(57)【要約】【課題】リサイクルの観点より好ましい植物系天然繊維を用いた紡績糸を用いたものであり、強度が高く、均一な物性の繊維強化熱硬化性樹脂成形体を提供すること。【解決手段】天然繊維で強化された繊維強化熱硬化性樹脂成形体であって、天然繊維は植物系天然繊維、例えば綿類、麻類、竹類、カポック等からなる紡績糸であり、前記紡績糸は少なくとも一方向に引き揃えられ、熱硬化性樹脂と一体成形されていることを特徴とする繊維強化熱硬化性樹脂成形体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然繊維で強化された繊維強化熱硬化性樹脂成形体であって、
前記天然繊維は植物系天然繊維からなる紡績糸であり、
前記紡績糸は少なくとも一方向に引き揃えられ、熱硬化性樹脂と一体成形されていることを特徴とする繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
【請求項２】
前記紡績糸は麻繊維からなる請求項１に記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
【請求項３】
前記紡績糸はジュート繊維からなる請求項１又は２のいずれかに記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
【請求項４】
前記紡績糸は複数の方向に引き揃えられ、前記引き揃えられた複数本の配列糸はステッチング糸によって厚さ方向にステッチングされ、多軸挿入たて編物に成形されている請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然繊維と熱硬化性樹脂とを組合せてなる繊維強化熱硬化性樹脂成形体に関し、特に植物系天然繊維を紡績（繊維を一定量集めて撚りがけして糸にする）してなる連続糸を用いた繊維強化熱硬化性樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチックとして、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維に対し、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたものが用いられている。しかし、ガラス繊維は不燃物であり、燃焼効率の低下を招くと共に、焼却炉を傷めるという問題が生じる。さらに、無機物及び有機物の混合品であるがゆえ、リサイクルの観点からも好ましくない。
【０００３】
そこで、近年天然繊維による繊維強化樹脂成形体（ＦＲＰ）は社会的に関心が高まっている。これは、リサイクル可能であり、その中でマテリアルリサイクルとして繰り返し使用可能であること、サーマルリサイクルとして燃焼時に有毒ガスがでないこと、エネルギー問題による移動体の軽量化が可能であり、軽量化することで燃費を向上できること、植物系天然繊維は光合成時に二酸化炭素をその内部に吸収し、燃焼させても排出される二酸化炭素は元と変わらないことから、環境問題を起こさないことが挙げられる。
【０００４】
近年植物系天然繊維を用いた繊維強化プラスチックが提案されている。例えば、樹脂材と相溶化剤で表面処理された天然繊維とを所定の比率で配合し、このような混合物を所定の条件下にて加熱・混練することによって形成される繊維強化樹脂組成物が見られる（特許文献１）。また、糸状のケナフ繊維を用いて、経糸と緯糸とが一本ずつ交互に上下に浮沈しながら交錯させることにより、平織り組織を有する織布とし、この織布を積層したものに液体の不飽和ポリエステル樹脂を含浸させたものも見られる（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−１１４４３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献に記載されるような天然繊維を４〜５ｍｍ程度に切断したものをそのまま使用した場合、繊維強化性能としての本来の目的である機械的物性の向上に対して好ましいものではない。また、麻繊維やケナフ繊維の短繊維を用いて不織布、織物、編み物に加工して繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にした場合、不織布では、ＦＲＰでの繊維の体積含有率（Ｖｆ）が上げられず、強度が出ず、成形品は厚さが大きくなり、重くなる問題があった。また、天然繊維特有の個体差や収穫された場所での差異などがあり、安定した物性を得ることができないといった問題があった。さらに、編み物は糸がループ構造をし、強度や弾性率には寄与せず、織物ではタテ・ヨコの糸が上下に交叉して平面を形成しており、ＦＲＰにしたときに、屈曲部で繊維の強度以下で破壊するといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リサイクルの観点より好ましい植物系天然繊維を用いた紡績糸を用いたものであり、強度が高く、均一な物性の繊維強化熱硬化性樹脂成形体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下の１〜４の発明が提供される。
１．天然繊維で強化された繊維強化熱硬化性樹脂成形体であって、前記天然繊維は植物系天然繊維からなる紡績糸であり、前記紡績糸は少なくとも一方向に引き揃えられ、熱硬化性樹脂と一体成形されていることを特徴とする繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
