JP2012107190A - Organic fiber-wound tape and production method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状芯材に炭素を除く有機繊維テープが巻き付けられた有機繊維巻きテープと、その製造方法に関する。 The present invention relates to an organic fiber wound tape in which an organic fiber tape excluding carbon is wound around a cylindrical core material, and a method for producing the same.
樹脂材料の強化繊維として、各種の無機繊維や有機繊維が使用されている。
特許文献１は、長繊維強化複合材料の製造方法の発明であり、段落番号０００７には繊維の例として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊等の連続した繊維が示されている。しかし、実施例で使用しているものはガラス繊維のみである。
Various inorganic fibers and organic fibers are used as reinforcing fibers for resin materials.
Patent Document 1 is an invention of a method for producing a long fiber reinforced composite material, and paragraph No. 0007 shows continuous fibers such as glass fibers, carbon fibers, metal fibers, and aromatic polyamide fibers as examples of fibers. Yes. However, only glass fibers are used in the examples.
特許文献２は、所定の条件式を満たす強化繊維を熱可塑性樹脂で含浸して得られるテープ状成形材料の発明である。段落番号０００７では、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミックス繊維、金属繊維等が例示されている。しかし、実施例で使用しているものはガラス繊維のみである。 Patent Document 2 is an invention of a tape-shaped molding material obtained by impregnating a reinforcing fiber satisfying a predetermined conditional expression with a thermoplastic resin. In paragraph 0007, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, etc. are exemplified as reinforcing fibers. However, only glass fibers are used in the examples.
特許文献３は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造装置の発明である。前記製造装置は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造時に発生する毛羽を排出することが特徴のものである。 Patent document 3 is invention of the manufacturing apparatus of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin tape. The manufacturing apparatus is characterized by discharging fluff generated during the manufacture of a carbon fiber reinforced thermoplastic resin tape.
特許文献４は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造方法の発明であるが、有機繊維についての記載はない。また、得られたテープ厚みは１３０μm以下となり、１３０μmを超えるものは曲げ強度が劣っていることが記載されている（表１参照）。特許文献４の発明は、テープの厚みが大きいと曲げ強度が劣るとの知見に基づき、テープ厚みを小さくすることで、曲げ強度を高めようとしたものである。 Patent Document 4 is an invention of a method for producing a carbon fiber reinforced thermoplastic resin tape, but there is no description of organic fibers. Further, it is described that the obtained tape thickness is 130 μm or less, and those exceeding 130 μm have inferior bending strength (see Table 1). The invention of Patent Document 4 attempts to increase the bending strength by reducing the tape thickness based on the knowledge that the bending strength is poor when the tape thickness is large.
有機繊維を含むテープを保管したり運搬したりする場合には、長いままでは取り扱いが難しいため、芯材に巻き取った巻きテープの状態で保管・運搬できれば容易であり、使用時の作業性も良くなる。さらに作業の種類によっては、小さな径の巻きテープが使い易い場合や、大きな径の巻きテープが使いやすい場合がある。 When storing and transporting tapes containing organic fibers, it is difficult to handle them as long as they are long, so it is easy if they can be stored and transported in the state of a wound tape wound around a core material. Get better. Furthermore, depending on the type of work, a small-diameter winding tape may be easy to use, or a large-diameter winding tape may be easy to use.
しかし、有機繊維を含む１つのテープのみで、小さな径の巻きテープや大きな径の巻きテープを製造することは困難である。
例えば、特許文献４に記載に記載のとおり、有機繊維ではないが炭素繊維を含むテープの場合には、前記テープの厚みが大きくなると（厚みが１３０μmを超えると）曲げ強度が劣る（即ち、厚みが大きくなると巻き取り保存が困難である）ことが知られていた。この事実からすると、炭素繊維テープを薄くすれば良いことになるが、過度に薄くすることは技術的に困難であり、返って作業性を損なうことも考えられる。
以上のとおり従来は、異なる径の芯材に対して巻き取ることができ、さらに巻き取った状態で保管や運搬ができ、作業現場にて巻き取った状態から取り出して使用できる有機繊維テープは知られていなかった。
However, it is difficult to manufacture a small-diameter winding tape or a large-diameter winding tape with only one tape containing organic fibers.
For example, as described in Patent Document 4, in the case of a tape that is not an organic fiber but includes carbon fiber, when the thickness of the tape increases (when the thickness exceeds 130 μm), the bending strength is inferior (that is, the thickness). It has been known that winding up and storage becomes difficult as the value of becomes larger. From this fact, it is sufficient to make the carbon fiber tape thin. However, it is technically difficult to make the carbon fiber tape too thin.
As described above, organic fiber tapes that can be wound around core materials of different diameters, can be stored and transported in a wound state, and can be taken out from the wound state at the work site are known. It was not done.
本発明は、保管や運搬が容易であり、作業性を著しく向上させることができる、円筒状芯材に炭素テープが巻き付けられた有機繊維巻きテープと、その製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an organic fiber-wrapped tape in which a carbon tape is wound around a cylindrical core material, which can be easily stored and transported and can remarkably improve workability, and a method for producing the same. .
