JP7546236B2 - カバリング糸、カバリング糸の製造方法および成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、近年は、連続熱可塑性樹脂繊維と連続強化繊維からなる混繊糸が検討されている(例えば、特許文献1等)。
一方、カバリング糸は、ストッキング等の原材料として広く用いられている。例えば、特許文献2等には、ポリウレタン糸にナイロン糸を巻き付けたカバリング糸などが開示されている。
しかしながら、近年、混繊糸の需要拡大に伴い、さらなる付加価値を有する混繊糸材料の提供が求められている。特に、加工時の混繊糸の毛羽立ちが抑制された、新たな材料の提供が求められる。また、加工時の生産性も求められる。
本発明は、かかる課題を解決することを目的としたものであって、加工時の毛羽立ちが抑制され、かつ、加工時の生産性に優れた新規な材料を提供することを目的とする。具体的には、加工時の毛羽立ちが抑制され、かつ、加工時の生産性に優れたカバリング糸、カバリング糸の製造方法および成形品の製造方法を提供することを目的とする。
<1>連続強化繊維と、第一の連続熱可塑性樹脂繊維を含む混繊糸と、前記混繊糸の長手方向にらせん状に巻き付いている第二の連続熱可塑性樹脂繊維とを有し、前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に0.5~10mmのピッチ、かつ、20~80°の角度でらせん状に巻き付いている、カバリング糸。
<2>前記カバリング糸中の混繊糸の密度が0.5~1.2g/cm3である、<1>に記載のカバリング糸。
<3>前記カバリング糸を混繊糸の長手方向に10cm超の長さに切り出し、前記切り出したカバリング糸のうち、末端から10cmより余の部分をクランプで固定し、かつ、前記切り出したカバリング糸のうち、前記クランプで固定していない側の末端を、前記クランプ上面に対し、垂直となるよう仮固定した後、前記仮固定を開放したとき、クランプ上面に垂直な方向と、切り出したカバリング糸の固定していない側の末端と前記末端から0.1cmの位置を通る線とのなす角αが0~90°である、<1>または<2>に記載のカバリング糸。
<4>前記なす角αが、0~60°である、<3>に記載のカバリング糸。
<5>前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に1.0~7.0mmのピッチでらせん状に巻き付いている、<1>~<4>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<6>前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に30~70°の角度でらせん状に巻き付いている、<1>~<5>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<7>前記第二の連続熱可塑性樹脂は、前記混繊糸に対し、S方向およびZ方向に、それぞれ、巻き付けられている、<1>~<6>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<8>前記第一の連続熱可塑性樹脂繊維および前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維が、それぞれ、ポリアミド樹脂を含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<9>前記ポリアミド樹脂が、ジアミンに由来する構成単位およびジカルボン酸に由来する構成単位から構成され、ジアミンに由来する構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂を含む、<8>に記載のカバリング糸。
<10>前記連続強化繊維が、炭素繊維およびガラス繊維から選択される少なくとも1種を含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<11>前記混繊糸中の前記連続強化繊維の割合が、35~65体積%であり、前記カバリング糸中の前記連続強化繊維の割合が、30~60体積%である、<1>~<10>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<12>前記混繊糸における連続強化繊維の分散度が、60%以上である、<1>~<11>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<13>前記混繊糸における前記第一の連続熱可塑性樹脂繊維の含浸率が、10%以下である、<1>~<12>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<14>前記混繊糸は、インターレース加工が施されていないか、前記混繊糸1mあたり、15回以下の割合でインターレース加工が施されている、<1>~<13>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<15>前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、インターレース加工が施されていないか、前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維1mあたり、15回以下の割合でインターレース加工が施されている、<1>~<14>のいずれか1つに記載のカバリング糸。
