JPH01135838A - 繊維補強樹脂成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は連続繊維を補強材とし合成樹脂が含浸付層溶融
されてなる繊維補強樹脂成形材料に関するものである。

［従来の技術］ 繊維補強樹脂からなる成形材料は種々のものが知られて
いる。かかる成形材料において、代表的なものとしてガ
ラス繊維を含有する熱硬化性樹脂からなるＦＲＰベレッ
ト、あるいはＢＭＣ，ＳＭＣの如きプリプレグが、また
、ガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂からなるＦ　ＲＴ
　Ｐペレット、シート、テープなど各種の形態のものが
実用に供されている。

上＋ｉｃ！の如き繊維補強樹脂からなる成形材料におい
て含有されている繊維は織布であるものもあるが、多く
は連続ロービング繊維を切断したヂョップドストランド
が使用されている。したがって、繊維は連続性がなく、
しっ）も不均質となり易（、故に成形することによって
得られる成形物は充分な強度を期待することができない
という問題点がある。さらに成形物中における繊維に対
する合成樹脂の含浸は必ずしも充分でなく、特に熱可塑
性樹脂を用いる場合、合成樹脂が透明性を有するもので
あっても不透明なものとなる。

一方、連続した繊維として１″ｒｌＩ記のような連続ロ
ービング繊維に合成樹脂の重合体を含むエマルジョンを
含浸させた後、乾燥し、さらに加熱しながら圧縮加工す
ることによって繊維が一定方向に引き揃えられた厚さ　
０．３〜Ｉ　ｍｍの薄いシート状あるいはテープ状の繊
維補強樹脂成形材料が実用に供されている。かかる材料
の製造方法として、例えばガラス繊維のロービングを塩
化ビニール樹脂の重合体を含むエマルジョンに含浸して
乾燥せしめ、次いで加熱するとともに圧縮して薄板状に
するシートの製造方法が特公昭４７−１３２１８号公報
によって公知となっている。また熱可塑性樹脂を溶融状
態で押出しヘッドから張力を加えた連続繊維束中に流入
させる溶融押出し法によって得られる樹脂含有リボン状
体とその製造方法が特開昭６１−４０１１３号公報に開
示されている。

「発明の解決しようとする問題点］ 前記の繊維が一定方向に引き揃えられたシート状あるい
はテープ状の繊維補強樹脂成形材料はｊｌｌにロービン
グ繊維の表面に樹脂が付着されているという程度のもの
であり、樹脂は容易に剥離、脱落してしまい、樹脂の付
着されない部分を生ずる。したがって、上記の材料を用
いて成形物を得る場合、加熱圧縮工程において、樹脂の
繊維間への含浸が充分行なわれず、樹脂が不均一に付着
されていることとあいまって均質な樹脂層をイイする成
形物を得ることは困難であった。また成形材料として薄
板状あるいはテープ状の繊維補強樹脂成形材料を得る手
段として、例えば樹脂含浸ロービング繊維を圧縮ロール
間で加圧下に押し拡げる手段も採用されるが、かかる手
段では繊維の切断やケバ立ちを生じさせ、結果として成
形物の強度を低下させることになる。したがって連続繊
維が一定方向に引き揃えられた繊維補強樹脂成形材料と
してその厚さはおのずと限定されてしまい　０．２ｍｍ
以下のように薄いものは現存しない。

さらに、溶融押出し法によって得られる樹脂含有リボン
状体も、その製造に際して溶融された樹脂の高い粘性に
より繊維束中での流動抵抗の不均一性及び繊維表面の極
性などが原因となって繊維間への樹脂の流入は必ずしも
充分ではなく、リボン状体の繊維束の周辺のみに偏在す
る傾向が認められる。したがって成形材料として、その
厚さが薄く、しかも樹脂が充分に含浸されてなるものと
いうには程遠いものである。

