JPH01111037A - Molding composite fiber cloth - Google Patents

Molding composite fiber cloth

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JPH01111037A
JPH01111037A JP62264576A JP26457687A JPH01111037A JP H01111037 A JPH01111037 A JP H01111037A JP 62264576 A JP62264576 A JP 62264576A JP 26457687 A JP26457687 A JP 26457687A JP H01111037 A JPH01111037 A JP H01111037A
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JP
Japan
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fibers
fiber
ultra
matrix
composite
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JP62264576A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tanaka
田中 敏巨
Shigeharu Sugihara
杉原 重治
Hiroshi Yasuda
浩 安田
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To obtain a composite fiber cloth having excellent strength, elastic modulus and processability and widely utilizable as a reinforcing material for automobile part such as radial tire and various structural parts of machines by compositing an ultra-high tenacity polyethylene fiber with a thermoplastic fiber. CONSTITUTION: The objective composite fiber cloth enabling uniform impregnation of a matrix into reinforcing fiber, generating little voids, having little influence of the melt-molding temperature on the physical properties of the reinforcing fiber, free from the deterioration of performance, etc., end exhibiting good workability by combining and compositing (A) an ultra-high tenacity polyethylene fiber having a tensile strength of >=20 g/de, preferably >=30 g/de and composed of an ultra-high polymer polyethylene having a weight-average molecular weight of >=1×10<5> with (B) a thermoplastic fiber having a melting point lower than the ultra-high tenacity polyethylene fiber by >=10 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は強度、弾性率及び加工性の優れた複合材料とし
ての布帛に関するものであって、ラジアルタイヤなどの
自動車部品や各種機械構造部品或は圧力容器やバイブな
どの強化材として広汎な分野で利用することができるも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a fabric as a composite material with excellent strength, elastic modulus, and workability, and is suitable for use in automobile parts such as radial tires, various mechanical structural parts, and the like. can be used in a wide range of fields as a reinforcing material for pressure vessels, vibrators, etc.

[従来の技術] 熱可塑性樹脂をマトリックスとし強化繊維を分散材とし
・て使用した複合強化材としては、例えば静電気を利用
してガラス繊維ストランドを開繊し、熱可塑性樹脂粉末
を付着したあと加熱溶融してテープ状ストランドを成形
する方法(特公昭47−36467)、或は熱可塑性樹
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
可塑性樹脂を被覆して柔軟性ストランドとし、このスト
ランドを織物等に熱成形する方法(特開昭6O−361
56)等がある。
[Prior art] Composite reinforcement materials using a thermoplastic resin as a matrix and reinforcing fibers as a dispersion material include, for example, opening glass fiber strands using static electricity, attaching thermoplastic resin powder, and then heating. A method of melting and forming a tape-shaped strand (Japanese Patent Publication No. 47-36467), or a method of forming a flexible strand by coating a flexible thermoplastic resin on a reinforcing fiber strand to which thermoplastic resin powder is attached A method of thermoforming into textiles etc.
56) etc.

[発明が解決しようとする問題点] この様な複合材料にあっては、どの様な強化繊維を選択
するか、どの様な手段を用いて高溶融粘度熱可塑性樹脂
(以下マトリックスということがある)を均一にしかも
ボイドが少なくなる様に強化繊維に含浸させるか、或は
どの様な方法によって強化iamの強度や弾性率等の特
性を劣化させることなくマトリックスと強化繊維を溶融
成形するかなどがポイントとなる。
[Problems to be solved by the invention] For such composite materials, what kind of reinforcing fibers should be selected, and what methods should be used to make a high melt viscosity thermoplastic resin (hereinafter sometimes referred to as matrix)? ) should be impregnated into the reinforcing fibers uniformly and with fewer voids, or what method should be used to melt and mold the matrix and reinforcing fibers without deteriorating the properties such as the strength and elastic modulus of the reinforced iam. is the key point.

前記の様な従来の技術を用いて含浸性の良い成形用複合
材料を得るには、マトリックスとしてミクロン単位の粉
末を用いる必要があり、強化繊維の開繊、マトリックス
の付着・溶融、場合によっては被覆等の複雑な工程を要
し、作業性が良くないばかりか、強化繊維の種類によっ
ては溶融成形時の熱影響により強化繊維の特性が劣化し
、成形用複合材の性能を低下させるおそれがあった。
In order to obtain a moldable composite material with good impregnability using the conventional technology as described above, it is necessary to use a micron-sized powder as the matrix, which requires the opening of reinforcing fibers, adhesion and melting of the matrix, and in some cases Not only does it require complicated processes such as coating, which does not have good workability, but depending on the type of reinforcing fiber, the properties of the reinforcing fiber may deteriorate due to the effects of heat during melt molding, which may reduce the performance of the composite material for molding. there were.

本発明はこの様な状況に鑑みてなされたものであって、
マトリックスの含浸性が極めて良好で強度、弾性率及び
加工性に優れた成形用複合繊維布帛を提供することを目
的とするものである。
The present invention was made in view of this situation, and
The object of the present invention is to provide a composite fiber fabric for molding that has extremely good matrix impregnation properties and excellent strength, elastic modulus, and processability.

