JP3018413B2 - コンポジット用混繊糸の製造方法 - Google Patents

コンポジット用混繊糸の製造方法

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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、熱可塑性有機連続繊維と補強用連続繊維か
らなるコンポジット用混繊糸を安定に、かつ効率良く製
造する方法に関する。
(従来の技術) 熱可塑性樹脂と強化材からなる複合成形用前駆体につ
いては熱可塑性樹脂を該強化材に含浸せしめたものがい
ろいろ提案されている。例えば、ガラス繊維とナイロン
フィラメントをカセ状に合せ巻取ったもの(英国特許−
1200342)、ガラス繊維ストランドを静電気を利用して
開繊し、熱可塑性樹脂の粉末を付着した後加熱溶融し、
テープ状ストライドを成形するもの(特公昭47−36467
号公報)、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コーティングし
た柔軟性ストランドを製造し、該柔軟性ストランドを用
いて織物等にして熱成形するもの(特開昭60−36156号
公報)、さらに、弾性率5t/mm2以上の強化繊維材料炭素
繊維5〜50重量%と、成形条件下で溶融可能の熱可塑性
繊維状マトリックス重合体95〜50%よりなり両繊維が均
一に混合された炭素繊維強化複合材料成形用混合繊維マ
ット(特公昭62−1969号公報)や炭素繊維などの強化材
を芯にしてそのまわりを熱可塑性繊維でカバリングした
カバード糸で編織物を作り、圧力下で加熱成形するもの
(英国特許−2105247)、強化繊維と熱可塑性繊維をエ
アーにより開繊し混合するもの(特開昭60−209033号公
報)等が提案されている。
また、補強用連続繊維と熱可塑性有機連続繊維とを混
合した熱可塑性コンポジット用成形材料の製造方法は、
特開昭60−209034号公報および特開昭61−130345号公報
などに開示されている。
(発明が解決しようとする課題) 熱可塑性コンポジットの欠点である補強用繊維への樹
脂の含浸の悪さを解決し、かつ取扱い性に優れ又種々の
複雑形状への適応性を有するコンポジット用材料の製造
方法が未だ確立されていない。本発明は、上記の項目を
すべて満たすことのできる熱可塑性コンポジット用混繊
糸の製造方法を提供しようとするものである。
特に、熱可塑性コンポジット用混繊糸の最も重要なフ
ァクターである熱可塑性有機連続繊維と補強用連続繊維
の混繊状態を最善のものとする製造方法を提供しようと
するものである。
(課題を解決するための手段) 従来の熱可塑性コンポジット用前駆体として、溶融樹
脂を補強用繊維からなる基布に含浸させた、いわゆる含
浸タイプの前駆体と、混繊糸あるいは補強用繊維に樹脂
パウダーを付着させたパウダー付着糸などのいわゆる未
含浸タイプの前駆体に分けることが出来る。未含浸タイ
プの前駆体は、複雑な曲面の成形品を比較的簡単なプロ
セスで製造することができるという大きな長所を有して
おり、又、プルトルージョン法、フィラメントワインデ
ィング法などのプロセスにも適用できるという長所も有
している。
未含浸タイプの前駆体のなかでも、混繊糸は、取り扱
い性、後加工性にも優れており、これから得られるコン
ポジット成形品は軽量かつ強靭で、各種の用途に供しう
るものである。
ところが、従来の製造方法においては、混繊状態が不
充分であったり、混繊糸の長手方向にたとえば混繊斑な
どがあったりしており、満足すべきものを得ることは出
来なかった。
本発明者らは、鋭意研究の末、これらの欠点を解消し
安定した、満足すべきコンポジット用混繊糸の製造方法
の発明に到達した。
すなわち本発明は、熱可塑性有機連続繊維束(A)と
補強用連続繊維束(B)からなるコンポジット用混繊糸
を製造するに際し、該熱可塑性有機連続繊維束の巾を
(A)の巾を(B)の巾よりも広くなした後、(A)、
および(B)を凹面を有する案内板に導き、(A)が前
記案内板に接触するように重ね合わせ、(B)を包むよ
うにして、流体ノズルに導き混繊することを特徴とする
コンポジット用混繊糸の製造方法である。
本発明で用いられる熱可塑性有機連続繊維としては、
ナイロン6やナイロン66などのポリアミド繊維、ポリエ
チレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートな
どのポリエステル繊維、ポリエチレンやポリプロピレン
などのポリオレフィン系繊維、ポリフェニレンサルファ