而して、繊維補強樹脂成形材料において、繊維が連続し
て一定方向に引き揃えられてなり、厚さは極めて薄く、
しかも樹脂量の多いものにおいては、それを成形してな
る成形物は繊維補強材が含有されていても透明を有して
いて、それらを例えば交互に配列して積層成形した成形
物は強度が著しく向上されるなどの利点なイ１している
ことが認められる。かかる成形材料としてテープ状物の
製造方法についての発明は即ち、本発明者等の発明とし
て出願されている（特願昭６２−１５６４７７号）。こ
のテープ状物の製造方法においては成形材料としてのテ
ープ厚さ及び幅／厚さの比は特に限定されてはいないが
、ロービングを開東展開することによって厚さの薄いも
のの製造が可能であった。

本発明者等は上記の製造方法によって製造されるテープ
状の成形材料としての好適な形状寸法について検討した
。その結果、従来より求められていたｉ、すい成形材料
において、その厚さと、幅／厚さの比において最も好適
な範囲を見い出し本発明を完成するに至ったものである
。

したがって本発明は従来の問題点を解決した繊維補強樹
脂成形材料として、強く求められていた種々の利点をイ
■する特定厚さと幅／厚さの比を有する成形材料を新規
に提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明は連続繊維を補強材とし合成樹脂が含浸付
着されてなる繊維補強樹脂成形材料において、連続繊維
が長さ方向に引き揃えられてなり、かつ該樹脂成形材料
の厚さは０．２ｍｍ以下であって、幅／厚さの比が２５
〜２００であることを特徴とする繊維補強樹脂成形材料
を提供するものである。

本発明において樹脂中に含何される補強材としての連続
繊維はロービングを出発材料としていて、例えば、ガラ
ス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維などに代
表される無機繊維あるいはポリアミド繊維、ポリイミド
繊維、ポリアミドイミド繊維などに代表される有機繊維
などの繊維（フィラメント）が集束剤によって集束され
たものである。ここで本発明の成形材料及び該成形材料
を用いた成形物は透明性を有するという点においてガラ
ス繊維ロービングが用いられなるのが好適である。

ロービングは通常微小径の繊維（フィラメント）の複数
本が集束剤によって集束されてなるものであるが、例え
ば、ガラス繊維ロービングの通常品として径約２ｍｍの
ものは、径約１２μｍのフィラメントが４５００本程度
集束されてなるものである。使用されるロービングの径
が太いものであると、成形材料の製造方法における開東
展開で本発明の厚さ及び幅／厚さの比のものが得られず
、しかも樹脂が繊維中に充分含浸されず、不均一なもの
となる。

本発明の成形材料における合成繊維は熱可塑性樹脂であ
る。製造方法において連続繊維としてのロービングに樹
脂をエマルジョンとして含浸させることからして、エマ
ルジョンになり得て、好ましくは透明性を有する樹脂で
あるのが望ましい。かかる点を考慮して、例えば、塩化
ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリロニト
リル、エチレン、プロピレン、含フッ素糸ｊｉｉ量体な
どのｊド独重合体、更に他の共！′ｎ合可能な単量体と
共に共重合して得られる共重合体などである。そして、
これらのうち特に塩化ビニルを単独に、あるいは塩化ビ
ニルの性質を低下させることのない程度の量の酢酸ビニ
ル、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、マ
レイン酸エステルなどと共に小金して得られる塩化ビニ
ル系の共重合体など繊維に含浸し難いものとして知られ
ているものが使用されていてもよい。尚、当然のことと
して熱可塑性樹脂であって、不透明性のもの、あるいは
容色されたものであってもよいことは勿論である。成形
材料としての樹脂量は、多い程好適であるが、いわゆる
イグニッション・ロス（Ｉｇ　１ｏｓｓ　）として３０
％以上であるのが望ましい。

本発明の繊維補強樹脂成形材料は前記の如く、本発明者
等によって発明された繊維補強樹脂テープの製造方法に
したがって製造される。

成形材料としての厚さ及び幅／厚さの比を本発明の範囲
とするためにはロービングを樹脂のエマルシコンに含浸
せしめた後の開東展開においてその条件であるロービン
グに加える引張応力を、得られる成形物の所望の厚さ及
び幅乙厚さの比となるように調節することによって行な
われる。かかる開束展開によってロービングはテープ状
に延べ拡げられ、フィラメントはその長さ方向に引き揃
えられる。

