JPH0784700B2 - 繊維ウエブ及びその製造方法 - Google Patents

繊維ウエブ及びその製造方法

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JPH0784700B2
JPH0784700B2 JP1768086A JP1768086A JPH0784700B2 JP H0784700 B2 JPH0784700 B2 JP H0784700B2 JP 1768086 A JP1768086 A JP 1768086A JP 1768086 A JP1768086 A JP 1768086A JP H0784700 B2 JPH0784700 B2 JP H0784700B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微小球体を含有する繊維ウエブ及びその製造
方法に関するものである。
（従来の技術） 英国特許第1,427,647号明細書および米国特許第3,676,2
88号明細書には接着剤（binder）、例えばポリアクリロ
ニトリルラテツクスによつて非膨張微小球体を繊維ウエ
ブに適用しまたは含有させることが記載されている。接
着剤が乾燥し架橋すると、微小球体は繊維ウエブに付着
し、膨張する。
（発明が解決しようとする問題点） このようなウエブは、ポリエステル樹脂またはエポキシ
樹脂のような全ゆる種類の硬化（cure）した合成プラス
チツク材料の強化材として極めて好適である。実際、膨
張微小球体を繊維ウエブと組み合せて使用する利点は、
極端に軽い微小球体を樹脂に含有させることがかなり簡
単な点にある。微小球体を使用すると樹脂およびガラス
繊維のかなりの節約になり、且つウエブで強化した製品
の機械的特性は少なくとも維持される。硬直性や衝撃耐
性は改良すらされ、更に断熱能力も高められる。
この方法の実施では、担体材料に短かい距離、例えば５
〜15mmの間隔を置いて約1.5mmの孔をあけることによつ
て繊維ウエブ中の空気の液体樹脂による置換を促進し得
ることが知られている。充満は方法の変化に影響され易
いことが知られている。例えば長く待ちすぎると、ウエ
ブの特定の部分が浮き上がることがある。その結果、樹
脂が孔の中に沈み込み、気泡または気道がこれらの場所
に形成される。このことは完成後に潜在的に弱い部分が
形成されることを意味する。
本発明の第１の目的は、使用する樹脂や繊維を節約する
と共に、製品の機械的特性を維持し、且つ断熱効果に優
れているのみならず、気泡や気道などのない繊維ウエブ
を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、上記した繊維ウエブを製
造するための方法を提供することである。
（問題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の第１の実施態様
は、ウエブに液体樹脂およびその硬化剤を充満し成形後
に膨脹硬化される膨脹微小球体を含有することによって
強化された繊維ウエブであって、実質的に微小球体を含
有する領域が実質的に微小球体を含有していない領域に
よって相互に分離されたパターンで配列されている繊維
ウエブを具備する繊維ウエブを要旨とするものである。
また第２の実施態様は、未だ膨脹していない微小球体を
繊維ウエブ内にあわ状ペーストによって押し込むことに
よって微小球体を含有せしめた繊維ウエブの製造方法を
要旨とするものである。
（作用） 本発明では、好ましくは、微小球体は規則的なパター
ン、例えば本質的に形状が類似し、微小球体を含有せず
繊維だけを含む領域（チヤンネル）によつて相互に分離
されている「島」として配列される。
この点に関し、本明細書全体をとおして「微小球体含
有」なる語は少なくとも10容量％の微小球体の量を示す
ものと了解すべきであり、これに対し「実質的に微小球
体を含まない」なる語はせいぜい５容量％の量を意味す
る。
驚くべきことに、ウエブをこのように使用することによ
つて強化した製品の曲げ強度および他の機械的特性が顕
著に良好になることが見い出された。
更に、本発明のウエブが、微小球体を全体に備えた公知
のウエブよりもより円滑且つ良好に充満されることが見
い出された。これは例えば、孔あけが必要でないかまた
はより少ないか若しくはより小さい孔で十分であるとい
う事実で具体的に示される。
充満を実施することの重要な利点はウエブへの樹脂の飽
和過程が見えることである。特に、繊維が樹脂と同一の
屈折率で使用されるとき（例えばポリアクリロニトリル
