JP2000015682A - 複合材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、補強芯材中の繊維が、繊維
強化複合シートを異形断面に成形する際に破断されるこ
となく、耐衝撃強度に優れた複合材を提供することであ
る。 【解決手段】 補強芯材２の周囲に熱可塑性樹脂３が押
出被覆されてなる複合材１であって、前記補強芯材２
が、熱可塑性樹脂２２とランダムに配向されたカーボン
繊維２１からなり、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複
合シート２０を異形断面形状に成形したものであること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は補強芯材の周囲に熱
可塑性樹脂が押出被覆されてなる複合材に関する。特
に、軒樋に好適な複合材に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、低伸縮性、耐熱性に優れた押
出成形品に関するものである。ここで、雨樋を例にとっ
てみると、従来、雨樋としては硬質の塩化ビニール樹脂
を使用して押出成形して成形されるのが一般である。と
ころが、雨樋は軒先に取り付けられる関係上、特に低伸
縮性や耐熱性が要求されるもので、上記雨樋では熱伸縮
や熱変形を大きく、変形によるひび割れ等も発生して、
雨樋としての機能を果して得なくなる恐れがある。そこ
で、熱可塑性樹脂と一方向または複数の方向に配向した
ガラス繊維よりなる繊維強化複合シートを雨樋の形状に
成形した芯材を形成し、その表面に熱可塑性樹脂を押出
被覆することにより、上記、問題を解決しようとする試
みがなされている（例えば、特公平６−９８６９１号公
報、特公平７−１１０５１４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複合シートと
して空隙率が０に近いものを用いた場合には、繊維強化
複合シートを雨樋の形状に成形して芯材を形成する際に
曲折部で割れや折れが発生したり、また、得られる雨樋
の耐衝撃強度が弱い等の問題が発生している。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記の如き従来
の問題点を解消し、補強芯材中の繊維が、繊維強化複合
シートを異形断面に成形する際に割れたり破断されるこ
となく、耐衝撃強度に優れた複合材を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
複合材においては、補強芯材の周囲に熱可塑性樹脂が押
出被覆されてなる複合材であって、前記補強芯材が、熱
可塑性樹脂とランダムに配向されたカーボン繊維からな
り、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シートを異形
断面形状に成形したものである。

【０００６】本発明に使用される繊維強化複合シート
は、空隙率が１０〜６０％のものである必要がある。空
隙率が１０％未満のものと６０％を越えるものを異形断
面形状に成形して補強芯材とする際に、本発明において
繊維強化複合シートの曲折部分で割れや折れが発生す
る。上記空隙率とは、繊維強化複合シート中の空隙部分
の占有率を示し、内部に形成された空隙部分の体積の繊
維強化複合シートの全体積に占める比率である。本発明
に使用される繊維強化複合シートを構成する繊維として
は、カーボン繊維が使用され、繊維長さが１００μｍ〜
１００ｍｍ、繊維径が５〜５０μｍからなるものが好ま
しい。又、本発明に使用される繊維強化複合シートを構
成する熱可塑性樹脂としては種々な熱可塑性樹脂が使用
できるが、例えば、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニルと他のモ
ノマーとの共重合体、アクリル系モノマーと他のモノマ
ーとの共重合体等が挙げられる。又、補強芯材に被覆さ
れる熱可塑性樹脂としては、補強芯材との融着性や成形
性から適宜選択されるが、例えば、塩化ビニール樹脂、
アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリエチレン（Ｐ
Ｅ）樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。

【０００７】（作用）本発明の複合材においては、前記
補強芯材が、熱可塑性樹脂とランダムに配向されたカー
ボン繊維からなり、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複
合シートを異形断面形状に成形したものであることによ
り、繊維強化複合シート中でカーボン繊維がいずれの方
向に対しても均一に配向して補強しており、且つ多くの
空隙の存在により熱可塑性樹脂により固定されておらず
変形自由度が大きいので、繊維強化複合シートを異形断
面形状に成形する際に、異形に曲折した部分でカーボン
繊維の割れや破断が発生せず、又、補強芯材の成形安定
性が優れている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図１、図２は本発明の複合材の一例の一部を示
すもので、図１（イ）は複合材の一部切欠斜視図、
（ロ）は芯材の補強芯材の基材となる繊維強化複合シー
トの一部を示す斜視図、図２は本発明の複合材の一例を
示す、断面を示す説明図である。

【０００９】図１及び図２において、１は複合材であ
り、この複合材１は補強芯材２と、この補強芯材２の周
囲を被覆している熱可塑性樹脂３とからなるものであ
る。補強芯材２の基材となる繊維強化複合シート２０
は、粉体含浸の方法では、カーボン繊維２１と熱可塑性
樹脂２２を繊維状にして、エアーで飛ばして層状に堆積
させ、あるいは液状含浸等の方法では攪拌等により混合
して、その後に加熱加圧して、シート状に一体に成形し
たものである。この繊維強化複合シート２０は、図１
（ロ）に示すように、熱可塑性樹脂２２中にカーボン繊
維２１がランダムに配向され、１０〜６０％の空隙を有
するように、帯状に形成されている。

【００１０】空隙５０は、その大きさ、配置はランダム
に形成されている。空隙５０は、カーボン繊維２１と熱
可塑性樹脂２２を粉体含浸、液状含浸等の方法で繊維強
化複合シート２０を生成する過程で内部に取り込まれる
気泡である。そして、空隙の含有量は加熱加圧時の圧力
によって左右される。従って、圧力を上げると空隙５０
の繊維強化複合シート２０の空隙率は下がり、密度の高
い繊維強化複合シート２０が生成される。一方、圧力を
下げると、空隙５０の繊維強化複合シート２０の空隙率
は上がり、密度の低い繊維強化複合シート２０が生成さ
れることになる。

