JPS63270834A - 複合成形用シ−ト及びその製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、空どう率が少なく且っ引張強度が大きい複合
成形用シート及びその製造法に関する。

（従来の技術） 熱可塑性有機と強化材からなる複合シートにおいて、溶
融粘度の高い熱可塑性有機を該強化材に含浸せしめたも
のがいろいろと提案されている。

例えば、ガラス繊維ストランドを静電気を利用して開繊
し、熱可塑性有機の粉末を付着した後加熱溶融し、テー
プ伏ストランドを成形するもの（特公昭４７−３８４８
７号公報参照）、熱可塑性有機の粉末を付着させた強化
繊維のストランドに柔軟性熱可塑性有機を被覆コーティ
ングした柔軟性ストランドを製造し、該柔軟性ストラン
ドを用いて織物等にして熱成形するもの（特開昭６０−
３８１５６号公報参照）、さらに、弾性率５ｔ／ｌ■１
以上の強化繊維材料炭素繊維５〜５０重量％と成形条件
下で溶融可能の熱可塑性有機杖マトリ、ラス重合体９５
〜５０重量％よりなり、両繊維が均一に混合された炭素
繊維強化複合材料成形用混合繊維マット（特公昭６２−
１９ｆ３９）や、炭素繊維などの強化材を芯にしてその
まわりを熱可塑性繊維でカバリングしたカバード糸で編
織物を作り、圧力下で加熱成形するものが提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 第１のガラス繊維ストランドを静電気を利用して開繊し
、熱可塑性有機の粉末を付着した後加熱溶融するものは
、繊維ストランドと粉末との混合が充分でなく、また、
結合材を用いたとしても粉末がどうしても成形前に分離
してしまう場合が多く、このため引張強度の充分なもの
は得られにくかった。

第２の熱可塑性有機の粉末を付着させた強化繊維のスト
ランドに柔軟性ストランドを用いて織物等にして熱成形
するものは、第１のものと同じく粉末が分離しゃすく引
張強度が低いという欠点を有し、また方法的にも熱可塑
性有機の粉末と柔軟性熱可塑性有機とを別々の工程で付
与するなど工程が複雑になるという欠点ををしていた。

第３の炭素繊維と溶融可能の熱可塑性繊維状マトリック
ス重合体とが均一に混合されたものは、両者の繊維がラ
ンダムな方向に重なり合うたマットであり、従って成形
した場合には空どう率が必ずしも低くならず、また、ス
テープルファイバーの形態で用いるため工程的にコスト
がかかる難点を有していた。

第４の強化材を芯にしてそのまわりを熱可塑性繊維でカ
バリングしたカバード糸で編織物にするものは、成形後
において空どう率は大きく、また引張強度も低いという
欠点を有していたし、方法的にも高品質のものが得られ
にくかった。

本発明は、従来の複合成形用シートとは異なり空どう率
が少なくしかも引張強度が高い複合成形用シートとその
製造法とを提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる問題点を解決するために次のような手
段をとるものである。すなわち、本発明は、成形条件下
で溶融可能の熱可塑性有機フィラメント２０〜９５重量
％と耐熱性フィラメント８０〜５重量％との混繊糸から
なる編織物であることを特徴とする複合成形用シート、
及び成形条件下で溶融可能の熱可塑性打機マルチフィラ
メント糸色耐熱性マルチフィラメント糸とを後者の割合
が５〜８０重量％となるように混繊して混繊糸を作り、
ついで該混繊糸を用いて編織物を製編織することを特徴
とする複合成形用シートの製造法である。

以上に本発明の詳細な説明する。本発明において、混繊
糸が用いられるのは、耐熱性にフィラメントと成形条件
下で溶融可能の熱可塑性有機フィラメントとが均一に混
繊されているために成形段階に前記熱可塑性を機フィラ
メントが溶融して耐熱性フィラメントのみになったとき
に空どう率が少なくなり、ひいては耐熱性フィラメント
からなる編織物の引張強度が大となるためである。前記
耐熱性フィラメントとは、融点又は分解点が４５０℃以
上であるフィラメントをいい、例えばポリパラフェニレ
ンテレフタルアミド繊維、ポリメタフェニレンイソフタ
ルアミド繊維などの全芳香族ポリアミド繊維のフィラメ
ント、ガラス繊維、及び炭素繊維などが挙げられる。該
耐熱性フィラメントが前記混繊糸の中で占める割合は５
〜８０重量％の範囲にする。５重量％未溝の場合には成
形後のシートの引張強度が低く、他方８０重量％をこえ
ると逆に混繊状態が悪くなって空どう率が多くなり、ひ
いては引張強度が低くなるので好ましくない。

