JPH05279935A - ステープルファイバーをベースとした後延伸のヤーン、スレッド又はウィーブ、それらの製造方法及びそれらから製造される複合材 - Google Patents
ステープルファイバーをベースとした後延伸のヤーン、スレッド又はウィーブ、それらの製造方法及びそれらから製造される複合材Info
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Abstract
フレキシビリティを有する他のマトリックス材料に使用
するのに特に適した強化材を提供する。 【構成】 100%伸び率を基準として、対応する非延
伸ヤーン又は非延伸スレッドより少なくとも200%高
い初期モジュラスを有する、合成ポリマーのステープル
ファイバーをベースとしたヤーン又はスレッド、並び
に、100%伸び率を基準として、対応する非延伸ウィ
ーブより少なくとも200%高い初期モジュラスを有す
る、合成ポリマーのステープルファイバーをベースとし
たヤーン又はスレッドから形成されたウィーブを開示す
る。
Description
線を与える、ステープルファイバーのヤーン(yarn
s)、スレッド(threads)又はウィーブ(weaves);こ
れらの製造方法;および前記のヤーン、スレッド又はウ
ィーブによって強化された複合材料;に関する。
合材料(例えば、無機建材と強化用繊維との複合物)
は、それ自体よく知られている。例えば、Mellia
nd66,430−2は、高強度のポリアクリロニトリ
ル繊維を、コンクリートの強化も含めて種々の工業分野
に使用することを提唱している。
クリロニトリル繊維の製造、およびこれらを強化材とし
て使用するプロセスについて開示している。ステープル
ファイバーヤーンの使用についても説明されている。尤
も、ステープルファイバーヤーンに対する特定の後処理
は行われていない。
ンクリートの製造について開示している。該文献にて提
唱している強化材は、ローツイスト(low twist)また
は場合によってはゼロツイスト(zero twist)の連続
フィラメント(これらは特に、ポリアクリロニトリルか
ら造ることもできる)を含む。
ドをベースとした高強度ウィーブの特殊な製造方法を開
示しており、この場合フィラメントヤーンは、充分にで
はなくある程度だけ延伸され、ウィービング(weavin
g)の後に残りの延伸が行われる。この方法は、従来の
ようにフィラメントを充分に延伸した場合に、フィラメ
ントの損傷が頻繁に起こるのを防止することを意図して
いる。尤も、ステープルファイバーヤーンについては説
明されていない。
は、ヤーンのモジュラス増大と破断伸びの減少を目的と
した、ポリエステルベースのステープルファイバーヤー
ンを処理する方法を開示している。この場合、ヤーンに
引張応力をかけた状態で、所望の破断伸び減少、および
モジュラスと強度の増大が達成されるまで、ヤーンを加
熱する。該文献によれば、この方法により個々のステー
プルファイバーの合体融合(coalescing fusion)もし
くは初期融合(incipient fusion)が起こり、したが
って接着力の増大をもたらす。適度なヤーン引張応力だ
けが加えられ、8〜18%の破断伸びが開示されてい
る。
%以下の破断伸びを有する材料)、およびさらに他のマ
トリックス材料(その目的が伸び率とフレキシビリティ
をできるだけ小さくすることにある材料で、例えば熱硬
化樹脂)を強化するためには、従来技術のステープルフ
ァイバーヤーンでは不適切である。
マトリックス材料、および所望の低伸び率と低フレキシ
ビリティを有する他のマトリックス材料に使用するのに
特に適した強化材を提供することにある。
伸び率を基準として、対応する非延伸ヤーンまたは非延
伸スレッドより少なくとも200%高い初期モジュラス
を有する、合成ポリマーのステープルファイバーをベー
スとしたヤーン又はスレッドによって達成される。或い
は、上記の目的は、100%伸び率を基準として、対応
する非延伸ウィーブより少なくとも200%高い初期モ
ジュラスを有する、合成ポリマーのステープルファイバ
ーをベースとしたヤーン又はスレッドから形成されたウ
