JP2581073B2

JP2581073B2 - 複合成形用シ−ト及びその製造方法

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Publication number: JP2581073B2
Application number: JP62119892A
Authority: JP
Inventors: 清秀林; 重治杉原; 正睦山根
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPS63288243A

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つ引張強度が大きい複
合成形用シート及びその製造方法に関する。

（従来の技術）熱可塑性樹脂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樹脂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、熱可塑性樹脂の
粉末を付着した後加熱溶融し、テープ状ストランドを成
形するもの（特公昭47−36467号公報参照）、熱可塑性
樹脂の粉末を付着させた強化繊維のストランドに柔軟性
熱可塑性樹脂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60−36156号公報参照）、さら
に、弾性率5t/mm²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繊維状マトリッ
クス重合体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複合繊維マット（特
公昭62−1969）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、熱可塑性樹脂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の熱可塑性樹脂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やすく
引張強度が低いという欠点を有し、また、方法的にも熱
可塑性樹脂の粉末と柔軟性熱可塑性樹脂とを別々の工程
で付与するなど工程が複雑になるという欠点を有してい
た。

第３の炭素繊維と溶融可能の熱可塑性繊維状マットリ
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ったマットであり、従って
成形した場合に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が大きく、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
その製造方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ステープルファイィバーと
耐熱性フイラメントとが分散して混合してなる複合糸か
らなる編織物であり、前記耐熱性フイラメトが該複合糸
の中で５〜80重量％含まれ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有機ス
テープルファイバーの繊維束を精紡機でドラフトしフロ
ントローラから紡出する際、耐熱性マルチフイラメント
糸を開繊し前記フロントローラの上流から全体の中で５
〜80重量％を閉めるように供給して複合糸を製造し、つ
いで該複合糸を用いて編織物を製造することを特徴とす
る複合成形用シートの製造方法である。

以下に本発明を詳細に説明する。本発明において、複
合糸が用いられるのは、耐熱性フイラメントと成形条件
下で溶融可能の熱可塑性有機ステープルファイバーとが
分散して混合されているために成形段階に前記熱可塑性
有機ステープルファイバーが溶融して耐熱性フイラメン
トのみになったときに空どう率が少なくなり、ひいては
耐熱性フイラメントからなる編織物の引張強力が大とな
るためである。前記耐熱性フイラメントとは、融点又は
分解点が450℃以上であるフイラメントをいい、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
ド繊維のフイラメント、及びガラス繊維などが挙げられ
る。該耐熱性フイラメントが前記複合糸の中で占める割
合は５〜80重量％の範囲にする。５重量％未満の場合に
は成形後のシートの引張強度が低く、他方80重量％をこ
えると逆に混合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、前記耐熱性フイラメントと混合されている熱可
塑性有機ステープルファイバーは、前記耐熱性フイラメ
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
なけれならない。けだし、熱可塑性有機ステープルファ
イバー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、該熱可塑性有機ステープルファイ
バーは20〜95重量％を占めなければならない。20重量％
未満になると接着効果が少なく、また95重量をこえると
シートの引張強力が低下してしまう。この熱可塑性有機
ステープルファイバーとしては、次のものがあげられ
る。すなわち、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、前記耐熱性フイラメントは、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、前記熱可塑性有機ステープルファイバーは、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。前記耐熱性フイラメント
と前記熱可塑性有機ステープルファイバーとは分散して
混合している。ここに分散して混合とは、前記耐熱性フ
イラメントと前記熱可塑性有機ステープルファイバーと
が入りまじって集合していることをいうが、これは、前
記熱可塑性有機ステープルフィバーを溶融したときに空
どう率を下げるためである。

前記複合糸の撚係数（インチ式）として２〜４の範囲
のものが好ましく、さらには2.5〜3.5の範囲が好まし
い。

また、該複合糸の太さは、英式綿番手で１〜50′^Sが
好ましく、含まれる耐熱性フイラメントの数は、好まし
くは10〜1000本、さらに好ましくは100〜600本である。

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、前記複合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
ましくは経糸に該複合糸を用い、他の一方に該複合糸に
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、該複合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
は該混織糸は網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０−0/1−１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
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/m²が好ましい。とくに好ましくは200〜800g
/m²である。

ここで、複合成形用シートの製造方法について説明す
る。

成形条件下で溶融可能な熱可塑性有機ステープルファ
イバーの繊維束例えばスライバー、粗糸などを用いて精
紡機で紡出する際に、耐熱性マルチフイラメント糸を開
繊し、前記精紡機のフロントローラの上流から供給して
前記ドラフトされつつある熱可塑性有機ステープルファ
イバーの繊維束と重ねて集束例えば加撚して複合糸とす
る。

