特許 6124712 ＦＲＰ用セルロース織物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6124712

(24)【登録日】2017年4月14日

(45)【発行日】2017年5月10日

(54)【発明の名称】ＦＲＰ用セルロース織物

(51)【国際特許分類】

   D03D 1/00 20060101AFI20170424BHJP

   D03D 9/00 20060101ALI20170424BHJP

   C08J 5/24 20060101ALI20170424BHJP

【ＦＩ】

   D03D1/00 A

   D03D9/00

   C08J5/24CER

   C08J5/24CEZ

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-139948(P2013-139948)

(22)【出願日】2013年7月3日

(65)【公開番号】特開2015-14055(P2015-14055A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2016年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】592197315

【氏名又は名称】ユニチカトレーディング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089152

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】三谷 健太郎

【審査官】 馳平 裕美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２７３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−５４２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０５２９６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１３８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９２３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０３Ｄ １／００〜２７／１８

Ｂ２９Ｂ １１／１６，１５／０８〜１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４〜５／１０，５／２４

Ｂ２９Ｃ ４１／００〜４１／３６，４１／４６〜４１／５２，７０／００〜７０／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

経方向及び緯方向に、その径が０．３〜０．７ｍｍである貫通孔が配列しているセルロース織物であり、
緯方向に隣り合う貫通孔の間には３本以上の経糸群が密接に重なり合って存在し、経方向に隣り合う貫通孔の間には３本以上の緯糸群が密接に重なり合って存在し、
貫通孔に接する経糸及び緯糸は、上下に交互に浮沈する組織で織成されており、
貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸は、経方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の緯糸は、緯方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されていることを特徴とするＦＲＰ用セルロース織物。

【請求項2】

経糸及び緯糸は、リヨセル繊維よりなる紡績糸である請求項１記載のＦＲＰ用セルロース織物。

【請求項3】

請求項１記載のＦＲＰ用セルロース織物に、硬化性樹脂を含浸して硬化させたＦＲＰ成型品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を製造する際に用いるセルロース織物に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、ＦＲＰはガラス繊維織物や炭素繊維織物に硬化性樹脂を含浸させて製造している。特に、ガラス繊維織物を用いたＦＲＰは、強度に優れ安価であるため、種々の分野で多用されている。しかしながら、ガラス繊維織物を用いたＦＲＰは、焼却によって廃棄する際に、焼却炉内でガラス繊維が溶融して固着し、焼却炉が毀損され、その寿命が短くなるという欠点があった。また、ＦＲＰを製造する際に、ガラス繊維が飛散して、作業者の皮膚に付着し、痛みやかゆみを生じさせるという欠点もあった。

【0003】

このため、ガラス繊維織物に代えて、セルロース織物を採用することが提案されている（特許文献１、特許請求の範囲）。特許文献１には、セルロース織物を構成するセルロース繊維として、有機系溶剤を用いて木質パルプを紡糸したセルロース繊維を用いることが記載されている（特許文献１、３頁３〜２９行目）。そして、このセルロース繊維よりなる紡績糸を用いて、平織組織で織成した織物を採用することも記載されている（特許文献１、３頁３０〜３９行目）。

【0004】

特許文献１記載のＦＲＰは、焼却によって廃棄する場合、セルロース織物は燃焼により二酸化炭素及び水蒸気となるから、焼却炉を毀損することはない。また、ＦＲＰの製造時に、セルロース繊維が飛散しても、ガラス繊維のような痛みやかゆみを生じさせない。したがって、ガラス繊維織物に代えて、セルロース織物を採用することが試みられている。しかしながら、セルロース平織物の場合には、ガラス繊維織物と同様の機械的強度等の物性を実現するためには、経糸及び緯糸密度を高くしなければならないということがあった。しかるに、平織物は、経糸及び緯糸が上下に交互に浮沈する組織であるから、経糸及び緯糸密度を高くするには限界があった。すなわち、平織物の場合、隣り合う経糸又は緯糸を重ねて織成することはできないから、経糸又は緯糸の太さによって、経糸密度及び緯糸密度が決定されてしまうのである。また、隣り合う経糸及び緯糸が密着するようにして織成し、限界まで高密度にすると、平織物に全く空隙がなく、硬化性樹脂を塗布した後に、硬化性樹脂内の気泡を脱泡することができないという欠点があった。