ィーブによって達成される。
スレッド又はウィーブは、100%伸び率を基準とし
て、そしてウィーブの場合には縦方向と横方向に関して
100%伸び率を基準として、対応する非延伸物品より
少なくとも200〜400%高い初期モジュラスを有す
る。また、ヤーン、スレッド又はウィーブは、25℃に
て7%以下の、そして好ましくは5%以下の破断伸びを
有する。前記合成ポリマーは、アラミド、芳香族ポリエ
ステル又は特にポリアクリロニトリルである。前記ステ
ープルファイバーは、特に、25℃において少なくとも
25cN/texの破断伸び、および25℃において1
00%伸び率を基準として少なくとも300cN/te
xの初期モジュラスを有する高強度・高モジュラスのポ
リアクリロニトリルファイバーである。更に、ヤーン、
スレッド又はウィーブは、25℃において少なくとも4
5cN/texの破断伸び、および25℃において10
0%伸び率を基準として少なくとも300cN/tex
の初期モジュラスを有する。本発明による後延伸のヤー
ン、スレッド、およびウィーブは、全荷重範囲にわたっ
て低い伸び率を有し、また高い破断伸びと高い弾性率を
有することを特徴としている。このことは、非延伸の材
料と比べて、応力−伸び曲線の勾配が急であることに反
映されている。
ヤーン、スレッド又はウィーブと比べて、極限引張強さ
を少なくとも200%(特に215〜350%)増大さ
せる。
とは、言い換えれば伸びの値がゼロに近づいていくとい
うことである。
およびウィーブは、破断伸びが小さいことにより、脆性
のマトリックス材料、および伸び率とフレキシビリティ
が低い他のマトリックス材料に対する強化材として使用
することができる。したがって本発明の強化材は、脆性
マトリックス材料の破断伸びに達するまでは、特に低伸
び率において耐力特性を付与する。さらに、本発明のヤ
ーン、スレッド又はウィーブは、非延伸の材料より高い
耐力を有する。
得るための出発原料は、原則として、合成ポリマーをベ
ースとしたいかなるステープルファイバーでもよい。ス
テープルファイバーヤーンは、従来のいかなる二次紡糸
法(例えば、3−シリンダーコットン紡糸、半梳毛糸紡
糸、梳毛糸紡糸、カード処理紡糸又はOE紡糸など)に
よっても製造することができる。ストレッチ−ブローク
ン・トウ(stretch−broken tows)をベースとしたヤ
ーンを使用することもできる。そしてさらに、それぞれ
の紡糸法に適した繊度と長さに基づいて、いかなる繊維
種も使用することができる。
法にしたがって製造することができる。
なる繊維形成性ポリマーでもよい。高強度・高モジュラ
スの繊維を造るのに適したポリマーを使用するのが好ま
しい。このようなポリマーの好ましい例としては、芳香
族ポリアミド(アラミド)、芳香族ポリエステル、およ
びポリアクリロニトリルが挙げられる。
維である。その理由は、ポリアクリロニトリル繊維の耐
アルカリ性が良好であって、特にアルカリ性マトリック
ス材料(例えばコンクリート)に使用できるからであ
る。
リルステープルファイバーを使用するのが特に好まし
い。そのようなステープルファイバーは、例えば、25
℃にて少なくとも25cN/tex(特に30〜50c
N/tex)の破断強さと、100%伸び率を基準とし
て25℃にて少なくとも300cN/tex(特に50
0〜1200cN/tex)の初期モジュラスを有する
ものである。
ファイバーヤーン(後延伸なし)の25℃での破断強さ
は32〜35cN/texであり、また100%伸び率
を基準とした25℃での初期モジュラスは通常450〜
500cN/texである。
には、延伸していないか、あるいはある程度延伸したス
テープルファイバーヤーンまたはステープルファイバー
スレッドを、特定の延伸温度にて得られる最大延伸比が
実質的に達成され、且つ応力−伸び曲線における所望の
急勾配が達成されるようなトータルの延伸比(totaldra
w ratio)になるよう後延伸する。これは、一般に、延
伸において加えられる引張応力が、特定の延伸温度にお
いて極限引張強さの少なくとも90%になる場合であろ
う。
(好ましくは二段、特に好ましくは一段)にて後延伸す
