この第1の官能基に隣接する第2の官能基のY2、Y3、Y5、及びY6の何れかと−O−にて結合していても良い。 Note that any of X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 is any of adjacent functional groups X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 . You may combine with the heel -O-. For example, any one of X 1 , X 3 , Y 5 , and Y 6 of the first functional group may be X 2 , X 3 , Y 5 , and Y 2 of the first functional group adjacent to the first functional group. It may be bonded to any of Y 6 via —O—. Similarly, any of the second functional groups Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 is the second functional group adjacent to the second functional group Y 2 , Y 3 , Y 5 , And Y 6 may be bonded to each other via —O—. Furthermore, any one of X 2 , X 3 , Y 5 , and Y 6 of the first functional groups is Y 2 , Y 3 , Y 5 of the second functional group adjacent to the first functional group, And Y 6 may be bonded to each other via —O—.
表面処理済み粒子材料において、第1の官能基と第2の官能基との存在数比が1:12〜1:60であれば、表面処理済み粒子材料の表面にX1とRとがバランス良く存在する。このため、第1の官能基と第2の官能基との存在数比が1:12〜1:60である表面処理済み粒子材料は、樹脂に対する親和性および凝集抑制効果に特に優れる。また、X1が表面処理済み粒子材料の単位表面積(nm2)あたり0.5〜2.5個であれば、表面処理済み粒子材料の表面に充分な数の第1の官能基が結合し、第1の官能基および第2の官能基に由来するRもまた充分な数存在する。したがってこの場合にも、樹脂に対する親和性および粒子材料の凝集抑制効果が充分に発揮される。 In the surface-treated particle material, when the abundance ratio of the first functional group to the second functional group is 1:12 to 1:60, X 1 and R are balanced on the surface of the surface-treated particle material. Exists well. Therefore, the surface-treated particle material in which the abundance ratio of the first functional group to the second functional group is 1:12 to 1:60 is particularly excellent in the affinity for the resin and the effect of suppressing aggregation. Further, when X 1 is 0.5 to 2.5 per unit surface area (nm 2 ) of the surface-treated particle material, a sufficient number of first functional groups are bonded to the surface of the surface-treated particle material. , R derived from the first functional group and the second functional group are also present in sufficient numbers. Therefore, also in this case, the affinity for the resin and the effect of suppressing the aggregation of the particle material are sufficiently exhibited.
何れの場合にも、表面処理済み粒子材料の単位表面積(nm2)あたりのRは、1個〜10個であるのが好ましい。この場合には、表面処理済み粒子材料の表面に存在するX1の数とRの数とのバランスが良くなり、樹脂に対する親和性および表面処理済み粒子材料の凝集抑制効果との両方がバランス良く発揮される。 In any case, R per unit surface area (nm 2 ) of the surface-treated particle material is preferably 1 to 10. In this case, the balance between the number of X 1 and the number of R existing on the surface of the surface-treated particle material is good, and both the affinity for the resin and the effect of suppressing aggregation of the surface-treated particle material are well balanced. To be demonstrated.
表面処理済み粒子材料においては、粒子材料の表面に存在していた水酸基の全部が第1の官能基または第2の官能基で置換されているのが好ましい。第1の官能基と第2の官能基との和が、表面処理済み粒子材料の単位表面積(nm2)あたり2.0個以上であれば、表面処理済み粒子材料において、粒子材料の表面に存在していた水酸基のほぼ全部が第1の官能基または第2の官能基で置換されているといえる。 In the surface-treated particle material, it is preferable that all the hydroxyl groups existing on the surface of the particle material are substituted with the first functional group or the second functional group. When the sum of the first functional group and the second functional group is 2.0 or more per unit surface area (nm 2 ) of the surface-treated particle material, in the surface-treated particle material, the surface of the particle material is It can be said that almost all of the existing hydroxyl groups are substituted with the first functional group or the second functional group.
表面処理済み粒子材料は、表面にRを持つ。これは、赤外線吸収スペクトルによって確認できる。詳しくは、表面処理済み粒子材料の赤外線吸収スペクトルを固体拡散反射法で測定すると、2962±2cm−1にC−H伸縮振動の極大吸収がある。このため、表面処理済み粒子材料であるか否かは、赤外線吸収スペクトルによって確認できる。 The surface-treated particulate material has R on the surface. This can be confirmed by the infrared absorption spectrum. Specifically, when the infrared absorption spectrum of the surface-treated particle material is measured by the solid-state diffuse reflection method, there is a maximum absorption of C—H stretching vibration at 2962±2 cm −1 . Therefore, it can be confirmed by the infrared absorption spectrum whether or not it is the surface-treated particle material.
また、上述したように表面処理済み粒子材料は凝集し難い。したがって、表面処理済み粒子材料は粒径の小さな粒子材料に適用できる。例えば、表面処理済み粒子材料は、平均粒径3nm〜5000nm程度にできる。平均粒径3〜200nmの粒子材料に適用するのが好ましい。 Further, as described above, the surface-treated particle material is hard to aggregate. Therefore, the surface-treated particle material can be applied to a particle material having a small particle size. For example, the surface-treated particle material can have an average particle size of about 3 nm to 5000 nm. It is preferably applied to a particle material having an average particle size of 3 to 200 nm.
