JPH0649781A - 複合ヤーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロープあるいは網に使用する高強度繊維を使用
した複合ヤーンを製造する。 【構成】構成する強化フィラメントの９０重量％以上が
連続繊維であり、該フィラメントを４０容量％以上含有
し、且つフィラメントを弾性率２００ｋｇ／ｍｍ ² 以下
の熱可塑性樹脂で包埋したヤーンを熱可塑性樹脂フィラ
レント又はテープで被覆した複合ヤーン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は折損し易い高強度繊維を
ロープや網として用い得る様に工夫した複合ヤーンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維や炭素繊維、アルミナ繊維等
は引張り強度は高いが、折り曲げや摩擦に弱く、これら
の繊維を単体でロープや網に加工することは困難であっ
た。前記加工性を向上させる為に、これらの繊維を束状
にし、溶媒に溶かしり、あるいはエマルジョン状にした
エポキシ樹脂やウレタン樹脂等を１〜５wt％集束剤して
塗布し加工時の摩擦損傷を防ぐことが一般的に採られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、これら集
束剤を塗布された繊維はロープや網に加工されても集束
剤の保護膜が薄く使用時の摩擦や折り曲げによりこの保
護膜が破壊され繊維が損傷する現象が多く見られた。ま
た、これらの集束剤を付与された繊維の保護膜を厚くす
る方法として、低粘度の不飽和ポリエステル樹脂やエポ
キシ樹脂を繊維束に含浸させ反応固化させる手法がある
が、これらの樹脂が固化した後の繊維束は樹脂の固化に
伴う弾性率の向上から剛性が高くなり、折り曲げ加工に
適し得ない欠点を呈している。そこで、本発明は、可撓
性の高い樹脂で保護された複合ヤーンを提供することを
技術課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成したも
のである。即ち、本発明は、構成するフィラメントの９
０重量％以上が連続繊維であり、該フィラメントを４０
容量％以上含有し、且つフィラメントを弾性率２００ｋ
ｇ／ｍｍ² 以下の熱可塑性樹脂で包埋したヤーンを熱可
塑性樹脂フィラメントまたはテープで被覆したことを特
徴とする複合ヤーンである。

【０００５】以下本発明について説明する。本発明にお
いてフィラメントとは、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン
繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維等、高強度、高弾性
だが、曲げや摩擦により容易に損傷する直径５０μｍ以
下の単繊維を言う。これらのフィラメントは細くて切れ
やすい為フィラメント１本で使われることはなく、通常
モノフィラメントを２００〜１２０００本集束したもの
を１単位として用いる。フィラメントはロープや網に強
度を保護させることと、熱可塑性樹脂に包埋される際に
繊維が毛羽状になって被覆樹脂の表面に現れ出るのを防
ぐことの為に、９０％以上が連続繊維となっていること
が好ましい。フィラメントの含有量はヤーンの強度を決
定する因子であり、実用的に使用可能な量として４０容
量％以上が好ましい。

【０００６】本発明に用いられる包埋用の熱可塑性樹脂
はフィラメントの保護を役目としており、フィラメント
の包埋はフィラメントと包埋樹脂の密着強度を向上させ
たレベルでなければならない。従って、フィラメント表
面に包埋樹脂との密着性向上指せる為の表面処理剤、例
えば、シランカップリング剤単体やシランカップリング
剤を含んだ集束剤等で処理されていることが好ましい。
ガラス繊維の場合のカップリング剤は、組み合わせる樹
脂に応じて最適なものを選ぶ必要があり以下その具体例
を列挙する。

【０００７】ナイロン樹脂であれば、γ−アミノプロピ
ル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用す
る。ポリカーボネート樹脂であれば、γ−アミノプロピ
ル−トリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等を使用す
る。

【０００８】ポリエチレンテレフタレートまたはポリブ
チレンテレフタレートであれば、β−（３，４−エポキ
シシクロヘキシル）エチル−トリメトキシシラン、γ−
グリシドキシ−プロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピル−トリメトキシシラン等を使用する。ポリエ
チレンまたはポリプロピレンであれば、ビニルトリメト
キシシラン、ビニル−トリス−（２−メトキシエトキ
シ）シラン、γ−メタクリロキシ−プロピルトリメトキ
シシラン、γ−アミノプロピル−トリメトキシシラン等
を使用する。

【０００９】ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレン
スルフィド、ポリスルフォン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂であれ
ば、上述したカップリング剤も当然使用出来るが、その
外に、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピル
メチルシメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン等を使
用できる。

