JPH0457933A - 一方向補強性複合材成形用織物 - 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、一方向補強性複合材成形用織物に関し、特に
経糸に使用される補強繊維糸が、前記織物を加熱成形す
ることにより得られた成形体中で、その効果を有効に発
揮できるような成形用織物に関する。

（従来の技術） 最近、ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルイミ
ド等の耐熱性熱可塑性樹脂が工業的かつ恒常的に供給さ
れるようになり、これらの樹脂に連続繊維補強糸を配合
して成形を行なう、連続繊維補強糸で補強した熱可塑性
樹脂の成形方法が用いられるようになった。これら成形
方法に関する各種技術が開示されている。例えば、 （１）　　経糸および緯糸のそれぞれに補強用長繊維糸
とマトリックス用熱可塑性樹脂繊維糸を用いて製造され
る混繊織物、 （２１補強用長繊維糸とマトリックス用熱可塑性樹脂繊
維糸とを混撚または、合撚することによって１本の糸を
造り、それを経糸および緯糸のそれぞれに用いて製造さ
れる混繊織物、 （３）　　一方向に揃えた補強用長繊維糸を経糸として
、マトリックス用熱可塑性樹脂繊維糸を緯糸として用い
て製造される一方向補強性織物、 鋪）　同様に、一方向に揃えた補強用長繊維糸にマトリ
ックス用熱可塑性樹脂を溶剤に溶かした溶液で処理して
プリプレグを製造する方法等がある。

前記（１）及び（２１の方法では、補強用長繊維糸が経
糸方向緯糸方向の２方向に分散している。また、経糸と
緯糸との交点が生じるために、成形体中で補強用長繊維
糸が直線にならず、補強周長１１ｔＮ糸の持っている理
論強度よりかなり低い強度しか得られない。

前記（３）の方法では、補強用繊維糸は一方向に揃って
いるために、特定の方向への補強材の補強効果は有効に
発揮される。また、緯糸方向に補強繊維糸が打ちこまれ
ていないために、成形体中で経糸に使用された補強Ｉｌ
雑糸が直線状に存在することになり、補強ｌｌ１ｌｌ糸
の補強効果を有効に発揮させることができる。しかし、
緯糸方向への補強効果が全くないために、プレス成形時
に経糸の補強用繊維糸が流れ易い。特に、成形体の端部
が流れ易く、また積層枚数が多い場合や、プレス圧力が
大きい場合等も流れ易い。従って、（３）の方法による
場合は、プレス条件がかなり―ｊ限される。また、（３
）の方法による場合は、経糸の補強用繊維糸間の樹脂層
に小さな裂けや割れが入り易く、成形体の強度低下を起
こし易い。

（４）は理論強度に近い強度特性を得易いが、シート自
体が非常に剛く、取扱いおよび型への適合性の面で劣る
傾向がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は前記（３）の方法に閤し、一方向補強性複合材
成形用織物のプレス成形時における経糸補強性繊維糸の
流れ易さを改良し、更に成形体中に発生し易い経糸補強
性繊維糸閤の樹脂層の裂けと割れを防止することを目的
とするものである。また、これらの課題を解決するため
に使用するガラス繊維糸と熱可塑性樹脂ｓ１／Ｉｌ系と
の交Ｊ＠複合糸を得ることを目的とするものである。

（ＩＩＩを解決するための手段） これらの課題を解決するために、本発明者等は、熱可塑
性樹脂繊維糸、および糸番手が２　Ｔｅｘ〜３５　Ｔｅ
ｘであって、かつ１０ａ１〜３０厘の長さに切断されて
いるガラスＩＩＩＩ糸から成る交絡複合糸を造り、更に
、この交絡複合糸を緯糸とし、補強用繊維糸を経糸とし
て織成し織物とすることにより、前記課題を解決するこ
とが可能であることを見出した。

