JP6186101B2 - 繊維強化プラスチック - Google Patents

Description

本発明は、繊維質基材と、この繊維質基材に含浸されてなる合成樹脂とで構成されてなる繊維強化プラスチックに関するものである。

従来より、繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維又は炭素繊維よりなる繊維質基材に、不飽和ポリエステル樹脂等の合成樹脂を含浸させたものが知られている。かかる繊維強化プラスチックは、ガラス繊維又は炭素繊維の存在によって、機械的強度を向上させたものであり、各種の用途に汎用されている。

繊維質基材の構成繊維として用いられるガラス繊維や炭素繊維は、無機繊維であるため、焼却処理しにくく、環境に負荷を与えるという欠点があった。また、ガラス繊維の場合は、その粉塵を人が吸引すると、健康を害するということもあり、炭素繊維の場合は、比較的高価であるということもあった。さらに、ガラス繊維や炭素繊維よりなる繊維質基材は、一般的に長繊維群で構成されているため、合成樹脂の含浸速度が遅いということもあった。

一方、本件出願人は、溶剤紡糸法で得られたリヨセル等のセルロース繊維で構成された糸条や編織布を繊維質基材とした繊維強化プラスチックを提案している（特許文献１）。かかるセルロース繊維は有機繊維であるため、焼却処理が容易であり、環境に与える負荷が少ないという利点がある。また、セルロース繊維であるため、その粉塵を人が吸引しても、健康を害することが少ないという利点もある。

ＷＯ２００４／０５２９６７

本発明は、特許文献１記載の発明を利用したものであり、セルロース繊維で構成された糸条や編織布等の繊維質基材に対する合成樹脂の含浸速度を向上させることを課題とするものである。

本発明は、糸条として通常の紡績工程を経ないで得られた、大なる空隙を持つものを採用することによって、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、繊維質基材と、該繊維質基材に含浸されてなる合成樹脂とで構成されてなる繊維強化プラスチックにおいて、該繊維質基材が、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなる糸条を含む繊維製品であることを特徴とする繊維強化プラスチックに関するものである。

本発明に係る繊維強化プラスチックは、繊維質基材と、この繊維質基材に含浸されてなる合成樹脂とで構成されている。合成樹脂としては、従来公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられる。一般的には、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂又はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。合成樹脂の含浸方法も従来公知の方法が用いられ、たとえば、ハンドレイアップ法やスプレーアップ法等が用いられる。

繊維質基材としては、糸条を含む繊維製品が用いられる。具体的には、糸条、糸条を製織してなる織物又は糸条を製編してなる編物等が用いられる。本発明は、この糸条に特徴を有するものであり、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなるものが用いられる。

この糸条は、セルロース短繊維群が引き揃えられてなるスライバー２本で構成されている。そして、スライバーを構成しているセルロース短繊維群相互間には、実質的に撚りが施されていないものである。かかるスライバーは、セルロース短繊維群が引き揃えられているだけなので、短繊維相互間に比較的大なる空隙が存在する。すなわち、一般的なセルロース糸条は、セルロース短繊維群に撚りが施されているので、この撚りによって短繊維相互間の空隙が小さくなるのである。なお、本発明において短繊維群が用いられ、長繊維（連続繊維）群が用いられない理由は、後者はスライバーとしたときの空隙率が前者よりも低いからである。セルロース短繊維としては、溶剤紡糸法によって得られたリヨセルが最も好ましいが、その他のコットンやレーヨン短繊維であってもよい。

具体的に使用するセルロース短繊維としては、繊維長が１０〜６０ｍｍで繊度が０．４〜５．０デシテックスのものであるのが好ましい。繊維長が１０ｍｍ未満のものでは、開繊機にかかりにくく、スライバーが作成しにくくなる。繊維長が６０ｍｍを超えると、スライバーとしたときの空隙が少なくなる傾向が生じる。セルロース短繊維としては、前記したようにリヨセルが好ましく用いられるが、この繊度は一般的に０．４〜５．０デシテックス程度である。

スライバーの重量は０．０７５〜１．５ｇ／ｍ程度であり、デシテックスに換算すると７５０〜１５０００デシテックス程度である。本発明に用いる糸条は、２本のスライバーで構成されているから、糸条の重量は０．１５〜３．０ｇ／ｍ程度であり、デシテックスに換算すると１５００〜３００００デシテックス程度である。したがって、糸条の英式綿番手は、３〜０．２番手程度となる。英式綿番手が３番手を超えると、糸条の重量が軽くなり糸条が細くなって、糸条自体が切断されやすくなり、実用性に欠ける。また、英式綿番手が０．２番手未満になると、糸条の重量が重くなり、繊維強化プラスチックも重くなる傾向が生じる

