JPH11315470A - 炭素繊維織物の製造法 - Google Patents

炭素繊維織物の製造法

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JPH11315470A JP11002848A JP284899A JPH11315470A JP H11315470 A JPH11315470 A JP H11315470A JP 11002848 A JP11002848 A JP 11002848A JP 284899 A JP284899 A JP 284899A JP H11315470 A JPH11315470 A JP H11315470A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素繊維を損傷させることなく接着性が改良
された熱可塑性プラスチック含浸用炭素繊維織物を提供
する。 【解決手段】 硬化剤不含エポキシコーティングを有す
る炭素繊維織物を供給し、次いで、該織物を炭素繊維は
変化しないがエポキシコーティングが老化もしくは中和
によってその粘着性を喪失するように高温条件下で処理
することを含む炭素繊維織物の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は熱可塑性プラスチ
ック含浸用の炭素繊維から実質上成る織物の製造法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス繊維織物を製造する場合には、予
め保護コーティングを該繊維に付着させる。このコーテ
ィングは製織後にガラス繊維を高温でかなり長時間処理
することによって除去される。一般的な処理サイクルは
約４００℃で７０時間である。一般的には「強靭層（st
rong layer）」と呼ばれているこのコーティングは通
常はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）またはスターチか
ら成る。加熱工程中において保護コーティングは完全に
焼失するが、この焼失は、当該加熱処理の前後における
織物の重量を測定することによって容易に確認すること
ができる。加熱処理後に含浸用ガラス繊維織物を調製す
るためには、プラスチック系への接着のためにより適切
なコーティングをガラス繊維に添加する。一般的なコー
ティング用材料はクロム（III）とシロキサンとのコン
プレックスである。
【０００３】構造用軽量複合材料は炭素繊維とプラスチ
ックマトリックスを組合せることによって製造される。
宇宙旅行、航空産業および工業の分野における用途に対
しては、プラスチックを含浸法によって炭素繊維に添加
する。全ての繊維が相互に実質上平行に配列した繊維系
に対して含浸工程を実施する場合に得られる製品は一方
向テープ（unidirectional tape）と呼ばれているが、
これは個々の繊維間に摩擦力が発生しないからである。
【０００４】炭素繊維は摩擦力によつて損傷を受けやす
い。しかしながら、このような一方向テープの含浸工程
においては個々の繊維間に摩擦力が発生しないので炭素
繊維の保護は不要である。
【０００５】しかしながら、繊維を組合せて織物にする
場合には、よこ繊維をたて繊維に対して垂直に挿入する
間には、摩擦が繊維間で発生する。このような摩擦力が
発生する結果、炭素繊維は製織工程中に損傷を受けやす
くなる。
【０００６】製織工程を促進するために、炭素糸はメー
カーによって標準的なサイジング（例えば、不飽和エポ
キシ材料を０．５〜１％含有するサイジング）によって
予め処理された状態で供給されている。このサイジング
は、織物をその後で硬化性プラスチック系を含浸させる
場合は除去する必要はない。このようなエポキシをベー
スとするサイジングは大部分のプラスチック系に対して
相溶性がある。しかしながら、熱可塑性マトリックスを
用いる含浸法の場合には、エポキシサイジングが繊維と
プラスチックの間の接着性に対して不利な効果をもたら
す。
【０００７】このような理由に起因して、熱可塑性物質
を含浸させた材料としては一方向テープの形態のものの
みが市販されているに過ぎない。該一方向テープの製造
法においてはコーティングもしくはサイジングを有さな
い繊維を使用している。製織をおこなうと共に繊維とプ
ラスチック間に十分な接着性を付与するためには、エポ
キシサイジングを製織工程の後で中和しなければならな
い。
【０００８】この問題は非常に注目されており、従来か
ら、製織工程の後で炭素繊維上のエポキシサイジングを
除去もしくは中和する方法が追求されており、また、炭
素繊維と熱可塑性プラスチックの接着性を改良すること
によって構造的用途に使用するための信頼性の高い複合
材料の基礎原料を提供する方法が要請されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明は当該分野の
上記の実情に鑑み、炭素繊維を損傷させることなく炭素
繊維織物上のエポキシサイジングを効果的に老化もしく
は中和させることによって炭素繊維と熱可塑性プラスチ
ックの接着性を改良する技術を提供するためになされた
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ちこの発明は、下記の
工程（ａ）および（ｂ）を含む、熱可塑性プラスチック
含浸用の実質上炭素繊維から成る織物の製造法に関す
る： （ａ）硬化剤不含エポキシ材料製コーティングを有する
炭素繊維か実質上成る織物を供給し、次いで、（ｂ）該
織物を高温条件下へ案内し、炭素繊維は変化しないがエ
ポキシ材料が老化（age）もしくは中和（neutralizatio
n）によってその粘着性を喪失するように該織物を高温
条件下で所定時間にわたって保持する。
【００１１】
【発明の実施の形態】ガラス繊維の場合とは異なり、上
記の熱処理後に付加後に付加的なサイジングを炭素繊維
材料へ添加することは不要である。エポキシサイジング
は該熱処理後でも炭素繊維上に存在しており、このこと
は熱処理前後の重量の比較によって確認できる。
【００１２】エポキシコーティングは存在しているが、
該コーティングの性状はこの熱的人工老化工程によって
変化する。このコーティング層は反応性と粘着性を喪失
し、熱可塑性プラスチックに対する接着用中性べースを
形成する。
【００１３】炭素繊維を織物にした後、該織物を高温条
件下へ案内する。この温度は粘着性エポキシ樹脂を中和
するのに十分に高くなければならないが、同時に炭素繊
維の機械的特性が不都合な影響を確実に受けないように
十分に低くなければならない。
【００１４】この場合の一般的な方法は、該織物を最初
に４５０±７０℃で１５±５分間保持した後、２２０±
３０℃で２４０±６０分間保持することによって工程
（ｂ）を実施する方法である。別の方法は、該織物を３
８０±５０℃で１８０±６０分間保持することによって
工程（ｂ）を実施する方法である。
【００１５】コーティングの付着量を織物に対して約
０．３〜２重量％にすることによって、所望の効果の実
現と比較的少量のエポキシ材料の使用という２つの要求
を非常に良好に折衷させることができる。
【００１６】本発明は、上記のいずれかの方法によって
得られる加工織物にも関する。この織物は老化もしくは
中和したエポキシ材料製コーティングを有する炭素繊維
から実質上成る。
【００１７】本発明はさらに上記の製法によって得られ
る加工織物と熱可塑性プラスチックが交互に積層した複
数層から成るラミネートの製造法てあって、予備調製し
たフォイルまたは粉状もくしは粒状層から成る熱可塑性
プラスチック層または同時押出成形された熱可塑性プラ
スチック層を各々の加工織物に高温および随意の加圧下
において含浸させることによってラミネートを形成させ
ることを含む該ラミネートの製造法にも関する。
【００１８】この場合の特定の態様においては、熱可塑
性プラスチックは半結晶質である。
【００１９】さらにこの方法の別態様においては、熱可
塑性プラスチックとしてＰＰＳ（ポリフェニレンスルフ
ィド）を用いておこなう。
【００２０】また、この方法の好ましい態様において
は、ラミネートは熱可塑性プラスチックかＰＰＳである
という特徴を有する。
【００２１】熱可塑性プラスチックの著しい粘度低減に
よって含浸工程は促進される。例えば、ＰＰＳ材料が水
の粘度に匹敵する粘度（例えば、７５〜２１０Ｐａ・
ｓ）までその粘度を著しく低減させる温度においてラミ
ネートを形成させるのが好ましい。
【００２２】後者の製造法は処理温度が３１０±３０℃
になるという特徴を有する。
【００２３】ＰＰＳの結晶質特性は、形成されるラミネ
ートを冷却のための冷却ローラーへ案内することによっ
て調節することができる。熱可塑性プラスチック（特に
ＰＰＳ）が非晶質もしくは結晶質またはこれらの混成質
であるかどうかはこの冷却ローラーの温度から決定する
ことが可能である。この温度が１６０℃よりも低温の場
合には該プラスチックは主としては非晶質であり、１６
０℃よりも高温の場合には該プラスチックは主として結
晶質である。
【００２４】さらに本発明は請求項１から１１いずれか
に記載の方法によって得られるラミネートであって、請
求項５記載の加工織物およぴ該加工織物内へ含浸された
熱可塑性プラスチック層が交互に積層した複数層を含む
ラミネートに関する。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、炭素繊維を損傷させる
ことなく調製される炭素繊維織物に付着するエポキシサ
イジングを効果的に老化もしくは中和させることによっ
て炭素繊維と熱可塑性プラスチックの接着性を改良する
ことができるので、信頼性の高い汎用複合材料の製造が
可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィルヘルムス・ヘンドリクス・マリア・ ファン・ドレーメル オランダ、エヌエル−7441イェーデー・ネ イフェルダル、ヤン・ファン・ハレンラー ン20番

