JPH0359131A - 成形体製造用複合前駆体 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は機械的特性に優れた複合成形体を成形する為の
原材料となる複合前駆体に関するものであり、詳細には
経済性に優れ、且つ保存安定性の良好な複合前駆体に関
するものである。

［従来の技術］ 補強用連続１ｍ維と熱可塑性有機連続繊維を混合して製
造される複合前駆体は、公知である。ここに使用される
熱可塑性有機連続繊維としては、特開昭６０−２０９３
４号や特開昭６１−１３０３４５号等において開示され
ている様に所謂完成糸、即ち十分な分子配向を有するｋ
めそれ自身をそのまま衣料用或は産業用に利用した場合
十分な強度を発現することのできる程に完成された糸で
ある。しかるにこの様な熱可塑性有機連続繊維は、最終
的には前記前駆体を用いて得られる成形体中において溶
融固化されるものであり、繊維状としての特性を発揮す
るものではないから、これを完成糸の状態まで成形した
上で前駆体製造用素材として用いることは過剰物性が付
与されていたことになる。そしてこの様な完成糸を得よ
うとすれば、繊維製造の為のフル工程、特に延伸工程を
経なければならず、製造コストが不必要にかかり、前駆
体そのものが高価となる。しかも前記の様な完成糸は必
然的に結晶化度が高まっており、前駆体製造段階におい
て、並びに最終の成形体製造過程において、大きな溶融
エネルギーを必要とし、ここにも高コスト化を増大する
要因がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前記従来技術における欠点を解決すること、即
ち得られた成形体の機械的特性を低下させることのない
、安価で安定なしかも成形時の溶融エネルギーの少ない
複合前駆体の提供を目的とするものである。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成することのできた本発明は、補強用連続
繊維と熱可塑性有機連続繊維を混合して製造される成形
体製造用複合前駆体において、前記熱可塑性有機連続繊
維として、結晶化度が１０％以下であり、５０℃×２カ
月経過後の破断伸度の低下率が２０％以下である繊維材
料を使用したものであることを要旨とするものである。

［作用］ 本発明の前駆体は補強用連続繊維と熱可塑性有機連続繊
維を混合して製造されるものであるが、ここで使用され
る補強用連続繊維とは、金属やセラ主ツクの各繊維、或
は非晶質、多結晶質もしくは単結晶の強化用繊維であり
、代表的なものを例示すると、炭素繊維、ガラス繊維、
アラくド繊維、ボロン繊維、窒化硼素繊維、炭化珪素織
ｉ、Ｌ窒化珪素繊維、アルミナ繊維、秩序化ポリマー織
イＬクロム１Ａｌｌ維、銅繊維、或はこれらの素材から
なる複合繊維が例示される。

一方熱可塑性有機連続繊維としては、ポリエチレンやポ
リプロピレン等からなるポリオレフィン繊維、ポリエチ
レンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等か
らなるポリエステル繊維、ナイロン６やナイロン６６等
からなるポリアミド繊維を始めとして、ポリアクリロニ
トリル繊維、ポリビニルｉａ維、ポリビニリデン繊維、
ポリウレタンｉａｍ、ポリエステルアミド繊維、ポリフ
ェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルケトン繊維、
ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエーテルケトン
ケトン繊維などが例示される。

上記の様に説明した補強用繊維及び熱可塑性有機連続繊
維はこれら例示繊維に限定されるものではなく、成形体
に求められる物性に対応し得る素材であれば全て使用で
きる。またこれらは５０ｔ’以上の融点差を有している
ことが望ましく、この様な条件を満足するものがあれば
熱可塑性有機連続繊維同士を組合わせて、一方の高融点
側を補強用繊維として用い、他方の低融点側をここで言
う熱可塑性有機連続繊維として使用することも不可能で
はない。

