JPH02293433A - 一方向補強性成形体用織物 - 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、経糸が連続ｌ！緒補強系であり、緯糸が熱可
塑性樹脂繊維糸である、一方向補強性成形体用織物に関
する。本発明の織物は、補強川繊雑糸で補強ざれた熱可
塑性樹脂成形体を得るためのＭｕとして使用され、特に
特定された一方向に補強効果を有１る成形体を得るのに
適している。

（従釆の技術》 最近、ポリエーデル１−テルケトン、ポリ１一テルイミ
ド等の耐熱性熱ｉ１塑性樹脂が工業的かつ経常的に供給
されるようになり、これらの樹脂に連続ＩＩＭ補強糸を
配して成形を行う連続繊紺補強糸で補強ざれた熱可塑性
樹脂の成形方法が用いられるようになった。

連続繊雑補強糸による補強形態としては、該補強系を用
いた織物の使用、およびある特定の一方向に補強効果を
イｊする基祠等の使用があるが、特に補強糸の効果を最
大限に得るためには、一方向に補強効果を有する基材を
使川して樹脂を補強りることが要望されている。

この要望に対して、従来の一方向補強牲成形体用材料は
プレプレグ沫によって造られている。リなわら、樹脂を
加熱して溶融させ、または、樹脂が溶剤に溶解する場合
は溶液の形態として、得られた溶融樹脂または樹脂溶液
中に、連続繊１ｔ？ｉｌｉ強糸を引揃えて浸漬し、プレ
プレグとするｈ法である。

しかし、このようにして冑られた一方向補強性プレプレ
グを用いて成形操作を行う場合には、得られたプレプレ
グが極めて剛竹であるので、予めこのブレブレグを加熱
りることにより成形用型の型形状に適合させることが必
要である。しかし、立体形の甲を用いる場合には成形用
型の型形状に適合させることが非常に困難である。

《允明が解決しようとする課題》 連ＭＳｉｌｌＥ糸で補強されたＭＡ脂成形体は、秀れた
機械的特竹を有している。そのために、該成形体は、比
較的大きな成形体であって、かつ立体的構造を有Ｊるｂ
のに使用されＣおり、特に航空機材料として今慢も用途
拡大がみこまれている。

しかし、微妙な曲面を右ずる均一な成形体を得るために
は、成形材料を！１！１層する段階から、成形中の加熱
加圧による８利の変形にいたるまで，成形材料が成形用
型の曲而によく適合していなければならない。

従来の／レブレグは、常温では殆んど柔軟さを有しない
ので、成形用型の型形状に適合し難い。

また、このブレブレグを加熱しても微妙な曲而Ｊ３よび
コーナー等を有１る成形用型によく適合する程麿の柔軟
性を得ることはで・きない。

（課題を解決するための手段） 前記欠点を解決すべく検討の結果、マトリックス樹脂と
して使用される熱？ｉＩＩＩＪ性樹脂を繊雑化して緯糸
とし、補強用の連続繊Ｉ糸を経糸として織物を形成させ
ることにより、顕著な改良をｖノることができた。

狛に、該織物中に占める達続繊雑補強糸を構成している
繊維の休Ｍ含有率を５５〜６５容品％の範囲とした場合
に、機械的特竹の優れた一方向補強性成形体を得ること
ができた。

《作用》 本発明により、熱可塑竹樹脂繊紺（成形休のマトリック
ス樹脂になる》を緯糸としで、連続繊維補強糸を経糸と
して織物を形成させることにより、該織物は、ｉＦ常に
柔軟となり、かつドレープ性に富み、その結果、複雑微
妙な形状を右リる成形用型によく適合することができる
ようになる。かつ織物を加熱して織物を構成している熱
可塑竹樹脂ｍｕ糸を溶融させ、この溶融したマトリック
ス樹詣を織物を構成している補強ｓａｉｉ糸に含浸させ
、それらを加ＪＵ　Ｌで、成形、脱泡させても、織物が
成形用型の型形状によく適合しているため、｛ｑられた
成形体は成形用ソ一！の型形状の再現性が秀れたらのと
なる。

本発明の織物において、連続繊籍補強糸を構成している
繊維の占める体積含有率を５５〜６５容漬％の範囲にす
ることにより、加熱加Ｊ．１による成形時にＪ７いて一
方向に揃った連続繊維補強糸に乱れや切断が起らない。