[問題点を解決する為の手段] 本発明は強度及び弾性率が優れた超高強力ポリエチレン
繊維と該超高強力ポリエチレン繊維より融点が10℃以
上低い熱可塑性繊維とが複合された糸条より形成されて
いることを要旨とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention uses a yarn that is a composite of ultra-high strength polyethylene fibers with excellent strength and elastic modulus and thermoplastic fibers whose melting point is 10°C or more lower than that of the ultra-high strength polyethylene fibers. The main point is that it has been formed.

[作用] 本発明は高強度、高弾性率を有する超高強力ポリエチレ
ン繊維(以下強化繊維ということがある)を使用するも
のであるが、その強度は、本発明に係る成形用複合繊維
から成形した布帛を使用して製造される自動車部品や機
械構造部品等の製品に必要とされる強度を考慮すると、
少なくとも引張強度20g/デニール以上、好ましくは
30g/デニール以上、更に好ましくは45g/デニー
ル以上であることが必要である。
[Function] The present invention uses ultra-high strength polyethylene fibers (hereinafter sometimes referred to as reinforcing fibers) having high strength and high elastic modulus, but the strength is determined by molding from the composite fiber for molding according to the present invention. Considering the strength required for products such as automobile parts and mechanical structural parts manufactured using fabrics made from
It is necessary that the tensile strength is at least 20 g/denier or more, preferably 30 g/denier or more, and more preferably 45 g/denier or more.

デニールに関しては、強化繊維及びマトリックス繊維と
も総デニールが100〜1000デニール(10〜10
0フイラメント)の繊維を用いると、例えば電気開繊法
によって良好な開繊状態が得られ、最終複合成形品中の
マトリックスと強化繊維との混合状態がより均一になり
、優れた複合効果が得られるが、この範囲に限定される
ものではない。
Regarding the denier, the total denier of both reinforcing fibers and matrix fibers is 100 to 1000 deniers (10 to 10
When using fibers with 0 filaments, for example, a good opening state can be obtained by electro-spreading, the mixing state of the matrix and reinforcing fibers in the final composite molded product becomes more uniform, and an excellent composite effect is obtained. However, it is not limited to this range.

この様な強化繊維の製造方法の一例を説明すれば次の通
りである。
An example of a method for producing such reinforcing fibers is as follows.

超高分子量のポリエチレン(例えば重量平均分子量が1
×10I′以上、好ましくはtxto’以上の超高分子
量ポリエチレン)を用いて溶液紡糸し、得られたゲルフ
ァイバーを、延伸ゾーン(入口温度を供給ファイバーの
使用溶媒に対する溶解点よりも高く且つその融点より低
い温度とする一方、出口温度は供給ファイバーの融点よ
りも高く且つ延伸後のファイバーの融点よりも低い温度
とした延伸ゾーン)を通過させながら多段延伸をすると
いった新規な高倍率延伸方法によって得られる。
Ultra-high molecular weight polyethylene (e.g. weight average molecular weight 1
×10I' or more, preferably txto' or more ultra-high molecular weight polyethylene), and the resulting gel fiber is solution-spun using a drawing zone (where the inlet temperature is higher than the melting point of the supplied fiber in the solvent used and whose melting point is The obtained fibers are obtained by a new high-magnification drawing method in which the fibers are drawn in multiple stages while passing through a drawing zone (drawing zone) in which the fibers are drawn at a lower temperature, while the exit temperature is higher than the melting point of the supplied fibers and lower than the melting point of the fibers after drawing. It will be done.

この様にして得られた強化繊維とマトリックス繊維とを
複合して布帛とするが、マトリックス繊維はその融点が
強化繊維の融点より10℃以上低いものであることが必
要である。即ち布帛を溶融成形する場合に強化繊維の融
点に近接した温度で処理されるが、強化繊維とマトリッ
クス繊維の融点差が10℃より小さい場合は、布帛の溶
融成形工程における温度制御が容易でなく、また強化繊
維が熱的影響を受けてその物性が変化し、最終複合成形
品の強度等の性能が劣化するおそれがある。
The thus obtained reinforcing fibers and matrix fibers are composited to form a fabric, but the matrix fibers must have a melting point that is 10° C. or more lower than the melting point of the reinforcing fibers. That is, when fabric is melt-molded, it is processed at a temperature close to the melting point of the reinforcing fibers, but if the difference in melting point between the reinforcing fibers and the matrix fibers is less than 10°C, it is difficult to control the temperature in the fabric melt-molding process. Furthermore, the physical properties of the reinforcing fibers may change under the influence of heat, and there is a risk that the strength and other performance of the final composite molded product may deteriorate.

