JPWO2009131149A1 - 繊維強化樹脂用複合糸と中間体及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

本発明の繊維強化樹脂用複合糸(21)は、天然繊維を含む糸(17)と、合成樹脂からなるスリットヤーン(18,19)を含み、天然繊維を含む糸(17)を芯糸とし、芯糸の周囲に合成樹脂からなるスリットヤーン(18,19)を巻きつけて被覆するか又は引き揃え、スリットヤーン(18,19)はＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂とする。本発明の繊維強化樹脂用中間体は、繊維強化樹脂用複合糸(21)を、織物、編み物、多軸挿入たて編み物、又は組み物とする。本発明の繊維強化樹脂成形体は、複合糸(21)又は繊維強化樹脂用中間体をスリットヤーン樹脂の融点以上の金型温度で加熱してプレス成形したものである。これにより、天然繊維糸内部に樹脂が浸透し易く、成形性がよく、環境問題がなく、強度が高く、均一な物性の繊維強化樹脂用複合糸と中間体及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体を提供する。

Description

本発明は、天然繊維を含む繊維強化樹脂用複合糸と中間体及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体に関する。

自動車や飛行機、車両などの内装にはプラスチックが使用され、金属に比較して軽量化されている。プラスチックだけでは強度が不足するため、プラスチックにガラスの短繊維（一定の長さにカットしたもの）を混入している。しかし廃棄したときに、焼却炉で燃焼させると、プラスチックは分解してＣＯ_２と水になるが、ガラスは溶融して固まり、焼却炉内部に付着する。これにより焼却炉の寿命が著しく低下するといった問題が懸念されている。ガラスのような高い強度を持つ材料として、炭素繊維が知られているが、高価で実用的用途には使用できない問題がある。

そこで、近年天然繊維による繊維強化熱可塑性樹脂成形体（ＦＲＴＰ）は社会的に関心が高まっている。これは、リサイクル可能であり、その中でマテリアルリサイクルとして繰り返し使用可能であること、サーマルリサイクルとして燃焼時に有毒ガスがでないこと、エネルギー問題による移動体の軽量化が可能であり、軽量化することで燃費を向上できること、植物系天然繊維は光合成時に二酸化炭素をその内部に吸収し、燃焼させても排出される二酸化炭素は元と変わらないことから、環境問題を起こさないことが挙げられる。

補強繊維に天然繊維を用いた繊維強化樹脂は、特許文献１〜２に提案されている。特許文献１には、麻繊維の短繊維を不織布、織物、編み物に加工して繊維補強樹脂にすることが記載され、特許文献２には、ケナフ繊維の短繊維を不織布、織物に加工して繊維補強樹脂にすることが記載されている。さらに本発明者らは、麻などの天然繊維糸と合成樹脂フィルムとを溶融一体化した繊維強化樹脂成形体を提案した（特許文献３）。

しかし、特許文献１〜２は、麻繊維やケナフ繊維の短繊維を用いて不織布、織物、編み物に加工し、樹脂と溶融混合するか含浸して繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にするため、繊維内部に樹脂が浸透しにくく、大掛かりな装置が必要であり、成形も容易でないという問題があった。特に、天然繊維は、ガラス繊維や炭素繊維に比べて分解温度が低く、マトリックス樹脂となる熱可塑性樹脂を浸透容易となる粘度にまで加熱することができず、浸透性の問題が非常に重要であった。また、特許文献３は、ＦＲＴＰ成形時に合成樹脂フィルムを積層する必要があり、生産性が低下するとともに、成形温度が低い場合において、熱可塑性樹脂を天然繊維糸内に均一に含浸させることが困難であるという問題があった。

特開２００４−１４３４０１号公報 特開２００４−１４９９３０号公報 特開２００７−１３８３６１号公報

本発明は、前記従来の問題を解決するため、天然繊維糸内部に樹脂が浸透し易く、成形性がよく、環境問題がなく、強度が高く、均一な物性の繊維強化樹脂用複合糸と中間体及びこれを用いた繊維強化樹脂成形体を提供する。

