JPS5841921A - 複合繊維製品 - 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】 本発明は、複合ｍ絹製品ｉζ関する。さらに詳しくは、
特に高剛性の要求される高品質の繊維強化プラスチック
ス（以下ＦＲＰという）製品の強化材として好適な複合
繊維製品に関する。

現在、浄化槽、浴槽、水タンク等の建築設備。

パイプ、機器カバーなどの工業材料、船、ボートなどの
各種ＦＲＰ製品の強化材として各種のガラス繊維製品（
ガラスチ冒ツブトストランドマット、ガラスクロス、ガ
ラスロービング、ガラスチョツプドストランドなど）が
多量に使用されている。また特に、高衝撃強度の要求さ
れるコンクリートシュターなどのＦＲＰ製品の強化材と
して、ナイロン繊維ポリニス°チル繊維等の熱可塑性の
有機繊維糸とガラス糸を個別に又は交互に引揃えて製織
した混繊クロスおよびガラス繊維束に対してその繊維方
向に上記の熱可塑性の有機繊維糸を捲きつけたカバーリ
ングヤーン又はロービンメ受 グ等が噺用されている。

これらのガラス繊維製品およびガラス繊維と熱可塑性の
有機繊維との混った製品は弾性率があまり高くないため
、剛性を最も重じるＦＲＰ製構造部材等の強化材として
不満足の場合があった。これらの解決策として、カーボ
ン繊維および芳香族系のポリアミド繊維製品が、高弾性
率の要求されるゴルフシャフト。

釣り竿、ラケットフレーム等の一部に９強化材として使
用されてきているが、カーボン繊維および芳香族系のポ
リアミド繊維製品が極□めて高価であるため、高価なＦ
ＲＰ製品を提供しなければならないという問題点を有す
る。

また、これらの繊維はＦｋＰ製品のマトリックスとして
使用される樹脂との親和性がガラス繊維製品に比べて劣
るため、補強効果がガ製 ラス繊維品より低く、ＦＲＰＩｉ品中で、マトリックス
と基材部の境面で剥離が生じ易いとのポリアミド繊維製
品がそれぞれ有する問題点を解決するため内層部をカー
ボン繊維又は芳香族系のポリアミド！ｌ維で強化した２
層又は多層構造のＦＲＰ製品は、ガラス繊維製品強化部
とカーボン繊維又は芳香族系ポリアミド繊維強化部とめ
境界面にて剥離を生しやすいために、ＦＲＰ製品に高強
度が期待できないという問題点を有する。また、相反す
る熱眼 膨湯係数を有する２種の繊維製品で強化されているため
、ＦＲＰ製品が熱履歴を受けると。

２種の繊維製品で強化された部分の境面において応力金
を生じ、その部分に微細な内部クラックが生じるという
問題点も有している。

枢 この熱膨勧係数の違いによる応力歪のための内部クラッ
クを防止および多層構造による境界剥離の問題点を解決
しようとする複合繊維製品が特願昭５５−１４９４６５
号にて出願されている。当該特許出願に示されている複
合繊維製品は、芳香族系のポリアミドｌ［とガラス繊維
を混合撚糸した複合糸から構成されたものであるが、ガ
ラスミｌ維は主としてでんぷん券をフィルム形成剤とし
て含むサイジング剤を使用しているのが一般的であり、
でんぷん系のサイジング剤で表面処理したガラス繊維は
耐摩耗性、潤滑性、集束性が優れているため覧、撚り加
工時、製編時、または製織時に毛羽立ちが少なく加工作
業性が良好である。

しかしこのガラス繊維を用いて混合撚糸した複合糸から
構成される複合繊維製品はガラス繊維のでんぷん皮膜と
使用樹脂との親和性が悪いために、ガラス繊維に付着し
ているサイジング剤を除去（以下脱サイジングという）
したのち、樹脂との親和性の良好な各種のカップリング
剤で再び表面処理しなければならない。脱サイジングの
方法として広く行われているのは、ガラス繊維製品を加
熱（３００〜５００℃）シ、付着し工いるサイジング剤
を分解焼却するか、水洗−により除去する方法である・
しかし９分解焼却する脱サイジング方法は、ガラス繊維
が著るしく劣化するのみならず混合撚糸した芳香族ポリ
アミド繊維が変質又は分解してしまい使用できなくなる
。又水洗による脱サイジングは不完全にしか行え凰 ず、残存しているでんぷん余処理剤が使用樹脂との親和
性に乏しいため２曲げ弾性率及び曲げ強度は、比較的良
好な特性が得られることが判明したが、なお高弾性率及
び高強度のＦＲＰ製品を得るのに不十分であることが分
った。

