JPH08169087A - 連続繊維強化熱可塑性樹脂積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維強化樹脂板としての特性を維持し、表面
平滑性、耐衝撃強度、耐疲労特性に優れ、かつ、熱成形
により外観の良好な所望形状の製品が得られる連続繊維
強化樹脂積層体を提供する。 【構成】 熱可塑性樹脂基板の少なくとも片面に、熱可
塑性樹脂を含浸した連続繊維で強化された樹脂テープを
配列し、さらにこの樹脂テープの表側に厚さ０．１〜１
mmの熱可塑性樹脂板を積層した連続繊維強化熱可塑性樹
脂積層板であって、熱可塑性樹脂基板の厚さが該積層板
全体厚さの１０〜８０％であることを特徴とする連続繊
維強化熱可塑性樹脂積層板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続繊維で強化された熱
可塑性樹脂積層板に関する。本発明の熱可塑性樹脂積層
板は自動車内装芯材、シートシェル、バンパービーム、
ランプハウジング、パソコンハウジング、自転車フレー
ム、ヘルメット、スキー板、サーフボード、テニスラケ
ット、プロテクター、カバン、車椅子等の用途に加工し
て又は加工せずに使用できる。

【０００２】

【従来の技術】繊維で強化された樹脂成形体は種々のも
のが知られている。例えば、ガラス繊維、カーボン繊維
等の無機繊維、あるいはアラミド繊維等の有機繊維の短
繊維を補強材として用いた樹脂成形体である。

【０００３】さらに、より高い補強効果を得るために連
続繊維を用いた樹脂成形体も知られている。例えば、特
開平０２−１６２０３１には、熱可塑性樹脂を含浸した
連続繊維で強化された樹脂テープを、熱可塑性樹脂板上
に複数配列し積層成形してなる平板状の繊維強化樹脂板
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
熱可塑性樹脂板上に繊維強化樹脂テープを積層した繊維
強化樹脂板は、繊維が樹脂板表面にあるため、表面平滑
性に劣り外観不良をきたすという問題がある。加えて、
表面の繊維層と内面の樹脂層との硬度の差が大きく、そ
のために耐衝撃性、とくに面衝撃性に劣る、長期使用時
の耐疲労特性（曲げ疲労特性）に劣る、という問題もあ
る。

【０００５】また更に、このような繊維強化樹脂板を、
熱成形し所望の形状を付与しようとすると、熱成形の際
に、表面に積層された繊維層が浮き出し表面外観に劣
る、加えて積層体の表面層が流動性に劣るため、とくに
成形品のコーナー部分において、所望の形状が得られな
いという問題がある。また、上記積層板と同様に、成形
品の耐疲労特性に劣るという問題もある。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、繊維強化
樹脂板としての特性を維持して、表面平滑性、耐衝撃強
度、耐疲労特性に優れ、かつ、熱成形により外観の良好
な所望形状の製品を得られる連続繊維強化樹脂積層体を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】熱可塑性樹脂基板の上
に、樹脂を含浸した連続繊維強化樹脂テープを配列し、
さらにその表面側に熱可塑性樹脂板を積層すること及び
この熱可塑性樹脂基板および表面の熱可塑性樹脂板の厚
さを特定とすることにより上記問題が解決できることを
見い出し、本発明を完成したものである。

【０００８】即ち、本発明は、熱可塑性樹脂基板の少な
くとも片面に、熱可塑性樹脂を含浸した連続繊維で強化
された樹脂テープを配列し、さらにこの樹脂テープの表
側に厚さ０．１〜１mmの熱可塑性樹脂板を積層した連続
繊維強化熱可塑性樹脂積層板であって、熱可塑性樹脂基
板の厚さが該積層板全体厚さの１０〜８０％であること
を特徴とする連続繊維強化熱可塑性樹脂積層板を要旨と
する。

【０００９】本発明において、熱可塑性樹脂を含浸した
連続繊維で強化された樹脂テープとしては、ガラス繊
維、炭素繊維等の無機繊維、あるいはアラミド繊維等の
有機繊維の連続繊維を、例えばポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、高衝撃アクリル（Ｈ
Ｉ−ＭＭＡ）及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチ
レン（ＡＢＳ）等の熱可塑性樹脂で含浸したものが用い
られる。この連続繊維強化樹脂テープは、例えば特表昭
６３−５０２５１８、あるいは特開昭６３−０２７２０
８等の方法により製造される。