２本のスライバーには、撚りが掛けられて糸条となっている。撚り数は１．０〜７．０回／インチである。撚り数が１．０回／インチ未満であると、糸条として引張強度が低下し、糸条自体が切断されやすくなるので好ましくない。撚り数が７．０回／インチを超えると、セルロース短繊維相互間に存在する空隙が小さくなるので好ましくない。

糸条は、糸条だけを用いて、ここに合成樹脂を含浸させてもよい。たとえば、繊維強化プラスチックよりなるグレーチングを作成するときには、糸条を格子状に並べて、ここに合成樹脂を含浸させて硬化すればよい。また、糸条を製織して織布として用い、この織布に合成樹脂を含浸させて繊維強化プラスチック板を得ても良い。この糸条で織布を製織する際には、当該糸条を経糸とし、緯糸には別途通常の糸を用いるのが好ましい。本発明に用いる糸条は撚り数が少なく嵩高であるので、経糸及び緯糸の両者に使用すると、糸条の屈曲が激しくなって製織しにくくなるからである。緯糸の具体例としては、一般的な紡績糸、モノフィラメント糸又はマルチフィラメント糸が用いられる。特に好ましいのは、モノフィラメント糸又はマルチフィラメント糸よりなる熱融着性糸を用いて、経糸と緯糸の交点を熱融着するのが良い。交点を融着しておかないと、繊維強化プラスチック作成時等の取り扱い時に、目づれが生じるからである。なお、緯糸は間隔を置いて（たとえば、緯糸密度が１〜３本／インチ程度）、挿入するのが好ましい。緯糸の間隔が密になると、経糸である当該糸条の屈曲が激しくなるからである。

本発明に係る繊維強化プラスチックは、各種の形態に成形され、従来公知の各種の用途に汎用しうるものである。具体的には、グレーチング（多目的格子材）、タンク・容器類、銅張り積層板などの電気・電子部品類、建築用内装壁板材、屋根板材（平板、波板）、天井風道、天井幕板などの建築資材類、浴槽、洗い場付き浴槽、浴室ユニット、仮設移動トイレユニット、仮設移動シャワーユニットなどの住設機器・資材類、ローボート、足踏みボート、シーカヤック、カヌーボート、モーターボートなどのスポーツ・レジャー用品類、漁船を含む船舶類、車両用空調ダクト、運転席コンソール、車両内装部材、自動車ヘッドランプリフレクターなどの自動車・車両用部品、レジャー施設等に設ける擬岩、擬木、擬石、擬山など、その他、マネキン、人形、模型、各種レプリカなどへ幅広い用途に汎用しうるものである。

本発明に係る繊維強化プラスチックは、繊維質基材として、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなる糸条を含む繊維製品を用いている。この糸条は、セルロース短繊維群に比較的大なる空隙を持っているため、合成樹脂を含浸したときに、含浸速度が速いという効果を奏する。また、含浸速度が速いことにより、脱気も速く、合成樹脂を重ね塗りしても、泡立ちも少ないという効果を奏する。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、特定の糸条を含む繊維製品を、繊維強化プラスチックの繊維質基材とすると、合成樹脂の含浸速度が速くなるという技術的思想に基づくものとして理解されるべきである。

実施例１
繊度１．３デシテックス、繊維長３８ｍｍの溶剤紡糸セルロース短繊維群（レンチングファイバー社製、商品名「テンセル」）を、混打綿、カード（開繊機）、練条及びドラフトの各工程に通して、セルロース短繊維群が引き揃えられてなるスライバーを得た。このスライバーの重量は、０．７４ｇ／ｍであった。このスライバー２本を撚糸機に通して、撚り数１．７回／インチで撚りを掛けて、糸条を得た。この糸条の重量は、１．５ｇ／ｍであり、英式綿番手に換算すると０．４番手の糸条であった。

この糸条を経糸とし、緯糸として３３０デシテックス／３６フィラメントのマルチフィラメント糸からなるナイロン融着糸（ユニチカ社製 商品名「フロールＭ」）を用いて、経糸密度１２本／インチ、緯糸密度２本／インチで平織物を得た。この繊維製品を繊維強化プラスチック用繊維質基材とした。

