JPS60185864A - 繊維の処理法 - Google Patents

繊維の処理法

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JPS60185864A
JPS60185864A JP4083584A JP4083584A JPS60185864A JP S60185864 A JPS60185864 A JP S60185864A JP 4083584 A JP4083584 A JP 4083584A JP 4083584 A JP4083584 A JP 4083584A JP S60185864 A JPS60185864 A JP S60185864A
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JP
Japan
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fibers
fiber
plasma
treatment
treated
Prior art date
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Pending
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JP4083584A
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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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Pending legal-status Critical Current

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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、アルミナ繊維、スチール、アラ
ミド繊維等が知られているが、最近、特公昭55−20
008等にみられるよし、溶融紡糸することにより、高
強度、高弾性率を示す繊維が得られることが明らかにな
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仁
材である繊維との界面における接着が必ずしも上分では
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
、上記の繊維にプラズマ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る強化用材料に適する繊維を
作りだすことを見出した。本発明者らは、さらに高性能
の処理を行うべく、鋭意検討した結果、プラズマ処理の
雰囲気を特定のものとする本発明に達した。
本発明は溶融時に異方性を示すポリニステールの繊維を
ガス状の有機化合物の存在下に、あるいはこのガス状の
有機化合物と不活性ガスとの混合物の存在下に低温プラ
ズマ照射することを特徴とする繊維の処理法に関するも
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°C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
を透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、イソフタル酸、ナ
フタレン−2,6−ジカルボン酸、4,4′−ジカルボ
キシジフェニル、■、2−上2−4−カルボキシフェノ
キシラエタン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′−ジヒドロキシジフェニル、2.
6−シヒドロキシナフタレンなどの芳香族ジフェノール
及び、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−ナフタレノー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
得られるポリエステルがあげられる。これらの組合せの
中で好ましいものをあげると、例えば (1) p−ヒドロキシ安息香酸40〜70モル%と、
上記の芳香酸ジカルボン酸15〜30モル%と%’ 香
iジフェノール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−カルボン酸と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る。得られたポリエステ
ルは紡糸前に減圧、又は常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。1尋られた繊維は、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、本発明の対象となる繊維tこ
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。
この繊維をガス状の有機化合物の存在下に、あるいはガ
ス状の有機化合物と不活性ガスとの混合物の存在下に、
低温プラズマ照射することにより、繊維表面に上記の有
機化合物から形成される活性基が導入され、処理された
繊維を各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂に複合したと
金材料の強度を十分に発現す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ズマは真空容器中で内
部の圧力が0.01〜2Q torrになる憎に各種の
ガスを流L/ jt カラ、電極間ニ50〜18.56
′MHz の周波数の交流又は直流の電圧0,5〜50
 KV を印加することにより得ることができる。又、
コロナ放電によるプラズマは常圧の下で、各種のガスの
雰囲気中で電極間に電圧を付与して放電さリル、アクリ
ル酸、4−ビニルピリジン、アリルアミン、酢酸ビニル
、アリルアルコール、グリシジルアクリレート、グリシ
ジルメタクリレート、スルホプロピルメタクリレート、
ビニルアルキルエーテル類、アクリルアミド類、メチル
メ々々1ル−ト−スチレン−214口へ上セ゛ノシクロ
ペンタジェン、塩化アリル等をあげることができる。又
、ペテロ原子(酸素、窒素、硫黄原子)を含む環状有機
化合物としては、ピリジン、4−エチルピリジン、2.
6−シメチルビリジン、エチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイド、N−メチルピロリドン、エチレンイミン
、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ラクトン類、チオ
フェン、ピロール、キノリン等ヲあげることができる。
これらの有機化合物と混合して用いる不活性ガスとして
はヘリウム、アルゴン、窒素、−酸化炭素等をあげるこ
とができる。
この低温プラズマ処理を行なう方法としては、バッチで
、繊維を一定時間プラズマ照射したり、連続的に繊維を
動かしながら照射することも可能である。繊維の形態と
しては、フィラメン1−、ヤーン、ロープ、織物などを
採ることができる。
処理された繊維を強化材として用いる母材の樹脂として
は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステルml]Lフェノ
ール樹脂、シリコン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポ
リオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ボき、複合化する加工法としては、フィラメン
トワインディング、レイ−アップ、プリミックス、プレ
ス、射出成形、引抜き成形、遠心成形等を採ることがで
きる。これら複合材料は、航空機、船舶、自動車、家電
、住宅、建設、スポーツ、情報といった各分野に使用す
ることが可能である。
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
明の範囲を限定するものではない。
参考例1 p−アセトキシ安息香酸1080g’(6モル)、テレ
フタル酸249f(1,5モル)、イソフタル酸889
(0,5モル)、4.4’ −ジアセトキシジフェニル
540f(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330°