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の工程（ａ）および（ｂ）を含む、
    熱可塑性プラスチック含浸用の実質上炭素繊維から成る
    織物の製造法： （ａ）硬化剤不含エポキシ材料製コーティングを有する
    炭素繊維から実質上成る織物を供給し、次いで、 （ｂ）該織物を高温条件下へ案内し、炭素繊維は変化し
    ないがエポキシ材料が老化もしくは中和によってその粘
    着性を喪失するように該織物を高温条件下で所定時間に
    わたって保持する。
  2. 【請求項２】 工程（ｂ）を、織物を４５０±７０℃の
    温度で１５±５分間保持した後、２２０±３０℃で２４
    ０±６０分間保持することによっておこなう請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 工程（ｂ）を、織物を３８０±５０℃で
    １８０±６０分間保持することによっておこなう請求項
    １記載の方法。
  4. 【請求項４】 コーティングの量が織物に対して約０．
    ３〜２重量％である請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 老化もしくは中和したエポキシ材料製コ
    ーティングを有する炭素繊維から実質上成る、請求項１
    から４いずれかに記載の方法によって得られる加工織
    物。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の方法によって得られる加
    工織物と熱可塑性プラスチックが交互に積層した複数層
    から成るラミネートの製造法であって、予備調製したフ
    ォイルまたは粉状もしくは粒状層から成る熱可塑性プラ
    スチック層または同時押出成形された熱可塑性プラスチ
    ック層を各々の加工織物に高温および随意の加圧下にお
    いて含浸させることによってラミネートを形成させるこ
    とを含む該ラミネートの製造法。
  7. 【請求項７】 熱可塑性プラスチックが半結晶質である
    請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 熱可塑性プラスチックがＰＰＳ（ポリフ
    ェニレンスルフィド）である請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 ＰＰＳ材料が、例えば水の粘度に匹敵す
    る粘度（例えば７５〜２１０Ｐａ・ｓ）までその粘度を
    著しく低減させる温度においてラミネートを形成させる
    請求項６または８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 温度が３１０±３０℃である請求項９
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 形成されたラミネートを冷却のために
    冷却ローラー上へ案内する請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】 請求項６から１１いずれかに記載の方
    法によって得られるラミネートであって、請求項５記載
    の加工織物および該加工織物内へ含浸された熱可塑性プ
    ラスチック層が交互に積層した複数層を含むラミネー
    ト。
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