本発明者は、従来の技術が有する上記問題点を解決すべ
く、ガラス繊維のサイジング剤を鋭意検討した結果、紡
糸時にウレタン変性ポリエステル樹脂又はこれをフィル
ム形成剤の一部として含むサイジング剤で表面処理した
ガラス繊維と力＝ボン繊維又は芳香族ポリ、アミド繊維
を混合撚糸した複合糸を加工して得られる複合繊物９編
物、複合紐、複合スープなどの複合繊維製品が、水洗に
よる脱サイジング工程が不要のため安価にでき、しかも
ＦＲＰ製品のマトリックスである樹脂との親和性が極め
て良好なために、極めて高剛性のＦＲＰ製品を提供でき
ることを見いだし本発ｔり 明に致っだ。

本発明の複合繊維製品に用いられる複合糸はカーボンｉ
ｌ＃又は芳香族ポリアミド繊維とガラス繊維を混合撚糸
したものであるが、詳細には１本または複数本の撚りの
かけられたカーボン繊維又は芳香族ポリアミド糸と１本
または複数本の撚りのかけられたガラスｌ１４維糸とを
合撚糸して得られる複合合撚糸及びこの複合合撚糸同志
をさらに合撚した複合糸、ガラス糸およびカ　ボン繊維
又は芳香族ポリアミド繊維のどちらか一方を芯糸として
、芯糸の糸方向に他方の糸を捲きつけた複合糸などがあ
る。このような微視的に均一化された複合糸を複合繊維
製品の加工原糸として用いることにより、その加工作業
性が大幅に向上するという利点をも有する。

本発明の複合繊維製品の代表例としては、複合繊物、複
合紐、複合編物、複合スリーブ等がある。

これら複合繊維製品に用いられる複合糸では高弾性糸の
混撚割合が多いほど、より剛性の高いＦＲＰ製品を提供
することができるが。

複合繊維製品が高価になるので９本発明の複合繊維製品
に用いられる複合糸の特に好ましい混撚割合はガラス繊
維５〜７０重量％、カーボン繊維又は芳香族ポリアミド
繊維３０〜９５重量％の範囲である。

本発明のカーボン繊維の代表例としては、ポリアクリル
ニトリル系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、ピッチ系声
素繊維、リグニン系炭素繊維オなどがある。芳香族ポリ
アミド繊維の代表例としては、ポリーＰ−フエニレンテ
環 レフタルアミド繊維、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタル
アミド系繊維などがある。

また９本発明の複合繊維製品に用いられるガラス繊維の
代表例としては、Ｅ−ガラス繊維。

Ｃ−ガラス繊維、Ａ−ガラス繊維等がある。

これらのガラス繊維に前記したウレタン変性ポリエステ
ル樹脂、またはウレタン変性ポリエステル樹脂と他の樹
脂をフィルム形成剤として含むサイジング剤でサイジン
グ処理を施したのち、複合糸の原線として供される。

本発明の複合繊維製品において、礒滲糸母蟇将抄牲も複
合糸の撚り数が少ないと微視的に均一な複合繊維製品が
得られにくくなり。

撚り数が多いほど、複合繊維製品の含浸性が悪化する傾
向にあるので、複合糸の特に好ましい撚り数は、０．５
〜１５（回／　２５１１１＋　）の範囲である。

また、太い複合糸を用いるほど複合繊維製品の仕上がり
が粗となるため、＊視的に不均一なＦＲＰ製品が得られ
るようになり、細い複合糸を用いるほど、複合繊維製品
の製造能率が低下するので２本発明に用いられる複合糸
の太さは１０〜２７０テツクス（’７１０００ｍ　）の
範囲が特に好ましい。

