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JPH07103253B2 - Synthetic resin reinforced composite fiber cloth - Google Patents
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JPH07103253B2 - Synthetic resin reinforced composite fiber cloth - Google Patents

Synthetic resin reinforced composite fiber cloth

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Publication number
JPH07103253B2
JPH07103253B2 JP62153832A JP15383287A JPH07103253B2 JP H07103253 B2 JPH07103253 B2 JP H07103253B2 JP 62153832 A JP62153832 A JP 62153832A JP 15383287 A JP15383287 A JP 15383287A JP H07103253 B2 JPH07103253 B2 JP H07103253B2
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JP
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synthetic resin
reinforced composite
composite fiber
strength
cloth
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清一 越智
義一 白崎
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は合成樹脂強化複合繊維布に関し、より詳細に
は、高強力・高弾性で且つせん断・曲げ・衝撃破壊時に
おける繊維/樹脂界面の耐デラミネーション性が良好で
あり、しかも軽量で耐光性および耐摩耗性に優れた合成
樹脂強化複合繊維布に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a synthetic resin reinforced composite fiber cloth, and more particularly, to a high strength / high elasticity and fiber / resin interface at the time of shearing / bending / impact fracture. The present invention relates to a synthetic resin-reinforced composite fiber cloth having good delamination resistance, light weight, and excellent in light resistance and abrasion resistance.

尚耐デラミネーション性とは、合成樹脂強化複合繊維布
が、せん断、曲げ、衝撃力などの各種外部応力を受けた
ときに、該強化繊維布を構成する繊維と熱硬化性マトリ
ックス樹脂との界面で生ずる層間剥離現象(通常白化現
象として観察される)に対する抵抗を意味し、この特性
は、耐衝撃性、耐クリープ性、耐摩耗性、耐光性などの
要求特性と併せて、ライダー用ヘルメットや防弾ヘルメ
ットあるいは各種防弾板等の応用分野における初期およ
び耐久性を含めた品質保障の観点から極めて重要な特性
であるとされている。
The delamination resistance means that when the synthetic resin reinforced composite fiber cloth is subjected to various external stresses such as shearing, bending and impact, the interface between the fibers constituting the reinforced fiber cloth and the thermosetting matrix resin. It means the resistance to the delamination phenomenon (normally observed as a whitening phenomenon) that occurs in, and this characteristic is combined with the required characteristics such as impact resistance, creep resistance, abrasion resistance, and light resistance. It is said to be an extremely important characteristic from the viewpoint of quality assurance including initial and durability in application fields such as bulletproof helmets and various bulletproof plates.

[従来の技術] 従来、ライダー用ヘルメット、防弾ヘルメット等のヘル
メット分野あるいは、自動車、船舶、航空機等の内張り
用防弾板等として用いられる耐衝撃材においては、軽量
化と耐衝撃性能の向上を目的として高強力・高弾性繊
維、たとえば高強力・高弾性ポリエチレン繊維や芳香族
系ポリアミド繊維(たとえば米国デュポン社製、商品名
ケブラーなど)などの使用が検討されている。
[Prior Art] Conventionally, in the field of helmets such as helmets for riders and bulletproof helmets, or in impact resistant materials used as bulletproof plates for linings of automobiles, ships, aircrafts, etc., the purpose is to reduce weight and improve impact resistance performance. The use of high-strength / high-elasticity fibers, such as high-strength / high-elasticity polyethylene fibers and aromatic polyamide fibers (eg, DuPont USA, Kevlar, etc.) is under consideration.

しかしながらいずれの用途においても、公知の高強力・
高弾性繊維を単独で使用しただけでは、強度面からの要
求特性と経済性を同時に満足させることはできない。
However, in any application, the known high strength /
The use of the high elastic fiber alone cannot satisfy both the required properties from the viewpoint of strength and economical efficiency.

たとえば全芳香族系ポリアミド繊維は、高価である割に
は物性面からも万能という訳ではなく、耐光性が著しく
低く、しかも耐衝撃性が不十分であるという欠点を有し
ている。
For example, a wholly aromatic polyamide fiber is not universal in terms of physical properties, although it is expensive, and has the drawbacks of extremely low light resistance and insufficient impact resistance.