本発明は、課題の解決手段として、
有機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体からなる有機繊維テープが、円筒状芯材に巻き付けられた有機繊維巻きテープであって、
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）が５〜１００ｍｍの範囲であり、
前記幅（Ｗ）が５〜１００ｍｍの範囲の有機繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径（Ｄ）が、式（II）から求められるものである有機繊維巻きテープを提供する。
２．５×１０-5×Ｎ×ｄ≦Ｗ≦２．５×１０-4×Ｎ×ｄ （I）
（式（I）中、Ｗは有機繊維テープの幅であり、Ｎは有機繊維テープを構成する有機繊維の本数で、前記幅（Ｗ）を５〜１００ｍｍの範囲にできる本数であり、ｄは有機繊維の繊維径で５〜２０μmの範囲である。）
１．０×Ｆ×ｔ≦Ｄ （II）
（式（II）中、Ｆは有機繊維量で、２０〜６０質量％の範囲であり、ｔは有機繊維テープの厚みで、０．１〜１．０ｍｍの範囲である。）
As a means for solving the problems, the present invention
An organic fiber tape composed of a composite containing organic fibers and an olefin resin is an organic fiber wound tape wound around a cylindrical core material,
The width (W) of the organic fiber tape obtained from the formula (I) is in the range of 5 to 100 mm,
Provided is an organic fiber wound tape in which the minimum diameter (D) of a cylindrical core member around which an organic fiber tape having a width (W) of 5 to 100 mm is wound is obtained from the formula (II).
2.5 × 10 −5 × N × d ≦ W ≦ 2.5 × 10 −4 × N × d (I)
(In formula (I), W is the width of the organic fiber tape, N is the number of organic fibers constituting the organic fiber tape, and the number that can make the width (W) in the range of 5 to 100 mm, d is (It is the range of 5-20 micrometers in the fiber diameter of an organic fiber.)
1.0 × F × t ≦ D (II)
(In the formula (II), F is the amount of organic fiber and is in the range of 20 to 60% by mass, and t is the thickness of the organic fiber tape and is in the range of 0.1 to 1.0 mm.)
また本発明は、他の課題の解決手段として、
上記の有機繊維巻きテープの製造方法であって、
１本又は２本以上の有機繊維を含む集束体をクロスヘッドダイに導入する工程、
クロスヘットダイ内において、加熱及び加圧状態にて、有機繊維を含む集束体を開繊しながら溶融樹脂と接触させ、テープ状の有機繊維と熱可塑性樹脂が一体化されたテープ状の複合体を得る工程、
前記テープ状の複合体をクロスヘットダイのスリット出口から押し出し、厚さ方向の両側からローラーで支持し、かつ冷却することにより、有機繊維テープを得る工程、
得られた有機繊維テープ円筒状芯材に巻き付ける工程、
を有している有機繊維巻きテープの製造方法を提供する。
The present invention also provides a solution to other problems.
A method for producing the above organic fiber-wrapped tape,
Introducing a converging body containing one or more organic fibers into a crosshead die;
Tape-like composite in which tape-like organic fiber and thermoplastic resin are integrated by bringing the bundle containing organic fiber into contact with the molten resin in the cross-head die under heating and pressure. Obtaining a step,
A step of obtaining an organic fiber tape by extruding the tape-like composite from the slit outlet of the cross-head die, supporting it with a roller from both sides in the thickness direction, and cooling;
The step of winding around the obtained organic fiber tape cylindrical core material,
The manufacturing method of the organic fiber winding tape which has this.
本発明の有機繊維巻きテープは、芯材の周囲に有機繊維テープが巻き取られた形態であることから、保管及び運搬が容易であり、必要量だけ取り出して使用できることから、作業性も良い。 Since the organic fiber tape of the present invention is in a form in which the organic fiber tape is wound around the core material, it can be easily stored and transported, and can be taken out and used in a necessary amount.
＜有機繊維巻きテープ＞
本発明の有機繊維巻きテープは、有機繊維テープが円筒状芯材の周囲に多数回（多数層）巻き付けられた（巻き取られた）ものである。
<Organic fiber wound tape>
The organic fiber tape of the present invention is obtained by winding (winding up) an organic fiber tape around a cylindrical core material many times (multiple layers).
本発明の有機繊維巻きテープで使用する有機繊維テープは、円筒状芯材に巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の耐久試験１、２を実施したときに外観に変化がないもの（クラック等が生じないもの）である。 The organic fiber tape used in the organic fiber wound tape of the present invention can be wound around a cylindrical core material and has no change in appearance when at least the durability tests 1 and 2 described in the examples are carried out ( That does not cause cracks).
本発明の有機繊維巻きテープで使用する有機繊維テープは、下記式（I）から求められる幅（Ｗ）が５〜１００ｍｍの範囲のものである。
２．５×１０-5×Ｎ×ｄ≦Ｗ≦２．５×１０-4×Ｎ×ｄ （I）
（式（I）中、Ｗは有機繊維テープの幅であり、Ｎは有機繊維テープを構成する有機繊維の本数で、前記幅（Ｗ）を５〜１００ｍｍの範囲にできる本数であり、ｄは有機繊維の繊維径で５〜２０μmの範囲である。）
The organic fiber tape used in the organic fiber wound tape of the present invention has a width (W) determined from the following formula (I) in the range of 5 to 100 mm.