他方、前記耐熱性フィラメントと混繊されている熱可塑
性有機フィラメントは、前記耐熱性フィラメントに影響
を及ぼさない成形条件下において溶融可能でなければな
らない。けだし、熱可塑性有機フィラメントを溶融して
接着剤としての役目を果たせるためである。この意味か
ら、該熱可塑性有機フィラメントは２０〜９５重量％を
古めなければならない。２０重量％未溝になると接着効
果が少なく、また９５重量をこえるとシートの引張強度
が低下してしまう。この熱可塑性有機フィラメントとし
ては、次のものがあげられる。すなワチ、ポリエチレン
、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ナイロン６、
ナイロン６６等のポリアミド類、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル
類さらにはポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエ
ーテルケトン等の高耐熱性ポリマーなどほとんどの繊維
の適用が可能である。

なお、前記耐熱性フィラメントは、太さが１〜１０デニ
ールが好ましく、さらには１〜３デニールが好ましい。

これは、空どう率を少なくするとともに、引張強度を高
くするためである。

また、前記熱可塑性有機フィラメントは、太さく が１〜１０デニールが好まし、さらには１〜３デ△ ニールが好ましい。これも空どう率を少なくして優れた
複合成形シートとするためである。前記混繊糸の太さは
、１００〜１００００デニールが好ましく、またフィラ
メントは１０〜１０００本が好ましい。これは、加工性
、生産性の点から特に編織工程及び溶融成形においても
加工しやすいとの理由にもとづくものである。

次に、前記混繊糸を用いて織物を製織するに際し、組織
としては三原組織である平織、綾織、朱子織はもちろん
のこと、それらの誘導組織である斜子織、うね織、破れ
綾織、杉綾織などがあげられる。また通常ガラス繊維を
用いた強化布の織組織として用いられている目抜平織、
からみ織、模紗織等、用途により種々の織組織が考えら
れるがこれらに限定されるものではない。さらに溶融成
形シートを一方向強化材または斜交積層板として使用す
る場合には、経糸および緯糸のどちらか一方、好ましく
は経糸に該混繊糸を用い、他の一方に該混繊糸に用いた
ものと同種類の熱可塑性有機繊維を用いて製織し、所定
枚数、所定角度に積層したのち溶融成形することにより
達成される。

また、該混繊糸を用いて編地を構成するに際しては経編
、丸編、横編のいずれの方式でも良く、またいかなる編
組織でも良い。とりわけ、製編後、溶融成形した成形シ
ートでの強力利用率を高めるためには、該混繊糸は、編
目を形成しないで、レイインまたはタックインの形で編
込まれている方が好ましく、より好ましくはレイインで
ある。

経編方式でレイインを与える編組織としては該混繊糸の
経糸をＯ−０／１−１の筬運動などで挿入編させること
によって可能であり、この編地は縦方向に高度に強化さ
れたものとなる。また縦方向、横方向の両方向を高度に
強化するためには前記経糸挿入編に加えて緯糸挿入編を
付加すれば良い。これらの編地は経編機で容易に製編可
能である。

丸編や横編については一方向のみの強化に優れているた
め、該編地を所望の方向に積層することにより一方向強
化材または斜交積層板として使用することが可能である
。なお、前記編織物の目付は１００〜１０００ｇ／／が
好ましく、特に２００〜８００ｇ／ｊが好ましい。

ここで、複合成形用シートの製造法について説明する。

まず、成形条件下で溶融可能の熱可塑性何機マルチフィ
ラメント糸と耐熱性マルチフィラメント糸を高電圧例え
ば１００　Ｃｌｏｌｔ以上５０００Ｖｏｌｔ以下の電圧
をかけて開繊して混繊するか、又はインターレース法（
特公昭３Ｂ−１２２３０号、特公昭３７−１１７５号公
報参照）により両方のマルチフィラメント糸を混繊して
混繊糸を製造する。