一方高強力・高弾性率ポリエチレン繊維は、全芳香族系
ポリアミド繊維に比べて安価であり、また物性的に見て
も、高強力、軽量で耐衝撃性が高く、耐光性、耐摩耗
性、耐薬品性に優れているといった様々の利点を有して
いるものの、衝撃・せん断・曲げ・破壊時における耐デ
ラミネーション性が小さく、ヘルメットや防弾板分野の
如く高度の耐せん断、曲げ、衝撃性能の要求される分野
では、物性と経済性の双方を満足し得るものとは言えな
い。
On the other hand, high-strength, high-modulus polyethylene fibers are cheaper than wholly aromatic polyamide fibers, and in terms of physical properties, high strength, light weight, high impact resistance, light resistance, abrasion resistance, Although it has various advantages such as excellent chemical resistance, it has little delamination resistance at the time of impact, shearing, bending and breaking, and has high shear resistance, bending and impact performance as in the field of helmets and bulletproof plates. It cannot be said that the physical properties and the economical efficiency can be satisfied in the required fields.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、高強力・高弾性率ポリエチレン繊維の有する
優れた特性、即ち、高強力、高弾性率、軽量性、耐光
性、耐摩耗性、耐薬品性等を損なうことなく、これを他
の繊維と複合することによって、その最大の欠点とされ
ている耐デラミネーション性を改善し、耐衝撃性の優れ
た合成樹脂強化複合繊維布を提供しようとするものであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has excellent properties of high-strength and high-modulus polyethylene fibers, namely, high strength, high modulus, light weight, light resistance, abrasion resistance, and chemical resistance. It is intended to provide a synthetic resin reinforced composite fiber cloth having excellent impact resistance, by improving the delamination resistance, which is the biggest drawback, by compounding this with other fibers without impairing the above. It is a thing.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決することのできた本発明強化樹脂布の
構成は、高強力・高弾性率ポリエチレン繊維(A)に全
芳香族系ポリアミド繊維(B)を配合してなる布帛に、
合成樹脂を含浸強化してなるところに要旨を有するもの
である。
[Means for Solving the Problems] The constitution of the reinforced resin cloth of the present invention, which was able to solve the above problems, has a high-strength / high-modulus polyethylene fiber (A) with a wholly aromatic polyamide fiber (B). To the fabric that is blended,
It has a gist in that it is formed by impregnating and strengthening a synthetic resin.

[作用] 本発明で用いられる高強力・高弾性ポリエチレン繊維
(A)とは、引張強度が少なくとも20g/デニール以上、
好ましくは30g/デニール以上、更に好ましくは40g/デニ
ール以上で、且つ引張弾性率が少なくとも500g/デニー
ル以上、好ましくは800g/デニール以上、更に好ましく
は1000g/デニール以上のものを言い、引張強度が20g/デ
ニールを下廻り、あるいは引張弾性率が500g/デニール
を下廻るものでは、例えばヘルメット分野や防弾板分野
に適用したときの、耐衝撃性および防弾性が充分でな
く、従来の素材に比べてコストパーフォーマンスが劣る
ものとなる。
[Operation] The high-strength / high-elasticity polyethylene fiber (A) used in the present invention has a tensile strength of at least 20 g / denier or more,
It is preferably 30 g / denier or more, more preferably 40 g / denier or more, and the tensile modulus is at least 500 g / denier or more, preferably 800 g / denier or more, more preferably 1000 g / denier or more, and the tensile strength is 20 g. If it is less than / denier or has a tensile modulus of less than 500 g / denier, it has insufficient impact resistance and ballistic resistance when applied to the field of helmets and bulletproof plates, for example, and it is more costly than conventional materials. Poor performance.

本発明で使用される全芳香族系ポリアミド繊維(B)と
しては、たとえばポリ(P−フェニレンテレフタルアミ
ド)あるいはその重合体などが代表的なものとして挙げ
られる。
As the wholly aromatic polyamide fiber (B) used in the present invention, for example, poly (P-phenylene terephthalamide) or a polymer thereof is typical.

本発明に用いる布帛としては、編物、織物あるいは直交
不織布のいずれであっても良いが、得られる強化布の物
性を高めるうえでより好ましい布帛は織物あるいは直交
不織布である。
The cloth used in the present invention may be a knitted fabric, a woven fabric or a cross nonwoven fabric, but a woven fabric or a cross nonwoven fabric is more preferable for improving the physical properties of the obtained reinforcing fabric.

布帛に用いる繊維の形態は、長繊維、短繊維あるいは長
繊維/短繊維混用品のいずれであってもよいが、強化布
に対してより高レベルの高強力、高弾性率を与えるうえ
で最も好ましいのは長繊維である。
The form of the fibers used in the fabric may be long fibers, short fibers or a mixed product of long fibers / short fibers, but it is most suitable for giving a higher level of high strength and high elastic modulus to the reinforcing cloth. Long fibers are preferred.

上記高強力・高弾性ポリエチレン繊維(A)と全芳香族
系ポリアミド繊維(B)よりなる布帛を得る際の具体的
な複合方法としては、長繊維状の繊維(A)、(B)を
用いた織物においては、たて糸、よこ糸のそれぞれにつ
いて長繊維(A),(B)の各素材を100%使用する場
合、(A)と(B)の引揃え、あるいは(A)と(B)
を組合せて糸1本ないし数本交互に複合する方法、また
は、たて糸、よこ糸のいずれか一方に長繊維(A)また
は(B)を100%使用し、他方を上記引揃えもしくは、
1本ないし数本交互の割合で複合使用する方法、更には
上記(A)と(B)をフィラメント混繊糸として複合す
る方法等を採用することができる。
As a concrete composite method for obtaining a cloth composed of the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber (A) and the wholly aromatic polyamide fiber (B), long fiber fibers (A) and (B) are used. In the case of woven fabrics, when 100% of each material of long fibers (A) and (B) is used for each of warp and weft, (A) and (B) are aligned or (A) and (B)
By combining one or several yarns alternately, or by using 100% long fibers (A) or (B) for either warp or weft, and aligning the other with the above, or
A method of compositely using one or several fibers alternately, and a method of compounding the above (A) and (B) as a filament mixed fiber can be adopted.