2.5 × 10 −5 × N × d ≦ W ≦ 2.5 × 10 −4 × N × d (I)
(In formula (I), W is the width of the organic fiber tape, N is the number of organic fibers constituting the organic fiber tape, and the number that can make the width (W) in the range of 5 to 100 mm, d is (It is the range of 5-20 micrometers in the fiber diameter of an organic fiber.)
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）は、例えば、
繊維径５μmの有機繊維を４０，０００本使用することで、有機繊維テープの幅（Ｗ）を５〜５０ｍｍの範囲にすることができ、
繊維径１０μmの有機繊維を２０，０００本使用することで、有機繊維テープの幅（Ｗ）を５〜５０ｍｍの範囲にすることができ、
繊維径２０μmの有機繊維を１０，０００本使用することで、有機繊維テープの幅（Ｗ）を約５〜約５０ｍｍの範囲にすることができる。
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）が５ｍｍ以上であると、樹脂（オレフィン系樹脂）の含浸が充分になるので、有機繊維テープ自体の強度が高められ、製造時の繊維切れが起こり難くなる。
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）が１００ｍｍ以下であると、テープ内の有機繊維の分布が均一になるので、有機繊維を含んでいることによる機能が充分に発現されるほか、取り扱いも容易である。
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）は、１０〜８０ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましい。
The width (W) of the organic fiber tape obtained from the formula (I) is, for example,
By using 40,000 organic fibers having a fiber diameter of 5 μm, the width (W) of the organic fiber tape can be in the range of 5 to 50 mm,
By using 20,000 organic fibers with a fiber diameter of 10 μm, the width (W) of the organic fiber tape can be in the range of 5 to 50 mm,
By using 10,000 organic fibers having a fiber diameter of 20 μm, the width (W) of the organic fiber tape can be in the range of about 5 to about 50 mm.
If the width (W) of the organic fiber tape obtained from the formula (I) is 5 mm or more, the impregnation of the resin (olefin-based resin) is sufficient, so that the strength of the organic fiber tape itself is increased, and the fiber during production Cutting is difficult to occur.
When the width (W) of the organic fiber tape obtained from the formula (I) is 100 mm or less, the distribution of the organic fiber in the tape becomes uniform, so that the function due to the organic fiber is sufficiently expressed. Besides, it is easy to handle.
10-80 mm is preferable and, as for the width | variety (W) of the organic fiber tape calculated | required from Formula (I), 10-50 mm is more preferable.
本発明の有機繊維巻きテープで使用する円筒状芯材は、幅（直径）方向の断面が円形のものであるが、多角形（三角形以上であるが、望ましくは六角形、八角形等）でもよいし、楕円形でもよい。
円筒状芯材は、紙、木、プラスチック、金属、セラミックス等からなるものを用いることができる。
The cylindrical core material used in the organic fiber-wrapped tape of the present invention has a circular cross section in the width (diameter) direction, but may be polygonal (more than a triangle, but preferably hexagonal, octagonal, etc.). It may be oval.
The cylindrical core material can be made of paper, wood, plastic, metal, ceramics, or the like.
円筒状芯材の最小直径（最小外径）（Ｄ）は、式（II）から求められるものである。円筒状芯材の最小直径（Ｄ）は、上記幅（Ｗ）の有機繊維テープを巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の耐久試験１、２を実施したときに外観に変化を生じさせない（クラック等を生じさせない）ような最小値である。 The minimum diameter (minimum outer diameter) (D) of the cylindrical core material is obtained from the formula (II). The minimum diameter (D) of the cylindrical core material can take up the organic fiber tape having the above-mentioned width (W), and the appearance changes when at least the durability tests 1 and 2 described in the examples are performed. It is the minimum value that does not cause (crack or the like not to occur).
１．０×Ｆ×ｔ≦Ｄ （II）
（式（II）中、Ｆは有機繊維量で、２０〜６０質量％の範囲であり、ｔは有機繊維テープの厚みで、０．１〜１．０ｍｍの範囲である。）
なお、円筒状芯材の断面形状が多角形、例えば六角形の場合には、正対する角同士を結んだ長さが前記Ｄとなり、楕円形の場合には長径の長さが前記Ｄとなる。
1.0 × F × t ≦ D (II)
(In the formula (II), F is the amount of organic fiber and is in the range of 20 to 60% by mass, and t is the thickness of the organic fiber tape and is in the range of 0.1 to 1.0 mm.)
In addition, when the cross-sectional shape of the cylindrical core is a polygon, for example, a hexagon, the length connecting the opposite corners is D, and in the case of an ellipse, the length of the major axis is D. .
有機繊維テープは、有機繊維量が少ないほど（即ち、オレフィン系樹脂量が多いほど）、柔軟性が向上して芯材に巻きやすくなる。但し、取り扱い上などの観点から一定の幅を確保しようとすると繊維の均一分散が困難になり、有機繊維量が少ないため、機械的強度も低下する。
また、有機繊維量が多いほど（即ち、オレフィン系樹脂量が少ないほど）、柔軟性が低下して、芯材に巻き難くなるほか、テープに成形することができない場合もある。
さらに有機繊維テープは、厚みが大きいと製造は容易であるが、芯材に巻きにくくなり、厚みが小さいと製造が困難になるが、芯材に巻きやすくなる。
The smaller the amount of organic fibers (that is, the greater the amount of olefinic resin), the more flexible the organic fiber tape is, and the easier it is to wind around the core material. However, if a certain width is to be ensured from the viewpoint of handling and the like, uniform dispersion of the fibers becomes difficult, and the amount of organic fibers is small, so that the mechanical strength is also lowered.