インクレース法は、糸軸とほぼ平行に２個またはそれ以
上の渦流乱流帯域をつくり、この帯域にフィラメント糸
を導いてループやクリンプを生じない程度に張力をかけ
、非かさ高性の緊密なストランドを製造する技術である
。インターレース法の原理は流体がフィラメント軸に対
して垂直になるよう衝突させると同時にフィラメントに
対し平行な乱渦流を生じるように構成しこの乱渦流が糸
の張力および流体の速度または圧力に応じた程度にフィ
ラメント束を分繊し、同時にまったく不作為に個々のフ
ィラメントに仮燃をかけたたみ込みインクレースさせる
ものである。得られるインタレースの度合いは張力、流
体圧、オーバーフィード率、フィラメントのデニール、
フィラメント数、糸のモジユラスなどに影響される。

混繊の手段として、インタレース法は、マルチフィラメ
ント糸を生産生高く、均一に混繊して複合成形用シート
にしたときに空どう率を低く下げること材できるので好
ましい。インターレースにおけるとくに重要なポイント
はオーバーフィード率、張力、流体圧力およびデニール
、フィラメント数である。耐熱性繊維は一般に熱可塑性
有機繊維に比ベモジュラスが高いため、オーバーフィー
ド率をやＮ高く、好ましくは５〜１０％に設定すること
が重要である。熱可塑性有機繊維は含有率に応じ耐熱性
繊維のオーバーフィード率を基窄に設定すればよい。同
様に張力および流体圧力においても耐熱性繊維を基準と
して従来の衣料用糸の製造条件に比べてや＼高い条件で
加工することがポイントとなる。とくに、流体圧力は均
一な混合を得るためには１０〜５０ｐｓｉｇ好ましくは
３０〜６０ｐｓｉｇが好適である。また、均一な混繊に
は上述の条件の他に混繊する繊維のデニールおよびフィ
ラメント数も重要である。乱渦流域内における混繊は線
密度と密接に関係し、均一な混繊を得るには同一線密度
であることが好ましい。

次に、炊上の混繊糸を用いてすでに述べたような三原組
織の平織、綾織、朱子織及びこれらの変化組織又は経編
、丸編、横編その他の編地に編成する。なお、織物の場
合には経糸密度（本／インチ）は１０〜１００木／イン
チ、緯糸密度（本／インチ）は１０〜１００本／インチ
が空どう率を下げる上で好ましい。

ところで、以上のようにして得られた編織物からなる複
合成形用シートを用いて成形する例を以下に示す。前記
複合成形用シートは、二次加工プロセスにおける使用の
ために所定の大きさに裁断され、成形品の重量に等しく
なる枚数を重ねてブランクとされる。次いで熱可塑性「
機繊維の軟化点より高い温度、好ましくは該熱可塑性有
機繊維を溶融させるに充分な温度に予熱された該ブラン
クをチャージする。最後に金型をプレスし、て所望の形
態に成形する。プレス圧力は通常、投影面積に対して５
０〜１５０　ｋｇ　／　ｗａ■３が必要であり、加圧速
度は速いほど好ましく１〜２秒が好適である。金型の温
度は熱可塑性を機繊維の融点以下が好ましく、冷却時間
は成形品のもっとも厚い部分の厚さにより決定される。

また該複合成形用シートはあらかじめ熱間ブレスロール
等により、熱可塑性有機繊維を溶融含浸せしめたものを
ブランクに使用し、予熱温度を熱可塑性有機繊維の融点
以下とし塑性変形による固相スタンピングに供すること
もできる。

（実施例） 実施例１〜３ 耐熱性マルチフィラメント糸としてポリバラフェニレン
テレフタルアミド繊維のマチフィラメント糸を、熱可塑
性育種マルチフィラメント糸としてポリエチレンテレフ
タレートマルチフィラメント糸（４５０デニール、１４
４フイラメント、フェノール／テトラクロルエタン＝６
０／４０の混合溶媒中３０℃で測定した極限粘度０．６
０）を用い、第１表に示す割合で、２対の向い合った流
体導管（４カ所）が開口しているインターレースノズル
で混繊糸を製造した。流体圧力を５０ｐｓｉｇとし約５
００ｍ／分の速度で乱渦流域で混繊して第１表に示す割
合の混繊糸を製造した。