この様にして得られる複合繊維織物は、合成樹脂を付与
した後普通2枚以上を積層して使用される。
The thus obtained composite fiber woven fabric is usually used by laminating two or more sheets after applying a synthetic resin.

他方、直交不織布においては、高強力・高弾性長繊維よ
りなる(A),(B)の各素材をそれぞれ100%使用し
て単層とした後、(A)と(B)を組合せて多層積層し
直交不織布として使用する方法と、長繊維(A)と
(B)の各素材を引揃え、もしくは1本ないし数本交互
に組合せ、あるいは混繊糸とした後単層とし、次いで多
層積層後、直交不織布として使用する方法が例示され
る。
On the other hand, in the orthogonal nonwoven fabric, 100% of each of the materials (A) and (B) consisting of high-strength and high-elasticity long fibers is used as a single layer, and then (A) and (B) are combined to form a multilayer The method of laminating and using as a cross-woven nonwoven fabric, the materials of long fibers (A) and (B) are aligned, or one or several fibers are alternately combined, or mixed fiber is formed into a single layer, and then multilayer lamination. After that, a method of using it as an orthogonal nonwoven fabric is exemplified.

布帛を構成する上記複合繊維材料の中には、本発明にお
ける最終目的物である複合繊維樹脂強化布の特性を損な
わない範囲で、主成分となる上記繊維以外のものを混入
して複合繊維材料を構成することを妨げるものではな
い。
In the above-mentioned composite fiber material constituting the cloth, a material other than the above-mentioned main fiber is mixed into the composite fiber material within a range not impairing the characteristics of the composite fiber resin reinforced cloth which is the final object of the present invention. It does not prevent you from configuring.

本発明において、高強力・高弾性ポリエチレン繊維の優
れた特性、即ち、軽量で耐光性、耐摩耗性、耐薬品性に
すぐれたものであるといった特性を損なうことなく、一
番の欠点である耐デラミネーション性の充分改善された
合成樹脂強化複合繊維布を提供するためには、高強力・
高弾性ポリエチレン繊維を好ましくは30〜95重量%、よ
り好ましくは40〜80重量%、全芳香族系ポリアミド繊維
を好ましくは70〜5重量%、より好ましくは60〜20重量
%の割合で複合化することが望まれる。
In the present invention, the excellent characteristics of the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber, that is, the lightness, light resistance, abrasion resistance, and chemical resistance are not impaired, and the most significant drawback is In order to provide a synthetic resin reinforced composite fiber cloth with sufficiently improved delamination,
The highly elastic polyethylene fiber is preferably compounded at 30 to 95% by weight, more preferably 40 to 80% by weight, and the wholly aromatic polyamide fiber is preferably compounded at 70 to 5% by weight, more preferably 60 to 20% by weight. It is desired to do.

高強力・高弾性ポリエチレン繊維が30重量%を下廻る場
合、耐デラミネーション性は、より改善される方向にあ
るが、全芳香族系ポリアミド繊維の量が相対的に増えす
ぎることによりマイナス要因、即ち価格的に高価となり
軽量化の効果が薄れ、耐衝撃性、耐光性、耐摩耗性が低
下傾向を示す様になるという難点が表われてくる。特に
後者の2特性に関しては、30重量%を下廻ると極端に悪
くなる傾向にあるので注意しなければならない。
When the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber is less than 30% by weight, the delamination resistance tends to be improved, but a negative factor due to the relative increase in the amount of wholly aromatic polyamide fiber, That is, the price becomes expensive, the effect of weight reduction is weakened, and the impact resistance, light resistance, and wear resistance tend to decrease. In particular, regarding the latter two characteristics, it should be noted that if it is less than 30% by weight, it tends to be extremely deteriorated.

一方、高強力・高弾性ポリエチレン繊維が95重量%を上
廻る場合には、高強度・高弾性ポリエチレン繊維の優れ
た特性が損なわれることはないが、本発明で解決しよう
とする耐デラミネーション性改善に関しては、本発明で
意図する充分な効果が得られ難い。
On the other hand, when the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber exceeds 95% by weight, the excellent properties of the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber are not impaired, but the delamination resistance to be solved by the present invention Regarding the improvement, it is difficult to obtain the sufficient effect intended by the present invention.