本発明の繊維強化樹脂用複合糸は、天然繊維を含む糸と、合成樹脂からなるスリットヤーンを含む繊維強化樹脂（ＦＲＰ）用糸であって、前記天然繊維を含む糸を芯糸とし、前記芯糸の周囲に合成樹脂からなるスリットヤーンを巻きつけて被覆するか又は引き揃え、前記スリットヤーンはＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂とすることを特徴とする。

本発明の繊維強化樹脂用中間体は、前記繊維強化樹脂用複合糸を、織物、編み物、多軸挿入たて編み物、又は組み物としたことを特徴とする。

本発明の繊維強化樹脂成形体は、前記繊維強化樹脂用中間体を、前記スリットヤーン樹脂の融点以上の金型温度で加熱してプレス成形したものである。

本発明の別の繊維強化樹脂成形体は、前記繊維強化樹脂用複合糸を少なくとも一方向に配列し、前記スリットヤーン樹脂の融点以上の金型温度に加熱してプレス成形したものである。

本発明は、天然繊維を含む１本又は複数本の糸を芯糸とし、前記芯糸の周囲にＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂スリットヤーンを巻きつけてカバーリングするか又は引き揃える。これにより、芯糸とスリットヤーンとの接触面積を大きくでき、熱可塑性合成樹脂の融点以上に加熱したときに、スリットヤーンは溶融され、この溶融した熱可塑性合成樹脂が迅速に天然繊維糸に浸入し、天然繊維糸と溶融熱可塑性合成樹脂の複合一体化が効率的に行われる。すなわち、スリットヤーンは直接芯糸に巻きつけられているか又は引き揃えられているので、溶融した際に、芯糸内部に樹脂が浸透し易い。この結果、成形性がよく、強度が高く、均一な物性の繊維強化樹脂が得られる。なお、スリットヤーンは、フィラメントのように撚りを掛ける必要が無く、生産性に優れる。

また、天然繊維を用いることから、廃棄の際の環境問題を解消することができる。さらに、天然繊維糸を用いることで、連続繊維として扱うことが可能になり、成形体中の天然繊維の体積含有率（Ｖｆ）を向上させることが可能である。また、天然繊維特有の個体差や収穫された場所での差異などがあっても、紡績前工程で混合されることにより安定した物性を得ることができる。加えて、天然繊維はスリットヤーンでカバーリング又は引き揃えられているので、スリットヤーンを溶融させるために加熱しても加熱初期は天然繊維の加熱劣化は防止される。

図１は本発明の実施例１における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。 図２は本発明の実施例２における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。 図３は本発明の実施例３における繊維強化樹脂用糸の斜視図である。 図４は本発明の実施例４における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。 図５は比較例２における繊維強化樹脂用糸の斜視図である。 図６Ａは本発明の一実施例における加熱プレス法による成形方法を示す斜視図、図６Ｂは同成形方法の斜視図、図６Ｃは同断面図である。 図７は本発明の応用例を示す多軸挿入たて編物の概念斜視図である。 図８Ａ−Ｂは本発明の実施例１の含浸状態を示す断面写真である。 図９Ａ−Ｂは本発明の比較例１の含浸状態を示す断面写真である。 図１０Ａ−Ｂは本発明の実施例２の含浸状態を示す断面写真である。 図１１Ａ−Ｃは本発明の実施例３（金型温度１９０℃）における含浸状態を示す断面写真である。 図１２Ａ−Ｃは同（金型温度２００℃）における含浸状態を示す断面写真である。 図１３Ａ−Ｃは比較例２の含浸状態を示す断面写真である。

本発明においては、天然繊維を含む１本又は複数本の糸を芯糸とし、前記芯糸の周囲にＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂製スリットヤーンを巻きつけて被覆（カバーリング）するか又は引き揃える。このようにすると、前記複合糸を所定の方向に揃えて加熱プレス成形することにより、前記スリットヤーンは溶融してそのままＦＲＰのマトリックス樹脂となる。溶融した熱可塑性合成樹脂は迅速に天然繊維糸に浸入し、天然繊維糸と溶融熱可塑性合成樹脂の複合一体化が効率的に行われる。