本発明の織物に経糸として用いる補強同長ｉ＋ｕｉ糸と
しては、ガラス１１１ｔＭ糸、炭素繊維糸、アルミナ繊
維糸、アラミドａｍ糸等を用いることができる。また、
これらの補強間長ｍｓ糸の集束剤としては、成形時の加
熱プレス工程で溶融しマトリックスとなる熱可塑性樹脂
と相溶性または親和性を有する材料であることが必要で
あり、かつ表面処理剤を含ませることができる。また、
緯糸に使用する熱可塑性樹脂ｓｕｉ糸としては、樹脂と
してポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）　、ポリ
エーテルイミド（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（Ｐ
ＥＳ）　、ポリカーボネート（ＰＣ）　、ポリアミド（
ＰＡ）等ｌＩ雑化可能で加熱プレスにより溶融し、マト
リックスを形成する樹脂であればよく特に限定はされな
い。糸の形態としては、ガラス繊維糸と交絡複合化させ
るため、マルチフィラメントヤーンの無撚り糸または甘
撚りの単糸が望ましい。また、　系の番手としては　２
０　Ｆａｘ〜１５　Ｑ　Ｔｅｘ程度が望ましい。この熱
可塑性樹脂ａｍ糸と交絡して複合糸を形成するガラス繊
維糸としては、糸番手が２Ｔｅｘ〜３５　ｔｅｘのもの
が適し、特に好ましくは２．８Ｔｅｘ〜１１．２Ｔｅｘ
のものが適している。また、本発明の交絡複合糸は、ガ
ラス繊維糸が１０ｊＩＩＩ〜３０厘の長さ範囲に切断さ
れていることを特徴としている。

この交絡複合糸に使用するガラス繊維糸および熱可塑性
樹脂繊維糸の集束剤についても、経糸の補強用繊維糸の
場合と同様に、マトリックスとなる熱可塑性樹脂に対し
相溶性ないし親和性を有する材料であることが必要であ
る。

ガラス繊維糸と熱可塑性樹脂ＩＩＩ糸との交１１ＩＪＩ
合糸を造るには、両方のＩＩＩを同時にオーバーフィー
ドの状態で嵩高加工用ジェットノズルに供給し、任意の
空気圧により行なう。ノズル内の空気乱流域を通過する
ことにより、ノズル内で夫々の糸が開繊され、＊＊＊さ
れながらフィラメント同志が混り合い絡み合う。空気圧
をあげてゆくと、ノズル内での糸の乱れは大きくなる。

ガラスｓＩｌは有機繊維と比較して摩擦や屈曲に対して
弱い。従って、空気圧が大きくなるとガラス繊維フィラ
メントはノズル内での乱れが大きくなると同時に、フィ
ラメント同志の摩擦やフィラメントとノズル内壁面との
摩擦が大きくなり、ガラス繊維フィラメントは切断され
易くなる。この切断長さは、はぼ一定の長さに切断され
るのではなく、圧力に応じである範囲をもってバラつく
、また圧力が大きくなればなるほど、その切断長さは短
かくなる。

本発明の交絡複合糸としては、ガラスＩＩＡＮ糸の切断
長さが１０履〜３０Ｍ１の範囲にあることを要するが、
この範囲の切断長さは、空気圧の範囲を１゜５　Ｋ９／
　ｃｍ２〜６　、０　Ｋ９／　ｔｘ２とすることにより
得られる。この使用する特定の圧力は、使用するガラス
繊維糸の種類や熱可塑性樹脂繊維糸の種類等により前記
圧力範囲から選択される。また、オーバーフィードにつ
いては２％〜６％の範囲から選択される。

このようにして得られた交絡複合糸を緯糸として、補強
用長繊維糸を経糸として、通常の方法により織成し織物
とする。織物の織り組繊としては平織りが最も好ましい
が、綾織り、朱子織り等の平織り以外の織り組織でも本
発明の効果は発揮される。また、本発明における前記繕
物中の補強用１１１１糸の含装置は好ましくは４０〜６
５％（６溌）である。

（作用） このようにして傅られた織物の必要枚数を経糸方向を揃
えて成形型内に積層し、加熱プレスすることにより、熱
可塑性樹脂繊維糸は溶融して型内を流動し、補強用ｍａ
系を含浸し、＃！泡される。

