JPS648739B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種曲面を有し、深絞りの立体形状に
熱成形することができ、かつ成形後布帛を構成す
る各補強糸が直線状に伸長されて補強効果を発揮
することのできる優れた成形性を有するプラスチ
ツクス補強用布帛に関する。

従来、熱可塑性樹脂シートの補強用布帛として
はポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等
の合成繊維、麻、綿、ジユート等の天然繊維、ガ
ラス繊維、金属繊維等の無機繊維等が比較的密度
の粗い織物や不織布の形態で使用されている。し
かし、通常の織物で補強された熱可塑性樹脂シー
トを屈曲形状に熱成形するときは最高でも補強用
布帛を構成する繊維の切断伸度内での伸びしか得
られないことから、深絞りの成形は不可能である
ばかりでなく、過大な加熱加圧を必要とし、しか
もコーナ部においてしわが生じ易く、著しく外観
を損うものしか得られなかつた。

また、不織布で補強された熱可塑性樹脂シート
の場合は、加熱加圧成形時にある程度の組織的な
伸びとバインダーの軟化に伴なう繊維のズレによ
り織物と比較していくらか成形性はよくなるが、
成形の絞り比がある程度以上に大きくなると引き
裂きが生じたり、コーナ部等でしわが発生すると
いつた欠点があつた。

本発明者等は各種曲面を有する深絞りの立体形
状に熱成形することができ、かつ成形後布帛を構
成する各補強糸はまつすぐに伸長され、平織物様
に方向性を持つて縦方向に交差するため充分な補
強効果を示し、かつ成形後コーナ部等でのシワの
発生の殆んどない易成形プラスチツクスの補強用
布帛を得るべく鋭意研究の結果、本発明に到達し
た。すなわち本発明は低軟化点繊維または糸と、
該繊維または糸より少くとも５℃以上高い軟化点
を有する補強用糸から構成された布帛であつて、
該高軟化点補強用糸が適宜間隔でかつ組織的に伸
長可能な屈曲状で二軸方向または経緯方向に織込
まれまたは編込まれもしくはタフテイングされて
なる優れた成形性を有するプラスチツクス補強用
布帛である。

本発明による布帛はプラスチツクス中に埋蔵ま
たはプラスチツクスシートと積層して熱成形する
とき比較的低温低圧で成形加工できること、現在
使用されているガラス繊維不織布等で補強された
スタンパブルシート等よりも深絞りで複雑かつシ
ヤープな立体形状の成形が可能となること、ベー
スとなるプラスチツクスが殊にエラストマー等の
軟質弾性樹脂の場合は、各種フイラーやガラス繊
維等不織布で補強した場合のように、樹脂の柔ら
かさ、弾性等の特徴を失なわないこと、成形後各
補強糸は伸長して縦横方向に交差して方向性を持
つため極めて補強効果が高く、耐衝響性が高く、
成形後コーナ部でのしわの発生がなく成形物の外
観が優れていること等の多くの特徴を有してい
る。従つて、ことに熱可塑性樹脂との複合材料と
して家具、建材や、航空機、船舶、車輛及び自動
車等の成形用FRPに利用して好適である。

以下、本発明の補強用布帛およびその応用につ
いて更に詳細に説明する。

第１図は本発明における補強布の構造の一例を
示す円型ミラニーズ機による布帛組織である。図
中、Ａ及びＣの糸は前筬により左上方向に編成さ
れ、Ｂ及びＤ糸は後筬により右上方向に編成され
ることを示す。Ａ及びＢは高軟化点の補強用糸、
Ｃ及びＤは低軟化点繊維糸である。本例では補強
用糸と低軟化点繊維糸を１対３の割合で交互に糸
配列しているが、要求される補強効果や目付から
任意に糸配列すればよいし、成形時の展開率要求
から、ａ，ｂに示す編目等を編成しないように組
織変更してもよい。図の理解を助けるために、低
軟化点繊維点を省略して補強用糸のみを図示した
ものが、第２−１図である。補強用糸Ａ，Ｂは組
織的に伸長可能とするためループを形成して屈曲
を与えているが、このループはＣ，Ｄの低軟化点
繊維糸のループによつて拘束されているのであ
り、成形時に低軟化点繊維糸の軟化点以上、高軟
化点補強用糸の軟化点以下の温度域に設定された
温度で加熱及び加圧されることにより、低軟化点
繊維糸Ｃ，Ｄは低応力で大きい伸び変形を示す
か、もしくは溶融切断するが、同時に高軟化点補
強用糸は低軟化点繊維糸の編目による拘束力から
解放されるため屈曲が伸び、最終的には第２−１
図の１格子ｘは第２−２図に示すx′の如く拡大さ
れ、しかも糸は伸びきつて平織物様に縦横方向
（二軸方向）に交錯して方向性を持ち充分な補強
効果を示すことになる。