繊維−ポリエステル樹脂）、このことは重要な利点であ
る。
微小球体でプリントされたウエブの領域は一般的に少な
くとも75％、好ましくは80〜95％に達する。
微小球体を膨張させた後、ウエブ中の該球体の量は一般
的に10〜60容量％である。この量は使用した微小球体の
量およびその膨張の程度に依つてきまる。
本発明の使用に適する繊維ウエブは慣用の、任意に強化
された不織繊維ウエブである。その製造は、例えばドク
ターエイチイエダー（Dr.H.Jrder）による本、幅広繊
維層の紡織工業品（Textilien auf Vliesbasis）〔デイ
ヴイアール専門書（D.V.R.Fachbach）、ピーケパー出版
（P.Kepper Verlag）〕から自体公知である。ウエブに
適当な繊維は金属繊維、セラミツク繊維、鉱物繊維、ガ
ラス繊維、炭素繊維または合成プラスチツク材繊維であ
る。
不織繊維ウエブと強化用織物を、一方を他方の内部また
は上部に組合せて使用することもできる。
本発明での使用に適する接着剤は低級アルキルアクリレ
ートポリマー、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニ
トリルポリマー、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデンと他の
モノマーとのコポリマー、ポリビニルアセテート、部分
的に加水分解したポリビニルアセテート、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエステル樹脂等
である。これら接着剤は、例えば接着剤をカルボキシル
化することによつて酸性基を任意に有することができ
る。適当なカルボキシル化剤は、例えばマレイン酸無水
物である。更に、接着剤組成物は水、界面活性剤、泡安
定剤、充てん剤およびまたは粘度付与剤を任意に含有す
る。
本発明では、微小球体に加えて充てん剤の使用に直ちに
頼ることはないが、カーボンブラツク、水和アルミナ、
ブローンシリカのような顔料、活性成分等を使用するこ
とができる。
使用される微小球体は好ましくは、室温で固体である熱
可塑性合成樹脂材からなる。
球体中には化学的または物理的な膨張剤が加えられてい
る。種々の成分、接着剤、合成樹脂および膨張剤はお互
いに好都合に合わせられるので、充満された繊維ウエブ
の乾燥中に一方では接着剤が硬化、架橋し、他方では同
温度で球体が膨張する。
該球体は、ポリスチレン、スチレンコポリマー、ポリ塩
化ビニル、塩化ビニルコポリマー、塩化ビニリデンコポ
リマー等のようなできる限り満たした合成樹脂からな
る。
膨張剤は、アゾジカルボンアミド、イソブタン、フレオ
ン等のような化学的または物理的膨張剤である。
該球体は有利には膨張していない状態で直径４〜20μｍ
を有する。膨張後、直径は好ましくは10〜100μｍであ
る。
本発明によつて製造される繊維ウエブは特に、ポリエス
テル樹脂またはエポキシ樹脂のような全ゆる種類の合成
樹脂製品の芯材として使用するのに非常に適している。
本発明で使用される繊維ウエブはプリント法の使用によ
り多数の方法で製造することができ、このプリント法で
は架橋可能な担体材料は微小球体を含むペースト様の物
理的状態の形体で繊維ウエブ内に加えられる。
先行技術の芯材の１つの特徴は、ウエブを処理するとき
微小球体が該ウエブの表面から容易に脱離するようにな
る現象である。これは一方では、充満方法の結果であり
（これまで改良することができなかつた）、そして他方
では、この方法（該方法では使用した微小球体の種類も
役割を演じる）で形成された製品の強度に必要な接着材
ラテツクスの量が制限された結果である。微小球体が非
常に低比率で脱離する場合、その微細さが作業場での粉
塵の原因となり、これはときどき極めてやつかいなもの
である。この問題は特定の種類の微小球体を使用するこ
とによつて解決することができる。しかし乍ら、これで
は選択の自由が限定される。
製造中、繊維ウエブが充満槽を通過し、次いで２つのフ
ラールロール（Foulard roll）間で押圧したとき、ウエ
ブが小塊として残るので、ウエブ表面の接着剤成分で断
片的に不均一で局部的に多様に被覆されることになる。
この局部的変化はメアンダー（meander）効果を有し、
この効果は実際、該ウエブが小塊として残るときには殆
んど注目に値しないが、後で微小球体が加熱により膨張
したときにははるかに明白に顕在化する。膨張後、微小
球体のこのような局部的な余分の堆積は繊維被覆に関し
てウエブ表面に明らかな不規則的な外観を与え、それ故
無傷状態が「上部」で減少する。
