JP6682084B2 - 混繊糸及びその製造方法 - Google Patents
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Description
以下の材料を用いて混繊糸を製造した。
<使用材料>
(補強繊維材料)
炭素繊維(三菱レーヨン株式会社製;50R15L)
繊維直径7μm 繊維本数15000本
(合成繊維材料)
ポリエチレンテレフタレート(PET)製複合繊維(KBセーレン株式会社製;ベルカップル(PET芯鞘タイプ融着糸、芯鞘重量比1:1))
繊度8dtex 繊維本数1000本
炭素繊維及び複合繊維の使用量は、Vf値が49.0%となるように設定した。
<製造工程>
炭素繊維は、特許第3064019号公報に記載された空気流による開繊方法により幅100mmに開繊処理した。得られたシート状の炭素繊維の密度は、150本/mmとなった。複合繊維は、公知の整経機を用いて幅100mmに整経処理した。得られたシート状の複合繊維の密度は、10本/mmであった。次に、シート状に形成した炭素繊維及び複合繊維を搬送しながら重ね合せた後、炭素繊維の開繊方法と同様の開繊処理を行って幅100mmの重合シート材に形成した。そして、形成した重合シート材を加熱ロール(170℃)の間を通すことで炭素繊維に対して複合繊維を仮接着して一体化した。得られた仮接着シート材を糸長方向の折り目に沿って4回折り畳むことで、16層に積層した混繊糸を製造した。
製造された混繊糸を糸長方向と直交する方向に切断して走査電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製S−3500N)により断面を撮影した。図4は、混繊糸の断面に関する撮影画像である。混繊糸の均一性を評価するために、混繊糸の断面の撮影画像を処理して複合繊維の面積の分散状態を評価した。撮影画像の処理には、市販の画像処理ソフトウェア(オリンパス株式会社製Stream Essential)を使用した。まず、混合糸の断面に外接する矩形を描いて分析する領域を画定し、画定された矩形領域を縦横3等分した9つの区分領域を設定した。図4では、白い直線で区分領域を示している。
M(%)=S2/S1×100
そして、9つの区分領域についてそれぞれ算出された混繊比率Mに関して標準偏差σを算出する。実施例1の混繊糸については、標準偏差σは9.3であった。
実施例1と同様の材料を使用し、実施例1と同様にシート形成工程から一体化工程を行った。得られた仮接着シート材を公知の撚り装置により100回/mの撚りをかけて混繊糸を製造した。製造された混繊糸について、実施例1と同様に断面を撮影した。図5は、混繊糸の断面に関する撮影画像である。均一性評価のため、実施例1と同様に断面画像について画像処理を行い、標準偏差を算出した。標準偏差σは11.5であった。
実施例1と同様の材料を使用し、実施例1と同様にシート形成工程から一体化工程を行った。得られた仮接着シート材を幅方向に渦巻き状に巻き付けて混繊糸を製造した。製造された混繊糸について、実施例1と同様に断面を撮影した。そして、均一性評価のため、実施例1と同様に断面画像について画像処理を行い、標準偏差を算出した。標準偏差σは15.2であった。
実施例1と同様の材料を使用し、実施例1と同様にシート形成工程から一体化工程を行った。得られた仮接着シート材を公知のスリッタにより幅2mmで糸長方向にスリットして混繊糸を製造した。製造された混繊糸について、実施例1と同様に断面を撮影した。そして、均一性評価のため、実施例1と同様に断面画像について画像処理を行い、標準偏差を算出した。標準偏差σは19.2であった。
<使用材料>
(補強繊維材料)
実施例1と同様の炭素繊維を使用した。
(合成繊維材料)
ポリエステル繊維(KBセーレン株式会社製;ベルカップル)280T/16f 30本
