JPS60185862A - 繊維の処理方法 - Google Patents

繊維の処理方法

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JPS60185862A
JPS60185862A JP59040834A JP4083484A JPS60185862A JP S60185862 A JPS60185862 A JP S60185862A JP 59040834 A JP59040834 A JP 59040834A JP 4083484 A JP4083484 A JP 4083484A JP S60185862 A JPS60185862 A JP S60185862A
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JP
Japan
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fiber
fibers
treatment
plasma
acid
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JP59040834A
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English (en)
Inventor
上野 捷二
杉本 宏明
早津 一雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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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】 本発明は強化用材料に適する繊維の処理方法に関するも
のである。詳しくは、強化する母材との接着にすぐれ、
十分な強度を発現しうる強化用材料に適する繊維の処理
方法に関するものである。
複合材料に適する強化用材料としては、繊維状の物とし
て、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ[ffl、スチー
ル、アラミド繊維等が知られている。最近、特公昭55
−20008等にみられるように一部のポリエステルが
溶融時に異方性を示し、溶融紡糸することにより、高強
度、なった。この繊維は、軽量であることも合わせて考
えると、複合材料を形成する強化用材料に適していると
考えられる。そこで、各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹
脂を母材として、これら溶融時に異方性を示すポリエス
テルから成る繊維を強化材として、複合材料を製造した
ところ、大きな問題があることがわかった。それは、こ
の複合材料中における母材である樹脂と強化材である繊
維との界面における接着が必ずしも十分ではないという
ことである。このため、例えば、剪断強度のように、母
材と強化材との接着が大きな素因となる物性が十分発現
されないという現象が認められるわけである。
このような現状に鑑み、本発明者らは鋭意検討した結果
、上記繊維に特定の処理を施してやることにより、強化
する母材との接着にすぐれ、材料全体として十分な強度
を発現しうる強化用材料に適する繊維を作りだすことを
見出した。
すなわち、本発明は溶融時に異方性を示すポリで7卆r
I7fl”+鱒誦ルlキ祖ゴ吾イア昭糾ナスrμlrよ
り繊維表面を改質することを特徴とする繊維の処理方法
に関するものである、 本発明にいう[溶融時に異方性を示すポリエステル]と
は90°に交差した2枚の偏光子の間に、試料を置いて
、加熱していった時に、試料の溶融状態において、偏光
を通過させうるポリエステルのことを示す。このような
ポリエステルとしては、テレフタル酸、イソフタlし酸
、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、4.4′−ジカ
ルボキンフェール、1.2−ビス(4−カルボキシフェ
ノキン)エタソなどの芳香族ジカルボン酸トハイドロキ
ノン、クロルハイドロキノン、フェニルハイドロキノン
、レゾルシン、4.4′−ジヒドロキンジフェニル、2
.6−シヒドロキシナフタレノなどのM 香族’フェノ
ール及ヒ、又はp−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロキ
シ安息香酸、2−ヒドロキシ−ナフタレン−6−カルボ
ン酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸の適当な組合せ
から成るポリエステルがあげられるうこれらの組合せの
中でも好ましいものとしては例えば、 (1)p−ヒドロキシ安息香酸40〜70モル%と上記
の芳香族ジカルボン酸15〜30モル%ト芳香族ラフエ
ノール15〜30モル%から成るコポリエステル、 (2) テレフタル酸及び/又はイソフタル酸とクロル
ハイドロキノン、フェニルハイドロキノン、及び/又は
ハイドロキノンから成るコポリエステル、 (8)p−ヒドロキシ安息香酸と2−ヒドロキシ−ナフ