ることができる。
おいても行うことができる。特定温度における延伸条件
は、それ自体公知の規準、特に、ブロークン・エンド
(broken ends)またはファブリック・スマッシュ(fa
bric smashes)にしたがって、当業者により決定され
なければならない。例えば、最大延伸比と極限引張強さ
は、延伸温度によって異なる。ポリアクリロニトリルス
テープルファイバーヤーンの場合、使用する延伸温度は
80〜160℃が好ましい。
装置を使用して行うことができる。したがって例えば、
異なった速度で回転している2つのロールシステムをヤ
ーンが通過するという形のドローフレーム(drawframe
s)を使用することができる。しかしながら、後延伸
は、延伸加撚機(draw−twist machine)を使用して行
うことも、あるいは延伸巻繊機(draw−wind machin
e)を使用して行うこともできる。
使用して得ることができる。例えば、ヤーンを水のよう
な高温液体に通すことによって、あるいはヤーンに高温
ガスを吹き付けることによって得ることができる。
場合、それぞれの延伸処理後に、引張応力を加えた状態
で、後延伸ヤーンまたは後延伸スレッドのいかなる緩和
も起こさないような程度にまで冷却しなければならな
い。これを達成するためには、通常30℃以下の温度で
充分である。ポリアクリロニトリルステープルファイバ
ーヤーンが高温で延伸された場合は、引張応力を加えた
状態で25℃か又はそれ以下の温度に冷却するのが好ま
しい。
ーブの後延伸は、延伸が縦方向だけでなく、横方向にも
同時になされるよう行わなければならない。
工程で縦方向と横方向に同時に延伸しなければならな
い。なぜなら、延伸が一方向だけに行われた場合は、他
の方向において同時に緩和が起こるからである。
延伸温度にて達成しうる最大延伸比を実質的に達成する
ような仕方で、また延伸物の応力−伸び曲線において所
望の勾配増大を達成するような仕方で選定しなければな
らない。これは一般に、延伸において加えられた引張応
力が、特定延伸温度での極限引張強さの少なくとも90
%となるような場合であろう。
ブも1つか又はそれ以上の工程で(好ましくは2工程
で、そして特に好ましくは単一工程で)後延伸すること
ができる。ウィーブを製造するためには、延伸していな
いか又はある程度後延伸したステープルファイバーヤー
ンを使用することができる。後延伸は、室温で行うこと
もできるし、あるいは特に高温で行うこともできる。特
定温度での延伸条件は、ヤーンおよびスレッドに関して
前述したように、当業者によって決定されなければなら
ない。
時延伸が可能である従来のテンターを使用して行うこと
ができる。例えば、このためには、縦・横両方向の連続
鎖ガイドを有するMonforts社製テンターを使用
することができる。
ドの後延伸に関して前述したように、公知の熱伝達媒体
を使用して得ることができる。
理後に、引張応力を加えた状態で、ヤーンやスレッドの
後延伸のときのように、後延伸布帛のいかなる緩和も起
こさないような程度にまでウィーブを冷却しなければな
らない。
は、一般に、脆性マトリックス材料および伸び率とフレ
キシビリティの低いマトリックス材料を強化するのに使
用することができる。
%以下の破断伸びを有するマトリックス材料と、強化材
として前述のヤーン、スレッド又はウィーブとを含んだ
複合材料を提供する。
トリックス材料は無機構造材料または熱硬化性プラスチ
ックである。本発明の強化材を使用すると、耐力が増大
するので、高強度の複合材料を製造させることができ
る。あるいはまた、強度低下を起こすことなく、複合材
料を薄肉化させたり、低い伸び率やフレキシブルにした
りすることができる。
ば、コンクリート、モルタル又はレンダー(render))
を本発明の後延伸ヤーン、後延伸スレッド又は後延伸ウ
ィーブで強化したものである。本発明による後延伸のヤ
ーン、スレッド又はウィーブは、ポリアクリロニトリル
ステープルファイバー(特に、高強度・高モジュラスの
ポリアクリロニトリルステープルファイバー)からなっ
ているのが好ましい。
ポリアクリロニトリル(特に、高強度・高モジュラスの