イド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維などが挙げ
られる。しかしながら、この発明に用いられる熱可塑性
有機連続繊維は、上記の繊維に限定されるわけではな
い。
また、混繊を容易にする目的で、巻縮をほどこされた
熱可塑性有機連続繊維を用いることも有効である。これ
は、単繊維が巻縮を有しているために、単繊維同志の接
触が少なくなり、繊維間の見掛けの摩擦力が低下し、開
繊しやすい状態となることが挙げられる。巻縮を付与す
る方法として、紡糸時に巻縮発現能力を付与する、ある
いは、繊維形成後に巻縮を付与するなどが挙げられる。
また、本発明に用いられる補強用連続繊維としては、
ガラス繊維、炭素繊維などがあげられる。しかしなが
ら、この発明に用いられる補強用連続繊維は上記の繊維
に限定されるわけではない。
本発明において、補強用連続繊維束と熱可塑性有機連
続繊維束との混合比率は、特に限定されるわけではない
が、補強用連続繊維の体積分率(Vf)で20〜70%の範囲
が好ましい。
上記補強用連続繊維束と熱可塑性有機連続繊維束を、
第1図に例示するような凹面を有する繊維束案内板に導
く。
この際、補強用連続繊維束(B)の巾よりも熱可塑性
有機連続繊維束(A)の巾を広くしておくことが大切で
ある。こうすることによって、流体ノズルによる混繊効
果を確実かつ安定したものとすることができる。
好ましくは、前記(A)の巾を(B)の巾よりも20%
ないし100%広くする。すなわち(A)の巾≧(B)の
巾×1.2〜2.0となるようにする。
上記のような関係を保ちながら前記(A)を、凹面を
有する案内板に接触するように、導入することにより、
該案内板出口すなわち、流体ノズル入口近傍にて前記
(A)が前記(B)を包むような配置とすることが出来
る。
このような配置を有する両繊維束を、第2図に例示す
るような流体ノズルにて混繊作用を施すことにより、安
定した、かつ混繊度の高いコンポジット用混繊糸を製造
することができる。該案内板の凹面の曲率は、繊維束入
口付近より繊維束出口付近が小さくなるようにすること
が好ましい。またその表面は、繊維束との摩擦抵抗を低
くすることが好ましい。
流体ノズルの構造に関しては、いわゆるインターレー
スタイプノズルよりは、流体導入路が糸路に対して90%
以下の角度を有するタイプのノズルの方が好ましい。さ
らに好ましくは、流体ノズルの入口付近を図2に例示し
たように、テーパーを有する円型であり、かつ流体噴出
し付近は、だ円状又は矩形状となっており、流体はスリ
ット状の形状路から噴出させる形状となしたものがよ
い。
また、複数の流体噴出し路を有し、それらの糸路への
噴出位置を、第2図に例示したように、若干変えること
も、得られる混繊糸の混繊度を高め、かつ安定化させる
為に有効である。
前記(A)の巾と(B)の巾の関係について、(A)
の巾が(B)の巾以下の場合には、摩擦抵抗力の低い前
記Bが得られる混繊糸の外側に位置するため、後工程に
ての摩擦に対して抵抗力が低く、前記(B)の切断ある
いは損傷を生じ、場合によっては、後加工工程にて、ト
ラブルを生じる。またコンポジットとした場合において
も、補強効率の低いすなわちコンポジットの物性が低い
ものしか得られないという欠点を有する。それに加え
て、混繊糸の混繊状態の安定性にも欠ける。したがって
前記(A)の巾は(B)の巾よりも大きいことが必須で
あり、20%以上大きいことが好ましい。
逆に、前記(A)の巾が、(B)の巾より100%以上
大きい場合には、(A)と(B)の体積分率にもよる
が、(A)の巾方向の均一分布が失なわれ、流体ノズル
による混繊効率が低下する傾向にあり好ましくない状態
となる。
したがって、前記(A)の巾は(B)の巾の100%以
下とする方が良い。
熱可塑性有機連続繊維束の巾を補強用連続繊維束の巾
より広くする方法は、第3図に例示したような平行平板
の静電気付与装置を用いることが好ましい。第4図に例
示したような装置を用いることも可能である。また、開
繊を目的とする流体ノズルを使用することも可能であ
る。前記のように熱可塑性有機連続繊維に捲縮を付与す
ることも有効である。この場合には、たとえば、溶融紡
糸時に、非対称冷却を施すことにより、繊維に潜在的捲
縮能を付与し、連続的または、非連続的に捲縮能を顕在
化させ、いわゆる立体捲縮特性を付与した繊維、また
は、たとえば溶融紡糸後に、仮撚加工などの、いわゆる
機械捲縮特性を付与した繊維などを挙げることが出来
る。
<実施例および比較例> 以下、実施例により本発明を説明するが、これに何ら
限定されるものではない。