<16><1>~<15>のいずれか1つに記載のカバリング糸の製造方法であって、連続強化繊維と第一の連続熱可塑性樹脂繊維を含む混繊糸に対し、前記混繊糸の長手方向に第二の連続熱可塑性樹脂繊維をらせん状に巻き付けることを含み、前記カバリング糸の数平均径と前記混繊糸の数平均径の比である、カバリング糸の数平均径/混繊糸の数平均径が、0.1~0.7である、カバリング糸の製造方法。
<17><1>~<15>のいずれか1つに記載のカバリング糸を加熱加工することを含む、成形品の製造方法。
本明細書において、各種物性値および特性値は、特に述べない限り、23℃におけるものとする。
このような構成とすることにより、加工時の毛羽立ちが抑制され、かつ、加工時の生産性に優れたカバリング糸が得られる。さらに得られる成形品の機械的強度が高いものが得られる。
カバリング糸は、通常、芯糸と鞘糸を有し、芯糸に鞘糸が一方向または二方向に巻き付けられた糸状材料を意味するが、本発明では、芯糸が混繊糸であり、鞘糸がカバリング用の樹脂繊維である。また、本発明のカバリング糸は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、芯糸に混繊糸以外の糸や成分を含んでいてもよいし、鞘糸にカバリング用の樹脂繊維以外の糸や成分を含んでいてもよい。好ましくは、芯糸の95質量%以上(より好ましくは99質量%以上)が混繊糸であり、鞘糸の95質量%以上(より好ましくは99質量%以上)がカバリング用の樹脂繊維である。また、カバリング糸の95質量%以上(より好ましくは99質量%以上)が芯糸と鞘糸から構成されることが好ましい。
また、本発明のカバリング糸において、第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、混繊糸に20~80°の角度(らせん角度θ)でらせん状に巻き付いている。ここでの角度とは、カバリング用の樹脂繊維の、混繊糸の長手方向(図1のX-X方向)に対するらせん角度θを意味する。前記らせん角度θは、25°以上であることが好ましく、30°以上であることがより好ましく、31°以上であることがさらに好ましく、40°以上、42°以上であってもよい。また、前記らせん角度θは、75°以下であることが好ましく、70°以下であることがより好ましく、64°以下であってもよい。
前記ピッチおよびらせん角度θは、後述する実施例の記載に従って測定される。
第二の連続熱可塑性樹脂繊維がテープ状である場合、隣接するテープとテープの間(図1のY1)の距離は、0.2mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましく、0.6mm以上であることがさらに好ましい。前記下限値以上とすることにより、より操作性に優れる傾向にある。また、前記隣接するテープとテープの間の距離は、20mm以下であることが好ましく、15mm以下であることがより好ましく、10mm以下であることがさらに好ましく、5mm以下、3mm以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、耐摩擦性により優れる傾向にある。
前記なす角αは、後述する実施例の記載に従って測定される。
カバリング糸の数平均径は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
カバリング糸の密度は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
カバリング糸中の混繊糸の密度は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
本発明では、カバリング糸中の混繊糸は、連続強化繊維の分散度が、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましく、90%以上であってもよい。また、上限値は100%が好ましい。
分散度は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
本発明では、カバリング糸中の混繊糸は、第一の連続熱可塑性樹脂繊維の含浸率が、10%以下であることが好ましく、6%以下であることがより好ましい。また、下限値は、0%であってもよいが、1%以上であってもよい。
含浸率は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
このとき、本発明のカバリング糸においては、カバリング糸の数平均径/原料混繊糸(カバリング用の樹脂繊維を巻き付ける前の混繊糸)の数平均径が、0.1~0.7となるように、カバリング用の樹脂繊維を巻き付けることが好ましい。前記カバリング糸の数平均径/原料混繊糸の数平均径は、0.2以上であることが好ましく、また、0.6以下であることが好ましく、0.55以下であることがより好ましい。上記下限値以上とすることにより、成形品強度がより高くなる傾向にある。上記上限値以下とすることにより、カバリング糸供給時のラインの安定性がより向上する傾向にある。
