JPH10317250A

JPH10317250A - 強化繊維織物およびその製造方法

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Publication number: JPH10317250A
Application number: JP9139337A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishimura; 明西村; Kiyoshi Honma; 清本間; Ikuo Horibe; 郁夫堀部
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JP3862106B2

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維分散が均一で、目どめが均一でＦＲＰに
したときの機械的特性に優れる強化繊維織物を提供す
る。【解決手段】強化繊維糸をたて糸およびよこ糸とする
織物であって、たて糸および／またはよこ糸に並行する
低熱収縮性の補助糸にポリマーが被覆され、このポリマ
ーによってたて糸とよこ糸が接着していることを特徴と
する強化繊維織物、または、強化繊維糸をたて糸または
よこ糸とし、よこ糸またはたて糸として低熱収縮性の補
助糸を用いた一方向性の織物であって、補助糸に被覆さ
れたポリマーで強化繊維糸と補助糸が接着していること
を特徴とする強化繊維織物、およびそれらの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック（ＦＰＲ）を形成するのに用いる強化繊維織物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】強化繊維織物はＦＲＰにしたときの機械
的特性の発現性の点から、織糸のクリンプの小さい、織
糸同士の拘束の緩い織物構造となっているため、成形の
際、含浸ローラによって簡単に織物の組織が崩れ、すな
わち目ずれして機械的特性が低下する。また織物を裁断
すると織物の織糸がほつれ、成形しずらいなどの問題が
ある。その対策として強化繊維糸とポリマー糸を引き揃
えたり、または強化繊維糸にポリマー糸をカバーリング
して織物中にポリマー糸を挿入したのち、ヒータでポリ
マー糸を加熱、溶融したて糸とよこ糸を接着する方法が
提案されている。

【０００３】しかしながら、上記の方法は、ポリマー糸
の挿入箇所などによって下記のようになり、均一な目ど
めを行うことは困難であり、一方、完全な目止めを行う
には多量のポリマーを使用することが必要となり、ＦＲ
Ｐの機械的特性が低下するという問題や、強化繊維糸の
拡がりが悪くなるという問題があった。

【０００４】Ａ．ポリマー糸が並行するたて糸またはよ
こ糸の幅方向端部に位置する箇所に挿入されていると、
ヒータでポリマー糸を加熱・溶融する際、ポリマー糸が
溶融切断されようとする箇所からポリマー糸が収縮し曲
ってポリマーの付着位置が定まらず、たて糸とよこ糸が
接着されない現象が多発する。

【０００５】Ｂ．扁平な強化繊維糸の中央部にポリマー
糸が位置している場合、ポリマー糸が加熱・溶融する
際、収縮して熱応力で大きな引張り張力が発生し強化繊
維の中に入り込んでしまう。したがって、たて糸とよこ
糸の交錯部にポリマーが存在しないことになりたて糸と
よこ糸を接着することが出来なくなる。

【０００６】Ｃ．強化繊維糸とポリマー糸を引き揃え
て、とくによこ方向に挿入すると、ポリマー糸を加熱・
溶融する際、ポリマー糸が収縮して強化繊維がこれによ
って僅かではあるが曲がり、ポリマーの位置と強化繊維
の位置がずれ、目どめされない。

【０００７】Ｄ．強化繊維糸にポリマー糸をカバーリン
グして織物中に挿入する方法は、カバーリングにより強
化繊維糸が集束された状態で織り組織することになるか
ら、ポリマー糸が溶融した後でも、強化繊維糸が拡がら
ず、繊維分散の悪い織物となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術における上述した問題点を解決し、繊維分散が均
一で、目どめが均一でＦＲＰにしたときの機械的特性に
優れる強化繊維織物を提供することにある。また、本発
明の他の目的は、その製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の強化繊維織物は、強化繊維糸をたて糸およ
びよこ糸とする織物であって、たて糸および／またはよ
こ糸に並行する低熱収縮性の補助糸にポリマーが被覆さ
れ、このポリマーによってたて糸とよこ糸が接着してい
ることを特徴とするものからなる。

