JPH0226938A - 繊維強化プラスチック用糸条物 - 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〉 本発明は熱可塑性繊維強化プラスチック（以下ＦＲＴＰ
　）の製造に用いられる新規な糸条物に関する。

〈従来の技術と発明が解決しようとする課題〉ＦＲＴＰ
の製造に用（・られる原料の１つとして強化繊維と熱可
塑性樹脂が混在した糸条物が用いられることがある。

具体的には 体）　熱可塑性樹脂粉末を強化繊維糸条中に分散せしめ
たもの （Ｂ）　　強化繊維を熱可塑性樹脂フィルムで被覆した
もの （Ｃ）　　熱可塑性樹脂を連続フィラメントとして繊維
化し強化繊維糸条と交撚或は混繊したものＣ％開昭６０
−２０９０３３号、同６０−２０９０３４号）（所謂コ
ミングル或はインターミングルヤーン）等がある。

これらの糸条物は何れもその取扱いの必要上屈撓性及び
均一な混合性が考慮されて作られたものであるが、これ
ら従来の糸条物には次の様な問題点がある。

前記体）に分類される糸条物ＥＰ−″′Ｃは熱可塑性樹
脂粉末を精度よく強化繊維糸条中に分散分布せしめるこ
とが出来ないこと或はプロセス途中で脱落する欠点があ
る。

（Ｂ）に分類される糸条物は熱可塑性樹脂フィルムが強
化繊維糸条の外周に偏在し糸条物内部にフィルムで閉ざ
された空間を作るため熱可塑性樹脂の含浸に問題があり
ボイドな残しやすい。

（Ｃ）に分類される糸条物に於ては熱可塑性樹脂を予め
紡糸プロセスを経る必要がありコスト的に不利である。

第２に交撚糸に於ては熱可塑性樹脂が強化繊維糸条の外
周に偏在すること、加熱のため強化繊維糸条が集束し、
均一な繊維分布とＦＲＴＰの物性低下を生ずる。

第３に混繊糸に於ては一旦混繊された熱可塑性繊維が混
繊糸の取扱い途上で再集束を生ずる（それぞれの伸長特
性が異なるため）ため何らかの組織固定を行う必要があ
り、糊剤によるサイジング処理が行なわれる。また、紡
糸された熱可塑性繊維糸条の応力緩和により、さらには
含浸のための熱可塑性繊維の加熱溶融時の収縮応力によ
り強化繊維糸条がループ状を呈し、強化繊維糸条の直線
性を阻害し物性低下の原因となる。

本発明は以上に述べた如き従来のマ）　ＩＪフックス脂
としての熱可塑性繊維と強化繊維が混在する糸条の持つ
欠点を解決する新しい糸条の構造に係るものである。

く課題を解決するための手段〉 即ち本発明の要旨とするところは、強化用繊維とマ）　
ＩＪックス用熱可鳳性繊維状物が混在する糸条物に於て
、該熱可塑性繊維状物かマ）　ＩＪックス用熱可胆性樹
脂をフィルム化後スプリットして得たスプリット繊維又
は紡糸Ｌ℃得たステープルファイバーであり且つ該熱可
塑性繊維状物の一部により接着構造固定がなされた笑質
的に無撚の繊維強化プラスチック用糸条物にある。

強化繊維糸条の代表的な材料にはガラス繊維、炭素繊維
等の無機質の糸条或はアラミド繊維等の有機繊維糸条が
挙げられる。これらは何れも好ましくは撚を有しないト
ウ状物である。

これらの糸条に熱可塑性繊維を混在させるために最も多
く利用される糸条の構造は前述従来技術（Ｃ）に分類さ
せる方法である。この方法では熱可塑性繊維糸条として
無撚乃至極めて低撚数の熱可塑性連続フィラメント糸条
（以下フィラメント糸条）が使用されているが、前述の
如き欠点を有すると同時にその製造に於ても均一な混合
は極めて困難である。これは混合される二つの材料が何
れも連続体でありかつその伸長特性が異なるためである
。

本発明の糸条物はマトリックス用熱可胆性繊維状物がマ
トリックス用熱可塑性樹脂のフィルム状物をスプリット
して得たスプリット繊維又は該樹脂を紡糸して得たステ
ープルファイバーである。

フィルム状物の製造は一般に延伸倍率を低くして製造す
ることが可能であり、溶融に際して収縮応力を低く保つ
ことが出来る。また、スプリットされたスプリット繊維
は通常のフィラメントの如く連続的な応力の伝達がない
ため、発生した応力はスプリット繊維の切断部で開放さ
−プルファイバーも同様である。即ちステープルファイ
バーはスプリット繊維より製造における延伸倍率は高い
が、各ファイバーは切断されているために発生した応力
はその端部で全て開放される。したがって強化繊維糸条
はループ状を呈することなく直線性を保つことが出来る
。