本発明で用いる混繊糸は、連続強化繊維と、第一の連続熱可塑性樹脂繊維を含み、通常は、混繊糸の90質量%以上(好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上)が連続強化繊維と第一の連続熱可塑性樹脂繊維とからなる。
混繊糸の数平均径は、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
また、本発明では、混繊糸は、インターレース加工が施されていないか、カバリング用の樹脂繊維1mあたり、15回以下(好ましくは10回以下、さらには5回以下であってもよく、特には1回以下であってもよい)の割合でインターレース加工が施されていることが好ましい。このような構成とすることにより、成形品強度がより優れる傾向にある。
連続繊維とは、50mmを超える繊維をいい、1mを超えるものが実際的である。本発明における連続強化繊維の断面は、円形であってもよいし、扁平であってもよい。本発明で使用する連続強化繊維の平均繊維長に特に制限はないが、成形加工性を良好にする観点から、1~100,000mの範囲であることが好ましく、より好ましくは100~10,000m、さらに好ましくは1,000~5,000mである。
連続強化繊維は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明で用いる第一の連続熱可塑性樹脂繊維は、熱可塑性樹脂を含む連続繊維であり、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物(該熱可塑性樹脂組成物は熱可塑性樹脂のみからなっていてもよい)から構成される連続繊維である。ここで、連続繊維とは、50mmを超える繊維をいい、1mを超えるものが実際的である。本発明で使用する第一の連続熱可塑性樹脂繊維の平均繊維長に特に制限はないが、成形加工性を良好にする観点から、1~100,000mの範囲であることが好ましく、より好ましくは100~10,000m、さらに好ましくは1,000~5,000mである。
本発明における第一の連続熱可塑性樹脂繊維の断面は、円形であってもよいし、扁平であってもよい。
本発明で用いる第一の連続熱可塑性樹脂繊維は熱可塑性樹脂組成物から形成することができる。熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の1種または2種以上のみからなってもよく、その他の成分を含んでいてもよい。
上記キシリレンジアミンは、少なくともメタキシリレンジアミンを含むことが好ましく、30~100モル%のメタキシリレンジアミンと、70~0モル%のパラキシリレンジアミンからなることがより好ましく、50~100モル%のメタキシリレンジアミンと、50~0モル%のパラキシリレンジアミンからなることがさらに好ましい。
ジアミン成分として、キシリレンジアミン以外のジアミンを用いる場合は、ジアミン由来の構成単位の50モル%未満であり、30モル%以下であることが好ましく、より好ましくは1~25モル%、特に好ましくは5~20モル%の割合で用いる。
本発明で用いるポリアミド樹脂の第二の実施形態は、ジアミン由来の構成単位の10~90モル%がメタキシリレンジアミンに由来し、90~10モル%がパラキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の80モル%以上がセバシン酸に由来する態様である。
数平均分子量(Mn)=2,000,000/([COOH]+[NH2])
融点は後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
また、連続強化繊維の表面処理剤が有する官能基(例えば、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基)を有する溶融成形可能なフッ素樹脂を含んでいてもよい。前記フッ素樹脂の詳細は、特開2019-099955号公報の段落0023~0053の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
第一の連続熱可塑性樹脂繊維が表面処理剤を有することにより、カバリング糸の製造工程やその後の加工工程で、第一の連続熱可塑性樹脂繊維の切れを抑制することができる。
第一の連続熱可塑性樹脂繊維の表面処理剤の量は、例えば、熱可塑性樹脂繊維の0.1~2.0質量%である。下限値は、0.5質量%以上が好ましく、0.8質量%以上がより好ましい。上限値としては、1.8質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましい。このような範囲とすることにより、第一の連続熱可塑性樹脂繊維の分散がより良好となる。また、カバリング糸を製造する際には第一の連続熱可塑性樹脂繊維には機械との摩擦力や繊維同士の摩擦力が生じ、その際に第一の連続熱可塑性樹脂繊維が切れることがあるが、上記の範囲とすることによって繊維の切断をより効果的に防ぐことができる。また、均質なカバリング糸を得るために機械的な応力を第一の連続熱可塑性樹脂繊維に加えるが、その際の応力により第一の連続熱可塑性樹脂繊維が切断することをより効果的に防ぐことができる。