本発明の複合繊維製品即ち、複合繊物、複合紐、複合編
物および複合スリーブは、従来よりガラス繊維製品の製
造加工機として知られているガラス繊維加工機に、複合
糸を設置することによりガラス糸を用いた場合より容易
に製造することができる。例えば、複合繊物は、所定の
複合糸を用いて、ガラス繊維用織機で各種組織（平織、
綾織、朱子織、模紗織。

変り織など）のものを織ることにより容易１こ製造する
ことができる。

また、複合編物についても、複合繊物と同様に従来より
ガラス繊維の編機として用いられてきたガラス繊維用編
機を用いて容易に製造する仁とができる。

本発明の複合繊維製品を用いてＦＲＰ製品を製造する方
法としては、従来よりカラス繊維製品を用いたＦＲＰ製
品の製造法として知られているハンドレーアツブ法、プ
レス法、プリプレグ法、フィラメントワインデング法。

引き抜き法、連続機械法などの成形法があり。

これらの成形法により容易に製造することができる。

以下実施例および比較例により本発明を具体的に説明す
る。

実施例１゜ 前記サイジング剤で処理し９日本工業規格（ＪＩＳ）に
規定された構成のガラス糸とカーボン繊維又は芳香族ポ
リアミド繊維で混合撚糸した複合糸を経糸および緯糸と
して用いてガラス繊維用織機で第１表に記載した打込み
密度の平織複合クロス（実施例１の試料番号１および２
）を調整した。この時の製織作業性を第１表中に示した
。

このようにして調整した複合クロスにエポ岐 キシ樹脂を塗工しプリプレグを作痰した。

このプリプレグを１ｍ　Ｘ　１ｔｓに裁断し、第１表中
に記載した枚数を重ねてＦＲＰ板用金型中に供給いプレ
ス圧８ｏＫｆ７，１５金型温度１６０℃、加圧時間１０
分のプレス条件でＦＲＰ板を成形した。このよう優ζ調
整したＦＲＰ板を１００×１ｏｏ■に切断し３００℃の
７１ンダ浴中に３０秒間浸漬した後の微小剥離の発生数
２曲げ強度および曲げ弾性率を測定いその結果を第１表
中に示した。

また比較例として、前記したウレタン変性ポリエステル
樹脂又はウレタン変性ポリエステル樹脂と他の樹脂をフ
ィルム形成剤として含むサイジング剤でサイジング処理
をしたガラス繊維だけを用いて製織したガラスフロス、
でんぷん系サイジング剤でサイジング処理をしたガラス
繊維と芳香族ポリ−アミド繊維を混合撚糸した平織複合
クロスを水洗し、サイジング剤を除去したのち。

エポキシランで表面処理（付着量＝０２％）を施し←だ
、エポキシシラン処理複合クロスを用いて実施例と全く
同一条件で樹脂塗工し、プレス成形したＦＲＰ板の１０
０　Ｘ　１００■に切断した試料をハンダ浴中３０秒間
浸漬したのちの微細剥離の発生数９曲げ強度および曲げ
弾性率を測定し、その結果を第１表中に示した。

第１表より９本発明の実施例の試料番号１および２の複
合クロスの製織作業性は比較例の試料番号２より良好で
あることがわかる。

また本発明の実施例の試料番号１および２の複合クロス
で強化したＦＲＰ板はカーボン繊維単独で強化したＦＲ
Ｐ板とほとんど同等の曲げ強度１曲げ弾性率が得られ安
価に製造できることがわかる。また、でんぷん系サイジ
ング剤でサイジング処理したのち水洗して脱サイジング
した複合クロスで強化したＦＲＰ板は水洗工程が必要で
あり。

