JP2600209B2 - 成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛 - Google Patents
成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛Info
- Publication number
- JP2600209B2 JP2600209B2 JP62264575A JP26457587A JP2600209B2 JP 2600209 B2 JP2600209 B2 JP 2600209B2 JP 62264575 A JP62264575 A JP 62264575A JP 26457587 A JP26457587 A JP 26457587A JP 2600209 B2 JP2600209 B2 JP 2600209B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- composite
- molding
- yarn
- reinforcing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強度、弾性率及び加工性の優れた複合材料で
あって、ラジアルタイヤなどの自動車部品や各種機械構
造部品或は圧力容器やパイプなどの強化材として広汎な
分野で利用される成形用複合繊維布帛、およびこれを製
造するために使用される成形用複合繊維糸条、或はそれ
自身FRP等における強化用繊維として利用することがで
きる糸条に関するものである。
あって、ラジアルタイヤなどの自動車部品や各種機械構
造部品或は圧力容器やパイプなどの強化材として広汎な
分野で利用される成形用複合繊維布帛、およびこれを製
造するために使用される成形用複合繊維糸条、或はそれ
自身FRP等における強化用繊維として利用することがで
きる糸条に関するものである。
［従来の技術］ 熱可塑性樹脂をマトリックスとし強化繊維を分散材と
して使用した複合強化材としては、例えば静電気を利用
してガラス繊維ストランドを開繊し、熱可塑性樹脂粉末
を付着したあと加熱溶融してテープ状ストランドを成形
する方法（特公昭47−36467）、或は熱可塑性樹脂の粉
末を付着させた強化繊維のストランドに柔軟性熱可塑性
樹脂を被覆して柔軟性ストランドとし、このストランド
を織物等に熱成形する方法（特開昭60−36156）等があ
る。
して使用した複合強化材としては、例えば静電気を利用
してガラス繊維ストランドを開繊し、熱可塑性樹脂粉末
を付着したあと加熱溶融してテープ状ストランドを成形
する方法（特公昭47−36467）、或は熱可塑性樹脂の粉
末を付着させた強化繊維のストランドに柔軟性熱可塑性
樹脂を被覆して柔軟性ストランドとし、このストランド
を織物等に熱成形する方法（特開昭60−36156）等があ
る。
［発明が解決しようとする問題点］ この様な複合材料にあっては、どの様な強化繊維を選
択するか、どの様な手段を用いて高溶融粘度熱可塑性樹
脂（以下マトリックスということがある）を均一にしか
もボイドが少なくなる様に強化繊維に含浸させるか、或
はどの様な方法によって強化繊維の強度や弾性率等の特
性を劣化させることなくマトリックスと強化繊維を溶融
成形するかなどがポイントとなる。
択するか、どの様な手段を用いて高溶融粘度熱可塑性樹
脂（以下マトリックスということがある）を均一にしか
もボイドが少なくなる様に強化繊維に含浸させるか、或
はどの様な方法によって強化繊維の強度や弾性率等の特
性を劣化させることなくマトリックスと強化繊維を溶融
成形するかなどがポイントとなる。
前記の様な従来の技術を用いて含浸性の良い成形用複
合材料を得るには、マトリックスとしてミクロン単位の
粉末を用いる必要があり、強化繊維の開繊、マトリック
スの付着・溶融、場合によっては被覆等の複雑な工程を
要し、作業性が良くないばかりか、強化繊維の種類によ
っては溶融成形時の熱影響により強化繊維の特性が劣化
し、成形用複合材の性能を低下させるおそれがあった。
合材料を得るには、マトリックスとしてミクロン単位の
粉末を用いる必要があり、強化繊維の開繊、マトリック
スの付着・溶融、場合によっては被覆等の複雑な工程を
要し、作業性が良くないばかりか、強化繊維の種類によ
っては溶融成形時の熱影響により強化繊維の特性が劣化
し、成形用複合材の性能を低下させるおそれがあった。
本発明はこの様な状況に鑑みてなされたものであっ
て、マトリックスの含浸性が極めて良好で強度、弾性率
及び加工性に優れた成形用複合繊維布帛、およびこれを
製造するための布帛構成材である成形用複合繊維糸条或
はそれ自身をFRPの強化繊維として使用することのでき
る糸条を提供することを目的とするものである。
て、マトリックスの含浸性が極めて良好で強度、弾性率
及び加工性に優れた成形用複合繊維布帛、およびこれを
製造するための布帛構成材である成形用複合繊維糸条或
はそれ自身をFRPの強化繊維として使用することのでき
る糸条を提供することを目的とするものである。
［問題点を解決する為の手段］ 本発明の糸条は、マトリックス樹脂と強化繊維からな
