JPH0138904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

近時、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維等高強
度、高弾性率繊維が開発され、これらの繊維で補
強された所謂アドバアンスドコンポジツトと称さ
れる熱硬化性樹脂（マトリツクス樹脂）複合成形
体が航空機の部部材から釣竿に至るまで多くの分
野での利用に供されている。本発明は特にこのよ
うなコンポジツトに用いられて好適な補強用基布
を提供するものである。 従来、このコンポジツト用基布としては織物が
もつとも普通に用いられているが、織物はその構
造上、その組織点において経糸が織物平面に対し
て、最大限経糸と緯糸の太さ分、上下に屈曲して
構成されており、基本構成面に対して平行に加わ
る力を角度を持つた経糸で支えることになる。し
たがつて、経糸が基本構成面に完全に平行な基布
（例えば一方向プリプレグ）と比較して、複合成
形体補強基布として使用した場合に、かなり補強
効率が低下することが知られている。 さらに、織物は経緯とも構成密度にかなり制限
を受ける、即ち、ある限度を越えた密度のものは
経緯糸が交叉しているので糸の体積上、あるいは
経糸相互の摩擦による毛羽立ち上、生産が非常に
困難である。また、炭素繊維、芳香族ポリアミド
繊維等はすべりやすいので、ある限度を越えて粗
なものは事実上生産が困難であり、一定間隔を保
持する為に、他の繊維を間に織込み、該繊維の密
度が結果として粗なものを得なければならない等
の欠点がある。 多数の糸を一方向に引並べたものとして、一方
向プリプレグがあるが、このプリプレグは一方向
に引揃えた繊維間の接着強度が弱く、裂けやすい
ので、取扱いに慎重でなければならず、また、比
較的低温での保存が必要であり、しかも、保存寿
命が通常10〜15℃で２〜６月である等、保存流通
段階での管理上問題がある。 以上の欠点を改良し、さらにシートのフイラメ
ント密度を隣接して配置する技術が実公昭56−
1747号公報に記載されている。この技術は炭素繊
維等の補強用繊維（経糸）を予め平行かつ平らな
繊維束に引き揃え、これに接着剤を付着させて繊
維束のほつれを止めると共に、形成されたシート
の両面から溶融合成糸で止めるものである。この
方法の欠点は繊維束に少量の接着剤を均一に塗布
することが工業的には極めて困難であつて、作業
性が劣る上、接着剤付着部分におけるマトリツク
ス樹脂の浸透性が悪く、その部分にボイドを形成
し易い点にある。 本発明は、高強度、高剛性および高弾性率を有
するマルチフイラメントの甘撚糸（撚数約５〜40
回／ｍ）を経糸とし、接着剤を含む甘撚糸または
無撚糸（撚数０〜約20回／ｍ）を緯糸とし、緯糸
の両側に経糸を重ね、その交点において両者を接
着させて得られる複合成形体強化用基布を提供す
るものである。 この様な構成をとることによつて織（糸の屈
曲）による経糸強度の低下および緯糸の撚による
経糸の傷を防止し、経糸へのマトリツクス樹脂の
含浸を容易にし、経糸の密度を相当高くすること
および相当低くすることを可能にする。 即ち、本発明は高強度、高剛性および高弾性率
を有するフイラメントの甘撚糸を経糸とし、接着
剤を含む甘撚糸または無撚糸を緯糸とし、緯糸の
両側に経糸を重ね、その交点において両者を接着
させて得られる複合成形体強化用基布に関する。 本発明において用いられる経糸は高強度、高剛
性および高弾性率を有するフイラメント、例えば
炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、芳香族ポリア
ミド繊維（ケブラー繊維）等のマルチフイラメン
トからなる甘撚糸である。経糸の太さは300〜
30000デニール程度のものが適当である。経糸は
