JPH03137236A - 複谷糸及びその製造方法 - 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、複合糸及びその製造方法に関し、更に、ＳＹ
シ＜は熱ｉｌｌ塑性合成繊維と高強度・高弾性・高剛性
の強化繊維を該強化繊維に極力損傷か牛しない様に複合
した熱［ｊ■塑性コンポジントに好適な複合糸及びその
製造方法に関する。

（従来の技術） 従来高強度・高弾性・高剛性の強化繊維とそれより融点
の低い熱可塑性合成繊維を複合させる方法に合撚やカバ
リングといった方法が知られているが、これらの方法で
は強化繊維にねじれや曲げの信用が生じるので強化繊維
が損傷しやすくかつ強力利用率が低いという問題があっ
た。また複合状態も　一般的にサイドバイサイド構造に
なるのでこの複合糸を使用して熱可塑性コンポジットを
製造した場合、得られるコンポッｙ　ｌ・は強化繊維と
、Ｉｌ！ＩＩＩ工塑性合成繊維を溶融・凝固させて形成
したマトリックス成分とのなしみか悪くコンポジットに
荷吊がかかった際に剥離か牛し強化繊維による補強の効
果があまりなかった。

そこで近＜１・、コンポジットの剥離による破壊を防市
するため、熱＋ｉＪ塑性合成繊維と強化繊維を流体等の
作用により開繊した後混繊した複合糸を得る方法が提案
されている（特開昭８Ｏ−２０９０３３）。

（発明が解決しようとする課題） しかしこの複合力法では強化繊維を実質的にオーバーフ
ィード状態で供給し、加−【−シているため複合装置内
で流体にさらされて揺動した際に強化繊維が複合装置の
糸通路内壁に衝突して損傷を受ける。そのためこの複合
糸を用いて成形した熱可塑性コンポジ、トは物性面で満
足するものにはならなかった。

本発明は熱ｉＩ工工性性コンボンノド好適な複合糸を製
造する方法に於て、これまての１−記問題点について鋭
意検討を加え、強化繊維の強度低ドを極力抑えて熱１■
塑性合成繊紐と良好に複合した複合糸及びその製造方法
を提供するものである。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、かかる課題を解決するために熱ｉｉ
）塑性合成繊維Ａと屯（ｌ比率で２０〜８０％でかつ実
質的にたるみのない強度（１）　Ｔ　）か５．０ｇ／ｄ
以−１ニー１−１伸Ｅ）が７．０％以下で前記熱ｉ’＋
）塑性合成縁１１　Ａの融点より１０°Ｃ以１高い温度
においても熱的に安定である強化縁ＩＣＥからなる複合
糸であって、少なくとも前記熱１工塑Ｐ＋合成繊ＩＣＡ
の糸長は１１；Ｊ記強化繊ＭＢより長くかつ主として前
記熱可塑性合成繊維Ａ同志が絡合されかつ分散度が２５
％以ｌ・であることを特徴とする複合糸、並びに熱可塑
Ｐ１合成繊紹Ａと小（門ｌ比率で２０〜８０％、強度（
１）　Ｔ　）が５．０ｇ／ｄ以Ｉ−１伸度（ＤＥ）が７
．０％以下で前記熱可塑性合成繊維Ａの融点より１０℃
以−１−高い温度においても熱的に安定である強化縁１
１　Ｂを流体複合装置に供給する際、前記強化繊維Ｂは
実質的にオーバーフィード率を０％でかつ実質的に流体
複合装置の糸通路内壁面に接することなく供給し、前記
熱−ＩｆｆｆＪ性合成繊維Ａは前記強化繊維Ｂのオーバ
ーフィード率より高（なる様に供給することを特徴とす
る複合糸の製造方法を要旨とするものである。

以下に本発明を史に詳細に説明する。

まず、複合糸中に占める強化繊維Ｂの構成比率はコンポ
ジットの強度を向ｌ−させるため、該強化繊維の強度に
もよるがｍ　１１１比率で２０〜８０％でなければなら
ない。構成比率が２０％未満では強化繊維の役割りを１
・分に果たすことができない。