第３図は通常のトリコツト機またはラツセル機
を使用して編成された本発明の方法による補強用
布の他の一例を示す経編地組織である。本例では
４枚筬組織とし、第４図に示すごとくL₃，L₄の
筬で低軟化点繊維糸Ｃ，Ｄを使つてダブルデンビ
ー組織を編成し、これによつて布帛の形態安定性
を与えると同時に、L₁，L₂筬で編成する高軟化
点補強用糸のループに拘束を与える。L₁，L₂で
は糸抜きした状態で高軟化点補強用糸Ａ，Ｂによ
り、各々０−０／１−２／２−３／４−４／３−
２／２−１及び３−２／２−１／０−０／１−
２／２−３／４−４といつたような筬振りの方向
転換点において、L₁，L₂の高軟化点補強用糸が
相互に絡み合うように考慮したアトラス組織を編
成して糸に組織的に伸長可能な屈曲を与える。

最終成形品の展開率や目付要求に応じて、L₁，
L₂筬での糸抜きの程度や、部分的にループ編成
を中止する等の組織設計変更すべきである。ま
た、４枚筬組織でなく、形態安定性に支障のない
範囲内において筬枚数変更、例えばL₁，L₂で高
軟化点補強用糸と低軟化点繊維糸を交互に糸配列
する２枚筬組織等にしてもよい。このように編成
した編地は、第１図の例で説明したのと同様の成
形条件において同様の挙動を示し、第５−１図の
１格子Ｙの状態は成形後第５−２図のY′の如く
拡大され、かつ高軟化点補強用糸は屈曲が伸びき
つて充分な補強効果を発揮する。但し、該方式の
編地の場合は補強用糸は最終的には第５−２図の
如きネツト状を形成する。

第６図は本発明の方法に基ずく補強用布帛の更
に別の織物組織による一例である。第６図Ａは織
物組織図、第６図Ｂは該織物の縦断面図、第６図
Ｃは該織物の横断面図である。図中、ａ，ｃは高
軟化点補強用糸であり、各々表及び裏面において
平織組織を形成しながら任意間隔において反対面
に浮いて屈曲を付与している。ｂは低軟化点繊維
糸であり、平織組織を形成する。ここでｂの糸の
目的は織物の形態安定性を確保すると同時に、織
物に厚みを与えてａ，ｃ糸の屈曲度を大ならしめ
るためである。本織物の場合も前例の場合同様の
成形加工条件下において、低応力で二次元的な展
開をする。尚、本例では三重織組織を示したが、
必要に応じ四重組織としたり、補強用糸の反対面
への浮きのピツチを変更すればよい。

第７図は低軟化点繊維による不織布基布に対し
て高軟化点補強用糸をタフテイングして得られる
補強用布の更に別の例を示す。Ｅは低軟化点繊維
から成る不織布基布、Ｆは同じく低軟化点繊維糸
による高軟化点補強用タフテイング糸のとめ糸で
あるが、タフテイング機によつてはとめ糸は省略
してもよい。一般のタフテイング方式では一方向
への補強効果しか得られないため、一方向にタフ
テイング後これと直交する方向に再度タフテイン
グすることが必要である。

本発明でいう高軟化点補強用糸とは、一般に工
業用に使用されている糸であり、具体的には綿、
レーヨン、麻、ジユート等の天然もしくは再生の
繊維糸、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、
架橋型フエノール・ホルムアルデヒド等の合成繊
維糸、金属繊維やガラス繊維等の無機繊維糸等が
挙げられる。しかし、好ましいのは高強力かつ可
撓性の優れた有機繊維糸であり、就中合成繊維糸
である。

また、低軟化点繊維または糸とは、ポリアミ
ド、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリクラール等の熱可塑性高分子を所定の条
件で糸としたものであり、更に上記の高分子製造
時に他の成分を加えて共重合させた共重合体から
なる繊維、ポリアミド繊維をアルコキシメチル化
して得られるような変性繊維等であつてもよく、
更に上記高分子からなる高配向度末延伸糸、ない
しは半延伸糸を使用する場合には比較的低温低圧
条件であつても低応力で高伸度を示すので好まし
い。低軟化点繊維糸と高軟化点補強用糸との軟化
点の差は少なくとも５℃以上、通常20℃以上が好
ましく、特に50℃以上が好ましい。