マトリックス繊維の融点が強化繊維の融点より10℃以
上低い場合はマトリックス繊維の軟化点より高い温度(
好ましくはマトリックス嘩維を溶融させるのに十分な温
度以上の温度)であって、しかも強化繊維の融点より低
い温度範囲で溶融成形することは比較的容易である。従
ってマトリックスの強化繊維への含浸が、均一で且つボ
イドが少なくなる様に十分に行なわれ、しかも強化繊維
の物性が溶融成形温度の影響を受けて性能等の劣化を招
くことがない最終複合成形物を得ることができる。
If the melting point of the matrix fiber is 10°C or more lower than the melting point of the reinforcing fiber, a temperature higher than the softening point of the matrix fiber (
It is relatively easy to melt and mold the reinforcing fibers at a temperature that is preferably at least a temperature sufficient to melt the matrix fibers, but which is lower than the melting point of the reinforcing fibers. Therefore, the impregnation of the reinforcing fibers with the matrix is uniform and sufficient to reduce voids, and the physical properties of the reinforcing fibers are not affected by the melt forming temperature and the performance etc. are not deteriorated in the final composite molding. can get things.

マトリックス繊維としては上記の温度条件を満たす繊維
形成性熱可塑性重合体よりなるものであれば特に制限さ
れず、ポリエチレン繊維、ポリブテン−1繊維等が例示
されるが、前記の方法で製造した強化繊維を使用する場
合は、その融点が147℃であることからマトリックス
繊維としてはポリエチレン繊維(融点110〜137℃
)、ポリブテン−11a維(融点120〜130℃)が
特に好ましい。
The matrix fiber is not particularly limited as long as it is made of a fiber-forming thermoplastic polymer that satisfies the above temperature conditions, and examples thereof include polyethylene fiber, polybutene-1 fiber, etc., but reinforcing fibers produced by the above method When using polyethylene fiber (melting point 110-137°C), the matrix fiber is polyethylene fiber (melting point 110-137°C).
), polybutene-11a fiber (melting point 120-130°C) is particularly preferred.

強化繊維とマトリックス繊維の複合方法としては、非混
繊状態に複合する方法と混繊状態に複合する方法がある
。非混繊状態とは、強化繊維1とマトリックス繊維2が
第1図(断面図)に示す様にサイドバイサイドの形状に
なるか、或は第2図(断面図)に示す様にシースコアの
形状になる場合をいう。前者は引揃え或は合撚により形
成することができ、後者はカバリング法によって形成す
ることができる。
Methods of compositing reinforcing fibers and matrix fibers include a method of compositing them in a non-mixed fiber state and a method of compositing them in a mixed fiber state. The non-mixed fiber state means that the reinforcing fibers 1 and the matrix fibers 2 have a side-by-side shape as shown in Figure 1 (cross-sectional view), or a sheath core shape as shown in Figure 2 (cross-sectional view). This refers to the case where The former can be formed by pulling or twisting, and the latter can be formed by a covering method.

一方混繊状態とは強化繊維1とマトリックス繊維2が、
第3図(断面図)に示す様に相互にほぼ完全に混合して
いる状態をいう0本発明においては混繊、非混繊のいず
れの状態に複合してもよいが、マトリックスが強化繊維
間に均一に分散され、ボイドを少なくし、最終複合成形
物の強度を良好なものとするためには混繊状態に複合す
ることがより好ましい。
On the other hand, in a mixed fiber state, reinforcing fiber 1 and matrix fiber 2 are
As shown in Figure 3 (cross-sectional view), this refers to a state in which the fibers are almost completely mixed with each other. In order to uniformly disperse the fibers, reduce voids, and improve the strength of the final composite molded product, it is more preferable to composite the fibers in a mixed fiber state.

本発明は以上の様にマトリックスとして、粉体を使用す
るのでなく繊維を使用するものであるから、複合工程及
び溶融成形工程のいずれにおいても複雑な操作を必要と
せず、混繊或は非混繊のどちらを採用しても製造工程の
作業性は極めて優れたものとなる。
As described above, since the present invention uses fibers as a matrix instead of powder, it does not require complicated operations in either the composite process or the melt molding process, and can be mixed or unmixed. Whichever fiber is used, the workability of the manufacturing process is extremely excellent.

尚マトリックス繊維と強化繊維を混繊状態に複合する方
法は限定されないが、ナスラン法、電気開繊法、インタ
ーレース法が例示される。
The method for combining matrix fibers and reinforcing fibers in a mixed fiber state is not limited, and examples thereof include the Naslan method, the electrospreading method, and the interlacing method.

以下これらの方法について説明する。These methods will be explained below.

(1)ナスラン法 この方法は複数のフィラメントをエヤジェットによる流
体乱流域に弛緩状態で供給し、ループや絡みを形成して
嵩高糸を形成する乱流撹乱法である。この方法によって
単繊維フィラメントを互いに分離させ乱流域内で撹乱さ
せて、張力がかからないように連続して乱流撹乱域から
取り出す操作によってループや絡みなどが不規則に混在
したバルキー状態の糸を瞬間的に得ることができる。
(1) Naslan method This method is a turbulent flow disturbance method in which a plurality of filaments are supplied in a relaxed state to a fluid turbulent region by an air jet, forming loops or entanglements to form a bulky yarn. By this method, single fiber filaments are separated from each other and disturbed in a turbulent region, and by continuously taking them out of the turbulent disturbance region without applying tension, a bulky yarn with irregularly mixed loops and entanglements is instantly created. can be obtained.