本発明の更にもう１つの目的は、膨張微小球体をウエブ
内に含有させるときの上記の不都合を克服するような改
良を達成することである。
この目的は、まだ膨張していない微小球体をペースト状
で繊維ウエブ中に押し込むことによつて達成される。
驚くべきことに、この方法で製造された繊維ウエブは公
知の繊維ウエブの持つ制限を全く示さないことが見い出
された。
本発明に関する重要な点は、未だ膨張していない微小球
体を含有し、好ましくは大きさの安定な泡状の接着材ペ
ーストを制御した方法でウエブに堆積させることがで
き、即ちその結果もはや表面の上部にどんな塊もない点
にある。
この特徴は、微小球体の種類に拘わりなく完全に粉塵を
回避するのに十分であることが証明された。
本発明のもう１つの利点ははるかに良好な再現性が得ら
れる点に存する。
球体の泡状ペーストによる繊維ウエブへの押し込みは種
々の方法で行うことができる。
しかし乍ら、好ましくは、スクリーンプリント技術が、
特に大きさの安定な泡状ペーストを用いて使用される。
適当なパターンのステンシルを用いることによつて、微
小球体の膨張後に、繊維を含有する十分な通路が材料中
に存在し、液体樹脂取り込みにおける脱気を十分行える
ようにすることができる。更に、より自由な樹脂供給品
を用いて場所をパターン化することによつて、そのパタ
ーンで形成すべき樹脂製品の曲げ強靱性を更に高めるよ
うにすることができる。
驚くべきことに、微小規模に膨張した球体を有するウエ
ブ内で、これら球体の空間的分布の不均一性が具体的に
改善されていることも更に見い出され、このことは形成
される樹脂製品の強度に有利に寄与することがわかつ
た。
更に、このようにして得られたウエブにポリエステルま
たはエポキシ樹脂を充満するとかなり良好に再現できる
ことも見い出された。技術水準では、曲げモジユラスの
再現性は約25％であるが、本発明によればこの値は約５
％である。
本発明による繊維ウエブの製造方法での重要な特徴は、
微小球体を泡状ペーストでウエブ内に導入することがで
きる点にある。この泡状ペーストは主として該球体と該
ウエブの接着材からなつている。
好ましい泡状ペーストは、プリント中または後に泡に作
用する通常の剪断力が泡を本質的に破壊しない程度に安
定である。一般的に言つて、少なくとも泡の85〜90％が
残つている。
しかし乍ら、本発明によるフオームプリント法には、不
安定なまたはより安定性の小さい泡で実施することもで
きる。この場合、本発明の利点の幾つかは残つているけ
れども、安定な泡を使用する利点は生じない。大きさの
安定な泡の組成物には新規な特別な特徴は何もない：高
い泡の安定性は当該技術分野で良く知られた方法を使用
して得ることができる。かくして、高い粘性をもたらす
適当な界面活性剤に加えて、あわ安定剤を添加すること
ができ、または乾燥防止物質、低分子乳化剤を使用する
ことができ、そして高度の乾燥含量が確保される。乾燥
含量は好ましくは少なくとも20重量％である。乾燥物質
の含量が高ければ高い程、接着剤はより早く強制乾燥で
凝集し、その結果泡構造が維持される。
大きさの安定な泡にとつて重要なことは、泡組成物に加
えて、泡の物理的な微細性である。プリント中の安定性
を確保するために重要な点は泡の平均直径がウエブ内の
平均繊維間隙の半分より小さいことである。ロータリー
スクリーン機のプリント方法用の泡の適性は種々の方法
で評価することができる。かくして、例えば、高速の実
験室的混合機を使用してg/lの密度で表現される一定の
微細になるまで泡を攪拌することができる。密度が高け
れば高い程、泡はより微細である。慣用の値は50から30
0g/lの間の範囲である。この泡のうち、１容量をメス
シリンダーに分離して20℃の室で24時間放置する。次い
で、沈降した液体の量を測定して評価する。大きさの安
定な泡ペーストで使用するのに適当な泡は24時間後に液
体が全く沈降しない。
適当な界面活性剤は、石けん、アルキル−アリールスル
ホネート、脂肪アルコールスルフエート、エトキシ化し
た脂肪酸化合物等のような陰イオン性または非イオン性
タイプのものである。
本発明での使用に適するあわ安定剤は次の化合物からな
る：脂肪酸アミド縮合物、ステアリン酸アンモニウムお
よびカリウム塩、酢酸、蟻酸およびプロピオン酸のシク
ロヘキサノールアルキルアミン塩、第三級アミンオキサ
イド等。接着剤、任意の充てん剤、微小球体および繊維
ウエブは原則的にウエブの使用および強化物品に関連し
て上述した。
本発明による方法はスクリーンプリント機によつて実施
することができる。このような機械は、例えば公開され