る複合成形体の材料として使用される成形用複合繊維糸
条であって、強度及び弾性率が優れた超高強力ポリエチ
レン繊維を強化繊維として用い、該超高強力ポリエチレ
ン繊維より融点が10℃以上低い熱可塑性繊維をマトリッ
クス樹脂用繊維として用い、かつ両者が混繊状態に複合
されていることを要旨とする。また本発明の成形用複合
繊維布帛は、前記成形用複合繊維糸条のみからなる態様
と、該成形用複合繊維糸条とマトリックス樹脂用繊維と
からなる態様であるところに要旨を有する。
る複合成形体の材料として使用される成形用複合繊維糸
条であって、強度及び弾性率が優れた超高強力ポリエチ
レン繊維を強化繊維として用い、該超高強力ポリエチレ
ン繊維より融点が10℃以上低い熱可塑性繊維をマトリッ
クス樹脂用繊維として用い、かつ両者が混繊状態に複合
されていることを要旨とする。また本発明の成形用複合
繊維布帛は、前記成形用複合繊維糸条のみからなる態様
と、該成形用複合繊維糸条とマトリックス樹脂用繊維と
からなる態様であるところに要旨を有する。
［作用］ 本発明は高強度、高弾性率を有する超高強力ポリエチ
レン繊維（以下強化繊維ということがある）を使用する
ものであるが、その強度は、本発明に係る成形用複合繊
維布帛使用して製造される自動車部品や、機械構造部品
等の製品に必要とされる強度を考慮すると、少なくとも
引張強度20g/デニール以上、好ましくは30g/デニール以
上、更に好ましくは45g/デニール以上であることが必要
である。尚糸条のままで補強材として使用する場合にお
いても上記強度は優れた結果を約束する。
レン繊維（以下強化繊維ということがある）を使用する
ものであるが、その強度は、本発明に係る成形用複合繊
維布帛使用して製造される自動車部品や、機械構造部品
等の製品に必要とされる強度を考慮すると、少なくとも
引張強度20g/デニール以上、好ましくは30g/デニール以
上、更に好ましくは45g/デニール以上であることが必要
である。尚糸条のままで補強材として使用する場合にお
いても上記強度は優れた結果を約束する。
デニール数に関しては、強化繊維及びマトリックス用
の熱可塑性繊維（以下マトリックス繊維ということがあ
る）とも総デニールが100〜1000デニール（10〜100フィ
ラメント）の繊維を用いると、例えば電気開繊法によっ
て良好な開繊状態が得られ、最終複合成形品中のマトリ
ックスと強化繊維との混合状態がより均一になり、優れ
た複合効果が得られるが、この範囲に限定されるもので
はない。
の熱可塑性繊維（以下マトリックス繊維ということがあ
る）とも総デニールが100〜1000デニール（10〜100フィ
ラメント）の繊維を用いると、例えば電気開繊法によっ
て良好な開繊状態が得られ、最終複合成形品中のマトリ
ックスと強化繊維との混合状態がより均一になり、優れ
た複合効果が得られるが、この範囲に限定されるもので
はない。
この様な強化繊維の製造方法の一例を説明すれば次の
通りである。
通りである。
超高分子量のポリエチレン（例えば重量平均分子量が
１×105以上、好ましくは１×106以上の超高分子量ポリ
エチレン）を用いて溶液紡糸し、得られたゲルファイバ
ーを、延伸ゾーン（入口温度を供給ファイバーの使用溶
媒に対する溶解点よりも高く且つその融点より低い温度
とする一方、出口温度は供給ファイバーの融点よりも高
く且つ延伸後のファイバーの融点よりも低い温度とした
延伸ゾーン）を通過させながら多段延伸をするといった
新規な高倍率延伸方法によって得られる。
１×105以上、好ましくは１×106以上の超高分子量ポリ
エチレン）を用いて溶液紡糸し、得られたゲルファイバ
ーを、延伸ゾーン（入口温度を供給ファイバーの使用溶
媒に対する溶解点よりも高く且つその融点より低い温度
とする一方、出口温度は供給ファイバーの融点よりも高
く且つ延伸後のファイバーの融点よりも低い温度とした
延伸ゾーン）を通過させながら多段延伸をするといった
新規な高倍率延伸方法によって得られる。
この様にして得られた強化繊維とマトリックス繊維と
を複合して複合繊維糸条、さらには複合繊維布帛とする
が、マトリックス繊維はその融点が強化繊維の融点より
10℃以上低いものであることが必要である。即ち布帛を
溶融成形する場合に強化繊維の融点に近接した温度で処
理されるが、強化繊維とマトリックス繊維の融点差が10
℃より小さい場合は、布帛の溶融成形工程における温度
制御が容易でなく、また強化繊維が熱的影響を受けてそ
の物性が変化し、最終複合成形品の強度等の性能が劣化
するおそれがある。
を複合して複合繊維糸条、さらには複合繊維布帛とする
が、マトリックス繊維はその融点が強化繊維の融点より
10℃以上低いものであることが必要である。即ち布帛を
溶融成形する場合に強化繊維の融点に近接した温度で処
理されるが、強化繊維とマトリックス繊維の融点差が10
℃より小さい場合は、布帛の溶融成形工程における温度
制御が容易でなく、また強化繊維が熱的影響を受けてそ
の物性が変化し、最終複合成形品の強度等の性能が劣化
するおそれがある。
マトリックス繊維の融点が強化繊維の融点より10℃以