しかしながら上記熱可塑性有機連続繊維は、その結晶化
度が１０％以下のものでなくてはならない。結晶化度が
１０％を超えると、前に述べた様に複合前駆体としての
希望形状に形成する必要がある場合（本発明の前駆体は
両繊維を単に混合した場合と、これを加熱して予備的成
形体とする場合の両方を含む）、並びに該複合前駆体を
用いて所定形状に本成形する場合のいずれにおいても、
これを溶融するときの溶融エネルギーが大きくなり過ぎ
極めて不経済である。また上記熱可塑性有機連続繊維は
、５０℃×２カ月経過後の破断伸度の低下率が２０％以
下でなければならず、上記低下率が２０％を超える場合
には本発明の複合体を保存しなければならないときに熱
可塑性有機連続繊維が脆化を起こし、種々のハンドリン
グ過程において繊維の破断を招き色々なトラブルを生じ
る原因となる。

ところで上述した破断伸度低下率：２０％以下の条件を
達成する為の技術としては、該熱可塑性有機連続繊維の
複屈折率を３０ｘｌＯ−”以上とする手段がもっとも有
効である。複屈折率を高くすればする程、上記した破断
伸度の低下率は小さくなり本発明にとって好都合である
。但し余り高くすると紡糸過程における配向結晶化の促
進効率が進み、結晶化度を１０％以下に抑えるという本
発明の主旨に反する結果を招くので、複屈折率につイテ
ハ上限をａｏｘｉｏ−３以下とすることが推奨される。

次に補強用連続繊維と熱可塑性有機連続繊維を混合する
手段としては、公知の手段及びその改良方法が自由に採
用できるが、代表的な手法としては、気体吹付法、電気
開繊法、交撚７去、ラッピング法などが非限定的に例示
される。上記両繊維の使用量については熱可塑性有機連
続繊維を複合前躯体の全量に付して１０体積％以上混繊
することが望まれる。即ち１０体積％い以上であれば前
駆体製造時及び成形体製造時の溶融に際して、補強用連
続繊維の中への含浸が短時間のうちに行なわれ、生産経
済性が良好であると共に希望強度を保証することが可能
である。一方１０体積％未満であると含浸を完遂させる
ために長時間を要し、また成形品の機械的強度が不足す
る懸念も生じる。尚より好ましい範囲は２０〜８０体積
％である。

尚上述の混繊度は下記計算式によって求めることができ
る。

Ｎ＝混繊糸を構成する各種類（色）のフィラメント中、
１種類のフィラメントの総本数ＮｃＸ−上記１種類のフ
ィラメントが、いくつかの群（グループ）に分割されて
いるとき、そのグループの個数 Ｘ＝上記各グループ中、ある特定の１つのグループ内の
フィラメントの数 上記の式において１００・（Ｎ−Ｘ）／（Ｎ−１）は混
合状態を意味する。即ち、Ｘが小さい程、混繊状態が高
度であることを意味する。

例えばＸが１の値を取れば混繊状態は最高の１００の値
を収る。（Ｎ　ｃ　Ｘ）／　（Ｎ／Ｘ）はフィラメント
が混繊糸全体の中で視覚効果上、どの程度の重要性をも
つかを意味する。

上記の様にして形成された複合前駆体は、前述の如く両
繊維の混合状態において両繊維共に繊維形状を保持する
単なる混合状態である場合と熱可塑性有機連続長繊維が
溶融して補強用長繊維中に含浸されている場合の両ケー
スを包含するが、これら複合前駆体は次に行なわれる成
形体製造用原料として好適な形状に仕上げられている０
例えばヤーン状、帯状、編物状、織物状、積層状等はそ
の一例であり、これらの形状については特段の制限を受
けないが、ヤーン状のものでは１０００〜２５０００　
ｄのものが好ましい、また全体形状とじては多軸に積層
されたものが曲面成形品製造用原料として好適であるが
、いずれの場合もこれらの複合前駆体は適切な成形法を
用いて希望形状の成形体に製造される０例えばヒートブ
レス成形法の採用によって平板状或は複雑曲面を有する
成形体を、またプルトルージョン法の採用によって棒状
或は中〜細径パイプ状の成形体を、またＦＷ法によって
大〜中径バイブ状の成形体を製造することができる。そ
してこれらいずれの成形法を採用するにしても前記複合
前駆体を加熱して熱可塑性有機長繊維（前駆体製造過程
で溶融しｍ組状を保持していない場合を含む）を溶融（
後者の場合は再溶融）することによって補強用長繊維中
に十分含浸させ、成形後の冷却過程において熱可塑性材
料の結晶化を進行せしめそれによって剛性の高い成形体
を提供するのである。