ポリアクリロニトリルステープルファイバー)をベース
とした後延伸ステープルファイバーヤーンと熱硬化性プ
ラスチックとを含んだ組み合わせ物に関する。
硬化性プラスチックとしては、例えば、アルキド樹脂、
エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、および特にフェノー
ル樹脂などがある。
はウィーブは、例えば、無機材料又はプラスチック材料
から薄肉シートや成形品(例えば、エクステリア部品や
スキー板)を製造するのに使用することができる。これ
らはさらに、構造材料(例えば建築におけるレンダー)
を強化するのに、種々の塗料を製造するのに、そしてま
た研磨ディスク、摩擦ブレーキライニング、およびクラ
ッチライニングを製造するのに使用することができる。
はウィーブは、25℃にて0.5〜5%の破断伸びを有
する。
に説明するが、本発明がこれらの実施例によって限定さ
れることはない。
ンをベースとしたウィーブの製造 以下に記載の製造条件を使用して、ポリアクリロニトリ
ルステープルファイバーで造られたヤーンからガーゼウ
ィーブを製造した。
15(登録商標) 2.8dtex/100mm 半梳毛糸 Nm 10/2, 270/240 巻き/
m ウィーブ: からみ織 たて糸: 4スレッド/10cmごとに9絽末端 よこ糸: 4スレッド/10cmごとに9グループ ガーゼの開口: 約8×8mm 目付: 約150g/m2
たノンスリップ仕上げ剤を組み込んだ。応力−伸び曲線
の勾配を増大させて、最大3.5%までの低伸び率での
布帛の耐力アップを達成するために、2つの処理を施し
た。
より、100℃にて8%延伸処理した。
帛を、幅出しによって縦方向と横方向にセットし、約1
%のさらなる縦方向伸長と、約0.7%のさらなる横方
向伸長を施した。このようにして後延伸された布帛は、
3%の破断伸びと以下のような強度を併せもつ。
した後延伸スレッドの製造 DOLANIT15(登録商標)(2.8dtex/1
00mm)を含むステープルファイバーをベースとした
タイプNm10/2のスレッドを、一対のニップロール
を介して6つ一組のロールに通し、予備冷延伸した。次
いで、スレッドを加熱チャンバー中に入れて高温延伸を
施し、8つ一組のロールを介して巻き取った。以下のよ
うな後延伸物が得られ、その特性は次の通りであった。
Claims (16)
- 【請求項1】 100%伸び率を基準として、対応する
非延伸ヤーン又は非延伸スレッドより少なくとも200
%高い初期モジュラスを有する、合成ポリマーのステー
プルファイバーをベースとしたヤーン又はスレッド。 - 【請求項2】 100%伸び率を基準として、対応する
非延伸ウィーブより少なくとも200%高い初期モジュ
ラスを有する、合成ポリマーのステープルファイバーを
ベースとしたヤーン又はスレッドから形成されたウィー
ブ。 - 【請求項3】 100%伸び率を基準として、そしてウ
ィーブの場合には縦方向と横方向に関して100%伸び
率を基準として、対応する非延伸製品より少なくとも2
00〜400%高い初期モジュラスを有する、請求項1
または2に記載のヤーン、スレッド又はウィーブ。 - 【請求項4】 25℃にて7%以下の、そして好ましく
は5%以下の破断伸びを有する、請求項1または2に記
載のヤーン、スレッド又はウィーブ。 - 【請求項5】 前記合成ポリマーが、アラミド、芳香族
ポリエステル又は特にポリアクリロニトリルである、請
求項1または2に記載のヤーン、スレッド又はウィー
ブ。 - 【請求項6】 前記ステープルファイバーが、特に、2
5℃において少なくとも25cN/texの破断伸び、
および25℃において100%伸び率を基準として少な
くとも300cN/texの初期モジュラスを有する高
強度・高モジュラスのポリアクリロニトリルファイバー
である、請求項5記載のヤーン、スレッド又はウィー
ブ。 - 【請求項7】 25℃において少なくとも45cN/t
exの破断伸び、および25℃において100%伸び率
を基準として少なくとも300cN/texの初期モジ
ュラスを有する、請求項6記載のヤーン、スレッド又は
ウィーブ。 - 【請求項8】 (a) ヤーンまたはスレッドを、特定
