JP2000061938A

JP2000061938A - 熱可塑性樹脂複合材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000061938A
Application number: JP23280798A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tominaga; 真彦富永; Kengo Ozaki; 憲吾尾崎; Toru Mizukami; 徹水上
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【目的】柔軟性に優れると共に、形状保持性にも優れ
た熱可塑性樹脂複合材を提供する。【構成】無機質繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含浸
させて連続的に引き抜き、この引き抜かれた熱可塑性樹
脂複合材を長手方向に移動させながら、少なくとも片側
が凹凸を有する一対のローラーで挟んで加圧することに
より、長手方向に沿って連続的に繰り返される屈曲形状
または凹凸形状を有する熱可塑性樹脂複合材を得る。そ
の結果、屈曲部２、３又は凹凸部を基点として可動し易
くなるため、柔軟性に非常に優れると共に、従来にない
形状保持性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機質繊維ストラ
ンドに熱可塑性樹脂を含浸させてなり、自動車、電気電
子部材、建築土木用資材、産業用資材に用いるプリプレ
グ材およびフィラメントワインディング材に適した熱可
塑性樹脂複合材およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続強化繊維と熱可塑性樹脂
とからなる熱可塑性樹脂プリプレグ材は、熱硬化性樹脂
プリプレグ材に比べ、生産性が高いことや、リサイクル
性が優れる等の理由から、繊維強化熱可塑性樹脂（ＦＲ
ＴＰ）の成形材料として広く利用されている。

【０００３】この熱可塑性樹脂プリプレグ材は、連続強
化繊維と熱可塑性樹脂の結合状態から、一方向に引き揃
えられた連続強化繊維に、熱可塑性樹脂を粉体、繊維、
フィルムとして付着させたノンコンソリディーテッド型
と、連続強化繊維に溶融樹脂を含浸させたコンソリディ
ーテッド型の２つのタイプに分類される。

【０００４】ノンコンソリディーテッド型のプリプレグ
材は、二次加工の際の粘着性（タック性）、賦形性、型
馴染み性が良好であるが、一旦、樹脂粉体等を溶融させ
て二次加工するためボイド（空気の泡）が多い二次加工
品となりやすく、良好な二次加工品が得られにくいとい
う問題を有していた。また、ノンコンソリディーテッド
型の材料を引抜成形型等に通してコンソリディーテッド
にすることが可能であるが、この場合、工程数が多くな
り作業性に問題を有していた。

【０００５】一方、コンソリディーテッド型のプリプレ
グ材は、連続強化繊維と熱可塑性樹脂の結合状態が一般
的に良好であるため、二次加工をしたときにボイドが比
較的少なく良好な二次加工品が得られやすい反面、ノン
コンソリディーテッド型のように、実質的にフィラメン
トの束から構成されているものとは異なり、フィラメン
トと樹脂が完全に一体化してしているものであるため、
剛性が大きくなり柔軟性が劣るという問題を有してい
た。したがって当然のことながら二次加工の際に良好な
賦形性や型馴染み性が得られないという問題を有してい
た。

【０００６】コンソリディーテッド型熱可塑性樹脂複合
材の前記問題を解決するために、特開平７−１７９６１
９号公報には、柔軟性に優れたコンソリディーテッド型
熱可塑性樹脂複合材が提案されている。この熱可塑性樹
脂複合材は、柔軟性を向上させるために強化繊維のモノ
フィラメントに対して熱可塑性樹脂の含浸を少なくする
ことで柔軟性を向上させたものである。そして、この熱
可塑性樹脂複合材は、二次加工をして二次加工品を得る
段階で、熱可塑性樹脂がモノフィラメントに十分に含浸
するものとしている。

【０００７】この熱可塑性樹脂複合材では、プリプレグ
材やフィラメントワインディング材として二次加工する
際、熱可塑性樹脂複合材のしなやかさ、すなわち柔軟性
が優れているため、熱可塑性樹脂複合材の端を型に固定
させて型に馴染ませることが容易であるものの、形状保
持性に劣るため、前記固定を解除して成形しようとする
と、熱可塑性樹脂複合材が元に戻ってしまい成形型に馴
染みにくいという問題を有していた。また形状保持をさ
せようとして前記熱可塑性樹脂複合材を無理に型に馴染
ませようとすると、前記熱可塑性樹脂複合材に折れや破
損が生じるという問題を有していた。