なお、表面処理済み粒子材料は、例え僅かに凝集した場合にも、超音波処理することによって再度分散可能である。詳しくは、表面処理済み粒子材料をメチルエチルケトンに分散させたものに、発振周波数39kHz、出力500Wの超音波を照射することで、表面処理済み粒子材料を実質的に一次粒子にまで分散できる。このときの超音波照射時間は10分間以下で良い。表面処理済み粒子材料が一次粒子にまで分散したか否かは、粒度分布を測定することで確認できる。詳しくは、この粒子材料のメチルエチルケトン分散材料をマイクロトラック装置等の粒度分布測定装置で測定し、粒子材料の粒度分布があれば、表面処理済み粒子材料が一次粒子にまで分散したといえる。 It should be noted that the surface-treated particle material can be dispersed again by ultrasonic treatment even if it is slightly aggregated. Specifically, by irradiating an ultrasonic wave having an oscillation frequency of 39 kHz and an output of 500 W to a dispersion of the surface-treated particle material in methyl ethyl ketone, the surface-treated particle material can be substantially dispersed into primary particles. At this time, the ultrasonic wave irradiation time may be 10 minutes or less. Whether or not the surface-treated particle material is dispersed into primary particles can be confirmed by measuring the particle size distribution. Specifically, the methyl ethyl ketone dispersion material of this particle material is measured with a particle size distribution measuring device such as a Microtrac device, and if there is a particle size distribution of the particle material, it can be said that the surface-treated particle material is dispersed into primary particles.
表面処理済み粒子材料は、凝集し難いため、水やアルコール等の液状媒体に分散されていない粒子材料として提供できる。この場合、液状媒体の持ち込みがないために、樹脂材料用のフィラーとして好ましく用いられる。 Since the surface-treated particle material is hard to aggregate, it can be provided as a particle material that is not dispersed in a liquid medium such as water or alcohol. In this case, since the liquid medium is not brought in, it is preferably used as a filler for the resin material.
表面処理済み粒子材料は嵩密度が450g/L以下であることが望ましい。本明細書における嵩密度の測定は筒井理化学器械株式会社製:電磁振動式カサ密度測定器(MVD−86型)を使用して行う。具体的には試料槽としての上部500μm篩に測定対象のサンプルを投入し、加速度4Gの条件で電磁振動により上部・下部の2つの500μm篩を通してサンプルを分散させ100mLの試料容器に落下投入した後、質量を測定し、その質量と体積とからかさ密度を算出した。自重による嵩密度の低下を防止するため測定は落下投入後1時間以内に実施する。 The surface-treated particle material preferably has a bulk density of 450 g/L or less. The bulk density in this specification is measured using an electromagnetic vibration type bulk density measuring device (MVD-86 type) manufactured by Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd. Specifically, after the sample to be measured is put into the upper 500 μm sieve as a sample tank, the sample is dispersed by electromagnetic vibration under the condition of an acceleration of 4 G through the two upper and lower 500 μm sieves and dropped into a 100 mL sample container. , The mass was measured, and the bulk density was calculated from the mass and the volume. In order to prevent the bulk density from decreasing due to its own weight, the measurement should be carried out within 1 hour after the dropping.
好ましい上限としては400g/L、350g/L、300g/L、250g/Lが挙げられる。好ましい下限としては100g/Lが挙げられる。嵩密度をこれら上限よりも下の値にすることにより一次粒子の分離がより確実に行われる。また、嵩密度をこれら下限よりも上の値にすることで嵩が小さく取り扱いやすくなる。 Preferred upper limits include 400 g/L, 350 g/L, 300 g/L and 250 g/L. A preferable lower limit is 100 g/L. By setting the bulk density to a value below these upper limits, the separation of the primary particles can be performed more reliably. Further, when the bulk density is set to a value above these lower limits, the bulk is small and handling becomes easy.
粒子材料に表面処理を行って表面処理済み粒子材料を得る方法としては、水を含む液状媒体中で、シランカップリング剤およびオルガノシラザンによって粒子材料を表面処理する工程(表面処理工程)を持つ。シランカップリング剤は、3つのアルコキシ基と、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基(すなわち上記のX1)とを持つ。 The method for surface-treating the particle material to obtain the surface-treated particle material has a step of surface-treating the particle material with a silane coupling agent and organosilazane in a liquid medium containing water (surface treatment step). The silane coupling agent has three alkoxy groups and a phenyl group, a vinyl group, an epoxy group, a methacryl group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, an isocyanate group, or an acryl group (that is, X 1 described above).
シランカップリング剤で表面処理することで、粒子材料の表面に存在する水酸基がシランカップリング剤に由来する官能基で置換される。シランカップリング剤に由来する官能基は式(3);−OSiX1X4X5で表される。式(3)で表される官能基を第3の官能基と呼ぶ。第3の官能基におけるX1は式(1)で表される官能基におけるX1と同じである。X4、X5は、それぞれ、アルキコキシ基である。オルガノシラザンで表面処理することで、第3の官能基のX4、X5がオルガノシラザンに由来する−OSiY1Y2Y3(式(2)で表される官能基、第2の官能基)で置換される。粒子材料の表面に存在する水酸基の全てが第3の官能基で置換されていない場合には、粒子材料の表面に残存する水酸基が第2の官能基で置換される。このため、表面処理された粒子材料の表面には、式(1):−OSiX1X2X3で表される官能基(すなわち第1の官能基)と、式(2):−OSiY1Y2Y3で表される官能基と(すなわち第2の官能基)が結合する。なお、シランカップリング剤とオルガノシラザンとのモル比は、シランカップリング剤:オルガノシラザン=1:2〜1:10であるため、得られた表面処理済み粒子材料における第1の官能基と第2の官能基との存在数比は理論上1:12〜1:60となる。 By surface-treating with a silane coupling agent, the hydroxyl groups present on the surface of the particle material are replaced with functional groups derived from the silane coupling agent. Functional group derived from the silane coupling agent has the formula (3); - represented by OSiX 1 X 4 X 5. The functional group represented by the formula (3) is referred to as a third functional group. X 1 in the third functional group is the same as X 1 in the functional group represented by formula (1). X 4 and X 5 are each an alkoxy group. By surface-treating with organosilazane, X 4 and X 5 of the third functional group are derived from organosilazane —OSiY 1 Y 2 Y 3 (functional group represented by formula (2), second functional group) ) Is replaced. When all the hydroxyl groups present on the surface of the particle material are not replaced with the third functional group, the hydroxyl groups remaining on the surface of the particle material are replaced with the second functional group. Therefore, on the surface of the surface-treated particle material, the functional group represented by the formula (1): —OSiX 1 X 2 X 3 (that is, the first functional group) and the formula (2): —OSiY 1 The functional group represented by Y 2 Y 3 (that is, the second functional group) is bonded. Since the molar ratio of the silane coupling agent and the organosilazane is silane coupling agent:organosilazane=1:2 to 1:10, the first functional group and the first functional group in the obtained surface-treated particle material are The abundance ratio with the functional group of 2 is theoretically 1:12 to 1:60.