逆に８０％を超えるとコンポジット化を１ｊう処理を行
ってもマトリックス成分が少なくてコンポジット化でき
なかったり、コンポジット化できても強化繊維が外部に
露出してしまい外観が悪くなる欠点があった。また複合
する際に該強化繊維Ｂが流体複合装置内で損傷され易く
、フィラメント切れなどが多発するため本発明では８０
％以下に限定される。

次に強化繊維Ｂの強度（１）　Ｔ　）はコンポ／、１・
に要求される強度に最も寄ＩＪするか、そのためには前
記強化縁ＭＬ　Ｂの強度が５．０ｇ／ｄ以１てなければ
ならない。強度が５．０ｇ／ｄより低いとこの強化繊維
で強化したコンポンノドの強度も低くなるので本発明か
らは除外される。同様に強化繊維Ｂの伸度（Ｄ　Ｅ　）
は７．０％以下でなければならない。伸度が７．０％を
越えるマルチフィラメントを強化繊維として用いると−
・般的に＋ｌｉＪ記強化繊ＭＦＢが最大強度を発揮する
曲にマトリックス成分が破壊されるため、コンポジット
を強化する目的を達成することができない。

また本発明では、熱可塑性繊Ｍ（−Ａを溶融・凝固させ
てマトリックス成分を形成させるので前記強化繊維Ｂは
前記熱＋１Ｊ塑性合成繊維Ａの融点より１０°Ｃ以Ｉ、
高い温度においても熱的に安定でなければならない。熱
的に不安定であればコンポンノドとなったときに強化繊
維として機能するだけの物性を保てなくなる。なおこの
場合の熱的に不安用な状態とは熱により分解・溶融・軟
化なとか生５５ ６ し１：、に強度及び仰↑’Ｉ率１が低ドすることを言う
。

川にコンポジット中の強化縁１１　Ｂと７トリツクス成
分のなじみを良くするためには＋ｌｉｉ記強化繊紺Ｂと
熱１■塑↑／１合成繊ＭｔＡが良く混合している力か良
いので分散度は高い方が良く２５％以下、てなければな
らない。分散度が２５％末溝であれば熱１’ｌ）塑性合
成繊維を溶融・凝固してコンポジットにしたときに７ト
リノクス成分と強化繊維のなじみが悪くなり、コンポノ
ットに荷重がかかったときに剥離が生じ補強効果が無く
なってしまう。

なおここで使用した市電比・強度・伸度・分散度及び後
述する乾熱収縮率はド記の手順により求めた。

（１）　　市Ｉ配比　Ｗ（％） １〕Ｍ：熱ｉｊＪ塑性合成繊維のデニール（ｄ　ｅ）Ｓ
Ｇ、：　　　ノｊ　　〃　　の比重 １）８：袖強繊紐のデニール（ｄｅ） ＳＧ、：ｔｔ　　　の比重 ■　強度（ＤＴ）　Ｔ　）及び伸度（１）　Ｅ　）ＪＩ
ＳＬ−１０１３に準拠してオリエンテ・ツク社製テンノ
ロンによりつかみ長＝２００１１Ｉｍ１引張速度：１０
０％／　ｍａｎ　％　ｎ　’　５の測定を実施し・１シ
均値を算出した。

（３）分散度（％） ■　複合糸の断面写真を撮影する。

■　熱可塑Ｐ１合成繊賄のフィラメントと接触している
（もしくはごく近くに存在している）強化繊維フィラメ
ントの本数を教える。

■　ド記式に従って分散度を算出する。

ｌ） 分散度（％）＝　−×１００ １〕：熱可塑性合成繊維のフィラメントと接触している
強化繊維のフィラメントの 本数 Ｃ：強化繊維の全フィラメント数 ■　乾熱収縮率（ＳＨＤ）（％） ＪＩＳＬ−１０１３に準拠してｎ＝５のｉ＋ｔ１定を行
い、平均値を算出した。

次に複合糸の１１１位長さ当りの熱ａ丁型性合成繊維Ａ
の糸長は強化繊維Ｂより長くなければならない。

仮に熱＋１工塑性合成繊紐Ａが強化繊維Ｂの糸長より短
かい場合はもとより、糸長が同じ場合でも複合糸を溶融
させるために加熱したとき、熱＋−Ｉｆ塑性合塑性合成
繊維綿応力が発生し、収縮することで相対的に強化繊維
Ｂの糸長が長くなる。従ってその複合糸にコンポジット
化を行う処理を施してコンボンノド化した場合、強化縁
１１　Ｂはコンポジット中でたるんだまま成１町すされ
るので補強効果を１・分に発揮することができない。そ
のため熱ＩＩ）塑性合成繊維Ａは中位長さ当りの複合糸
中において強化繊維Ｂより糸長が長くなければならない
。