【０００８】また、前記熱可塑性樹脂複合材は、柔軟性
を向上させ、かつ得られる二次加工品の機械的強度を低
下させないように、樹脂含浸率が最適値に設定されるも
のであるが、柔軟性を向上させるために熱可塑性樹脂の
含浸率を低くすると、ボイドが多く含まれ、ノンコンソ
リディーテッド型のようにボイドを完全に抜くことが困
難であるという問題を有していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、熱可塑性樹脂の含浸率が高くても柔軟性に優れた熱
可塑性樹脂複合材を得るため鋭意研究した結果、スプリ
ットをかけずに集束した１本のガラス繊維ストランドに
熱可塑性樹脂を含浸させて得られる、ほぼ円形または楕
円形を有する熱可塑性樹脂複合材が、熱可塑性樹脂の含
浸率が高く、多方向に前記柔軟性が優れることを見出し
た。

【００１０】ところが、この熱化可塑性樹脂複合材は、
型に形状を保持させる特性、すなわち形状保持性が劣る
という問題点があった。

【００１１】したがって、本発明の目的は、柔軟性に優
れると共に、形状保持性にも優れた熱可塑性樹脂複合材
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による熱可塑性樹脂複合材は、無機質繊維ス
トランドに熱可塑性樹脂を含浸させた熱可塑性樹脂複合
材であって、長手方向に沿って連続的に繰り返される屈
曲形状または凹凸形状を有していることを特徴とする。

【００１３】本発明の熱可塑性樹脂複合材は、屈曲部ま
たは凹凸部を基点として可動し易くなるため、柔軟性に
非常に優れると共に、従来にない形状保持性を有する。
また、上記の連続した屈曲形状または凹凸形状によっ
て、無理な力が加わっても力が分散され、無機質繊維の
折れや破損が発生しにくくなる。このため、織物等のプ
レプレグ材やフィラメントワインディング材等に用いて
二次加工をする際、取り扱い性、賦形性、型馴染み性に
優れる。また、巻取り時に無機質繊維にダメージを与え
るような極端な折れや破損がなくなり、巻取りが極めて
容易となる。更に、熱可塑性樹脂複合材中の無機質繊維
がダメージを受けにくいので、二次加工品にしても機械
的強度の損失が少ない。更にまた、用いる熱可塑性樹脂
の溶融点以上の温度で加熱することにより、機械的強度
の損失のない直線状の熱可塑性樹脂複合材に復元するこ
とも可能である。

【００１４】本発明の熱可塑性樹脂複合材においては、
屈曲形状または凹凸形状のピッチ（ｍｍ）をＬ、屈曲部
または凹凸部の間の断面における熱可塑性樹脂複合材の
短径または厚さ（ｍｍ）をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ≦１０
であることが好ましい。このような屈曲形状または凹凸
形状を形成することによって、柔軟性および形状保持性
を高めることができる。

【００１５】また、屈曲部または凹凸部の間の断面にお
ける熱可塑性樹脂の含浸率Ｔ₁が９５％以上であり、前
記無機質繊維の含有率が２５〜８０ｖｏｌ％であること
が好ましい。これによってボイドの少ない成形品を得る
ことができる。

【００１６】更に、屈曲部または凹凸部の間の断面にお
ける熱可塑性樹脂の含浸率をＴ₁とし、屈曲部または凹
凸部の断面における熱可塑性樹脂の含浸率をＴ₂とした
ときに、Ｔ₁−Ｔ₂≦５であることが好ましい。このよ
うに、屈曲部または凹凸部の間の断面の含浸率が、屈曲
部または凹凸部の断面の含浸率と大きく変わらないよう
にすることにより、この熱可塑性樹脂複合材を用いた二
次加工品の機械的強度の損失を少なくすることができ
る。

【００１７】更にまた、屈曲部または凹凸部の間の断面
における短径または厚さが２．０ｍｍ以下であることが
好ましい。これによって、柔軟性および形状保持性を更
に高めることができる。

