JP5780968B2 - 繊維強化樹脂用紡績糸と中間体及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体 - Google Patents
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Description
ことを特徴とする。
K=t/S1/2
但し、tは単位長さ25.4mm当たりの撚り数、Sは綿番手、S1/2は
撚り係数が前記の範囲であると、製造コストは安くでき、糸強力も高く、加工性や取り扱い性も良好である。
(1)混紡紡績糸の作製
本実施例においては、図1に示すような構造の混紡紡績糸10を作製した。天然植物繊維として、米国産の木綿繊維(平均繊維長28mm)を使用し、熱可塑性合成繊維としてポリプロピレン(ダイワボウポリテック社製、商品名“PN−17038”、単繊維繊度1.6dtex,平均繊維長38mm)繊維(PP繊維)を使用した。混紡方法は、練条工程において、各スライバーを所定の割合になるように混合して供給することにより混紡した。精紡はリング精紡とし、目標番手7番(綿番手)となるように混紡糸を製造した。
得られた混紡紡績糸を用いて図3A〜Cに示すプレス法により成形体を作製した。まず、メタルフレーム2に、紡績糸3a、3bを図3Aのように一方向に巻きつけた。メタルフレームの長さは380mm、幅260mm、高さ2mmであった。紡績糸3aの本数は幅20mmに対し、上下それぞれ110本であり、合計220本とした。また、紡績糸3bも同様に合計220本とした。図3Aに示すとおり、メタルフレーム2に一定間隔に2箇所巻き付けた。この巻きつけた糸に、図3B〜Cに示すように、熱プレス金型4,5によって巻き付け糸を加熱加圧し、溶融一体化させた。PP繊維の融点が170℃であったので、金型温度は200℃に設定した。圧力は4MPa、成型時間を5分とした。得られたシート成形品の平面図を図5Aに示す。中央はシート成形部20、両端は繊維残部21aである。得られたシート成形品を長さ200mmにカットし、図5Bに示すシート成形部20の引張試験片(長さ200mm、幅20mm、厚み約0.8mm)を作製した。図5Cは、図5BのI−I断面図であり、21bは、樹脂中に埋め込まれた紡績糸である。なお、曲げ試験用試験片については、厚みを厚くする必要があるため、巻き付け本数を2倍(上下それぞれ220本、合計440本)にして同様に成形を行い、得られたシート成形品を、長さ50mmにカットし、曲げ試験片(長さ50mm、幅20mm、厚み約1.5m)を得た。
糸物性と引張弾性率、引張強度、曲げ弾性率、曲げ強度を測定した。糸物性はJISL1095:1999に従って測定し、引張試験は、JIS K 7054:1995に準じ、オートグラフ(島津製作所製:AG−IS)を用いて、つかみ具間距離100mm、試験速度1mm/minで行った。曲げ試験は、JISK7017:1999(3点曲げ試験)に準じ、支点間距離24mm、試験速度1mm/minで行った。この実験の条件と結果を表1に示す。比較例として木綿100wt%の紡績糸と、厚み200μmのPPフィルムを50:50の割合で使用し、フィルムスタック法によってシート成形した試験片の結果も示す。
(1)混紡紡績糸の作製
本実施例においては、図1に示すような構造の混紡紡績糸10を作製した。天然植物繊維として、米国産の木綿繊維(平均繊維長28mm)、及び中国産の麻繊維(ラミー、平均繊維長38mm)を使用し、熱可塑性合成繊維としてポリプロピレン(ダイワボウポリテック社製、商品名“PN−17038”、単繊維繊度1.6dtex,平均繊維長38mm)繊維(PP繊維)を使用した。混紡方法は、練条工程において、各スライバーを所定の割合になるように混合して供給することにより混紡した。精紡はリング精紡とし、目標番手7番(綿番手)となるように混紡糸を製造した。
成形時間を2分間として以外は、実施例1と同様の方法にてシート成形を行った。なお、曲げ試験片については、実施例1と同様に巻き付け本数を2倍にして作成した。
実施例1と同様の方法にて糸物性と引張弾性率、引張強度、曲げ弾性率、曲げ強度を測定した。この実験の結果を表2に示す。
実施例1の実験番号1−1の混紡紡績糸を用いて、成形温度、成形時間、成形圧力の各条件の検討をした。図6に成形温度と引張強度の関係を示すグラフ、図7に成形時間と引張強度の関係を示すグラフ、図8に成形圧力と引張強度の関係を示すグラフを各々示す。
2 メタルフレーム
4,5 熱プレス金型
6 編針
7,8 ステッチング糸
21b 樹脂中に埋め込まれた紡績糸
Claims (7)
- 天然植物繊維と熱可塑性合成繊維を含む繊維強化樹脂(FRP)用紡績糸であって、
前記天然植物繊維と前記合成繊維は混紡糸であり、
前記合成繊維はFRPにする際に溶融して天然植物繊維間に浸入し天然植物繊維と一体化し、FRPでマトリックス樹脂となる熱可塑性合成繊維であり、
前記熱可塑性合成繊維は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、及びこれらの共重合体、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド、ポリ塩化ビニル、共重合ポリアセタール、ポリ乳酸又はポリコハク酸ブチルの繊維であり、
前記混紡糸は、下記で示される撚り係数Kが2〜7の実撚りが掛けられている
ことを特徴とする繊維強化樹脂用紡績糸。 - 前記天然植物繊維は、木綿、麻、カポック及び竹から選ばれる少なくとも一つの繊維である請求項1に記載の繊維強化樹脂用紡績糸。
- 前記熱可塑性合成繊維を構成する樹脂の融点は、90℃以上200℃以下である請求項1に記載の繊維強化樹脂用紡績糸。
- 前記天然植物繊維と、前記合成繊維の配合割合は、重量比で天然植物繊維糸:合成繊維=80:20〜30:70の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化樹脂用紡績糸。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用紡績糸を、織物、編物、多軸挿入たて編物、又は組み物とした繊維強化樹脂用中間体。
- 請求項5に記載の繊維強化樹脂用中間体を、前記合成繊維の融点以上の金型温度に加熱してプレス成形した繊維強化樹脂成形体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂用紡績糸を少なくとも一方向に配列し、前記合成繊維の融点以上の金型温度で加熱してプレス成形した繊維強化樹脂成形体。
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