JPS61296171A - 繊維の処理法 - Google Patents

繊維の処理法

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JPS61296171A
JPS61296171A JP13263785A JP13263785A JPS61296171A JP S61296171 A JPS61296171 A JP S61296171A JP 13263785 A JP13263785 A JP 13263785A JP 13263785 A JP13263785 A JP 13263785A JP S61296171 A JPS61296171 A JP S61296171A
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JP
Japan
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fibers
fiber
acid
polyester
resin
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JP13263785A
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English (en)
Inventor
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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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
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  • Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は繊維強化複合材料に適した高強度、高弾性率を
有するポリエステル繊維の樹脂強化用に適した処理法に
関するものである。
(従来の技術) 繊維強化複合材料に関する技術進歩は著しく、樹脂母材
だけをとってもエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、フェノール樹脂といった熱硬化樹脂だけでなく、ポリ
プロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート
といった熱可塑性樹脂も広く使用されている。他方、強
化用繊維もガラス繊維を初め、炭素繊維、アラミド繊維
Jアルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ウィスカー等、新製
品も含め、多岐にわたり、研究製造されている。
最近、有機繊維の中で、溶融時に異方性を示す芳香族ポ
リエステルが溶剤を用いず、ロスも少ない溶融紡糸とい
う合理的プロセスで、軽量で、高強度、高弾性率の繊維
を提供し得ることから話題を集めつつある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら芳香族ポリエステル繊維を樹脂との複合材
料に用いても、繊維と樹脂との接着性や、繊維の分散性
が悪い等の理由から、繊維自体の物性は優れていても、
該物性が複合材料に生かしきれていないのが実状である
本発明の目的は、繊維自体の優れた物性が、複合材料性
能の向上に、十分生かされ得る樹脂強化用として好適な
繊維をえるための処理法を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は、溶融時に異方性を示すポリエステルを
溶融紡糸して得られる繊維を二酸化硫黄、クロルスルホ
ン酸又はフロロスルホン酸と接触させるか、又は80〜
95重量%の濃度の硫酸水溶液と接触させることにより
達成される。
本発明における溶融時に異方性を示すポリエステルとは
90°直交した2枚の偏光板の間に位置する加熱試料台
上にポリエステル試料粉末を置いて昇温しでいった時に
、流動可能な温度域において光を透過しうる性質を有す
るものを意味する。このような芳香族ポリエステルには
特公昭56−18016号や同55−20008号等に
示される芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び/又
は芳香族ヒドロキシカルボン酸やこれらの誘導体から成
るもので、場合によりこれらと指環族ジカルボン酸、指
環族ジオール、脂肪族ジオールやこれらの誘導体との共
重合体も含まれる。ここで芳香族ジカルボン酸としては