本発明による強化用布帛はプラスチツクスシー
トに埋蔵またはプラスチツクスシートと積層して
熱成形により各種成形品に成形し強化プラスチツ
クス成形品が得られる。

補強されるべきベースとなるプラスチツクスと
しては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエス
テル、ポリ塩化ビニル、ABS、ポリオレフイン
樹脂、ゴム等一般の全ての熱可塑性プラスチツク
ス材料が使用されるが選定された補強用糸の軟化
点よりも低く、低軟化点繊維糸よりも高い溶融温
度を示すプラスチツクスであればよい。また、成
形時に熱可塑性を有し熱成形後硬化する固状熱硬
化性プラスチツクスの強化用としても使用するこ
とができる。一般的によく用いられる補強用布と
プラスチツクスの積層化方法の一例を第８図に示
す。図において１及び１′は熱可塑性樹脂をシー
ト状に押出す押出成形機、２は本発明に基ずく補
強用布であり、成形機１，１′から押出成形され
たプラスチツクス３，３′によつて補強用布帛２
がサンドウイツチされ、加熱加圧ロール４，４′
により一体化される。５，５′は冷却ロールであ
り、６のカツターで定尺に切断されて、積層シー
ト７が成形される。得られた積層シート７は真空
成形、圧空成形、加熱加圧成形等に用いられる。

一般の加熱加圧成形の場合、比較的ゆつくりし
た加圧速度での加圧により、補強用布中に生じる
変形応力伝播によつて高軟化点補強用糸の屈曲が
順次伸長していく訳であるが、屈曲度合によつて
はクランプで把持される成形物周辺部では若干の
屈曲が残る傾向があり、これはバリとして切断除
去される。

この点を改善した方式が第９図に示される積層
と成形を同時に行う射出成形方式である。即ち、
第９ａ図に示されるごとく、予め予熱ないしは成
形機上で加熱される補強用布単体をクランプ８で
保持し、第９ｂ図の如く上金型９と下金型１０の
金型面で加圧成形する。次いで第９Ｃ図の如く射
出ノズル１１より樹脂を射出してプラスチツクス
と補強用布帛とが複合一体化され強化されたプラ
スチツクス成形品が得られる。この場合はバリ取
り不要で、ロスとなるのはクランプ周辺の若干補
強糸の屈曲の残つた補強布のみとなるので好まし
い。

以下、実施例により本発明を説明する。

なお、本発明における繊維の軟化点とは、一定
の速度で加熱したとき繊維が急激に変形しやすく
なる温度を言い、次の方法で測定した。繊維１本
または数本を束にしたものに0.01ｇ／ｄの荷重を
加えて空気中で１℃／分の速度で昇温していく
と、ある温度範囲に達したとき収縮が起るが、荷
重が一定になるように収縮させる。この時の試料
繊維の寸法変化と温度との関係をグラフにしてそ
の変化が急激に起こる温度を軟化点として決め
る。

実施例 １ 低軟化点繊維糸としてポリプロピレンマルチフ
イラメント360デニール／120フイラメント（軟化
点160℃）、高軟化点補強用糸として芳香族ポリア
ミド（商品名ケブラー）380デニール／267フイラ
メント（分解温度500℃）を３本対１本の割合で
交互に糸配列し、12ゲージ円型ミラニーズ機で編
成して第１図に示した組織の補強用編地を得た。

この編地を射出成形機において、クランプに把
持し、200℃に加熱しながら、比較的ゆつくりし
た加圧速度で上金型と下金型でプレスして、トー
タルの面積展開率3.5倍の複雑かつ深絞りの金型
に沿つた形状に予備的成形を行なつた。この際プ
ロピレン糸は軟化点をはるかに越える温度条件の
下で強力を殆んど失なつて、ケブラー糸のループ
への拘束力を失なうため、ケブラー糸は金型面に
沿つてまつすぐな形状に無理なく引き伸ばされ、
平織物様に縦横方向に交差した状態となつた。こ
の後、金型側面のノズルより230℃の熔融状態の
ナイロン樹脂を射出して、布帛を樹脂中に埋め込
み、冷却後金型から外し、クランプで把持されて
いた余分の布部を切り取つて補強成形品を製造し
た。完成品は、樹脂内で糸がほぼ均一な割合で分
布し、しかもまつすぐな補強糸が平織物様に縦横
交差しているため引張強度が高く、また耐衝撃性
の極めて良好なものであつた。しかもコーナ部で
のしわもなく、深絞りでシヤープな成形品であ
り、樹脂表面も平滑で光択があり外観の優れたも
のであつた。