上低い場合はマトリックス繊維の軟化点より高い温度
（好ましくはマトリックス繊維を溶融させるのに十分な
温度以上の温度）であって、しかも強化繊維の融点より
低い温度範囲で溶融成形することは比較的容易である。
従ってマトリックスの強化繊維への含浸が、均一で且つ
ボイドが少なくなる様に十分に行なわれ、しかも強化繊
維の物性が溶融成形温度の影響を受けて性能等の劣化を
招くことがない最終複合成形物を得ることができる。
上低い場合はマトリックス繊維の軟化点より高い温度
（好ましくはマトリックス繊維を溶融させるのに十分な
温度以上の温度）であって、しかも強化繊維の融点より
低い温度範囲で溶融成形することは比較的容易である。
従ってマトリックスの強化繊維への含浸が、均一で且つ
ボイドが少なくなる様に十分に行なわれ、しかも強化繊
維の物性が溶融成形温度の影響を受けて性能等の劣化を
招くことがない最終複合成形物を得ることができる。
マトリックス繊維としては上記の温度条件を満たす繊
維形成性熱可塑性重合体よりなるものであれば特に制限
されず、ポリエチレン繊維、ポリブテン−１繊維等が例
示されるが、前記の方法で製造した強化繊維を使用する
場合は、その融点が147℃であることからマトリックス
繊維としてはポリエチレン繊維（融点110〜137℃）、ポ
リブテン−１繊維（融点120〜130℃）が特に好ましい。
維形成性熱可塑性重合体よりなるものであれば特に制限
されず、ポリエチレン繊維、ポリブテン−１繊維等が例
示されるが、前記の方法で製造した強化繊維を使用する
場合は、その融点が147℃であることからマトリックス
繊維としてはポリエチレン繊維（融点110〜137℃）、ポ
リブテン−１繊維（融点120〜130℃）が特に好ましい。
強化繊維とマトリックス繊維の複合方法としては、本
発明では混繊状態に複合する方法が採用される。混繊状
態とは強化繊維１とマトリックス繊維２が、第１図（断
面図）に示す様に相互にほぼ完全に混合している状態を
いう。混繊状態の複合は、マトリックスが強化繊維間に
均一に分散され、ボイドを少なくし、最終複合成形物の
強度を良好にすることができる。
発明では混繊状態に複合する方法が採用される。混繊状
態とは強化繊維１とマトリックス繊維２が、第１図（断
面図）に示す様に相互にほぼ完全に混合している状態を
いう。混繊状態の複合は、マトリックスが強化繊維間に
均一に分散され、ボイドを少なくし、最終複合成形物の
強度を良好にすることができる。
本発明は以上の様にマトリックスとして、粉体を使用
するのでなく繊維を使用するものであるから、複合工程
及び溶融成形工程のいずれにおいても複雑な操作を必要
とせず、製造工程の作業性は極めて優れたものとなる。
するのでなく繊維を使用するものであるから、複合工程
及び溶融成形工程のいずれにおいても複雑な操作を必要
とせず、製造工程の作業性は極めて優れたものとなる。
尚マトリックス繊維と強化繊維を混繊状態に複合する
方法は限定されないが、タスラン法、電気開繊法、イン
ターレース法が例示される。
方法は限定されないが、タスラン法、電気開繊法、イン
ターレース法が例示される。
以下これらの方法について説明する。
（１）タスラン法 この方法は複数のフィラメントをエヤジェットによる
流体乱流域に弛緩状態で供給し、ループや絡みを形成し
て嵩高糸を形成する乱流撹乱法である。この方法によっ
て単繊維フィラメントを互いに分離させ乱流域内で撹乱
させて、張力がかからないように連続して乱流撹乱域か
ら取り出す操作によってループや絡みなどが不規則に混
在したバルキー状態の糸を瞬間的に得ることができる。
流体乱流域に弛緩状態で供給し、ループや絡みを形成し
て嵩高糸を形成する乱流撹乱法である。この方法によっ
て単繊維フィラメントを互いに分離させ乱流域内で撹乱
させて、張力がかからないように連続して乱流撹乱域か
ら取り出す操作によってループや絡みなどが不規則に混
在したバルキー状態の糸を瞬間的に得ることができる。
この技術を強化繊維およびマトリックス繊維の複合に
適用する事により、極めて高い生産効率で両繊維を複合
することができる。乱流撹乱法により製造される複合糸
の特徴は前述の通り多数のループや絡みが形成されるこ
とにあり、強化繊維およびマトリックス繊維の特性を活
かして特異な複合糸を製造し、該複合糸条を用いた布帛
を溶融成形することも極めて容易である。即ち、ポリエ
チレン、ポリブテン−１等のマトリックス繊維に対し
て、強化繊維の供給速度を小さくし、且つ張力を高くす
ることにより、撹乱流域において強化繊維に対してマト
リックス繊維のループや絡みが形成される。特に強化繊
維はモジュラスが高いため、やや張力を高くするだけで
撹乱流域での旋回を小さくすることができる。また重要
なポイントとして供給速度比があげられるが、これは両
繊維の混合比率により決定され、強化繊維はマトリック
ス繊維に対し0.05〜0.5倍、好ましくは0.1〜0.3倍の速
度であることが望ましい。0.05倍以下の場合は最終複合
成形品における強化効率が悪く、一方0.5以上の場合は
最終複合成形品のボイド率が高くなるほか、撹乱流域で