次いで、成形型を冷即することにより、一方向補強性複
合成形体が得られる。この場合、織物の段階では経糸の
補強用繊維糸は緯糸の交絡複合糸と交差しているために
、波打った形で織物中に存在するが、成形時に型内で積
層加熱プレスすることにより、緯糸の熱可塑性樹脂ｍｉ
ｉ糸は溶融して型内を流動し経糸の補強用繊維糸を含浸
するため、プレス時の圧力により織物の状態では波打っ
ていた経糸の補強用Ｓ緯糸はまっすぐに延びようとする
。本発明の緯糸に使用される交絡複合糸のガラス繊維糸
は、糸番手が２Ｔｅｘ　〜３５Ｔｅｘ　（１）範囲ニあ
り、かつ１０−〜３０ａｇの範囲に切断されているため
に、本発明の織物を使用した場合、緯糸の複合糸のうち
熱可塑性樹脂繊維糸は溶融するがガラス繊維糸は緯糸方
向に残る。しかし、前述するように、これらのガラス繊
維糸は経糸の補強用繊維糸に対して番手の小さい糸を使
用していること、および系を構成するフィラメントが切
断されていることにより、プレス時の圧力によりまっす
ぐに延ようとする補強用ｓｕｉ糸の動きをじゃましない
。

短かく切断されていることにより、これらのガラス繊維
糸が経糸の補強用繊維糸に沿って屈曲するような状態で
成形される。

第１図に本発明の実１１および２の織物を使用して造っ
た成形体の横断面の模式図、第２図に比較例１の織物を
使用して造った成形体の横断面の模式図を示す。第１図
および第２図は、成形体の経糸方向に沿って切断した断
面図で１１および１１′は経糸の補強用繊維糸、１２お
よび１２′は熱可塑性樹脂マトリックス、１３および１
４は交絡複合糸に用いられたガラス繊維糸を示す。第１
図では緯糸方向に残っているガラス繊維糸が細く、かつ
１０厘〜３０厘の範囲に切断されているために、経糸で
ある補強用繊維糸が延びようとする動きの障害とならず
、補強用繊維糸は、直線状に存在することになる。従っ
て、経糸の補強材としての効果を充分に発揮させること
ができる。第２図の場合は緯糸方向に存在するガラス繊
維糸が太いため切断されているにもかかわらず、経糸の
まっすぐ延びようとする動きの障害となり、経糸の補強
糸は波打った状態で成形品中に存在することになる。従
って補強材としての補強効果は充分に発揮できない。

第３図は本発明の複合糸を造るための工程図である。合
成樹脂繊維糸例えばＰＣＩ繊維糸の巻かれたパッケージ
１とガラス繊維糸の巻かれたパッケージ２からそれぞれ
引きだされた糸は、ガイド３を通り供給Ｏ−ラ４に供給
される。供給ローラを出た糸は２本が平行の状態でガイ
ド５を通り、ＩＩＩＪ高加工用のジェットノズル６に挿
入される。ジェットノズルに挿入された糸は、圧縮空気
の乱流の作用により糸が開繊され、２本の糸のフィラメ
ントが混繊され更に絡み合う。この際圧縮空気の圧力が
一定圧力より高い場合ガラス繊維フィラメントは切断さ
れる。ジェットノズルをでた交絡複合糸は、引取りロー
ラ８を経て巻取りローラ９により巻取られ複合糸パッケ
ージ１０となる。供給ローラと巻取りローラの間では糸
はオーバーフィードの状態にある。

緯糸の交絡複合糸に使用されるガラス繊維糸の番手が細
い場合でも、切断長さの範囲が１０厘〜３０ｓｌの範囲
より長い場合には、補強用繊維糸がまっすぐに延びよう
とする動きが抑えられ、第２図のように波打った状態で
成形品中に存在することになる。また、本発明の織物を
使用する場合には、プレス成形時に切断されたガラス繊
維糸が緯糸方向に経糸にからむように存在しているため
、溶融熱可塑性樹脂の流れによって経糸の補強用繊維糸
が流動しようとするのを抑えることが可能となる。従っ
て、プレス条件の選択範囲が拡がり、より良い性能を有
する成形体を造ることが可能となる。更に、緯糸方向に
も補強用ＷＡＮ糸の１種であるガラス繊維糸が存在する
ことにより経糸の補強用様緒糸間の樹脂層に入り易い裂
けや割れについてもその発生を抑えることができる。こ
れは、裂けや割れの発生が、加熱プレスから冷却に至る
膨張や収縮の過程で成形体内部に生起する内部応力によ
るものと推定されるが、緯糸方向にも補強材が入ること
になり、この補強材が前記応力の受容体として作用する
ためと考えられる。

本発明の交絡複合糸に用いられるガラスｍｓの切断長さ
が１０ａｍより短かい場合は、製織時にガラス繊維が脱
落し易いのでプレス成形時の経糸補強用繊維糸の流れを
抑える効果が小さくなる。