１−述の様に複合糸中の強化繊維がたるまない様にする
には熱１丁塑性合成繊紐と強化繊維の供給オーバーフィ
ード率くにもよるが、熱可塑性合成繊維の乾熱収縮ネ（
（Ｓ　Ｈｌ）　）は１０％以下であることが好ましく、
５％以上が特に好ましい。もちろん熱収縮応力も低い力
が好ましい。

また後１．稈通過性を良くするこ乏、混合された状態を
固定すること、及び強化繊維の損傷を極力防止する［１
的から複合糸には絡合性が必要である。

この場合強化繊維同志及び強化繊維と熱１’ｌ）塑性合
成繊維が絡合すると一般的に脆い強化繊維は損傷を牛し
易いのでドとして熱ｉ’ｉＪ塑性合成繊紐同志が絡合し
ていなければならない。熱＋ｉＪ塑性合成繊維同志が絡
合されることにより高張カドでの強化繊維の損傷は強化
繊維が複合糸中ではとんとたるむことな（存在すること
により極力抑えられる。

次に本発明の複合糸の製造方法の・例について説明する
。

本発明の複合糸は前述の熱１１塑＋１合成繊維と強化繊
維を流体複合装置に供給することで得られる。

そしてこの際、強化縁１ｆｔＢは実質的にオーバーフィ
ード率は０％で流体複合装置に供給しなければならない
。強化縁ＭｆＢにオーバーフィード率（をかけて流体複
合装置に供給した場合、熱ｉ１ｆ塑性合成繊維のオーバ
ーフィード率にかかわらず複合糸１で強化繊卸がたるん
でしまい好ましくない。また強化繊維同志及び強化繊維
と熱可塑性合成繊維の　９− ０ 間に絡合が発生し、強化繊維に損傷が生じ易いので強化
繊維のオーバーフィード率は実質的に０％で供給しなけ
ればならない。また強化ｗｔ維は実質的に複合装置の糸
通路内壁面に接触しない様に供給することも重要でこの
ためには例えば強化繊維は１．述した様に実質的にたる
むことなく供給するとともにガイド等で糸通路内壁面に
接触しない様に位置規制をすることが套装である。

次に熱ＩＪＩ塑竹塑成合成繊維前記強化縁ＨＢのオーバ
ーフィード率より高くなる様に供給しなければならない
。熱１１Ｊ塑Ｐ）合成繊組Ａを強化繊維Ｂのオーバーフ
ィード率より低くなる様に供給すると必然的に強化繊維
がたるみかつ強化繊維が糸の外層部に位置することにな
りガイド等でも大きく損傷されるので好ましくない。ま
た熱ｉ１丁塑性合成繊維のオーバーフィード率を強化繊
維とと同じ値にして供給すると熱ｉｉＪ塑性合成繊維同
志だけでなく強化繊維同志や強化繊維と熱ｊ＝Ｉ塑性合
成繊維との間に絡合が牛してしまい、強化繊組か損傷し
、強度が低ドする。史に実質的に熱ｌＩＩ塑Ｐ１合成繊
紐と強化繊維の間に糸足差か無いのでこの複合糸にコン
ポノット化を行う処理を施した際に強化繊維はコンポジ
ット中でたるんだまま成型されてしまいコンポジットを
強化する目的を１・分に達成できない。このためには熱
ｉ１ｆ塑性合成繊維のオーバーフィード率は強化繊維の
オーバーフィード率より少なくとも０．３％高くなるよ
うに供給しなければならないのである。

本発明において、熱ｉ」Ｊ塑性合成繊維とは好ましくは
ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等のポリアミ
ド系合成繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート等のポリエステル系合成繊維、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系合成繊
維及びボリフェニにンサルファイ１！、ポリエーテルエ
ーテルケトンポリエーテルスルホン 溶融可能な熱可塑性合成編紐を安上される物Ｐ１、価格
なとに応じて選べばよい。