表面処理工程においては、粒子材料をシランカップリング剤及びオルガノシラザンで同時に表面処理しても良い。または、先ず粒子材料をシランカップリング剤で表面処理し、次いでオルガノシラザンで表面処理しても良い。または、先ず粒子材料をオルガノシラザンで表面処理し、次いでシランカップリング剤で表面処理し、さらにその後にオルガノシラザンで表面処理しても良い。何れの場合にも、粒子材料の表面に存在する水酸基全てが第2の官能基で置換されないように、オルガノシラザンの量を調整すれば良い。なお、粒子材料の表面に存在する水酸基は、全てが第3の官能基で置換されても良いし、一部のみが第3の官能基で置換され、他の部分が第2の官能基で置換されても良い。第3の官能基に含まれるX4、X5は、全て第2の官能基で置換されるのが良い。 In the surface treatment step, the particle material may be simultaneously surface-treated with the silane coupling agent and the organosilazane. Alternatively, the particle material may first be surface-treated with a silane coupling agent and then with organosilazane. Alternatively, the particle material may be first surface-treated with organosilazane, then with a silane coupling agent, and then with organosilazane. In any case, the amount of organosilazane may be adjusted so that all the hydroxyl groups existing on the surface of the particle material are not replaced with the second functional group. In addition, all the hydroxyl groups present on the surface of the particle material may be substituted with the third functional group, or only a part thereof may be substituted with the third functional group and the other portion may have the second functional group. It may be replaced. All X 4 and X 5 contained in the third functional group may be substituted with the second functional group.
なお、オルガノシラザンの一部を、第2のシランカップリング剤で置き換えても良い。第2のシランカップリング剤としては、3つのアルコキシ基と、1つのアルキル基とを持つものを用いることができる。この場合には、第3の官能基に含まれるX4、X5が、第2のシランカップリング剤に由来する第4の官能基で置換される。第4の官能基は式(4);−OSiY1X6X7で表される。Y1は第2の官能基におけるY1と同じRであり、X6、X7はそれぞれアルコキシ基または水酸基である。第4の官能基に含まれるX6、X7は、オルガノシラザンに由来する第2の官能基で置換されるか、または、別の第4の官能基で置換される。この場合には、粒子材料の表面に存在するRの量をさらに多くする事ができる。なお、オルガノシラザンの一部を、第2のシランカップリング剤に置き換える場合、第2のシランカップリング剤で表面処理した後に、再度オルガノシラザンで表面処理する必要がある。第4の官能基に含まれるX6、X7を、最終的にはオルガノシラザンに由来する第2の官能基で置換するためである。 Note that a part of the organosilazane may be replaced with the second silane coupling agent. As the second silane coupling agent, one having three alkoxy groups and one alkyl group can be used. In this case, X 4 and X 5 contained in the third functional group are replaced with the fourth functional group derived from the second silane coupling agent. The fourth functional group has the formula (4); - represented by OSiY 1 X 6 X 7. Y 1 is the same R as Y 1 in the second functional group, X 6, X 7 is an alkoxy group or a hydroxyl group, respectively. X 6 and X 7 contained in the fourth functional group are substituted with the second functional group derived from organosilazane or with another fourth functional group. In this case, the amount of R existing on the surface of the particle material can be further increased. When a part of the organosilazane is replaced with the second silane coupling agent, it is necessary to perform the surface treatment with the second silane coupling agent and then again perform the surface treatment with the organosilazane. This is because X 6 and X 7 contained in the fourth functional group are finally substituted with the second functional group derived from organosilazane.
オルガノシラザンの一部を第2のシランカップリング剤で置き換える場合、上述した第1の官能基に含まれるX4、X5は、オルガノシラザンに由来する第2の官能基で置換されるか、第2のシランカップリング剤に由来する第4の官能基で置換される。X4、X5が第4の官能基で置換された場合、第4の官能基に含まれるX6、X7は、第2の官能基で置換されるか、別の第4の官能基によって置換される。第4の官能基に含まれるX6、X7が別の第4の官能基によって置換された場合、第4の官能基に含まれるX6、X7は、第2の官能基で置換される。このため第2のシランカップリング剤は、第1のカップリング剤及びオルガノシラザンのみで表面処理する場合(オルガノシラザンを第2のシランカップリング剤で置き換えなかった場合)に設定されるオルガノシラザンの量(a)molに対して、最大限5a/3mol置き換えることができる。この場合に必要になるオルガノシラザンの量は、8a/3molである。 When a part of the organosilazane is replaced with the second silane coupling agent, X 4 and X 5 contained in the above-mentioned first functional group are replaced with the second functional group derived from organosilazane, It is substituted with a fourth functional group derived from the second silane coupling agent. When X 4 and X 5 are substituted with a fourth functional group, X 6 and X 7 contained in the fourth functional group are substituted with a second functional group or another fourth functional group. Is replaced by If X 6, X 7 contained in the fourth functional group it has been replaced by another fourth functional group, X 6, X 7 contained in the fourth functional groups is substituted with the second functional group It For this reason, the second silane coupling agent may be the organosilazane which is set when the surface treatment is performed only with the first coupling agent and the organosilazane (when the organosilazane is not replaced with the second silane coupling agent). A maximum of 5a/3 mol can be replaced for the amount (a) mol. The amount of organosilazane required in this case is 8a/3 mol.