【００１８】更にまた、本発明の熱可塑性樹脂複合材
は、スプリットを施すことなく集束した１本のガラス繊
維ストランドに熱可塑性樹脂を含浸させてなり、前記屈
曲部または凹凸部の間の断面が、ほぼ円形または楕円形
であることが好ましい。

【００１９】これによれば、柔軟性、形状保持性が非常
に優れるものとなり、更に無機質繊維の含有率を高くす
ることが可能なので、二次加工品の強度を向上させるこ
とが可能である。また、ガラス繊維と熱可塑性樹脂の結
合状態が良好となるので、二次加工品中の無機質繊維の
分布が均一でボイドがほとんどなく、機械的強度に優れ
るたものが得られる。

【００２０】一方、本発明の熱可塑性樹脂複合材の製造
方法は、無機質繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含浸さ
せて連続的に引き抜き、引き抜かれた熱可塑性樹脂複合
材を長手方向に移動させながら、少なくとも片側が凹凸
を有する一対のローラーで挟んで加圧することを特徴と
する。

【００２１】これによれば、長手方向に沿って連続的に
繰り返される屈曲形状または凹凸形状を有する熱可塑性
樹脂複合材を工業的に容易に製造することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明において、熱可塑性樹脂と
しては、特に限定はなく一般に市販されている種々のも
のが使用可能であるが、特にポリオレフィン系樹脂、ポ
リアミド系樹脂が、無機質繊維への含浸性、コスト、物
性の点から好適である。ポリオレフィン系樹脂の中では
ポリプロピレン、ポリアミド系樹脂の中ではナイロン６
・６、ナイロン６、ナイロン１２、ＭＸＤナイロンが特
に好ましい。これらの樹脂には着色剤、変性剤、酸化防
止剤等の添加剤を混合して用いてもさしつかえない。

【００２３】また、無機質繊維ストランドとしては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等が挙げられ、
またこれらを併用することも可能である。無機質繊維ス
トランドは、平均径が６〜１７μｍのモノフィラメント
からなっていることが好ましい。無機質繊維ストランド
のモノフィラメントの集束本数は特に限定せず、また無
機繊維ストランド本数も特に限定しないが、熱可塑性樹
脂複合材中のモノフィラメント数が、ガラス繊維の場合
は１００〜４０００本であることが好ましく、２００〜
２０００本であることが更に好ましい。また、炭素繊維
の場合は１００〜１２０００本であることが好ましく、
２００〜６０００本であることが更に好ましい。モノフ
ィラメント数が１００本未満であると、生産性、作業性
が劣る。一方、４０００本（炭素繊維の場合１２０００
本）を超えると、熱可塑性樹脂をモノフィラメント間に
まで均一に含浸させることが容易でなくなると共に、で
きあがった複合材も太くなり柔軟性や形状保持性が劣
る。

【００２４】また、ガラス繊維を用いる場合は、複数本
のモノフィラメントをスプリットを施さずに集束させた
一本のガラス繊維ストランドを用いることが好ましい。
スプリットとは、例えば、ガラス溶融炉から繊維を引き
出すときに多数本のモノフィラメントをスプリッタで複
数本のガラス繊維ストランドに分けて集束させること
で、このようにスプリットを施さずに集束させたガラス
繊維ストランドを用いることにより、ノズルから引き抜
くときの詰まりが発生せず、ノズルからの引き抜きが容
易となるので、ガラス含有率を高めることができると共
に、毛羽の少ない外観とすることができる。

【００２５】本発明において屈曲形状または凹凸形状を
与える前の熱可塑性樹脂複合材の形状は特に限定されな
い。例えばテープ状、ほぼ円形または楕円形を有する棒
状、円柱状等の繊材状の熱可塑性樹脂複合材が挙げられ
る。