この技術を強化繊維およびマトリックス繊維の複合に適
用する事により、極めて高い生産効率で向繊維を複合す
ることができる。乱流撹乱法により製造される複合糸の
特徴は前述の通り多数のループや絡みが形成されること
にあり、強化繊維およびマトリックス繊維の特性を活か
して特異な複合糸を製造し、該複合糸条を用いた布帛を
溶融成形することも極めて容易である。即ち、ポリエチ
レン、ポリブテン−1等のマトリックス繊維に対して、
強化繊維の供給速度を小さくし、且つ張力を高くするこ
とにより、攪乱流域において強化繊維に対してマトリッ
クス繊維のループや絡みが形成される。特に強化繊維は
モジュラスが高いため、やや張力を高くするだけで攪乱
流域での旋回を小さくすることができる。また重要なポ
イントとして供給速度比があげられるが、これは向繊維
の混合比率により決定され、強化繊維はマトリックス繊
維に対し0.05〜0.5倍、好ましくは0.1〜0.
3倍の速度であることが望ましい。0.05倍以下の場
合は最終複合成形品における強化効率が悪く、一方0.
5以上の場合は最終複合成形品のボイド率が高くなるほ
か、攪乱流域での強化繊維のループや絡みの形成が起こ
り好ましくない。乱流撹乱法によれば、該向繊維の総デ
ニールやフィラメント数は供給速度比及びノズル形状、
流体圧力等の機械的条件によって決定されるが、100
〜1000デニール、10〜100フイラメントの繊維
を用いることが好ましい。
By applying this technology to the composite of reinforcing fibers and matrix fibers, the composite fibers can be composited with extremely high production efficiency. As mentioned above, the characteristic of the composite yarn produced by the turbulent flow disturbance method is that many loops and entanglements are formed. It is also extremely easy to melt-form a fabric using strips. That is, for matrix fibers such as polyethylene and polybutene-1,
By reducing the feed rate of the reinforcing fibers and increasing the tension, loops and entanglements of the matrix fibers are formed with respect to the reinforcing fibers in the disturbed area. In particular, reinforcing fibers have a high modulus, so swirling in the disturbed region can be reduced by simply increasing the tension a little. Another important point is the feed rate ratio, which is determined by the mixing ratio of the reinforcing fibers to the matrix fibers, preferably 0.05 to 0.5 times, preferably 0.1 to 0.
Preferably, it is three times faster. If it is 0.05 times or less, the reinforcement efficiency in the final composite molded product will be poor;
If it is 5 or more, the void ratio of the final composite molded product will be high, and the reinforcing fibers may form loops or entanglements in the disturbed area, which is undesirable. According to the turbulence disturbance method, the total denier and number of filaments of the fibers are determined by the feed speed ratio, nozzle shape,
Determined by mechanical conditions such as fluid pressure, but 100
Preferably, fibers of ~1000 denier and 10 to 100 filaments are used.

(2)1久皿嘩韮 フィラメントおよびステーブルを混合して複合糸条を製
造する方法として電気的開繊装置を用いてフィラメント
を開繊し、ステーブルをフロントローラーの直前におい
て重ね合せて加熱し、捲取ることにより、向繊維が偏り
なく混合配置する方法がある。この方法によれば異なる
繊維のフィラメントとステーブルを連続的に均一に混合
した糸を得ることができる。
(2) 1. A method for manufacturing composite yarn by mixing 1 Kusarai filament and stable. The filament is opened using an electric opening device, and the stable is overlapped just before the front roller and heated. However, there is a method of evenly mixing and arranging the fibers by winding the fibers. According to this method, it is possible to obtain a yarn in which filaments and stables of different fibers are continuously and uniformly mixed.

この方法を本発明に適用することにより極めて均一な複
合糸を製造することができる。この場合強化繊維は、電
圧印加により良好な開繊状態が得られるので好適であ・
る。
By applying this method to the present invention, extremely uniform composite yarns can be produced. In this case, reinforcing fibers are suitable because they can be opened in a good state by applying voltage.
Ru.

この方法を用いる場合のデニールおよびフィラメントも
100〜1000デニール、10〜100フイラメント
が適しており、開襟混合後加撚することにより、布帛製
造工程における操作性を向上することができ、更に繊維
間のバッキングが密になり、溶融成形におけるボイド低
減に寄与することもできる。
When using this method, denier and filament of 100 to 1000 denier and 10 to 100 filament are suitable.By twisting after opening the collar and mixing, it is possible to improve the operability in the fabric manufacturing process, and furthermore, it is possible to improve the operability in the fabric manufacturing process. The backing becomes denser and can also contribute to reducing voids during melt molding.