シランカップリング剤および第2のシランカップリング剤のアルコキシ基は特に限定しないが、比較的炭素数の小さなものが好ましく、炭素数1〜12であることが好ましい。アルコキシ基の加水分解性を考慮すると、アルコキシ基はメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基の何れかであることがより好ましい。 The alkoxy groups of the silane coupling agent and the second silane coupling agent are not particularly limited, but those having a relatively small number of carbon atoms are preferable, and those having 1 to 12 carbon atoms are preferable. Considering the hydrolyzability of the alkoxy group, the alkoxy group is more preferably any one of a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and a butoxy group.
シランカップリング剤として、具体的には、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(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、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。 As the silane coupling agent, specifically, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. , 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3. -Aminopropyltrimethoxysilane.
オルガノシラザンとしては、粒子材料の表面に存在する水酸基およびシランカップリング剤に由来するアルコキシ基を、上述した第2の官能基で置換できるものであれば良いが、分子量の小さなものを用いるのが好ましい。具体的には、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン等が挙げられる。 The organosilazane may be any one capable of substituting the hydroxyl group existing on the surface of the particle material and the alkoxy group derived from the silane coupling agent with the above-mentioned second functional group, but one having a small molecular weight is used. preferable. Specific examples include tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, pentamethyldisilazane, and the like.
第2のシランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the second silane coupling agent include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, and hexyltriethoxysilane.
なお、表面処理工程において、シランカップリング剤の重合や第2のシランカップリング剤の重合を抑制するため、重合禁止剤を加えても良い。重合禁止剤としては、3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)、p−メトキシフェノール(メトキノン)等の一般的なものを用いることができる。 In the surface treatment step, a polymerization inhibitor may be added to suppress the polymerization of the silane coupling agent and the second silane coupling agent. As the polymerization inhibitor, general ones such as 3,5-dibutyl-4-hydroxytoluene (BHT) and p-methoxyphenol (methoquinone) can be used.
粒子材料の表面処理方法は、表面処理工程後に固形化工程を備えても良い。固形化工程は、表面処理後の粒子材料を鉱酸で沈殿させ、沈殿物を水で洗浄・乾燥して、粒子材料の固形物を得る工程である。上述したように、一般的な粒子材料は非常に凝集し易いため、一旦固形化した粒子材料を再度分散するのは非常に困難である。しかし、粒子材料は凝集し難いため、固形化しても凝集し難く、また、例え凝集しても再分散し易い。なお、上述したように、粒子材料を水で洗浄することで、電子部品等の用途に用いられる粒子材料を容易に製造できる。なお、洗浄工程においては、粒子材料の抽出水(詳しくは、粒子材料を121℃で24時間浸漬した水)の電気伝導度が50μS/cm以下となるまで、洗浄を繰り返すのが好ましい。 The surface treatment method for the particulate material may include a solidification step after the surface treatment step. The solidification step is a step of precipitating the surface-treated particulate material with a mineral acid, washing the precipitate with water, and drying it to obtain a solid particulate material. As described above, since general particle materials easily aggregate, it is very difficult to redisperse the once solidified particle material. However, since the particle material is hard to aggregate, it does not easily aggregate even if it is solidified, and it is easy to redisperse even if it aggregates. In addition, as described above, by washing the particle material with water, the particle material used for applications such as electronic parts can be easily manufactured. In the washing step, washing is preferably repeated until the electric conductivity of the extracted water of the particle material (specifically, the water obtained by immersing the particle material at 121° C. for 24 hours) becomes 50 μS/cm or less.
固形化工程で用いる鉱酸としては塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などが例示でき、特に塩酸が望ましい。鉱酸はそのまま用いても良いが、鉱酸水溶液として用いるのが好ましい。鉱酸水溶液における鉱酸の濃度は0.1質量%以上が望ましく、0.5質量%以上が更に望ましい。鉱酸水溶液の量は、洗浄対象である粒子材料の質量を基準として6〜12倍程度にすることができる。 Examples of the mineral acid used in the solidification step include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, etc., and hydrochloric acid is particularly desirable. The mineral acid may be used as it is, but it is preferably used as a mineral acid aqueous solution. The concentration of the mineral acid in the aqueous mineral acid solution is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more. The amount of the aqueous solution of mineral acid can be about 6 to 12 times based on the mass of the particulate material to be washed.
鉱酸水溶液による洗浄は複数回数行うことも可能である。鉱酸水溶液による洗浄は表面処理済み粒子材料を鉱酸水溶液に浸漬後、撹拌することが望ましい。また、浸漬した状態で1時間から24時間、更には72時間程度放置することができる。放置する際には撹拌を継続することもできるし、撹拌しないこともできる。鉱酸含有液中にて洗浄する際には常温以上に加熱することもできる。 The washing with the aqueous solution of mineral acid can be performed multiple times. In the washing with the aqueous solution of mineral acid, it is desirable that the surface-treated particle material is immersed in the aqueous solution of mineral acid and then stirred. Further, it can be left in the immersed state for 1 to 24 hours, further 72 hours. When left to stand, stirring can be continued or not stirred. When cleaning in a mineral acid-containing liquid, heating at room temperature or higher can be performed.