また、強化繊維糸条と混合する場合、フィラメント糸条
は長い範囲にわたって応力が伝播するため均一な混合が
困難であるのに対し、スプリット繊維或はステープルフ
ァイバーは繊維がほぼ独立して存在するため、均一混合
が容易であるｗｅがある。本発明の糸条物はスプリット
繊維或はステープルファイバーの前記の特徴を十分発揮
させるためＫは、得られた混合糸条は加熱されていない
状態で該混合糸条中にスプリット繊維又はステープルフ
ァイバーが存在、固定されていることに特徴がある。

さらに固定は部分的に行なわれ糸が十分なる屈撓性を持
つことである。

加熱によりスプリット繊維又はステープル繊維を固定す
る時には、収縮応力の伝播と強化繊維糸条の加熱による
成整品物性の低下が避けられない。

この様な本発明の糸条物を構成する強化繊維糸条は実質
的に無撚のガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等の無
機繊維、アラミド繊維等の高融点或は融点を持たないト
ウ状物である。また、用いられるスプリット繊維又はス
テープルファイバーはポリアミド、ポリエステル、ポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリエーテル
ケトン等強化繊維の融点及び用途との関係で用いられる
熱可毘性樹脂から得られるものであって、特にその種類
を限定するものではない。

本発明の糸条物は、例えば強化繊維とマトリックス用熱
可塑性繊維状物が混在する糸条物に仮撚が加えられた状
態で該熱可堅性繊維状物の一部を溶融又は溶剤で溶解処
理を行うことにより製造される。熱可重性繊維状物は熱
可屋性樹脂からなるフィルム状物をスプリットして得ら
れるスプリット繊維又は紡糸して得られるステープル繊
維である。

以下図面に従って詳細に説明する。

第１図に於て実質的に無撚の強化繊維糸条（１）とマ）
　ＩＪックス用熱可ｍ性樹脂から得られたフィルム（２
）はそれぞれガイド（３）、　（３’）を経てガイドロ
ール（４）で１ね合される。この時強化繊維糸条は十分
緊張されかつ各単繊維はその移動の方向に添って配向さ
れていることが好ましい。この強化繊維糸条とフィルム
の積層体はガイドロール（４）を出た直後、多数の刃物
を表面に持ったスプリットロール（５）によりフィルム
はスプリットされる。しかし、強化繊維糸条は十分緊張
、配向し℃おり、かつスプリットロール（５）の刃物の
移動方向は強化繊維糸条の配向方向と一致しているので
強化繊維を損傷する度合は極めて少ない。また、このス
リット部に於て、フィルムと強化繊維は薄いシート状を
呈し工いるので、フィルムから得たスプリット繊維と強
化繊維との混合が行なわれガイドロール（６）を経て引
取られる。

ガイドロール（６）を通過した強化繊維とスプリット繊
維との混合糸条（７）に於けるスプリット繊維の存在状
態は未だ不安定であり、従来技術とじ工の糊剤付与によ
り組織固定を行うことも可能であるが、本発明の方法は
仮撚スピンドル（８）により仮撚が与えられる。

仮撚は仮撚スピンドル（８）を中央とし、ガイドロール
（６）側とニップロール（１０）　＠はそれぞれ反対方
向の加熱が行なわれるが、仮撚スピンドルの構造は特に
限定するものではない。（９）はガイドである。

加熱により強化繊維とスプリット繊維の混合がさらに促
進される。またガイドロール（４）に供給される強化繊
維糸条及びフィルムの巾を選ぶことによっ℃両者の混合
状態をコントロールすることも可能である。

この様にして仮撚の与えられた混合糸条（１１）はスプ
リット繊維の融点以上に加熱されたヒートプレートに接
触され、糸条の外周に存在するスプリット繊維の一部が
溶融し、混合糸条の外周に固定点を生ずる。この様な固
定点の形成はヒートプレートの代りに融点以上に加熱さ
れた加熱気体をスポットで糸条に吹きつけても可能であ
る。

この様にして得た固定点は、該混合糸条がニップロール
を経て仮撚が解舒されたとき糸の長平方向に対し螺旋状
に糸条外周を固定するものであり、糸の屈撓性を十分に
保ち、かつスプリット繊維の固定を可能ならしめるもの
であり、固定の程度を１仮撚数、糸速度、ヒータープレ
ートの長さ郷な変更することによりて任意に選ぶことが
出来る。

また、スプリット繊維に有効な溶剤がある場合には、ヒ
ータープレートの代替として溶剤のコーターロールを用
いることにより固定処理を行うことも出来る。

さらに糸条組織の固定に限定すれば、糸条の構成方法に
係わらず、本発明の糸条組織の固定法即ち糸条に仮撚が
与えられた状態で溶融、溶解による接着処理を行う方法
は、糸条に屈撓性を維持しつつ糸条組織を固定する有効
な方法である。