Cとし、380°Cで3時間重合した。道中、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1,844F(理論量の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tコ。300°
C付近から、流動が確認され、流動とともに、透過して
くる偏光の光量が増大シ2、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30朋径の押
出機型紡糸機により860°Cで溶融紡糸1、 、、7
4ラメント数50の連続繊維を得た。
これを、空気中310°Cで30分間、熱処理し、強度
310 kq/14、伸度2.8%、弾性率L2.8t
/層、繊維径20μmの繊維を得た。
参考例2 2.5−ジアセトキシフェニル←芋テ;≠力曙畔#→#
ヰ→二り、864F(5,05モル)とテレフタル酸8
10y(5,00モル)を、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。
ポリマーの収量はり、517F(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下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
同時に透過偏光量の増大が確認でき、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。
溶融紡糸し、窒素雰囲気、で310°C3時間熱処理し
たところ、強度2sokq/mA、伸度3.0%、弾性
率10.9 t/mA、繊維径22μmのウィラメント
数50の連続繊維を得た。
実施例1 参考例1で得られた繊維をプラズマ処理した。内径60
cN1長さ2mの密閉容器中に長さ方向に2本の電極を
入れ、容器の一方に参前例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ボビンを
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ケを設着しである。
容器内にアクリル酸が0.8 torrの圧力に保たれ
るように調整し、ネオントランスによって、交流電圧8
 KVを印加し、1.5m/minの巻取速度でプラズ
マ流中を繊維を動かし、プラズマ処理を施した。繊維の
プラズマ被照射時間は約8分であった。容器内圧力を常
圧に戻す時は、アクリル酸の液の存在している状態の空
気により戻した。
得られたプラズマ処理繊維を用い、以下の処方により、
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溶液(エポキシ樹脂の濃度5
0%)の浴中を通過させ、円周66αのドラム上に巻取
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
6α、幅20cMのシート状とし、130°Cで20分
処理し、B−ステージ化し、繊維方向にシートを幅6朋
になるように折り、これを何枚か重ねて幅6馴の金型内
に入れ、成形品厚みが2羽になるよう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50〜6
0%になるように設計した。
この後、200’Cで後硬化させ、201!IMC長さ
)×2朋(厚み) X 611m (幅)の成形品ブロ
ックを切り出し、3点曲げ法により、眉間剪断強度(I
LS 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、クロスヘッド速度1
gg/minで行なった。ILS8の計算式は以下のと
おりである。
幅)×(試験片の厚み)〕 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副維体借分率Vf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59%であ
った。このときのILS8の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。
表1 繊維の表面処理によるILS8への効果比較例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vrの値は58%であった。I L 
S S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。
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
vrの異なるエポキシ複合材料を作成した。複合材料の
層間剪断強度ILSSの値を表2に示すが比較例1に比
べて何れもILS&が向上している。
表2 複合材中のVfを変えた時のILS S竪施例8 参考例2の繊維を用い、実施例1と同様に同条件でプラ
ズマ照射を行なった。処理した繊維を用いて、エポキシ
樹脂複合材料を作成し、その月間剪断強度ILSSをめ
た。処理をしていない繊維を用いた場合(比較例2)と
並べて、表3に示した。アクリル酸存在下でプラズマ処
理することにより、繊維と母材との接着力が向上してい
ることがわかる。
表3 繊維の表面処理によるIL88への効果実施例4 参考例1o′)m維を実施例1と同様にしてプラズマ処
理を行なった。
雰囲気としてはエチレンオキサイドガスを用い、容器内
の圧力が0.2 torrの圧力に保たれる様にし、電
圧3 KVを印加し、プラズマを発生させて、1.5m
/minの移動速度で約8分照射されるように繊維を移
動させた。処理が終り、容器内を常圧にもどすのに窒素
を用いた。処理した繊維を実施例1と同じ方法でエポキ
シ樹脂複合材料を作成し、その層間剪断強度ILSSを
めた。表4に示す。処理をしていない繊維を用いた場合
(比較例2)と比べてILS8が増大し、本発明の処理
による接着力の向上が認められる。
第4 繊維の表面処理によるILS8への効果実施例5 実施例1でプラズマ処理を行なった繊維を用いてポリブ
チレンテレフタレートへの強化を試みた。用いたポリブ
チレンテレフタレートは東し製1401である。繊維を
長繊維のままで、池貝鉄工製30朋二軸混練押出機PO
M−80を用いて押出し、造粒した。繊維と樹脂との重
量比は80ニア0である。住人重機工業製ネソタール1
オンス射出成形機を用いて、成形温度270°C1金型
温度80°Cでダンベル型試験片を成形した。試験片を
チャック間圧1雅40闘、引張速度5闘/min で引
張り試験を行なった。結果を表5に示す。
プラズマ処理をしていない繊維を用いた場合(比較例8
)に比べて、機械物性が向上していることがわかる。
表5 ポリブチレンテレフタレート複合材料の物性比較

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をガス状の有
    機化合物の存在下に、あるいはガス状の有機化合物と不
    活性ガスとの混合物の存在下に低温プラズマ照射するこ
    とを特徴とする繊維の処理法。
JP4083584A 1984-03-02 1984-03-02 繊維の処理法 Pending JPS60185864A (ja)

Priority Applications (2)

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JP4083584A JPS60185864A (ja) 1984-03-02 1984-03-02 繊維の処理法
US06/704,760 US4606930A (en) 1984-03-02 1985-02-25 Method for treating fibers

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JP4083584A JPS60185864A (ja) 1984-03-02 1984-03-02 繊維の処理法

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Cited By (4)

* 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
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WO1996015306A1 (fr) * 1994-11-15 1996-05-23 Mitsubishi Gas Chemical Company, Ltd. Materiau en feuille pour stratifie de circuit imprime et stratifie pour circuit imprime

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