実施例 ２ 低軟化点繊維糸として、グリコール成分として
エチレングリコール、酸成分としてテレフタル酸
ジメチルとイソフタル酸ジメチルを７対３モルと
した共重合体ポリエステル75デニール／24フイラ
メント糸（融点160℃）、高軟化点補強用糸として
420デニール／48フイラメントナイロン66マルチ
フイラメント糸（軟化点230℃）を選び、４枚筬
12ゲージラツセル機において、L₃，L₄の筬で低
軟化点繊維糸によるダブルデンビーを編成し、
L₁，L₂筬では３本おきの糸配列によりナイロン
糸で、各々０−０／１−２／２−３／４−４／３
−２／２−１及び３−２／２−１／０−０／１−
２／２−３／４−４の第３図に示すアトラス組織
を編成した。この補強編地を２基の押し出し成形
機より押し出された２枚のポリプロピレン樹脂シ
ートの間に加熱プレスロールによりはさんで（設
定温度190℃）一体化し、これを冷却後、定尺に
カツトしてスタンパブルシートとした。このシー
トをプレス成形機のクランプではさんで固定した
後、190℃に予熱後、比較的ゆつくりとしたプレ
ス速度で加圧成形した。この場合、周辺のバリ部
で若干の補強糸のループの屈曲を残したが、成形
部分では高強度補強糸が伸び切り、ネツト状をな
して充分な補強効果と耐衝撃性および優れた表面
平滑性を有する強化プラスチツクス成形品が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る補強用布帛であるミラニ
ーズ編地組織の１例であり、第２−１図は第１図
の高軟化点補強用糸のみを示した略示図、第２−
２図は第２−１図の成形後の糸構成を示す略示図
であり、Ａ，Ｂは高軟化点補強用糸、Ｃ，Ｄは低
軟化点繊維糸を示す。第３図は本発明に係る補強
用布帛である経編地組織の１例であり、第４図は
該布帛の各筬での糸組織、第５−１図は該布帛の
高軟化点補強用糸のみを示した略示図、第５−２
図は第５−１図の成形後の糸構成を示す略示図で
あり、Ａ，Ｂは高軟化点補強用糸、Ｃ，Ｄは低軟
化点繊維糸を示す。第６図Ａは本発明に係る補強
用布帛である別の織物組織の一例であり、第６図
Ｂは該織物の縦断面図、第６図Ｃは該織物の横断
面図であり、ａ，ｃは高軟化点補強用糸、ｂは低
軟化点繊維糸を示す。第７図は本発明に係る補強
用布帛であるタフテイング布帛の１例であり、Ａ
は高軟化点補強用糸、Ｅは低軟化点繊維よりなる
不織布、Ｆは低軟化点繊維糸よりなるとめ糸であ
る。第８図は本発明に係る補強用布帛を応用した
成形用プラスチツクス積層物の製造法の実施態様
を示した説明図である。第９図は本発明に係る補
強用布帛を割金型を用いて、プラスチツクスと積
層すると共に成形加工する別の応用例を示した説
明図である。第９ａ図から第９ｂ図、第９ｃ図を
経て布強化プラスチツクス成形品が得られる。 １，１：押出成形機、２，８：補強用布帛、
３，３′：プラスチツクスシート、４，４′：加熱
加圧ローラ、５，５′：冷却ローラ、６：カツタ
ー、７：定尺カツトされた積層シート、９：クラ
ンプ、１０：上金型、１１：下金型、１２：ポリ
マー射出ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低軟化点繊維または糸と、該繊維または糸よ
   り少くとも５℃以上高い軟化点を有する補強用糸
   から構成された布帛であつて、該高軟化点補強用
   糸が適宜間隔で、かつ組織的に伸長可能な屈曲状
   で二軸方向に織込まれ、または編込まれ、もしく
   はタフテイングされてなることを特徴とする優れ
   た成形性を有するプラスチツク補強用布帛。 ２ プラスチツクスシート中に埋蔵またはプラス
   チツクスシートと積層されてなる特許請求の範囲
   第１項記載の優れた成形性を有するプラスチツク
   ス補強用布帛。