テレフタル酸、イソフタル酸、4.4−ジカルボキシジ
フェニル、2.6−ジカルボキシナフタレン、1.2−
ビス(4−カルボキシフェノキシ)エタン等や、これら
のアルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン基の核置
換体カアげられる。芳香族ジオールとしては、ヒドロキ
ノン、レゾルシン、4 、4’−ジヒドロキシジフェニ
ル、4 、4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4.4
′−ジヒドロキシジフェニルメタン、4゜4′−ジヒド
ロキシジフェニルエタン、2.2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、4゜4′−ジヒドロキシジフェ
ニルエーテル、4 、4’−ジヒドロキシジフエニルス
ルホン、4 、4’ −ジヒドロキシジフェニルスルフ
ィド、2.6−ジヒドロキシナフタレン、1.5−ジヒ
ドロキシナフタレン等やこれらのアルキル、アリール、
アルコキシ、ハロゲン基の核置換体があげられる。芳香
族ヒドロキシカルボン酸としては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、1−ヒドロキシナフタレン−5−
カルボン酸等やこれらのアルキル、アリール、アルコキ
シ、ハロゲン基の核置換体があげられる。指環族ジカル
ボン酸としてはtrans −1、4−ジカルボキシシ
クロヘキサン、cis−1,4−ジカルボキシシクロヘ
キサン等やこれらのアルキル、アリール、ハロゲン基の
置換体があげられる。指環族及び脂肪族ジオールとして
はtrans  1 +4−ジヒドロキシシクロヘキサ
ン、cis−1゜4−ジヒドロキシシクロヘキサン、エ
チレングリコール、1.4−ブタンジオール、キシリレ
ンジオール等があげられる。
これらの組合せの内で本発明の対象として好ましい芳香
族ポリエステルとしては、例えばω p−ヒドロキシ安
息香酸残基40〜70モル%と上記芳香族ジカルボン酸
残基15〜80モル%と芳香族ジオール残基15〜80
モル%から成るコポリエステル、 (2)  テレフタル酸及び/又は鴨ソフタル酸とクロ
ルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン及び/又はヒド
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残基20〜80モル%と
2−ヒドロキシナフタレン−6−カルボン酸残基20〜
80モル%から成るコポリエステル などがあげられる。これらの出発原料を用い、本発明に
用いるポリエステルに至るには、そのままであるいは脂
肪族もしくは芳香族モノカルボン酸又はそれらの誘導体
、脂肪族アルコールもしくはフェノール類又はそれらの
誘導体等によるエステル化により重縮合反応を行なう。
重縮合反応としては既知の塊状重合、溶液重合、懸濁重
合法等を採用することができ、150〜860℃で、常
圧又は10〜0.1 torr の減圧下にSb 、 
Ti 、 Ge 化合物等の重合触媒、リン系化合物等
の安定剤、TiO2,CaCO5、タルク等の充てん剤
等を場合により添加して行なうことができる。得られた
ポリマーはそのままで、あるいは粉体状で不活性気体中
又は減圧下に熱処理して紡糸用試料とする。あるいは一
度、押出機により造粒して用いることもできる。
本発明における溶融紡糸を行なうための装置は既知のも
のを使用できる。紡糸温度は280〜420℃、好まし
くは800〜400℃である。この範囲より温度が低い
と装置に負荷がかかったり、溶磁体の均一性が十分でな
かったり、逆に温度が高いと分解反応等を生じ、安定な
紡糸ができない。
溶融紡糸された繊維はそのままで、又は油剤や処理剤を
付着させた後、巻取るか引落とす。
得られた’Aamはそのままでも使用できるが、延伸や
熱処理、或はこれらの組合せの操作を適宜施してやって
も良い。
こうして得られた繊維を三酸化硫黄、クロルスルホン酸
又はフロロスルホン酸と接触させるか、又は、80〜9
5重量%の濃度の硫酸水溶液と接触させる。二酸化硫黄
、クロルスルホン酸又はフロロスルホン酸との接触方法
としては、これらを液体で用いるか又は発煙硫酸又は四
塩化炭素などの不活性溶媒に三酸化硫黄又はクロどの気
体を吹きこみ、気体又は霧状とした後、繊維と接触させ
るのが望ましい。吹きこむ気体は、水分を含まないもの
が良い。硫酸水溶液との接触法としては、繊維を直接、
浸漬する方法分に認められず、96重量%より高いと、
ポリエステルの分解を生じやすく、繊維物性の低下を招
く。場合により、温度をかけることも効果ることができ
る。接触時間は1分以上必要だが、好ましくは5分から