実施例 単繊維の直径が13μmの表面処理がなされているEガ
ラス繊維の5760デニールの繊維束1本と単繊維の直径が
15μmの捲縮を有していないポリエステル繊維の5760デ
ニールの繊維束1本を供給繊維束とした。
ポリエステル繊維を積極解舒装置にて解舒撚を加える
ことなくボビンより解舒し第3図に示す静電気開繊装置
にて繊維束の巾を8mmに広げた。このときの印加電圧は
−30kVであった。一方、Eガラス繊維も積極解舒装置に
て、解舒撚を加えることなく、ボビンより解舒した。
繊維束の巾は5mmであった。これら2つの繊維束を、
ステンレス製の凹面型案内板に導いた。このときポリエ
ステル繊維束が案内板に接触し、ポリエステル繊維束の
上側にEガラス繊維束が位置するような配置とした。
案内板の入口の曲率半径25mm、出口の曲率半径3mmと
した。該重ね合わせ繊維束を連続的に第2図に示す流体
ノズルに導き混繊処理を施した後、ワインダーにて巻取
った。流体ノズルの流体には圧縮空気を用い、その圧力
は4kg/cm2とした。
巻取り速度は200m/min、混繊処理域のフィード率は1
%のオーバーフィード率とした。得られた混繊糸の混繊
度は70%であった。混繊度の定義を次式に示す。
ここでNは補強用連続繊維の総本数を示し、NcXは補
強用連続繊維がいくつかの群(グループ)に分割されて
いるときのそのグループの個数を示し、Xは群の中にお
ける特定な1個の群内のフィラメント数を示している。
上記の式において、100X(N−X)/(N−1)は、混
繊状態を意味し、Xが小さい程混繊状態が良好である。
また、Nc・X/N/Xは、重みである。
ついで、該混繊糸を経糸,緯糸に用い製織した。
織物は、平織とし、その密度は経,緯とも22本/inと
した。
取扱い性および製織性は問題なく、又ガラス繊維の損
傷による毛羽立ちもなく、良好な平織物であった。該平
織物より20cm×20cmの寸法で切り出したシートを5枚積
層してブランクとし、80℃、16時間、0.1mmHg以下の条
件で真空乾燥を行なった後、金型に入れ、285℃に加熱
した金型にて50kg f/cm2の圧力で7分間加圧、加圧状態
で60℃まで急冷した。得られた成形体は、含浸状態が良
好なものであった。得られた成形体の曲げ強度(JIS−
K−7055に準拠)、アイゾット衝撃強度(JIS−K−711
0に準拠)を測定し表1に示した。
比較例 凹面を有する案内板を使用せず、かつポリエステル繊
維束の巾を広げることなく(5mm)供給した以外は、実
施例と同じ方法にて混繊糸を製造し、その後平織物を製
造した。この混繊糸の混繊度は20%であり、かつ糸表層
部にガラス繊維が多く位置したものであった。これが起
因し、製織工程にて、ガラス繊維の脱落及び、毛羽の発
生があり、良好になる平織物を製造することができなか
った。
得られた成形体の特性を実施例と同じく表1に示し
た。
(発明の効果) 本発明のコンポジット用混繊糸の製造方法によると、
得られる混繊糸は、後工程通過性が良く、後工程による
物性の低下もなく、また得られるコンポジットは表面特
性にも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施様態を示す概略図である。 図2は、凹面を有する案内板であり、図1中の7の一実
施様態である。 図3は、流体ノズルであり、図1中の7の一実施様態で
ある。 図4は、静電気付与装置であり、図1中の6の一実施様
態である。 図5は、開繊用の凸面を有する半月状板であり、図1中
の6の一実施様態である。 1:補強用連続繊維のパッケージ 2:熱可塑性有機連続繊維のパッケージ 3:張力コンペンセーター 4: 〃 5:供給ローラ対、6:開繊装置 7:凹面を有する案内板、8:供給ローラ対 9:流体ノズル、10:引取りローラ対 11:巻取装置、12:混繊糸 13:アース電極、14:印加電極 15:放電針、16:凸面を有する案内板

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性有機連続繊維束(A)と補強用連
    続繊維束(B)からなるコンポジット用混繊糸を製造す
    るに際し、(A)の巾を(B)の巾より広くした後、
    (A),(B)を凹面を有する案内板に導き、(A)が
    前記案内板に接触するように重ね合わせ、(B)を包む
    ようにして、流体ノズルに導き、混繊することを特徴と
    するコンポジット用混繊糸の製造方法。
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