ニップロール（１０）を通過した混合糸条には、仮撚及
び接着処理で生じた若干のスプリット繊維の捲縮が存在
するので、スプリット繊維の二次転位点近傍の加熱と緊
張を与えることにより強化繊維にループの存在しない実
質的に無撚かつスプリット繊維の混在し固定された良好
な混合糸条な得ることが出来る。

本発明の糸条の固定方法は第２図に製造方法が示された
糸条の構造ではさらに有効な方法である。

即ち、一対のデリベリ−ロール（１４）にｉトリックス
樹脂を紡糸して得たステープルファイバー　（１３）を
通常のスライバー製造方法でスライバーとし、強化繊維
糸条（１）と共に供給し、直ちに仮撚スピンドル（７）
で仮撚を付与する時には、前記スプリット繊維混合に対
し、さらに良好な混合状態と固定状態が得られる利点が
ある。

マトリックス樹脂成分としてステープルファイバーを用
いることは従来のフィラメントコミングルヤーン又はイ
ンターミングルヤーンの欠点なスプリット繊維を用いる
ことにより解決することと同様な効果がある。

〈実施例〉 以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ 無撚のよく洗浄された炭素繊維の１２にのトウに張力を
与えガイドバーを通過せしめて、巾１８ｍ１Ｂのリボン
状炭素繊維糸条とし、１１０〜１２０℃の融点を持つ厚
さ２０ミクロン、巾２０１の共重合ポリアミドフィルム
を重ねスプリット部に供給した。スプリット部はスプリ
ット巾０．５ｆｉが得られる様にスプリットナイフが存
在するロータリースプリットカッターである。

スプリット部を通過した炭素繊維とポリアミドスプリッ
ト繊維の混合糸条に１５０回／ｍの仮撚を与えた状態で
１５０℃に加熱された巾５ｍｍの熱板に連続的に接触さ
せた。

この熱板接触により糸条に発生していたスプリット繊維
の毛羽が溶融し構造固定が行なわれ平滑な糸条となりた
。さらにニップロール（１０）を通過する時点で約１０
０℃の加熱空気を吹付けること及び緊張の付与によりス
プリット繊維が混在しかつ炭素繊維の直線性にすぐれた
混合糸条を得ることが出来た。

実施例２ 無撚のよく洗浄された炭素繊維の１２にのトウに張力を
与えガイド、パーを通過せしめて、巾２５ｍのリボン状
炭素繊維糸条とした。

一方融点が２２０℃であるＰＢＴ（ポリブチレンテレフ
タレート）樹脂を単繊維３デニール、平均繊維長７６露
のステープルファイバーに紡糸し１通常の紡績工程を経
て０．８ｆｉｍのロービング状スライバーを得、この両
者を第２図に示されるデリベリ−ロール（１４）　Ｋ巾
２０ｍのコンデンサーガイドを経て供給した。デリベリ
−ロール（１４）を出た炭素繊維糸条（１）とスライバ
く−（１３）との混合糸条は直ちに仮撚スピンドル（７
）により１２０　Ｔ／ｍの撚が与えられ、２５０℃に加
熱されたヒートプレー）　（１２）により構造固定が行
なわれた。かくシ【得た混合糸条はその表面にＰＢＴ繊
維の毛羽が存在するが、炭素繊維糸条の直線性はよく維
持され、その混合状態がよくかつ安定なものであった。

〈発明の効果〉 本発明の実質的に無撚の繊維強化プラスチック用糸条物
は、構造の安定性、屈撓性にすぐれると共に従来の技術
に対し経済性にすぐれた新規な材料である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の繊維強化プラスチック用糸
条物の製造方法を示す概略図である。 １・・・・・繊維糸条 ２・・・・・フィルム ３．３′・・・・・ガイド ４．６・・・・・ガイドロール ５・・・・・スフ’　ＩＪットロール ７・・・・・混合糸条 ８・・・・・仮撚スピンドル ９・・・・・ガイド １０・・・・・ニップロール １１・・・・・混合糸条 １２・・・・・ヒートプレート １３・・・・・ステープルファイバー １４・・・・・テリヘリ−ロール 第１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強化用繊維とマトリックス用熱可塑性繊維状物が混在す
   る糸条物に於て、該熱可塑性繊維状物がマトリックス用
   熱可塑性樹脂をフィルム化後スプリットして得たスプリ
   ット繊維又は紡糸して得たステープルファイバーであり
   且つ該熱可塑性繊維状物の一部により接着構造固定がな
   された実質的に無撚の繊維強化プラスチック用糸条物。