の強化繊維のループや絡みの形成が起こり好ましくな
い。乱流撹乱法によれば、該両繊維の総デニールやフィ
ラメント数は供給速度比及びノズル形状、流体圧力等の
機械的条件によって決定されるが、100〜1000デニー
ル、10〜100フィラメントの繊維を用いることが好まし
い。
適用する事により、極めて高い生産効率で両繊維を複合
することができる。乱流撹乱法により製造される複合糸
の特徴は前述の通り多数のループや絡みが形成されるこ
とにあり、強化繊維およびマトリックス繊維の特性を活
かして特異な複合糸を製造し、該複合糸条を用いた布帛
を溶融成形することも極めて容易である。即ち、ポリエ
チレン、ポリブテン−１等のマトリックス繊維に対し
て、強化繊維の供給速度を小さくし、且つ張力を高くす
ることにより、撹乱流域において強化繊維に対してマト
リックス繊維のループや絡みが形成される。特に強化繊
維はモジュラスが高いため、やや張力を高くするだけで
撹乱流域での旋回を小さくすることができる。また重要
なポイントとして供給速度比があげられるが、これは両
繊維の混合比率により決定され、強化繊維はマトリック
ス繊維に対し0.05〜0.5倍、好ましくは0.1〜0.3倍の速
度であることが望ましい。0.05倍以下の場合は最終複合
成形品における強化効率が悪く、一方0.5以上の場合は
最終複合成形品のボイド率が高くなるほか、撹乱流域で
の強化繊維のループや絡みの形成が起こり好ましくな
い。乱流撹乱法によれば、該両繊維の総デニールやフィ
ラメント数は供給速度比及びノズル形状、流体圧力等の
機械的条件によって決定されるが、100〜1000デニー
ル、10〜100フィラメントの繊維を用いることが好まし
い。
（２）電気開繊法 フィラメントおよびステープルを混合して複合糸条を
製造する方法として電気的開繊装置を用いてフィラメン
トを開繊し、ステープルをフロントローラーの直前にお
いて重ね合せて加撚し、捲取ることにより、両繊維が偏
りなく混合配置する方法がある。この方法によれば異な
る繊維のフィラメントとステープルを連続的に均一に混
合した糸を得ることができる。
製造する方法として電気的開繊装置を用いてフィラメン
トを開繊し、ステープルをフロントローラーの直前にお
いて重ね合せて加撚し、捲取ることにより、両繊維が偏
りなく混合配置する方法がある。この方法によれば異な
る繊維のフィラメントとステープルを連続的に均一に混
合した糸を得ることができる。
この方法を本発明に適用することにより極めて均一な
複合糸を製造することができる。この場合強化繊維は、
電圧印加により良好な開繊状態が得られるので好適であ
る。
複合糸を製造することができる。この場合強化繊維は、
電圧印加により良好な開繊状態が得られるので好適であ
る。
この方法を用いる場合のデニールおよびフィラメント
数も100〜1000デニール、10〜100フィラメントが適して
おり、開繊混合後加撚することにより、布帛製造工程に
おける操作性を向上することができ、更に繊維間のパッ
チングが密になり、溶融成形におけるボイド低減に寄与
することもできる。
数も100〜1000デニール、10〜100フィラメントが適して
おり、開繊混合後加撚することにより、布帛製造工程に
おける操作性を向上することができ、更に繊維間のパッ
チングが密になり、溶融成形におけるボイド低減に寄与
することもできる。
（３）インターレース法 インターレース法は糸軸とほぼ並行に２個またはそれ
以上の渦流乱流帯域をつくり、この帯域にフィラメント
を導いてループやクリンプを生じない程度に張力をか
け、非嵩高性の緊密なストランドを製造する技術であ
る。本方法の原理は流体がフィラメント軸に対して垂直
となるように流体をフィラメントに衝突させ、同時にフ
ィラメントに対して平行な乱渦流を生じるようにし、こ
の乱渦流が糸の張力及び流体の速度または圧力に応じた
程度にフィラメント束を分繊すると同時に全く無作為に
個々のフィラメントに仮撚をかけ、たたみ込みインター
レースさせるのである。
以上の渦流乱流帯域をつくり、この帯域にフィラメント
を導いてループやクリンプを生じない程度に張力をか
け、非嵩高性の緊密なストランドを製造する技術であ
る。本方法の原理は流体がフィラメント軸に対して垂直
となるように流体をフィラメントに衝突させ、同時にフ
ィラメントに対して平行な乱渦流を生じるようにし、こ
の乱渦流が糸の張力及び流体の速度または圧力に応じた
程度にフィラメント束を分繊すると同時に全く無作為に
個々のフィラメントに仮撚をかけ、たたみ込みインター
レースさせるのである。
得られるインターレースの度合は、張力、流体圧、オ
ーバーフィード率、フィラメントのデニール、フィラメ
ン数、糸のモジュラスなどに影響される。インターレー
ス法を用いた場合の効果としては、生産性が高くしかも
繊維間の混合が均一であり、また複合糸の布帛を容易に
製造することができると同時に溶融成形時のボイドを極
めて少なくできることなどがあげられる。この方法にお
ける特に重要なポイントは、オーバーフィード率、張
力、液体圧力およびデニール、フィラメント数にある。