タレン−6−カルボン酸から成るコポリエステル などをあげることができる。
上述のポリエステルの製造方法としては、公知の方法を
採用することができる。例えば、懸濁重合、塊状重合、
界面重合等を採用することができろ。得られたポリエス
テルは紡糸前に常圧又は減圧下に熱処理しておくことが
望ましい。
上述のポリエステルは通常の溶融紡糸装置により紡糸す
ることができる。
得られた繊維はそのままで、あるいは熱処理し、あるい
は延伸し、あるいは延伸後、さらに熱処理することによ
り、本発明の対象とする繊維にすることができる。こう
して得られた繊維は分子が高度に配列し、又、高結晶性
であり、それがゆえに高強度でかつ高弾性率を示す。
この繊維を低温プラズマ照射をすることにより、表面の
接着性を良くシ、母材と複合した時の複合材料の強度を
十分に発現することができる。このプラズマ処理を行な
う方法としてはバッチでm維を一定時間処理する方法や
繊維を連続的に処理する方法も採りうる。処理する繊維
の形態モフィラメント、ヤーン、ロープ、織物などを採
ることができるう 本発明における低温プラズマとはグロー放電、高周波放
電、コロナ放電あるいはその他によって生成されるプラ
ズマをさす。例えばグロー放電によるプラスマは真空容
器中で、内部の圧力が0.01〜20 torr にな
る様に水素、へりつ化炭素、アンモニア等のガスを流し
ながら、電極間に50〜18.56 ME(zの周波数
の交流又は直流の電圧0.5〜50KVを印加すること
により得ることができる。装置としては特公昭52−0
88988等に記載された様なものを用いることができ
る。
又、コロナ放電によるプラズマは、大気中、又は不活性
ガス雰囲気中で電極間に電圧を付与して放電させて得ろ
ことができる。
プラズマ照射することにより繊維の表面に官能基を付与
したり、表面の凹凸を増加させることができ、その結果
、種々の加工法を用いることにより、熱硬化性樹脂や、
熱可塑性樹脂に、接着性良く、複合させることが可能で
ある9対象となる樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ゴ
ム、ジアリルフタレート樹脂、ポリオは、航空機、船舶
、車輌、建設、住宅、スポーツ、情報、家電、といった
各分野に使用することができる。
以下に本発明をさらに詳しく説明するため、実施例を掲
げるが、これらはあくまで例示的なものであり、本発明
の範囲を限定す乞ものではない。
参考例1 p−アセトキシ安息香酸1080F(6モル)、テレフ
タル酸249g(1,5モル)、イソフタル酸8:31
(0,5モル)、4.4’−じアセトキンジフェニル5
4ON(2モル)を同時に重合槽に入れ、窒素雰囲気で
、攪拌しながら180”Cから2時間かけて380°C
とし、330°Cで3時間重合した。途中、反応の結果
生じる酢酸を系外に排除した。冷却後、取り出したポリ
マーの収量は1.8441(理論風の99.4%)であ
った。このポリマーを粉砕し、窒素気流中で280″C
で3時間処理をした。得られたポリマー粉末を90゜交
さした2枚の偏光板の間においた加熱試料台の上にのせ
、加熱しながら、粉体の挙動を観察した。300°C付
近から、流動が確認され、流動とともに、透過してくる
偏光の光示が増大し、このポリマーが溶融異方性を示す
ことが明らかになった。この粉末を80wn径の押出機
型紡糸機により360°Cで溶融紡糸し、フィラメント
数50の連続繊維を得た。
これを、空気中810°Cで3o分間、熱処理し、強度
310匂/1謂2、伸度2.8%、弾性率12.8 t
/+++” 、m 維径20amの繊維を得た、参考例
2 2.5−−、”アセトキシビフェニル(=;7−===
−轟ヨ¥メ=怖=に)陣#≠今t、a64p(5,o5
モル)とテレフタル酸880g(5,00モル)全同時
に重合槽に仕込み、窒素雰囲気で攪拌しながら、参考例
1と同様の条件で重合した。
ポリマーの収量は1.517g(理論量の95.5%)
であった。粉砕後、窒素雰囲気で290°Cで3時間熱
処理した。このポリマーの偏光ドでの溶融状態を観察し
たところ、315°C以上で流動が観察され、流動と同
時に透過偏光にξの増大が確認でき、このポリマーが溶
融異方性を有することが明らかになったっ溶融紡糸し、
窒素雰囲気でgio’ca時間熱処理したところ、強度
280 Kg / mm2、伸度8.06/6、弾性率
10,9t、偏2、繊維径22βtnのフィラメ゛ノド
数50の連続繊維を得た。
実施例1 参考例1で得られた繊維に下記のようにプラズマ照射処
理を施した。
内径GOcm、長さ2mの密閉容器中に、長さ方向に2
本の電極を入れ、容器の一方に参考例1の繊維を巻いた
繊維ボビンを固定する。
容器の反対側に、容器の外部に駆動部をもつ巻取ホビン
を置いて、繊維ボビンから、繊維がくり出され、巻取ボ
ビンに巻取られるまで9回、プラズマ流の中を往復しな
がら動くようにベアリング付プーリー8ケを設置してあ
スヘ11 ^ J−−1イ フ マー+ n Q tn
ry nA C1: →11y IQ ナーれる様にし
、ネオントランスによって電極間に交流電圧8.OKV