その後、洗浄して懸濁させた表面処理済み粒子材料をろ取した後、水にて洗浄する。使用する水はアルカリ金属などのイオンを含まない(例えば質量基準で1ppm以下)ことが望ましい。例えば、イオン交換水、蒸留水、純水などである。水による洗浄は鉱酸水溶液による洗浄と同じく、表面処理済み粒子材料を分散、懸濁させた後、ろ過することもできるし、ろ取した表面処理済み粒子材料に対して水を継続的に通過させることによっても可能である。水による洗浄の終了時期は、上述した抽出水の電気伝導度で判断しても良いし、表面処理済み粒子材料を洗浄した後の排水中のアルカリ金属濃度が1ppm以下になった時点としても良いし、抽出水のアルカリ金属濃度が5ppm以下になった時点としても良い。なお、水で洗浄する際には常温以上に加熱することもできる。 Then, the surface-treated particle material that has been washed and suspended is collected by filtration and then washed with water. It is desirable that the water used does not contain ions such as alkali metals (for example, 1 ppm or less on a mass basis). For example, it is ion-exchanged water, distilled water, pure water, or the like. Washing with water is the same as washing with an aqueous solution of mineral acid, it is possible to disperse and suspend the surface-treated particle material and then filter, or to pass water continuously to the filtered surface-treated particle material. It is also possible to do so. The end time of washing with water may be judged by the electric conductivity of the above-mentioned extracted water, or may be the time when the concentration of alkali metal in the waste water after washing the surface-treated particle material becomes 1 ppm or less. However, the time may be when the alkali metal concentration of the extracted water becomes 5 ppm or less. When washing with water, it may be heated to room temperature or higher.
表面処理済み粒子材料の乾燥は、常法により行うことができる。例えば、加熱や、減圧(真空)下に放置する等である。 The surface-treated particulate material can be dried by a conventional method. For example, heating, leaving under reduced pressure (vacuum), and the like.
乾燥以外で表面処理済み粒子材料を脱水する方法として、含水している表面処理済み粒子材料に対して、水よりも沸点が高い水系有機溶媒を添加後、その水系有機溶媒に溶解可能な混合材料を混合し、水を除去する方法を用いることができる。水系有機溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル(プロピレングリコール−1−メチルエーテル、沸点119℃程度;プロピレングリコール−2−メチルエーテル、沸点130℃程度)、ブタノール(沸点117.7℃)、N−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃程度)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃程度)などが例示できる。 As a method of dehydrating the surface-treated particle material other than drying, to the surface-treated particle material containing water, after adding an aqueous organic solvent having a boiling point higher than that of water, a mixed material soluble in the aqueous organic solvent Can be mixed and water can be removed. As the aqueous organic solvent, propylene glycol monomethyl ether (propylene glycol-1-methyl ether, boiling point about 119°C; propylene glycol-2-methyl ether, boiling point about 130°C), butanol (boiling point 117.7°C), N-methyl- Examples include 2-pyrrolidone (boiling point: about 204° C.) and γ-butyrolactone (boiling point: about 204° C.).
混合材料は、水系有機溶媒よりも沸点が高い有機化合物である。沸点が水系有機溶媒及び水よりも高いので、最終的に表面処理済み粒子材料と共に残存することになる。混合材料はそのまま、又は、反応することで高分子にすることもできる。混合材料は、表面処理済み粒子材料を分散するマトリクスを形成することもできる。混合材料は、含水した表面処理済み粒子材料に対して水系有機溶媒を添加した状態で、分散乃至溶解できる化合物である。混合材料は高分子であっても低分子であっても良い。混合材料は、エポキシ基、オキセタン基、水酸基、ブロックされたイソシアネート基、アミノ基、ハーフエステル基、アミック基、カルボキシ基、及び炭素-炭素二重結合基を化学構造中に有することが望ましい。これらの官能基は好適な反応条件を設定することで互いに結合可能な官能基(重合性官能基)であり、混合材料の分子量を向上できる。好適な反応条件としては単純に加熱や光照射を行ったり、熱や光照射によりラジカルやイオン(アニオン、カチオン)などの反応性種を生成したり、それらの官能基間を結合する反応開始剤(重合開始剤)を添加して加熱や光照射を行うことなどである。重合反応に際して必要な化合物を硬化剤として添加したり、その反応に対する触媒を添加することもできる。 The mixed material is an organic compound having a boiling point higher than that of the water-based organic solvent. Since it has a boiling point higher than that of the water-based organic solvent and water, it will eventually remain together with the surface-treated particle material. The mixed material can be made into a polymer as it is or by reacting. The mixed material can also form a matrix in which the surface-treated particulate material is dispersed. The mixed material is a compound that can be dispersed or dissolved in a state in which an aqueous organic solvent is added to the water-containing surface-treated particle material. The mixed material may be a polymer or a low molecule. The mixed material preferably has an epoxy group, an oxetane group, a hydroxyl group, a blocked isocyanate group, an amino group, a half ester group, an amic group, a carboxy group, and a carbon-carbon double bond group in its chemical structure. These functional groups are functional groups (polymerizable functional groups) that can be bonded to each other by setting suitable reaction conditions, and can improve the molecular weight of the mixed material. Suitable reaction conditions include simply heating or irradiating with light, generating reactive species such as radicals or ions (anion, cation) by irradiating with heat or light, or a reaction initiator that bonds between the functional groups. (Polymerization initiator) is added and heating or light irradiation is performed. A compound necessary for the polymerization reaction may be added as a curing agent, or a catalyst for the reaction may be added.