しかも水洗しても完全な脱サイジングが極めて困難なた
めに、使用樹脂との親和性が悪くなり、ＦＲＰ板の曲げ
強度１曲げ弾性率が低下することがわかる。また、プレ
ス成形したＦＲＰ板の１００　Ｘ　１００■に切断した
ＦＲＰ試料をハンダ浴中に３０秒間浸漬したのちの微細
剥離の発生数も４本発明実施例１の試料番号１およへ２
の複合クロスで強化したＦＲＰ板は比較例の試料番号３
のでんぷん系サイジング剤処理ガラスクロスとａ’＠維
の混撚糸からなるクロスで強 化したＦＲＰ板より極めて少ないことがわかる。

製織した複合クロスが微視的にも均一であり、樹脂との
親和性に優れていることｉこよるものである。

また前記サイジング剤で処理したガラス糸を使うことに
より従来のでんぷん系のサイジング剤で処理したガラス
糸よりも脱サイジング工程がないために、安価な複合繊
維製品を得ることができた。

実施例２゜ 実施例１の試料番号１の複合糸を３４本引き揃えて、太
さ２３１０テツクスの束状物壷こして円筒状に捲き取っ
た複合ロービングＯこエポキシ樹脂を含浸せしめて、フ
ィラメントワインディング法により内径６箇、外径９■
のＦＲＰパイプを成形した。このＦ　ＲＰ　／ｆイブの
曲げ強度をＪＩＳＫ６９１１にしたがって測定した結果
、　　４８．２Ｋｆ／−と極めて高いものであった。同
様にして、太さ１１５０テツクスのカーボン繊維引揃え
ロービングで内層部を１．５調の肉厚に捲きつけて、さ
らに、太さ２３１０テツクスのガラスロービングで外層
部を１．５箇の肉厚に捲きつけて成形した内径６ｍｍ外
径９．のＦＲＰパイプを成形し曲げ強度を測定した結果
、　３５．２〜／−と本発明の複合ロービングを用いた
ＦＲＰパイプのそれより、大幅に低いものであった。こ
の原因は、カーボン繊維ローヒングを巻きつけた内層部
とガラスロービングを捲きつけた外層との境界面におい
て、剥離が生じやすいためである。

これに対して本発明の複合ロービングの曲げ強さが高く
なったのは、微視的に均一であり　樹脂との親和性が優
れ、剥離が起らないからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　フィルム形成剤としてウレタン変性ポリエステル樹
   脂を含むガラス繊維サイジング剤で処理した。脱サイジ
   ングを必要としない族ポリアミド繊維を混合撚糸した複
   合糸から構成される複合繊維製品。 ２、複合繊維製品がプラスチック強化用基材である特許
   請求の範囲第１項記載の複合繊維製品。 ３、　ウレタン変性ポリエステル樹脂がイソシアネート
   末端基を有するポリエステルとポリエチレングリコール
   との反応生成物である特許請求範囲第１項記載のガラス
   繊維用サイジンク剤で処理したガラスａ紬を混合撚糸し
   た複合糸から構成される特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の複合繊維製品。 又ｌ孟 ４、　３０〜９５ＮＩｋｇ６（ＤカーｘＫンｍｌＩ＃≠
   替芳香族ポリアミド繊維と５〜７０尾量％のガラス繊維
   を混合撚糸した複合糸から構成される特許請求の範囲ｆ
   ｆ１１項、第２項又は第３項記載の複合繊維製品。 ５、複合糸の撚り数が０．５〜１５（回／２５−）であ
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記
   載の複合繊維製品。 テ ロ、　　複合糸ｃｖ太すが１０−２７０　＃　ｙクス（
   ’／１０００Ｓ）である特許請求の範囲第１項、第２１
   １１゜＃Ｉ３項、＃Ｉ４項又は第５項記載の複合−緋製
   品。 ７、複合繊維製品が複合繊物である特許請求の範囲Ｉ８
   １項、第２項、第３項、第４項、第５項又は第６項記載
   の複合繊維製品。 ８、　複合線＊＊品が複合組物である特許請求の範囲第
   １項、第２項、第３項、第４項、第５項又は第６項記載
   の複合繊維製品。 ９、複合繊維製品が複合編物である特許請求の範囲舎第
   １項、第２項、第３項、第４項、１ネ第５項又は第６項
   記載の複合繊維製品。 １０、複合繊維製品が、複合スリーブである特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項又は第６
   項記載の複合繊維製品。