金属トレー中に下記組成のビニルエステル樹脂液を収納し、ビニルエステル樹脂液中に繊維強化プラスチック用繊維質基材を浸漬した。そして、繊維強化プラスチック用繊維質基材中にビニルエステル樹脂液が充満される状態を目視で確認していたところ、浸漬後、約７５秒後に、ビニルエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。
記
ビニルエステル樹脂（日本ユピカ社製、ネオポール８２５０Ｍ） １００重量部
ナフテン酸コバルト（日本ユピカ社製） ０．５重量部
メチルエチルケトンパーオキシド（日本油脂社製、パーメックＦ） １．０重量部

実施例２
実施例１で用いた糸条を繊維強化プラスチック用繊維質基材とした。これを実施例１と同様に、ビニルエステル樹脂液中に浸漬して目視で確認していたところ、約２５秒後にビニルエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

実施例３
金属トレー中に下記組成の不飽和ポリエステル樹脂液を収納し、不飽和ポリエステル樹脂液中に、実施例１で用いたのと同一の繊維強化プラスチック用繊維質基材を浸漬した。そして、繊維強化プラスチック用繊維質基材中に不飽和ポリエステル樹脂液が充満される状態を目視で確認していたところ、浸漬後、約７０秒後に、不飽和ポリエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。
記
不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ社製、ユピカ５８３６） １００重量部
ナフテン酸コバルト（日本ユピカ社製） ０．５重量部
メチルエチルケトンパーオキシド（日本油脂社製、パーメックＦ） １．０重量部

実施例４
金属トレー中に実施例３で用いたのと同一組成の不飽和ポリエステル樹脂液を収納し、不飽和ポリエステル樹脂液中に、実施例２で用いたのと同一の繊維強化プラスチック用繊維質基材を浸漬した。そして、繊維強化プラスチック用繊維質基材中に不飽和ポリエステル樹脂液が充満される状態を目視で確認していたところ、浸漬後、約２２秒後に、不飽和ポリエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

比較例１
ガラス繊維織物（日東紡社製、ロービングクロスＷＲ８００Ｃ−１００）を繊維強化プラスチック用繊維質基材とした。これを実施例１と同様に、ビニルエステル樹脂液中に浸漬して目視で確認していたところ、約１５分後にビニルエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

比較例２
ガラス繊維織物（日東紡社製、ロービングクロスＷＲ８００Ｃ−１００）の経糸を取り出して、これをガラススチック用繊維質基材とした。この経糸は、ガラス長繊維群を集束したものである。これを実施例１と同様に、ビニルエステル樹脂液中に浸漬して目視で確認していたところ、約１５分後にビニルエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

比較例３
ガラス繊維織物（日東紡社製、ロービングクロスＷＲ８００Ｃ−１００）を繊維強化プラスチック用繊維質基材とした。これを実施例３と同様に、不飽和ポリエステル樹脂液中に浸漬して目視で確認していたところ、約１５分後に不飽和ポリエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

比較例４
ガラス繊維織物（日東紡社製、ロービングクロスＷＲ８００Ｃ−１００）の経糸を取り出して、これをガラススチック用繊維質基材とした。この経糸は、ガラス長繊維群を集束したものである。これを実施例３と同様に、不飽和ポリエステル樹脂液中に浸漬して目視で確認していたところ、約１５分後に不飽和ポリエステル樹脂液がほぼ完全に充満された。

実施例１〜４と比較例１〜４を対比すれば明らかなように、実施例１〜４に係る繊維強化プラスチック用繊維質基材は、比較例１〜４に係る繊維強化プラスチック用繊維質基材に比べて、含浸速度が向上していることが分かる。

Claims (8)

1. 繊維質基材と、該繊維質基材に含浸されてなる合成樹脂とで構成されてなる繊維強化プラスチックにおいて、該繊維質基材が、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなる糸条を含む繊維製品であることを特徴とする繊維強化プラスチック。
2. 繊維製品が、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなる糸条である請求項１記載の繊維強化プラスチック。
3. 繊維製品が、セルロース短繊維群が引き揃えられてなり、実質的に撚られていないスライバー２本間に、１．０〜７．０回／インチの撚りを掛けてなる糸条を経糸とした織布である請求項１記載の繊維強化プラスチック。
4. セルロース短繊維が溶剤紡糸法で得られたものである請求項１記載の繊維強化プラスチック。
5. セルロース短繊維の繊度が０．４〜５．０デシテックスである請求項１記載の繊維強化プラスチック。
6. セルロース短繊維の繊維長が１０〜６０ｍｍである請求項１記載の繊維強化プラスチック。
7. スライバーの重量が０．０７５〜１．５ｇ／ｍで、糸条の重量が０．１５〜３．０ｇ／ｍである請求項１記載の繊維強化プラスチック。
8. 請求項１記載の繊維製品よりなる繊維強化プラスチック用繊維質基材。