開繊の手段としては、500ボルト以上好ましくは1000
ボルト以上の電圧をかえて開繊する電気開繊法、前記耐
熱性マルチフイラメント糸に張力をかけついで弛緩して
開繊する緊張弛緩法があげられるが、前者の電気開繊法
が安定して開繊できる点で好ましい。

また、前記の集束の手段としては、前述の加撚のほか
に流体仮撚、インターレースによる集束などがあるが、
甘撚で加撚する手段が熱可塑性有機ステープルファイバ
ーを前記複合糸の中で均一に配列させる意味で好まし
い。

次に、叙上の複合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本／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
有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十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50
〜150kg/mm²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有機繊
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プ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耐熱性マルチフイラメント糸としてポリパラフェニレ
ンテレフタルアミド繊維のマルチフイラメント糸を、熱
可塑性有機ステープルファイバーとしてポリエチレンテ
レフタレートステープルファイバー（フェノール／テト
ラクロルエタン＝60/40の混合溶媒中30℃で測定した極
限粘度が0.6である。）の３デニール51mmの等長カット
を用いて複合糸を製造した。すなわち、３デニール51mm
のステープルファイバーを混打綿、カード、練条、粗紡
の各工程を通して粗糸を製造し、ついで精紡機に仕掛け
て紡出する際、前記ポリパラフェニレンテレフタルアミ
ド繊維のマルチフイラメント糸に5000ボルトの電圧をか
けて開繊し、精紡機のフロントローラの上流から供給し
てドラフトされつつある粗糸に重ねて加撚して巻き取っ
た。詳細については第１表に示す。

ついで、該複合糸を経糸に用い、前記のポリエチレン
テレフタレートステープルファイバーと同一の極限粘度
を有するポリエチレンテレフタレートマルチフイラメン
ト糸を緯糸に用い、第１表に示す経緯密度で平織物を製
織した。

該平織物より20cm×20cmの寸法で切り出したシートを
３枚積層してブランクとし、80℃、16時間、0.1mmHg以
下の条件で真空乾燥を行った。この積層シートを予め30
0℃に加熱した金型に充填し軽荷重で３〜５分間予熱
し、溶融し、次いで50〜70kgf/cm²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、複合糸
及び緯糸に用いたポリエチレンテレフタレートステープ
ルファイバーは、溶融、含浸され、ポリパラフェニレン
テレフタルアミド繊維のみが強化剤として残った強化積
層板を得た。該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℃未満の温度にし
てJISK7052に準拠）と、空どう率（JISK7053に準拠）
と、引張強度（JISK7054に準拠）とを測定して第１表に
示した。

なお、従来法として、ポリパラフェニレンテレフタル
アミド繊維のマルチフイラメント糸（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
トマルチフイ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イ
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１〜３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表から明らかなように従来法のカバード糸を用い
た強化積層板は、引張強度が大きいものの空どう率が大
きく厚さむらが目立って品質的に問題があった。比較例
１は、空どう率が低いものの、引張強度が低く強化積層
板としてふさわしくなかった。耐熱性フイラメントの含
有率が少なすぎるためである。比較例２は、耐熱性フイ
ラメント含有率が90重量％と多く、そのため空どう率が
6.7％と多く品質的に問題が多かった。実施例１のもの
は、耐熱性フイラメント含有率が充分多くないので引張
強度が若干低目を示していたが、空どう率が小さく良好
であった。実施例２、３のものは、耐熱性フイラメント
含有率がある程度まで含まれているため空どう率が小さ
く引張強度も大きかった。

（発明の効果）本発明の複合成形用シートは、熱可塑性有機ステープ
ルファイバーと耐熱性フイラメントとが特定の割合で複
合してなる複合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
引張強度が高くなり、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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成形条件下で溶融可能の熱可塑性有機ステ
ープルファイバーと耐熱性フイラメントとが分散して混
合してなる複合糸からなる編織物であり、前記耐熱性フ
イラメントが該複合糸の中で５〜80重量％含まれること
を特徴とする複合成形用シート。
【請求項２】成形条件下で溶融可能の熱可塑性有機ステ
ープルファイバーの繊維束を精紡機でドラフトしフロン
トローラから紡出する際、耐熱性マルチフイラメント糸
を開繊し前記フロントローラの上流から全体の中で５〜
80重量％を占めるように供給して複合糸を製造し、つい
で該複合糸を用いて編織物を製造することを特徴とする
複合成形用シートの製造方法。