表面処理剤は、第一の連続熱可塑性樹脂繊維や連続強化繊維を収束する機能を有するものであれば、その種類は特に定めるものではない。処理剤としては、エステル系化合物、アルキレングリコール系化合物、ポリオレフィン系化合物、フェニルエーテル系化合物、ポリエーテル系化合物、シリコーン系化合物、ポリエチレングリコール系化合物、アミド系化合物、スルホネート系化合物、ホスフェート系化合物、カルボキシレート系化合物およびこれらを2種以上組み合わせたものが好ましく、エステル系化合物がより好ましい。
第一の連続熱可塑性樹脂繊維は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
混繊糸は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
次に、本発明で用いる第二の連続熱可塑性樹脂繊維(カバリング用の樹脂繊維)について説明する。
本発明で用いるカバリング用の樹脂繊維は、混繊糸をカバリングすることができる樹脂繊維である限り特に定めるものではない。
本発明におけるカバリング用の樹脂繊維は、その構成材料、形状、長さ、物性等について、上述した混繊糸に用いる第一の連続熱可塑性樹脂繊維と同義であり、好ましい範囲も同様である。
本発明では、第一の連続熱可塑性樹脂繊維を構成する樹脂成分と、カバリング用の樹脂繊維を構成する樹脂成分の90質量%以上(好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上)が共通することが好ましい。このような構成とすることにより、成形性がより向上する傾向にある。
本発明では、第一の連続熱可塑性樹脂繊維および第二の連続熱可塑性樹脂繊維が、それぞれ、ポリアミド樹脂を含むことが好ましく、ジアミンに由来する構成単位およびジカルボン酸に由来する構成単位から構成され、ジアミンに由来する構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂(XD系ポリアミド)を含むことがより好ましい。XD系ポリアミドを用いることにより、得られる成形品の強度をより向上させることができる。
インターレース加工を行う場合、カバリング用の樹脂繊維1mあたり、1~30回であることが好ましい。
また、本発明では、カバリング用の樹脂繊維(第二の連続熱可塑性樹脂繊維)は、インターレース加工が施されていないか、カバリング用の樹脂繊維1mあたり、15回以下(好ましくは10回以下、より好ましくは5回以下、さらに好ましくは1回以下)の割合でインターレース加工が施されていることが好ましい。このような構成とすることにより、適度に混繊糸を被覆することができ、全体的に耐摩耗性に優れた混繊糸となる傾向にある。
カバリング用の樹脂繊維は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。2種以上用いる場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の好ましい実施形態に係るカバリング糸は、その状態のまま、芯材(ロール)に巻き取って巻取体とすることができる。
カバリング糸は、各種成形材料として用いることができ、織物、組物、編物等へ加工することもできる。
本発明のカバリング糸は、加熱加工することによって、成形品を製造方法することができる。本発明のカバリング糸は、熱プレス、引抜成形、超音波成形、レーザー成形、3Dプリンタによる造形、金型成形、内圧成形等によって成形できる。特に、本発明のカバリング糸は、しなやかであることから、凹部や凸部を有する成形品の製造に適している。
本発明のカバリング糸は、例えば、パソコン、OA機器、AV機器、携帯電話などの電気・電子機器、光学機器、精密機器、玩具、家庭・事務電気製品などの部品やハウジング、さらには自動車、航空機、船舶などの部品に好適に利用することができる。
MPXD10:下記合成例により合成したキシリレンセバカミド樹脂、融点213℃、数平均分子量15400
MXD6:メタキシリレンアジパミド樹脂(三菱ガス化学(株)製、グレードS6001)、融点237℃、数平均分子量16800
PA6:ポリアミド樹脂6、宇部興産社製、1022B、融点220℃
PP:ポリプロピレン樹脂、三菱ケミカル社製、グレードFY6、融点163℃
撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロートおよび窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、セバシン酸(伊藤製油(株)製TAグレード)10kg(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.66gを仕込み、十分に窒素置換した後、さらに少量の窒素気流下で系内を撹搾しながら170℃まで加熱溶融した。
メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学(株)製)とパラキシリレンジアミン(三菱ガス化学(株)製)のモル比が70/30である混合キシリレンジアミン6.647kg(メタキシリレンジアミン34.16mol、パラキシリレンジアミン14.64mol)を溶融したセバシン酸に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて240℃まで昇温した。
滴下終了後、内温を上昇させ、250℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに内温を上昇させて255℃で20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂MPXD10を得た。
得られたポリアミド樹脂MPXD10の融点は、213℃、数平均分子量は、15400であった。
<<連続炭素繊維(CF)>>
三菱レイヨン社製、Pyrofil-TR-50S-12000-AD、8000dtex、繊維数12000f。エポキシ樹脂で表面処理されている。
<<連続ガラス繊維(GF)>>
日東紡績社製、ECG 75 1/0 0.7Z、繊度687dtex、繊維数400f、集束剤で表面処理されている。
<連続熱可塑性樹脂繊維の製造>
表1に示す混繊糸中の連続熱可塑性樹脂繊維の種類、または、カバリング用の樹脂繊維の種類に相当する熱可塑性樹脂を、それぞれ、直径30mmのスクリューを有する単軸押出機にて溶融押出しし、60穴のダイからストランド状に押出し、ロールにて巻き取りながら延伸し、連続熱可塑性樹脂の繊維束を巻取体に800m巻き取った。溶融温度は、連続熱可塑性樹脂の融点+15℃とした。
尚、実施例11で用いるカバリング用の樹脂繊維については、1mあたり、10回のインターレース加工を施した。
油剤(ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(花王製、エマノーン 1112))を深型のバットに満たし、表面をゴム処理したローラーをローラーの下部分が油剤に接するように設置してローラーを回転させることで、常に油剤がローラー表面に付着している状態にした。上記連続熱可塑性樹脂繊維をこのローラーに接触させることで連続熱可塑性樹脂繊維の表面に油剤を塗布した。
熱可塑性樹脂の融点の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、試料量は約1mgとし、雰囲気ガスとしては窒素を30mL/分で流し、昇温速度は10℃/分の条件で室温から予想される融点以上の温度まで加熱し溶融させた際に観測される吸熱ピークのピークトップの温度から融点を求めた。
示差走査熱量計(DSC)は、島津製作所(SHIMADZU CORPORATION)製、DSC-60を用いた。
表面処理された連続熱可塑性樹脂繊維を、JIS L 1096に従って測定し、水分率を測定した。
混繊糸は、以下の方法に従って製造した。
連続熱可塑性樹脂繊維の巻取体、および、連続炭素繊維の巻取体からそれぞれの繊維を引き出し、複数のガイドを通しながらエアブローにより開繊を行った。開繊しながら、連続熱可塑性樹脂繊維および連続炭素繊維を一束とし、さらに、複数のガイドを通しながらエアブローを与え、均一化を進め、混繊糸を得た。
尚、実施例12および13で用いる混繊糸については、それぞれ、混繊糸1mあたり、10回または20回のインターレース加工を施した。実施例14および16で用いる混繊糸については、それぞれ、得られた混繊糸を分繊したものを用いた。実施例15で用いる混繊糸については、得られた混繊糸を複数本引き揃えたものを用いた。
芯糸に原料混繊糸を、カバリング糸に連続熱可塑性樹脂繊維を用い、ダブルカバリングマシン(片岡機械工業製:SCM-D型)を用いて、表に記載のカバリング糸を製造した。
実施例10以外は、S方向およびZ方向、実施例10はS方向のみに巻き付けた。
実施例1~3、5~9、11~14、16、17における混繊糸の割合は、91質量%であり、カバリング用樹脂繊維の割合は9%であった。実施例4における混繊糸の割合は、92質量%であり、カバリング用樹脂繊維の割合は8質量%であった。実施例10における混繊糸の割合は、95質量%であり、カバリング用樹脂繊維の割合は5質量%であった。実施例15における混繊糸の割合は、98質量%であり、カバリング用樹脂繊維の割合は2質量%であった。
混繊糸に巻き付けて形成されるカバリング用樹脂繊維によるらせんのピッチは、図1に示す幅Y(単位:mm)を測定し、らせんのらせん角度は図1に示す角度θ(単位:°)を測定した。2方向に巻き付けた場合は、より内側に巻き付けた方のらせんおよびピッチを測定した。また、カバリング用樹脂繊維はテープ状の束(帯状のカバリング用樹脂繊維領域)9であり、その幅も測定した。さらに、隣接するテープ状の束であるカバリング用樹脂繊維領域の間の距離(図1に示すY1)も測定した。
測定は、カバリング糸の任意の10ヶ所について行い、測定された数値のうち、最上限および最下限の値を除いた8点の数値の平均値として算出した。
上記で得られたカバリング糸は、23℃、相対湿度50%の条件下に2日間静置した後、以下の方法に従い、なす角αを測定した。