Further, as the amount of organic fiber is larger (that is, as the amount of olefin resin is smaller), the flexibility is lowered, and it becomes difficult to wind around the core material.
Furthermore, the organic fiber tape is easy to manufacture when the thickness is large, but is difficult to wind around the core material. When the thickness is small, the manufacture becomes difficult, but it is easy to wind around the core material.
式（II）は、有機繊維テープの有機繊維濃度（Ｆ）及び厚み（ｔ）の関係から、有機繊維テープを巻き付けて保持できる円筒状芯材の最小直径（Ｄ）を求めるものである。
具体的には、様々な濃度（Ｆ）及び厚み（ｔ）を有する有機繊維テープを様々な直径の芯材に巻き付けたとき、有機繊維テープに外観変化が生じない場合の芯材の最小直径（Ｄ）を実験により測定し、濃度（Ｆ）及び厚み（ｔ）との関連から式（II）を導くことができる。
Formula (II) calculates | requires the minimum diameter (D) of the cylindrical core material which can wind and hold an organic fiber tape from the relationship of the organic fiber density | concentration (F) and thickness (t) of an organic fiber tape.
Specifically, when an organic fiber tape having various concentrations (F) and thicknesses (t) is wound around a core material having various diameters, the minimum diameter of the core material when no change in appearance of the organic fiber tape occurs ( D) is measured experimentally, and equation (II) can be derived from the relationship with concentration (F) and thickness (t).
式（II）から求められる円筒状芯材の最小直径（Ｄ）以上であると、巻き付けて保持したときに有機繊維テープにクラック等が生じることがない。なお、円筒状芯材の最小直径（Ｄ）は、運搬時、保管時、作業時等における取り扱い易さの観点からは、式（II）から求められる最小直径（Ｄ）を満たすものの内、２５ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以上であることがより好ましい。
また、円筒状芯材の上限値は、有機繊維テープを巻くことができ、かつクラック等を生じさせないとの理由からは制限はなく、製造工程、保管及び運搬、作業現場等の要請に応じて適宜選択することができるものであり、例えば１０００ｍｍ以下にすることができるが、取り扱い上の観点からは８００ｍｍ以下が好ましく、６００ｍｍ以下、５００ｍｍ以下がより好ましい。
When the diameter is equal to or larger than the minimum diameter (D) of the cylindrical core material obtained from the formula (II), no cracks or the like occur in the organic fiber tape when wound and held. In addition, the minimum diameter (D) of the cylindrical core material is 25 mm among those satisfying the minimum diameter (D) obtained from the formula (II) from the viewpoint of ease of handling during transportation, storage, work, etc. It is preferable that it is above, and it is more preferable that it is 30 mm or more.
In addition, the upper limit of the cylindrical core material is not limited for the reason that the organic fiber tape can be wound and does not cause cracks, etc., depending on the requirements of the manufacturing process, storage and transportation, work site, etc. For example, it can be set to 1000 mm or less, but is preferably 800 mm or less, more preferably 600 mm or less and 500 mm or less from the viewpoint of handling.
使用する有機繊維の種類により、同じテープ幅、テープ厚み、テープ長さであっても、テープの剛性（曲げ弾性率、引張強度等）が異なる。
このため、有機繊維テープの種類（有機繊維テープに含有される有機繊維の種類）によっては、式（II）で求められる芯材の最小直径（Ｄ）を調整することが望ましい。
例えば、式（I）から求められる幅５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、長さ８０ｍｍで、オレフィン系樹脂６０質量％の全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）テープの曲げ弾性率（又は引張強度）（S1）と最小直径（Ｄ1）を基準として、他の繊維の同じ条件の曲げ弾性率（又は引張強度）（S2）としたときの最小直径(Ｄ2)は、
次式：Ｄ2＝Ｄ1×S2／S1、から求めることができる。
Depending on the type of organic fiber used, the rigidity (flexural modulus, tensile strength, etc.) of the tape varies even with the same tape width, tape thickness, and tape length.
For this reason, depending on the type of organic fiber tape (the type of organic fiber contained in the organic fiber tape), it is desirable to adjust the minimum diameter (D) of the core material obtained by the formula (II).
For example, the flexural modulus (or tensile strength) of a wholly aromatic polyamide fiber (aramid fiber) tape having a width of 50 mm, a thickness of 0.4 mm and a length of 80 mm determined from the formula (I) and 60% by mass of an olefin resin ( Based on S1) and the minimum diameter (D1), the minimum diameter (D2) when the flexural modulus (or tensile strength) (S2) of other fibers is the same as
It can be obtained from the following formula: D2 = D1 × S2 / S1.
有機繊維巻きテープとなる有機繊維テープは、有機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体からなるものである。なお、本発明で用いる有機繊維には炭素繊維は含まれない。
有機繊維としては、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエステル繊維（全芳香族ポリエステル繊維を含む）、ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維を用いることができるが、これらの中でもポリアミド繊維が好ましい。
The organic fiber tape used as the organic fiber wound tape is composed of a composite containing organic fibers and an olefin resin. The organic fiber used in the present invention does not include carbon fiber.