【0005】

【特許文献1】特許第３８５８０４０号公報（特許請求の範囲、３頁３〜３９行目）

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、経糸密度及び緯糸密度を高密度化しながら、なおかつ、硬化性樹脂の脱泡のための貫通孔を持つＦＲＰ用セルロース織物を提供しようというものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、ＦＲＰ用セルロース織物を工夫された織組織で織成することにより、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、経方向及び緯方向に、その径が０．３〜０．７ｍｍである貫通孔が配列しているセルロース織物であり、緯方向に隣り合う貫通孔の間には３本以上の経糸群が密接に重なり合って存在し、経方向に隣り合う貫通孔の間には３本以上の緯糸群が密接に重なり合って存在し、貫通孔に接する経糸及び緯糸は、上下に交互に浮沈する組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸は、経方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の緯糸は、緯方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されていることを特徴とするＦＲＰ用セルロース織物に関するものである。

【0008】

本発明に係るセルロース織物は、経方向及び緯方向に、その径が０．３〜０．７ｍｍである貫通孔が配列している。貫通孔が経方向及び緯方向に配列しているというのは、図１に示す如き状態を示している。すなわち、貫通孔１（図１で黒色の方形部位）が経方向に一定の間隔を置いて配列しており、緯方向にも一定の間隔を置いて配列していることを意味している。貫通孔１の径は、０．３〜０．７ｍｍである。貫通孔１の径が０．３ｍｍ未満であると、塗布した硬化性樹脂の気泡を脱泡しにくくなるので、好ましくない。また、貫通孔１の径が０．７ｍｍ以上になると、セルロース織物の機械的強度等の物性が低下するので、好ましくない。貫通孔１の形状は方形や円形などの任意の形状となっているが、その径とは最長の長さ（最大径）のことを意味している。なお、この径を測定するには、たとえば、デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１０００（キーエンス社製）を用いれば、容易に行うことができる。

【0009】

本発明に係るセルロース織物は、以下のような織組織となっている。すなわち、緯方向に隣り合う貫通孔１の間には３本以上の経糸群が密接に重なり合って存在し、経方向に隣り合う貫通孔１の間には３本以上の緯糸群が密接に重なり合って存在し、貫通孔１に接する経糸及び緯糸は、上下に交互に浮沈する組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸は、経方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の緯糸は、緯方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されているものである。かかる織組織について、模式図である図２に基づいて説明する。なお、図２は単に織組織を説明するための模式図であって、経糸及び緯糸が重なり合わないようになっているなど、現実とは異なるものである。現実は、図１に示す如く、経糸及び緯糸は密接に重なり合っている。

【0010】

緯方向に隣り合う貫通孔１ａ及び１ｂの間には、５本の経糸群２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａが存在する。図２では、織組織を説明するため、経糸群２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａは重なり合っていないが、現実には、経糸２ａ及び２ｘ、経糸２ｘ及び２ｙ、経糸２ｙ及び２ｚ、経糸２ｚ及び２ａは密接に重なり合って存在する。同様に、緯方向に隣り合う貫通孔１ｂ及び１ｃの間にも、５本の経糸群２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａが存在する。さらに、貫通孔１ｄ及び１ｅ、貫通孔１ｅ及び１ｆの間にも、５本の経糸群２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａが存在する。また、経方向に隣り合う貫通孔１ａ及び１ｄの間には、５本の緯糸群３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ及び３ａが存在する。緯糸群３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ及び３ａについても、現実には、緯糸３ａ及び３ｘ、緯糸３ｘ及び３ｙ、緯糸３ｙ及び３ｚ、緯糸３ｚ及び３ａは密接に重なり合って存在する。また、貫通孔１ｂ及び１ｅ、貫通孔１ｃ及び１ｆの間にも、５本の緯糸群３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ及び３ａが存在する。

【0011】

ここで、貫通孔１ａに接する経糸２ａは、上下に交互に浮沈する組織で織成されている。すなわち、経糸２ａは緯糸３ａの上に浮き、次に緯糸３ｘの下に沈み、次に緯糸３ｙの上に浮き、次に緯糸３ｚの下に沈み、次に、緯糸３ａの上に浮いた組織となっている。貫通孔１ｂに接する左側の経糸２ａは、緯糸３ａの上に浮き、緯糸３ｘの下に沈み、緯糸３ｙの上に浮き、緯糸３ｚの下に沈み、緯糸３ａの上に浮いた組織となっている。貫通孔１ｂに接する右側の経糸２ａは、緯糸３ａの下に沈み、緯糸３ｘの上に浮き、緯糸３ｙの下に沈み、緯糸３ｚの上に浮き、緯糸３ａの下に沈んだ組織となっている。また、貫通孔１ａに接する緯糸３ａも、上下に交互に浮沈する組織で織成されており、図２の左側から、経糸２ａの下に沈み、経糸２ｘの上に浮き、経糸２ｙの下に沈み、経糸２ｚの上に浮き、経糸２ａの下に沈み、次いで貫通孔１ｂを隔てて、経糸２ａの上に浮き、経糸２ｘの下に沈み、経糸２ｙの上に浮き、経糸２ｚの下に沈み、経糸２ａの上に浮いた組織となっている。以上のように、貫孔孔１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ及び１ｆに接する経糸２ａ及び緯糸３ａは、上下に交互に浮沈する組織で織成されている。かかる組織は経糸２ａ及び緯糸３ａがずれにくく、貫通孔１の形態を確実に保持しうるのである。