更に本発明における強化繊維とは、好ましくは炭素繊維
、ガラス編層１、セラミックス繊組、）′Ｊ古族ポリア
ミド繊維、全力香族ポリエステル繊賄及び超ｉ“、ｊＩ
分子ｉｄポリエチレン繊維等の高弾性、高強力、高剛性
の繊維のほとんどを対象とする。

（実施例） 実施例１，比較例１〜６ 第１図に小した本発明を実施する装置の・例として小し
た装置を用い、強化繊維として各種デニールの山数のＥ
ガラス繊維（強度＝５．５６ｇ／ｄ１伸度＝２．８％）
、熱＋１工塑性合成、繊維としてポリエチレンテレフタ
レート繊維を用いて複合テストを行った。この際、Ｅガ
ラス繊維とポリエチレンテレフタレート繊維の供給オー
バーフィード率（第１表中０−Ｆと略す）を変更して、
流体複合装置に供給した。加１′．速度（デリベリロー
ラー速度）は２００ｍ／分、流体圧力は８．０ｋｇ／ｃ
ｒｉｉＧであり、流体として圧縮空気を使用した。

次にこの複合糸を緯糸に、複合糸に用いた熱可塑性合成
繊維を経糸にして一力向強化ブリプレグシートを得た。

でき１，った織物を・定長に切断し、厚さか５．０關程
度になるまで積層し、金型に入れ加熱〔２９０℃〕、力
１団（１７．Ｏｋｇ／ｃ♂Ｇ〕条件で５分間処理した。

その後金型をはずし表１１１１温度が９０℃になるまで
約３０分間空冷して幅１５、０ｗＸ長さ７０．０ｍ＋＋
ｘ厚さ３．０ｍｍのブリプレグンートを得た。このとき
の加）−条ＰＩ　ｓ　？！Ｊられた複合糸中のＥガラス
繊維の強度と分散度及びピース物性（曲げ強度・曲げ弾
性率）を第１表に示す。ピース物性はＪＩＳＫ−７０５
５にを拠してテストピースを支点間距離４８．０１１１
１１曲げ速度３．０關／分で３点曲げ試験を行った際の
測定値である。

以１余１′ 　１　３− 　１　４− １−表のごとく比較例１はガラス繊維がＩＴＩ′ｉ７ｔ
　Ｊｔ　’＋（で２０％に満たないため、テストビート
曲げ物シ１か低い。また比較例２はＥガラス繊維が８０
％を越えているので強化綴紐の　部か露出してしまって
いるのと流体複合装置にＥガラス繊維が接触して損傷し
たために、比較例３ではＥガラス繊維の供給オーバーフ
ィード率が０％を越えたために、Ｅガラス繊維同志及び
Ｅガラス繊維とポリニス−フル繊維間の絡合が多く発生
してＥガラス繊維がねじれ、１−１つ損傷したためにい
ずれもテストピース物性が低下したのである。

史に比較例４及び５では、ポリエステル繊組の供給オー
バーフィード率がＥガラス繊維の供給オーバーフィード
率と同じか少なくなったことによりポリエステル繊維同
志の絡合度が低ｉしてしまい、後加１′、通過時にＥガ
ラス繊維が外側に露出して損傷したことによりテストピ
ート物性が低ドしたものである。

このように、比較例１〜５のテストピースは何れもコノ
ポジットとしての性能としては不充分て−１６− あったのに対し、実施例１は本発明の加「条４’ｌで複
合したことによりＥカラス綴紐の損傷を極力抑えるごと
ができ、また分子ｉ＆　Ｉｉか高いことてＥガラス繊鞘
吉７トリノクス樹脂間の剥離も７ｉシにくくなり、曲げ
物ｆ／ｌか良好になった。これはコンポ７ノト物性どし
て１分満足できるものであった。

実施例２．比較例６〜８ 第１図に示した本発明を実施する装置の一例として小し
た装置を用い、強化綴紐と熱ｔ＋Ｊ塑Ｐ１合成繊紹編紐
材の組合せを変えて複合テストを行った。