混合材料としては重合により高分子材料を形成する単量体や、上述したような重合性官能基により修飾した高分子材料が好ましいものとして挙げられる。例えば、硬化前の、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などのプレポリマーが好適である。 Preferred examples of the mixed material include a monomer that forms a polymer material by polymerization, and a polymer material modified with a polymerizable functional group as described above. For example, prepolymers such as epoxy resin, acrylic resin and urethane resin before curing are suitable.
水(更には水系有機溶媒も)を除去することで、混合材料中に表面処理済み粒子材料が混合乃至分散した状態とすることができる。 By removing water (and also the water-based organic solvent), the surface-treated particle material can be mixed or dispersed in the mixed material.
(開繊性の評価)
開繊性を評価する手法は以下の通りである。
・方法1:官能的な方法
・手順
1)トウをスプールから引き出し、一端を粘着テープ又は熱収縮チューブを用いてフィラメントがばらばらにならないように固定して固定部とした。固定部から先の長さが10cmになるように切り取り、試験片とした。
2)振動ミキサー(Voltex Geny 2)の振動部に金属棒(太さ約1cm)を載せ、約2000rpmで振動させた。
3)試験片のトウを束ねた固定部を固定し、試験片のおよそ中央部でこの金属棒に接触させ、振動させたときの繊維が開繊する様子から開繊性を評価した。
・評価
未処理のトウを標準試験片として、それを基準として繊維が振動とともに開繊する度合を評価した。同じ時間だけ振動を加えたときの開繊の進み具合が大きい程開繊性に優れていると判断した。標準試験片よりも悪化している場合は「−」、向上している場合は「+」、違いが見られない場合は「+/−」とした。特に向上している場合には「++」とした。
・方法2:数値化
・手順
1)トウをスプールから約20cm引き出し、両端を粘着テープ又は熱収縮チューブを用いてフィラメントがばらばらにならないように固定した。
2)一端をクランプで固定し、トウが水平となるように繊維の方向に添って他端を引っ張った。引っ張る力は約100g重とした。
3)固定端から約10cmの部分で切り取り切断部の巾(最大値)を記録した。
・評価
未処理のトウを標準試験片として、相対的な値を計算し、値が大きいほど開繊性が良いと判断した。
(試験1)
《実施例1》
長さ約20センチメートルの炭素繊維:CF(東レ製T−700)に平均粒径10nmの粒子材料:ナノシリカ(アドマテックス製YA010C−SP3:X1がフェニル基)をCFの質量を基準として約0.1%ふりかけた。過剰のナノシリカはスポンジで拭い取ったものを本実施例の試験試料とした。
《実施例2》
平均粒径50nmの粒子材料:ナノシリカ(アドマテックス製YA050C−SP3)を用いる点を除き、実施例1と同様に調製した。
《比較例1》
ナノシリカを全く用いない点を除き、実施例1と同様に調製を行った。
《評価》
実施例1,実施例2及び比較例1の開繊性を方法1にて評価した。また、SEMにて観察を行い、被覆率を算出した。
(Evaluation of openability)
The method for evaluating the spreadability is as follows.
-Method 1: Sensitive method-Procedure 1) The tow was pulled out from the spool, and one end was fixed with an adhesive tape or a heat-shrinkable tube so that the filaments would not come apart. A test piece was obtained by cutting the tip from the fixed portion so that the length was 10 cm.
2) A metal rod (thickness: about 1 cm) was placed on the vibrating part of the vibration mixer (Voltex Geny 2) and vibrated at about 2000 rpm.
3) The fixing part in which the tows of the test piece were bundled was fixed, and the metal rod was brought into contact with about the center of the test piece to evaluate the fiber-opening property from the state in which the fiber was opened when vibrated.
-Evaluation The untreated tow was used as a standard test piece, and the degree to which the fiber opened with vibration was evaluated based on the standard test piece. It was judged that the larger the degree of progress of opening when the vibration was applied for the same time, the better the opening property. If it is worse than the standard test piece, it is "-", if it is improved, it is "+", and if there is no difference, it is "+/-". When it improved especially, it was set as "++".
-Method 2: Numericalization-Procedure 1) The tow was pulled out from the spool by about 20 cm, and both ends were fixed using adhesive tape or heat shrink tubes so that the filaments would not fall apart.
2) One end was fixed with a clamp, and the other end was pulled along the direction of the fiber so that the tow was horizontal. The pulling force was about 100 g weight.
3) The width (maximum value) of the cut portion was recorded at a portion about 10 cm from the fixed end.
-Evaluation The relative value was calculated using untreated tow as a standard test piece, and the larger the value, the better the openability.
(Test 1)
<<Example 1>>
Carbon fiber having a length of about 20 cm: CF (T-700 manufactured by Toray), and particle material having an average particle diameter of 10 nm: nanosilica (YA010C-SP3 manufactured by Admatex: X 1 is a phenyl group) are used based on the mass of CF. Sprinkled with 0.1%. Excess nanosilica was wiped with a sponge and used as a test sample in this example.
<<Example 2>>
Particle material having an average particle size of 50 nm: Prepared in the same manner as in Example 1 except that nanosilica (YA050C-SP3 manufactured by Admatex) was used.
<<Comparative Example 1>>
Preparation was performed in the same manner as in Example 1 except that no nano silica was used.
<<Evaluation>>
The spreadability of Examples 1, 2 and Comparative Example 1 was evaluated by Method 1. In addition, observation was performed by SEM to calculate the coverage.