前記スリットヤーンを巻きつける場合は、前記芯糸の表面をＳ方向又はＺ方向に１方向に巻いてもよいが、前記芯糸の表面をＳ方向及びＺ方向の２方向から巻くのが好ましい。このようにすると、スリットヤーンのカバーリング力が安定する。

天然繊維を含む糸にスリットヤーンを引き揃える場合も、前記スリットヤーンはＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂である。このようにすると、引き揃え糸を所定の方向に揃えて加熱プレス成形することにより、スリットヤーンは溶融してそのままＦＲＰのマトリックス樹脂となる。溶融した熱可塑性合成樹脂は迅速かつ均一に天然繊維糸に浸入し、天然繊維糸と溶融熱可塑性合成樹脂の複合一体化が効率的に行われる。

スリットヤーンは、合成樹脂フィルムを所定幅にカットして得ることができる。スリットヤーンの好ましい幅は０．５〜１０ｍｍ、さらに好ましくは１〜６ｍｍである。スリットヤーンの厚みは５〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜１００μｍである。スリットヤーンの好ましい繊度は１００〜３０００deci tex、さらに好ましくは２００〜１５００deci texである。スリットヤーンが芯糸をカバーリングする場合の被覆率は３０〜１００％が好ましく、５０〜１００％がより好ましい。

スリットヤーンは、通常金属を蒸着して金糸、銀糸などの装飾糸、電磁波シールド糸、帯電防止糸等として使用するが、本発明では金属蒸着はしないで、合成樹脂フィルム自体のみの状態で使用する。

前記スリットヤーンを巻きつける場合は、前記芯糸には、さらに１本又は複数本のスリットヤーンを添え糸（引き揃え糸）として加えるのが好ましい。このようにすると、天然繊維とマトリックス樹脂との配合割合を容易に調節可能となると共に天然繊維糸間の内部における天然繊維と溶融熱可塑性合成樹脂の複合一体化を効率よく行うことができる。

前記スリットヤーンを引き揃える場合は、前記芯糸及び引き揃えたスリットヤーンの一体性を向上させるため、例えばフィラメントやスリットヤーンで粗くカバリングするのが好ましい。このようにすると、多軸挿入たて編み機に用いた際に、芯糸とスリットヤーンとがバラバラになることを防止でき、均一な繊維強化樹脂成形体を得ることができる。

本発明で使用できる天然繊維としては植物系天然繊維が好ましく、具体的には綿繊維、麻繊維、ケナフ繊維、竹繊維、カポック等が挙げられる。とくに、亜麻糸（リネン）繊維又はラミー等の麻繊維が好ましい。麻繊維は一年草で３ヶ月で収穫でき、原料供給も安定しているからである。前記麻繊維は乾燥してから成形するのが好ましいが、乾燥しないで平衡水分率を有する状態でも使用できる。平衡水分率であれば、強度を高く維持できるからである。

天然繊維糸の好ましい繊度は２０〜２００texである。この範囲の繊度であれば、ＦＲＰ用繊維として取り扱いやすい。また、天然繊維糸の撚り数は１００〜５００回／ｍの範囲が好ましい。

本発明で使用できる熱可塑性合成樹脂からなるスリットヤーンは、通常ＦＲＰのマトリックス樹脂として使用されている樹脂であって、かつ天然繊維の分解温度より低い融点を有する樹脂が好ましい。例えば天然繊維として麻繊維を使用する場合は、２００℃以下の融点を有する樹脂が好ましい。このようなスリットヤーン樹脂としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びこれらの共重合体、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド、ポリ塩化ビニル、共重合ポリアセタール、ポリ乳酸、ポリコハク酸ブチルなどの繊維がある。

天然繊維糸とスリットヤーンの配合割合は、重量比で天然繊維糸：スリットヤーン＝８０：２０〜２０：８０の範囲が好ましい。この範囲であれば、天然繊維糸とスリットヤーンが溶融した樹脂の複合一体化を効率よく行える。