本発明で使用される合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、
光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の全てが挙げられるが、
最も好ましいのは熱硬化性樹脂であり、その中でも特に
好ましいものとしては、飽和ポリエステル樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、例えばヘット酸ポリエステル、ビス
フェノールAポリエステル、ビニルポリエステル樹脂
(直鎖状樹脂)あるいはエポキシ樹脂、例えばグリシジ
ルエーテル系、グリシジルエステル系、グリシジルアミ
ン系、線状脂肪族エポキサイド系、脂環族エポキサイド
系等の樹脂などが例示され、最終製品である合成樹脂強
化複合繊維布の耐デラミネーション性、耐衝撃性、耐摩
耗性および接着・補強効果等の観点から特に好ましいの
は不飽和ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂である。
エポキシ樹脂などを使用する場合における硬化剤や硬化
促進剤の種類や量については、成形法や積層物の構造、
硬化温度等に応じて、種々の化合物、例えば酸無水物、
芳香族アミン、脂肪族アミン、第3級アミン、ポリアミ
ドなどを適宜選択し、使用量についてもその都度選定す
ればよい。本発明に係る合成樹脂強化複合繊維布中に占
める前期繊維の好ましい含有率は、接着・補強効果およ
び耐デラミネーション性の双方を考慮して30〜90重量%
の範囲が好ましく、より好ましいのは40〜80重量%の範
囲である。合成樹脂の硬化方法は使用するマトリックス
樹脂の種類や成形法等によっても異なるが、通常はコー
ルドプレス法やヒートプレス法などを採用し、常温(15
℃程度)乃至140℃の範囲で熱硬化させる。
As the synthetic resin used in the present invention, a thermosetting resin,
Examples include all photo-curable resins and thermoplastic resins,
Most preferred are thermosetting resins, and among them, particularly preferred are saturated polyester resins and unsaturated polyester resins such as hetate polyester, bisphenol A polyester, vinyl polyester resin (linear resin) or epoxy resin. For example, glycidyl ether-based, glycidyl ester-based, glycidyl amine-based, linear aliphatic epoxide-based, alicyclic epoxide-based resins, etc. are exemplified, and the delamination resistance and resistance of the final product synthetic resin reinforced composite fiber cloth Unsaturated polyester resins and epoxy resins are particularly preferable from the viewpoints of impact resistance, abrasion resistance, adhesion and reinforcing effect, and the like.
Regarding the type and amount of curing agent and curing accelerator when using epoxy resin, the molding method and the structure of the laminate,
Depending on the curing temperature etc., various compounds such as acid anhydrides,
Aromatic amines, aliphatic amines, tertiary amines, polyamides, etc. may be appropriately selected and the amount used may be selected each time. The preferable content rate of the fibers in the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth according to the present invention is 30 to 90% by weight in consideration of both the adhesion / reinforcing effect and the delamination resistance.
Is preferable, and more preferably 40 to 80% by weight. The method of curing the synthetic resin differs depending on the type of matrix resin used and the molding method, but normally cold pressing or heat pressing is used at room temperature (15
C.) to 140.degree. C.

本発明の合成樹脂強化複合繊維布を各種の防弾材料とし
て用いる場合において、より高レベルの耐光性と耐摩耗
性を得るためには、合成樹脂強化複合繊維布の表面層を
構成する複合繊維布帛中の高強力・高弾性ポリエチレン
繊維の含有量を30〜95重量%、より好ましくは40〜80重
量%の範囲とするのがよく、この範囲は耐衝撃性や耐デ
ラミネーション性の点からも好ましい。
When the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth of the present invention is used as various bulletproof materials, in order to obtain higher levels of light resistance and abrasion resistance, a composite fiber cloth constituting the surface layer of the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth is obtained. The content of high-strength, high-elasticity polyethylene fiber in the medium should be in the range of 30 to 95% by weight, more preferably 40 to 80% by weight. This range is also effective from the viewpoint of impact resistance and delamination resistance. preferable.

また本発明で使用する複合繊維布帛、すなわち高強力・
高弾性ポリエチレン繊維(A)と全芳香族系ポリアミド
系繊維(B)を複合化することによる各種効果のうち価
格や軽量化に関しては、複合する重量%に比例して変わ
ってくる。
The composite fiber fabric used in the present invention, that is, high strength
Among the various effects obtained by combining the high-elasticity polyethylene fiber (A) and the wholly aromatic polyamide-based fiber (B), the price and the weight reduction are changed in proportion to the combined weight%.

本発明に係る合成樹脂強化複合繊維布の有する物性のう
ち耐衝撃性については、複合繊維布帛中に占める高強力
・高弾性ポリエチレン繊維(A)の含有量の多いものほ
ど良好であり、また耐曲げ性、耐せん断性、耐デラミネ
ーション性については、高強力・高弾性ポリエチレン繊
維(A)の含有量が少ないものほど良好となる傾向が見
うけられるが、上記2種の構成繊維を単独で使用したの
では、防弾材料の特性を左右する上記特性値のすべてを
満足することはできない。しかしながら、高強力・高弾
性ポリエチレン繊維(A)と全芳香族ポリアミド繊維
(B)を好ましい比率で複合化した布帛を用い、これを
合成樹脂で硬化させることによって、上記要求特性をす
べて満たす合成樹脂強化複合繊維布を得ることができ
る。
Among the physical properties of the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth according to the present invention, the impact resistance is better as the content of the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber (A) in the composite fiber cloth is higher, and the impact resistance is better. Bendability, shear resistance, and delamination resistance tend to be better as the content of the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber (A) is smaller, but the above-mentioned two types of constituent fibers alone are used. When used, it cannot satisfy all of the above-mentioned characteristic values that influence the characteristics of the ballistic-proof material. However, a synthetic resin that satisfies all the above-mentioned required characteristics by using a fabric in which the high-strength / high-elasticity polyethylene fiber (A) and the wholly aromatic polyamide fiber (B) are combined in a desirable ratio and curing the same with a synthetic resin A reinforced composite fiber cloth can be obtained.

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。The present invention will be specifically described below with reference to examples.

[実施例] 本発明の評価に用いた物性の測定法は次の通りとした。[Examples] The methods for measuring physical properties used in the evaluation of the present invention were as follows.