(3)インターレース法 インターレース法は糸軸とほぼ並行に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、
非嵩高性の緊密なストランドを製造する技術である0本
方法の原理は流体がフィラメント軸に対して垂直となる
ように流体をフィラメントに衝突させ、同時にフィラメ
ントに対して平行な乱渦流を生じるようにし、この乱渦
流が糸の張力及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すると同時に全く無作為に個々の
フィラメントに仮撚をかけ、たたみ込みインターレース
させるのである。
(3) Interlacing method The interlacing method creates two or more vortex turbulent zones almost parallel to the yarn axis, guides the filament into these zones, and applies tension to the extent that no loops or crimps occur.
The principle of the method, which is a technique for producing tight, non-bulky strands, is to impinge on the filament so that the fluid is perpendicular to the filament axis, while at the same time creating a turbulent vortex flow parallel to the filament. This turbulent eddy flow splits the filament bundle to an extent that corresponds to the tension of the yarn and the speed or pressure of the fluid, and at the same time false twists the individual filaments completely at random, causing them to fold and interlace.

得られるインターレースの度合は、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、糸のモジュラスなどに影響される。インターレース
法を用いた場合の効果としては、生産性が高くしかも繊
維間の混合が均一であり、また複合糸の布帛を容易に製
造することができると同時に溶融成形時のボイドを極め
て少なくで縫ることなどがあげられる。この方法におけ
る特に重要なポイントは、オーバーフィード率、張力、
液体圧力およびデニール、フィラメント数にある0強化
繊維は、一般にマトリックスla維に比べてモジュラス
が高いため、オーバーフィード率をやや高くすることが
必要であって、好ましくは105〜110重量%に設定
することが重要である。マトリックス繊維は、含有率に
応じて、強化繊維のオーバーフィード率を基準に設定す
ればよい、同様に張力および流体圧力においても強化t
a維を基準として、従来の衣料用糸の製造条件に比べて
やや高い条件で加工することがポイントとなる。特に、
均一な混合を行うためには流体圧力は10〜50 ps
ig、好ましくは30〜50 psig。
The degree of interlacing achieved is influenced by tension, fluid pressure, overfeed rate, filament denier, filament, yarn modulus, etc. The effects of using the interlace method include high productivity, uniform mixing between fibers, and the ability to easily manufacture composite yarn fabrics, while minimizing voids during melt molding and sewing. There are many things that can be mentioned. Particularly important points in this method are overfeed rate, tension,
Liquid pressure, denier, and filament number 0 reinforcing fibers generally have a higher modulus than matrix LA fibers, so it is necessary to set the overfeed rate slightly higher, and it is preferably set to 105 to 110% by weight. This is very important. The matrix fibers may be set based on the overfeed rate of the reinforcing fibers depending on the content. Similarly, the reinforcing t under tension and fluid pressure
The key point is to process the A-fiber under slightly higher conditions than conventional manufacturing conditions for clothing yarn. especially,
Fluid pressure should be 10-50 ps for uniform mixing
ig, preferably 30-50 psig.

が好適である。また均一な分繊混合には上述の条件の他
に、複合する開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合は、線密度が密接
に関係するので均一な混合を行うには、線密度が同じで
あることが好ましい。
is suitable. In addition to the above-mentioned conditions, the denier and number of filaments of the open fibers to be composited are also important for uniform fiber separation and mixing. Since mixing within the turbulent vortex region is closely related to the linear density, it is preferable that the linear densities be the same in order to achieve uniform mixing.

本発明においては、100〜t oooデニール、10
〜100フイラメントの繊維同士をインターレース糸と
することが好ましく、単繊維のデニールとしては1〜1
0デニール、好ましくは1〜3デニールであれば良好な
加工性、生産性を示し、織編工程および溶融成形工程に
おいても・十分な加工性が得られ優れた複合成形物とな
る。
In the present invention, denier of 100 to 10
It is preferable that fibers of ~100 filaments are interlaced, and the denier of the single fibers is 1 to 1.
If it is 0 denier, preferably 1 to 3 denier, it shows good workability and productivity, and even in the weaving/knitting process and the melt molding process, sufficient processability can be obtained, resulting in an excellent composite molded product.

この様にして得られた成形用複合繊維糸条(以下、車に
糸条ということがある)は、単独で布帛に形成して溶融
成形に用いることもできるし、又糸条を一部に使用し、
残部にマトリックス繊維を用いることによって布帛を形
成し溶融成形することもできる。
The composite fiber yarn for molding obtained in this way (hereinafter sometimes referred to as car yarn) can be formed into a fabric alone and used for melt molding, or the yarn can be used as a part of the fabric. use,
A fabric can also be formed and melt-molded by using matrix fibers for the remainder.

上記したいずれの方法による場合であっても、得られた
布帛中の強化繊維と、マトリックス繊維との混合比率は
5%(重量%の意味、以下同じ)未満の場合は、最終複
合成形物における補強効率が悪く、一方80%を超える
場合は、マトリックスの含有率が少なくなり、含浸度が
悪く最終複合成形物のボイド率が大となって好ましくな
い。
No matter which method is used above, if the mixing ratio of reinforcing fibers and matrix fibers in the obtained fabric is less than 5% (meaning % by weight, the same applies hereinafter), the final composite molded product If the reinforcing efficiency is poor, on the other hand, if it exceeds 80%, the content of the matrix will be low, the degree of impregnation will be poor, and the void ratio of the final composite molded product will be large, which is not preferable.