【００１０】ガラス繊維以外の場合は、物性を第一に考
える時は、集束材やカップリング剤を使用しないばあも
あるが、作業性が悪くなるのでアミン硬化型のエポキシ
樹脂をカップリング剤として処理する場合が多く、その
具体例としてはビスフェノール−Ａ型エポキシ樹脂、エ
ポキシノボラック樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エ
ポキシ樹脂、グリシジルエステル型樹脂を使用すること
が出来る。カップリング剤を繊維表面に施す方法は以下
の通りである。

【００１１】即ち、集束材を除去した繊維に、カップリ
ング剤を０．１〜３重量％溶解した液を、浸漬、噴霧塗
布等の手段により完全に含浸させる。このカップリング
剤溶液を含んだ繊維を６０〜１２０℃で乾燥し、カップ
リング剤を繊維表面に反応させる。乾燥時間は溶媒が揮
散してしまう時間で充分で１５〜２０分位である。カッ
プリング剤を溶解する溶媒は、使用する表面処理剤に応
じて、ｐＨ２．０〜１２．０位に調整した水を用いる場
合と、エタノール、トリエン、アセトン、キシレン等の
有機溶剤を単独で、或は混合して使用する場合とがあ
る。

【００１２】包埋用樹脂は前記表面処理剤との親和性を
高める様な改質剤、例えば無水マレイ酸をグラフトした
プリプロピレンを添加することは有意義である。フィラ
メントと包埋樹脂との密着強度は使用用途に応じそのレ
ベルは異なるが、製品としてロープや網に加工される時
及び加工後使用される時に樹脂がフィラメントから脱落
しないレベルが必要である。また、包埋樹脂は樹脂包埋
フィラメントが曲げ加工される際、包埋樹脂の剛性によ
りフィラメントが損傷される事を防ぐ為に、柔軟性の高
いものが好ましく、樹脂自体弾性率として２００ｋｇ／
ｍｍ² 以下のものが好適である。

【００１３】用いられる樹脂としては、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリエステルエラストマー、熱可塑
性ポリウレタン、スチレンーブタジエン共重合体、アイ
オノマ樹脂、ゴム変性ナイロン、ポリカーポネートーポ
リプチレンテレフタレートアロイ等が代表的である。特
に好ましいのは、ポリプロピレン、ポリエチレン単体又
はエチレンープロピレン共重合体、及びこれらの樹脂を
弾性率の低い樹脂、例えばエチレンープロピレンゴム、
スチレンーブタジエンゴム等、で変性したものが好適で
ある。

【００１４】被覆に用いる熱可塑性樹脂フィラメントや
テープは一般にロープや網等に用いられているものが使
用できが、特にフィラメントは１０〜１００デニールの
ものが良く、またテープは、幅０．１〜１０ｍｍ、厚み
３０〜２００μのものが用いられ、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、
塩化ビニリデン等より製造されたものが好適である。ま
た、被覆用フィラメントはフィラメントが連続繊維とな
っているモノフィラメントでもステープル状短繊維を紡
いだヤーンも含む。被覆用フィラメント又はテープはロ
ープや網として実用に供された際に樹脂包埋フィラメン
トヤーンを摩擦や磨耗から防護する為のものであり、完
全に被覆されている状態が好ましいが、使用条件により
その被覆程度に差異が生じるので、被覆されていない部
分が一部存在しても構わない。

【００１５】本発明の複合ヤーンは、モノフィラメント
を集束した繊維を無撚りの状態で、弾性率２００ｋｇ／
ｍｍ² 以下の樹脂を加熱溶融させた浴に通して、熱可塑
性樹脂で包埋したヤーンを形成させ、次いで熱可塑性樹
脂フィラメントまたはテープでもって被覆した後、樹脂
の溶融温度近く迄、加熱処理して製造される。

