JPS63295766A - 難燃性チタン繊維 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明はチタン繊維の発火性乃至着火性を抑制し、かつ
仮に発火することがあっても延焼を緩慢にする効果を発
揮することができる様に改善する技術に関するものであ
る。

［従来の技術］ ＦＲＰ　（繊維強化プラスチック）やＦＲＭ（繊維強化
金属）は複合材料としての歴史が古くレジャー・スポー
ツ分野をはじめとして、航空・宇宙産業や自動車産業へ
の用途も拡大しつつある。

この複合材料の製造に用いられる強化用繊維としては、
これまでガラス繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、ボロ
ン繊維、アルミナ繊維等が主に用いられてきたが最近チ
タン繊維が注目されている。

このチタン繊維は比強度や靭性が高い上に繊維径のコン
トロールが容易な細径のものが得られ、また表面処理に
よって彩色することも可能であるところから、より広範
囲な用途が期待されている。

複合材料の製造に用いられるチタン繊維は通常フィラメ
ントまたはトウ（数十ないし数万本のフィラメントから
なる繊維束）の形で提供され、織物９編物、一方向に引
き揃えたＵＤレシートテープ、または紙すき法によるシ
ート等における構成素材の一部もしくは全体として使用
されるか、或は短く切断して短繊維となし、マトリック
スとなる樹脂または金属と混合して使用するのが一般的
である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしこれらの加工過程でチタン繊維に機械的摩擦や衝
箪等が加わると、機械エネルギーによる発熱から発火に
至ることがあり、しかも激しく燃“克するため、機械的
な取り扱いが困難であった。

またトウとして取り扱う際にも擦れ等によるフィラメン
トの切断や毛羽立ちも発生し、これらもハンドリングを
困難にする要因となっていた。

ところで通常の有機繊維の場合には、トウの取り扱い性
を高めると共に毛羽立ちを防ぐために樹脂組成物を含有
するサイジング剤をコーティングして繊維の集束性を高
めるサイジング処理が施されている。従来行なわれてい
る有機繊維のサイジング処理は一般的にアセトン、メチ
ルエチルケトン、アルコール等の有機溶剤に樹脂組成物
を溶かしたものを繊維表面に付与するものであるが、チ
タン繊維は前述のごとく発火し易いものであるため可燃
性の有機溶剤を用いるサイジング剤の適用には安全上問
題があり、また繊維としての特性も異なるため有機繊維
用のサイジング剤をそのままチタン繊維に適用すること
はできない。

つまりチタン繊維の場合は、集束性を高めて摩擦を少な
くするという一般的な効果に止まらず、発火を抑制し、
ざら、には万が一着火した場合でも燃焼の速度を遅らせ
、可能ならば自己消火性をも付与できるものであること
が望まれる。そこで本発明者らはこのような性能を有す
る難燃性チタン繊維について種々検討した。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決することのできた本発明の難燃性チタ
ン繊維とは、水分散性サイジング剤で処理したものであ
る。

［作用］ 本発明で用いる水分散性サイジング剤とは、たとえばポ
リビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリアル
キレンオキサイドおよびこれらの誘導体等の水溶性樹脂
を水に溶解したもの、あるいは例えばエポキシ樹脂、ポ
リ酢酸ビニル、ケイ素樹脂、ポリエステル樹脂等の如く
水に分散可能な樹脂を水に分散させてエマルジョンタイ
プにしたものである。

ここで用いられる水溶性樹脂或は水に分散可能な樹脂は
特に限定されるものではなく、前に例示したものはその
代表的な樹脂に過ぎず、要は水を媒体としてコーティン
グ処理することができる様な樹脂は全て使用できる０例
えばチタン繊維強化複合材料を得るに当たって、対象と
なるマトリックスによっても異なる。つまりマトリック
スとなる樹脂と同系あるいは相溶性の良いものであれば
よく、たとえばマトリックスとなる樹脂がエポキシ系樹
脂であればエポキシ系樹脂を、ポリエステル系樹脂であ
ればポリエステル系樹脂を、ポリイミド系樹脂であれば
ポリイミド系樹脂を水に分散させたものをサイジング剤
として用いる。

またマトリックスが金属の場合やチタン繊維単独で種々
の加工に供する場合にはサイジング処理によってチタン
繊維に付着した樹脂が除去されなければならないので、
水あるいは溶媒によって溶解除去しやすいもの、あるい
は加熱による熱分解除去が容易であるものを用いること
が好ましく、溶媒に可溶性のものとしてエポキシ樹脂系
のものを分散させたサイジング剤を用いるのが好ましい
。

サイジング剤を得るにあたって樹脂を水に水散させるに
は ■未硬化のプレポリマーを界面活性剤およびその他の添
加剤と共に機械的攪拌により分散させる、 ■一度溶剤に溶解したものを前記■と同様にして水に分
散させた後溶剤を除去する、 ■樹脂を加熱溶融して熱水中に滴下して前記■と同様に
して分散される方法等があり、■の方法で得られるサイ
ジング剤としてはエポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系
等が、■の方法で得られるものとしてはポリエステル樹
脂系あるいはポリイミド樹脂系、ポリ酢酸ビニル、ケイ
素樹脂等があり、溶剤としてはテトラヒドロフラン、メ
タノール、アセトン、メチルエチルケトン、セロソルブ
類等がある。■の方法で得られるものとしてはポリエス
テル樹脂系、ポリイミド樹脂系等がある。