実施例1の試験試料では被覆率が31%、開繊性が++、 実施例2の試験試料では被覆率が10%、開繊性が+、比較例1の試験試料では被覆率が0%、開繊性が+/−であった。この結果から明らかなように単繊維の表面に粒子材料を付着させることにより開繊性が向上することが分かった。ここで、参考までに実施例1の試験試料についてのSEM写真を図1に、比較例1の試験片についてのSEM写真を図2示す。図1では表面に球状粒子が付着していることが観察できるが、対して図2では表面に球状粒子の付着は無いことが見て取れる。また図1から明らかなように粒子材料は単繊維の表面に一様に付着している。
(試験2)
《実施例3》
図3に示したような装置を用いてCFをロービング1から引き出し、粉箱3中に入れた粒子材料からなる粉体層Rを通過させた後、巻取り2を行った。CFを粉体層R中に導くためにガイドローラ41〜44を用いた。
The test sample of Example 1 has a coverage of 31% and the spreadability is ++. The test sample of Example 2 has a coverage of 10% and the spreadability is +, and the test sample of Comparative Example 1 has a coverage of 0%. The openability was +/-. As is clear from this result, it was found that the spreadability is improved by attaching the particle material to the surface of the single fiber. Here, for reference, an SEM photograph of the test sample of Example 1 is shown in FIG. 1, and an SEM photograph of the test piece of Comparative Example 1 is shown in FIG. In FIG. 1, it can be observed that the spherical particles adhere to the surface, whereas in FIG. 2, it can be seen that the spherical particles do not adhere to the surface. Further, as is clear from FIG. 1, the particulate material is uniformly attached to the surface of the single fiber.
(Test 2)
<<Example 3>>
CF was pulled out from the roving 1 by using the apparatus as shown in FIG. 3, passed through the powder layer R made of the particulate material put in the powder box 3, and then the winding 2 was performed. The guide rollers 41 to 44 were used to guide the CF into the powder layer R.
粒子材料としては平均粒径10nmのナノシリカ(アドマテックス製YA010C−SP3)を用いた。巻き取り速度は30m/分とした。粉体層との接触距離は10cmとした。この条件で、粉体層との平均接触時間は0.2秒/mとなった。得られた試料を本実施例の試験試料とした。
《実施例4》
巻き取り速度を40m/分とした点を除き、実施例3と同様に調製した。この条件で、粉体層との平均接触時間は0.15秒/mである。
《実施例5》
巻き取り速度を50m/分とした点を除き、実施例3と同様に調製した。この条件で、粉体層との平均接触時間は0.12秒/mである。
《実施例6》
粉体層との接触距離を20cmとした点を除き、実施例3と同様に調製した。この条件で、粉体層との平均接触時間は0.4秒/mである。
《比較例2》
粒子材料を全く用いない点を除き、実施例3と同様に調製した。
《評価》
実施例3〜6、及び比較例2の各試験試料について開繊性を方法1、2にて評価した。結果を表1に示す。
As the particle material, nano silica having an average particle size of 10 nm (YA010C-SP3 manufactured by Admatex) was used. The winding speed was 30 m/min. The contact distance with the powder layer was 10 cm. Under these conditions, the average contact time with the powder layer was 0.2 seconds/m. The obtained sample was used as the test sample of this example.
<<Example 4>>
It was prepared in the same manner as in Example 3, except that the winding speed was 40 m/min. Under this condition, the average contact time with the powder layer is 0.15 sec/m.
<<Example 5>>
It was prepared in the same manner as in Example 3 except that the winding speed was 50 m/min. Under this condition, the average contact time with the powder layer is 0.12 sec/m.
<<Example 6>>
It was prepared in the same manner as in Example 3 except that the contact distance with the powder layer was 20 cm. Under this condition, the average contact time with the powder layer is 0.4 sec/m.
<<Comparative example 2>>
Prepared as in Example 3 except no particulate material was used.
<<Evaluation>>
The openability of each test sample of Examples 3 to 6 and Comparative Example 2 was evaluated by Methods 1 and 2. The results are shown in Table 1.
表から明らかなように、単繊維の表面に付着する粒子材料の量(被覆率)が連続的に変更できることが分かった。 As is clear from the table, it was found that the amount (coverage) of the particulate material adhering to the surface of the single fiber can be continuously changed.
実施例3〜6全ての試験試料について比較例2の試験試料よりも方法2による開繊性に優れることが判った。また、方法2の結果からは被覆率の値が大きくなるほど開繊性が向上する傾向にあることが分かった。 It was found that all of the test samples of Examples 3 to 6 were superior to the test sample of Comparative Example 2 in the openability by Method 2. Further, from the results of Method 2, it was found that the larger the value of the coverage, the more the openability tended to improve.
特に実施例3及び6の試験試料が他の試験試料よりも方法1による開繊性に優れることが判った。なお方法1による評価で比較例2の試験試料と有意な差が認められるのは被覆率を1%以上とした場合で、また特に顕著な差が認められるのは被覆率を10%以上とした場合であることが分かった。 In particular, it was found that the test samples of Examples 3 and 6 were superior to the other test samples in the openability by Method 1. In the evaluation by the method 1, a significant difference from the test sample of Comparative Example 2 was recognized when the coverage was 1% or more, and a particularly remarkable difference was recognized when the coverage was 10% or more. Turns out to be the case.
なお、表面にて凝集した状態(一次粒子で無い状態:シリカからなる粒子材料に対してシランカップリング剤で処理したものであり、処理に用いたシランカップリング剤によって粒子間が凝集したもの)で粒子材料を付着させた場合には同僚の粒子材料を一次粒子として付着させた場合と比べて開繊性が充分で無いことが分かった。 In addition, the state of aggregation on the surface (state not primary particles: the particle material made of silica is treated with a silane coupling agent, and the particles are aggregated by the silane coupling agent used for the treatment) It was found that the spreadability was not sufficient when the particle material was adhered to in comparison with the case where a colleague's particle material was adhered as primary particles.