次に本発明の実躾例および比較例を示し、本発明を更に
説明する。

実施例１ ■、ガラス織織糸 糸ガラス繊維糸：すＴＣＫ〜３７　　１１０無撚り糸（
Ｓガラス繊維、番手１３５ Ｔ１３Ｘ　、フィラメント径１３μ） −ＥＣＤ−１８００１１０ １ｚ糸（番手２．８Ｔｅｘ） ■集束剤成分＝（２）皮膜形成成分：エポキシ８２８に
ジェタノールアミンを１モル付 加したちのく有効成分で３％）。

０カップリング剤：Ｔ−アミノブ ロピルトリエトキシシラン０．５ ％。

（へ）潤滑剤ニブチルステアレート （有効成分で０．５％）、テトラ エチレンペンタミンジステアレー ト（有効成分で０．０５％）。

ゆ水：残り ■集束剤ｐＨ：酢酸にて調整して、約５とする。

■集束剤付着率：　前記ωの糸は０．５０％前記峙の糸
は０．４５％ ■、マトリックス用熱可塑性樹脂繊維糸■樹脂繊維糸：
ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）糸［商品名：ウルテム＃
１０１０（エンジニアリングプラスチック（株）］９０
Ｔｅｘ ■集束剤：プロピレンオキサイドーエチレンオキサイド
共重合体［商品名：ウーボールＵ（松本油脂（株））有
効成分で３％１ ■集束剤付着率：１．５％ ■、複合糸の製造 ■、のＰＥＩ（ポリエーテルイミド〉糸と、■。

のガラス繊維糸ＥＣＤ−１８００１１０ＩＺ糸とを同時
に同一のジェットノズルく装ばはＵ−ＴｅＸ社（７）ｒ
ＡＳＬＡＮ　ＴＥＸＴＶＲＩＺＩＮＧ　１４ＡｃＨＩＩ
４Ｅヲ用いた）に入れ、エアー圧力４．０ＫＩｌα２に
おいてオーバーフィード４％で交絡混繊することにより
、ガラス繊維糸含有率３．０％のガラス／ＰＥ　ＩＩ合
系を造った。この場合、ガラス繊維の繊維長は１０ｊＩ
ＩＩ〜３０履の長さになった。

■、一方向補強性織物の製織 工、のガラスＪｌｌＩｔ糸丁ＣＫ−３７１１０無撚り糸
を経糸とし、■、で造ったＥ−Ｃ［）１８００１１０１
２糸／ＰＥＩ系の複合糸を緯糸として、次の様な一方向
補強性織物を造った。

■織り組Ｈ：平織 り経糸密度２４．５本／２５履 幻緯糸密度１５、Ｏ本／　２５　ｍ （へ）単重　　１９３ｇ／ｒｒｔ２ ■織機：ＭＡＶレピアルーム 実施例２ ■、ガラス繊維糸 実施例１と同じ。ただし、■−幻の糸は、ＥＣＤ−９０
０１１０ｌ　Ｚ糸（番手５，５Ｔｅｘ）を用い、その集
束剤付着率は０．４０％であった。ｍ。

マトリックス用熱可塑性樹脂Ｊ１ｍ１１糸実施例１と同
じ。

■、複合糸の製造 実１１と同じ。ただし、エアー圧力を５．Ｏｈ　／　Ｃ
Ｉ＋　”にすることによりガラス繊維糸含有率５．９％
で、！ＩＩｌ長は１０麿〜３０履の範囲にした。

■、一方向補強性織物の製織 実施例１と同じ。

実施例３ ■、ガラスｍｉ糸 実施例１と同じ。ただし、■−一の糸は、ＥＣＥ２２５
　１１０１２系（番手２２，５Ｔｅｘ　）を用い、その
集束剤付着率は０．４０％であった。

■、マトリックス用熟熱可塑性樹脂繊維糸実施例１同じ
。

■、１１合糸の製造 実施例１と同じ。ただし、ガラス繊維糸含有率２０．０
％にした。

■、一方向性繕物の製織 実施例１と同じ。

比較例１ ■、ガラス織繊維 実施例１と同じ。ただし、■−輪の糸は、ＥＣＧ−７５
１１０１Ｚ糸〈６８■ｅｘ、フィラメント径９μ）を用
い、その集束剤付着率は０．３５％であった。