従って糸条よりなる布帛中の強化繊維の含有率は5〜8
0%、好ましくは10〜70%、更に好ましくは20〜
60%である。
Therefore, the content of reinforcing fibers in the fabric made of yarn is 5 to 8.
0%, preferably 10-70%, more preferably 20-70%
It is 60%.

尚糸条より布帛を成形する場合については、上記した糸
条な単独で使用する方法と、糸条とマトリックス繊維を
混合して使用する方法を比較すれば、強化繊維とマトリ
ックス繊維の混合の均一性は、前者の方法による場合が
優れていてより好ましい、即ち前者による場合は糸条を
構成する単繊維のレベルで均一性を得ることができるが
、後者による場合は糸条とこれに複合されるマトリック
ス繊維間の均一性にとどまるからである。
When forming a fabric from yarn, comparing the above-mentioned method of using yarn alone and method of using a mixture of yarn and matrix fibers, it is possible to achieve a uniform mixture of reinforcing fibers and matrix fibers. In terms of properties, the former method is superior and more preferable; in other words, when using the former method, uniformity can be obtained at the level of the single fibers that make up the yarn, but when using the latter method, uniformity can be obtained at the level of the single fibers that make up the yarn, but when using the latter method, uniformity can be obtained at the level of the single fibers that make up the yarn. This is because the uniformity among the matrix fibers remains constant.

従って強化繊維に対するマトリックス繊維の含浸性及び
最終複合成形物の強度特性も前者による場合が優れてい
る。
Therefore, the impregnation of the matrix fibers into the reinforcing fibers and the strength properties of the final composite molded product are also excellent in the former case.

ところで本発明の布帛には織物、絹物或は不織布が含ま
れる。織組織としては三元組織である平織、綾織、朱子
織はもちろんのこと、それらの話導組織、斜子織、うね
織、破れ綾織、杉綾織などが例示される。また通常ガラ
スクロスなどの強化布の織組織として用いられている目
板平織、からみ織、模紗織等用途により様々な織組織が
例示されるが、これらに限定されるものではない。さら
に溶融成形品を一方向強化材あるいは斜交積層板として
使用する場合には、経糸あるいは緯糸のどちらか一方に
(好ましくは経糸に)糸条を用い、他の一方にこの糸条
を構成する同じ種類のマトリックス繊維を用いて製織し
、所定枚数、所定角度に積層した後、溶融成形すればよ
い。また糸条を用いて編地を構成するに際しては、経編
、丸編、横綱のいずれの方式でもよく、またいかなる編
組織を採用してもよい、とりわけ製編後溶融成形した成
形シートの利用率を高めるためには、糸条は編目を形成
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、複合糸の経糸
を0−O/1−1の筬運動などで挿入編させることもで
き、この編地は経方向に高度に強化されたものとなる。
By the way, the fabric of the present invention includes woven fabrics, silk fabrics, and nonwoven fabrics. Examples of weaving structures include not only the ternary structures such as plain weave, twill weave, and satin weave, but also their conductive structures, shading weave, ridge weave, torn twill weave, and herring twill weave. In addition, various weave structures are exemplified depending on the intended use, such as batten plain weave, leno weave, and mock-shape weave, which are usually used as weave structures for reinforcing cloth such as glass cloth, but the present invention is not limited to these. Furthermore, when the melt-molded product is used as a unidirectional reinforcing material or a diagonal laminate, a thread is used in either the warp or the weft (preferably the warp), and this thread is used in the other one. The same type of matrix fibers may be woven, a predetermined number of fibers may be laminated at a predetermined angle, and then melt molded. Furthermore, when constructing a knitted fabric using threads, any method such as warp knitting, circular knitting, or horizontal knitting may be used, and any knitting structure may be adopted. In particular, the use of a formed sheet melt-formed after knitting may be used. In order to increase the ratio, it is preferable that the yarns are knitted in the form of a lay-in or a tuck-in without forming a stitch, and a lay-in is more preferable. As a knitting structure that provides lay-in using the warp knitting method, the warp yarns of composite yarns can be inserted in a 0-O/1-1 reed motion, and this knitted fabric is highly reinforced in the warp direction. Become.

また経方向及び緯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よ
い、これらの編地は経編機で容易に製編することができ
る。丸編や横綱については、一方向のみの強化に優れて
いるため、編地を所望の方向に積層することにより、一
方向強化材あるいは斜交積層板として使用することがで
きる。
In addition, in order to highly strengthen both the warp and weft directions, a weft insertion stitch may be added in addition to the warp insertion stitch, and these knitted fabrics can be easily knitted with a warp knitting machine. . Circular knits and yokozuna are excellent at strengthening in only one direction, so by laminating knitted fabrics in a desired direction, they can be used as unidirectional reinforcements or diagonal laminates.

本発明に係る糸条から製編織等により作製された複合成
形物用のシートは、二次加工プロセスに使用するために
所定の大きさに裁断され複合成形物の重量に等しくなる
枚数を重ねて試料とする。
The sheet for a composite molded article produced from the yarn according to the present invention by knitting, weaving, etc. is cut into a predetermined size and stacked in a number equal to the weight of the composite molded article for use in the secondary processing process. Use as a sample.