強化繊維は、一般にマトリックス繊維に比べてモジュラ
スが高いため、オーバーフィード率をやや高くすること
が必要であって、好ましくは105〜110重量％に設定する
ことが重要である。マトリックス繊維は、含有率に応じ
て、強化繊維のオーバーフィード率を基準に設定すれば
よい。同様に張力および流体圧力においても強化繊維を
基準として、従来の衣料用糸の製造条件に比べてやや高
い条件で加工することがポイントとなる。特に均一な混
合を行うためには流体圧力は10〜50psig.好ましくは30
〜50psig.が好適である。また均一な分繊混合には上述
の条件の他に、複合する両繊維のデニールおよびフィラ
メント数も重要である。乱渦流域内における混合は、線
密度が密接に関係するので均一な混合を行うには、線密
度が同じであることが好ましい。本発明においては、10
0〜1000デニール、10〜100フィラメントの繊維同士をイ
ンターレース糸とすることが好ましく、単繊維のデニー
ルとしては１〜10デニール、好ましくは１〜３デニール
であれば良好な加工性、生産性を示し、織編工程および
溶融成形工程においても十分な加工性が得られた優れた
複合成形物となる。
ーバーフィード率、フィラメントのデニール、フィラメ
ン数、糸のモジュラスなどに影響される。インターレー
ス法を用いた場合の効果としては、生産性が高くしかも
繊維間の混合が均一であり、また複合糸の布帛を容易に
製造することができると同時に溶融成形時のボイドを極
めて少なくできることなどがあげられる。この方法にお
ける特に重要なポイントは、オーバーフィード率、張
力、液体圧力およびデニール、フィラメント数にある。
強化繊維は、一般にマトリックス繊維に比べてモジュラ
スが高いため、オーバーフィード率をやや高くすること
が必要であって、好ましくは105〜110重量％に設定する
ことが重要である。マトリックス繊維は、含有率に応じ
て、強化繊維のオーバーフィード率を基準に設定すれば
よい。同様に張力および流体圧力においても強化繊維を
基準として、従来の衣料用糸の製造条件に比べてやや高
い条件で加工することがポイントとなる。特に均一な混
合を行うためには流体圧力は10〜50psig.好ましくは30
〜50psig.が好適である。また均一な分繊混合には上述
の条件の他に、複合する両繊維のデニールおよびフィラ
メント数も重要である。乱渦流域内における混合は、線
密度が密接に関係するので均一な混合を行うには、線密
度が同じであることが好ましい。本発明においては、10
0〜1000デニール、10〜100フィラメントの繊維同士をイ
ンターレース糸とすることが好ましく、単繊維のデニー
ルとしては１〜10デニール、好ましくは１〜３デニール
であれば良好な加工性、生産性を示し、織編工程および
溶融成形工程においても十分な加工性が得られた優れた
複合成形物となる。
本発明の成形用複合繊維布帛は、この様にして得られ
た成形用複合繊維糸条（以下、単に糸条ということがあ
る）のみを用いて布帛に形成して溶融成形に用いること
もできるし、又糸条を一部に使用し、残部にマトリック
ス繊維を用いることによって布帛を形成し溶融成形する
こともできる。
た成形用複合繊維糸条（以下、単に糸条ということがあ
る）のみを用いて布帛に形成して溶融成形に用いること
もできるし、又糸条を一部に使用し、残部にマトリック
ス繊維を用いることによって布帛を形成し溶融成形する
こともできる。
上記したいずれの方法による場合であっても、得られ
た布帛中の強化繊維と、マトリックス繊維との混合比率
は５％（重量％の意味、以下同じ）未満の場合は、最終
複合成形物における補強効率が悪く、一方80％を超える
場合は、マトリックスの含有率が少なくなり、含浸度が
悪く最終複合成形物のボイド率が大となって好ましくな
い。従って布帛中の強化繊維の含有率は５〜80％、好ま
しくは10〜70％、更に好ましくは20〜60％である。
た布帛中の強化繊維と、マトリックス繊維との混合比率
は５％（重量％の意味、以下同じ）未満の場合は、最終
複合成形物における補強効率が悪く、一方80％を超える
場合は、マトリックスの含有率が少なくなり、含浸度が
悪く最終複合成形物のボイド率が大となって好ましくな
い。従って布帛中の強化繊維の含有率は５〜80％、好ま
しくは10〜70％、更に好ましくは20〜60％である。
なお本発明の布帛において、本発明の複合繊維糸条の
みからなる構成の複合繊維布帛と、複合繊維糸条とマト
リックス繊維とからなる複合繊維布帛を比較すれば、強
化繊維とマトリックス繊維の混合の均一性は、前者の方
法による場合が優れていてより好ましい。即ち前者によ
る場合は糸条を構成する単繊維のレベルで均一性を得る
ことができるが、後者による場合は糸条とこれに複合さ
れるマトリックス繊維間の均一性にとどまるからであ
る。従って強化繊維に対するマトリックス繊維の含浸性
及び最終複合成形物の強度特性も前者による場合が優れ
ている。
みからなる構成の複合繊維布帛と、複合繊維糸条とマト
リックス繊維とからなる複合繊維布帛を比較すれば、強
化繊維とマトリックス繊維の混合の均一性は、前者の方