【００１６】

【実施例】次に本発明の詳細を代表的実施例により説明
する。 実施例ー１ γ−アミノプロピル−トリメトキシシランを塗布した直
径１３μｍのガラスフィラメント１，８００本を一束に
したガラス繊維を無撚りの状態で、弾性率１５０ｋｇ／
ｍｍ² の無水マレイ酸変性ポリプロピレン組成物を２５
０℃に加熱溶融させた浴に通し、ヤーンを製造した。こ
のヤーンは直径１．０ｍｍであった。このヤーンを任意
の場所から、長さ１５ｍｍで１０本の短いヤーンを切り
出し、この１０本のヤーンを試験体として、ＪＩＳ Ｋ
７５０２に従ってガラス繊維含有率Ｗｆを測定した。こ
のＷｆから以下の関係式により繊維容量％Ｖｆを算出し
た。 Ｖｆ＝（Ｗｆ÷Ｆｄ）÷｛（Ｗｆ÷Ｆｄ＋（100 −Ｗ
ｆ）÷Ｒｄ｝×100 ％ 但し、Ｆｄはガラス繊維の比重で２．５５ Ｒｄは無水マレイン酸変性ポリプロピレン組成物の比重
で０．９１ このヤーンを任意の場所で１ｍ切り取り、外観検査及び
フィラメントの連続性を測定した。外観検査では、ヤー
ンの外側にフィラメントの存在は認められなかった。ま
たフィラメントの連続性の測定は、１ｍのヤーンの樹脂
分を冷却した後、ガラス繊維の重量Ｗ０を測定する。そ
の後、ガラス繊維の中央部を持って、１００ｍｍの振幅
で上下に１０回振る。振り終わった後でガラス繊維重量
Ｗ１を測定する。Ｗ１÷Ｗ０×１００％をフィラメント
の連続性と定義する。

【００１７】次にこのヤーンを３本用いて直径２ｍｍの
ロープを作成したが被覆樹脂の脱落及びヤーンの破損も
見当たらなかつた。このロープから２５０ｍｍの試験体
を切り出し引張試験を行った。このヤーンの直径、ガラ
ス繊維容量％、外観検査、フィラメントの連続性測定結
果及びロープの引張試験結果を表−１に示した。このヤ
ーンを５０デニールのポリプロピレンフィラメント５本
を用いて被覆し、２３０℃で加熱処理して複合ヤーンと
した。この複合ヤーンを２０本用いて直径８ｍｍのロー
プを作成した。作製されたロープよりも高強度で、ロー
プ同志の摩擦試験に於いても初期磨耗状態は差異を認め
られず実用に耐え得るものである。

【００１８】実施例ー２ 包埋樹脂として低密度ポリエチレンを用い、２００℃の
加工温度で実施例ー１の繊維を用いヤーンを作成した。
このヤーンを５０デニール高密度ポリエチレン製のモノ
フィラメント５本を用い被覆し、２４０℃で加熱処理し
て複合ヤーンとした。次いで実施例ー１と同様なロープ
を作製し評価した。この結果を表ー１に示す。但し、ポ
リエチレンの比重を０．９６とした。

【００１９】実施例ー３ 包埋樹脂としてゴム変性ナイロン樹脂を用い３００℃の
加工温度でヤーンを作成した。更に５０デニールのナイ
ロン−６製モノフィラメント５本を用いて前記ヤーンを
被覆し、２５０℃で加熱処理して複合ヤーンとした。次
いで実施例ー１と同様なロープを作製し評価した。この
結果を表ー１に示す。但し、ゴム変性ナイロン樹脂の比
重を１．１４とした。

【００２０】実施例−４ 直径５μｍの炭素繊維フィラメント６０００本を一束に
した繊維を無撚りの状態で使用する以外は実施例１と同
様にして、複合ヤーンとロープ作成し、評価した。この
結果を表−１に示す。但し、炭素繊維の比重を１．８１
とした。

【００２１】実施例−５ 直径７μｍの炭素繊維フィラメント６０００本を一束に
した繊維を無撚りの状態で使用する以外は実施例１と同
様にして、複合ヤーンとロープ作製し、評価した。この
結果を表−１に示す。但し、炭素繊維の比重を１．７６
とした。

【００２２】比較例−１ 弾性率２２０Ｋｇ／ｍｍ² の無水マレイン酸変性ポリプ
ロピレン組成物を使用する以外は実施例１と同様な方法
でヤーン及びロープを作成し、外観及び物性検査を行っ
た。この結果を表−２に示す。

【００２３】比較例−２ ガラス繊維含有量を３０容量％のヤーンとする以外は実
施例１と同様な方法でヤーン及びロープを作成し、外観
及び物性検査を行った。この結果を表−２に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば折損し易い
高強度繊維をロープや網等に加工する事ができると共に
高強度ロープを提供し得るという効果を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸 子 千 明 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構成する強化フィラメントの９０重量％以
   上が連続繊維であり、該フィラメントを４０容量％以上
   含有し、且つフィラメントを弾性率２００ｋｇ／ｍｍ²
   以下の熱可塑性樹脂で包埋したヤーンを熱可塑性樹脂フ
   ィラメント又はテープで被覆したことを特徴とする複合
   ヤーン。