JPH01139842A - 複合成形用シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空どう率が少なく且つ引張強度が大きい複合
成形用シート及びその製造法に関する。

（従来の技術） 熱可塑性樹脂と強化材からなる複合シートにおいて、溶
融粘度の高い熱可塑性樹脂を該強化材に含浸せしめたも
のがいろいろと提案されている。

例えば、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
プ状ストランドを成形するもの（特公昭４７−３６４６
７号公報参照）、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号公報参照）、さらに、弾性率５ｔ／ｍ”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９
５〜５０重量％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准合繊維マット（特公昭６２
−１９６９）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が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 第１の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するものは
、繊維ストランドと粉末との混合が充分でなく、また、
結合材を用いたとしても粉末がどうしても成形前に分離
してしまう場合が多く、このため引張強度の充分なもの
は得られにくかった。

第２の熱可塑性樹脂の粉末を付着させた強化繊維のスト
ランドに柔軟性ストランドを用いて織物等にして熱成形
するものは、第１のものと同じく粉末が分離しゃすく引
張強度が低いという欠点を有し、また方法的にも熱可塑
性樹脂の粉末と柔軟性熱可塑性樹脂とを別々の工程で付
与するなど工程が複雑になるという欠点を有していた。

第３の炭素繊維と溶融可能の熱可塑性繊維状マトリック
ス重合体とが均一に混合されたものは、両者の繊維がラ
ンダムな方向に重なり合ったマットであり、従って成形
した場合には空どう率が必ずしも低くならず、また、ス
テープルファイバーの形態で用いるため工程的にコスト
がかかる難点を有していた。

第４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系で編織物にするものは、成形後
において空どう率は大きく、また引張強度も低いという
欠点を有していたし、方法的にも高品質のものが得られ
にくかった。

本発明は、従来の複合成形用シートとは異なり空どう率
が少なくしかも引張強度が高い複合成形用シートとその
製造法とを提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる問題点を解決するために次のような手
段をとるものである。すなわち、本発明は成形条件下で
溶融可能でありかつ融点が２５０℃未満の熱可塑性有機
フィラメント２０〜９５重量％とサーモトロピック液晶
高分子フィラメント８０〜５重量％との混繊糸かうなる
編織物であることを特徴とする複合成形用シート、及び
成形条件下で溶融可能でありかつ融点が２５０℃未満の
熱可塑性樹脂マルチフィラメントとサーモトロピック液
晶高分子マルチフィラメントとを、後者の割合が５〜８
０重量％となるように混繊して混繊糸を作り、ついで該
混繊糸を用いて編織物を製編織することを特徴とする複
合成形用シートの製造法である。

以下に本発明の詳細な説明する０本発明において、混繊
糸が用いられるのは、サーモトロピック液晶高分子フィ
ラメントと成形条件下で溶融可能でありかつ融点が２５
０″Ｃ未満の熱可塑性樹脂フィラメントとが均一に混繊
されているために成形段階に前記熱可塑性有機フィラメ
ントが溶融してサーモトロピック液晶高分子フィラメン
トのみになったときに空どう率が少な（なり、ひいては
サーモトロピック液晶高分子フィラメントからなる編織
物の引張強度や弾性率が大となるためである。

前記サーモトロピック液晶高分子フィラメントとはｐ、
ｐ’−ビスフェノール、ヒドロキシ安息−Ｉ　Ｍ、テレ
フタル酸の共重合ポリマーよりなる繊維、Ｐ−ヒドロキ
シ安息香酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジフェニール
の共重合ポリマーからなる繊維、Ｐ−ヒドロキシ安息香
酸、２．６−ヒドロキシナフタリンカルボン酸の共重合
ポリマーからなる繊維、エチレンテレフタレート、Ｐ−
ヒドロキシ安息香酸の共重合ポリマーからなる繊維、あ
るいは上記共重合ポリマーに第三成分を共重合させたポ
リマーからなる繊維など融点又は分解点が２５０℃以上
４５０℃未満であり該融点又は分解点よりも低い温度で
液晶相を形成するポリマーをいう。殊に該サーモトロピ
ック液晶高分子フィラメントは紡糸、熱処理工程を施す
ることにより優れた引張強度、弾性率を示し、複合材料
として極めて有効な作用を及ぼす。