次いでマトリックス繊維の軟化点より高い温度(好まし
くはマトリックス繊維を溶融させるに十分な温度)に予
熱された試料を金型に入れる。
The sample, which has been preheated to a temperature above the softening point of the matrix fibers (preferably sufficient to melt the matrix fibers), is then placed in a mold.

そして最後に金型をプレスして所望の形態に成形する。Finally, the mold is pressed to form the desired shape.

プレス圧力は一般に投影面積に対して50〜150 K
g/+em’が必要であり、加圧速度は速いほどよく1
〜2秒が好適である。金型の温度はマトリックス繊維の
融点以下が好ましく、冷却時間は成形品のもつとも厚い
部分の厚さにより決定される。また該複合成形物用のシ
ートは、あらかじめ熱間ブレスロール等によりマトリッ
クス繊維を溶融含浸せしめたものをブランクに使用し予
熱温度をマトリックス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。
Press pressure is generally 50 to 150 K relative to the projected area.
g/+em' is required, and the faster the pressurizing speed, the better 1
~2 seconds is suitable. The temperature of the mold is preferably below the melting point of the matrix fibers, and the cooling time is determined by the thickness of the thickest part of the molded product. In addition, the sheet for the composite molded product may be prepared by melting and impregnating matrix fibers in advance using a hot press roll, etc., and then using the blank as a blank, keeping the preheating temperature at or below the melting point of the matrix fibers, and subjecting it to solid phase stamping by plastic deformation. can.

以下実施例について説明するが、本発明は下記の実施例
に限定されるものではなく前・後記の趣旨に徴して適宜
設計変更することは本発明の技術的範囲に含まれる。
Examples will be described below, but the present invention is not limited to the following examples, and it is within the technical scope of the present invention to make appropriate design changes in accordance with the spirit described above and below.

[実施例] 以下の実施例において繊維の強伸度特性の測定は下記の
方法で行なった。
[Example] In the following examples, the strength and elongation characteristics of fibers were measured by the following method.

東洋ボールドウィン社製テンシロンを用い、試料長(ゲ
ージ長)30mm、伸長速度100%/分の条件で単繊
維のS−S曲線を測定し引張強度(g/d) 、初期弾
性率(g/d)を算出した。
Using Tensilon manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd., the S-S curve of a single fiber was measured at a sample length (gauge length) of 30 mm and an elongation rate of 100%/min, and the tensile strength (g/d) and initial elastic modulus (g/d) were measured. ) was calculated.

初期弾性率は、S−S曲線の原点付近の最大勾配より算
出した。各特性値は20本の単繊維5つ)1で測定した
ものの平均値とした。
The initial elastic modulus was calculated from the maximum slope near the origin of the SS curve. Each characteristic value was the average value of the values measured using 20 single fibers (5) 1.

夫i皿工 32g/デニールの引張強度をもつ、400デニール、
フィラメント数200の超高強力ポリエチレン繊維(分
子量=200万、融点:147℃)と400デニール、
フィラメント数150のポリエチレン繊維(融点:12
0℃)を素材として、2対の向い合った流体導管が開口
しているインターレース機を用い複合糸を製造した。
400 denier with a tensile strength of 32g/denier,
Ultra-high strength polyethylene fiber with 200 filaments (molecular weight = 2 million, melting point: 147°C) and 400 denier,
Polyethylene fiber with 150 filaments (melting point: 12
Composite yarns were manufactured using an interlacing machine with two pairs of opposing fluid conduits opened using a material with a temperature of 0°C.

流体圧力を50 psig、とじ、約500m/分の速
度で包製流域で複合することにより、該両繊維が均一に
混繊された850デニールの複合糸を得た0次いで該複
合糸を経糸とし、複合糸に用いたものと同一のポリエチ
レン繊維を緯糸として、経糸密度50木/インチ、緯糸
密度50本/インチの平織織物を製織した。該平織織物
より20cmX20 cmの寸法で切り出したシートを
試料とし、80℃、16時間、0.1 lllmHg以
下の条件で真空乾燥を行ない、3枚のシートを、各層の
複合糸が同一方向になるように重ねた。この積層シート
を予め120℃に加熱した金型に充填し、軽荷重で3〜
5分間予熱溶融し次いで50〜70 Kgf / cm
’の圧力で加熱圧縮成形を行なった。金型から取り出す
前に加圧下で60℃まで急冷した。
A composite yarn of 850 denier in which both the fibers were uniformly mixed was obtained by binding at a fluid pressure of 50 psig and compounding at a speed of about 500 m/min in a wrapping region.Then, the composite yarn was used as a warp. A plain weave fabric with a warp density of 50 threads/inch and a weft density of 50 threads/inch was woven using the same polyethylene fibers as those used for the composite yarn as weft threads. A sheet cut out with dimensions of 20 cm x 20 cm from the plain weave fabric was used as a sample, and vacuum-dried at 80°C for 16 hours under conditions of 0.1 lllmHg or less, so that the composite yarns of each layer were in the same direction. It was layered like this. This laminated sheet was filled into a mold preheated to 120°C and
Preheat melt for 5 minutes then 50-70 Kgf/cm
Heat compression molding was carried out at a pressure of '. It was rapidly cooled to 60° C. under pressure before being removed from the mold.