の極限引張強さの少なくとも90%までにて、1つか又
はそれ以上の段階において特定の延伸温度で延伸する工
程、このとき延伸ヤーンまたは延伸スレッドが25℃に
て最大7%までの、好ましくは最大5%までの破断伸び
を有するよう、トータルの延伸比が選ばれる;および
(b) 高温で延伸した場合には、各延伸処理後におい
て、引張応力を加えた状態でヤーンまたはスレッドを、
延伸ヤーンまたは延伸スレッドのいかなる緩和も実質的
に起こさないような温度に、特に30℃以下の温度に冷
却する工程;から成る、合成ポリマーで造られたステー
プルファイバーをベースとした低破断伸びのヤーンまた
はスレッドの製造法。 - 【請求項9】 (a) ウィーブを、特定の極限引張強
さの少なくとも90%までにて、1つ以上の段階におい
て縦方向と横方向に特定の延伸温度で同時に延伸する工
程、このとき延伸ウィーブが25℃にて最大7%まで
の、好ましくは最大5%までの破断伸びを有するよう、
トータルの延伸比が選ばれる;および(b) 高温で延
伸した場合には、各延伸処理後において、引張応力を加
えた状態でウィーブを、延伸布帛のいかなる緩和も実質
的に起こさないような温度に、特に30℃未満の温度に
冷却する工程;から成る、合成ポリマーで造られたステ
ープルファイバーをベースとしたヤーンまたはスレッド
から低破断伸びのウィーブを製造する方法。 - 【請求項10】 前記延伸が二段階または特に一段階で
行われる、請求項8または9に記載の製造法。 - 【請求項11】 前記トータルの延伸比が、ヤーン、ス
レッド又はウィーブの破断伸びが25℃にて0.5〜5
%となるよう設定される、請求項10記載の製造法。 - 【請求項12】 マトリックス材料と強化材とを含み、
このとき前記マトリックス材料が25℃にて5%以下の
破断伸びを有し、そして前記強化材が請求項1〜7のい
ずれか一項に記載のヤーン、スレッド又はウィーブであ
る複合材料。 - 【請求項13】 前記マトリックス材料が無機構造材料
または熱硬化性プラスチックである、請求項12記載の
複合材料。 - 【請求項14】 前記強化材が請求項6記載のヤーン、
スレッド又はウィーブであり、前記マトリックス材料が
熱硬化性プラスチックである、請求項13記載の複合材
料。 - 【請求項15】 前記熱硬化性プラスチックがフェノー
ル樹脂である、請求項14記載の複合材料。 - 【請求項16】 前記無機構造材料がコンクリート、モ
ルタル又はレンダーであり、そして前記強化材が、請求
項6記載のポリアクリロニトリルをベースとしたヤー
ン、スレッド又はウィーブである、請求項13記載の複
合材料。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4202954:6 | 1992-02-01 | ||
DE4202954 | 1992-02-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05279935A true JPH05279935A (ja) | 1993-10-26 |
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JP5014794A Pending JPH05279935A (ja) | 1992-02-01 | 1993-02-01 | ステープルファイバーをベースとした後延伸のヤーン、スレッド又はウィーブ、それらの製造方法及びそれらから製造される複合材 |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0554775A2 (ja) |
JP (1) | JPH05279935A (ja) |
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-
1993
- 1993-01-27 EP EP93101194A patent/EP0554775A2/de not_active Withdrawn
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