JPH0130934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な熱成型用複合繊維構造物に関
する。更に詳しくは、熱成型によつて熱可塑性重
合体をマトリツクスとし高強度高モジユラスフイ
ラメント糸を補強材とする複合体となし得る、新
規な熱成型用複合繊維構造物に関する。

従来技術 例えば、炭素繊維、ポリアリレート繊維あるい
はポリ（パラフエニレンテレフタルアミド）繊維
のようなパラ配向の全芳香族ポリアミド繊維等の
耐熱性を有する高強度高モジユラス繊維を補強材
とし、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等
の熱硬化性樹脂をマトリツクスとする複合材（コ
ンポジツト）は、従来から広く使用されている。

かかる複合材の中間製品としては、プリプレグ
が使用されているが、従来のプリプレグは、 (1) プリプレグを−20℃程度の低温で貯蔵し、か
つ輸送しなければならない。

(2) プリプレグが経時変化するため、保存期間は
高々３〜５ケ月であり、長期の貯蔵に耐えな
い。

(3) 成形加工に要する時間が長い。

(4) プリプレグが脆いため、取扱いに特別の注意
を要する。

という問題がある。

発明の目的 本発明者らは、前述のような従来のプリプレグ
の諸問題を解決すべく研究の結果、ある分野にお
いては熱可塑性重合体をマトリツクスとする複合
材（コンポジツト）でも十分に有用であることを
知見した。本発明は、かかる知見に基づくもの
で、熱成型によつて容易に良好な複合材となし得
る繊維構造物を提供することを主たる目的とする
ものである。

発明の構成 前述の目的を達成し得る本発明の繊維構造物
は、耐熱性素材からなる高強度高モジユラスフイ
ラメント糸(A)及び成形条件下で溶融可能な熱可塑
性重合体フイラメント糸(B)とを含む糸束の周囲に
前記熱可塑性合成重合体フイラメント(B)を捲回さ
せた複合糸を経糸に用い、かつ実質的に前記熱可
塑性重合体フイラメント糸(B)のみからなる緯糸を
打込んで織物状に構成し、熱成型によつて熱可塑
性重合体のマトリツクス中に前記高強度高モジユ
ラスフイラメント糸(A)の補強材が配列している複
合材となし得る、熱成型用複合繊維構造物であ
る。

本発明の繊維構造物を構成する「耐熱性素材か
らなる高強度高モジユラスフイラメント糸(A)」
は、250℃の温度でも安定な、無機材料又は耐熱
性合成高分子重合体からなる、強度20ｇ／de以
上、初期モジユラス300ｇ／de以上のマルチフイ
ラメント糸をいう。

このようなフイラメント糸としては、例えば(1)
ポリアクリロニトリル繊維又はピツチ繊維を原料
とする高性能炭素繊維、(2)アルミナ繊維、炭化ケ
イ素繊維のようセラミツク繊維、(3)ガラス繊維、
(4)ポリアクリレート繊維、例えばポリ（クロロ−
１，４−フエニレンエチルジオキシ−４，4′−ジ
ベンゾエート／テレフタレート）やビスフエノー
ルＡとテレフタル酸及びイソフタル酸とからのポ
リアリレート繊維、(5)アラミド繊維、例えばポリ
（パラフエニレンテレフタルアミド）繊維、２，
７−ジアミノフエナンスリドン、２，７−ジアミ
ノフルオレノンのテレフタラミドからなるアラミ
ドの繊維等からなるフイラメント糸が使用され
る。

一方、上記フイラメント糸(A)よりも低融点又は
低溶融性の熱可塑性重合体フイラメント糸(B)とし
ては、熱成型温度で完全に溶融し得るマルチフイ
ラメント糸であれば何れでもよいが、本発明者ら
の研究によれば、ナイロン６を主体とする脂肪族
ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
（エチレンテレフタレート／イソフタレート）共
重合体及びポリエーテルイミド、ポリエーテルス
ルホン、ポリスルホン、ポリフエニレンスルフイ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトン、ポ
リエーテルケトンケトン、ポリアミドイミドの如
き熱可塑性スーパー・エンジニアリング・プラス
チツクスや溶融液晶性ポリマーであるポリアリレ
ート、更には一般エンジニアリング・プラスチツ
クのポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレー
ト等のポリマーからなるフイラメント糸が使用さ
れる。このフイラメント糸(B)は、熱成型時におけ
る流動性が必要であり、それ故、高配向のフイラ
メントよりも未延伸糸又は部分配向糸がより好ま
しく使用される。