As organic fibers, polyamide fibers, polyvinyl alcohol fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, polyoxymethylene fibers, polytetrafluoroethylene fibers, polyester fibers (including wholly aromatic polyester fibers), polyimide fibers, and liquid crystal polyester fibers should be used. Of these, polyamide fibers are preferred.
ポリアミド繊維としては、全芳香族ポリアミド繊維、ジアミンとジカルボン酸のいずれか一方が芳香族化合物である半芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維が好ましく、これらの中でも全芳香族ポリアミド繊維が好ましい。
全芳香族ポリアミド繊維としては、コポリｐ−フェニレン−3,4オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリｍ−フェニレンテレフタルアミド繊維、ポリｐ−フェニレンイソフタルアミド繊維、ポリｍ−フェニレンイソフタルアミド繊維、ジアミノジフェニルエーテルとテレフタル酸又はイソフタル酸から得られる繊維から選ばれるものを用いることができる。
As the polyamide fiber, a wholly aromatic polyamide fiber, a semi-aromatic polyamide fiber in which one of diamine and dicarboxylic acid is an aromatic compound, and an aliphatic polyamide fiber are preferable. Among these, a wholly aromatic polyamide fiber is preferable.
As the wholly aromatic polyamide fiber, copoly p-phenylene-3,4 oxydiphenylene terephthalamide fiber, poly p-phenylene terephthalamide fiber, poly m-phenylene terephthalamide fiber, poly p-phenylene isophthalamide fiber, poly m- Those selected from phenylene isophthalamide fiber, fiber obtained from diaminodiphenyl ether and terephthalic acid or isophthalic acid can be used.
オレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、高密度、低密度及線状低密度ポリエチレン、ポリ−１−ブテン、ポリイソブチレン、エチレンとプロピレンの共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（原料としてのジエン成分が１０質量％以下）、ポリメチルペンテン、エチレン又はプロピレン（５０モル％以上）と他の共重合モノマー（酢酸ビニル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル等）とのランダム、ブロック、グラフト共重合体等を用いることができる。これらのオレフィン系樹脂は、１種でもよいし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、オレフィン系樹脂は、有機繊維との密着性を高めるため、オレフィン系樹脂中に酸変性ポリオレフィンを含有させることができる。酸変性ポリオレフィンの含有量は、オレフィン系樹脂と酸変性ポリオレフィンとの合計量中２０質量％以下の量が好ましい。酸変性ポリオレフィンは、例えば、特開２００５−１２５５８１号公報の〔００１０〕〜〔００１４〕に記載のものと同じものを用いることができる。
Olefin resins include polypropylene, high density, low density and linear low density polyethylene, poly-1-butene, polyisobutylene, ethylene / propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer (as raw materials) Diene component is 10% by mass or less), random with polymethylpentene, ethylene or propylene (50 mol% or more) and other copolymerization monomers (vinyl acetate, alkyl methacrylate, alkyl acrylate, aromatic vinyl, etc.) Blocks, graft copolymers and the like can be used. These olefinic resins may be used alone or in combination of two or more.
In addition, the olefin resin can contain acid-modified polyolefin in the olefin resin in order to improve the adhesion with the organic fiber. The content of the acid-modified polyolefin is preferably 20% by mass or less in the total amount of the olefin resin and the acid-modified polyolefin. As the acid-modified polyolefin, for example, the same ones as described in [0010] to [0014] of JP-A-2005-125581 can be used.
本発明の有機繊維巻きテープは、円筒状芯材に巻き取られた形態のものであり、作業時には、適当長さを繰り出し、所望長さに切断して、有機繊維テープとして使用することができる。 The organic fiber wound tape of the present invention is wound around a cylindrical core material, and can be used as an organic fiber tape by drawing out an appropriate length and cutting it to a desired length during operation. .
本発明の有機繊維巻きテープから取り出した有機繊維テープは、各種樹脂成形体の補強材として使用することができる。 The organic fiber tape taken out from the organic fiber wound tape of the present invention can be used as a reinforcing material for various resin moldings.
本発明の有機繊維巻きテープから取り出した有機繊維テープは、平織り、綾織り、朱子織り等の方法を適用して、シート状の織物にすることもでき、前記のシート状の織物を筒状等に加工することもできる。
また本発明の有機繊維巻きテープから取り出した有機繊維テープを筒状に編み上げることもできる。
The organic fiber tape taken out from the organic fiber wound tape of the present invention can be made into a sheet-like woven fabric by applying a method such as plain weave, twill weave, satin weaving, etc. Can also be processed.
Moreover, the organic fiber tape taken out from the organic fiber wound tape of the present invention can be knitted into a cylindrical shape.
本発明の有機繊維巻きテープから取り出した有機繊維テープ、それらから得られたシートや筒状体等は、オレフィン系樹脂を含んでいるため、加熱することにより、所望形状に変形させることができる。 Since the organic fiber tape taken out from the organic fiber wound tape of the present invention, the sheet and the cylindrical body obtained therefrom, etc. contain an olefin resin, it can be transformed into a desired shape by heating.