【００２６】本発明の熱可塑性樹脂複合材は、長手方向
に沿って連続的に繰り返される屈曲形状または凹凸形状
を有している。屈曲形状としては、例えば図１に示され
るように、互いに反対方向に屈曲する屈曲部２、３が交
互に繰り返されるジグザグ形状などが挙げられる。凹凸
形状としては、図２に示すように、対向する面のそれぞ
れにおいて、凹部５と平坦部６とが交互に繰り返され、
一方の面の凹部５が他方の面の平坦部６に対応して設け
られた形状や、図３に示すように、対向する面のそれぞ
れにおいて、凹部５と平坦部６とが交互に繰り返され、
一方の面の凹部５と他方の面の凹部５とが対応して設け
られた形状などが挙げられる。なお、本発明において、
凹凸形状とは、凹部と凸部との組合せからなる形状、凹
部と平坦部との組合せからなる形状、凸部と平坦部との
組合せからなる形状のいずれであってもよい。

【００２７】本発明の熱可塑性樹脂複合材は、屈曲部ま
たは凹凸部の間の断面（例えば図１〜３に示した例にお
いては図中４で示される部分の断面）において、繊材状
であれば短径、またはテープ状であれば厚さをＤとした
とき、Ｄ≦２．０ｍｍであることが好ましく、より好ま
しくはＤ≦１．０ｍｍとされる。上記短径または厚さＤ
が２．０ｍｍを超えると、熱可塑性樹脂複合材が太くな
りすぎ柔軟性、形状保持性が発現しにくい。なお、本発
明における短径または厚さＤは、屈曲部または凹凸部の
間の断面を任意に選び、５カ所の平均を求めることによ
って測定したものとする。

【００２８】また、本発明の熱可塑性樹脂複合材は、屈
曲部または凹凸部のピッチ（例えば図１〜３に示した例
においては図中Ｌで示される長さ）をＬとし、屈曲部ま
たは凹凸部の間の断面における短径または厚さをＤとし
たとき、Ｌ／Ｄ≦１０（ＬとＤの単位はｍｍ）であるこ
とが好ましい。なお、図２、３で示されるように、凹部
のみ、あるいは凸部のみを有する形状の場合は、一方の
面から見たときの凹部間または凸部間の距離をＬとす
る。Ｌ／Ｄが１０を越えると、屈曲部または凹凸部を基
点とする可動点が減り、柔軟性や形状保持性が劣るため
好ましくない。

【００２９】また、本発明の熱可塑性樹脂複合材は、熱
可塑性樹脂複合材の屈曲部または凹凸部の間４の断面の
含浸率Ｔ₁が９５％以上であることが好ましい。Ｔ₁が
９５％未満であると熱可塑性樹脂複合材は均一な機械的
特性が得られず、プリプレグシートとしたときに、空隙
部が欠陥となりやすく好ましくない。また、ガラス繊維
の場合、前記したスプリットを施さずに集束した１本の
ガラス繊維ストランドを用いると、前記含浸率Ｔ₁を９
５％以上にすることが容易となる。

【００３０】更に、無機質繊維の含有率は、２５〜８０
ｖｏｌ％、好ましくは４０〜８０ｖｏｌ％とされる。２
５ｖｏｌ％未満であると補強効果が低く、８０ｖｏｌ％
を超える場合には繊維を包むマトリックス樹脂の量が少
なくなり、含浸率Ｔ₁が９５％以上を確保することが困
難になる。

【００３１】本発明の屈曲形状または凹凸形状を有する
熱可塑性樹脂複合材（以下、フレキシブル熱可塑性樹脂
複合材という）は、屈曲部または凹凸部の間４の断面に
おける熱可塑性樹脂の含浸率をＴ₁とし、屈曲部２、３
または凹凸部５の断面における熱可塑性樹脂の含浸率を
Ｔ₂としたときに、Ｔ₁−Ｔ₂≦５であることが好まし
く、Ｔ₁−Ｔ₂≦３がより好ましい。Ｔ₁−Ｔ₂が５を
越えると折れや破損を生じるので好ましくない。

【００３２】ここで含浸率とは、熱可塑性樹脂複合材の
断面を２００倍の電子顕微鏡で観察し、２０μｍのメッ
シュをおいて、メッシュ中に少しでもボイドが認められ
れば、このメッシュをボイド面積として、観察した全断
面積とボイド面積とから下記数式１によって求めたもの
である。なお、上記Ｔ₁−Ｔ₂は、屈曲部または凹凸部
の間の断面における熱可塑性樹脂の含浸率Ｔ₁をｎ＝
５、屈曲部または凹凸部の断面における熱可塑性樹脂の
含浸率Ｔ₂をｎ＝５で測定し、それぞれの平均値の差を
求めたものである。