【００１０】また、本発明に係る強化繊維織物は、強化
繊維糸をたて糸またはよこ糸とし、よこ糸またはたて糸
として低熱収縮性の補助糸を用いた一方向性の織物であ
って、補助糸に被覆されたポリマーで強化繊維糸と補助
糸が接着していることを特徴とするものからなる。

【００１１】また、本発明に係る強化繊維織物の製造方
法は、ポリマーによって被覆された補助糸を強化繊維糸
のたて糸および／またはよこ糸と引き揃えて織り込んだ
後、ポリマーの融点以上に加熱してポリマーを溶融し、
たて糸とよこ糸をポリマーによって接着することを特徴
とする方法からなる。

【００１２】さらに、本発明に係る強化繊維織物の製造
方法は、低融点ポリマーが鞘で高融点ポリマーが芯であ
る芯鞘型の補助糸を強化繊維糸のたて糸および／または
よこ糸と引き揃えて織り込んだ後、低融点ポリマーの融
点以上に高融点ポリマーの融点以下に加熱して低融点ポ
リマーを溶融し、たて糸とよこ糸を低融点ポリマーによ
って接着することを特徴とする方法からなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に
係る強化繊維織物１の一実施例を示している。強化繊維
糸からなるたて糸２およびよこ糸３の２方向の糸のほぼ
中央部に、ポリマーからなる目どめ剤４が被覆された補
助糸５、６がたて糸２およびよこ糸３に並行し、たて糸
２とよこ糸３がその交錯部において目どめ剤で接着して
いる。

【００１４】また、本発明の強化繊維織物は、強化繊維
糸をたて糸またはよこ糸とし、よこ糸またはたて糸に補
助糸を用いた一方向性の織物であって、低熱収縮性の補
助糸に被覆しているポリマーで強化繊維糸と補助糸が接
着している強化繊維織物であってもよい。

【００１５】また、上記の織物において、強化繊維糸の
糸幅が３〜２０ｍｍの範囲にあり、糸幅／糸厚み比が２
０以上の無撚の扁平な強化繊維糸からなり、糸幅全体が
ポリマーで接着、拘束されている強化繊維織物であって
もよい。

【００１６】このような織物は、一般に、太い強化繊維
糸で薄い織物となり、たて糸とよこ糸による交錯点数が
少なくて、クリンプの小さな織物となるから、ＦＲＰに
した場合の機械的な特性には優れるが、一方織り組織に
よる拘束が甘く、糸幅が広いので、裁断の箇所によって
は、織糸全体がほつれたり、裁断された位置によっては
糸幅の途中から、たとえば半幅がほつれてしまう。ま
た、湿式プリプレグ加工の際、織目の小さな織物であっ
ても、溶剤で樹脂を希釈した溶液が乾燥する際、表面張
力によって織糸の扁平状態が潰れ、目空き状態となり、
補強繊維の分散状態が不均一となり好ましくない。

【００１７】しかし、本発明の織物では、糸幅全体が補
助糸に付着したポリマーで接着、拘束されているから、
裁断の際のほつれが無くなり、また湿式プリプレグ加工
で織糸の扁平状態が潰れるようなことはなく、補強繊維
が均一に分散し、ＦＲＰにしたときの性能に優れるプリ
プレグが得られる。

【００１８】ここで、糸の厚みはＪＩＳ−Ｒ３４１４，
第５．４項に準じ、マイクロメータを用いて、そのスピ
ンドルを静かに回転させて、測定面が試料面に平行に軽
く接触し、ラチェットが３回音を立てたときの目盛りを
読み、Ｎ＝１０の平均値を糸の厚みとする。

【００１９】本発明に用いる強化繊維としては、ガラス
繊維、ポリアラミド繊維、炭素繊維などの高強度・高弾
性率の強化繊維であり、なかでも、引張弾性率が２００
ＧＰａ以上、引張強度が４，５００ＭＰａ以上の炭素繊
維は高強度・高弾性率であるのみならず、耐衝撃性にも
優れ、また、樹脂がフェノール樹脂であると、炭素繊維
は燃焼しないので耐火性にも優れる。また、強化繊維糸
の太さとしては、とくに制限はないが、５００デニール
から２０，０００デニールの範囲が好ましい。