<強伸度特性の測定法> JIS−L−1013(1981)に準じた。即ち東洋ボールドウ
ィン社製テンシロンを用い、試料長(ゲージ長)200m
m、クロスヘッド速度100mm/分の条件でS−S曲線を測
定し、引張破断強度、引張弾性率及び破断伸度を算出し
た。尚引張弾性率はS−S曲線の原点付近における最大
勾配から算出した。
<Measurement method of strong elongation property> According to JIS-L-1013 (1981). That is, using Toyo Baldwin's Tensilon, sample length (gauge length) 200 m
The S-S curve was measured under the conditions of m and crosshead speed of 100 mm / min, and the tensile breaking strength, tensile elastic modulus and breaking elongation were calculated. The tensile modulus was calculated from the maximum gradient near the origin of the SS curve.

<せん断応力(ILSS)の測定法> 厚さ3mm、幅15mm、長さ18mmの試験片を使用し、支点間
距離12mm(l/h=4)、クロスヘッド速度1mm/分の条件
でせん断応力を測定した後、最大せん断応力P(Kg)と
試験片断面積A(mm2)からILSS4値=3・P/4・A(Kg/
mm2)を算出した。
<Shear stress (ILSS) measurement method> Using a test piece with a thickness of 3 mm, a width of 15 mm, and a length of 18 mm, the shear stress is 12 mm (l / h = 4) between fulcrums and the crosshead speed is 1 mm / min. After measuring, the maximum shear stress P (Kg) and the cross-sectional area A (mm 2 ) of the test piece, ILSS4 value = 3 · P / 4 · A (Kg /
mm 2 ) was calculated.

<曲げ性測定法> 厚さ3mm、巾15mm、長さ60mmの試験片を使用し、3点式
曲げ試験機を用いて、押えバーR=5mm、支点R=2mm、
支点間距離48mm(l/h=16)、クロスヘッド速度3mm/分
の条件で測定し、次式から最大曲げ強度と曲げ弾性率を
算出した。
<Method of measuring bendability> Using a test piece with a thickness of 3 mm, a width of 15 mm, and a length of 60 mm, and using a three-point bending tester, presser bar R = 5 mm, fulcrum R = 2 mm,
The distance between the fulcrums was 48 mm (l / h = 16) and the crosshead speed was 3 mm / min. The maximum bending strength and bending elastic modulus were calculated from the following equations.

l:支点間距離(mm) W:試験片巾(mm) h:試験片厚み(mm) F/Y:初期弾性領域における変位1mm当りの応力(Kg/m
m2) <シャルピー衝撃強度測定法> 厚さ3mm、巾15mm、長さ42mmの試験片を、シャルピー衝
撃試験機に適用し、次式によりシャルピー衝撃強度を算
出する。
l: Distance between fulcrums (mm) W: Specimen width (mm) h: Specimen thickness (mm) F / Y: Stress per 1 mm displacement (Kg / m) in the initial elastic region
m 2 ) <Charpy impact strength measuring method> A Charpy impact strength is calculated by the following formula by applying a test piece having a thickness of 3 mm, a width of 15 mm and a length of 42 mm to a Charpy impact tester.

ε:シャルピー衝撃エネルギー(Kg−cm) A:試験片断面積(cm2) <耐デラミネーション性測定法> 上記せん断、曲げおよび衝撃性試験に用いた合成樹脂強
化複合繊維布試験片における、複合繊維布帛と樹脂との
界面における層間剥離の程度を、代用メジャーとして測
定した白化現象の巾から、下記評価基準に従って評価し
た。
ε: Charpy impact energy (Kg-cm) A: Test piece cross-sectional area (cm 2 ) <Delamination resistance measuring method> The composite fiber in the synthetic resin reinforced composite fiber cloth test piece used for the above shear, bending and impact test. The degree of delamination at the interface between the cloth and the resin was evaluated according to the following evaluation criteria from the width of the whitening phenomenon measured as a substitute measure.

実施例1 1200デニール、720フィラメントの高強度・高弾性ポリ
エチレン繊維(HPE)と市販の1420デニール、1000フィ
ラメントのケブラー49(デュポン社製全芳香族系ポリア
ミド繊維)(KV)(いずれも長繊維)を使用し、第1表
に示す複合割合で平織物を製織した後、下記不飽和ポリ
エステル系樹脂液に浸漬し、次いで同一生地方向に9枚
積層した後、ヒートプレス法にてプレス圧15Kg/cm2、12
0℃×45分の条件で熱硬化させ、合成樹脂強化複合繊維
布を得た。
Example 1 1200 denier, 720 filament high-strength and high-elasticity polyethylene fiber (HPE) and commercially available 1420 denier, 1000 filament Kevlar 49 (DuPont's wholly aromatic polyamide fiber) (KV) (all long fibers) After weaving a plain woven fabric with the composite ratio shown in Table 1 using the above, it was dipped in the following unsaturated polyester resin solution, and then 9 sheets were laminated in the same fabric direction, and then a pressing pressure of 15 Kg / cm 2 , 12
It was heat-cured at 0 ° C. for 45 minutes to obtain a synthetic resin-reinforced composite fiber cloth.