本発明の繊維強化樹脂用複合糸は、糸そのものをロービング法などにより引き揃えてＦＲＰに成形できる。その他、織物、編み物、多軸挿入たて編み物、又は組み物とし、繊維強化樹脂用中間体とすることもできる。これらの中間体は、最終成形体に使用するためのプリプレグとすることもできる。織物、編み物、多軸挿入たて編み物は、シート状に成形して使用でき、組み物はパイプ状に成形して使用できる。織物及び編み物の組織は、公知のいかなる組織でも使用できる。

このような成形体を製造するには、金型温度を、スリットヤーン樹脂の融点以上、前記天然繊維の分解温度以下に加熱して加圧成形する。また、繊維強化樹脂用複合糸を少なくとも一方向に配列し、金型温度を、スリットヤーン樹脂の融点以上、前記天然繊維の分解温度以下に加熱して加圧成形して繊維強化樹脂成形体を得ることもできる。特に、天然繊維中への熱可塑性樹脂の含浸性を考慮するならば、上記温度範囲であって、なるべく高い温度、例えば分解温度から０℃〜２０℃程度低い温度で成形するのが好ましい。天然繊維として麻繊維を使用する場合は、金型温度として２００℃前後、例えば１８０〜２００℃程度が好ましい。なお、スリットヤーン樹脂の融点が１２０℃程度のように、麻繊維の分解温度に比べ低い温度の場合には、融点温度から０℃〜５０℃程度高い温度で成形してもよい。

前記繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、従来の公知の成形方法の使用が可能であり、ホットスタンピング法、プリプレグ成形法、ＳＭＣ成形法等が挙げられる。熱可塑性樹脂のフィルムを溶融して圧縮加工したフィルムスタッキング法により成形してもよい。

次に図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。繊維強化樹脂用複合糸２０は、２本の芯糸の天然繊維糸１１，１２と、２本の添え糸であるスリットヤーン１３，１４の周囲を、スリットヤーン１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂでカバーリングしている。スリットヤーン１５ａ，１５ｂはＺ撚りであり、スリットヤーン１６ａ，１６ｂはＳ撚りである。天然繊維糸１１，１２は撚糸、解撚糸、無撚糸、結束糸、スライバー糸などどのようなものであっても良い。添え糸のスリットヤーン１３，１４、巻きつけ糸のスリットヤーン１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂とする。繊維強化樹脂用複合糸２０の繊度は、８０〜１，５００texの範囲が好ましい。

図２は本発明の別の実施形態における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。繊維強化樹脂用複合糸２１は、１本の芯糸の天然繊維糸１７の周囲をスリットヤーン１８，１９でカバーリングしている。スリットヤーン１８はＺ撚りであり、スリットヤーン１９はＳ撚りである。

図３は本発明の別の実施形態における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。繊維強化樹脂用糸３０は、天然繊維糸３１と、その周囲の４本のスリットヤーン３２ａ〜３２ｄを引き揃えたものである。スリットヤーン３２ａ〜３２ｄは、例えばポリプロピレンフィルム（厚さ５〜３００μｍ）を幅０．５〜１０ｍｍにスリットし、好ましい繊度は１００〜３０００deci texとする。天然繊維糸３１は撚糸、解撚糸、無撚糸、結束糸、スライバー糸などどのようなものであっても良い。スリットヤーン３２ａ〜３２ｄは、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂である。繊維強化樹脂用糸３０の繊度は、２００〜５，０００deci texの範囲が好ましい。

図４は本発明の別の実施形態における繊維強化樹脂用複合糸の斜視図である。繊維強化樹脂用糸４０は、図３に示す引き揃え３０にＰＰフィラメント４１を巻き付けたものである。このようにすると一体性が向上する。