従って、得られた成形体は成型用型の型形状の再現性が
良好であり、かつ補強糸の揃った方向に対する機械的強
度の秀れたものとなる。

加熱加圧を行う時において、織物の緯糸として使用され
た熱可塑性樹脂繊維糸は溶融状態となり、プレスにより
成形用型内を流動りる。残留している連続繊維補強糸で
ある経糸は、緯糸が溶融してしまうことにより、成形用
型内において一方向に引揃えられたような状［忠になる
。連続繊維補強糸を構成している繊維の休積含右率が５
５￥Ｖ吊％より小さい場合は、プレス時における溶融熱
ｉ１塑雇樹脂の成形用型内にお番』る流妨ｄが多くなり
、方向に引揃えられた連続繊維補強糸の層を乱してしま
い、極端な場合には連続ｍＮ補強糸は部分的な切ｌｌｉ
′８を起りことになる。連続繊純補強糸を横成している
繊維の体積含有率が５５〜６５容ｈ１％の範囲の場合に
は、溶融熱可塑性樹脂の流動吊が連続繊維補強系の層の
乱れを生じさせることは／１く、溶融樹脂の連続ＩＡＭ
？４強糸への含浸、および成形時の脱泡を生じさせるの
に適当な吊となる。

そのために、連続繊雑補強糸が良好に引揃えられ、従っ
て秀れた強度を右リ′る成形体を１！？ることかて゜き
る。また、３％続繊維補強糸を構成している繊緒の体積
含有率が６５容帛％より大きい場合は、溶融樹脂の流ｆ
ｌＩ吊が少なくなるために、成形体中（ごおいて溶融樹
脂の連続繊維補強糸の未含浸の部分が発生したり、成形
時の脱泡が不充分の部分が生じたり４る。

本発明は織物であるため、２′ｒｒＬ以，トの広い幅が
可能であり、従って、大型の成形体の製造が可能であり
、かつ前述の如く良好なドレーブ性を有しているので、
成形用型への適合付が売れ、大型の立体的形状を有する
成形体を成形するのに使用するオートクレープ成形法に
使用することができる。

連続繊維補強系を一方向にシー１へ状に引１萌え、それ
を溶＆ＩＩ′ＭＡ脂に含浸して得られた従来の一方向引
揃えプレブレグは、単なる引揃えであるために広い幅の
成形用材料を得ることが難しい。また熱可塑性樹脂がマ
ｉ・リツクスの状態で引１眞えらねた連続繊雑補強糸に
付ｈしてシート状になっているために、そのＪ：うなシ
ート状プレブレグ自体が剛性に富み、常温において成形
用型の型形状に適合し難く、ブレプレグ自体を加熱して
も成形用ヘ１！の型形状に充分に適合しない。従って、
Ａ一トクレー１成形法によって成形する場合には、成形
用型の微妙な型形状を再現した成形体をψｊることは困
難である。

また、前記シート状プレプレグをプレス成形法によって
立体構造物を成形する場合には、成形用型の形状をｉｒ
Ｉ現した成形体を得ることはできるが、プレスハ［が成
形体表面に’Ｐ　ｒｒに近い状態でかかるような部分は
、１１１２泡が充分に行われない。従って、機械的強度
が低下し、かつ成形体表面の外観が不良になる。

一方、本発明の織物の場合は、オートクレープ成形法お
よびプレス成形法のいずれにおいても良好に成形するこ
とができる。

また、本発明の織物はドレープ性に富んでいるため、例
えば、複数枚の織物を積層して成形物を得る場合に、積
層角度を変えることにより、成形物の強僚が任意の方向
にある成形体を青るように設計することができる利点が
ある。

木発明に使用される連続ｌＩＨ補強糸は、いわゆるフイ
ラメン１・糸であり、それには、カーボン１１雑糸、ガ
ラス繊雑糸［例えば、Ｅガラス《無アルカリガラス》、
Ｓガラス《ｇ強度ガラス》、Ｄガラス《低誘雷率ガラス
》、その他の任意のガラス１、アルミナ繊維糸、ＳｉＣ
’ｌＪ！維糸等が包含ざれる。無撚糸であることが望ま
しい。

なお、成形体中の連続ｌ！維補強糸を構成しているｓｓ
ｍの体積含有率は次のようにして計痒する：り　成形休
の比重：ｄｌ （ヘ） Ｑ９ 成形体の重聞：Ｗ， 熱可塑性樹脂の比Φ：ｄ１ 熱可塑性樹脂のΦｆｆｉ：ｙ 連続繊維補強糸を構成するｍｓａの比小：ｄＲ連続ｍＨ
補強系を構成するｍＨのＴｆｌｆｆｉ：Ｘｘ＋ｙ＝Ｗ，
　　　　　　・・・・・・■■および■の連立方程式か
らＸおよびｙを求める。