以上の手順で溶融成形することにより複合糸および緯糸
に用いたポリエチレン繊維は、強化材として残フている
超高強力ポリエチレン繊維の間際に溶融含浸し、超高強
力ポリエチレン繊維を強化材とする一方向強化積層板が
得られた。この積層板を超高強力ポリエチレン繊維の軸
方向を試験片の長手方向とし、JIS  K7054に
準拠して引張試験を行なった結果、超高強力ポリエチレ
ン繊維の体積含有率は約35%の試験片であり、122
0〜1320M P aの引張強度を得た。また該積層
板のボイド率は2%以下であり極めて優れた外観を有し
ていた。
The polyethylene fibers used for the composite yarn and the weft are melt-molded in the above steps and are melted and impregnated into the remaining ultra-high strength polyethylene fibers as reinforcing materials. A directionally reinforced laminate was obtained. This laminate was subjected to a tensile test in accordance with JIS K7054 with the axial direction of the ultra-high strength polyethylene fibers as the longitudinal direction of the test piece. As a result, the volume content of ultra-high strength polyethylene fibers was approximately 35% in the test piece. Yes, 122
Tensile strengths of 0 to 1320 MPa were obtained. Further, the void ratio of the laminate was 2% or less, and it had an extremely excellent appearance.

火五■ユ 実施例1と同一の素材を引揃えた複合糸を製造した。複
合糸のデニールは800デニールであった。次いでこの
複合糸を経糸よび緯糸に用い、経糸密度50本/インチ
、緯糸密度50木/インチとして、平織物を作製した。
A composite yarn made of the same materials as in Example 1 was manufactured. The denier of the composite yarn was 800 denier. Next, this composite yarn was used for the warp and weft to produce a plain woven fabric with a warp density of 50 pieces/inch and a weft density of 50 threads/inch.

この織物より実施例1と同様に20 cmx 20 c
mに切り出したシートを3枚積層し試料とした。この試
料を実施例1と同様の条件で真空乾燥、予熱溶融、圧縮
成形に付し重さ1.5 mmの強化積層板を得た。この
強化積層板の超高強力ポリエチレン繊維の体積含有率は
、約50%であり、ボイド率は2%以下であった。
From this fabric, 20 cm x 20 c as in Example 1
A sample was prepared by stacking three sheets cut out to a size of m. This sample was subjected to vacuum drying, preheating melting, and compression molding under the same conditions as in Example 1 to obtain a reinforced laminate having a weight of 1.5 mm. The volume content of ultra-high strength polyethylene fibers in this reinforced laminate was approximately 50%, and the void ratio was 2% or less.

またこの積層板をJIS  K7054にもとづいて引
張試験を行なったところ1700〜1850M P a
の引張強度があり等方的であった。
In addition, when this laminate was subjected to a tensile test based on JIS K7054, it was 1700 to 1850 MPa.
It was isotropic and had a tensile strength of .

[発明の効果] 本発明は上記の様に強度および弾性が優れた超高強力ポ
リエチレン繊維と該超高強力ポリエチレン繊維より融点
が10℃以上低い熱可塑性繊維を複合してなる布帛であ
るから、含浸性が極めて良好でボイドが少なく、強度、
弾性及び加工性が優れた複合成形用布帛を良好な作業性
で提供できることとなった。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention is a fabric made of a composite of ultra-high strength polyethylene fibers having excellent strength and elasticity and thermoplastic fibers having a melting point 10°C or more lower than the ultra-high strength polyethylene fibers. Extremely good impregnability, few voids, strength,
A composite molding fabric with excellent elasticity and processability can be provided with good workability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明における非混繊状態の例を説
明する断面図であり、第3図は同じく混繊状態の例を説
明する断面図である。 1・・・超高強力ポリエチレン繊維 2・・・熱可塑性有機繊維 第1図
FIGS. 1 and 2 are sectional views illustrating an example of a non-mixed fiber state in the present invention, and FIG. 3 is a sectional view similarly illustrating an example of a mixed fiber state. 1... Ultra-high strength polyethylene fiber 2... Thermoplastic organic fiber Figure 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)強度及び弾性率が優れた超高強力ポリエチレン繊
維と該超高強力ポリエチレン繊維より融点が10℃以上
低い熱可塑性繊維とが複合された糸条より形成されてい
ることを特徴とする成形用複合繊維布帛。
(1) Molding characterized by being formed from a composite yarn of ultra-high strength polyethylene fibers with excellent strength and elastic modulus and thermoplastic fibers whose melting point is 10°C or more lower than that of the ultra-high strength polyethylene fibers. composite fiber fabric.
(2)超高強力ポリエチレン繊維と熱可塑性繊維が混繊
状態に複合されている特許請求の範囲第1項に記載の成
形用複合繊維布帛。
(2) The conjugate fiber fabric for molding according to claim 1, wherein ultra-high strength polyethylene fibers and thermoplastic fibers are composited in a mixed fiber state.
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