これらの糸を用いて、プレス法により成形体を成形する一例を説明する。図６Ａは本発明の一実施例の加熱プレス法による成形方法を示す斜視図、図６Ｂは同成形方法の斜視図、図６Ｃは同成形方法の断面図である。天然繊維糸からなる芯糸表面にスリットヤーンを巻き付けた複合糸１ａ，１ｂを図６Ａに示すように、メタルフレーム２に一方向に巻き付ける。複合糸１ａ，１ｂの巻きつけ本数は、例えば幅２０ｍｍに対し５２本、巻きつけ重量１４ｇとした。図６Ａに示すとおり、メタルフレーム２に一定間隔を置いて２カ所巻き付けた。この巻きつけた複合糸１ａ，１ｂに、図６Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型４，５によって天然繊維糸とスリットヤーンを加熱加圧し、溶融一体化させる。スリットヤーンとしてポリプロピレン（ＰＰ）フィルムをスリットしたものを用いる場合、スリットヤーンの融点は約１６４℃である。天然繊維糸としてラミー紡績糸を用いる場合、その分解温度は約２００℃である。このような場合、金型温度は１８０〜２１０℃、圧力は１〜２０ＭＰａ、加熱成形時間は０．５〜２０分程度が好ましい。

図７は、多軸挿入たて編み物の概念斜視図である。複数の方向に各々配列された天然繊維糸（例えば亜麻糸紡績糸）の周囲にスリットヤーンを巻き付けた繊維強化樹脂用複合糸１ａ〜１ｆは、編針６に掛けられたステッチング糸７，８によって厚さ方向にステッチング（結束）され、一体化されている。このような多軸挿入たて編み物を繊維補強中間体とし、加熱プレス成形することもできる。この多軸状の積層シートは、多方向に補強効果の優れた繊維強化プラスチックを得ることが可能となる。ステッチング糸の代わりに、又は併用してバインダーを用いても良い。

以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例においては、図１に示すような構造の複合糸２０を作製した。天然繊維糸１１，１２としてラミーの紡績糸（１６７ｔｅｘ、撚り数２５０回／ｍ、平均繊維長７２ｍｍ）２本使用し、これに添え糸１３，１４として４４ｔｅｘのポリプロピレン（ＰＰ）スリットヤーン２本を引き揃えたものを芯糸とした。この芯糸の表面に、幅２ｍｍ、厚み５０μｍ、４４ｔｅｘのＰＰスリットヤーンをＺ撚りで２本（１５ａ，１５ｂ）、Ｓ撚りで２本（１６ａ，１６ｂ）カバーリングマシンを用いてカバーリングすることで１本の複合糸２０を形成した。Ｓ撚り、Ｚ撚りとも１ｍあたり３００回巻き付けた。ラミー紡績糸とＰＰ糸の割合は、重量比で５０：５０であった。なお、カバーリング後の複合糸の拡大写真を３カ所撮影し、写真上で１ｃｍの糸長さの範囲について、紡績糸面積及び被覆していない部分の面積を元に、スリットヤーンが芯糸をカバーリングする被覆率を算出したところ、３カ所平均で９９％の被覆率であった。

この複合糸２０を用いて図６Ａ〜Ｃに示すプレス法により成形体を作製した。すなわち、メタルフレーム２に、複合糸１ａ、１ｂを図６Ａのように一方向に巻きつけた。複合糸の巻きつけ回数は２６回とし、複合糸１ａの本数は幅２０ｍｍに対し、上下それぞれ２６本であり、合計５２本であった。また、複合糸１ｂも同様に合計５２本である。なお、図６Ａに示すとおりメタルフレーム２に一定間隔に２箇所巻き付けた。この巻きつけた複合糸に、図６Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型４，５によって複合糸２０を加熱加圧し、溶融一体化させた。ＰＰスリット糸の融点が１６４℃であったので、金型温度は１９０℃と２００℃に設定した。圧力は１０ＭＰａ、時間を１０分とした。

得られた成形品を長さ１８０ｍｍにカットし、引張試験片（長さ１８０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み約１．２ｍｍ）を作製した。なお、引張試験は、ＪＩＳ Ｋ ７０５４：１９９５に準じ、オートグラフ（島津製作所製：ＡＧ−ＩＳ）を用いて、つかみ具間距離１００ｍｍ、試験速度１ｍｍ／ｍｉｎで行った。これらの成形体の引張試験結果を表１に示す。金型温度２００℃、５分で得られた成形体の含浸状態を示す光学顕微鏡により観察した断面写真を図８Ａに示し、同２００℃、１０分で得られた成形体の含浸状態を示す断面写真を図８Ｂに示す。これらの写真の倍率は下線の長さ１ｍｍとして示す（図９〜１３においても同じ）。