従ってこの様な結晶化の進行を促進することは本発明の
複合前駆体にとって極めて有意義なことであり、該前駆
体には結晶化促進剤を含有させておくことが推奨される
。この様な結晶化促進剤としてはＴｉｅ、、カオリン、
中性粘土９周期律表第１Ｉ族元素の酸化物、硫酸塩、燐
酸塩、有機カルボン酸塩、更にはアルカリ金属のアセチ
ルアセトナート、アルキルホスフェートのアルカリ金属
塩等が使用され、これらは熱可塑性有機長繊維中に糸切
れを生じない程度の範囲で包含させておく。

この様な結晶化促進剤の存在によって、該有機長繊維の
溶融体は冷却固化＆：Ｉ１％Ｉして速やかに結晶化する
ので成形体に希望の強度を与えると共に、成形サイクル
の短縮を実現して成形コストの低減に寄与する。

次に補強用長ｇａ１ｍは熱可塑性材料長ｔａ１ａの溶融
物との間に十分な接着性を示すものであることが望まれ
るという践点から、接着性向上処理を施しておくことが
推奨される。この様な場合に使用される処理剤は、補強
用長繊維の種類に応じて最適なものを選択することが推
奨され、例えばガラス繊維に対しては、シラン系、チタ
ネート系、クロム系等の処理剤にポリエステル系やエポ
キシ樹脂系の接着剤を併用したものが好ましく、またア
ラミド繊維や炭素！ａ維は対してはポリエステル系やエ
ポキシ樹脂系の接着剤が好ましい。この様な処理剤乃至
接着剤は補強用長繊維に対して０．１〜５重量％の範囲
で使用することが望まれる。

［実施例］ 東践班ユ 補強用長繊維として、日本電気ガラス社製のガラス繊維
、　Ｅ　ＣＧ７５　ｔｌｏ　１．ＯＺ（［ｉ００デニー
ル。

４２０フイラメント）を選び、これにポリエステルフィ
ラメント（フェノール／テトラクロルエタン＝６０７４
０の混合溶媒中３０℃で測定したときの極限粘度０．６
０、結晶化度３％、５０℃で５０日間放置後の破断速度
の低下率１．５％、７５ｏデニル、９６フイラメント）
をタスラン加工法により混繊した。混繊条件はポリエチ
レンテレフタレート繊維をガラス繊維に対して０．３％
のオーバーフィードで供給した。加工速度（デリベリ−
ローラー速度）は１００　ｍ／１Ｉｌｉｎ　、流体圧力
は５．０ｋｇ／ｃｍ”で混繊した。尚ガラス繊維は、予
めビニルシランカップリング剤及びポリエステル系接着
剤をアニオン系活性剤で乳化した表面ＩＡ埋剤を、ガラ
ス繊維に対して０．４１ｉ量％となるように付与するこ
とによって処理しておいた。得られた混繊糸を引揃えて
束ね金型に入れ２６５℃に加熱し、２６５℃、５５　ｋ
８７ｃｍ２で２分間加圧し、加圧状態で５分後に４０℃
になるように急冷し、４Ｉｉｆ５ｍｍ×長さ１２０ｍｍ
Ｘ厚さ３．０ｍｍの一方向強化の平板を作製した。得ら
れた平板の曲げ特性層間剥離強度、アイゾツト衝撃強度
、成形時の結晶化に要する時間、及び溶融エネルギーの
値を第１表の実施例１の欄に示した。尚曲げ強度、曲げ
弾性率、眉間剥離強度はそれぞれ、Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｋ−
７０５５゜Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｋ−７０５６，Ｊ　Ｉ　Ｓ　
−Ｋ−７０５７＆：よった。

東置里ユ ポリエチレンテレフタレート繊維として結晶化度１０％
のものを用いた以外は実施例１と同様の方法で一方向強
化の平板を作製し特性を測定した。結果を第１表の実施
例２の欄に示した。