80分程度である。処理した繊維は水やアルコールで洗
浄して用いる。
かかる繊維を使用することにより、複合材料の物性が向
する。
なお、本発明方法によりえられた繊維は、このほかフィ
ラメント、ヤーン、ロープ、織物にも用いることができ
る。
本発明方法によりえられたa維は種々の加工法によって
熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂と複合させることができる
。例えばフィラメントワイポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、フェノール樹[ILシリコン樹脂、ゴム、ジ
アリルフタレート樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル
、ポ、リアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリ
エーテル、ポリスルホン、ポリケトン、ポリスルフィド
等を挙げることができる。
(本発明の作用及び効果) 本発明の処理により繊維表面に親水性官能基が導入され
、樹脂と繊維との接着性が顕著に改良される。
かくして、繊維の持つ優れた物性が、複合材料に直接的
に反映され得る樹脂強化用繊維がえちれ、かかる繊維と
樹脂との複合材料は、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。
(実施例) 本発明をさらに詳細に説明するため実施例及び比較例を
以下に示すが、これらはあくまで例示的なものであり、
これらに限定するものではない。
なお、例中の繊維の引張り試験はインストロン社万能試
験機& 1180を用い、試料間隔20m、引張り速度
0.5 m / midで測定した。
光学異方性の測定は加熱ステージ上に試料を置いて、偏
光下25℃/min、で昇温して肉眼観察を行なっtこ
複合材料評価としての層間剪断強度(LLSS)の測定
は、長さ約20瓢、厚み約2m、幅約6−の一方向繊維
強化成形品を用い、8点曲げ法で行なった。スパン間距
離は成形品厚みの4倍、変形速度は1■/minであり
、下記の算式により求めた。
ILSS= 且×(破壊荷重)/C(試験片厚み)×(試験片幅)〕
実施例1 p−アセトキシ安息香酸7.20 Kt (40モル)
、テレフタル酸2.49Kp(15モル)、イソフタル
酸0.88KII(5モル)、4 、4’ −ジアセト
キシジフェニル5.451(g(20,2モル)をくし
型攪拌翼をもつ重合槽に仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪
拌しながら昇温し、880℃で8時間重合した。この間
、生成する酢酸を除去し、強力な攪拌で重合を行ない、
その後、徐々に冷却し、200℃で重合体を系外へ取出
した。重合体の収量は10.88KIFで理論収量の9
7.8%であった。これを線用ミクロン社のハンマーミ
ルで粉砕し、2.5Bm以下の粒子とした。これをロー
タリーキルン中で窒素雰囲気下に280℃で5時間処理
した。このポリエステルは850℃以上で光学異方性が
観察された。
このポリエステルを用い25 mm径のスクリュー型押
出機によって溶融紡糸を行なった。
用いたノズルは孔径0.08m、孔数SOOのもので、
865℃で紡糸を行なった。淡λ透明繊維が得られ、こ
れを窒素中で820℃8時間処理した。得られた繊維は
ほぼ真円に近い断面を持ち、直径15.4μm1強変8
0.11/d、伸度2.5%、弾性率1.24Of/d
であった。
このmmをテフロン製ボビンに巻き、ガラス容器内に入
れ、窒素で十分置換した後、このガラス容器と50%発
煙硫酸の入った別のフラスコとをガラス管で連結し、発
煙硫酸中に窒素を吹きこみ、窒素流とともに三酸化硫黄
を繊維に接触させる。接触時間は8分、温度は80℃で
ある。
処理した繊維を水洗し、乾燥後、エポキシ樹脂との複合
材料を作製した。繊維に張力をかけながら、エポキシ樹
月旨スミエデキシELM−484(住友化学工業製)の
メチルセロソルブの溶液中を通過させ、円周66cWI
のドラム上に巻取った。なお、エポキシ樹脂溶液中には
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、シート状とした後、
180℃で20分間処理し、B−ステージ化(半硬化)
し、繊維方向にシートを幅6W位になるように折り、こ
れを何枚か重ねて金型内で成形品厚みが2tmになるよ
う170℃で1時間加圧した。200℃で後棚□化させ
、所定の試験片を作製した。成形品中の繊維体積分率は
48%であった。ILSSを求めると、6. OKIF
 / w2であった。なお、処理した繊維は強度29.