図4に示すように、カバリング糸30を混繊糸の長手方向に10cm超の長さに切り出し、切り出したカバリング糸のうち、末端から10cmより余の部分をクランプ31に固定し、かつ、切り出したカバリング糸のうち、クランプ31で固定していない側の末端を、クランプ上面(水平面)に対し、垂直となるよう仮固定32した後、仮固定を開放したとき、クランプ31の上面に垂直な方向(図4のp)と、切り出したカバリング糸の固定していない側の末端(図4のq1)と前記末端から0.1cmの位置を通る線(図4のq2)とのなす角αを測定した。
上記で得られたカバリング糸は、23℃、相対湿度50%の条件下に2日間静置した後、直線状に1m巻き出し、マイクロメーターで任意の10ヶ所について測定し、測定された数値のうち、最上限および最下限の値を除いた8点の数値の平均値として、数平均値を算出した。
また、カバリング糸中の混繊糸の数平均径および原料混繊糸の数平均径は、超深度カラー3D形状測定顕微鏡を使用して、測定対象を長手方向に垂直な方向から撮影した。混繊糸の数平均径については、得られた写真に対し、任意の10点の長さの平均値とした。また、カバリング糸中の混繊糸の数平均径については、カバリング用樹脂繊維が巻き付けられていない任意の部位10ヶ所について測定し、測定された数値のうち、最上限および最下限の値を除いた8点の数値の平均値を数平均値として算出した。なお、カバリング糸が巻き付いている箇所も、巻き付いていない箇所も、カバリング糸中の混繊糸の径はほぼ同じであった。
超深度カラー3D形状測定顕微鏡は、VK-9500(コントローラー部)/VK-9510(測定部)(キーエンス製)を使用した。カバリング糸の任意の10カ所について測定し、測定された数値のうち、最上限および最下限の値を除いた8点の数値の平均値として算出した。
カバリング糸の数平均径の測定値と、原料混繊糸の数平均径の測定値とから算出した。
上記で得られたカバリング糸は、23℃、相対湿度50%の条件下に2日間静置した後、1mにカットして、カバリング糸の質量を測定した。その質量を上記で得た平均径を用いて、質量(g)/体積(cm3)からそれぞれの密度を算出した。
上記で得られたカバリング糸は、23℃、相対湿度50%の条件下に2日間静置した後、1mにカットし、カバリング糸のカバリングに用いた樹脂繊維を除去し、その質量を測定した。その質量を上記で得た平均径を用いて、質量(g)/体積(cm3)からそれぞれの密度(g/cm3)を算出した。
カバリング糸を切り取り、エポキシ樹脂で包埋し、カバリング糸の断面部にあたる面を研磨し、断面図を、超深度カラー3D形状測定顕微鏡を使用して撮影した。エポキシ樹脂で包埋したサンプルのうち、混繊糸に相当する領域の断面をデジタルマイクロスコープで観察した。得られた断面写真に対し、混繊糸中の連続炭素繊維の樹脂が含浸した領域を画像解析ソフトImageJを用いて選択し、その面積を測定した。含浸率は、連続強化繊維へ、樹脂が含浸した領域/断面積(単位%)として示した。
超深度カラー3D形状測定顕微鏡は、VK-9500(コントローラー部)/VK-9510(測定部)(キーエンス製)を使用した。
カバリング糸をエポキシ樹脂で包埋し、カバリング糸の長手方向に垂直な断面を研磨し、混繊糸に相当する部分の断面図を、超深度カラー3D形状測定顕微鏡を使用して撮影した。図2に示すように、撮影画像において、放射状に補助線を等間隔に6本ひき、各補助線上にある混繊糸に連続強化繊維領域の長さをa1, a2, a3・・・ai(i=n)と測量した。また、各補助線上にある連続熱可塑性樹脂繊維の領域の長さをb1, b2, b3・・・bi(i=m)と測量した。その結果に基づき、次式により分散度を算出した。
組糸が16本、中央糸が8本にて組物を作製する組機(フジモト製)を使用してカバリング糸を加工し、得られたカバリング糸の組紐を1m観察し、以下の通り評価した。本実施例では、組糸16本および中央糸8本のいずれにも、上記で得られたカバリング糸を用いた。
A:単糸切れによる毛羽立ちが10本未満
B:単糸切れによる毛羽立ちが10本以上20本未満
C:単糸切れによる毛羽立ちが20本以上
得られる成形品について、カバリング糸の密度と試験片の体積から計算される、空隙が形成されない量のカバリング糸を、一方向に並べて、260℃、3MPa、15min熱プレスし、150mmx15mmx1mmの試験片を得た。試験片を、インストロン(型番:5967)を用いて1mm/minの速度で引張試験し、得られた引張強度から、以下の通り評価した。
A:1000MPa以上
B:900MPa以上1000MPa未満
C:800MPa以上900MPa未満
D:800MPa未満
蛭田式抱合力試験機を用い、摩擦板速度120rpm、荷重220gの条件で各サンプル10回試験した。破断までの回転数の数平均値から、以下の通り評価した。
A:1000以上
B:500以上1000未満
C:500未満
タジマ工業社製、コンポジットファイバー縫い付け機、TCWM-101を用い、上記で得られたカバリング糸を、二軸延伸ナイロンフィルム(三菱ユニテック社製:G-100#25)の上に、中心から0度方向に5cmステッチングするようにして保形し、次いで180度の角度で曲げて-180度方向に5cmステッチングするようにして保形し、次いで180度の角度で曲げて再び0度方向に5cmステッチングするようにして保形した。これを5回繰り返した。