【００２０】本発明においては、低熱収縮性の補助糸に
ポリマーが被覆されている形態である。このような織物
は、補助糸にポリマーからなる繊維糸をカバーリング手
段によって巻回し、たとえば、強化繊維糸のたて糸やよ
こ糸と引き揃えて使用して織物を作製した後、ポリマー
糸の融点以上で補助糸の融点以下に加熱・溶融すること
によって、補助糸にポリマーが被覆された目どめ織物を
製造できる。

【００２１】目どめ糸は補助糸の回りで溶融して補助糸
と接着するから、従来技術のようにポリマー糸がヒータ
でポリマー糸を加熱・溶融する際、ポリマー糸が溶融切
断箇所からポリマー糸が収縮し曲がってポリマーの付着
位置が定まらないという現象は発生せず、たて糸とよこ
糸は補助糸が位置する所定の箇所で接着される。

【００２２】なお、ポリマー糸を加熱・溶融する際、強
化繊維はほとんど熱収縮しないので、補助糸が熱収縮す
ると強化繊維糸が局部的に曲り、ＦＲＰにしたとき引張
強度や引張弾性率が低下するので、補助糸は低熱収縮性
のものであることが必要である。望ましくは、１００℃
における乾熱収縮率が１．０％以下のもので、好ましく
は０．１％以下のものである。このような補助糸として
はガラス繊維糸やポリアラミド繊維糸などが好ましく、
補助糸の繊度は１００デニール以上８００デニール以下
と細い糸が好ましい。

【００２３】なお、補助糸へのポリマーの被覆は１００
％であってもよいが（つまり完全に被覆してもよい
が）、３０〜７０％程度にすると補助糸の繊維間にＦＲ
Ｐのマトリックス樹脂が含浸されて、補助糸も樹脂で補
強されるので好ましい。

【００２４】目どめ剤となるポリマーとしては、融点が
１００〜１６０℃程度の共重合ナイロンであることが好
ましい。ＦＲＰにしたとき、共重合ナイロン、ナイロン
６と１２の共重合ナイロン、ナイロン６、ナイロン６６
および６１０の共重合ナイロン、ナイロン６、ナイロン
１２、６６および６１０の共重合ナイロンは、樹脂の接
着性がよいので好ましく、また融点が低いので目どめし
た織物の製造も容易である。なお、共重合ナイロンの融
点および溶剤による溶解性は、前記各種ナイロンポリマ
ーの組み合わせや混合割合により、共重合の際のナイロ
ンポリマーの結晶性の乱れの程度によって決まり、共重
合ナイロンの種類によってはメタノールなどのアルコー
ルに可溶なものと、非可溶なものとなる。

【００２５】また、目どめ剤は共重合ポリエステルから
なる低融点ポリエステルであってもよい。なお、共重合
ポリエステルとは、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪
族ジカルボン酸類、フタル酸、イソフタル酸、ナフタリ
ンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類および／ま
たはヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタ
ル酸などの脂環族ジカルボン酸類と、ジエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、パラキシレングリコール
などの脂肪族や脂環族ジオール類とを所定量含有し、所
望に応じてパラヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類を
添加した共重合エステルであり、たとえばテレフタル酸
とエチレングリコールに、イソフタル酸および１，６−
ヘキサンジオールなどを添加共重合させたポリエステル
などがある。

【００２６】目どめ剤としては上記の共重合ナイロンや
低融点ポリエステルが好ましいが、上記以外にもポリエ
チレンやポリプロピレンなどの低融点ポリマーを使用す
ることができる。特に湿式プリプレグ加工の際の溶剤の
種類によって、アルコールに可溶なものを使用するか非
可溶なものにするかは、適宜選択することができる。

【００２７】また、目どめ剤となる低融点の上記のポリ
マーが鞘で目どめ剤となり、より融点の高いポリマーが
芯となって補助糸として役割を担う、いわゆる芯鞘型の
マルチフィラメント糸やモノフィラメント糸を、強化繊
維糸のたて糸やよこ糸と引き揃えて使用して織物を作製
した後、鞘の低融点ポリマーの融点以上で高融点の補助
糸としての芯の融点以下に加熱して鞘の低融点ポリマー
を溶融することによって、補助糸の回りの低融点ポリマ
ーが溶融し、たて糸とよこ糸が接着した目どめ織物を製
造できる。