＜有機繊維巻きテープの製造方法＞
図１、図２により、有機繊維巻きテープの製造方法を説明する。
最初の工程にて、送りロール１５、１６で支持しながら、１本又は２本以上の有機繊維を含む集束体１０をクロスヘッドダイ２０に導入する。
集束体１０は、繊維径が５〜２４μｍ、繊維本数が１０００〜２００，０００本の範囲の有機繊維束が好ましく、より好ましくは３０００〜１５０，０００本の範囲の有機繊維束である。
この有機繊維束は、市販の有機繊維束（例えば、２０Ｋ＝20,000本）をそのまま使用してもよいし、複数の市販の有機繊維束を組み合わせて使用（例えば、５Ｋ＝5,000本の繊維束を４束組み合わせて20,000本にして使用）してもよい。
またこの集束体１０は、有機繊維束をそのまま使用しもよいし、有機繊維束の表面を集束剤にて表面処理して仮留め状態（束がばらけることがなく、かつ後の開繊作業が損なわれない程度に一体化された状態）にしたものでもよい。
<Method for producing organic fiber-wrapped tape>
The manufacturing method of an organic fiber winding tape is demonstrated with FIG. 1, FIG.
In the first step, the bundling
The
As this organic fiber bundle, a commercially available organic fiber bundle (for example, 20K = 20,000) may be used as it is, or a plurality of commercially available organic fiber bundles are used in combination (for example, 5K = 5,000 fiber bundles). 4 bundles may be used to make 20,000).
Further, the bundling
次に、クロスヘットダイ２０内において、加熱及び加圧状態にて、有機繊維を含む集束体１０を開繊しながら溶融樹脂（溶融状態のオレフィン系樹脂）と接触させる。
Next, in the cross-head die 20, the bundling
集束体１０の開繊は、集束体１０に対して厚み方向に圧力を加えることができる方法であればよく、本発明では、上型２１と下型２２とを組み合わせたクロスヘットダイ２０を用いる。
The converging
クロスヘッドダイ２０は、長さ方向に連続して形成された波形状の凹凸２１ａを有する上型２１と、上型２１の波形状の凹凸２１ａと嵌合できるように形成された波形状の凹凸２２ａを有する下型２２が組み合わされている。
The cross-head die 20 includes an
上型２１（又は下型２２でもよい）に溶融樹脂の導入ライン（導入孔）２５が設けられており、上型２１と下型２２との間の集束体１０の通過間隙に溶融樹脂を供給できるようになっている。
The upper mold 21 (or the lower mold 22) is provided with a molten resin introduction line (introduction hole) 25, and the molten resin is supplied to the passing gap of the focusing
上型２１と下型２２には、それぞれ加熱手段が取り付けられ、それらの通過間隙を通る集束体１０を加熱する。このときの加熱温度は、導入ライン（導入孔）２５から供給した樹脂（オレフィン系樹脂）の融点以上の温度である。
A heating means is attached to each of the
集束体１０は、上型２１と下型２２との間の通過間隙を通るとき、凹凸２１ａ、２２ａの間隙をジグザグに通過する過程で開繊され、有機繊維間に溶融したオレフィン系樹脂が含浸される。
When the converging
その後、集束体１０とオレフィン系樹脂が一体化された複合体が、クロスヘッドダイ２０のスリット出口２６からテープ状（有機繊維テープ１１）に押し出される。このとき、スリット出口２６の大きさを調整することで、有機繊維テープ１１の厚みと幅が調整される。
Then, the composite body in which the focusing
その後、適宜配置された冷却ロール３１、３２、３３で冷却されながら引き取られ、円柱状の芯材に巻き取られ、有機繊維巻きテープが得られる。
図１では、冷却ロール３１、３２、３３が、それぞれ有機繊維テープ１１を介して当接しない位置に配置されており、有機繊維テープ１１のいずれか一面が先に冷却され、続いて他面が冷却される。
図２では、冷却ロール３１、３２が、それぞれ有機繊維テープ１１を介して当接する位置に配置されており、有機繊維テープ１１の両面が同時に冷却される。
Then, it is taken up while being cooled by cooling
In FIG. 1, the cooling rolls 31, 32, and 33 are arranged at positions where they do not come into contact with each other via the
In FIG. 2, the cooling rolls 31 and 32 are each arrange | positioned in the position which contact | abuts via the
製造例（有機繊維テープの製造）
図１に示すフローにより、表１に示す有機繊維濃度と厚みを有する有機繊維テープを製造した。
Production example (production of organic fiber tape)
The organic fiber tape having the organic fiber concentration and thickness shown in Table 1 was manufactured by the flow shown in FIG.