ついで、該混繊糸を経糸とし、該混繊糸に用いたものと
同一のポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント
糸（詳細は実施例中に示す。）を緯糸とし第１表に示す
経糸密度、緯糸密度で平織物を製織した。該平織物より
２０　ｃ＋＋　Ｘ　２０　ｃ＋ｍの寸法で切り出したシ
ートをブランクとし、８０℃、１６時間、Ｑ、ｌｍｍＨ
ｇ以下の条件で真空乾燥を行い、３枚のシートを各層の
混繊糸が同一方向になるように重ねて積層シートを作っ
た。該積層シートを予め３００℃に加熱した金型に充填
し、軽荷重で３〜５分間予熱、溶融し、その後５０〜７
０ＫＧＦ／ｅＪの圧力で加熱圧縮成形を行った。金型か
ら取り出す前に加圧下で６０℃まで急冷した。以上の手
順で溶融成形することにより混繊糸及び緯糸に用いたポ
リエチレンテレフタレートフィラメントは溶融し、含浸
してポリバラフェニレンテレフタルアミド繊維のみが強
化材として残り、一方向強化積層板を得た。この一方向
強化積層板について繊維含有率（溶融温度を熱可塑性有
機繊維の融点以上４５０℃未溝の温度にしてＪＩＳ　　
Ｋ　　７０５２に準拠）と引張強度（ＪＩＳＫ　　７０
５４に準拠してボリパラフエニ１／ンテレフタルアミド
繊維の軸方向を試験的試験片の長手方向とした。）とを
測定して第１表に示した。なお、従来法として、ポリバ
ラフェニレンテレフタルアミド繊維のマルチフィラメン
ト糸（３８０デニール、２６０フイラメント）を芯糸と
し、ポリエチレンテレフタレートマルチフィラメント糸
をさや糸として、前者の割合を４２重量％となるように
してカバード糸を製造し、該カバード糸を経糸とし、緯
糸として実施例と同じマルチフィラメント糸を用いて、
実施例と同じ方法で強化積層板を製造し、同様にして繊
維含有率、空どう率、引張強度を測定して第１表に示し
た。第１表中で、実施例工〜３は本発明に係り、比較例
１〜２は本発明の範囲を外れるものである。

第　　　　１　　　　表 第１表において、従来法のものは、経糸にカバード糸を
用いたものであるが、強化積層板に成形した場合、熱可
塑性フィラメントが溶融したときに糸構造によって空ど
うが発生しやすく、そのため空どう率が比較的高く、耐
熱性フィラメントの含有率が高いにもかかわらす引張強
度が低かった。比較例１のものは、耐熱性フィラメント
の含ｆｆ率が低いために引張強度が低かった。実施例１
〜３は、耐熱性フィラメントの含を率が適量台まれてい
るために空どう率も低く、引張強度も高かった。比較例
２のものは、耐熱性フィラメントの含有率が極端に多い
ために当然のことなから引張強度は高いものの、空どう
率が高くなり高品位のものにはほど遠いものであった。

（発明の効果） 本発明の複合成形用シートは、熱可塑性何機フィラメン
トと耐熱性フィラメントとが特定の割合で混繊してなる
混繊糸を用いた編織物であるので、成形品の状態におい
て従来のものに比して空どう率が低くしかも引張強度が
高（なり、また本発明の方法によれば従来の方法に比し
て高品質の成形品につながる複合成形用シートを確実に
生産できるという顕著な効果が奏される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形条件下で溶融可能の熱可塑性有機フィラメント
   ２０〜９５重量％と耐熱性フィラメント８０〜５重量％
   との混繊糸からなる編織物であることを特徴とする複合
   成形用シート。 ２、成形条件下で溶融可能の熱可塑性有機マルチフィラ
   メント糸と耐熱性マルチフィラメント糸とを後者の割合
   が５〜８０重量％となるように混繊して混繊糸を作り、
   ついで該混繊糸を用いて編織物を製編織することを特徴
   とする複合成形用シートの製造法。