JP2003096622A - 有機繊維系強化材及びそれを用いた繊維強化成形材料 - Google Patents

有機繊維系強化材及びそれを用いた繊維強化成形材料

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JP2003096622A
JP2003096622A JP2001294521A JP2001294521A JP2003096622A JP 2003096622 A JP2003096622 A JP 2003096622A JP 2001294521 A JP2001294521 A JP 2001294521A JP 2001294521 A JP2001294521 A JP 2001294521A JP 2003096622 A JP2003096622 A JP 2003096622A
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fiber
resin
core
sheath
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Haruo Asai
治夫 浅井
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の無機系繊維強化材の基本的な使用特性を
有する有機繊維系強化材、さらには該有機繊維系強化材
を配合し、廃棄・再利用方法などの改善に貢献するとと
もに、生産性、経済性に優れた繊維強化成形材料を提供
する。 【解決手段】複合紡糸により得られた有機繊維であっ
て、芯部を構成する樹脂の融点が鞘部を構成する樹脂の
融点より20℃以上高いことを特徴とする有機繊維系強化
材であり、該有機繊維系強化材は複合紡糸により得られ
た有機繊維であって、芯部がポリエチレンテレフタレー
トであり、鞘部がポリプロピレンおよび/またはポリエ
チレンであることが好ましい。さらに前記有機繊維系強
化材のマトリックス成分樹脂に対する配合量が、マトリ
ックス成分樹脂質量に対して1〜100質量%であるこ
とを特徴とする繊維強化成形材料である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ックス系成形材料に関し、さらに詳しくは有機繊維系強
化材及びその有機繊維により強化された成形材料に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを用い
た成形材料は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカー
ボネート、ポリエステル、また、不飽和結合を分子内に
有する例えば不飽和ポリエステル、アリル樹脂など、そ
れぞれの素材の力学特性、熱特性、化学特性から金属材
料の代替品として軽くて丈夫である性能を生かして様々
な分野で利用されている。
【0003】近年、地球環境の維持保全の観点から成形
樹脂材料において、その再利用システムが検討されてい
る。しかし、従来のガラス繊維や金属繊維などで強化さ
れた成形材料は有機―無機複合材料であること、また補
強剤としてガラス繊維が成形材料中に多量に混合されて
いるために、これらの複合成形材料の再利用は熱原料へ
の展開も困難であり、部品として使用年数を経た後や成
形品の製造工程より排出される材料の廃棄方法などが問
題となっている。
【0004】有機繊維強化樹脂ペレットの例として、特
許3073988号公報ではポリオレフィン系樹脂を溶融した
浴中に、融点が200〜265℃の有機合成繊維を浸漬する共
に、決められた時間内でポリオレフィン系樹脂層から引
き出し、得られた樹脂含浸合成有機繊維を切断する方法
が開示されている。しかし、上記方法では、成形品の強
度を発揮するために、溶融浴から、該繊維に撚りが掛け
られた状態で引き出す方法が好ましいとされているが、
撚りが掛けられた有機合成繊維は、成形材料として使用
する際に、マトリックス成分樹脂であるポリオレフィン
系樹脂との分散性が悪く、特に溶融押出成形方式では、
製品の表面に分散状態が悪い束状の合成繊維が現れ、製
品の外観を損ねるなどの問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、現在の成形
材料の基本的な使用特性を有し、かつ、部品として使用
年数を経た後や成形品の製造工程より排出される材料の
廃棄・再利用方法などの改善に貢献し、さらに、生産
性、経済性に優れた繊維強化成形材料を提供することを
目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した
ものである。すなわち、本発明は、 1.複合紡糸により得られた有機繊維であって、芯部を
構成する樹脂の融点が鞘部を構成する樹脂の融点より20
℃以上高いことを特徴とする有機繊維系強化材。 2.複合紡糸により得られた有機繊維であって、芯部が
