JP2600209B2 - Composite fiber yarn for molding and composite fiber fabric for molding - Google Patents

Composite fiber yarn for molding and composite fiber fabric for molding

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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
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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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is a composite material excellent in strength, elastic modulus and workability, and is used for automobile parts such as radial tires, various mechanical structural parts, pressure vessels and pipes. It can be used as a reinforcing fiber in a wide range of fields, such as a reinforcing fiber for forming, and a forming composite fiber yarn used for producing the same, or itself as a reinforcing fiber in FRP and the like. It is about a possible thread.

[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。
[Related Art] As a composite reinforcing material using a thermoplastic resin as a matrix and reinforcing fibers as a dispersing material, for example, a glass fiber strand is opened by using static electricity, and a thermoplastic resin powder is attached and then heated and melted. To form a tape-like strand (Japanese Patent Publication No. 47-36467), or a flexible strand is obtained by coating a flexible thermoplastic resin on a strand of a reinforcing fiber to which a thermoplastic resin powder is adhered. And the like (Japanese Patent Laid-Open No. 60-36156).

[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。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a composite material, what kind of reinforcing fiber is selected, and what kind of means are used to select a high melt viscosity thermoplastic resin (hereinafter sometimes referred to as a matrix) ) Is uniformly impregnated into the reinforcing fibers so as to reduce voids, or by what method the matrix and the reinforcing fibers are melt-molded without deteriorating the properties such as the strength and elastic modulus of the reinforcing fibers. Is the point.

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。
In order to obtain a molding material with good impregnating properties using the conventional techniques as described above, it is necessary to use a powder of a micron unit as a matrix, and it is necessary to open reinforcing fibers, attach and melt the matrix, and in some cases, Complicated processes such as coating are required, and not only workability is not good, but also depending on the type of reinforcing fiber, the properties of the reinforcing fiber may be deteriorated due to the heat effect at the time of melt molding, and the performance of the molding composite material may be reduced. there were.

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。
The present invention has been made in view of such a situation, and a composite fiber fabric for molding excellent in strength, modulus of elasticity and workability with extremely good impregnation of a matrix, and a fabric structure for producing the same. An object of the present invention is to provide a composite fiber yarn for molding which is a material or a yarn which can be used as a reinforcing fiber of FRP.

[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。
[Means for Solving the Problems] The yarn of the present invention is a composite fiber yarn for molding used as a material of a composite molded body composed of a matrix resin and a reinforcing fiber, and has excellent strength and elastic modulus. The gist is that ultra-high-strength polyethylene fibers are used as reinforcing fibers, and that the thermoplastic fibers having a melting point lower than that of the ultra-high-strength polyethylene fibers by 10 ° C. or more are used as matrix resin fibers, and that both are compositely mixed. I do. Further, the composite fiber fabric for molding of the present invention has a gist in an aspect consisting only of the composite fiber thread for molding and an aspect consisting of the composite fiber thread for molding and the fiber for matrix resin.

[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。
[Action] The present invention uses an ultra-high-strength polyethylene fiber (hereinafter sometimes referred to as a reinforcing fiber) having a high strength and a high modulus of elasticity. Considering the strength required for products such as automobile parts and mechanical structural parts manufactured at least, the tensile strength should be at least 20 g / denier or more, preferably 30 g / denier or more, more preferably 45 g / denier or more is required. Even when the yarn is used as a reinforcing material as it is, the above strength promises excellent results.

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。
Regarding the denier number, if the fiber having a total denier of 100 to 1000 denier (10 to 100 filaments) is used for both the reinforcing fiber and the thermoplastic fiber for the matrix (hereinafter sometimes referred to as matrix fiber), for example, the electrospreading method can be used. Although the spread state is obtained, the mixed state of the matrix and the reinforcing fibers in the final composite molded article becomes more uniform, and an excellent composite effect is obtained, but is not limited to this range.

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。
An example of a method for producing such a reinforcing fiber will be described below.