塩蚊盟エ ポリエチレンテレフタレート繊維として結晶化度が２０
％のものを用いた以外は実施例！と同様の方法で一方向
平板を作製し特性を測定した。結果を第１表の比較例１
の欄は示した。

比較例２ ポリエチレンテレフタレート繊維として、５０℃で５０
日間放置後の破断伸度の低下率が２．５％であるものを
用いた以外は実施例１と同様の方法で一方向強化の平板
を作製し特性を測定した。結果を第１表の比較例２の欄
に示した。

実施例３，４ ポリエチレンテレフタレート繊維として、Ｔ　ｉ　０２
を０．０６％含有させたものを用いた以外は実施例１と
同様の方法で一方向平板を作威し特性を測定した。結果
を第１表の実施例３の欄に示した。

同様にＴｉＯ２０，５％の場合も実施例４の欄に示した
。

比較例３．４ ポリエチレンテレフタレート繊維として、５０℃で、５
０日経過後の破断伸度の低下率が２．５％であるものを
用いた以外は実施例４と同様の方法で特性を測定した。

結果を第１表の比較例３の欄に示した。

同様に破断伸度低下率が３．５％の場合を比較例４の欄
に示した。

叉置里互工至 実施例１と同様の方法で得られた混繊糸を一層引揃えて
２５０℃、３０　ｋｇ／ｃｍ２で２分間プレスして得ら
れる一方向のプリプレグを、０°、９０゜の方向に交互
に２６枚積層して１００ｍ＋ｓＸ１００ｍｌ！１の大き
さに切り（目付量：６ｇ）、１０１００ｍｍＸ１００の
金型の中で２６５℃ｘ　５５　ｋｇ／ｃｍ”で２分加圧
を行った。加圧状態で５分後に４０℃になるように急冷
し幅１００ｍｍ、長さｔｏｏｍｍ、厚さ３ｍｍの２１ｉ
Ｉ１１方向強化積層板を作製した。得られた積層板の各
特性を第１表の実施例５の欄に示した。

更に前記の２６枚積゛層したシート状物を２７０℃で５
分子熱し、３ｃｍの半径を持つ球面金型で２６５℃ｘ　
５５　ｋｇ／ｃｍ２で２分加圧を行った。加圧状態で５
分後に４０℃になるように急冷し、半径３　ｃｍ　（内
面）の半球状の成形品を得た。同様にしてＯ”／４５°
／９０’／−４５°の４！Ｎｌに交互に２６枚積層して
４釉強化積層板を作製した。その特性を第１表の実施例
６の柵に示した。又実施例５と同様に半球状の成形品を
得ることもできた。

東亘里ユ 実施例１と同様の方法で得られた混繊糸を平織物に織り
（目付２３０．８３／ｍ２）　、その織物を２８１？ｊ
重ねて実施例５と同様の方法で織物強化平板を得た。得
られた平板の特性を第１表の実施例７の欄に示した。一
方実施例５と同様に半円形の成形品を成形したが、ガラ
ス繊維が切断し良好な半円形の成形品を得ることができ
なかった。ここで溶融エネルギーは示差走査熱量計を用
い、下記条件にて測定し、求めた。

設置名二理学電機製、ＤＳＣ−１０Ａ 条件 ：昇温速度２０℃／分（３０ −３００ ℃） 試料量 　０ｍｇ アルゴン気流下で測定 ［発明の効果コ 本発明は上記の様に構成されているので、最終製品であ
る成形体の機械的特性に悪影響を与えないという前提の
下で、安価且つ保存安定性が良好で、しかも最終製品成
形時の溶融エネルギーを低減することのできる複合前駆
体が提供されることとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強用連続繊維と熱可塑性有機連続繊維を混合して製造
   される成形体製造用複合前駆体において、前記熱可塑性
   有機連続繊維として、結晶化度が１０％以下であり、５
   ０℃×２カ月経過後の破断伸度の低下率が２０％以下で
   ある繊維材料を使用したものであることを特徴とする成
   形体製造用複合前駆体。