ポリエチレンテレフタレートであり、鞘部がポリプロピ
レンおよび/またはポリエチレンであることを特徴とす
る有機繊維系強化材。 3.前記有機繊維系強化材のマトリックス成分樹脂に対
する配合量が、マトリックス成分樹脂質量に対して1〜
100質量%であることを特徴とする繊維強化成形材
料。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明による複合紡糸により得ら
れた有機繊維とは、芯部を構成する樹脂の融点が鞘部を
構成する樹脂の融点より20℃以上高い有機繊維であれば
特に限定はされない。芯部の有機繊維に用いられる合成
樹脂成分としては、例えばポリエステル系、ポリアミド
系、ポリパラフェニレンスルフィド系、ポリエーテルケ
トン系、全芳香族ポリエステル系などがあげられるが、
これらの樹脂成分は単一もしくは混合されて用いること
もできる。一方、鞘部の有機繊維に用いられる合成樹脂
成分としては、例えば、ポリエステル系、ポリアミド
系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレン
系、ポリアクリル系などがあげられるが、これらの樹脂
成分は単一もしくは混合されて用いることもできる。こ
れらの中で、操作性、コストの観点から好ましく用いら
れるのは、芯部としては、ポリエチレンテレフタレー
ト、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46,鞘部と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレンの組み合わせで
ある。
【0008】また、複合繊維単糸1本の太さは特に限定
はされず、その太さは均一でも不均一であっても構わな
いが、複合繊維の形態は芯鞘構造を有することが好まし
い。芯鞘構造が形成されていない場合、成形材料のマト
リックス成分樹脂であるポリオレフィン系樹脂と露出さ
れた芯部のポリエステル成分との接着性や分散性が劣る
ことが考えられ、その結果、芯部のポリエステル繊維が
マトリックス成分樹脂中に偏在し、強度不足や外観不良
の原因となる。
【0009】本発明における複合繊維を構成する芯部と
鞘部の融点に明確な差があることが好ましい。具体的な
温度差としては20℃以上あるものが好ましい。芯部と
鞘部の融点差が20℃未満であると、成形材料のマトリ
ックス成分樹脂とオレフィン系樹脂と溶融混合する際
に、芯部のポリエステル成分までもが溶融してしまい、
強化材料としての補強効果が損失してしまうことにな
る。
【0010】芯鞘構造における芯部/鞘部の比率は特に
限定はされないが、質量比で70/30〜30/70とするの
が、紡糸特性、延伸特性、熱的安定性、繊維物性の観点
から適当であり、さらには、60/40〜40/60とするのが
好ましい。芯部が多くなると成形材料のマトリックス成
分樹脂との接着性や分散性が低下する。また、鞘部が多
くなると強化材料としての補強効果に影響を及ぼす。
【0011】本発明の複合繊維を製造するに際しては、
前記ポリオレフィンとポリエステルを用いて、常法によ
って溶融紡糸して、芯鞘型繊維を得ることができる。
【0012】本発明が用いられる成形材料のマトリック
ス成分樹脂は特に限定はされないが、従来より使用され
ている成形材料用樹脂などを用いることができる。例え
ば、ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリルブタジエ
ンスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂な
どの熱可塑性樹脂やシリコーン系樹脂、エポキシ系樹
脂、不飽和ポリエステル系樹脂、アリル系樹脂などの熱
硬化性樹脂をあげることができる。また、これらの材料
は単独でも混合されたもので使用することができる。さ
らに、これらの材料は一部もしくは全量が再利用品であ
っても構わない。
【0013】本発明の繊維強化成形材料は、前記有機繊
維系強化材をマトリックス成分樹脂中に分散含有せしめ
たものであるが、有機繊維系強化材のマトリックス成分
樹脂に対する配合量は、マトリックス成分樹脂質量に対
して1〜100質量%であり、好ましくは3〜80質量
%、より好ましくは10〜70質量%である。1質量%
未満では、強化効果が発現されず、100質量%を超え
ると、有機繊維系強化材の配合が難しくなる傾向があ
る。
【0014】本発明の成形材料においては、上記の有機
繊維系強化材の他に、必要に応じて耐磨耗性など上げる
目的でシリカを主成分とする天然・人工の骨材を、また
曲げ強度や結晶性を改善する目的で炭酸カルシウム、ク
レー、アルミナ、タルク、硫酸バリウム、シリカパウダ
ー、マイカ、水酸化アルミニウム、ガラス粉などの無機
充填材を、さらに耐光性を上げる目的で紫外線吸収剤