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。
Solution spinning is performed using ultra high molecular weight polyethylene (for example, ultra high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 6 or more), and the obtained gel fiber is drawn into a drawing zone (at an inlet temperature of (The drawing temperature is higher than the melting point of the supply fiber in the solvent used and lower than its melting point, while the outlet temperature is higher than the melting point of the supply fiber and lower than the melting point of the drawn fiber). It can be obtained by a novel high-magnification stretching method such as multi-stage stretching.

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。
The reinforcing fiber thus obtained and the matrix fiber are combined to form a composite fiber yarn, and further to a composite fiber cloth, wherein the melting point of the matrix fiber is higher than the melting point of the reinforcing fiber.
It must be lower than 10 ° C. That is, when the fabric is melt-molded, the treatment is performed at a temperature close to the melting point of the reinforcing fiber, but the difference in melting point between the reinforcing fiber and the matrix fiber is 10%.
If the temperature is lower than ℃, it is not easy to control the temperature in the melt molding process of the fabric, and the physical properties of the reinforcing fibers are changed due to the thermal influence, and the performance such as the strength of the final composite molded product may be deteriorated. .

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。
When the melting point of the matrix fiber is lower than the melting point of the reinforcing fiber by 10 ° C. or more, the temperature is higher than the softening point of the matrix fiber (preferably, a temperature higher than the temperature sufficient to melt the matrix fiber), and the melting point of the reinforcing fiber It is relatively easy to melt mold in the lower temperature range.
Therefore, the matrix is sufficiently impregnated into the reinforcing fibers so that the voids are reduced uniformly, and furthermore, the final composite molding does not cause deterioration in performance and the like due to the influence of the melting molding temperature on the physical properties of the reinforcing fibers. You can get things.

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。
The matrix fiber is not particularly limited as long as it is made of a fiber-forming thermoplastic polymer that satisfies the above temperature conditions, and examples thereof include a polyethylene fiber and a polybutene-1 fiber. Is used, polyethylene fibers (melting point: 110 to 137 ° C.) and polybutene-1 fibers (melting point: 120 to 130 ° C.) are particularly preferable as matrix fibers because the melting point is 147 ° C.

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。
In the present invention, a method of compounding the reinforcing fibers and the matrix fibers in a mixed fiber state is employed. The mixed fiber state refers to a state in which the reinforcing fibers 1 and the matrix fibers 2 are almost completely mixed with each other as shown in FIG. 1 (cross-sectional view). In the composite in the mixed state, the matrix is uniformly dispersed between the reinforcing fibers, the number of voids is reduced, and the strength of the final composite molded product can be improved.

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。
Since the present invention uses fibers instead of powder as a matrix as described above, complicated operations are not required in any of the compounding process and the melt molding process, and the workability of the manufacturing process is improved. It will be extremely excellent.

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。
The method of combining the matrix fibers and the reinforcing fibers in a mixed fiber state is not limited, and examples thereof include a Taslan method, an electric fiber opening method, and an interlace method.

以下これらの方法について説明する。 Hereinafter, these methods will be described.

(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。
(1) Taslan method This method is a turbulent disturbance method in which a plurality of filaments are supplied in a relaxed state to a fluid turbulent flow region by an air jet, and loops and entanglements are formed to form a bulky yarn. By this method, single filaments are separated from each other and disturbed in the turbulent flow area.By taking out from the turbulent flow disturbance area continuously without applying tension, the bulky yarn in which loops and entanglements etc. Can be obtained.