（比較例１）
ラミーの紡績糸（１６７ｔｅｘ）１本と３７．８ｔｅｘのＰＰフィラメントヤーン３本を引き揃えたものを、３７．８ｔｅｘのＰＰフィラメント１本でカバーリングマシンを用いてカバーリングすることで１本の複合糸を形成した以外は、実施例１と同様とした。これらの成形体の引張試験結果を表１に示す。金型温度２００℃、５分で得られた成形体の含浸状態を示す断面写真を図９Ａに示し、同２００℃、１０分で得られた成形体の含浸状態を示す断面写真を図９Ｂに示す。

（備考１）ラミー糸：糸切れあり、成形不良となった。

表１から明らかなとおり、実施例１は比較例１に比べて、引張強度及び弾性率は弾性率及び強度とも高いことが確認できた。また、図８Ａ−Ｂ（実施例１の含浸状態を示す断面写真）及び図９Ａ−Ｂ（比較例１の含浸状態を示す断面写真）から、実施例１で得られた糸は、比較例１のそれと比べて芯糸内部に空洞が少なく、樹脂が良く浸透していることが分かる。

（実施例２）
本実施例においては、図２に示すような構造の複合糸２１を作製した。先ず天然繊維糸１７としてラミーの紡績糸（１６７ｔｅｘ）１本を使用し、幅２ｍｍ、厚み５０μｍ、４４ｔｅｘのＰＰスリットヤーン２本（１８，１９）を、Ｚ撚りで１本（１８）、Ｓ撚りで１本（１９）カバーリングマシンを用いてカバーリングすることで１本の複合糸２１を形成した。Ｓ撚り、Ｚ撚りとも１ｍあたり３００回巻き付けた。ラミー紡績糸とＰＰ糸の割合は、重量比で４３：５７であった。なお、カバーリング後の複合糸の拡大写真を３カ所撮影し、写真上で１ｃｍの糸長さの範囲について、紡績糸面積及び被覆していない部分の面積を元に、スリットヤーンが芯糸をカバーリングする被覆率を算出したところ、３カ所平均で９９％の被覆率であった。

得られた複合糸２１を用いて、図６Ａ〜Ｃに示すプレス法により成形体を作製した。このとき、メタルフレーム２への複合糸の巻きつけ回数は５２回とし、複合糸１ａの本数は幅２０ｍｍに対し、上下それぞれ５２本であり、合計１０４本であった。また、複合糸１ｂも同様に合計１０４本である。上記以外は、実施例１と同様に実施した。金型温度２００℃、５分で得られた成形体の含浸状態を示す断面写真を図１０Ａに示し、同２００℃、１０分で得られた成形体の含浸状態を示す断面写真を図１０Ｂに示す。比較として、比較例１で得られた糸を使用した。これらの成形体の引張試験結果を表２に示す。

（備考１）ラミー糸：糸切れあり、成形不良となった。

表２から明らかなとおり、実施例２は比較例１に比べて、引張強度及び弾性率は弾性率及び強度とも高いことが確認できた。また、図１０Ａ−Ｂ（実施例２の含浸状態を示す断面写真）から、実施例２で得られた糸は、実施例１と同様、芯糸内部に空洞が少なく、樹脂が良く浸透していることが分かる。

（実施例３）
本実施例においては、図３に示すような構造の引き揃え糸３０を作製した。天然繊維糸３１としてラミーの紡績糸（１６７０deci tex、撚り数２５０回／ｍ、平均繊維長７２ｍｍ）１本を使用し、これに引き揃え糸３２ａ〜３２ｄとして、４４４deci texのポリプロピレン（ＰＰ）スリットヤーン４本を引き揃えた。スリットヤーン４２ａ〜４２ｄは、幅１．２ｍｍ、厚み５０μｍであった。ラミー紡績糸とＰＰ糸の割合は、ラミー４８質量％、ＰＰ５２質量％であった。