<樹脂液処方> リゴラック2508X(昭和高分子社不飽和ポリエステル樹
脂) 100重量部 ベンゾイルパーオキサイドペースト(50%液) 2重量
部 得られた合成樹脂強化複合繊維布の繊維含有率(重量
%)、ILSS値、曲げ特性、シャルピー衝撃特性、および
耐デラミネーション性を第1表にまとめて示す。
<Resin liquid formulation> Rigolac 2508X (unsaturated polyester resin of Showa High Polymer Co., Ltd.) 100 parts by weight Benzoyl peroxide paste (50% liquid) 2 parts by weight Fiber content (% by weight) of the obtained synthetic resin reinforced composite fiber cloth, ILSS value, bending property, Charpy impact property, and delamination resistance are summarized in Table 1.

尚、上記特性を測定する際における応力の付加方向は、
ケブラー繊維に対し直角方向とした。また第1表に示し
たHPEおよびKVの物性は下記の通りである。
In addition, the direction of applying stress when measuring the above characteristics is
The direction is perpendicular to the Kevlar fiber. The physical properties of HPE and KV shown in Table 1 are as follows.

HPE:高強度・高弾性ポリエチレン繊維 トータルデニール 1200 (デニール) フィラメント数 720 (フィラメント) 引張強度 32 (g/デニール) 破断伸度 3.9(%) 初期ヤング率 1180 (g/デニール) KV:全芳香族ポリアミド繊維 (商品名ケブラー49、デュポン社) トータルデニール 1420 (デニール) フィラメント数 1000 (フィラメント) 引張強度 19.5(g/デニール) 破断伸度 2.2(%) 初期弾性率 940 (g/デニール) 第1表からも明らかな様に本発明の合成樹脂強化複合繊
維布(実験No.3,4,5)は、高強度・高弾性ポリエチレン
繊維100%品(実験No.1)あるいは全芳香族系ポリアミ
ド繊維(商品名ケブラー49)100%品(実験No.6)に比
べて、ILSS値、せん断強度、曲げ強度、シャルピー衝撃
強度および耐デラミネーション性の各特性がいずれもバ
ランス良く、優れたものであることがわかる。
HPE: High-strength, high-elasticity polyethylene fiber Total denier 1200 (denier) Number of filaments 720 (filament) Tensile strength 32 (g / denier) Breaking elongation 3.9 (%) Initial Young's modulus 1180 (g / denier) KV: Totally aromatic Polyamide fiber (Brand name Kevlar 49, DuPont) Total denier 1420 (denier) Number of filaments 1000 (filament) Tensile strength 19.5 (g / denier) Breaking elongation 2.2 (%) Initial elastic modulus 940 (g / denier) As is clear from Table 1, the synthetic resin reinforced composite fiber cloth of the present invention (Experiment No. 3,4,5) is 100% high strength and high elastic polyethylene fiber product (Experiment No. 1) or wholly aromatic. Compared to the 100% polyamide polyamide fiber (trade name Kevlar 49) product (Experiment No. 6), the ILSS value, shear strength, bending strength, Charpy impact strength and delamination resistance are all well balanced and excellent. It turns out to be a thing.

また高強力・高弾性ポリエチレン繊維の複合割合が好適
範囲の下限値を下廻る場合(実験No.6,7)は、曲げおよ
び耐デラミネーション性は良好であるものの、シャルピ
ー衝撃値がやや低く、一方上限値を超える場合(実験N
o.1,2)は、シャルピー衝撃値は良好であるものの、耐
デラミネーション性および曲げ強度が低い。
When the composite ratio of high-strength and high-elasticity polyethylene fibers is below the lower limit of the preferred range (Experiment No. 6,7), the bending and delamination resistance is good, but the Charpy impact value is rather low, On the other hand, if the upper limit is exceeded (Experiment N
In o.1 and 2), the Charpy impact value is good, but the delamination resistance and bending strength are low.

実施例2 300デニール、208フィラメントの高強度・高弾性ポリエ
チレン繊維(HPE)と市販の380デニール、262フィラメ
ントのケブラー49(デュポン社製全芳香族系ポリアミド
繊維)(KV)(いずれも長繊維)を用いて、第2表に示
した複合割合の平織物を製織した。該織物に下記成分組
成のエポキシ樹脂液をコーティングし、100℃で30分乾
燥してプリプレグシートを作製した。得られたシートの
繊維含有率は52重量%であった。
Example 2 300 denier, 208 filament high strength / high elasticity polyethylene fiber (HPE) and commercially available 380 denier, 262 filament Kevlar 49 (DuPont wholly aromatic polyamide fiber) (KV) (all long fibers) Was used to weave plain weaves with the composite ratios shown in Table 2. The woven fabric was coated with an epoxy resin liquid having the following component composition and dried at 100 ° C. for 30 minutes to prepare a prepreg sheet. The fiber content of the obtained sheet was 52% by weight.