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。
By applying this technology to a composite of a reinforcing fiber and a matrix fiber, both fibers can be composited with extremely high production efficiency. The characteristic of the composite yarn produced by the turbulent disturbance method is that a large number of loops and entanglements are formed as described above, and a unique composite yarn is produced by utilizing the characteristics of the reinforcing fiber and the matrix fiber. It is also very easy to melt-mold a fabric using the strip. That is, for a matrix fiber such as polyethylene or polybutene-1, the supply rate of the reinforcing fiber is reduced and the tension is increased, so that a loop or entanglement of the matrix fiber is formed for the reinforcing fiber in the turbulent flow region. . In particular, since the reinforcing fibers have a high modulus, it is possible to reduce the swirling in the turbulent flow region only by slightly increasing the tension. An important point is the feed speed ratio, which is determined by the mixing ratio of the two fibers, and the reinforcing fiber is desirably at a speed of 0.05 to 0.5 times, preferably 0.1 to 0.3 times the matrix fiber. If it is 0.05 times or less, the reinforcing efficiency of the final composite molded article is poor, while if it is 0.5 or more, the void ratio of the final composite molded article becomes high, and the formation of loops and entanglements of the reinforcing fibers in the turbulent flow area is not preferable. . According to the turbulent disturbance method, the total denier and the number of filaments of the two fibers are determined by mechanical conditions such as the feed rate ratio and the nozzle shape, fluid pressure, etc. Preferably, it is used.

(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。
(2) Electric Spreading Method As a method of producing a composite yarn by mixing a filament and a staple, the filament is spread using an electric spreader, and the staples are superimposed and twisted immediately before a front roller, There is a method in which both fibers are mixed and arranged without bias by winding. According to this method, a yarn in which filaments and staples of different fibers are continuously and uniformly mixed can be obtained.

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。
By applying this method to the present invention, a very uniform composite yarn can be produced. In this case, the reinforcing fibers
It is preferable because a good spread state can be obtained by applying a voltage.

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。
The denier and the number of filaments when using this method are also 100 to 1000 denier, and 10 to 100 filaments are suitable.By twisting after opening and mixing, the operability in the fabric production process can be improved, and further the fiber The patching between them becomes dense, which can also contribute to the reduction of voids in melt molding.

(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。
(3) Interlacing method The interlacing method creates two or more turbulent turbulent flow zones almost in parallel with the yarn axis, guides the filaments in this zone, applies tension to the extent that loops and crimps do not occur, and produces a non-bulky material. This is a technique for producing tight strands. The principle of the method is to impinge the fluid on the filament such that the fluid is perpendicular to the filament axis, while at the same time producing a turbulent vortex parallel to the filament, which turbulence is generated by the tension of the yarn and the velocity or velocity of the fluid. At the same time, the filament bundle is split to an extent corresponding to the pressure and, at the same time, the individual filaments are falsely twisted and convoluted and interlaced.

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。
The degree of interlacing obtained is affected by tension, fluid pressure, overfeed rate, filament denier, filament count, yarn modulus, and the like. The effects of using the interlace method include high productivity, uniform mixing between fibers, easy production of a composite yarn fabric, and extremely low voids during melt molding. Is raised. Particularly important points in this method are the overfeed rate, tension, liquid pressure and denier, and the number of filaments.
Since the reinforcing fiber generally has a higher modulus than the matrix fiber, it is necessary to slightly increase the overfeed rate, and it is important to set the overfeed rate to preferably 105 to 110% by weight. The matrix fibers may be set based on the overfeed rate of the reinforcing fibers according to the content. Similarly, with respect to the tension and the fluid pressure, it is important to process the reinforcing fibers on the basis of a slightly higher condition than the conventional manufacturing conditions of the clothing yarn. In order to achieve particularly uniform mixing, the fluid pressure should be between 10 and 50 psig, preferably 30
~ 50 psig. Is preferred. In addition to the above-mentioned conditions, the denier and the number of filaments of both fibers to be composited are important for uniform fiber mixing. Since the linear density is closely related to the mixing in the turbulent vortex region, it is preferable that the linear density is the same in order to perform uniform mixing. In the present invention, 10
It is preferable that the fibers of 0 to 1000 denier and 10 to 100 filaments are interlaced yarns, and the denier of a single fiber is 1 to 10 denier, preferably 1 to 3 denier, which shows good processability and productivity. Thus, an excellent composite molded article having sufficient workability obtained in the weaving and knitting steps and the melt molding step.