【００１１】補強芯材２は、図２に示すように、軒樋形
状（異形断面形状）に成形されている。補強芯材２の周
囲に熱可塑性樹脂３が被覆されて軒樋形状に成形した複
合材１とされている。

【００１２】以下、本発明の複合材の製造方法の一例を
図３及び図４を参照して説明する。押出機５は、ホッパ
ー５１と、バレルと、このバレルの中に設けられている
スクリューとからなる。

【００１３】図３に示すように、６は繊維強化複合シー
ト２０を補強芯材２に成形するプレフォーミング装置で
ある。押出機５は、ホッパー５１と、バレルと、このバ
レルの中に設けられているスクリューとからなる。７は
クロスヘッドダイからなる金型であり、この金型７は押
出機５の先端に取り付けられている。この金型７は軒樋
１とほぼ同じ形状の隙間７１を有している。

【００１４】図４に示すように、６５は金型７からほぼ
軒樋形状に押し出される複合材１を冷却するサイジング
装置である。８は上下にキャタピラー８１、８１が設け
られている引取装置であり、複合材１を上下のキャタピ
ラー８１、８１で挟んで引き取るようになっている。

【００１５】繊維強化複合シート２０をプレフォーミン
グ装置６でほぼ軒樋形状に成形して補強芯材を得て、こ
の補強芯材を金型７の隙間７１の中を通過させる。一
方、押出機５のホッパー５１に熱可塑性樹脂３を入れて
押出機５を稼働させる。すると、スクリューの回転によ
り、このホッパー５１の中の熱可塑性樹脂３がバレルの
中を金型７の方向に進む。

【００１６】この熱可塑性樹脂３はバレルの中を進んで
いる間にバレルの周囲に取り付けられているヒーターに
より溶融され、金型７内の樹脂通路７２を通って補強芯
材２の上下から押し出され、補強芯材２の周囲を被覆す
る。その結果、補強芯材２の周囲が熱可塑性樹脂３で被
覆され、ほぼ軒樋形状に成形された複合材１となって押
し出される。

【００１７】このようにして押し出された複合材１は、
前記補強芯材２が、熱可塑性樹脂２２とランダムに配向
されたカーボン繊維２１からなり、カーボン繊維２１が
いずれの方向に対しても均一に配向して芯材を補強して
いる。更に、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シー
ト２０を異形断面形状に成形したものであるので、繊維
強化複合シート２０は、多くの空隙の存在により熱可塑
性樹脂２２により固定されておらず変形自由度が大き
い。その為に、繊維強化複合シート２０を異形断面形状
に成形する際に、異形に曲折した部分でカーボン繊維２
１の割れや破断が発生せず、又、補強芯材２の成形安定
性が優れている。

【００１８】実施例 ポリエチレンテレフタレートと、ランダムに配向された
カーボン繊維からなり、空隙率４０％の図１（ロ）に示
す如き繊維強化複合シート２０を用いて、図３を参照し
て説明した工程により、補強芯材２を形成し、その両面
にポリエチレン樹脂を押出被覆して、図２に示す如き複
合材１を得た。 比較例 空隙率が５０％の繊維強化複合シートを用いたこと以外
は実施例と同様にして複合材１を得た。実施例及び比較
例で得られた複合材についてデュポン衝撃試験を行って
複合材１の安定性と衝撃強度を比較した。その結果、複
合材のデュポン衝撃試験（２３°Ｃ、重り２００ｇ）
は、実施例では、落下距離３８０ミリ、比較例では、落
下距離１５０ミリであった。又、実施例及び比較例にお
ける成形時の補強芯材２の成形安定性を評価した。その
結果実施例では、カーボン繊維２１の割れ、裂けは無か
ったが、比較例では、裂けが発生した。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の本発明の複合材において
は、上記の通りとされているので、繊維強化複合シート
を異形断面形状に成形して補強芯材を形成する際に、異
形に曲折した部分でカーボン繊維の割れや破断が発生せ
ず、又、補強芯材の成形安定性が優れており、又、補強
芯材中にはカーボン繊維が方向性なく均一に配向してお
り、この補強芯材を中間に存しているので耐衝撃強度に
優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合材の一例の一部を示すもので、
（イ）は複合材の一部切欠斜視図、（ロ）は補強芯材の
基材となる繊維強化複合シートの一部を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の複合材の一実施例の断面図である。

【図３】本発明の複合材の工程を説明する説明図であ
る。

【図４】クロスヘッドダイ部分の断面図である。

【符号の説明】

１ 複合材（軒樋） ２ 補強芯材 ３ 熱可塑性樹脂 ２０ 繊維強化複合シート ２１ カーボン繊維 ２２ 熱可塑性樹脂 ５ 押出機 ６ プレフォーミング装置 ６５ サイジング装置 ７ クロスヘッドダイ ８ 引取装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 307:04 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｆターム(参考） 4F100 AA37A AA37H AK01A AK01B AK01C AK04 AK42 BA03 BA06 BA10B BA10C BA13 CA23A DA20 DG01A DG01H DH00A DJ00A EH17B EH17C GB07 JB16A JB16B JB16C JK10 JK14 YY00A 4F207 AB18 AD02 AD08 AD16 AD18 AD21 KA01 KA17 KB18 KJ05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補強芯材の周囲に熱可塑性樹脂が押出被
   覆されてなる複合材であって、前記補強芯材が、熱可塑
   性樹脂とランダムに配向されたカーボン繊維からなり、
   空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シートを異形断面
   形状に成形したものであることを特徴とする複合材。