ているヨーロツパ特許出願第47559号から自体公知であ
る。
特定の機械の選択および調節で重要な点は泡が繊維ウエ
ブ内に導入されることである。表面に存在し得る量は非
常に少量にすぎない、そうでなければ球体の粉塵化が抑
制されないからである。
上記したように、泡はパターンで繊維ウエブ内に導入す
ることができる。更に、表面全体に泡を適用することが
可能である。
選択されるパターンは最終製品が満たすべき要因および
特定の要求に全て依存する。更に、或る装飾的なパター
ンを適用することができる。このようなパターンは最終
製品の機械的特性に寄与する必要は特にない。
同一のパターンを同一の位置で２回適用して、ウエブを
両面からプリントすることもできる。これは厚いウエブ
の場合に有利である。異なるパターンと例えば泡を一方
の側で導入しもう一方の側では導入せず、そしてその逆
にした鏡像パターンを適用することもできる。
充満した繊維ウエブで製造した強化合成樹脂シートの強
度にも寄与する適当なパターンはハチの巣状構造であ
る。
（実施例） 実施例１ 5.0dtex/50mmのポリエステル繊維85重量％および130〜1
50℃の軟化点を有する7.0dtexの溶融繊維15重量％から
なる厚さ2.5mmで130g/m2の白色針状ウエブ（これは極性
または芳香族溶媒に膨潤または溶解する）を160〜180℃
の炉中に固定する。
次いで、ウエブを基本ステンシルの80％の領域が空白の
六角形状パターンを有するロータリースクリーン機でプ
リントする。この工程中、大きさの安定な泡の組成物22
0g/m2を適用する。この組成物を表Ａに示す。硬質ポリ
エステル樹脂ラテツクスに基づく乾燥含量は35％で、乾
燥含量の40％は微小球体からなり、泡密度は100Kg/m3で
ある。このプリントした固定針状ウエブにおいて、続い
て微小球体を蒸気で膨張させ、次いで130℃で乾燥させ
そしてキユアを行つた。
得られた製品は強化合成樹脂セクターの芯材としての使
用に適している。
実施例２ 繊維強化ポリエステルに本発明による繊維ウエブを使用
することにより、公知の繊維ウエブと比べて、曲げ強靱
性で得られた改良はラミネート特性を比較して明らかに
することができる。出発製品は２つの方法、即ち公知方
法および本願発明方法で膨張可能な接着剤を具備した同
一の基礎ウエブであり、その際、公知方法はフラール化
による飽和接着によつて、16％の乾燥含量を有する粘稠
性の膨張可能な接着剤を適用する方法であり、そして本
発明方法は45％の乾燥含量を有する膨張可能な接着剤を
安定な泡プリントによつてパターンで適用する方法であ
る。素材フリース（fleece）は20重量％の4.7dtex/35mm
と80重量％の1.7dtex/60mmの繊維からなる100％ポリエ
ステルのランドウエバー（randowebber）フリースであ
り、そして熱可塑性メチルメタクリレート接着剤と結合
して重量で80:20の繊維対接着剤比になつている。得ら
れた重さ100g/m2で厚さ1.6mmの素材フリースの１部分
は、下記表Ｂで特定したポリアクリル酸に基づく膨張可
能な接着剤を用いてフラール化によつて旧方法によりポ
スト接着し、その結果乾燥後40g/m2の微小球体が込まれ
た後、280％の絞り出し効果を有する。もう１つの部分
は、リブの長さが4mmであるハチの巣構造を有し且つ膨
張面積が総面積の90％であるステンシルを備えたロータ
リースクリーンフオームプリント機を用いて本発明に従
つて処理する。45％の乾燥含量およびウエブ中100Kg/m2
の泡密度を有する安定な泡の浸透の深さは1.4mmであ
り、実際にプリントされた領域は80％である。その結
果、乾燥後40g/m2の微小球体が組み込まれた。膨張ウエ
ブは両者共40g/cm2の圧力下で測定するとき厚さ4.2mmで
あり、2.2l/m2の泡容量を有する。両方のウエブを次の
構造を有するラミネートに成形する： １×300g/m2のガラスマツト １×450g/m2のガラスマツト １×4mmの上記膨張ウエブ １×450g/m2のガラスマツト １×300g/m2のガラスマツト。
これらマツトを連続して重ね合わせ、ポリエステル樹脂
で充満する。総消費樹脂は6030g/m2である。ラミネート
の総厚さは7.6mmであり、そのm2当りの重さは7670gで、
Ｓ値は0.55である（Ｓ＝膨張ウエブの厚さ／ラミネート
の厚さ）。
ドイツ工業規格（DIN）53457に従つた３点曲げ試験によ
つて測定して、Emodはスレンダネス比λ＝10および30で
ある（λ＝支持点間の長さ／総厚さ）。
8400N/mm2のEmodを有する35重量％のガラス強化固形ポ