炭素繊維及びポリエステル繊維の使用量は、Vf値が47.5%となるように設定した。
<製造工程>
ポリエステル繊維を15本ずつ2つの繊維束に分け、炭素繊維を中心にしてカバーリング装置により2つの繊維束でダブルカバーリング処理を行って混繊糸を製造した。繊維束の巻き付け数は、200回/mに設定した。
次に、実施例1で得られた混繊糸を用いて熱プレスによる複合繊維の浸透性を評価した。熱プレス装置(株式会社井元製作所製IMC−180C型)に混繊糸をセットして、加熱温度300℃及び加圧力0.14MPaに設定し、5分間熱プレス処理した。混繊糸は、幅約4.5mm及び厚さ約0.4mmの板状体に成型された。成型された板状体を厚さ方向に切断して断面を電子顕微鏡により観察したところ、断面に表出した炭素繊維の間に樹脂が充填されており、ボイドは観察されなかった。
実施例2で得られた混繊糸を実施例5と同様に熱プレス処理して板状体に成型した。成型された板状体を厚さ方向に切断して断面を電子顕微鏡により観察したところ、断面に表出した炭素繊維の間に樹脂が充填されており、ボイドは観察されなかった。
比較例1で得られた混繊糸を実施例5と同様に熱プレス処理して板状体に成型した。成型された板状体を厚さ方向に切断して断面を電子顕微鏡により観察したところ、断面に表出した炭素繊維の間に樹脂が浸透していないボイドが観察された。
加熱処理温度280℃、加圧力1.29MPaに設定した以外は、実施例5と同様に熱プレス処理して板状体に成型した。成型された板状体を厚さ方向に切断して断面を電子顕微鏡により観察したところ、断面に表出した炭素繊維の間に樹脂が充填されており、ボイドは観察されなかった。
炭素繊維(三菱レーヨン株式会社製;50R15L)を引き揃え、ポリエチレンテレフタレートフィルム(藤森工業株式会社製;75−NT2−AS)を重ね合わせて、実施例7と同様の条件にて熱プレス処理して板状体に成型した。成型された板状体を厚さ方向に切断して断面を電子顕微鏡により観察したところ、断面に表出した炭素繊維の間に樹脂が浸透していないボイドが観察された。
Claims (5)
- 所定の方向に引き揃えられた補強繊維材料に対して当該補強繊維材料と同じ方向に引き揃えられた合成繊維材料を混繊させた混繊糸であって、前記合成繊維材料は、芯部分として高融点の合成樹脂材料を用い鞘部分として低融点の合成樹脂材料を用いた芯鞘構造の複合繊維材料からなるとともに当該鞘部分が前記補強繊維材料に対して熱融着することで前記補強繊維材料に接着一体化しており、混繊糸の断面を分割した区分領域における前記合成繊維材料の断面積の比率に関する標準偏差が25以下となるように前記合成繊維材料が分散されている混繊糸。
- 請求項1に記載の混繊糸を用いて成型された成型品。
- 開繊されて所定の方向に引き揃えられたシート状の補強繊維材料に対して当該補強繊維材料と同じ方向に引き揃えられるとともに当該補強繊維材料の密度に合わせて分散された状態で合成繊維材料を重ね合せる重合工程と、重ね合わされた前記補強繊維材料及び前記合成繊維材料を接着一体化する一体化工程とを備えており、前記合成繊維材料は、芯部分として高融点の合成樹脂材料を用い鞘部分として低融点の合成樹脂材料を用いた芯鞘構造の複合繊維材料からなり、前記一体化工程では、前記鞘部分が前記補強繊維材料に対して熱融着して接着一体化する混繊糸の製造方法。
- 前記重合工程では、重ね合わされた前記補強繊維材料及び前記合成繊維材料を開繊処理する請求項3に記載の混繊糸の製造方法。
- 接着一体化された前記補強繊維材料及び前記合成繊維材料を別の形態の糸に形成する糸形成工程を備えている請求項3又は4に記載の混繊糸の製造方法。
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