【００３３】

【数１】Ｔ＝（全断面積−ボイド面積）／全断面積×１
００（％）また、本発明の熱可塑性樹脂複合材は加熱することによ
り直線状の熱可塑性樹脂複合材とすることができる。前
記加熱温度は熱可塑性樹脂によって異なるが、用いる熱
可塑性樹脂の溶融点以上の温度に設定することによって
直線状の熱可塑性樹脂複合材を得ることができる。この
直線となった熱可塑性樹脂複合材は、凹凸を与える前の
熱可塑性樹脂複合材と比較して引張り強度等の機械的強
度の損失がないものである。

【００３４】次に、本発明の製造方法について具体的に
説明する。本発明の熱可塑性樹脂複合材の製造方法は、
無機質繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含浸させて連続
的に引き抜き、引き抜かれた熱可塑性樹脂複合材を長手
方向に移動させながら、少なくとも片側が凹凸を有する
一対のローラーで挟んで加圧することを特徴とする。

【００３５】ここで、無機質繊維ストランドに熱可塑性
樹脂を含浸させる方法としては、特に限定しないが、例
えば、上記無機質繊維ストランドを樹脂含浸槽に送り込
み、溶融含浸法により樹脂を含浸させた後、１本または
複数本の無機質繊維ストランドを一つのノズルから引き
抜いて巻取る方法を採用することができる。特に１本の
無機質繊維ストランドを一つのノズルから引き抜く場
合、ノズルからの引き抜きが容易となり、無機質繊維の
含有率を高めることができ、かつ、毛羽の発生を少なく
することができる。

【００３６】こうして得られた熱可塑性樹脂複合材は、
上記一対のローラーで挟んで連続的に加圧することが必
要である。前記加圧時の熱可塑性樹脂複合材は、使用す
る熱可塑性樹脂の溶融点以下の温度であることが好まし
く、常温に近い状態が最も好ましい。使用する熱可塑性
樹脂の溶融温度を越えると加圧時の作業性が劣るため好
ましくない。

【００３７】また、前記加圧方法としては、樹脂が含浸
され引き抜かれた熱可塑性樹脂複合材を一旦巻取ってか
ら、巻取られた熱可塑性樹脂複合材を引き出しながら加
圧する方法、あるいは樹脂を含浸させ引き抜いた熱可塑
性樹脂複合材をそのままオンラインで加圧する方法など
が採用される。

【００３８】一対のローラーで加圧する方法としては、
例えば熱可塑性樹脂複合材の移動経路を挟んで上下に対
向配置された一対のローラーで、連続的に上下から加圧
する方法などが採用される。この場合の加圧は、屈曲部
または凹凸部の間の断面における熱可塑性樹脂の含浸率
Ｔ₁と、屈曲部または凹凸部の断面における熱可塑性樹
脂の含浸率Ｔ₂とが、Ｔ₁−Ｔ₂≦５の関係となるよう
に加圧することが好ましく、この設定範囲であると熱可
塑性樹脂複合材中のフィラメントはほぼ切断されない。

【００３９】前記ローラーは、少なくとも片側が凹凸を
有するローラーを用いる。このような凹凸を有するロー
ラーとしては、歯車、ベルトローラー、キャタピラ等が
挙げられる。

【００４０】このようなローラーで挟んで加圧すること
により、図１に示したようなジグザグ状に屈曲された形
状、あるいは図２、３に示したような凹凸を有する形状
の熱可塑性樹脂複合材を得ることができる。

【００４１】なお、本発明においては、樹脂を含浸させ
て引き抜いたテープ状または繊材状の熱可塑性樹脂複合
材を加圧することによって凹凸を有する熱可塑性樹脂複
合材を得る方法だけでなく、繊材状の熱可塑性樹脂複合
材をニップロール等でテープ状に加圧した後、更に凹凸
を有するローラーで凹凸を付与する方法を採用してもか
まわない。