リエステルパネル（「完全ラミネート」）と比較して、
λ＝30で当分野の技術水準に従つて製造した0.55のＳ値
を有するサンドウイツチラミネートが6600N/mm2のEBを
有し、λ＝10では5650N/mm2のEBを有することが見し出
された。完全ラミネートの曲げ強度と同一の曲げ強度が
望まれる場合には、サンドウイツチは完全ラミネートよ
りそれぞれ８％および14％厚くなければならない。
上記新規芯材を使用すると、得られたモジユラスはλ＝
30で8400N/mm2、λ＝10で7900N/mm2である。これは完全
ラミネートのEmodと殆んど異つていないので、サイズを
大きくする必要は殆んどないが、樹脂節約は2l/m2であ
る。
実施例３ 熱膨張性材のウエブへの適用。
50重量％が1.7dtex/40mmのポリエステルで且つ50重量％
が1.7dtex/40mmのポリアクリルである25g/m2の繊維およ
び15g/m2のポリアクリレート接着剤からなる繊維ウエブ
に熱膨張性材のバンドを横方向に付ける。バンドの膨張
は主としてウエブの厚さの方向に生じる。膨張性材料は
PVDC微小球体を含む低沸点液体を、適当な泡安定剤（ス
テアリン酸アンモニウム）を加えたポリアクリレート接
着剤と微小球体／接着剤＝3:1（乾燥物として計算）の
比率で混合して製造される。この組成物の組成を下記表
Ｃに示す。
この混合物を泡立たせて150g/lの泡容積を形成させ、ロ
ータリースクリーン機により所望のパターンでウエブに
適用する。適用した材料はプリントした表面積に基づい
て計算して10〜40g/m2の乾燥重量である。
乾燥は該球体の膨張温度より低い温度で行う。横方向の
バンドは10mmから300mmの範囲の間隔を置いて、２〜10m
mの巾である。
上記方法で製造される膨張性材料は、以後の製造工程中
に繊維強化および／または局部的な膨潤を実施すること
が望ましい全ゆる種類の工業的な適用に使用できる。ゴ
ム工業、成形品、建築（蒸気により適用できる装飾的な
仕上げ）等に使用できる。
更に、膨張性材料を使用すると輸送原価の低減にもな
る。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウエブに液体樹脂およびその硬化剤を充満
    し成形後に膨脹硬化される膨脹微小球体を含有すること
    によって強化された繊維ウエブであって、実質的に微小
    球体を含有する領域が実質的に微小球体を含有していな
    い領域によって相互に分離されたパターンで配列されて
    いることを特徴とする繊維ウエブ。
  2. 【請求項２】微小球体が規則的なパターンで配列されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の繊
    維ウエブ。
  3. 【請求項３】微小球体含有領域が本質的に類似の形状で
    あって且つ実質的に微小球体を含有していない領域によ
    って相互に分離されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項または２項に記載の繊維ウエブ。
  4. 【請求項４】ウエブの少なくとも75％、好ましくは80〜
    95％が微小球体でプリントされていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の繊維
    ウエブ。
  5. 【請求項５】膨脹後、ウエブの10〜60容量％が微小球体
    で占められていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    〜４項のいずれか１項に記載の繊維ウエブ。
  6. 【請求項６】未だ膨脹していない微小球体を繊維ウエブ
    内にあわ状ペーストによって押し込むことによって微小
    球体を含有せしめたことを特徴とする繊維ウエブの製造
    方法。
  7. 【請求項７】あわ状ペーストを繊維ウエブ内にスクリー
    ンプリント機によって押し込むことを特徴とする特許請
    求の範囲第６項に記載の方法。
  8. 【請求項８】未だ膨脹していない微小球体を繊維ウエブ
    内に安定なあわ状ペーストによって押し込むことを特徴
    とする特許請求の範囲第６項または７項に記載の方法。
  9. 【請求項９】微小球体を繊維ウエブに適用した後、該微
    小球体を膨脹させることを特徴とする特許請求の範囲第
    ６〜８項のいずれか１項に記載の方法。
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