繊維束がほぐれないよう微かに撚をかける。撚の
程度は約５〜40回／ｍ、望ましくは、10〜20回／
ｍである。撚が強いとシートの強度が低下し、あ
るいはマトリツクス樹脂の含浸が不十分となり、
成形された複合体の強度が十分でない場合を生ず
る。 本発明不織フイラメントシートの緯糸において
繊維素材自体は特に限定的ではなく、ガラス繊維
またはポリエステル繊維等適当なものから選定す
る。もちろん経糸と同じ炭素繊維、黒鉛繊維、芳
香族ポリアミド繊維等を用いることもできる。こ
れらの緯糸の太さは100〜1500デニールが適当で
ある。緯糸は無撚糸または甘撚糸である。甘撚の
場合の撚数は20回／ｍ以下にするのがよく10回／
ｍとするのがより好ましい。撚数が大きくなると
緯糸断面の偏平化が困難となり、経糸を傷つける
恐れがあり、かつ経糸との接着性が悪くなる。緯
糸として特に好ましい繊維はガラス繊維および芳
香族ポリアミド繊維である。 緯糸には接着剤を含浸させる。接着剤は特に限
定的ではないが、経糸と緯糸の接着が両者の交点
で達成されるものでなければならない。但し接着
強度はそれ程必要とせず、基布の取扱時に剥離し
ないものであればよい。またできるだけ使用マト
リツクス樹脂との相溶性の良いものから選ぶべき
である。代表的な接着剤はポリアミド樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂
などが例示される。 緯糸に対する接着剤の付着量は固形分で５〜20
ｇ／緯糸100ｇが適当である。 経糸と緯糸は第１図に示すごとく、緯糸１の両
側に経糸２を重ね合わせ、両者の交点３で接着す
る。経糸の配列密度は１〜20本／cm、緯糸の配列
密度は0.5〜５本／cm程度が好ましい。 この方式によれば経糸に接着剤が付着していな
いためマトリツクス樹脂の浸透が十分行なわれ、
経糸方向に強度の高い複合体が得られる。また織
布ではないので繊維の屈曲がなく強度を高くする
ことができる。さらに、経糸と緯糸との交点が接
着固定されているので経糸、緯糸は脱落すること
なく、任意の巾に切断して使用できる。また緯糸
として経糸と同じ材質のものを使用すれば、緯方
向の強度も向上する。さらに経糸に接着剤を付着
させる場合に比べ、接着剤量を著るしく減少させ
ることができ、しかも緯糸の両側に経糸を接着さ
せるため、基布中の経糸含量を非常に高くするこ
とができる。その結果、成形複合体の強度をより
一層向上させることができる。 以下実施例および第２図および第３図に基いて
説明する。 実施例 １ 経糸２として炭素繊維束（3600d、撚り数15
回／ｍ）を用い、クリールスタンド１４から上下
二層にそれぞれ500本ずつ引出し、整経手段４を
通して各層とも５本／cmの配列にし、緯糸との結
合部である押えロール５へと導いた。ここで、上
下の繊維は重ならないようにし、相手層の各繊維
間へ位置するように配例した。 緯糸１としてガラス繊維束（600d、撚り数20
回／ｍ）を用い、回転する腕７に通して緯糸支持
部材６に巻付けた。この緯糸は緯糸支持部材６の
回転で前進し、２本／cmの間隔で平行な緯糸のシ
ートを形成し、さらに接着剤付与ロール９を通
り、経糸との結合部の押えロール５に導いた。 一方、耳糸１１を緯糸支持部材６内を通して進
行せしめ、緯糸が支持部材を離れた後、緯糸を支
持するようにした。この耳糸１１には1000dのポ
リエステル繊維を用いた。 接着剤１０はポリビニルブチラール樹脂（電気
化学(株)製）の10％溶液を用い、接着剤付与ロール
９で付着量を緯糸に対して12％（固形分重量比）
に調整した。 押えロール５で結合された経糸、緯糸は次に加
熱炉１２を通して乾燥し、余分の緯糸と耳部を切
り取つた後巻取ロール１３で巻取つた（第１図）。
なお、経糸の速度は５ｍ／分であつた。 得られた基布は経、緯とも繊維の配列が均一