【００４２】

【実施例】実施例１平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、スプリッ
トをかけずに集束本数を６００本とした１本のガラス繊
維ストランドを、ＭＩ＝４０の酸変性した溶融ポリプロ
ピレン（２６０℃）中に導入し、溶融含浸を行った後、
内径０．４２ｍｍのノズルから５０ｍ／ｍｉｎの速度で
引き抜き、ボビンに巻取った。

【００４３】こうして得られた熱可塑性樹脂複合材の短
径は０．４０ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸
率はｎ＝５の平均値で１００％であった。引張り強度は
２４ｋｇｆであった。

【００４４】なお、ガラス含有率の測定は、まず得られ
た熱可塑性樹脂複合材を６００℃の電気炉中で加熱して
樹脂を焼失させた後、残ったガラスの重量を測定して、
ガラス含有率８５ｗｔ％の測定値を得た。この値から樹
脂の比重を０．９１、ガラス繊維の比重を２．５４とし
てｖｏｌ％に換算した。

【００４５】更に、巻取られた前記熱可塑性樹脂複合材
を一対の歯車で連続的に上下から加圧し、ジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材を得た。得られたジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材は、Ｌ／Ｄ＝２．４であり、柔
軟性に優れていた。また含浸率がＴ₁＝１００％、Ｔ₂
＝１００％でＴ₁−Ｔ₂＝０であった。

【００４６】また、ジグザグの形状を有する前記熱可塑
性複合繊材を２００℃に加熱すると直線状の熱可塑性樹
脂複合材となり、引張り強度は２４ｋｇｆで、凹凸にす
る前の熱可塑性樹脂複合材の強度と変化は見られなかっ
た。

【００４７】実施例２平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、スプリッ
トをかけた集束本数を２００本としたガラス繊維ストラ
ンドを３本引き揃え、ＭＩ＝４０の酸変性した溶融ポリ
プロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融含浸を行った
後、内径０．４２ｍｍのノズルから５０ｍ／ｍｉｎの速
度で引き抜き、ボビンに巻取った。

【００４８】こうして得られた熱可塑性樹脂複合材の短
径は０．４０ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸
率はｎ＝５の平均値で９６％であった。引張り強度は２
１ｋｇｆであった。

【００４９】更に、巻取られた前記熱可塑性樹脂複合材
を一対の歯車で連続的に上下から加圧し、ジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材を得た。得られたジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材は、Ｌ／Ｄ＝２．４であり、柔
軟性に優れていた。また含浸率がＴ₁＝９６％、Ｔ₂＝
９５％でＴ₁−Ｔ₂＝１であった。

【００５０】更に、ジグザグの形状を有する前記熱可塑
性樹脂複合材を２００℃に加熱すると直線状の熱可塑性
樹脂複合材となり、引張り強度は２１ｋｇｆであった。

【００５１】実施例３平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、スプリッ
トをかけた集束本数を６００本としたガラス繊維ストラ
ンドを３本引き揃え、ＭＩ＝４０の酸変性した溶融ポリ
プロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融含浸を行った
後、内径０．７３ｍｍのノズルから５０ｍ／ｍｉｎの速
度で引き抜き、ボビンに巻取った。

【００５２】こうして得られた熱可塑性樹脂複合材の短
径は０．６８ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸
率はｎ＝５の平均値で９６％であった。引張り強度は６
３ｋｇｆであった。

【００５３】更に、巻取られた前記熱可塑性樹脂複合材
を一対の歯車で連続的に上下から加圧し、ジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材を得た。得られたジグザグの形
状の熱可塑性樹脂複合材は、Ｌ／Ｄ＝２．４であり、柔
軟性に優れていた。また含浸率がＴ₁＝９６％、Ｔ₂＝
９５％でＴ₁−Ｔ₂＝１であった。

【００５４】また、ジグザグの形状を有する前記熱可塑
性樹脂複合材を２００℃に加熱すると直線状の熱可塑性
樹脂複合材となり、引張り強度は６３ｋｇｆであった。

【００５５】実施例４実施例１と同様に、平均径１３μｍのモノフィラメント
を用いて、スプリットをかけずに集束本数を６００本と
した１本のガラス繊維ストランドを、ＭＩ＝４０の酸変
性した溶融ポリプロピレン（２６０℃）中に導入し、溶
融含浸を行った後、内径０．４２ｍｍのノズルから５０
ｍ／ｍｉｎの速度で引き抜き、ボビンに巻取った。