前記のフイラメント糸(A)及びフイラメント糸(B)
は、それぞれ１種ずつ使用してもよいが、２種以
上併用してもよい。

本発明の構造物は、経糸として、前記フイラメ
ント糸(A)とフイラメント糸(B)との両方を併用し、
緯糸として、前記フイラメント糸(B)のみを使用し
て、該緯糸を粗い間隔で打込んでスダレ織状にな
したものが好適である。

特に、フイラメント糸(A)とフイラメント糸(B)と
を引揃え又は混繊した糸の周りにフイラメント糸
(B)を捲回させて経糸としての集束性を与えると共
に、フイラメント糸(A)同士が密接しないようにす
るのが最適である。

第１図は、このように織成した本発明の複合繊
維構造物の一例を示すもので、図中の１が耐熱性
素材からなる高強度高モジユラスフイラメント糸
(A)からなる糸条、２ａ，２ｂ及び２ｃはそれぞれ
前記フイラメント糸(A)よりも低融点又は低溶融性
の熱可塑性重合体フイラメント糸(B)からなる糸条
である。図示の構造物において、経糸は、前記フ
イラメント糸(A)からなる糸条１と前記フイラメン
ト糸(B)とからなる糸条２ａとを引揃え、これと前
記フイラメント糸(B)からなる糸条２ｂをラセン状
に捲回した複合糸条により構成され、緯糸は、前
記フイラメント糸(B)のみからなる糸条２ｃにより
構成されている。

本発明において、複合繊維構造物におけるフイ
ラメント糸(A)とフイラメント糸(B)との交織割合
は、成型後の複合材の用途によつて適宜選択すべ
きであるが、一般に、フイラメント糸Ａ／Ｂの容
積比にして、20／80〜70／30の範囲がよい。一般
に60／40〜30／70が好ましく、特に50／50〜40／
60が最適である。織物の目付も、成型後の複合材
の用途によつて異るが、通常、100〜1000ｇ／m²
が適当である。

また、フイラメント糸(A)の好ましい太さや構成
単繊維数等は、その素材に応じて変化するが、炭
素繊維、セラミツク繊維、ガラス繊維等の場合
は、単糸直径５〜12μｍ程度、構成単繊維数1000
〜10000本が好ましく、アラミド繊維、アリレー
ト繊維の場合は単糸デニール１〜5de／fil、糸デ
ニール（全デニール）1000〜5000deが好ましい。

一方、フイラメント糸(B)は、熱成型時の溶融性
を考慮して、単糸デニールは小さい方がよく、３
〜10de／fil程度が好ましい。構成単繊維数は、
第１図の場合、糸条２ａでは100〜1000本、糸条
２ｂ及び２ｃでは10〜100本とするのが好ましい。

なお、第１図の例では、経糸として、フイラメ
ント糸(A)からなる糸条１とフイラメント糸(B)から
なる糸条２ａとをそれぞれ１本ずつ引揃えたもの
を使用しているが、例えば糸条１を２〜３本と糸
条２ａの１〜２本とを引揃えてもよく、両糸条を
混繊してもよい。

また、フイラメント糸(B)には、必要に応じて、
顔料、難燃剤、充填剤等を含んでもよい。

発明の作用・効果 以上のような本発明の複合繊維構造物は、これ
を加熱プレス成型することにより、構造物中のフ
イラメント糸(B)が完全に溶融し、熱可塑性重合体
をマトリツクス中に補強材となるフイラメント糸
(A)が一方向に配列した複合材（コンポジツト）が
形成される。従つて、本発明の複合繊維構造物を
複数枚、経糸の方向が直交するように順次積層し
て加熱プレス成型すると、補強材となるフイラメ
ント糸が縦横両方向に配列した強靭な補強材（コ
ンポジツト）とすることができる。