この引き揃え糸３０を用いて図６Ａ〜Ｃに示すプレス法により成形体を作製した。すなわち、メタルフレーム２に、引き揃え糸１ａ、１ｂを図６Ａのように一方向に巻きつけた。引き揃え糸の巻きつけ回数は５２回とし、引き揃え糸１ａの本数は幅２０ｍｍに対し、上下それぞれ５２本であり、合計１０４本であった。また、引き揃え糸１ｂも同様に合計１０４本である。なお、図６Ａにあるとおりメタルフレーム２に一定間隔に２箇所巻き付けた。この巻きつけた糸に、図６Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型４，５によって引き揃え糸２０を加熱加圧し、溶融一体化させた。ＰＰスリット糸の融点が１６４℃であったので、金型温度は１９０℃（実験番号１）と２００℃（実験番号２）に設定した。圧力は１０ＭＰａ、成型時間を５分とした。

得られた成形品を長さ１８０ｍｍにカットし、引張試験片（長さ１８０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み約１．２ｍｍ）を作製した。なお、引張試験は、ＪＩＳ Ｋ ７０５４：１９９５に準じ、オートグラフ（島津製作所製：ＡＧ−ＩＳ）を用いて、つかみ具間距離１００ｍｍ、試験速度１ｍｍ／ｍｉｎで行った。この実験の条件を表３に示し、成形体の引張試験結果を表４に示す。

金型温度１９０℃、５分の成形品を光学顕微鏡により観察した断面写真を図１１Ａ〜Ｃに示す。図１１Ａは成形体の幅方向に切断した断面写真、図１１Ｂ〜Ｃは図１１Ａの拡大断面写真である。図１１Ｂ〜Ｃから明らかなとおり、断面にはボイトは見られず、ＰＰがラミー糸内に均一に浸透していた。金型温度２００℃、５分の成形品の断面観察写真を図１２Ａ〜Ｃに示す。断面観察写真から、ＰＰとラミー繊維の複合一体化成形ができていることが確認できた。

（実施例４）
図４に示すような構造の引き揃え糸４０を作製した。実施例３で使用した引き揃え３０を使用し、これにＰＰフィラメント（９４deci tex、巻き付け数２００回／ｍ）４１を巻き付けた。得られた複合糸４０を用いて、実施例３と同様に成形した。この実験の条件を表３に示し、成形体の引張試験結果を表４に示す。なお、ラミー紡績糸とＰＰ糸の割合は、実施例３の複合糸とほぼ同じであった。

（比較例２）
図５示すような構造の引き揃え糸５０を作製した。天然繊維糸５１としてラミーの紡績糸（１６７０deci tex(1500d)、撚り数２５０回／ｍ、平均繊維長７２ｍｍ）１本を使用し、これに巻き付け糸として３７８deci tex(340d)のポリプロピレン（ＰＰ）フィラメントヤーン４本をカバーリング糸として巻きつけた。フィラメントヤーン５２ａ〜５２ｂはＳ撚りであり、５２ｃ〜５２ｄはＺ撚りである。得られた引き揃え糸５０を用いて、実施例３と同様に成形した。この実験の条件を表３に示し、成形体の引張試験結果を表４に示す。

金型温度２００℃、５分の成形品を光学顕微鏡により観察した断面写真を図１３Ａ〜Ｂに示す。図１３Ａは成形体の幅方向に切断した断面写真、図１３Ｂは図１３Ａの拡大断面写真である。図１３Ｂから明らかなとおり、断面にはボイトが観察され、ＰＰがラミー糸内に不均一に浸透していた。