Claims (5)
前記単繊維の表面に一次粒子として付着し、粒径が5nm以上200nm以下であり平均粒径が10nm以上50nm以下であるシリカを主成分とする粒子材料(アモルファスカーボンに含有されたもの、及び、前記繊維材料に融着しているものを除く)と、
を有し、
前記粒子材料は、
式(1):−OSiX 1 X 2 X 3 で表される官能基と、式(2):−OSiY 1 Y 2 Y 3 で表される官能基とを表面にもち、
前記粒子材料の量は前記単繊維の表面積を基準として10%以上存在する易開繊性繊維材料。(上記式(1)、(2)中;X 1 はフェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基であり;X 2 、X 3 は−OSiR 3 及び−OSiY 4 Y 5 Y 6 よりそれぞれ独立して選択され;Y 1 はRであり;Y 2 、Y 3 はR及び−OSiY 4 Y 5 Y 6 よりそれぞれ独立して選択される。Y 4 はRであり;Y 5 及びY 6 は、R及び−OSiR 3 からそれぞれ独立して選択され;Rは炭素数1〜3のアルキル基から独立して選択される。なお、X 2 、X 3 、Y 2 、Y 3 、Y 5 、及びY 6 の何れかは、隣接する官能基のX 2 、X 3 、Y 2 、Y 3 、Y 5 、及びY 6 の何れかと−O−にて結合しても良い。) A fiber material composed of single fibers having a fiber diameter of 30 μm or less,
That the attached as primary particles on the surface of the single fiber, the particle diameter is an average particle diameter of Ri der than 200nm or less 5nm is contained in the particulate material (amorphous carbon mainly composed of Der Ru silica or 50nm or less 10 nm, And excluding those fused to the fiber material) ,
Have a,
The particulate material is
Formula (1): having a functional group represented by -OSiX 1 X 2 X 3 and a functional group represented by Formula (2): -OSiY 1 Y 2 Y 3 on the surface,
The easily openable fiber material in which the amount of the particulate material is 10% or more based on the surface area of the single fiber. (In the above formulas (1) and (2); X 1 is a phenyl group, a vinyl group, an epoxy group, a methacryl group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, an isocyanate group or an acrylic group; X 2 , X 3 selected Y 2, Y 3 are each independently from R and -OSiY 4 Y 5 Y 6; is -OSiR 3 and -OSiY 4 Y 5 Y 6 are each independently selected from; Y 1 is R .Y 4 is an R; Y 5 and Y 6 is selected from R and -OSiR 3 independently;. R is independently selected from alkyl groups of 1 to 3 carbon atoms Incidentally, X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 are any of adjacent functional groups X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 , and -O-. You may combine them with.)
長繊維強化熱可塑性プラスチックが有する繊維材料である請求項1〜3のうちの何れか1項に記載の易開繊性繊維材料。 The monofilament is a continuous filament,
Easy-openability fibrous material according to any one of claims 1 to 3 is a fiber material with the long-fiber-reinforced thermoplastics.
前記単繊維を複数本束ねる工程と、
粒径が5nm以上200nm以下であり平均粒径が10nm以上50nm以下であるシリカを主成分とする粒子材料を前記紡糸工程後に前記単繊維の表面に乾燥状態の一次粒子として付着させる工程と、
を有し、
前記粒子材料は、
メチルエチルケトンに再分散でき、且つ
嵩密度が450g/L以下であり、
式(1):−OSiX 1 X 2 X 3 で表される官能基と、式(2):−OSiY 1 Y 2 Y 3 で表される官能基とを表面にもつ易開繊性繊維材料の製造方法。(上記式(1)、(2)中;X 1 はフェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基であり;X 2 、X 3 は−OSiR 3 及び−OSiY 4 Y 5 Y 6 よりそれぞれ独立して選択され;Y 1 はRであり;Y 2 、Y 3 はR及び−OSiY 4 Y 5 Y 6 よりそれぞれ独立して選択される。Y 4 はRであり;Y 5 及びY 6 は、R及び−OSiR 3 からそれぞれ独立して選択され;Rは炭素数1〜3のアルキル基から独立して選択される。なお、X 2 、X 3 、Y 2 、Y 3 、Y 5 、及びY 6 の何れかは、隣接する官能基のX 2 、X 3 、Y 2 、Y 3 、Y 5 、及びY 6 の何れかと−O−にて結合しても良い。) A step of spinning a single fiber having a fiber diameter of 30 μm or less,
Bundling a plurality of the single fibers,
A step of mean particle size particle size Ri der than 200nm or less 5nm is to deposit particulate material mainly composed of Der Ru silica or 50nm or less 10nm as primary particles in the dry state to the surface of the single fiber after the spinning process ,
Have a,
The particulate material is
Can be redispersed in methyl ethyl ketone, and
Has a bulk density of 450 g/L or less,
Formula (1): of an easy-open fiber material having a functional group represented by -OSiX 1 X 2 X 3 and a functional group represented by Formula (2): -OSiY 1 Y 2 Y 3 on the surface. Production method. (In the above formulas (1) and (2); X 1 is a phenyl group, a vinyl group, an epoxy group, a methacryl group, an amino group, a ureido group, a mercapto group, an isocyanate group or an acrylic group; X 2 , X 3 selected Y 2, Y 3 are each independently from R and -OSiY 4 Y 5 Y 6; is -OSiR 3 and -OSiY 4 Y 5 Y 6 are each independently selected from; Y 1 is R .Y 4 is an R; Y 5 and Y 6 is selected from R and -OSiR 3 independently;. R is independently selected from alkyl groups of 1 to 3 carbon atoms Incidentally, X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 are any of adjacent functional groups X 2 , X 3 , Y 2 , Y 3 , Y 5 , and Y 6 , and -O-. You may combine them with.)
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