を、さらにまた基材と有機繊維との接着性や構造的耐久
性を上げる目的でシランカップリング剤、顔料・染料な
どの着色剤等を少なくとも1種類配合することができ
る。
【0015】本発明における成形材料の使用方法は特に
限定はされないが、例えば、本発明の有機繊維系強化材
とマトリックス成分樹脂を押出機などの公知の装置を用
いて溶融混合してペレット状にしたものを射出成形する
方法、また有機繊維系強化材とマトリックス成分樹脂と
を押出機より溶融混合してシート状、環状などの形状に
直接成形する方法、有機繊維系強化材を織物、不織布、
マット状等に加工した後にマトリックス成分樹脂と成形
する方法などに用いることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を更に詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例により何ら制限されるものではな
い。
【0017】実施例1 融点が130℃のポリエチレンを鞘部、融点が260℃のポリ
エチレンテレフタレートを芯部とし、芯部/鞘部の質量
比が40/60の偏芯芯鞘型複合未延伸繊維を溶融紡糸し
た。得られた複合未延伸繊維は、単繊維繊度5.5デシテ
ックス、トータル8800デシテックスであった。この未延
伸繊維束を2.5倍に延伸したのち、長さ7.5mmに切断し、
複合繊維よりなる有機繊維系強化材Aを得た。有機繊維
系強化材Aをポリエチレン樹脂に対して50質量%ドライブ
レンドした後に、連続溶融押出成形機のホッパーに投入
し、190℃で厚さ3.5mmの平板を成形した。得られた平板
の外観は、表面が鏡面状態であり、端部への強化材のは
み出しがなく、非常に良好であった。
【0018】実施例2 融点が165℃のポリプロピレンを鞘部、融点が260℃のポ
リエチレンテレフタレートを芯部とし、芯部/鞘部の質
量比が40/60の偏芯芯鞘型複合未延伸繊維を溶融紡糸し
た。得られた複合未延伸繊維は、単繊維繊度5デシテッ
クス、トータル8800デシテックスであった。この未延伸
繊維束を2.5倍に延伸したのち、長さ7.5mmに切断し、複
合繊維よりなる有機繊維系強化材Bを得た。有機繊維系
強化材Bとポリプロピレン樹脂に対して50質量%ドライブ
レンドした後に、連続溶融押出成形機を用いて200℃の
条件で厚さ3.5mmの平板を成形した。得られた平板の外
観は、表面が鏡面状態であり、端部への強化材のはみ出
しがなく、非常に良好であった。
【0019】比較例1 融点が165℃のポリプロピレンを溶融させた浴槽中に、5
50デシテックス、フィラメント数288のポリエステルフ
ィラメントを長繊維の形態を維持したまま含浸させ、ポ
リプロピレンをポリエステルフィラメント表面に質量比
30/70となるように被覆し、冷却後、長さ7.5mmに切断
し、異種素材被覆繊維よりなる強化材Cを得た。強化材C
により連続溶融押出成形機を用いて190℃の条件で厚さ
3.5mmの平板を成形した。得られた平板の外観は、表面
に凹凸があり、端部へ強化材がはみ出し、著しく不良で
あった。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法で得られる成形材料は、マ
トリックス成分樹脂を用いた芯鞘構造の複合繊維である
ことにより、有機−有機複合材であることから廃棄物の
再利用などにも有効であるだけでなく、成形材料内の強
化材の分散性に優れ、軽量で外観に優れた繊維強化成形
品を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08L 101:00 C08L 101:00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複合紡糸により得られた有機繊維であっ
    て、芯部を構成する樹脂の融点が鞘部を構成する樹脂の
    融点より20℃以上高いことを特徴とする有機繊維系強化
    材。
  2. 【請求項2】複合紡糸により得られた有機繊維であっ
    て、芯部がポリエチレンテレフタレートであり、鞘部が
    ポリプロピレンおよび/またはポリエチレンであること
    を特徴とする有機繊維系強化材。
  3. 【請求項3】前記有機繊維系強化材のマトリックス成分
    樹脂に対する配合量が、マトリックス成分樹脂質量に対
    して1〜100質量%であることを特徴とする繊維強化
    成形材料。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2011178061A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Teijin Fibers Ltd 繊維強化樹脂成形品

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