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。
The composite fiber fabric for molding of the present invention can be formed into a fabric using only the composite fiber yarn for molding (hereinafter, sometimes simply referred to as a yarn) obtained in this manner, and used for melt molding. Alternatively, a fabric can be formed and melt-molded by partially using the yarn and using the matrix fiber in the remainder.

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。
In any of the above methods, when the mixing ratio of the reinforcing fiber and the matrix fiber in the obtained fabric is less than 5% (meaning by weight, hereinafter the same), the final composite molded product If the reinforcing efficiency is poor, and if it exceeds 80%, the matrix content is low, the impregnation degree is poor, and the void ratio of the final composite molded product is undesirably large. Therefore, the content of the reinforcing fibers in the fabric is 5 to 80%, preferably 10 to 70%, and more preferably 20 to 60%.

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。
In the fabric of the present invention, comparing the composite fiber fabric of the present invention with only the composite fiber yarn and the composite fiber fabric of the composite fiber yarn and the matrix fiber, the mixing of the reinforcing fiber and the matrix fiber For the uniformity, the former method is better and more preferable. That is, in the former case, the uniformity can be obtained at the level of the single fiber constituting the yarn, whereas in the latter case, the uniformity is maintained between the yarn and the matrix fiber composited therewith. Therefore, the impregnating property of the matrix fiber with respect to the reinforcing fiber and the strength characteristics of the final composite molded article are also excellent in the former case.

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
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。
Incidentally, the form of the composite fabric for molding according to the present invention includes, of course, a woven fabric, a knitted fabric or a nonwoven fabric, but it goes without saying that the woven structure or the knitted structure is not limited. The forming composite fiber fabric produced by the knitting structure or the like from the yarn according to the present invention is cut into a predetermined size to be used in the secondary processing process, and a number of sheets equal to the weight of the composite molded product are stacked. Use as a sample. The sample, which has been preheated to a temperature above the softening point of the matrix fibers (preferably sufficient to melt the matrix fibers), is then placed in a mold.
Finally, the mold is pressed to form a desired shape.
The pressing pressure generally needs to be 50 to 150 kg / mm 2 with respect to the projected area, and the higher the pressing speed, the better, and preferably 1 to 2 seconds. The temperature of the mold is preferably equal to or lower than the melting point of the matrix fiber, and the cooling time is determined by the thickness of the thickest part of the molded article. In addition, the composite fiber fabric for molding may be used as a blank in which matrix fibers are previously melt-impregnated with a hot press roll or the like, and the preheating temperature is set to be equal to or lower than the melting point of the matrix fibers, and subjected to solid-state stamping by plastic deformation.

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。
Hereinafter, embodiments will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and appropriate design changes in the spirit of the above and below are included in the technical scope of the present invention.

[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。
[Examples] In the following examples, the measurement of the strength and elongation characteristics of the fibers was performed by the following method.

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。
Using Tensilon manufactured by Toyo Baldwin Co., the SS curve of a single fiber was measured under the conditions of a sample length (gauge length) of 30 mm and an elongation rate of 100% / min. Tensile strength (g / d), initial elastic modulus (g)
/ d). The initial elastic modulus was calculated from the maximum gradient near the origin of the SS curve. Each characteristic value was an average value measured for 20 single fibers.

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。
Example 1 Ultra-high strength polyethylene fiber having a tensile strength of 32 g / denier, 400 denier and 200 filaments (molecular weight: 20
An interlacing machine with two pairs of opposed fluid conduits is opened using polyethylene fiber (melting point: 120 ° C) of 400 denier and 150 filaments as the matrix fiber as a reinforcing fiber of 100,000, melting point: 147 ° C. The composite yarn was used.