【0012】

貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸は、経方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の緯糸は、緯方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されている。これを具体的に説明すると、以下のとおりである。図２において、貫通孔１ａ，１ｂに接しない経糸は、経糸２ｘ，２ｙ及び２ｚである。このうち、経糸２ｘ及び２ｚは、貫通孔１ａ及び１ｄと貫通孔１ｂ及び１ｅ間において、緯糸３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ及び３ａの下に沈んだままで全く浮沈のない組織となっている。また、貫通孔１ｂ、１ｃに接しない経糸も、経糸２ｘ，２ｙ及び２ｚであり、このうち、経糸２ｘ及び２ｚは、貫通孔１ｂ及び１ｅと貫通孔１ｃ及び１ｆ間において、緯糸３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ及び３ａの上に浮いたままで全く浮沈のない組織となっている。なお、図２中では、経糸２ｙについては、上下に交互に浮沈する組織となっている。一方、貫通孔に接しない緯糸は、緯糸３ｘ，３ｙ及び３ｚであり、このうち、緯糸３ｘ及び３ｚが、貫通孔１ａ及び１ｂ間で、経糸２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａの上に浮いた組織となっており、貫通孔１ｂ及び１ｃ間では、経糸２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ及び２ａの下に沈んだ組織となっている。なお、緯糸３ｙについては、上下に交互に浮沈する組織となっている。以上のとおり、貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸及び緯糸が、隣り合う貫通孔間で上に浮いたまま、又は下に沈んだままとなって浮沈しない組織となっているので、隣り合う経糸及び緯糸を密接に重なり合って織成することが可能となる。したがって、セルロース織物の経糸密度及び緯糸密度を高くすることができ、セルロース織物を機械的強度を高くすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係るセルロース織物は、その組織によって、経方向及び緯方向に配列している貫通孔の形態を確実に保持することができるので、塗布した硬化性樹脂の気泡を、この貫通孔から脱泡することができ、得られるＦＲＰ中に気泡が残存しにくくなるという効果を奏する。また、本発明に係るセルロース織物は、その組織によって、経糸密度及び緯糸密度を高密度化できるので、セルロース織物自体の機械的強度等の物性が良好となる。以上の結果、セルロース織物を使用しているにも拘わらず、得られるＦＲＰの曲げ強度や曲げ弾性率も高くなるという効果を奏する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明で用いる経糸及び緯糸としては、任意のセルロース糸が用いられる。特に、公知のリヨセル繊維よりなる紡績糸を用いるのが好ましい。リヨセル繊維は、有機系溶剤を用いてユーカリから得られたパルプを紡糸した得られたものであり、機械的強度に優れているからである。紡績糸の番手（太さ）も任意であるが、１０〜４０番手程度が好ましい。４０番手を超えると紡績糸の強度が低下する傾向が生じ、１０番手未満であると平坦な織物を織成しにくい傾向となる。また、紡績糸の撚係数は、２．２〜４．０程度であるのが好ましい。撚係数が２．２未満であると紡績糸の強度が低下する傾向が生じ、４．０を超えると紡績糸に撚り縮みが生じ平坦な織物を織成しにくい傾向となる。なお、撚係数とは、以下の式で算出されるものである。すなわち、Ｋ＝Ｔ／Ｎ^1/2（ここで、Ｋは撚係数であり、Ｔは１インチ長さにおける撚数であり、Ｎは紡績糸の番手である。）である。

【0015】

本発明に係るセルロース織物を織成するときの組織は、たとえば、図２に示した組織であってもよいし、図３に示した組織であってもよい。図３に示した組織は意匠図であって、貫通孔が形成される箇所が分かりにくくなっているが、図３中に丸印で示した箇所に貫通孔が形成されるものである。図２及び図３に示した組織以外にも種々の組織を採用しうる。すなわち、緯方向に隣り合う貫通孔の間に３本以上の経糸群が密接に重なり合って存在し、経方向に隣り合う貫通孔の間にも３本以上の緯糸群が密接に重なり合って存在し、貫通孔に接する経糸及び緯糸が、上下に交互に浮沈する組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の経糸は、経方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されており、貫通孔に接しない少なくとも１本の緯糸は、緯方向に隣り合う貫通孔間で上下に浮沈しない組織で織成されていれば、その他の組織であっても差し支えない。