<樹脂液処方> アラルダイトGY260(チバ・ガイギー社製低粘度汎用エ
ポキシ) 10重量部 アラルダイトHY974(チバ・ガイギー社製高粘度汎用エ
ポキシ) 40重量部 エピコート154(シェル・エポキシ社製ノボラック系エ
ポキシ) 4重量部 芳香族系尿素化合物[3−(3,4−ジクロロフェニル−
1,1−ジメチル尿素)] 4重量部 メチルエチルケトン/メタノール(50/50重量比) 45重
量部 計153重量部 該プリプレグシートの第2表に記した枚数を、生地方向
を直交させつつ交互に積層した後、ヒートプレス法にて
プレス圧15Kg/cm2、120℃×2時間の条件で熱硬化さ
せ、厚さ3mmの熱硬化性樹脂強化複合繊維布を得た。
<Resin liquid prescription> Araldite GY260 (low-viscosity general-purpose epoxy manufactured by Ciba Geigy) 10 parts by weight Araldite HY974 (high-viscosity general-purpose epoxy manufactured by Ciba-Geigy) 40 parts by weight Epicoat 154 (Novolak epoxy manufactured by Shell Epoxy) 4 Part by weight Aromatic urea compound [3- (3,4-dichlorophenyl-
1,1-Dimethylurea)] 4 parts by weight Methyl ethyl ketone / methanol (50/50 weight ratio) 45 parts
The number that describes in Table 2 in the amount unit total 153 parts by weight the prepreg sheet, after laminating alternately while the orthogonal fabric direction at a heat press method of pressing pressure 15Kg / cm 2, 120 ℃ × 2 hours Conditions Then, it was heat-cured to obtain a thermosetting resin-reinforced composite fiber cloth having a thickness of 3 mm.

得られた熱硬化性樹脂強化複合繊維布の繊維含有率、IL
SS値、曲げ特性、シャルピー衝撃特性および耐デラミネ
ーション性を第2表にまとめて示した。尚本例で用いた
HPEおよびKVの物性は下記の通りである。
Fiber content of the obtained thermosetting resin-reinforced composite fiber cloth, IL
The SS value, bending property, Charpy impact property and delamination resistance are summarized in Table 2. Used in this example
The physical properties of HPE and KV are as follows.

HPE:高強度・高弾性ポリエチレン繊維 トータルデニール 300 (デニール) フィラメント数 208 (フィラメント) 引張強度 33 (g/デニール) 破断伸度 3.6(%) 初期ヤング率 1250(g/デニール) KV:全芳香族系ポリアミド繊維 (商品名ケブラー49、デュポン社) トータルデニール 380 (デニール) フィラメント数 262 (フィラメント) 引張強度 19.7(g/デニール) 破断伸度 2.5(%) 初期弾性率 862 (g/デニール) 第2表からも明らかである様に、本発明の合成樹脂強化
複合繊維布(実験No.9,10)は、高強度・高弾性ポリエ
チレン繊維100%品(実験No.8)に比べると、ILSS値、
せん断強度、曲げ特性は若干良くなる程度であるが、シ
ャルピー衝撃強度および耐デラミネーション性が著しく
改善されていることが分かる。
HPE: High-strength, high-elasticity polyethylene fiber Total denier 300 (denier) Number of filaments 208 (filament) Tensile strength 33 (g / denier) Elongation at break 3.6 (%) Initial Young's modulus 1250 (g / denier) KV: Total aromatic Polyamide fiber (trade name: Kevlar 49, DuPont) Total denier 380 (denier) Number of filaments 262 (filament) Tensile strength 19.7 (g / denier) Breaking elongation 2.5 (%) Initial elastic modulus 862 (g / denier) As is clear from Table 2, the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth of the present invention (Experiment No. 9 and 10) has a higher strength and elasticity than the 100% polyethylene fiber product (Experiment No. 8). ILSS value,
Although the shear strength and bending characteristics are slightly improved, it can be seen that the Charpy impact strength and the delamination resistance are remarkably improved.

一方、全芳香族系ポリアミド繊維(商品名ケブラー49)
100%品(実験No.11)と比べると、ILSSせん断強度およ
び曲げ特性は劣るものの、シャルピー衝撃強度は著しく
改善されていることがわかる。
On the other hand, wholly aromatic polyamide fiber (trade name Kevlar 49)
Compared to the 100% product (Experiment No. 11), the ILSS shear strength and bending properties are inferior, but the Charpy impact strength is significantly improved.

以上の結果より、本発明の合成樹脂強化複合繊維布(実
験No.9,10)は、高強度・高弾性ポリエチレン樹脂また
は全芳香族ポリアミド繊維の100%品(実験No.8,11)に
比べてヘルメット材料や防弾材料として非常にバランス
のとれた特性値を示すものであることが分かる。
From the above results, the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth of the present invention (Experiment No. 9, 10) is a 100% product of high-strength, high-elasticity polyethylene resin or wholly aromatic polyamide fiber (Experiment No. 8, 11) By comparison, it can be seen that the material shows a well-balanced characteristic value as a helmet material or bulletproof material.