【００２８】鞘成分には共重合ナイロン、低融点ポリエ
ステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどの低融点ポ
リマーを使用することができる。たとえば鞘が１６０℃
〜２００℃程度の融点を有する低融点ポリエステルポリ
マーで芯が２６０℃程度の融点を有するポリエステルポ
リマーや、鞘が９０℃〜１５０℃程度の融点を有するポ
リエチレンポリマーで芯が１６０℃〜１７５℃程度の融
点を有するポリプロピレンポリマーなどの芯鞘型のマル
チフィラメント糸やモノフィラメント糸とすることがで
きる。

【００２９】なお、このような芯鞘型のポリマーは乾熱
収縮率が大きいので、低融点ポリマーを加熱して溶融さ
せる際、芯のポリマー糸が溶融せず繊維状に残って収縮
するので、織物幅が狭くなり、織糸が蛇行するという問
題が発生する。したがって、あらかじめ熱処理などで低
収縮化し、１００℃における乾熱収縮率が１．０％以下
のもの、好ましくは０．１％以下にしたものを使うとよ
い。

【００３０】また、たとえば扁平な強化繊維糸の中央部
に、低融点ポリマーを補助糸に巻回したカバーリング糸
を目どめ糸として位置させているから、加熱・溶融する
際、低融点ポリマー糸の収縮力は補助糸を締める方向に
は働くが、補助糸の長さ方向に働くことはないので強化
繊維の中に入り込んでしまうことはない。

【００３１】また、本発明ではポリマーはカバーリング
糸の被覆糸として供給されるから、強化繊維糸と引き揃
えてよこ方向に挿入しても、ポリマー糸の収縮の方向は
補助糸を締める方向に働き、長さ方向には収縮しないの
で、加熱・溶融する際、ポリマー糸が収縮して強化繊維
糸が曲がるようなことはなく、すなわちポリマーと強化
繊維の位置がずれるようなことはなく、目どめが完全に
なる。

【００３２】また、従来のように強化繊維糸にポリマー
糸をカバーリングして織物中に挿入する必要はなく、ポ
リマー成分を強化繊維糸と引き揃えて挿入することがで
きるから、強化繊維糸の広がりが疎外されることはな
く、扁平状の強化繊維糸はそのままの状態で織物とする
ことができ、繊維分散のよい、性能に優れた織物とな
る。

【００３３】なお、本発明においては目どめの方向は必
ずしもたて糸とよこ糸の２方向である必要はなく、織糸
の太さや織密度などによる織物組織による織糸の拘束度
合いにもよるが、少なくともよこ糸に付着していると、
たて糸幅全体が目どめ剤で拘束されていることになるか
ら、縦型乾燥炉による湿式プリプレグ加工のときなどに
発生する、織物のたて糸方向に張力が働くことによる織
物構造の変化、すなわちクリンプ・インタージェンジに
よるたて糸幅の細幅化を防ぐことが出来る。

【００３４】また、目どめ剤は糸幅の中央部に位置する
ことは必ずしも必要ではない。よこ糸糸幅の中心に対し
て左右にずれ、たとえば強化繊維糸のたて糸とたて糸と
の間やよこ糸とよこ糸の間に位置していてもよい。ま
た、たて糸とよこ糸をその交錯部で接着していると、交
錯点が接着し織物の形態は安定するが、その必要は必ず
しもなく、たて糸とたて糸との間やよこ糸とよこ糸の間
に位置し、たて糸とよこ糸を目どめ剤で接着させなくて
もよい。目どめ剤は扁平なたて糸やよこ糸の幅全体に線
状に配置していると、表面張力、熱風の通過やクリンプ
・インタージェンジによる糸幅の細幅化を防ぐことが出
来るのである。