法による場合が優れていてより好ましい。即ち前者によ
る場合は糸条を構成する単繊維のレベルで均一性を得る
ことができるが、後者による場合は糸条とこれに複合さ
れるマトリックス繊維間の均一性にとどまるからであ
る。従って強化繊維に対するマトリックス繊維の含浸性
及び最終複合成形物の強度特性も前者による場合が優れ
ている。
ところで本発明に係る成形用複合布帛の形態は、織
物、編物或は不織布が含まれることは勿論であるが、織
組織や編組織が限定されないことはいうまでもない。本
発明に係る糸条から製編組織等により作製された成形用
複合繊維布帛は、二次加工プロセスに使用するために所
定の大きさに裁断され複合成形物の重量に等しくなる枚
数を重ねて試料とする。次いでマトリックス繊維の軟化
点より高い温度（好ましくはマトリックス繊維を溶融さ
せるに十分な温度）に予熱された試料を金型に入れる。
そして最後に金型をプレスして所望の形態に成形する。
プレス圧力は一般に投影面積に対して50〜150Kg/mm2が
必要であり、加圧速度は速いほどよく１〜２秒が好適で
ある。金型の温度はマトリックス繊維の融点以下が好ま
しく、冷却時間は成形品のもっとも厚い部分の厚さによ
り決定される。また成形用複合繊維布帛は、あらかじめ
熱間プレスロール等によりマトリックス繊維を溶融含浸
せしめたものをブランクに使用し予熱温度をマトリック
ス繊維の融点以下とし、塑性変形による固相スタンピン
グに供することもできる。
物、編物或は不織布が含まれることは勿論であるが、織
組織や編組織が限定されないことはいうまでもない。本
発明に係る糸条から製編組織等により作製された成形用
複合繊維布帛は、二次加工プロセスに使用するために所
定の大きさに裁断され複合成形物の重量に等しくなる枚
数を重ねて試料とする。次いでマトリックス繊維の軟化
点より高い温度（好ましくはマトリックス繊維を溶融さ
せるに十分な温度）に予熱された試料を金型に入れる。
そして最後に金型をプレスして所望の形態に成形する。
プレス圧力は一般に投影面積に対して50〜150Kg/mm2が
必要であり、加圧速度は速いほどよく１〜２秒が好適で
ある。金型の温度はマトリックス繊維の融点以下が好ま
しく、冷却時間は成形品のもっとも厚い部分の厚さによ
り決定される。また成形用複合繊維布帛は、あらかじめ
熱間プレスロール等によりマトリックス繊維を溶融含浸
せしめたものをブランクに使用し予熱温度をマトリック
ス繊維の融点以下とし、塑性変形による固相スタンピン
グに供することもできる。
以下実施例について説明するが、本発明は下記の実施
例に限定されるものではなく前・後記の趣旨に徴して適
宜設計変更することは本発明の技術的範囲に含まれる。
例に限定されるものではなく前・後記の趣旨に徴して適
宜設計変更することは本発明の技術的範囲に含まれる。
［実施例］ 以下の実施例において繊維の強伸度特性の測定は下記
の方法で行なった。
の方法で行なった。
東洋ボールドウイン社製テンシロンを用い、試料長
（ゲージ長）30mm、伸長速度100％／分の条件で単繊維
のＳ−Ｓ曲線を測定し引張強度（g/d）、初期弾性率（g
/d）を算出した。初期弾性率は、Ｓ−Ｓ曲線の原点付近
の最大勾配より算出した。各特性値は20本の単繊維につ
いて測定したものの平均値とした。
（ゲージ長）30mm、伸長速度100％／分の条件で単繊維
のＳ−Ｓ曲線を測定し引張強度（g/d）、初期弾性率（g
/d）を算出した。初期弾性率は、Ｓ−Ｓ曲線の原点付近
の最大勾配より算出した。各特性値は20本の単繊維につ
いて測定したものの平均値とした。
実施例１ 32g/デニールの引張強度をもつ、400デニール、フィ
ラメント数200の超高強力ポリエチレン繊維（分子量:20
0万、融点:147℃）を強化繊維とし、400デニール、フィ
ラメント数150のポリエチレン繊維（融点:120℃）をマ
トリックス用繊維として、２対の向い合った流体導管が
開口しているインターレース機を用い複合糸を製造し
た。
ラメント数200の超高強力ポリエチレン繊維（分子量:20
0万、融点:147℃）を強化繊維とし、400デニール、フィ
ラメント数150のポリエチレン繊維（融点:120℃）をマ
トリックス用繊維として、２対の向い合った流体導管が
開口しているインターレース機を用い複合糸を製造し
た。
流体圧力を50psig.とし、約500m/分の速度で乱渦流域
で複合することにより、該両繊維が均一に混繊された85
0デニールの複合糸を得た。次いで該複合糸を経糸と
し、複合糸に用いたものと同一のポリエチエン繊維を緯
糸として、経糸密度50本／インチ、緯糸密度50本／イン
チの平織織物を製織した。該平織織物より20cm×20cmの
寸法で切り出したシートを試料とし、80℃、16時間、0.
1mmHg以下の条件で真空乾燥を行ない、３枚のシート
を、各層の複合糸が同一方向になるように重ねた。この
積層シートを予め120℃に加熱した金型に充填し、軽荷
重で３〜５分間予熱溶融し次いで50〜70Kgf/cm2の圧力
で加熱圧縮成形を行なった。金型から取り出す前に加圧
下で60℃まで急冷した。