連続ｌ！緒補強糸を横成ずる繊輻の休拍含有率をｖＲと
すると、 本発明に使用される熱可塑ｆ’ｌ樹脂ｓＨＩＩｌｌ糸に
はボリエーテルエーテルクＩ〜ンＩＩＨ糸、ポリエーテ
ルイミド繊雑糸、ボリフエニレンサルファイト繊維糸、
ボリアミド繊維糸、ポリエステルｌＩ雑糸、ポリカーボ
ネー＋−ｍｕ糸、ボリエーｒ）レスルボン域組糸、八Ｂ
Ｓ樹脂繊雑糸等が包含される。

また、本発明の織物の織り組織としては、平織、朱子織
、綾Ｉｌ等を使用することができるが、平織が望ましい
。

また、本発明において、連続繊維補強糸である経糸を、
成形体中でできるだけ直線状に存在させて補強させるた
めに、緯糸である熱旬！ｖ５竹ＩＭ脂繊維系は細い糸を
多本数打ちこむようにし、その緯糸を桐成するモノフィ
ラメント径は５０μＩ１以下にすることが望ましい。

本発明の織物の断面をみた場合、２ （０　：　Ｉ糸、　　　　　　　：Ｂ糸》となるように
緯糸を打込むのが望ましい。

本発明の連続繊維補強糸および熱ｐＴ塑性樹脂繊維糸ま
たは得られた織物の表面処理およびナイジング処理は、
夫々の糸の組合せに適した材料を用いたＩｉ！ｌ理を行
うが、組合せによっては、前記処理が不要の場合もある
。また、織物を横成している連続繊維補強糸および熱可
＃１！！性樹脂繊雑糸をフィラメント状に間ｍさける物
理的な加■、例えば流体を＾圧柱状流として噴用づる加
工を施１ｖことが好ましい。

また、連続１１ｍｌ補強糸がカーボン繊維の場合は、Ｉ
Ｋタイプでは杼糸密度が１５〜３０木／２５鳳関 ３Ｋタイプでは経糸密度が１０〜２２木／２５肩宵 の範囲が望ましい。

なお、前記表面処理およびリイジング処理に関連して、
連続繊維補強系としてガラスＪ１緒を用いた場合は次の
ようにψるのが好ましい。すなわち、アミン変性エボキ
シ樹脂およびアミン系シランカツプリング剤を必須成分
とする東束剤を塗４１シたガラスｉｍｅｔ糸の経糸と、
７１・リツクス樹脂用繊維糸として、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテル工一テルケトン、またはポリエーテル
スルホン等の繊緒糸の緯糸から成る織物に対して、ガラ
スｋ繊雑に塗布した東東剤成分の中て・必須成分である
皮膜形成性成分として使用したものと同系統のアミン変
＋′ｌＪボキシ樹脂、および集采ｎ１成分中のアミン系
シランカツブリング剤と同系統のシランカツブリング剤
、またはこれらの混合液で処Ｌ！！！することである。

これにより成形体の強１腹を史に向ＶさＣることができ
る。また、前配織物を、前記アミン系化合物（本明柵−
１中ぐ使用されている用詰［アミン系化合物ｊとは、ア
ミン系シランカツプリング剤および７ミンゆ性エボ１シ
樹脂のそれぞれ中独または両方を息味りる。》を含手ｊ
りる処理液で処理する萌に八１丁柱状流で聞繊処ＩＩＰ
りることにより、前記アミン系処ｉｌｌｔ液による処理
効宋を史に向トさせることができる。

使用されるアミン変竹エボキシ６１脂としては、エボ１
シ基に対する７ミンｆ４加゛をｔが５０〜１００重郎％
の範囲のらのが望ましい。また、■ボ↑シ樹脂には、例
えば、ビスフェノールＡ型また１よノボラツク型が包含
され有効である。

使用されるアミン系シランカツプリング剤には、例えば
、γ−７ミノプ１］ピルｉ・リエ１〜′ｆ−シシラン、
Ｎ一β一（アミン１ブ−ル）一γ−アミノブｕビル１・
リメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリ〕ニト４
−シシラン、Ｎ一β−（Ｎ−ビニノレベンジノレアミノ
ｒチル）一γ−７ミノブ口ビル１・リメトキシシラン塩
［Ｌ同脱塩酸物等のアミノ基を有する化合物の少なくと
ｔ）１種またはそれらのｌ！４合物が包含される。