＜有機繊維集束体１０＞
アラミド繊維集束体：T241J HFY8330T5000（帝人テクノプロダクツ株式会社）
＜オレフィン系樹脂＞
ポリプロピレン（ＰＭＢ６０Ａ（サンアロマー株式会社製））９５質量％とマレイン酸変性ポリプロピレン（マレイン酸変性量1.0質量％，OREVAC CA100：アトフィナ社製）５質量％の混合物
＜製造条件＞
集束体１０の送り速度：５ｍ／分
クロスヘッドダイ２０の加熱温度：２９０℃
スリット出口：幅（テープの厚み）０．１〜１．０ｍｍ×長さ（テープの幅）１０〜５０ｍｍ
冷却ロール３１の表面温度：８０℃
冷却ロール３２の表面温度：８０℃
冷却ロール３３の表面温度：６０℃
<
Aramid fiber bundle: T241J HFY8330T5000 (Teijin Techno Products Limited)
<Olefin resin>
Mixture of 95% by mass of polypropylene (PMB60A (manufactured by Sun Allomer Co., Ltd.)) and 5% by mass of maleic acid-modified polypropylene (maleic acid-modified 1.0% by mass, OREVAC CA100: manufactured by Atofina) <Production conditions>
Feed speed of focusing body 10: 5 m / min Heating temperature of crosshead die 20: 290 ° C.
Slit exit: width (tape thickness) 0.1-1.0 mm x length (tape width) 10-50 mm
Surface temperature of cooling roll 31: 80 ° C.
Surface temperature of cooling roll 32: 80 ° C.
Surface temperature of cooling roll 33: 60 ° C
得られた各有機繊維テープの有機繊維濃度（Ｆ）と厚み（ｔ）を用い、式（II）：３．０×Ｆ×ｔ≦Ｄ、から円筒状芯材の最小直径（Ｄ）を求めたものを表１に示す。
なお、アラミド繊維以外の有機繊維を用いた場合には、上記した式：Ｄ2＝Ｄ1×S2／S1、から最小直径（Ｄ）を求めることができる。
Using the organic fiber concentration (F) and thickness (t) of each organic fiber tape obtained, the minimum diameter (D) of the cylindrical core material is obtained from the formula (II): 3.0 × F × t ≦ D. Table 1 shows the results.
When organic fibers other than aramid fibers are used, the minimum diameter (D) can be obtained from the above formula: D2 = D1 × S2 / S1.
実施例及び比較例
上記製造例により、表２、３に示す各有機繊維テープを製造した。表２、表３に示す有機繊維テープについて、下記の耐久試験１を実施した。
Examples and Comparative Examples The organic fiber tapes shown in Tables 2 and 3 were produced according to the above production examples. The following durability test 1 was performed on the organic fiber tapes shown in Tables 2 and 3.
耐久試験１
有機繊維巻きテープは、図１に示す装置を使用し、表２、３に示す直径の芯材に対して機械的に３〜５層となるように巻き取って製造した。巻き終わり端部は粘着テープで固定した。得られた有機繊維巻きテープは、肉眼観察では各層が密な状態で巻き取られていた。得られた有機繊維巻きテープについて、次に示す耐久試験１をした。
有機繊維巻きテープを、室温（２０〜２５℃）で、湿度（５０％）の雰囲気で２４時間（１日間）以上保持した。
その後、有機繊維巻きテープから有機繊維テープを全て繰り出し、その表面を肉眼で観察して、クラック等の変化があるかどうかを観察した。結果を表２、３に示す。
The organic fiber wound tape was manufactured by using the apparatus shown in FIG. 1 and mechanically winding the core material having the diameters shown in Tables 2 and 3 into 3 to 5 layers. The winding end was fixed with an adhesive tape. The obtained organic fiber-wound tape was wound up with each layer in a dense state by visual observation. The obtained organic fiber wound tape was subjected to the durability test 1 shown below.
The organic fiber wound tape was kept at room temperature (20 to 25 ° C.) in an atmosphere of humidity (50%) for 24 hours (one day) or more.
Thereafter, all the organic fiber tape was fed out from the organic fiber wound tape, and the surface was observed with the naked eye to observe whether there was a change such as a crack. The results are shown in Tables 2 and 3.
比較例Ａは、アラミド繊維濃度が本発明の範囲外の例（１０質量％）であり、繊維分散が不均一になった結果、繊維間隔が開きすぎて外観不良を起こすとともに、アラミド繊維を配合したことによる充分な機械的性質が得られず、製品不良となった。
比較例Ｂは、幅（Ｗ）が本発明の範囲外（１ｍｍ）であり、製造時において繊維切れが発生してテープの製造ができかなった。
比較例Ｃは、アラミド繊維濃度が本発明の範囲外（８０質量％）であり、テープに成形することができなかった。
実施例１〜６と比較例１〜６がそれぞれ対の例である。実施例１〜６では、芯材として表１に示した最小直径（Ｄ）を満たすものを使用したことにより、クラックの発生がなかったが、比較例１〜６は、最小直径（Ｄ）よりも小さな直径の芯材を使用したため、クラックの発生があった。
Comparative Example A is an example in which the aramid fiber concentration is outside the scope of the present invention (10% by mass), and as a result of non-uniform fiber dispersion, the fiber spacing is too wide, resulting in poor appearance and blending aramid fibers. As a result, sufficient mechanical properties could not be obtained, resulting in product failure.
In Comparative Example B, the width (W) was outside the range of the present invention (1 mm), and fiber breakage occurred at the time of production, making it impossible to produce a tape.
In Comparative Example C, the aramid fiber concentration was outside the range of the present invention (80% by mass) and could not be formed into a tape.
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 are examples of pairs. In Examples 1 to 6, there was no occurrence of cracks due to the use of the core material satisfying the minimum diameter (D) shown in Table 1, but Comparative Examples 1 to 6 were from the minimum diameter (D). Since a core material with a small diameter was used, cracks were generated.