該サーモトロピック液晶量分子フィラメントが前記混繊
糸の中で占める割合は５〜８０重量％の範囲にする。５
重量％未満の場合には成形後のシートの引張強度が低く
、他方８０重量％をこえると逆に混繊状態が悪くなって
空どう率が多くなり、ひいては引張強度が低くなるので
好ましくない。

他方、前記サーモトロピック液晶高分子フィラメントと
混繊されている熱可塑性有機フィラメントは前記サーモ
トロピック液晶高分子フィラメントに影響を及ぼさない
成形条件下において溶融可能でなければならず融点は２
５０℃未満が必要である。これは熱可塑性有機フィラメ
ントを溶融して接着剤としての役目を果たせるためであ
る。この意味から、該熱可塑性有機フィラメントは２０
〜９５重量％を占めなければならない、２０重量％未満
になると接着効果が少なく、また９５重量％をこえると
シートの引張強度が低下してしまう。この熱可塑性有機
フィラメントとしてはポリエチレン、ポリプロピレン等
のオレフィン類等が挙げられるが融点が２５０℃未満で
あればいかなる熱可塑性ポリマーからなるフィラメント
でも良く、これらに限定されるものでなく適用が可能で
ある。

なお、前記サーモトロピック液晶高分子フィラメントは
、太さが１〜１０デニールが好ましく、さらには１〜３
デニールが好ましい。これは、空どう率を少なくすると
ともに、引張強度を高くするためである。

また、前記熱可塑性有機フィラメントは、太さが１〜１
０デニールが好ましく、さらには１〜３デニールが好ま
しい。これも空どう率を少なくして優れた複合成形シー
トとするためである。前記混繊糸の太さは、１００〜１
００００デニールが好ましく、またフィラメントは１０
〜１０００本が好ましい。これは、加工性、生産性の点
から特に編織工程及び溶融成形においても加工しやすい
との理由にもとづくものである。

次に、前記混繊糸を用いて織物を製織するに際し、組織
としては三原組織である平織、綾織、朱子繊はもちろん
のこと、それらの誘導Ｍｉ織である斜子織、うね織、破
れ綾織、杉綾織などがあげられる。また通常ガラス繊維
を用いた強化布の織組織として用いられている目抜平織
、からみ織、模紗織等、用途により種々の織組織が考え
られるがこれらに限定されるものではない。さらに熔融
成形シートを一方向強化材または斜交積層板として使用
する場合には、経糸および緯糸のどちらか一方、好まし
くは経糸に該混繊糸を用い、他の一方に該混繊糸に用い
たものと同種類の熱可塑性有機繊維を用いて製織し、所
定枚数、所定角度に積層したのち溶融成形することによ
り達成される。また、該混繊糸を用いて編地を構成する
に際しては経編、丸編、横編のいずれの方式でも良く、
またいかなる編組織でも良い。とりわけ、裂開り溶融成
形した成形シートでの強力利用率を高めるためには、該
混繊糸は、編目を形成しないで、レイインまたはタック
インの形で編込まれている方が好ましく、より好ましく
はレイインである。経編方式でレイインを与える編組織
としては該混繊糸の経糸をＯ−０／１−１の筬運動など
で挿入編させることによって可能であり、この編地は縦
方向に高度に強化されたものとなる。また縦方向、横方
向の両方向を高度に強化するためには前記経糸挿入編に
加えて緯糸挿入編を付加すれば良い。これらの編地は経
編機で容易に製編可能である。丸編や横編については一
方向のみの強化に優れているため、該編地を所望の方向
に積層することにより一方向強化材または斜交積層板と
して使用することが可能である。なお、前記編織物の目
付は１００−１０００　ｇ　／ポが好ましく、特に２０
０〜８００　ｇ　／ボが好ましい。