で複合することにより、該両繊維が均一に混繊された85
0デニールの複合糸を得た。次いで該複合糸を経糸と
し、複合糸に用いたものと同一のポリエチエン繊維を緯
糸として、経糸密度50本／インチ、緯糸密度50本／イン
チの平織織物を製織した。該平織織物より20cm×20cmの
寸法で切り出したシートを試料とし、80℃、16時間、0.
1mmHg以下の条件で真空乾燥を行ない、３枚のシート
を、各層の複合糸が同一方向になるように重ねた。この
積層シートを予め120℃に加熱した金型に充填し、軽荷
重で３〜５分間予熱溶融し次いで50〜70Kgf/cm2の圧力
で加熱圧縮成形を行なった。金型から取り出す前に加圧
下で60℃まで急冷した。
以上の手順で溶融成形することにより複合糸および緯
糸に用いたポリエチレン繊維は、強化材として残ってい
る超高強力ポリエチレン繊維の間際に溶融含浸し、超高
強力ポリエチレン繊維を強化材とする一方向強化積層板
が得られた。この積層板を超高強力ポリエチレン繊維の
軸方向を試験片の長手方向とし、JIS K7054に準拠して
引張試験を行なった結果、超高強力ポリエチレン繊維の
体積含有率は約35％の試験片であり、1220〜1320MPaの
引張強度を得た。また圧縮強度は35MPaであった。この
積層板のボイド率は２％以下であり極めて優れた外観を
有していた。なお、実施例１と同一素材を引き揃えて複
合糸を製造した以外は、実施例１と同様にして比較用の
強化積層板を得たところ、超高強力ポリエチレン繊維の
体積含有率は35％、ボイド率は２％以下、引張強度1050
〜1230MPa、圧縮強度は18MPaであった。
糸に用いたポリエチレン繊維は、強化材として残ってい
る超高強力ポリエチレン繊維の間際に溶融含浸し、超高
強力ポリエチレン繊維を強化材とする一方向強化積層板
が得られた。この積層板を超高強力ポリエチレン繊維の
軸方向を試験片の長手方向とし、JIS K7054に準拠して
引張試験を行なった結果、超高強力ポリエチレン繊維の
体積含有率は約35％の試験片であり、1220〜1320MPaの
引張強度を得た。また圧縮強度は35MPaであった。この
積層板のボイド率は２％以下であり極めて優れた外観を
有していた。なお、実施例１と同一素材を引き揃えて複
合糸を製造した以外は、実施例１と同様にして比較用の
強化積層板を得たところ、超高強力ポリエチレン繊維の
体積含有率は35％、ボイド率は２％以下、引張強度1050
〜1230MPa、圧縮強度は18MPaであった。
［発明の効果］ 本発明は上記の様に構成されているから、本発明に係
る超高強力ポリエチレン繊維と熱可塑性マトリックス繊
維とが混繊状態に複合された糸条を用いることにより、
含浸性が極めて良好でボイドが少なく、強度、弾性及び
加工性が極めて優れた成形用複合繊維布帛を良好な作業
性で提供できることとなった。また本発明の複合繊維糸
条は、糸条形態のままで複合用強化材として使用するこ
ともできる。
る超高強力ポリエチレン繊維と熱可塑性マトリックス繊
維とが混繊状態に複合された糸条を用いることにより、
含浸性が極めて良好でボイドが少なく、強度、弾性及び
加工性が極めて優れた成形用複合繊維布帛を良好な作業
性で提供できることとなった。また本発明の複合繊維糸
条は、糸条形態のままで複合用強化材として使用するこ
ともできる。
第１図は混繊状態の例を説明する断面図である。 １……超高強力ポリエチレン繊維 ２……熱可塑性有機繊維
Claims (3)
- 【請求項１】マトリックス樹脂と強化繊維からなる複合
成形体の材料として使用される成形用複合繊維糸条であ
って、 強度および弾性率が優れた超高強力ポリエチレン樹脂を
強化繊維として用い、該超高強力ポリエチレン繊維より
融点が10℃以上低い熱可塑性繊維をマトリックス樹脂用
繊維として用い、かつ両者が混繊状態に複合されている
ことを特徴とする成形用複合繊維糸条。 - 【請求項２】マトリックス樹脂と強化繊維からなる複合
成形体の材料として使用される成形用複合繊維布帛であ
って、 強度および弾性率が優れた超高強力ポリエチレン繊維を
強化繊維として用い、該超高強力ポリエチレン繊維より
融点が10℃以上低い熱可塑性繊維をマトリックス樹脂用
繊維として用い、かつ両者が混繊状態に複合されている
複合繊維糸条のみからなることを特徴とする成形用繊維
布帛。 - 【請求項３】マトリックス樹脂と強化繊維からなる複合
成形体の材料として使用される成形用複合繊維布帛であ
って、 強度および弾性率が優れた超高強力ポリエチレン繊維を
強化繊維として用い、該超高強力ポリエチレン繊維より
融点が10℃以上低い熱可塑性繊維をマトリックス樹脂用
繊維として用い、かつ両者が混繊状態に複合されている
複合繊維糸条と、前記マトリックス樹脂用繊維とからな
ることを特徴とする成形用複合繊維布帛。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264575A JP2600209B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛 |
| KR1019880013622A KR960005469B1 (ko) | 1987-10-19 | 1988-10-19 | 성형용 복합섬유사조 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264575A JP2600209B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111034A JPH01111034A (ja) | 1989-04-27 |
| JP2600209B2 true JP2600209B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=17405192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264575A Expired - Lifetime JP2600209B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600209B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE517766T1 (de) | 2007-10-24 | 2011-08-15 | Pirelli | Reifen mit einem mit einem hybridgarn verstärkten strukturelement |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62149928A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-07-03 | 東洋紡績株式会社 | 複合繊維材料 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62264575A patent/JP2600209B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01111034A (ja) | 1989-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mirdehghan | Fibrous polymeric composites | |
| US5380477A (en) | Process of making fiber reinforced laminates | |
| AU711934B2 (en) | Hybrid yarn and permanent deformation capable textile material produced therefrom, its production and use | |
| JP5919755B2 (ja) | 繊維材料の製造方法 | |
| Latifi | Engineered Polymeric Fibrous Materials | |
| JP2600209B2 (ja) | 成形用複合繊維糸条および成形用複合繊維布帛 | |
| JPS63270834A (ja) | 複合成形用シ−ト及びその製造法 | |
| JPH04353525A (ja) | コンポジット用混繊糸及びその成形体 | |
| US4118225A (en) | Method for producing fibrous steel matts | |
| KR960005469B1 (ko) | 성형용 복합섬유사조 | |
| JPH02308824A (ja) | 熱可塑性コンポジット用材料 | |
| JP3178562B2 (ja) | 熱可塑性コンポジット用ヤーン | |
| CN114228023B (zh) | 双组份单聚合物复合材料制品热压成型方法及装置 | |
| JP3672043B2 (ja) | 熱可塑性コンポジットの連続成形品および連続成形方法 | |
| JPH0617027B2 (ja) | 複合体の製造方法 | |
| JPH01111037A (ja) | 成形用複合繊維布帛 | |
| JP3345661B2 (ja) | 熱可塑性コンポジット用ヤーン | |
| JP2012193482A (ja) | 繊維強化複合材料およびその成形体 | |
| JPH0473235A (ja) | コンポジット用混繊糸の製造方法 | |
| JP3317358B2 (ja) | 熱可塑性樹脂含浸型複合補強繊維材料 | |
| JPH0455436A (ja) | ポリエステル複合繊維材料 | |
| MXPA05013489A (es) | Tela de llanta de fibra sintetica para reforzar caucho y llanta neumatica que utiliza la misma. | |
| JP2581107B2 (ja) | 複合成形用編織物 | |
| JP3314826B2 (ja) | 熱可塑性コンポジット用シート | |
| JP3337089B2 (ja) | 複合繊維布帛 |