以下の通り評価した。
A:設定通りに供給、配置された。
B:180度の角度で曲げる際、カバリング糸が配置予定位置からずれた。
C:上記AおよびC以外、例えば、カバリング糸が安定して供給されず、最後まで配置できなかった等。
11 混繊糸
12 カバリング用の樹脂繊維
30 カバリング糸
31 クランプ
32 仮固定
Claims (15)
- 連続強化繊維と、第一の連続熱可塑性樹脂繊維を含む混繊糸と、
前記混繊糸の長手方向にらせん状に巻き付いている第二の連続熱可塑性樹脂繊維とを有し、
前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に0.5~10mmのピッチ、かつ、20~80°の角度でらせん状に巻き付いている、カバリング糸の製造方法であって、
連続強化繊維と第一の連続熱可塑性樹脂繊維を含む混繊糸に対し、該混繊糸の長手方向に第二の連続熱可塑性樹脂繊維をらせん状に巻き付けることを含み、
前記カバリング糸の数平均径と前記混繊糸の数平均径の比である、カバリング糸の数平均径/混繊糸(カバリング用の樹脂繊維を巻き付ける前の混繊糸)の数平均径が、0.1~0.7である、カバリング糸の製造方法。 - 前記カバリング糸中の混繊糸の密度が0.5~1.2g/cm3である、請求項1に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記カバリング糸を混繊糸の長手方向に10cm超の長さに切り出し、前記切り出したカバリング糸のうち、末端から10cmより余の部分をクランプで固定し、かつ、前記切り出したカバリング糸のうち、前記クランプで固定していない側の末端を、前記クランプ上面に対し、垂直となるよう仮固定した後、前記仮固定を開放したとき、クランプ上面に垂直な方向と、切り出したカバリング糸の固定していない側の末端と前記末端から0.1cmの位置を通る線とのなす角αが0~90°である、請求項1または2に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記なす角αが、0~60°である、請求項3に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に1.0~7.0mmのピッチでらせん状に巻き付いている、請求項1~4のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に30~70°の角度でらせん状に巻き付いている、請求項1~5のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、前記混繊糸に対し、S方向およびZ方向に、それぞれ、巻き付けられている、請求項1~6のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記第一の連続熱可塑性樹脂繊維および前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維が、それぞれ、ポリアミド樹脂を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂が、ジアミンに由来する構成単位およびジカルボン酸に由来する構成単位から構成され、ジアミンに由来する構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂を含む、請求項8に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記連続強化繊維が、炭素繊維およびガラス繊維から選択される少なくとも1種を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記混繊糸中の前記連続強化繊維の割合が、35~65体積%であり、前記カバリング糸中の前記連続強化繊維の割合が、30~60体積%である、請求項1~10のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記混繊糸における連続強化繊維の分散度が、60%以上である、請求項1~11のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記混繊糸における前記第一の連続熱可塑性樹脂繊維の含浸率が、10%以下である、請求項1~12のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記混繊糸は、インターレース加工が施されていないか、前記混繊糸1mあたり、15回以下の割合でインターレース加工が施されている、請求項1~13のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
- 前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維は、インターレース加工が施されていないか、前記第二の連続熱可塑性樹脂繊維1mあたり、15回以下の割合でインターレース加工が施されている、請求項1~14のいずれか1項に記載のカバリング糸の製造方法。
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