（比較例３）
前記特許文献３に開示されている、天然繊維糸と合成樹脂フィルムとを溶融一体化した繊維強化樹脂成形体の例を示す。天然繊維糸としてラミーの紡績糸（１６７０deci tex(1500d)、撚り数２５０回／ｍ、平均繊維長７２ｍｍ）１本を使用し、図６Ａに示すようにメタルフレーム２に一方向に巻きつけた。巻きつけ回数は５２回とし、糸１ａの本数は幅２０ｍｍに対し、上下それぞれ５２本であり、合計１０４本であった。また、糸１ｂも同様に合計１０４本とした。図６Ａにあるとおりメタルフレーム２に一定間隔に２箇所巻き付けた。この巻きつけた糸１ａ，１ａ間、糸１ｂ，１ｂ間、糸１ａ，１ｂと金型４の間、糸１ａ，１ｂと金型５の間にそれぞれ厚み２００μｍ、幅２０ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）フィルムを配置し、図６Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型４，５によって加熱加圧し、溶融一体化させた。金型温度は１９０℃（実験番号１）と２００℃（実験番号２）に設定した。圧力は１０ＭＰａ、成型時間を５分とした。この実験の条件を表３に示し、成形体の引張試験結果を表４に示す。

表４から明らかなとおり、実施例３〜４は比較例２〜３に比べて、弾性率は高いことが確認できた。また、図１１〜１２（実施例３の含浸状態を示す断面写真）及び図１３（比較例２の含浸状態を示す断面写真）から、実施例３で得られた糸は、比較例２のそれと比べて芯糸内部に空洞が少なく、樹脂が均一に浸透していることが分かる。加えて、比較例３のフィルムスタック法は、ＦＲＴＰ成形時に合成樹脂フィルムを積層する操作が必要であり、操作性が悪く生産性が低下するとともに、成形温度が低い場合において、熱可塑性樹脂を天然繊維糸内に均一に含浸させることが困難であった。

１ａ〜１ｆ，２０，２１，３０，４０，５０ 複合糸
２ メタルフレーム
４，５ 熱プレス金型
６ 編針
７，８ ステッチング糸
１１，１２，１７，３１，５１ 天然繊維糸
１３，１４，３２ａ〜３２ｄ 添え糸のスリットヤーン
１５ａ〜１５ｂ，１６ａ〜１６ｂ，１８，１９ 巻き付け糸のスリットヤーン
４１，５２ａ〜５２ｄ 巻き付けフィラメント

Claims (10)

1. 天然繊維を含む糸と、合成樹脂からなるスリットヤーンを含む繊維強化樹脂（ＦＲＰ）用糸であって、
   前記天然繊維を含む糸を芯糸とし、前記芯糸の周囲に合成樹脂からなるスリットヤーンを巻きつけて被覆するか又は引き揃え、
   前記スリットヤーンはＦＲＰにしたときにマトリックス樹脂となる熱可塑性合成樹脂とすることを特徴とする繊維強化樹脂用複合糸。
2. 前記スリットヤーンは、前記芯糸の表面をＳ方向に巻かれているスリットヤーンと、Ｚ方向に巻かれているスリットヤーンからなる請求項１に記載の繊維強化樹脂用複合糸。
3. 天然繊維を含む糸は、１本又は複数本の糸である請求項１に記載の繊維強化樹脂用複合糸。
4. 前記芯糸には、さらに１本又は複数本のスリットヤーンを添え糸として加える請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂用複合糸。
5. 前記天然繊維糸は、麻の紡績糸である請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂用複合糸。
6. 前記天然繊維糸と前記スリットヤーンの配合割合は、重量比で天然繊維糸：スリットヤーン＝８０：２０〜２０：８０の範囲である請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂用複合糸。
7. 前記天然繊維を含む糸は単糸であり、前記スリットヤーンは複数本である請求項１〜６のいずれか１項記載の繊維強化樹脂用複合糸。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂用複合糸を、織物、編み物、多軸挿入たて編み物、又は組み物とした繊維強化樹脂用中間体。
9. 請求項８に記載の繊維強化樹脂用中間体を、前記スリットヤーン樹脂の融点以上の金型温度に加熱してプレス成形した繊維強化樹脂成形体。
10. 請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂用複合糸を少なくとも一方向に配列し、前記スリットヤーン樹脂の融点以上の金型温度に加熱してプレス成形した繊維強化樹脂成形体。

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