Jl/d、伸度2.4%、弾性率1.280 f /d
と処理前とほとんど変らなかった。
比較例1 実施例1の未処理繊維を用い、同様の評価を行なったと
ころ、そのILSSは8.8Kt/■2で、本発明の効
果が明らかとなった。
実施例2 実施例1の未処理繊維を用い、90%硫酸水溶液中に1
0分浸漬した。浸漬温度は27℃であった。水洗、乾燥
後め繊維は強度28.4(1B) g/d、伸度2,8%、弾性率1.2801 /dと処
理前とほとんど変らなかった。実施例1と同じ操作を行
ない、エポキシ樹脂複合材料を作製した。成形品中のv
a維体積分率は56%であり、ILSSは6.1 Kg
/目2であった。
比較例1と比べて、本発明の効果が明らかとなった。
比較例2 実施例1の未処理繊維を用い、27℃で98%硫酸中に
1分間浸漬した。水洗、乾燥した繊維の物性は強度11
.8f/d、伸度1.8%、弾性率880f/dと大幅
に低下していた。
実施例8 実施例1の未処理繊維を用い、70%硫酸中に50℃で
20分浸漬した。水洗、乾燥後の繊維は強度28.8f
/d、伸度2.5%、弾性率1.19Of/dと処理前
とほとんど変らなかった。この繊維を用いて作製したエ
ポキシ樹脂複合材料の繊維体積分率は53%でILSS
は5.7 Kg / m”  トナ’)、本発明ノ効果
が明らかとなった。
実施例4 実施例1で得られた三酸化硫黄処理繊維を用い、実施例
1と同じ手法で、ポリエチレンテレフタレート複合材料
を作製した。東洋紡のポリエステルRT−580を用い
、p−クロルフェノール溶液を繊維に含浸し、ドラムに
巻いた後、金型内で170℃で10分加圧し、200℃
で15時間乾燥させて成形品とした。成形品中の繊維体
積分率は51%であり、そのILSSは5.0 Kg 
7w”であった。
比較例8 比較例1の繊維を用い、実施例4と同じ方法で実施例4
の比較対照実験を行なった。
作製したポリエチレンテレフタレート複合材料中の繊維
体積分率は52%でILSS2.8Kg/WRであった
このことからも、本発明に基く繊維が樹脂強化用として
すぐれていることが明らかである。
実施例5 実施例1の未処理繊維を用い、実施例1のガラス容器内
に同様に入れ、クロルスルホン酸の入ったフラスコに窒
素を吹きこみ、クロルスルホン酸を含む窒素気流を繊維
と接触させた。接触時間は10分、温度は80℃である
。処理した繊維を水洗し、乾燥後、エポキシ樹脂との複
合材料を作製した。実施例1と同様にILSS  を測
定すると6.2 Kg / m2 であった。なお、複
合材料中の繊維体積分率は48%であった。
実施例6 実施例1の未処理繊維を用い、実施例1のガラス容器内
に同様に入れ、フロロスルホン酸の入ったフラスコに窒
素を吹きこみ、フロロスルホン酸を含む窒素気流を繊維
と接触させた。接触時間は10分、温度は80℃である
。処理した繊維を水洗し、乾燥後、エポキシ樹脂との複
合材料を作製した。実施例1と同様にILSS  を測
定すると5. g Kg /鴫2であった。なお、複合
材料中の繊維体積分率は52%であった。
(17完)

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を溶融紡糸して得ら
    れる繊維を三酸化硫黄、クロルスルホン酸、フロロスル
    ホン酸又は80〜95重量%の濃度の硫酸水溶液と接触
    させることを特徴とする繊維の処理法
JP13263785A 1985-06-17 1985-06-18 繊維の処理法 Pending JPS61296171A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13263785A JPS61296171A (ja) 1985-06-18 1985-06-18 繊維の処理法
EP86107590A EP0206023A3 (en) 1985-06-17 1986-06-04 A method of manufacturing fiber-reinforced composite materials
US06/871,998 US4775383A (en) 1985-06-17 1986-06-09 Method of treating fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13263785A JPS61296171A (ja) 1985-06-18 1985-06-18 繊維の処理法

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JP (1) JPS61296171A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0198637A (ja) * 1987-10-09 1989-04-17 Polyplastics Co 液晶性ポリエステル樹脂成形品の表面処理法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0198637A (ja) * 1987-10-09 1989-04-17 Polyplastics Co 液晶性ポリエステル樹脂成形品の表面処理法

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