【００１０】本発明の熱可塑性樹脂基板あるいは表層に
用いられる熱可塑性樹脂板としては、上記の連続繊維に
含浸され得る熱可塑性樹脂と同じ樹脂、あるいはこれら
樹脂と相溶性の良い樹脂を周知の方法でシート状にした
ものが用いられる。

【００１１】前記の相溶性の良い樹脂としては、ＰＰに
対してＰＥ、ポリブテン、ポリメチルペンテン、スチレ
ン変性ＰＰ等、ＰＡに対してＰＢＴ、ＰＡＲ、ＰＣ、Ｐ
ＰＥ等、ＰＣに対してＰＭＭＡ、ＰＡ、ＡＢＳ、ＰＢＴ
等、ＰＶＣに対してＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＣＰＥ、ＭＢ
Ｓ、ＥＶＡ等、ＨＩ−ＭＭＡに対して、ＰＣ、ＰＶＣ、
ＡＢＳ、ＭＭＡ等、ＡＢＳに対して、ＰＣ、ＰＶＣ、Ｍ
ＭＡ等が例示できる。

【００１２】表層に用いられる熱可塑性樹脂板の厚さ
は、０．１〜１．０mm、好ましくは０．２〜０．５mmと
する必要がある。０．１mm未満では、表面の平滑な積層
体が得られず、また耐衝撃性、耐疲労性にも劣る。ま
た、この積層体を熱成形する際に繊維層が浮き出した
り、流動性不足により特にコーナー部分において所望の
形状が得られないという不都合がある。また熱成形され
た製品の耐衝撃性に劣る。逆に、１．０mmを越えると、
弾性率が低下し、充分な剛性が得られないなど補強効果
が乏しい。

【００１３】熱可塑性樹脂基板の厚さは、得られる積層
体全厚さの１０〜８０％、好ましくは、１５〜４０％と
する必要がある。１０％未満では、得られる積層体の耐
衝撃性、耐疲労性が低下し、また塑性変形部分が不足し
熱成形性が悪化する。逆に８０％を越えると、弾性率が
低下し、充分な剛性が得られないなど補強効果が乏し
い。

【００１４】熱可塑性樹脂基板に積層される熱可塑性樹
脂を含浸した連続繊維強化樹脂テープおよび表層の熱可
塑性樹脂板は、使用形態により使用される面が連続繊維
強化樹脂テープおよび表層熱可塑性樹脂板になるよう
に、基板の片側のみでも良いし、両側に積層しても良
い。

【００１５】熱可塑性樹脂を含浸した繊維強化樹脂テー
プの配列には密あるいは等間隔に並べたもの、これを同
方向あるいは異方向に積層したもの、少なくとも二軸方
向に織ったり編んだりしたものが用いられる。

【００１６】本発明の樹脂積層板は、周知の加熱加圧方
法、例えば熱盤、熱ロール、オートクレーブ等を用いる
方法で製造される。

【００１７】繊維強化樹脂テープを配列した場合、配列
の仕方によっては繊維強化樹脂テープの隣どうし、ある
いは複数枚の積層間に空隙が生じる。この空隙は積層時
の加熱と加圧により埋めることができるが、更に効果的
に空隙を埋めるために接着層として、繊維強化樹脂テー
プに含浸され得る樹脂あるいはこれら樹脂と相溶性のよ
い樹脂を、厚さ０．２mmを限度として、各テープ間に積
層してもよい。この接着層の厚さが０．２mmを越えると
弾性率が低下し、充分な剛性を得ることができない。

【００１８】本発明の連続繊維強化熱可塑性樹脂積層板
の厚さは、一般に０．５〜２０mm、好ましくは１．０〜
１０mm程度である。０．５mm未満では、弾性率が低下し
充分な剛性を得ることができず、高い剛性を要求される
分野では適さない。また厚さが２０mmを越えると、熱成
形時積層板を加熱する際に、厚さ方向の温度が不均一と
なり良好な成形品を得ることが困難となる。