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。
By making the fluid pressure 50 psig. And compounding in a turbulent vortex area at a speed of about 500 m / min, both fibers were uniformly mixed.
A composite yarn of 0 denier was obtained. Next, a plain woven fabric having a warp density of 50 yarns / inch and a weft yarn density of 50 yarns / inch was woven using the composite yarn as a warp and the same polyethylene fibers as those used for the composite yarn as a weft. A sheet cut out from the plain woven fabric in a size of 20 cm × 20 cm was used as a sample, and the temperature was set at 80 ° C. for 16 hours.
Vacuum drying was performed under a condition of 1 mmHg or less, and three sheets were stacked so that the composite yarns of each layer were in the same direction. The laminated sheet was filled in a mold previously heated to 120 ° C., preheated and melted under a light load for 3 to 5 minutes, and then subjected to heat compression molding at a pressure of 50 to 70 kgf / cm 2 . It was quenched under pressure to 60 ° C before being removed from the mold.

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。
The polyethylene fiber used for the composite yarn and the weft by melt molding in the above procedure is melt-impregnated just before the ultra-high-strength polyethylene fiber remaining as a reinforcing material, and unidirectional with the ultra-high-strength polyethylene fiber as the reinforcing material A reinforced laminate was obtained. The tensile test was performed in accordance with JIS K7054 with the axial direction of the ultra high strength polyethylene fiber as the longitudinal direction of the test piece. As a result, the volume content of the ultra high strength polyethylene fiber was about 35%. Yes, a tensile strength of 1220 to 1320 MPa was obtained. The compressive strength was 35 MPa. The void ratio of this laminate was 2% or less, and had an extremely excellent appearance. A reinforced laminated board for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that the same material as in Example 1 was used to prepare a composite yarn. The volume content of the ultrahigh-strength polyethylene fiber was 35%. , Void ratio is less than 2%, tensile strength is 1050
121230 MPa, and compressive strength was 18 MPa.

[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。
[Effect of the Invention] Since the present invention is configured as described above, by using a yarn in which the ultra-high-strength polyethylene fiber and the thermoplastic matrix fiber according to the present invention are combined in a mixed state,
It has become possible to provide a composite fiber fabric for molding having extremely good impregnation properties, few voids, and extremely excellent strength, elasticity and workability with good workability. Further, the composite fiber yarn of the present invention can be used as a reinforcing material for composite in the yarn form.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

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 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a mixed state. 1. Ultra high strength polyethylene fiber 2. Thermoplastic organic fiber

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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。
1. A composite fiber yarn for molding used as a material for a composite molded article comprising a matrix resin and a reinforcing fiber, wherein an ultra-high-strength polyethylene resin having excellent strength and elastic modulus is used as the reinforcing fiber. A composite fiber yarn for molding, wherein a thermoplastic fiber having a melting point lower than that of ultra-high-strength polyethylene fiber by 10 ° C. or more is used as a fiber for a matrix resin, and both are mixed in a mixed fiber state.
【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。
2. A composite fiber fabric for molding used as a material of a composite molded article comprising a matrix resin and a reinforcing fiber, wherein an ultra-high-strength polyethylene fiber having excellent strength and elastic modulus is used as the reinforcing fiber. What is claimed is: 1. A fiber fabric for molding, comprising a thermoplastic fiber having a melting point lower than that of a high-strength polyethylene fiber by 10 ° C. or more as a matrix resin fiber, and comprising only a composite fiber yarn in which both fibers are mixed in a mixed fiber state.
【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。
3. A composite fiber fabric for molding used as a material of a composite molded article comprising a matrix resin and a reinforcing fiber, wherein an ultra-high-strength polyethylene fiber having excellent strength and elastic modulus is used as the reinforcing fiber. A thermoplastic fiber having a melting point lower than that of high-strength polyethylene fiber by 10 ° C. or more is used as a matrix resin fiber, and a composite fiber yarn in which both are combined in a mixed fiber state and the matrix resin fiber are characterized by comprising Molding composite fiber cloth.
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