耐久試験２
表２、表３に示す実施例１〜６の各テープは、テープの一端を固定した状態で、他端をつかんで１８０°回転させて変形させた後、他端を解放すると直ちに元の形状に回復した。これを１０回以上繰り返してもテープの外観には変化が見られなかった。
Endurance test 2
Each of the tapes of Examples 1 to 6 shown in Tables 2 and 3 is the original shape as soon as one end of the tape is fixed and the other end is grasped and rotated by 180 ° and then deformed, and then the other end is released. Recovered. Even when this was repeated 10 times or more, no change was observed in the appearance of the tape.
１０ 有機繊維のテープ状集束体
１１ 有機繊維テープ
２０ クロスヘッドダイ
２１ 上型
２２ 下型
２５ 溶融樹脂の供給ライン（供給孔）
２６ スリット出口
３１、３２、３３ 冷却ロール
DESCRIPTION OF
26
本発明は、保管や運搬が容易であり、作業性を著しく向上させることができる、円筒状芯材に有機繊維テープが巻き付けられた有機繊維巻きテープと、その製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an organic fiber-wrapped tape in which an organic fiber tape is wound around a cylindrical core material, which can be easily stored and transported and can remarkably improve workability, and a method for producing the same. To do.
Claims (5)
式（I）から求められる有機繊維テープの幅（Ｗ）が５〜１００ｍｍの範囲であり、
前記幅（Ｗ）が５〜１００ｍｍの範囲の有機繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径（Ｄ）が、式（II）から求められるものである有機繊維巻きテープ。
２．５×１０-5×Ｎ×ｄ≦Ｗ≦２．５×１０-4×Ｎ×ｄ （I）
（式（I）中、Ｗは有機繊維テープの幅であり、Ｎは有機繊維テープを構成する有機繊維の本数で、前記幅（Ｗ）を５〜１００ｍｍの範囲にできる本数であり、ｄは有機繊維の繊維径で５〜２０μmの範囲である。）
１．０×Ｆ×ｔ≦Ｄ （II）
（式（II）中、Ｆは有機繊維量で、２０〜６０質量％の範囲であり、ｔは有機繊維テープの厚みで、０．１〜１．０ｍｍの範囲である。） An organic fiber tape composed of a composite containing organic fibers and an olefin resin is an organic fiber wound tape wound around a cylindrical core material,
The width (W) of the organic fiber tape obtained from the formula (I) is in the range of 5 to 100 mm,
The organic fiber winding tape whose minimum diameter (D) of the cylindrical core material around which the organic fiber tape having the width (W) in the range of 5 to 100 mm is wound is obtained from the formula (II).
2.5 × 10 −5 × N × d ≦ W ≦ 2.5 × 10 −4 × N × d (I)
(In formula (I), W is the width of the organic fiber tape, N is the number of organic fibers constituting the organic fiber tape, and the number that can make the width (W) in the range of 5 to 100 mm, d is (It is the range of 5-20 micrometers in the fiber diameter of an organic fiber.)
1.0 × F × t ≦ D (II)
(In the formula (II), F is the amount of organic fiber and is in the range of 20 to 60% by mass, and t is the thickness of the organic fiber tape and is in the range of 0.1 to 1.0 mm.)
１本又は２本以上の有機繊維を含む集束体をクロスヘッドダイに導入する工程、
クロスヘットダイ内において、加熱及び加圧状態にて、有機繊維を含む集束体を開繊しながら溶融樹脂と接触させ、テープ状の有機繊維と熱可塑性樹脂が一体化されたテープ状の複合体を得る工程、
前記テープ状の複合体をクロスヘットダイのスリット出口から押し出し、厚さ方向の両側からローラーで支持し、かつ冷却することにより、有機繊維テープを得る工程、
得られた有機繊維テープ円筒状芯材に巻き付ける工程、
を有している有機繊維巻きテープの製造方法。 It is a manufacturing method of the organic fiber winding tape according to any one of claims 1 to 3,
Introducing a converging body containing one or more organic fibers into a crosshead die;
Tape-like composite in which tape-like organic fiber and thermoplastic resin are integrated by bringing the bundle containing organic fiber into contact with the molten resin in the cross-head die under heating and pressure. Obtaining a step,
A step of obtaining an organic fiber tape by extruding the tape-like composite from the slit outlet of the cross-head die, supporting it with a roller from both sides in the thickness direction, and cooling;
The step of winding around the obtained organic fiber tape cylindrical core material,
The manufacturing method of the organic fiber winding tape which has this.
前記有機繊維を含む集束体の開繊が、前記集束体が上型と下型の間をジグザグに通過することでなされるものである、請求項４記載の有機繊維巻きテープの製造方法。 The crosshead die has an upper mold having wave-shaped irregularities formed continuously in the length direction, and a lower mold having wave-shaped irregularities formed so as to be fitted to the wave-shaped irregularities of the upper mold. The molds are combined, and one of the molds is provided with a molten resin introduction hole,
The method for producing an organic fiber-wrapped tape according to claim 4, wherein the opening of the bundling body including the organic fibers is performed by zigzaging the bundling body between the upper mold and the lower mold.
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