[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、高強力・高弾性率
のポリエチレン繊維の優れた特性、即ち軽量で優れた耐
光性、耐摩耗性、耐薬品性等を有するという特性を損な
うことなく、ヘルメット分野や防弾板分野に適用する際
の重要な要求特性とされている耐衝撃性や耐デラミネー
ション性の大巾に改善された合成樹脂強化複合繊維布を
提供し得ることになった。殊に耐デラミネーション性
は、ヘルメットや防弾板分野等の如く高度な耐衝撃性が
要求される分野において高レベルの衝撃耐久性を保障す
る上で、初期耐衝撃性(例えばシャルピー衝撃強度)と
併せて極めて重要な特性であるが、本発明によればこれ
ら耐衝撃性と耐デラミネーション性の両者を高レベルの
値でバランス良く満足させることができる。
[Advantages of the Invention] The present invention is constituted as described above, and is said to have excellent characteristics of high-strength and high-modulus polyethylene fibers, that is, light weight, excellent light resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and the like. It is possible to provide a synthetic resin reinforced composite fiber cloth which has been greatly improved in impact resistance and delamination resistance, which are important required characteristics when applied to the field of helmets and bulletproof plates, without impairing the characteristics. is what happened. In particular, delamination resistance is the initial impact resistance (for example, Charpy impact strength) in order to ensure a high level of impact durability in fields requiring high impact resistance such as helmet and bulletproof board fields. In addition, it is an extremely important property, but according to the present invention, both the impact resistance and the delamination resistance can be satisfied at a high level in a well-balanced manner.

耐衝撃性/耐デラミネーション性のバランス改善効果の
うち、耐衝撃性は、高強度・高弾性ポリエチレン繊維と
全芳香族ポリアミド繊維との複合化効果によって相剰的
に発揮されるものである。
Among the effects of improving the balance of impact resistance / delamination resistance, the impact resistance is complementarily exerted by the composite effect of the high strength / high elasticity polyethylene fiber and the wholly aromatic polyamide fiber.

以上のごとく本発明の合成樹脂強化複合繊維布は、高耐
衝撃性、高耐デラミネーション性、高強力、高弾性率お
よび軽量性といったあらゆる要求特性がバランス良く改
善されたものであり、これら合成樹脂強化複合繊維布
は、ライダー用ヘルメット、防弾用ヘルメット等のヘル
メット分野、あるいは自動車、船舶、航空機等の内張り
用防弾板分野あるいはその他の耐衝撃性要求分野等にお
いて広く活用することができる。
As described above, the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth of the present invention has a well-balanced improvement in all required properties such as high impact resistance, high delamination resistance, high strength, high elastic modulus and light weight. The resin-reinforced composite fiber cloth can be widely used in helmet fields such as rider helmets and bulletproof helmets, bulletproof plate fields for linings of automobiles, ships, aircrafts, and other fields requiring impact resistance.

また従来の全芳香族系ポリアミド繊維と比較した場合、
その欠点とされている耐光性や耐摩耗性については、高
強力・高弾性率ポリエチレン繊維との複合化により大幅
に改善することができる。
When compared with conventional wholly aromatic polyamide fibers,
The light resistance and abrasion resistance, which are considered to be its drawbacks, can be greatly improved by compounding with high strength and high elastic modulus polyethylene fibers.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】引張強度が20g/デニール以上、引張弾性率
が500g/デニール以上のポリエチレン繊維(A)と全芳
香族系ポリアミド繊維(B)を配合してなる布帛に、合
成樹脂を含浸硬化させたものであることを特徴とする合
成樹脂強化複合繊維布。
1. A synthetic resin is impregnated into a cloth made of polyethylene fibers (A) having a tensile strength of 20 g / denier or more and a tensile modulus of 500 g / denier or more and wholly aromatic polyamide fibers (B). Synthetic resin-reinforced composite fiber cloth characterized by being made of:
【請求項2】布帛を構成する各繊維の配合比率が、繊維
(A):30〜95重量%、繊維(B):70〜5重量%である
特許請求の範囲第1項記載の合成樹脂強化複合繊維布。
2. The synthetic resin according to claim 1, wherein the blending ratio of each fiber constituting the cloth is 30 to 95% by weight of fiber (A) and 70 to 5% by weight of fiber (B). Reinforced composite fiber cloth.
【請求項3】繊維(B)の引張強度が15g/デニール以
上、引張弾性率が500g/デニール以上である特許請求の
範囲第1項または第2項に記載の合成樹脂強化複合繊維
布。
3. The synthetic resin reinforced composite fiber cloth according to claim 1, wherein the fiber (B) has a tensile strength of 15 g / denier or more and a tensile elastic modulus of 500 g / denier or more.
【請求項4】布帛が織物もしくは直交不織布である特許
請求の範囲第1項目乃至第3項のいずれかに記載の合成
樹脂強化複合繊維布。
4. The synthetic resin-reinforced composite fiber cloth according to any one of claims 1 to 3, wherein the cloth is a woven cloth or a cross-woven cloth.
【請求項5】合成樹脂が、熱硬化性の不飽和ポリエステ
ル系樹脂またはエポキシ系樹脂である特許請求の範囲第
1項乃至第4項のいずれかに記載の合成樹脂強化複合繊
維布。
5. The synthetic resin-reinforced composite fiber cloth according to any one of claims 1 to 4, wherein the synthetic resin is a thermosetting unsaturated polyester resin or epoxy resin.
【請求項6】合成樹脂強化複合繊維布中に占める繊維の
総含有率が30〜90重量%である特許請求の範囲第1項乃
至第5項のいずれかに記載の合成樹脂強化複合繊維布。
6. The synthetic resin-reinforced composite fiber cloth according to any one of claims 1 to 5, wherein the total content of fibers in the synthetic resin-reinforced composite fiber cloth is 30 to 90% by weight. .
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