アミン系シランカツブリング剤またはアミン変性エボキ
シ樹脂を含右ずる処ｌ！液で前述の織物を処理Ｖる前に
、この織物の全表面に対し、ｎ汁流体例えば水を、内径
約０．１−０．５趣のノズルから高圧柱状流として均一
に噴射して織物を構成している経糸および緯糸を聞繊す
ることにより、更に前記処理の効宋を増大させることが
できる。

６らろｌｖ．連続ｔａ維補強糸として、ガラス１１組以
外の繊維を用いた補強糸、例えばカーボン繊維糸、アル
ミナｌｌ雑糸、ＳｉＣ繊維糸等を用いた織物ｂ，ｔＳル
柱状流の噴射により織物を構成している経糸および緯糸
を間繊させることができる。しかし、同繊後において前
記処理液による処理へｊ〜くことかぐきる。

使用されるｔ％ＩＦ社状流のＩｆ力は、３０〜２００８
ｇ／ｔｓ２、好ましくは１００〜２　０　０　Ｋ’ｌ　
／　ａｎ　２の範囲である。本発明に使用ずることがで
きろＩＱ圧柱状流は、特開昭６　１　−　２　３　０　
６　０　０号に記載されている装置により行うことがで
さる１，以上に本発明の実ＩＩｋＷ４おＪ：び比較Ｖ／
４４示し、本発明を具体的に説明する。

実ｊ＠＠１ （１）使川した糸 り経糸：カーボン謀紺糸　１　９　８　１ｅｘ［！＄！
レ（株）　：　１−−３００　　１３−３０００　４０
Δ１ 経糸密度　　２０本／２５ｓ＋ ６０１＆’糸：ポリエーデル■−テルケトン糸（Ｐ１Ｆ
Ｋ）１　５０１’ｅｘ　　（　１　００フイラメン１〜
、ツイラメント径３８μｍ） 緯糸密度　１２．５木／２５＃ （ク織り組ａ：平織 ｆ３ｌ　ＩＩ物中におけるカーボン繊維糸を構成する繊
紺の体積含有率二６１％ （４）サイジング剤除去：カーボン繊維糸およびＰＩＥ
Ｋ系に付着しているサイジング剤をアセトンで洗浄する
ことにより除去し た。

実施例２ （１）使川した糸：実施例１と同じ杆糸および綺糸を使
用した。

杆糸密喧　２０本／２５ｇ 緯糸密度　１５本／　２　５　ｍ ｛２》織り組織：平織 ＋３１　Ｉｌｌ物中におけるカーボン繊維糸を横成する
繊維の体積含有率：５７％ （４）リイジング剤除去：実施例１と同じ。

比較例１ （１）使用した糸：実施例１と同じ経糸および綺糸を使
用した。

経糸密Ｉｆ　　２０本／２５一 緯糸密度　２０本／　２　５　ｍ ｛２）織り組Ｉ１：平織 （３》織物中にお参ノるカーボン謀麗糸を構成する繊村
の体積含ａ率：５０％ ｛４》リイジング削除去：実脆例１と同じ。

皿笠月１ カーボン繊維糸をーｈ向に引揃えたシートを、溶融した
Ｐ［［κ樹脂に含浸させたプレプレグ［ＡＰＣ−２《商
品名、１０１社製》］を使用した。

１亙員」 実施例１−２および比較例１の織物および比較Ｍ２のプ
レプレグのそれぞれを、下記の成形条件を用いてプレス
成形法およびオートクレープ成形法により成形し、得ら
れた成形体の物性および外観客を試験した。

（１》成形条件 ！一二ＬＪ （２）↓記（１）の条骨により次の３ｆｉＪ類の成形体
をイれぞれ作成した。

←》　中板プレス成形体 （ＩＯ　　ψ板オーｉ・クレープ成形体ぐ９Ｘ″１体形
オートクレープ成形体 （３）結果 （イ）　平板プレス成形体の試験結采を第１表に示した
。

《注》：■　曲げ強さの測定はＪＩＳ　　Ｃ６４８１に
より行った。

■　実施例１および２において、成形体中のカーボン繊
維糸をてしまうからである。

０　平根オー１−クレープ成形体の試験結果を第２表に
小した。

第　　２　　表 Ｑ９　　立休形オートクレープ成形体の試躾結果を第３
表に示した。

第　　３　　表 １１’）　：■ 曲げ強さの測定はＪＩＳ Ｃ６／１８１により行った。

実施例３ （１）使用した糸 ←》杆糸：　ＳｊｊラスａａＨ糸１　３　５Ｔｅｘ［日
東紡績（株）：ＴＣＫ３７ １／０１経糸密度　　２０本／２５ｍ （ニ）　前記Ｓガラス繊維系を次の集束剤成分をｈする
。