この際強化綴紐のオーバーフィード率（を０％、熱１■
塑性合成繊紐のオーバーフィード率を０．３％に設定し
て流体複合装置に供給した。加工速度は２００ｍ／分、
流体ｆ、ｌ力は６　、０　ｋｇ　／　ｃａ　Ｇであり、
流体としてＪ［縮空気を使用した。次に実施例、比較例
１〜５で行った成Ｊｊ１１方法と同しＬ順で・方向強化
プリプレグノートを得た。

このときに使用した素材か複合糸とピースの物ｔ’＋を
第２表に小ず。

またテストピースの形状は幅６　、０　ｍｍ　Ｘ　ｐｔ
　サ７０、Ｏｍｍｘ）７さ３．Ｏｍ、であり、曲げ物子
１１は実施例１、比較例１〜５に小した測定法で評価し
た。

以下余ｌ′ ７ 特開平３ １３７２３６　（６） この様に比較例６ては強化繊維の伸度が７．０％を越え
るので＋ｊｔ口す荷重がかかった際に強化繊維か最大荷
重を発揮する前にマｉ・リソクス成分の破壊が生じてし
まう。比較例７では強化繊維の強度が５．０ｇ／ｄ未満
であるため１１１０ず物性が低い。

史に比較例８ては強化繊維と熱Ｉ１丁塑性合成繊紺の融
点差が１０℃以下であるのでコンポジ、ト化をイ１う際
の加熱処理＋ｃｙに強化繊維に熱劣化が生して［１＋口
ず物性が低くなった。

これに対し実施例２では本発明で規定された物性の素材
を使用しているのでピースの曲げ強度が商いものを得る
ことができた。これはコンポノットの物性として満足で
きるものであった。

（発明の効果） 以下の如〈従来の複合方法で高剛性の強化繊維を処理す
ると、強化繊組に損傷が発生しピース物性の低ド姿因に
なっていたが、本発明方法では強化繊維に損傷を発ノ１
させることなく　Ｍ　１ｆ塑性合成繊紐と良好に複合さ
せることができる。また、強化繊維が外側に出ることが
無いので後Ｉ′、稈通過に強化繊維が損傷することが無
い。史にこの複合糸を使用してプリプレグ化処理を行っ
た際、加熱により熱可塑性合成繊維に収縮が牛した場合
でも強化繊維と分離することが無いのでコンポジットの
強化繊維とマトリックス成分のなじみを良くすることか
できる。

４、図面（１）　ｆｆｔ’ｉ　’ｌｊ　す説明第１図は
本発明の複合糸を製造する装置の一例、第２図は複合糸
の断面図を示す。

２：強化繊維 ３．５，９，１１：糸道ガイド ４．１０＋テンサーガイド ６．１２：フィードローラー １３：流体複合装置 １４：デリベリローラー １７：強化繊維 １８：熱可塑性繊組 特、１′１出願人　東ｌＹ−紡績株式会社第工図 第２１２１ １３−・汰柿祿合弧！ ７−１＠　鼾９　ｌｌ”Ｊ−ｎ　ｌ生

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性合成繊維Ａと重量比率で２０〜８０％で
   かつ実質的にたるみのない強度（ＤＴ）が５．０ｇ／ｄ
   以上、伸度（ＤＥ）が７．０％以下で前記熱可塑性合成
   繊維Ａの融点より１０℃以上高い温度においても熱的に
   安定である強化繊維Ｂからなる複合糸であって、少なく
   とも前記熱可塑性合成繊維Ａの糸長は前記強化繊維Ｂよ
   り長くかつ主として前記熱可塑性繊維Ａ同志が絡合され
   かつ分散度が２５％以上であることを特徴とする複合糸
   。
2. （２）熱可塑性合成繊維Ａと重量比率で２０〜８０％、
   強度（ＤＴ）が５．０ｇ／ｄ以上、伸度（ＤＥ）が７．
   ０％以下で前記熱可塑性合成繊維Ａの融点より１０℃以
   上高い温度においても熱的に安定である強化繊維Ｂを流
   体複合装置に供給する際、前記強化繊維Ｂは実質的にオ
   ーバーフィード率を０％でかつ実質的に流体複合装置の
   糸通路壁面に接することなく供給し前記熱可塑性合成繊
   維Ａは前記強化繊維Ｂのオーバーフィード率より高く供
   給することを特徴とする複合糸の製造方法。