而して、通常の１本のロービングの開東展開において、
例えば、径１２μｍのフィラメントが３０００本集束集
札てなる径が２ｍｍφのものであるとロービングの引張
応力を適度に調整して開束展開することによって厚さ約
０．１ｍｍ、幅約ｌ　Ｏｍｍの幅／厚さ比が　１００な
るテープ状の成形材料が得られる。

ここで本発明の成形材料は厚さ０．２ｍｍ以下。

幅／厚さの比が２５〜２００とされるが、２５以下の範
囲では樹脂量が少なく、しかも不均一なものとなり易く
、これを用いてなる成形物は透明性に劣り、特にそれを
成形材料としてなる成形物は強度の低いものとなる。一
方、２００を超える範囲は実用化が困難である。例えば
本発明による上記の厚さ約０．１ｍｍ、幅／厚さの比が
　１００である幅２０ｍｍのものは、その断面調査にお
いてフィラメントは厚さ方向に約５本、幅方向に約５０
０本がほぼ均一に配列されていて樹脂がフィラメント間
に密に満たされている。しかも透明性を有していて、こ
れを用いた成形物の強度は充分高められている。一方、
例えば同様なロービングを使用したとしても厚さ　０．
４ｍｍで幅／厚さの比が２０である幅が８ｍｍのものは
フィラメントが厚さ方向において偏在が著しく、樹脂は
フィラメント間に充分病たされることなく、極めて不均
質で、しかも透明性にも劣っている。また、厚さが０．
１ｍｍ以下と極めて薄いものであるとフィルム状の成形
条件となり、扱い難く繊維が含有されていても強化材と
してイＴ効に作用することなく成形材料として不適当な
ものとなる。これらは実験的な事実に基づいたものであ
り、これらによって成形材料として好適な厚さ及び幅／
厚さの比が決定されたものである。実施例において更に
具体的に明らかとされる。

補強材としてのロービングの繊維（フィラメント）が一
定方向に引き揃えられて樹脂中に含有され、特定の厚さ
及び幅／厚さの比よりなる本発明の繊維補強樹脂成形材
料は、次のようにして成形物とされる。例えば一定の長
さに裁断して、その複数本を並列に配して、その上下面
に同種あるいは異種の樹脂よりなる平板を載置して加圧
加熱成形することにより繊維が一定方向に揃えられた成
形物とすることができる。また、他の例として、一定長
さに裁断したものを縦横クロスに配列して同様に成形す
ることによって強度の高められた成形物とすることもで
きる。特に成形材料としての応用において、その配列を
自由に選択すること、あるいは織物状とすることによっ
て強度が高められ、しかも美観的に優れた成形物とする
ことなど、広い応用が期待されるものである。

［実施例］ 実施例１〜７ 径が約１３μｍのガラス繊維（フィラメント）を約４５
００本実束してなるガラス繊維ロービングに塩化ビニル
樹脂のエマルジョンを含浸せしめて第１表に示される厚
さとは幅とを有する成形材料が得られるように開東展開
におけるロービングの引張応力を調整して開束展開した
後、加熱処理して塩化ビニル樹脂中に補強材としてのガ
ラス繊維が含有される第１表に示される厚さと幅とを有
するテープ状の成形材料を得た。

得られた成形材料の形状（厚さ、幅、幅／厚さの比）測
定、断面の拡大鏡によるフィラメント調査、Ｉｇ　１ｏ
ｓｓ測定、透明性調査及びその長さ方向の引張強度測定
を行ない、その結果を第１表に示す。

比１咬例１〜２ 実施例と同様にして開束展開におけるロービングの引張
応力を第１表に示す厚さと幅を有する成形材料の得られ
るように調整した他は実施例と同様にして塩化ビニル樹
脂中に補強材としてのガラス繊維が含イ了される第１表
に示される厚さと幅とを有するテープ状の成形材料を得
た。

これらの形状、特性などを実施例と同様に調査及び測定
して、それらの結果を第１表に示す。

第１表 実施例８〜１０ 実施例１．４及び７における塩化ビニル樹脂エマルジョ
ンに代えて、塩化ビニル−アクリル酸エステルの具申合
体（塩化ビニル／アクリル酸エステル：　９５／　５　
）を乳化剤にて乳化混合してなるエマルジョンを用いた
他は上記実施例と同様にして第２表に示される厚さと幅
とを有するテープ状の成形材料を得た。