そして、本発明の複合繊維構造物は、従来の熱
硬化性樹脂を用いたプリプレグのような諸問題が
なく、しかも成型が極めて容易であるため、繊維
補強複合材の中間製品として、種々の用途に広く
使用することができる。

実施例 次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。

実施例 １ ポリアクリロニトリルを原料とする市販の炭素
繊維からなるマルチフイラメント糸［］（強度
19ｇ／de、モジユラス1400ｇ／de、繊度
1800de／3000fil）及び、ポリブチレンテレフタ
レートを紡糸引取速度2500ｍ／分で溶融紡糸した
未延伸ポリブチレンテレフタレートマルチフイラ
メント糸［］（繊度300de／60fil、DSCで測定
した融点225℃）を用いて、本発明の複合繊維構
造物を製造した。

まず、経糸用として、マルチフイラメント糸
［］２本とマルチフイラメント糸［］を５本
合撚した糸［′］２本とを引揃え、その周りに
マルチフイラメント糸［］を１本ラセン状に捲
回して集束性を与えた複合糸を形成した。

次に、これを経糸とし、マルチフイラメント糸
［］を緯糸として粗い間隔（20本／インチ）で
打込み、目付500ｇ／m²の混織物を得た。この混
織物におけるマルチフイラメント糸［］とマル
チフイラメント糸［］との容積割合は［］／
［］＝34／66であつた。

この混織物からなる本発明の複合繊維構造物を
互いに直交する方向に４枚重ね合せ、250℃の加
熱プレスで加熱加圧したところ、マルチフイラメ
ント糸［］のポリブチレンテレフタレートは完
全に溶融してマルチフイラメント糸［］の間隙
を満たして板状となり、ポリブチレンテレフタレ
ートのマトリツクス中に炭素繊維が互違いに直交
するように配列している複合板（コンポジツト）
が得られた。

この複合板は、引張強度、衝撃強度、耐屈曲性
とも、きわめて良好なものであつた。

実施例 ２ 実施例１と同じ炭素繊維からなるマルチフイラ
メント糸［］及びポリエーテルエーテルケトン
（ICI社製「VICTREX」PEEK150G）を紡糸
引取速度260ｍ／分で溶融紡糸し、引続き延伸倍
率2.3で通常の加熱一段延伸を施した部分配向ポ
リエーテルエーテルケトンマルチフイラメント糸
［］（繊度300de／60fil）を用いて、実施例１と
同様に複合繊維構造物（混織物）を製造した。こ
の混織物におけるマルチフイラメント糸［］と
マルチフイラメント糸［］との容積割合は
［］／［］＝33／67であつた。

この混織物からなる複合繊維構造物を実施例１
と同様に４枚重ね合せ、390℃の加熱プレスした
ところ、ポリエーテルエーテルケトンのマトリツ
クス中に炭素繊維が互違いに直交するように配列
している複合板（コンポジツト）が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱成型用複合繊維構造物の
一例を示す平面見取図である。図中の１は耐熱製
素材からな高強力高モジユラスフイラメント糸(A)
からなる糸条、２ａ，２ｂ及び２ｃはそれぞれ成
型温度で溶融する熱可塑性重合体フイラメント糸
(B)からなる糸条を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐熱性素材からなる高強度高モジユラスフイ
   ラメント糸(A)及び成型条件下で溶融可能な熱可塑
   性重合体フイラメント糸(B)とを含む糸束の周囲に
   前記熱可塑性重合体フイラメント糸(B)を捲回させ
   た複合糸を経糸に用い、かつ実質的に前記熱可塑
   性重合体フイラメント糸(B)のみからなる緯糸を打
   込んで、織物状に構成し、成型条件下で前記熱可
   塑性重合体フイラメント糸(B)が溶融してマトリツ
   クス樹脂を形成するようになしたことを特徴とす
   る熱成型用複合繊維構造物。 ２ 複合繊維構造物における耐熱性素材からなる
   高強度高モジユラスフイラメント糸(A)の占める割
   合が、20〜70容積％である特許請求の範囲第１項
   記載の熱成型用複合繊維構造物。