ここで、複合成形用シートの製造法について説明する。

まず、成形条件下で溶融可能でありかつ融点が２５０℃
未満の熱可塑性有機マルチフィラメントとサーモトロピ
ック液晶高分子フィラメントを高電圧例えば１０００Ｖ
ｏｌｔ以上５０００Ｖｏ　ｌ　を以下の電圧ヲカケて開
繊して混繊するか、又はインクレース法（特公昭３６−
１２２３０号、特公昭３７−１１７５号公報参照）によ
り両方のマルチフィラメント糸を混繊して混繊糸を製造
する。

インクレース法は、糸軸とほぼ平行に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糸
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
、非かさ高性の緊密なストランドを製造する技術である
。インターレース法の原理は流体がフィラメント軸に対
して垂直になるよう衝突させると同時にフィラメントに
対し平行な乱渦流を生じるように構成しこの乱渦流が糸
の張力および流体の速度または圧力に応じた程度にフィ
ラメント束を分繊し、同時にまったく不作為に個々のフ
ィラメントに仮撚をかけたたみ込みインクレースさせる
ものである。得られるインタレースの度合いは張力、流
体圧、オーバーフィード率、フィラメントのデニール、
フィラメント数、糸のモジュラスなどに影響される。混
繊の手段として、インクレース法は、マルチフィラメン
ト糸を生産性高く、均一に混繊して複合成形用シートに
したときに空どう率を低く下げることができるので好ま
しい、インターレースにおこることができるので好まし
い。インターレースにおけるとくに重要なポイントはオ
ーバーフィード率、張力、流体圧力およびデニール、フ
ィラメント数である。

サーモトロピック液晶高分子繊維は一般に熱可塑性有機
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、好ましくは５〜ｌＯ％に設定することが
重要である。熱可塑性有機繊維は含有率に応じサーモト
ロピック液晶高分子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サーモトロピック
液晶高分子繊維を□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。とくに、流体圧力は均一な混合を得るためには１０
〜５０Ｐｓｉｇ好ましくは３０〜５０Ｐｓｉｇが好適で
ある。また、均一な混繊には上述の条件の他に混繊する
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繊は線密度と密接に関係し、均一な
混繊を得るには同一線密度であることが好ましい。

次に、叙上の混繊糸を用いてすでに述べたような三原＆
Ｉｉ織の手織、綾織、朱子繊及びこれらの変化組織又は
経編、丸編、横編その他の編地に編成する。なお、織物
の場合には経糸密度（本／インチ）は１０〜１００本／
インチ、緯糸密度（本／インチ）はｌＯ〜１００本／イ
ンチが空どう率を下げる上で好ましい。

ところで、以上のようにして得られた編織物からなる複
合成形用シートを用いて成形する例を以下に示す、前記
複合成形用シートは、二次加工プロセスにおける使用の
ために所定の大きさに裁断され、成形品の重量に等しく
なる枚数を重ねてブランクとされる６次いで熱可塑性有
機繊維の軟化点より高い温度、好ましくは該熱可塑性有
機繊維を溶融させるに充分な温度に予熱された該ブラン
クをチャージする。最後に金型をプレスして所望の形態
に成形する。プレス圧力は通常、投影面積に対して５０
〜１５０　ｋｇ　／　ａｍ　”が必要であり、加圧速度
は速いほど好ましく１〜２秒が好適である。金型の温度
は熱可塑性有機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
た該複合成形用シートはあらかじめ熱間ブレスロール等
により、熱可塑性有機繊維を溶融含浸せしめたものをブ
ランクに使用し、予熱温度を熱可塑性有機繊維の融点以
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。

（実施例） 実施例１〜３ サーモトロピック液晶高分子マルチフィラメント糸とし
てＰ−ヒドロキシ安息香酸、２．６−ヒドロキシナフタ
リンカルボン酸の共重合ポリマーからなる繊維のマルチ
フィラメント糸（以下「サーモトロピック液晶高分子繊
維」とする。）を、熱可塑性有機マルチフィラメント糸
としてポリプロピレンマルチフィラメント糸（４５０デ
ニール、１４４フイラメント）を用い、第１表に示す割
合で、２対の向い合った流体導管（４カ所）が開口して
いるインターレースノズルで混繊糸を製造した。