■、マトリックス用熱可Ｗｉ性樹脂Ｉ雑糸実施例１と同
じ。

１．１１合系の製造 実施例１と同じ。ただし、エアー圧力を３．０Ｋｇ／１
２〜３．５都／ａ２の範囲内にして、ガラス繊維糸含有
率は４２，９％で繊維長は２０履〜４５履の範囲にした
。

■、一方向補強性綴物の製織 実施例１と同じ。

比較例２ 実施例１と同じ。ただし、集束剤として澱粉を用いた。

比較例３ ■、ガラスＩＩＮ糸 実施例１と同じ。ただし、■−幻の糸は使用しなかった
。

■、マトリックス用熱可塑性樹脂ｍ雑糸実施例１と同じ
。

璽、複合糸は製造しなかった。

■、一方向補強性織物の製織 実施例１と同じ。ただし、■、のガラス糸を経糸とし、
「、の糸を緯糸とした。

なお、前記実施例１〜３および比較例１〜３における織
物中の補強用繊維糸の合部％を次の第１表に示した。

第１表 測定 交絡複合糸を構成しているＰＥ　ＩＩＩ維糸を塩化メチ
レンを用いで溶解し、除去後、残ったガラス繊維フィラ
メント２０本の長さを測定した。

参考例 実施例１〜３および比較例１〜３の織物の８枚を経糸を
同一方向にしてそれぞれ積層し成形温度３６０℃、成形
圧力１５Ｋｇ／ｃＩＩ２の条件で加熱プレスし、厚さ０
．５履の平板成形体を造った。得られた成形体の曲げ強
度および外観を試験した。

その結果を第２表に示した。

、し この第２表に示された結果から次の判断がなされる： （１）　　実施例１〜３は、曲げ強さ、成形体の外観、
およびガラス繊維糸の効果の全てにおいて秀れている。

（２）　　比較例１は、経糸補強用ガラスｌ！雑系が成
形体中で直線状になっていないため強度が充分に発揮さ
れていない。

（３）比較例２は、緯糸のガラス繊維糸のサイジング剤
が澱粉系であるため、その部分のマトリックス樹脂との
接着が充分におこなわれないため（白化している）所望
の強度がでていない。

ｌ）　比較例３は、緯糸にガラス繊維糸が入っていない
ため、経糸の補強用ガラス繊維糸が流れ、また補強用ガ
ラス繊維糸悶の樹脂層に裂けや割れが入るため強度が充
分に発揮されない。

（発明の効果） 熱可塑性樹脂ｍａ中に少量のガラスＩＩＩＩ＆糸を入れ
、更に、このガラス繊維糸を１０厘〜３０ＪＩＩＩの範
囲の繊維長にコントロールした複合糸を緯糸に用いた一
方向補強性織物を積層し、加熱・加圧プレス成形で得ら
れる成形物は、経糸一方向に入った補強材を届曲するこ
となく、更にプレス成形圧により補強材の端部が流れる
ことを防止する働きをする優れた一方向補強性複合材料
成形用織物を製造する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の織物（実１１および２）を使用して造
った成形体の横断面の模式図である。 第２図は比較例１の織物を使用して造った成形体の横断
面の模式図である。 第３図は本発明の複合糸を造るための工程図である。 １：ＰＥＩ糸　２ニガラス糸　３ニガイド４：供給ロー
ラ　５ニガイド　６：ジェットノズル　７：交絡複合糸
　８：引取りローラ９：巻取リローラ　１０：複合糸パ
ッケージ１１：経糸の補強糸　１１′　：経糸の補強糸
１２：熱可塑性樹脂マトリックス　１２′　：熱可塑性
樹脂マトリックス　１３：交絡複合糸に用いられたガラ
ス糸 ：交絡複合糸に用いられた ガラス糸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）経糸が補強用長繊維糸であり、緯糸が熱可塑性樹
   脂繊維糸および糸番手２Ｔｅｘ〜３５Ｔｅｘ、長さ１０
   ｍｍ〜３０ｍｍのガラス繊維糸から成る交絡複合糸であ
   ることを特徴とする、一方向補強性複合材成形用織物。
2. （２）熱可塑性樹脂繊維糸およびガラス繊維糸から成る
   交絡複合糸であって、ガラス繊維糸が切断されているこ
   とを特徴とする、交絡複合糸。