２．前記紡績糸は麻繊維からなる前記１に記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
３．前記紡績糸はジュート繊維からなる前記１又は２のいずれかに記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
４．前記紡績糸は複数の方向に引き揃えられ、前記引き揃えられた複数本の配列糸はステッチング糸によって厚さ方向にステッチングされ、多軸挿入たて編物に成形されている前記１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂成形体。
５．前記熱硬化性樹脂は、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂、フェノール樹脂である前記１〜４いずれかに記載の繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、リサイクルの観点より好ましい植物系天然繊維に撚りをかけて紡績糸にすることで、連続繊維として扱うことが可能になり、体積含有率（Ｖｆ）を向上させることが可能である。例えば、体積含有率（Ｖｆ）５０％程度のものであっても容易に得ることができる。また、天然繊維特有の個体差や収穫された場所での差異などがあっても、紡績前工程で混合されることにより安定した物性を得ることができ、環境問題もない。さらに、紡績糸は少なくとも一方向に引き揃えられ、熱硬化性樹脂と一体成形されていることにより、織物のように経糸と緯糸の交錯点で糸が屈曲されることはなく、強度の高い繊維強化熱硬化性樹脂成形体を得ることができる。
特に各角度で紡績糸を一方向に引き揃え、これを積層してタテ編みすることで１枚の基材とした多軸挿入タテ編み基材とした強化繊維基材を用いた繊維強化熱硬化性樹脂成形体が上げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、植物系天然繊維を紡績することにより得られる紡績糸を用いる。ここで植物系天然繊維とは、綿類、麻類、竹類、カポック等であり、強化性能として好ましいのは麻類である。なお、麻類として具体的には、靱皮繊維である亜麻、ラミー、ケナフ、大麻、ジュート、葉脈繊維であるマニラ麻、サイザル麻などが挙げられる。特に好ましくは、亜麻糸（リネン）、ジュート、ラミーである。
【００１０】
前記麻繊維は平衡水分率を有する状態で繊維強化熱硬化性樹脂成形体に成形されていることが好ましい。強度を高く維持できるからである。
【００１１】
本発明では、上記植物系天然繊維を紡績することにより得られる紡績糸を用いる。紡績糸とは、繊維の長さが比較的短く、それ自体は糸の形態を成していない繊維から構成される糸をいうが、例えば大麻やラミーのような１．５ｍ程度の紐状繊維を解きほぐし、あるいは切断して比較的短い繊維とし紡績糸としたものでも良い。このように糸状のものを用いることにより、機械的強度物性の向上という長所が発現されるのである。なお、紡績工程は従来の公知の工程に基づけばよい。一般的には、「繊維便覧」第２版（社団法人繊維学会編、丸善株式会社発行所、平成６年３月２５日発行）、第２８３頁「２．２．２紡績糸」の項に記載される方法が用いられる。紡績糸を使うことにより、連続繊維として扱うことが可能となる。
【００１２】
本発明では、紡績糸群は、シート状としても塊状でも良いが、複数の方向に引き揃えられ、前記引き揃えられた複数本の配列糸はステッチング糸によって厚さ方向に結束され、多軸挿入たて編物に成形されていることが好ましい。これにより、角度依存性のない高強度の成形体が得られる。例えば、シート状に引き揃えられた複数本の配列糸を、シートごとに方向性を変化させながら２層以上積層し、ステッチング糸により結束し、多軸状の積層シートとすることで、いわゆる多方向に補強効果の優れた繊維強化プラスチックを得ることも可能となる。
【００１３】
本発明で使用する熱硬化性樹脂は、特に限定されるものではないが、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂又はフェノール樹脂等が例示される。特に、繊維含浸性に優れる不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂が好ましく使用される。
【００１４】
前記繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、従来の公知の成形方法の使用が可能であり、ハンドレイアップ法、マッチドダイ法、プリプレグ法、フィラメントワインディング法等が挙げられる。
【００１５】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
まず、離型フィルムをひいた成形台の上に、硬化剤を添加した樹脂を流し、ローラで均一に伸ばす。ここへジュート糸（４００ｔｅｘ）を用いて作製した多軸タテ編み基材Ａ（図１）を樹脂の上に載せる。この基材の上へ樹脂を流し、ローラで均一に伸ばす。次に、図２に記載するとおり、当該多軸挿入タテ編み基材と対称になるように形成した多軸タテ編み基材Ｂを載せ樹脂を流す。更にローラで均一に樹脂を含浸させ、上部から離型フィルムを載せて、基材の両端に目標厚さのスペーサーを設置する。このスペーサーの上から金属平板を置き、約１２時間以上室温で放置することで、硬化させる。次に１００℃の乾燥機内で２時間アフターキュアを行い完全硬化させる。ことで目的の厚さの繊維強化プラスチック板を作製できる。