【0016】

本発明に係るセルロース織物の引張強さは５００Ｎ以上であるのが好ましい。また、経方向と緯方向における引張強さは同程度が好ましく、具体的には、両者の比が０．８〜１．２の範囲であるのが好ましい。引張強さが５００Ｎ未満になると、機械的強度等の物性が低下する傾向が生じる。また、経方向と緯方向における引張強さの比が０．８未満であったり１．２を超えると、得られるＦＲＰにも経方向と緯方向で強度差が大きくなる傾向が生じる。なお、セルロース織物の引張強さは、ＪＩＳ Ｌ １０９６に記載の方法に準拠した測定したものである。

【0017】

ＦＲＰを製造する際に用いる樹脂は、従来公知の各種樹脂を用いることができる。たとえば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。一般的には、熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂が用いられる。硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられるが、一般的には不飽和ポリエステル樹脂が用いられる。

【0018】

本発明に係るセルロース織物に樹脂を塗布する方法も、ハンドレイアップ法、スプレーアップ法又はＳＭＣプレス法等の従来公知の方法を採用することができる。特に、本発明に係るセルロース織物の場合、セルロース織物に樹脂を塗布し、脱泡しながら、セルロース織物と樹脂を多重に積層するハンドレイアップ法やスプレーアップ法を採用するのが好ましい。

【実施例】

【0019】

実施例１
（経糸及び緯糸の準備）
平均単糸直径が１１μｍで平均繊維長が３８ｍｍのリヨセル繊維（レンチング社製）を用い、混打綿、梳綿、練条、粗紡、精紡の通常の紡績工程で、撚係数３．６で３０番手の紡績糸を得た。この紡績糸を経糸及び緯糸とした。
（セルロース織物の製織）
エアージェットＺＡ（津田駒工業社製のエアージェット織機）を用い、上記した経糸及び緯糸で、図３の意匠図に示した組織で、経糸密度９０本／インチ、緯糸密度９０本／インチのセルロース織物を得た。このセルロース織物には、図３の丸印を付した箇所に、０．６８ｍｍ径の貫通孔が設けられていた。なお、このセルロース織物の目付は１７０ｇ／ｍ²で、経方向の引張強さは９９０Ｎで緯方向の引張強さは９４０Ｎであった。
（ＦＲＰの製造）
上記したセルロース織物を三層にすると共に、硬化性樹脂としてユピカ４５０５（日本ユピカ社製の不飽和ポリエステル樹脂）を用いて、ハンドレイアップ法にて脱泡しながら、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさのＦＲＰ成型板を得た。このＦＲＰ成型板中におけるセルロース織物と硬化樹脂の質量割合は、セルロース織物：硬化樹脂＝３８：６２であった。このＦＲＰ成型板の曲げ強度は１７０ＭＰａであり、曲げ弾性率は６．３ＧＰａであった。なお、曲げ強度及び曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載の方法に準拠して測定した。

【0020】

実施例２
（経糸及び緯糸の準備）
平均単糸直径が１３．８μｍで平均繊維長が３０ｍｍのリヨセル繊維（レンチング社製）を用い、混打綿、梳綿、練条、粗紡、精紡の通常の紡績工程で、撚係数３．８で１５番手の紡績糸を得た。この紡績糸を経糸及び緯糸とした。
（セルロース織物の製織）
エアージェットＺＡ（津田駒工業社製のエアージェット織機）を用い、上記した経糸及び緯糸で、図３の意匠図に示した組織で、経糸密度７６本／インチ、緯糸密度７６本／インチのセルロース織物を得た。このセルロース織物には、図３の丸印を付した箇所に、０．６５ｍｍ径の貫通孔が設けられていた。なお、このセルロース織物の目付は２２０ｇ／ｍ²で、経方向の引張強さは１５３０Ｎで緯方向の引張強さは１３９０Ｎであった。
（ＦＲＰの製造）
実施例１の場合と同一の方法で、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさのＦＲＰ成型板を得た。このＦＲＰ成型板中におけるセルロース織物と硬化樹脂の質量割合は、セルロース織物：硬化樹脂＝４０：６０であった。このＦＲＰ成型板の曲げ強度は１８５ＭＰａであり、曲げ弾性率は６．７ＧＰａであった。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一例に係るセルロース織物表面の写真である。

【図2】本発明の一例に係るセルロース織物の組織を示す模式図である。

【図3】本発明の一例に係るセルロース織物の織成する際に用いる意匠図である。

【符号の説明】

【0022】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 貫通孔
２ａ，２ｘ，２ｙ，２ｚ 経糸
３ａ，３ｘ，３ｙ，３ｚ 緯糸

【図1】

【図2】

【図3】