前記三つの方法のうちで特に重要なものは■の方法で得
られるエポキシ樹脂系のサイジング剤であり、エポキシ
樹脂としては汎用されているもの例えば（１）ビスフェ
ノールエポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、水添ビスフェ
ノールＡ、臭化ビスフェノール、ビスフェノールＦ等）
、（２）ノボラック型エポキシ樹脂（フェノールノボラ
ック。

タレゾールノボラック等）、（３）エステル型エポキシ
樹脂（フタル酸エステル、ヒドロフタル酸エステル等）
、（４）グリシジルアミン型エボキト樹脂（Ｎ、Ｎ−ジ
グリシジルアニリン、テトラグリシジルジアミノジフェ
ニルメタン等）、（５）環式脂肪族エポキシ樹脂（アリ
サイクリックジェポキシアセタール、アリサイクリック
ジェポキシアジビン酸等）等が挙げられ、これらのエポ
キシ樹脂をｔｍ又は２Ｆ１以上を分散させてサイジング
剤として使用することがで跨るが、可撓性を有する点で
ビスフェノールＡ型、ヒドロフタル酸エステル等を主成
分とすることが好ましい。

またサイジング剤には前記樹脂および界面活性剤の他に
必要に応じて希釈剤（例えばアリルジグリシジルエーテ
ル、エチレングリコール、フェニルグリシジルエーテル
等）、柔軟剤（例えばポリオキシステアリン酸エステル
類等）、滑剤（シリコンオイル、ステアリルアルコール
等）を適宜加えてもよいが、添加剤の総量は樹脂に対し
２０％以下とするのが好ましい。

以上のようにして得られたサイジング剤をチタン繊維に
付与させるには、ローラーサイジング法、ローラー浸漬
法、スプレー法等の公知の方法や設備を用いて行う。ま
た乾燥も熱風あるいは赤外線による公知の方法および設
備を用いることができ、サイジング後に連続して行なう
ことができる。乾燥温度は通常８０℃以上好ましくは１
２０〜１９０℃で、０．１〜１０分間好ましくは０．５
〜５分間行なう。

チタン繊維へのサイジング剤の付与量は特に限定されな
いが、通常チタン繊維に対し固形分で０．１〜５重量％
好ましくは０．２〜０．５重量％がよい。本発明のサイ
ジング剤で処理したチタン繊維は発火、着火が抑止され
るので安全性が良好となる。また集束性がよく、ハンド
リング性に優れているためボビンからの解舒性がよく毛
羽立ちや糸切れが少なくなるので織布、もしくは引き揃
えによるＵＤさらには、他の種類の繊維例えばガラス繊
維、炭素繊維、ポリイミド繊維等との混繊も可能となる
。さらにプリプレグやフィラメントワインディングなど
の高次加工性がよくなり、取り扱い上特殊な設備を必要
とせず、切断においても従来の金属性切歯で安全に十分
に行なうことができる。

なお本発明でいうチタン繊維は、純チタンを初め、チタ
ンを主成分とする例えばアルミニウムおよび／またはバ
ナジウムの合金やチタンの表面を酸化もしくは化学的処
理を施して得られる着色したチタン繊維も含まれる。

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］ 実施例１ 平均繊維径１０μｍ、フィラメント数１０００本からな
るチタン繊維のトウを室温にて、水分散したエポキシ樹
脂系サイジング剤を付与し、１５０℃にて５分間乾燥さ
せた。サイジング剤の付着量はチタン繊維に対し固形分
で０．５　ｉｌｌ量％であった。このサイジング剤付与
チタン繊維トウを長さ３０ｃｍに切りこれを水平に置き
、一端を火源に接した所黒煙を発しながらゆっくりと燃
焼を始めたが、燃焼は極めて緩慢であり３０ｃ履の長さ
に渡り燃えつきるまで２０秒を要した。またこのサイジ
ング剤を付与した繊維は集束性良好で取扱いやすいもの
であった。

尚ここで用いたサイジング剤は予め芳香族ノニオン系の
界面活性剤を加えた水に、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂に柔軟剤および希釈剤を加えたものを分散乳化させ
て得られたエマルジ目ンタイプのものであり、サイジン
グ剤の配合組成を第１表に示す。

第　　　１　　　表 比亘ヱ１１ 実施例１で用いたと同様なチタン繊維トウをサイジング
剤を施さずに長さ３０ｃ＋＊に切り、水平に置き、その
一端を火源に接した新繊維束はせん光を発し瞬時に燃焼
した。

衷１生主 実施例１で用いたサイジング剤付与チタン繊維トウを室
温において鉄製刃を有するカッターにて毎分５０回の切
断を行った所、８時間の連続運転で一度も発火しなかっ
た。

比較例２ 実施例１で用いたサイジング剤を付与しない繊維トウを
実施例２と同様にして切断した所、はとんどの場合１０
分以内に刃先の切断部より発火した。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、本発明のサ
イジング処理したチタン繊維は繊維としての取扱い性が
良好でかつ安全性の高いものである。複合材料に用いた
場合にもマトリックスに対して良く馴染む。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水分散性サイジング剤で処理することによつて難燃性が
   与えられたものであることを特徴とする難燃性チタン繊
   維。