【００３５】目どめ剤は、本質的には、ＦＲＰのマトリ
ックス樹脂を形成するものではなく、使用する樹脂の種
類によっては、全く異質なものとなってしまうので、使
用量は極力少ない方がよく、０．５〜１５ｇ／ｍ²の範
囲が好ましい。０．５ｇ／ｍ²未満であると扁平な織糸
の幅方向の拘束が弱くなり、湿式プリプレグ加工の際、
織糸の細幅化を防ぐことが出来ない。また、１５ｇ／ｍ
²を超えるとＦＲＰの機械的特性を低下させることがあ
る。０．５〜１５ｇ／ｍ²の範囲であれば、織糸の細幅
化を防ぐことが出来るし、ＦＲＰの機械的特性もさほど
低下させることはない。

【００３６】また、本発明においては目どめ剤が織糸の
細幅化を防ぐことから、線状に配置する１本あたりのポ
リマーの量が重要となる。目どめ剤としてのポリマー量
は、強化繊維糸条に対して０．２重量％〜２重量％の範
囲程度が好ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の強化繊維
織物およびその製造方法によれば、扁平な強化繊維糸に
対しても、均一な繊維分散を確保しつつ、かつ、裁断等
の際のほつれを発生させることなく、均一な所望の目ど
めを行うことができ、ＦＲＰにしたときの機械的特性に
優れる強化繊維織物を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る強化繊維織物の部分平
面図である。

【符号の説明】

１強化繊維織物２たて糸３よこ糸４ポリマーからなる目どめ剤５、６補助糸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化繊維糸をたて糸およびよこ糸とする
織物であって、たて糸および／またはよこ糸に並行する
低熱収縮性の補助糸にポリマーが被覆され、このポリマ
ーによってたて糸とよこ糸が接着していることを特徴と
する強化繊維織物。
【請求項２】強化繊維糸をたて糸またはよこ糸とし、
よこ糸またはたて糸として低熱収縮性の補助糸を用いた
一方向性の織物であって、補助糸に被覆されたポリマー
で強化繊維糸と補助糸が接着していることを特徴とする
強化繊維織物。
【請求項３】糸幅が３〜２０ｍｍの範囲にあり、糸幅
／糸厚み比が２０以上の無撚の扁平な強化繊維糸を有
し、その幅全体がポリマーで拘束されている、請求項１
または２の強化繊維織物。
【請求項４】ポリマーが補助糸の回りに螺旋状に被覆
されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の強化
繊維織物。
【請求項５】ポリマーが補助糸を完全に覆っている、
請求項１ないし３のいずれかに記載の強化繊維織物。
【請求項６】前記ポリマーが低融点ポリマーからな
り、補助糸が該低融点ポリマーよりも４０℃以上高い融
点を有する高融点ポリマーからなる、請求項１ないし５
のいずれかに記載の強化繊維織物。
【請求項７】ポリマーが共重合ナイロンからなり、補
助糸がガラス繊維からなる、請求項６の強化繊維織物。
【請求項８】補助糸に被覆されるポリマーの量が０．
５〜１５ｇ／ｍ²の範囲にある、請求項１ないし７のい
ずれかに記載の強化繊維織物。
【請求項９】前記強化繊維糸が炭素繊維糸である、請
求項１ないし８のいずれかに記載の強化繊維織物。
【請求項１０】ポリマーによって被覆された補助糸を
強化繊維糸のたて糸および／またはよこ糸と引き揃えて
織り込んだ後、ポリマーの融点以上に加熱してポリマー
を溶融し、たて糸とよこ糸をポリマーによって接着する
ことを特徴とする、強化繊維織物の製造方法。
【請求項１１】低融点ポリマーが鞘で高融点ポリマー
が芯である芯鞘型の補助糸を強化繊維糸のたて糸および
／またはよこ糸と引き揃えて織り込んだ後、低融点ポリ
マーの融点以上に高融点ポリマーの融点以下に加熱して
低融点ポリマーを溶融し、たて糸とよこ糸を低融点ポリ
マーによって接着することを特徴とする、強化繊維織物
の製造方法。
【請求項１２】糸幅が３〜２０ｍｍの範囲にあり、糸
幅／糸厚み比が２０以上の無撚の扁平な強化繊維糸を用
いて織物を織成し、該強化繊維糸の糸幅全体を補助糸に
被覆したポリマーで拘束する、請求項１０または１１の
強化繊維織物の製造方法。