流体圧力を５０Ｐｓｉｇとし約５００ｍ／分の速度で乱
渦流域で混繊して第１表に示す割合の混繊糸を製造した
。

ついで、該混繊糸を経糸とし、該混繊糸に用いたものと
同一のポリプロピレンマルチフィラメント糸（詳細は実
施例中に示す。）を緯糸とし第１表に示す経糸密度、緯
糸密度で平織物を製織した。

該平礒より２０ｃｍｘ２０ｃｍの寸法で切り出したシー
トをブランクとし、８０℃、１６時間、０．ｌｍｍＨｇ
以下の条件で真空乾燥を行い、３枚のシートを各層の混
繊糸が同一方向になるように重ねて積層シートを作った
。該積層シートを予め２００℃に加熱した金型に充填し
、軽荷重で３〜５分間予熱、溶融し、その後５０〜７０
　ｋｇ　／　ｃｔｓ　”の圧力で加熱圧縮成形を行った
。金型から取り出す前に加圧下で６０℃まで急冷した。

以上の手順で溶融成形することにより混繊糸及び緯糸に
用いたポリプロピレンフィラメントは溶融し、含浸して
サーモトロピック液晶高分子繊維のみが強化材として残
り、一方向強化積層板を得た。この一方向強化積層板に
ついて繊維含有率（溶融温度を熱可塑性有機繊維の融点
以上２５０℃未満の温度にしてＪＩＳ　Ｋ　７０５２に
準拠）と引張強度（ＪＩＳＫ７０５４に準拠してサーモ
トロピック液晶高分子繊維の軸方向を試験片の長手方向
とした。）とを測定して第１表に示した。なお従来法と
して、サーモトロピック液晶高分子繊維の÷ルチフィラ
メント糸（３８０デニール、２６０フイラメント）を芯
糸としポリプロピレンマルチフィラメント糸をさや糸に
して、前者の割合を４２重量％となるようにしてカバー
ド糸を製造し、該カバード糸を経糸とし、緯糸として実
施例と同じマルチフィラメント糸を用いて、実施例と同
じ方法で強化積層板を製造し、同様にして繊維含有率、
空どう率、引張強度を測定して第１表に示した。第１表
中で、実施例１〜３は本発明に係り、比較例１〜２は本
発明の範囲を外れるものである。

以　　下　　余　　白 第１表において、従来法のものは、経糸にカバード糸を
用いたものであるが、強化積層板に成形した場合、熱可
塑性フィラメントが溶融したときに糸構造によって空ど
うが発生しやすく、そのため空どう率が比較的高く、サ
ーモトロピック液晶高分子フィラメントの含有率が高い
にもかかわらす引張強度が低かった。比較例１のものは
、サーモトロピック液晶高分子フィラメントの含有率が
低いために引張強度が低かった。実施例１〜３は、サー
モドロピンク液晶高分子フィラメントの含有：ｒ＝がｉ
ｌ！ｉ量含まれているために空どう率も低く、引張強度
も高かった。比較例２のものは、サーモドロピンク液晶
高分子フィラメントの含有率が極端に多いため当然のこ
となから引張強度は高いものの、空どう率が高くなり高
品位のものにはほど遠いものであった。

（発明の効果） 本発明の複合成形用シートは、熱可塑有機フィラメント
とフィラメントとが特定の割合で混繊してなる混繊糸を
用いた編織物であるので、成形品の状態において従来の
ものに比して空どう率が低くしかも引張強度が高くなり
、また本発明の方法によれば従来の方法に比して高品質
の成形品につながる複合成形用シートを確実に生産でき
るという顕著な効果が奏される。

特許出願人　　東洋紡績株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形条件下で溶融可能でありかつ融点が２５０℃未
   満の熱可塑性有機フィラメント２０〜９５重量％とサー
   モトロピック液晶高分子フィラメント８０〜５重量％と
   の混繊糸からなる編織物であることを特徴とする複合成
   形用シート。 ２、成形条件下で溶融可能でありかつ融点が２５０℃未
   満の熱可塑性有機マルチフィラメント糸とサーモトロピ
   ック液晶高分子マルチフィラメント糸とを後者の割合が
   ５〜８０重量％となるように混繊して混繊糸を作り、つ
   いで該混繊糸を用いて編織物を製編織することを特徴と
   する複合成形用シートの製造法。