を印加し、2 m/min (D巻取速度でプラズマ流
中を繊維を動かし、プラズマ処理を施したう繊維のプラ
ズマ被照射時間は約6分であった。容器内の圧力を常圧
に戻すときは、空気で行なった。
得られたプラズマ処理繊維を用い、以下の処決により、
エポキシ樹脂のプリプレグを作り、複合材料としての評
価を行なった。
ボビンに巻いたプラズマ処理繊維を張力をかけながら、
エポキシ樹脂スミエポキシELM−484(住人化学工
業製)のメチルセロソルブの溶液(エポキシ濃度50%
)の浴中を通過させ、円周66crnのドラムとに巻取
った。なお、エポキシ溶液中にはアミン系硬化剤を添加
しておいた、ドラム上の樹脂含浸繊維束を切り、長さ6
6 cm 、幅20cmのソート状とし、130°cで
20分処理し、B−ステージ化し、am方向にシートを
幅6震位になるように折り−これ卆佃片か雷ねτ−心6
■の金型内に入れ、成形品厚みが2咽になるよう170
 ’Cで1時間加圧した。なお、予め、複合材料中の繊
維体積分率Vfを50〜60%になるように設計した。
この後、200°Cで後硬化させ、20+nm(長さ)
×211m(厚み)×6箇(幅)の成形品プロ・・lり
を切り出し、8点曲げ法により、層間剪断強度(ILS
S)を測定した。測定条件はスパン間距離が成形品厚み
の4倍になるようにし、クロスへ・・、ド速度1 tt
an/m i nで行なった、ILSSの計算式は以下
のとおりである。
なお、測定に用いた試験片数は10個である。
この繊維を含んだエポキシ複合材料中の繊維体積分率V
fはB−ステージの状態でテトラヒドロフランによりエ
ポキシ樹脂を溶出させ、繊維重量をめ、成形、硬化後の
全体重量に占める割合からめた。本例中のVfの値は5
7%であった。このときのILSSO値をプラズマ処理
をしていない比較例1と並べて表1に示す。本発明の処
理の効果が明らかに現われている。
比較例1 実施例1と同じ繊維を用い、本発明の処理をしなかった
以外は同様の方法で、エポキシ樹脂複合材料を作成した
。複合材料中のVfの値は55%であった。ILSSの
値を表1に示したが、繊維と樹脂との接着が十分でない
ため、十分な強度を与えていない。
表1 繊維の表面処理によるILSSへの効果実施例2 実施例1と同じ繊維を同じ処理を施して、繊維体積分率
Vfの異なるエポキシ複合材料を作成した。表2に−I
LSSの値を示すが、比較例1に比べて、何れもILS
Sが向上している。
表2 複合材中のVfを変えた時のILSS実施例3 参考例1の繊維を用い、繊維をコロナ放電によるプラズ
マ処理を施した。装置としては春日電機製高周波電源(
5Hz 、 2KW)を用いず−校((1+L丁ある2
0cy++径の金属製ロールに厚さ20μmのマイラー
フィルムを巻き、その上に、参考例1の繊維を、間隔を
あけないように巻きつけた。ロール長さと同じ長さのア
ルミニウムの電極板をロールに巻いた繊維との間隔を約
5mmになるように接触させ、室温23°C1相対温度
47%で放電を行なった。ロールを16 rpmで回転
し、断続で45秒間プラズマ照射を行なった。得られた
繊維を用い、実施例1と同様にエポキシ樹脂に擦合化さ
せて、層間剪断強度ILSSを測定した。試験片中の繊
維体積分率Vfは58%でアリ、I L S S ハフ
、 0 Kg/ wn ” テJ) ツタ。
比較例1に比べ、ILSSが大幅に増加していることが
わかる。
実施例4 参考例2の繊維を用い、実施例1と同じ様に、同条件で
プラズマ照射を行なった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融時に異方性を示すポリエステルの繊維に低温プラズ
    マ照射することにより繊維表面を改質することを特徴と
    する繊維の処理方法。
JP59040834A 1984-03-02 1984-03-02 繊維の処理方法 Pending JPS60185862A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0232605A2 (en) * 1985-12-19 1987-08-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Pressure vessels
JP2018109145A (ja) * 2016-10-21 2018-07-12 テーザ・ソシエタス・ヨーロピア フィラメントを組み込むための物理的な予備処理
WO2022065371A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 昭和電工マテリアルズ株式会社 接着体の製造方法及び製造装置、並びに生地の接着方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5358026A (en) * 1976-10-27 1978-05-25 Teijin Ltd Split fibers and their production

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