【００５６】こうして得られた熱可塑性樹脂複合材の短
径は０．４０ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸
率はｎ＝５の平均値で１００％であった。引張り強度は
２４ｋｇｆであった。

【００５７】更に、得られた熱可塑性樹脂複合材を常温
で、一対のニップロールで連続的に上下から加圧し、厚
みが０．２４ｍｍのテープ状の熱可塑性樹脂複合材を得
た。更に得られたテープ状の熱可塑性樹脂複合材を一対
の歯車で連続的に上下から加圧し、ジグザグの形状の熱
可塑性樹脂複合材を得た。

【００５８】得られたジグザグの形状の熱可塑性樹脂複
合材は、Ｌ／Ｄ＝２．４であり、柔軟性に優れていた。
また含浸率がＴ₁＝９６％、Ｔ₂＝９５％でＴ₁−Ｔ₂
＝２であった。

【００５９】また、ジグザグの形状を有する前記熱可塑
性樹脂複合材を２００℃に加熱すると直線状の熱可塑性
樹脂複合材となり、引張り強度は２４ｋｇｆであった。

【００６０】比較例１平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、スプリッ
トをかけずに集束本数を６００本とした１本のガラス繊
維ストランドを、ＭＩ＝４０の酸変性した溶融ポリプロ
ピレン（２６０℃）中に導入し、溶融含浸を行った後、
内径０．４２ｍｍのノズルから５０ｍ／ｍｉｎの速度で
引き抜き、ボビンに巻取った。

【００６１】得られた熱可塑性樹脂複合材の短径は０．
４０ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸率はｎ＝
５の平均値で１００％であった。引張り強度は２４ｋｇ
ｆであった。

【００６２】比較例２実施例４と同様にして、平均径１３μｍのモノフィラメ
ントを用いて、スプリットをかけずに集束本数を６００
本とした１本のガラス繊維ストランドを、ＭＩ＝４０の
酸変性した溶融ポリプロピレン（２６０℃）中に導入
し、溶融含浸を行った後、内径０．４２ｍｍのノズルか
ら５０ｍ／ｍｉｎの速度で引き抜き、ボビンに巻取っ
た。

【００６３】得られた熱可塑性樹脂複合材の短径は０．
４０ｍｍ、ガラス含有率は６７ｖｏｌ％、含浸率はｎ＝
５の平均値で１００％であった。引張り強度は２４ｋｇ
ｆであった。

【００６４】更に、得られた熱可塑性樹脂複合材を常温
で、一対のニップロールで連続的に上下から加圧し、厚
みが０．２４ｍｍのテープ状の熱可塑性樹脂複合材を得
た。

【００６５】比較例３平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、スプリッ
トをかけずに集束本数を６００本とした１本のガラス繊
維ストランドを、１６本引き揃えてＭＩ＝４０の酸変性
した溶融ポリプロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融
含浸を行った後、内径２．２ｍｍのノズルから２０ｍ／
ｍｉｎの速度で引き抜き、ボビンに巻取った。

【００６６】得られた熱可塑性樹脂複合材の短径は２．
１ｍｍ、ガラス含有率は４５．５ｖｏｌ％、含浸率はｎ
＝５の平均値で９８％であった。

【００６７】試験例上記実施例品および比較例品について熱可塑性樹脂複合
材の柔軟性および形状保持性の評価を行った。評価方法
は以下の通りである。

【００６８】すなわち、図４（ａ）に示すように、雌型
７の上に熱可塑性樹脂複合材１を乗せ、同図（ｂ）に示
すように、雄型８を閉じることにより型に馴染ませた
後、同図（ｃ），（ｃ’）に示すように、雄型８を解放
し、柔軟性、形状保持性を評価した。なお、図５に示す
ように、雌型７の曲率半径ｒは５０ｍｍ、深さはｄは２
００ｍｍである。