【００１９】

【実施例】

実施例１〜実施例８ 樹脂テープ：炭素繊維の連続繊維にポリカーボネート樹
脂を含浸（含浸率：６０重量％）したもの（厚さ０．２
mm、巾１０mm) 熱可塑性樹脂基板、表面側の熱可塑性樹脂板：ポリカー
ボネート樹脂を押出成形したもの 熱可塑性樹脂基板の両側に、樹脂テープおよび熱可塑性
樹脂板を、表１の厚さ構成で積層し、熱盤温度２００
℃、面圧５ kgf／cm² の条件下でホットプレス成形によ
り連続繊維強化樹脂積層板を得た（実施例１〜実施例
７）。

【００２０】また同様にして、熱可塑性樹脂基板の片側
のみに、樹脂テープおよび熱可塑性樹脂板を積層した積
層板を得た（実施例８）。

【００２１】得られた連続繊維強化樹脂積層板につい
て、曲げ弾性率、表面平滑性、耐衝撃性、耐疲労特性の
評価を行った。その結果を表１に併せて示す。

【００２２】曲げ弾性率： 試験法：ＡＳＴＭ Ｄ７９０ 曲げ弾性率が約１００，０００ kgf／cm² 以下の場合、
充分な剛性があるとは言えない。

【００２３】表面平滑性：得られた積層板の表面外観を
目視にて観察し、平滑性に優れたものを二重マル、表面
の凹凸が目立たないものをマル、表面の凹凸が顕著なも
のをバツで示した。

【００２４】耐衝撃性： 試験法：１／８インチ径、５kgの撃芯をある高さから試
験片上に落下し、試験片が割れる高さを測定。

【００２５】この高さが１００cm以上のものを二重マ
ル、５０〜１００cm未満のものをマル、５０cm未満のも
のをバツで示した。

【００２６】耐疲労特性： 試験法：ＡＳＴＭ Ｄ７９０の方法に準じ（３点曲げ、
荷重１０kg、振幅３mm、１０Ｈｚ）、試験片が破断する
振幅回数を測定。

【００２７】この振幅回数が１０万回を超えるものを二
重マル、５〜１０万回未満のものをマル、５万回未満の
ものをバツで示した。

【００２８】また、得られた樹脂積層板を、１５０mm×
２００mm×５０mm高さ（コーナーＲ１０mm）の箱型の金
型を用いてプレス成形した。得られた成形品について、
繊維の浮きだし（表面平滑性）がないか、コーナー部が
うまく成形されたかを、目視にて観察した。繊維の浮き
だしがなく、コーナー部の形状に優れるものを二重マ
ル、繊維の浮きだしが目立たなく、コーナー部の形状が
良好なものをマル、繊維の浮きだしがあるか、またはコ
ーナー部の形状が良好に得られないものをバツで示し
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】比較例１〜比較例４ 実施例１〜７と同様な構成で、表面の熱可塑性樹脂板の
厚さ、および熱可塑性樹脂基板の厚さが本発明の範囲外
のものを積層し積層板を得て、同様に評価した。その結
果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】参考例１〜３ 従来技術による積層板を、実施例と同様の方法により得
た。

【００３３】樹脂基板の両面に樹脂テープを積層したも
の（表面層のないもの）…参考例１。

【００３４】樹脂テープ（２層）の両面に表面層を積層
したもの（基板のないもの）…参考例２。

【００３５】樹脂テープのみを積層したもの（基板及び
表面層のないもの）…参考例３。

【００３６】評価の結果を表３に示す。

【００３７】

【表３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂基板の少なくとも片面に、
   熱可塑性樹脂を含浸した連続繊維で強化された樹脂テー
   プを配列し、さらにこの樹脂テープの表側に厚さ０．１
   〜１mmの熱可塑性樹脂板を積層した連続繊維強化熱可塑
   性樹脂積層板であって、熱可塑性樹脂基板の厚さが該積
   層板全体厚さの１０〜８０％であることを特徴とする連
   続繊維強化熱可塑性樹脂積層板。