今回の実験で使用した基材は、ジュート糸（４００ｔｅｘ）を用いて  ９０°／±３０°の角度で、１層当たり１５０ｇ／ｍ２で、目付が４５０ｇ／ｍ２であった。ステッチ糸は、ポリエステル繊維（７５デニール）を用いた。
熱硬化性樹脂は不飽和ポリエステル（昭和高分子（株）、リゴラック  １５０ＨＲＢＱＴＮＷ）、硬化剤はメチルエチルケトンパーオキサイト（ＭＥＫＰＯ）５５％を樹脂１００に対して１％混合して用いた。なお、繊維強化プラスチック板の厚さは、約１．５ｍｍとし、得られた繊維強化プラスチック板の繊維体積含有率（Ｖｆ）は約３０％であった。
【００１７】
得られた繊維強化プラスチック板は、自重による変形などはなく充分に形状を形成するものであった。
【００１８】
（実施例２）
まず、離型フィルムをひいた成形台の上に、硬化剤を添加した樹脂を流し、ローラで均一に伸ばす。ここへジュート糸（１７０ｔｅｘ）を用いて作製した１軸タテ編み基材（９０°）を樹脂の上に載せる。この基材の上へ樹脂を流し、ローラで均一に伸ばす。次にはじめと同様の１軸挿入タテ編み基材をさらに載せ樹脂を流す。更にローラで均一に樹脂を含浸させ、上部から離型フィルムを載せて、基材の両端に目標厚さのスペーサーを設置する。このスペーサーの上から金属平板を置きプレスして約１２時間以上室温で放置することで、硬化させる。次に１００℃の乾燥機内で２時間アフターキュアを行い完全硬化させる。ことで目的の厚さの繊維強化プラスチック板を作製できる。
今回の実験で使用した基材は、ジュート糸（１７０ｔｅｘ）を用いて  ９０°の角度で、目付が１５０ｇ／ｍ２であり、これを６枚同一方向に積層した。ステッチ糸は、ポリエステル繊維（７５デニール）を用いた。
樹脂は不飽和ポリエステル（昭和高分子（株）、リゴラック  １５０ＨＲＢＱＴＮＷ）、硬化剤はメチルエチルケトンパーオキサイト（ＭＥＫＰＯ）５５％を樹脂１００に対して１％混合して用いた。なお、繊維強化プラスチック板の厚さは、約１．２ｍｍを目標とし、得られた繊維強化プラスチック板の繊維体積含有率（Ｖｆ）は約５０％であった。
【００１９】
得られた繊維強化プラスチック板は、自重による変形などはなく充分に形状を形成するものであった。
【００２０】
（比較例）
現在よく使用されているガラス繊維強化プラスチックの強化繊維の形態として、チョップドストランドマットがある。これはガラスロービングを約２インチの長さに切断し、ランダムの方向に集合させて、エマルジョン樹脂でシート状にしたものである。
ここでは、チョップドストランドマットとして、目付４５０ｇ／ｍ２のものを用いて、ハンドレイアップ法で２層積層してＦＲＰ板を作製した。
樹脂は不飽和ポリエステル（昭和高分子（株）、リゴラック  １５０ＨＲＢＱＴＮＷ）、硬化剤はメチルエチルケトンパーオキサイト（ＭＥＫＰＯ）５５％を樹脂１００に対して１％混合して用いた。なお、なお、繊維強化プラスチック板の厚さは、１．０ｍｍとし、    得られた繊維強化プラスチック板の繊維体積含有率（Ｖｆ）は約３０％であった。
【００２１】
得られた繊維強化プラスチック板は、自重による変形などはなく充分に形状を形成するものであった。
【００２２】
なお、以上実施例及び比較例で得られた繊維強化プラスチック板から９０°方向の繊維に沿って、長さ２５０ｍｍ、幅２５ｍｍの短冊状板を切り出した。両端から５０ｍｍの位置に厚さ１ｍｍのアルミタブを接着し、これを引張試験片とした。引張試験ではひずみ量を測定するために、ひずみゲージを用いた。
【００２３】
測定試験は以下のとおりである。
［引張試験］
引張試験は、ＪＩＳ  Ｋ  ７０５４：１９９５に準じ、オートグラフ（島津製作所製：ＡＧ−５０００Ｂ）を用いて、試験速度１ｍｍ／分で引張試験を実施した。
上記試験結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2009067879.tif 000003
【００２５】
上記の実施例の試験結果について、熱硬化性樹脂は粘度が比較的低いので、紡績糸内部に含浸しており、紡績糸を用いることで各物性値は安定した値であった。また、天然繊維を紡績糸として用いることで、繊維強化プラスチック板の繊維含有率を向上させることが可能になり、一般的に使用されているガラスチョップドストランドマットＦＲＰと同等以上の性能を発現させることが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の植物系天然繊維を紡績してなる連続糸を用いた繊維強化熱硬化性樹脂成形体は、自動車や飛行機、車両などの内装用繊維強化プラスチック等種々の分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ジュート多軸挿入タテ編み基材の概略構成図
【図２】ジュート多軸挿入タテ編み基材の積層状態を示す概略図
【符号の説明】
【００２８】
Ａ，Ｂ：多軸挿入タテ編み基材
【図１】
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【図２】
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