【００６９】柔軟性は、熱可塑性樹脂複合材に折れや破
損が生じていたものを×とし、折れや破損がなく型に馴
染ませることができるものを○とした。

【００７０】形状保持性は、雄型を解放した後に、図４
図（ｃ）に示すように、ほぼ型の形状を保持しているも
のを○とし、同図（ｃ’）に示すように、熱可塑性樹脂
複合材が雌型に乗せた状態まで復元したものを×とし
た。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱可塑性
樹脂複合材は、柔軟性および形状保持性に優れているた
め、巻取り性に優れ、さらにフィラメントワインディン
グ材、織物やすだれ状の成形用プリプレグ材として利用
したときに型馴染み性、形状保持性が良好であるため、
二次加工性に優れる。また、すでに無機質繊維に熱可塑
性樹脂が十分に含浸しているため、低圧で迅速な成形が
可能となる。

【００７３】そして、本発明の熱可塑性樹脂複合材を用
いて成形されたプリプレグは、一方向強化シートや２軸
あるいは多軸強化シートとして、建築、土木用補強用に
有用である。また、絞り加工をして箱物等の成形も可能
である。更に、本発明の熱可塑性樹脂複合材は、ガラス
含有率を高くすることが可能であり、柔軟性、形状保持
性に優れているので、コンクリートの補強用線材として
も有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による熱可塑性樹脂複合
材を模式的に示す部分拡大側面図である。

【図２】本発明の他の実施形態による熱可塑性樹脂を
模式的に示す部分拡大側面図である。

【図３】本発明の更に他の実施形態による熱可塑性樹
脂を模式的に示す部分拡大側面図である。

【図４】熱可塑性樹脂複合材の柔軟性および形状保持
性の評価方法を示す説明図である。

【図５】同評価方法に用いた雌型の形状を示す拡大正
面図である。

【符号の説明】

１熱可塑性樹脂複合材２、３屈曲部４屈曲部または凹凸部の間５凹部６平坦部７雌型８雄型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水上徹東京都千代田区神田鍛冶町３丁目６番地３旭ファイバーグラス株式会社内Ｆターム(参考） 4F072 AA04 AA08 AA09 AB08 AB09 AB23 AD04 AG06 AG14 AH04 AK05 AK11 AL01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含
浸させた熱可塑性樹脂複合材であって、長手方向に沿っ
て連続的に繰り返される屈曲形状または凹凸形状を有し
ていることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材。
【請求項２】前記屈曲形状または凹凸形状のピッチ（ｍ
ｍ）をＬ、屈曲部または凹凸部の間の断面における熱可
塑性樹脂複合材の短径または厚さ（ｍｍ）をＤとしたと
き、Ｌ／Ｄ≦１０であることを特徴とする請求項１記載
の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項３】前記屈曲部または凹凸部の間の断面におけ
る熱可塑性樹脂の含浸率Ｔ₁が９５％以上であり、前記
無機質繊維の含有率が２５〜８０ｖｏｌ％であることを
特徴とする請求項１または２記載の熱可塑性樹脂複合
材。
【請求項４】前記屈曲部または凹凸部の間の断面におけ
る熱可塑性樹脂の含浸率をＴ₁とし、前記屈曲部または
凹凸部の断面における熱可塑性樹脂の含浸率をＴ₂とし
たときに、Ｔ₁−Ｔ₂≦５であることを特徴とする請求
項１〜３記載のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂複合
材。
【請求項５】前記屈曲部または凹凸部の間の断面におけ
る短径または厚さが２．０ｍｍ以下であることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱可塑性樹脂
複合材。
【請求項６】スプリットを施すことなく集束した１本の
ガラス繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含浸させてな
り、前記屈曲部または凹凸部の間の断面が、ほぼ円形ま
たは楕円形である請求項１〜５記載のいずれか１つに記
載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項７】無機質繊維ストランドに熱可塑性樹脂を含
浸させて連続的に引き抜き、この引き抜かれた熱可塑性
樹脂複合材を長手方向に移動させながら、少なくとも片
側が凹凸を有する一対のローラーで挟んで加圧すること
を特徴とする熱可塑性樹脂複合材の製造方法。