集束剤成分 ■皮膜形成竹成分：エボキシ８２８アミン付加物［エビ
コー１−８２８（シェル化 学（株》製エボキシ樹脂）にジ エタノールアミンを５０％付加 した化合物Ｊ６．０％ ■カップリング剤：γ−？ミノブロビルエ１一＝１シシ
ラン　　　０．５％ ■Ｋ：ＡＫｌ剤：テトラエチレンベンタミンジステアレ
ート　　　　　　　０．２％ ：低分子量ポリエチレンエマルジョン ０．５％ ■水　　　　　　　　　　　９２，７％東東剤付着率　
　（固形分）０．４％ Ｑ９緯糸：ボリエーテルイミド糸（＋）Ｅｌ）５　５　
ｒｅｘ 《４８フィラメント、フィラメント杼 ３４μ−　） 緯糸密度　１７本／２５ｍ ＋２）　　＄１り組＆！！：平織 ｛３》織物中におけるＳガラス繊維糸を椙成寸る繊紹の
体積含有率：６０％ １４１　　ＩＱられた織物を′ｉ１＋ｔウォータージェ
ットにより加工した。その加Ｉ二条例は、特開昭６１−
２３　０　９　０　０号に記載されているｎ　Ｉｆ　’
″）′Ａ一タージェット発生装置により、高圧柱状流〈
圧力約１００υ／ｃＪｌ２》を織物の全面にはば均一に
噴射して織物を構成している系を開ｌ１させ、次いで乾
燥した。

（５）　　高圧ウォータージェット加工後の織物を次の
処理液で処理した： 処ｉｑｌ液の成分 γ−７ミノブ口ビルトリＪトキシシラン０．５％ １’Ｉｔ酸　　　　　　　　　　　　　０．１５％水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９９．　　
３５％（６）　　処理方法 処理液５に織物［　！１＋　−　（４）　］を″Ｂ！潟
で浸禎し、処理液をマングルを用いてウェットビック７
ツ１率約３０％に絞り、次いで、１２０℃で乾燥した。

実施例４ （１）使用した糸 ←）軒糸：Ｓｈラス繊維糸　１　３　５　１−ａｘ［日
東紡績゛（株）　＝１ＣＫ３７ １／０］経糸密曵　　３０本／　２　５　ｔｍＱ１　　
前記Ｓガラス繊維糸を実ＦＭ例３とＩ］じ集束剤成分で
処理した。

（／）　ＩＰ糸：ボリカーボネー１・糸（ＰＣ）１　０
　０　Ｔｅｘ 《４８フィラメント、フィラメント径 ４７μ■》 緯糸密痘　１４本／２５ＪＩＩ （ク織り組＃！：平織 （３）織物中におけるＳガラス繊維糸を橘成寸る繊緒の
体積含有率：５９％ （４）　　実施例３と同じ方法で高ｊ王ウォータージエ
ツｌ・加工を行った。

｛５｝および｛６｝　　高圧ウォータージェット加■後
の織物を、実施例３と同じ処理液および処坤方法を用い
て処即した。

参考例２ 実施例３および４の織物を、下記成形条引を用いてプレ
ス成形法により平板に成形し、得られｔこ成形体の物牲
Ｊ３よび外ＩＱ等を試験した。

（１）成形条件 （２》　　結宋 平板プレス成形体の試験結果を第４表に示した。

（Ｒ明の効果） 本発明の一方向補強性織物を使用することにより、大型
かつ立体形を有する、連Ｒ繊維糸で一方向に補強された
熱可Ｗ！竹樹脂の成形体を容易に造ることができる。ま
た、本発明の織物は、成形体を成形するときに、使用す
る成型用型のヤ形状−の再現性に秀れており、かつ強度
特性も禿れ工いる。

かつ、本発明の織物は、成形閃において積層角ＩＬＬを
変えることにより、成形体が｛■息の方向に強度を有す
るよう容易に設計することが可能である。

《注》：■曲げ強さの測定はＪＩＳ　　Ｃ６４８１によ
り行った。

■実施例３および４において、成形体中のＳガラス繊維
糸を構成するＩＨＭの体積含有率が、織物中の体積含有
率より 大ぎいのは、成形工程で樹脂がプレス 成形用ｉｕｒから少し流れ出てしまうからである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）経糸が連続繊維補強糸であり、緯糸が熱可塑性樹
   脂繊維糸であることを特徴とする、一方向補強性成形体
   用織物。
2. （２）連続繊維補強糸を構成している繊維の体積含有率
   が５５〜６５容量％である、請求項（１）の一方向補強
   性成形体用織物。