この成形材料の形状、特性などを前記実施例と同様に調
査及び測定して、その結果を第２表に示す。

実施例１１〜１３ 実施例１．４及び７における塩化ビニル樹脂エマルジョ
ンに代えて、メタクリル酸メチルを乳化重合して得られ
た重合体（固形分４８％）を含むラテックスを乳化剤に
よって調整したエマルシコンを用いた他は上記実施例と
同様にして第２表に示される厚さと幅とを有するテープ
状の成形材料を得た。

この成形材料の形状、特性などを前記実施例と同様に調
査及び測定して、その結果を第２表に示す。

第２表 実施例Ｉ４ 実施例４にて得られたテープ状の成形材料を用い、長さ
方向に揃えてｌ　Ｏｍｍの間隔を保って１２木を並列配
置し、その上に３０Ｘ　３０ｍｍの厚さ　０．１ｍｍの
塩化ビニル樹脂板を載置して加熱するとともに１５ｋｇ
／ｍｍ２の圧力を加えて成形し、厚さ約０、２ｍｍのガ
ラス繊維含有透明積層板を得た。このようにして成形さ
れた積層板について、物性として繊維の長さ方向の引張
強度、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。

これらの物性測定結果を第３表に示す。

実施例１５〜１６ 実施例９及び１２にて得られたテープ状の成形材料を用
い、長さ方向に揃えてｌ　Ｏｍｍの間隔を保って１２本
を並列配置し、その上に３ＱＸ　３０ｍｍの厚さ２ｍｍ
のポリメチルクリレート板を載置して加熱するとともに
２０ｋｇ／ｍｍ２の圧力を加えて成形し、厚さ約２ｍｍ
のガラス繊維含有透明積層板を得た。このようにして成
形された積層板について実施例１４と同様にして物性を
測定した。

その結果を第３表に示す。

第３表 実施例１７ 実施例４にて得られたテープ状の成形材料を用い、縦と
横に交互に編み、この編物を５枚重ねて圧縮成形にて積
層成形して方向性の殆どない厚さ約１ｍｍ、３０Ｘ　３
０ｍｍのガラス繊維含有積層板な得た。

この積層板の物性を測定したところ、引張強度１９．１
１〜２４．８ｋｇ／ｍｍ２、曲げ強度２２．２〜２５．
１ｋｇ／ｍｍ２、曲げ弾性率１７２０ｋｇ／ｍｍ２であ
った。

比１咬例３ 厚さ１ｍｍの透明塩化ビニル樹脂板の物性を測定したと
ころ引張強度５．７ｋｇ／ｍｍ”、曲げ強度９．８ｋｇ
／ｍｍ２．曲げ弾性率２８０ｋｇ／ｍｍ”であった。

「発明の効果」 本発明の繊維補強樹脂成形材料は、それ自身で透明性を
有し、しかも長さ方向に繊維が引き揃えられていること
から、長さ方向に対する引張強度が、極めて太きいとい
う特徴を有している。特に成形材料としてＩｊｌいるこ
とにより、透明板やその他の成形物を得ることができて
、その配列を種々選定することによって強度が向上され
、しかも美観的にも優れた板体、その他の成形物が得ら
れるという効果が認められる。

手続ネ由正書 昭和６３年１　月２−７日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続繊維を補強材として合成樹脂中に含有する繊
   維補強樹脂成形材料において、連続繊維が長さ方向に引
   き揃えられてなり、かつ該樹脂成形材料の厚さは０．２
   ｍｍ以下であって幅／厚さの比が２５〜２００であるこ
   とを特徴とする繊維補強樹脂成形材料。
2. （２）樹脂成形材料の厚さが０．２〜０．１ｍｍである
   特許請求の範囲第１項記載の樹脂成形材料。
3. （３）連続繊維がガラス繊維ロービングである特許請求
   の範囲第１項記載の樹脂成形材料。
4. （４）合成樹脂が熱可塑性樹脂である特許請求の範囲第
   １項記載の樹脂成形材料。