で、糸のたるみ等も全くなく、非常に優れたもの
であつた。基布の繊維密度は経糸10本／cmの炭素
繊維、緯糸２本／cmのガラス繊維からなり、重量
は415ｇ／m²で内炭素繊維が400ｇ（96.4％）であ
つた。 実施例 ２ 経糸に芳香族ポリアミド繊維束（380d、燃り
数５回／ｍ）を上下層とも10本／cmの繊維密度に
して用い、緯糸としてガラス繊維束（600d、撚
り数20回／ｍ）を繊維密度２本／cmにして用い、
接着剤として共重合ナイロン（東レ(株)製
CM8000）の15％溶液を用い、固形分にして10％
緯糸に付着させた他は実施例１と同様にして基布
を作成した。 実施例 ３ 経糸は実施例１と全く同様の繊維束を用い繊維
密度も同様とした。 緯糸は芳香族ポリアミド繊維束（380デニール、
撚り数０回／ｍ）を用いて、１本／cm間隔の緯糸
シートを作成し、接着剤は実施例２と同じものを
使用し、緯糸に対して付着量13％（固形分重量
比）にした以外は、実施例１と同様にして基布を
作成した。 実施例 ４ 経糸密度を５本／cm、緯糸密度を１本／cm、接
着剤付着量を14％とした以外は実施例１と同様の
繊維束および接着剤を用いて基布を作成した。 積層板の作成と物性測定結果：実施例で得られた
基布を用いて積層体を作成し、物性を測定し
た。 実施例１および４の基布については、市販の不
飽和ポリエステル樹脂「ポリライトFH123」（大
日本インキ(株)製）100部、硬化触媒として「パー
メツクＨ」（日本油脂(株)製）1.0部を配合し、基布
に均一に含浸せしめ、炭素繊維の方向を同一に基
布３枚（実施例４については６枚）を積層して厚
さ２mmの積層板を成形した。成形条件は室温放置
１時間、ポストキユアーを80℃で２時間とした。 実施例２の基布については、エポキシ樹脂とし
てエピコート815（油化シエルエポキシ(株)社製）
100部、硬化剤としてエポメートLX−1N（油化シ
エルエポキシ(株)社製）33部を配合し、基布に均一
に含浸し、芳香族ポリアミド繊維束の方向を同一
にし、基布14枚を積層し、80℃×３時間で厚さ
2.5mmの積層体を作成した。 実施例３の基布については、エポキシ樹脂とし
てエピコート828（油化シエルエポキシ(株)製）100
部、硬化剤としてキユアゾール2E4MZ（四国フア
インケミカルズ(株)製）２部を配合して、基布に含
浸し、炭素繊維の方向を同一にして基布を５枚積
層し、80℃×100分および後硬化150℃×２時間で
厚さ2.4mmの積層体を作成した。積層体の強度を
表−１に示す。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明複合成形体強化用基布の模式
図、第２図および第３図は基布の製造工程の概要
を示す図である。図中、 １……緯糸、２……経糸、３……経糸と緯糸の
接合部、４……整経手段、５……経糸押えローラ
ー、６……緯糸支持部材、８……緯糸の列、９…
…接着剤付与ロール、１０……接着剤、１１……
耳糸、１２……加熱炉、１３……巻取機、１４…
…クリールスタンド、７……回転する腕を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高強度、高剛性および高弾性率を有するマル
   チフイラメントの甘撚糸（撚数約５〜40回／ｍ）
   を経糸とし、接着剤を含む甘撚糸または無撚糸
   （撚数０〜約20回／ｍ）を緯糸とし、緯糸の両側
   に経糸を重ね、その交点において両者を接着させ
   て得られる複合成形体強化用基布。 ２ マルチフイラメントが炭素繊維、黒鉛繊維、
   芳香族ポリアミド繊維およびガラス繊維からなる
   群から選ばれる第１項記載の基布。 ３ 経糸の配列密度が１〜20本／cmおよび緯糸の
   配列密度が0.5〜５本／cmの範囲のある第１項記
   載の基布。