JP2017043864A

JP2017043864A - 繊維強化樹脂成形用基材及びそれを用いた繊維強化樹脂成形体

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Publication number: JP2017043864A
Application number: JP2015168680A
Authority: JP
Inventors: 西川　高宏; Takahiro Nishikawa; 高宏西川; 真之川本; Masayuki Kawamoto
Original assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: JP6688577B2

Abstract

【課題】ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸で繊維強化樹脂を構成する際、複合繊維糸の形成を阻害せず、良好な加工性で、繊維強化樹脂に難燃性を付与することができる繊維強化樹脂成形用基材、それを用いた繊維強化樹脂成形体及びその製造方法を提供する。【解決手段】複合繊維糸１０は、第一成分１１と第二成分１２を含み、複合繊維糸１０の断面からみて、表面の一部又は全部には第二成分１２が配置されており、第一成分１１と第二成分１２はいずれもポリオレフィン系成分であり、第一成分１１の融点は第二成分１２の融点より高く、第一成分１１は繊維強化樹脂における強化繊維となり、第二成分１２は繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂となる。複合繊維糸１０は、臭素系難燃剤を含み、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対する臭素の含有量が３〜１５質量％の範囲である繊維強化樹脂成形用基材。【選択図】図２

Description

本発明は、ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸で構成される繊維強化樹脂成形用基材及びそれを用いた繊維強化樹脂成形体に関する。

ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸で構成された繊維強化樹脂は、軽量、強度等の物理特性が良好であり、成形性がよく、コストが低い等の理由からさまざまな用途に有用であると考えられている。例えば、特許文献１には、自動車や車両等の内装材として用いる繊維強化樹脂として、ポリオレフィン系成分の高融点ポリマー成分と、ポリオレフィン系成分の低融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成された繊維強化樹脂用シートや繊維強化樹脂成形体が提案されている。

国際公開２０１１/０９９６１１号

しかし、特許文献１に記載の繊維強化樹脂は、可燃性材料であるポリオレフィン系成分で構成されているため、難燃性能に劣っていた。家電、電子機器、自動車内装材等に用いる場合の安全性のため、ポリオレフィン系成分で構成されている繊維強化樹脂に難燃性能を付与することが求められている。難燃性能を付与する方法としては、ポリオレフィン系成分で構成された複合繊維糸に難燃剤を添加することが挙げられるが、難燃剤の添加により、ポリオレフィン樹脂の押出加工性が阻害され、複合繊維糸の形成が困難となる恐れがある。

本発明は、上記問題を解決するため、ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸で繊維強化樹脂を構成する際、複合繊維糸の形成を阻害せず、良好な加工性で、繊維強化樹脂に難燃性を付与することができる繊維強化樹脂成形用基材及びそれを用いた繊維強化樹脂成形体を提供する。

本発明は、複合繊維糸で構成された繊維強化樹脂成形用基材であって、前記複合繊維糸は、第一成分と第二成分を含み、複合繊維糸の断面からみて、複合繊維糸の表面の一部又は全部には第二成分が配置されており、前記第一成分と前記第二成分は、いずれも、ポリオレフィン系成分であり、前記第一成分の融点は前記第二成分の融点より高く、前記第一成分は繊維強化樹脂における強化繊維となり、前記第二成分は繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂となり、前記複合繊維糸は、臭素系難燃剤を含み、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対する臭素の含有量が３〜１５質量％の範囲であることを特徴とする繊維強化樹脂成形用基材に関する。

また、本発明は、前記の繊維強化樹脂成形用基材を所定の形状に成形した繊維強化樹脂成形体に関する。

本発明は、ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸で構成された繊維強化樹脂成形用基材において、複合繊維糸に臭素系難燃剤を含ませるとともに、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対する臭素の含有量を３〜１５質量％にすることにより、複合繊維糸の形成を阻害せず、良好な加工性で、繊維強化樹脂に難燃性を付与することができる繊維強化樹脂成形用基材を提供する。また、前記繊維強化樹脂成形用基材を用いることにより、良好な加工性で、難燃性が良好である繊維強化樹脂成形体を提供することができる。

図１は、本発明で用いた一例の複合繊維糸の模式的断面図である。図２は、本発明で用いた他の一例の複合繊維糸の模式的断面図である。図３は、本発明で用いた他の一例の複合繊維糸の模式的断面図である。図４Ａは、本発明の繊維強化樹脂成形体の一実施形態の繊維強化樹脂シートをプレス成形法により製造する方法を示す斜視図であり、図４Ｂは同斜視図であり、図４Ｃは同断面図である。

本発明者らは、ポリオレフィン系成分を含む複合繊維糸を用いた繊維強化樹脂において、複合繊維糸の形成、例えば紡糸性を阻害せず、難燃性を付与することについて検討を重ねた。その結果、複合繊維糸に臭素系難燃剤を含ませるとともに、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対する臭素の含有量を３〜１５質量％の範囲にすることにより、複合繊維糸の形成、例えば紡糸性を阻害せず、難燃性に優れた繊維強化樹脂が得られることを見出し、本発明に至った。

本発明の繊維強化樹脂成形用基材は、複合繊維糸で構成されている。前記複合繊維糸は、第一成分と第二成分を含み、複合繊維糸の断面からみて、複合繊維糸の表面の一部又は全部には第二成分が配置されていればよく、その断面構造は特に限定されない。例えば、芯鞘構造、海島構造、積層構造等のいずれの構造であってもよい。図１には、第一成分２が芯成分であり、第二成分３が鞘成分である芯鞘構造の複合繊維糸１が示されている。図２には、第一成分１１が島成分であり、第二成分１２が海成分である海島構造の複合繊維糸１０が示されている。図３には、積層構造の複合繊維糸の断面図が示されている。第一成分２１が中間層に配置され、第二成分２２が両側の表面層に配置されている。前記複合繊維糸は、長繊維糸すなわち連続繊維であることが好ましい。複合繊維による補強効果が高く、繊維強化樹脂が強固になりやすい。なお、本発明において、繊維や糸の断面は、繊維や糸の横断面をいう。

芯鞘構造又は海島構造の複合繊維糸は、例えば複数のポリマー成分を個別に紡糸口金まで導き、紡糸口金で一体化して押し出し、延伸する複合紡糸法で作製することができる。なお、複合繊維糸には芯鞘構造の複合繊維糸を複数本まとめて鞘成分を溶融して繊維間を融合し海島構造的とするものがある。この場合は芯鞘構造の複合繊維糸でありかつ海島構造の複合繊維糸でもある。すなわち芯鞘構造と海島構造とは厳密に境界が無い場合も存在するが、本発明では便宜上海島構造として記載する。積層構造の複合繊維糸は、複数のフィルムを積層した積層フィルムをスリットしてスリットヤーンにすることで得ることができる。

前記第一成分と第二成分は、いずれもポリオレフィン系成分である。ポリオレフィン系成分は、特に限定されず、各種エチレン系炭化水素の単独重合体であってもよく、二種以上のエチレン系炭化水素が共重合された共重合体であってもよい。共重合体は、二元共重合、三元共重合等多成分共重合体を含む。エチレン系炭化水素としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デケン等が挙げられる。ポリオレフィン系成分としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリブテン等が挙げられる。ポリエチレンは、エチレンの単独重合体でもよく、エチレンと他のエチレン系炭化水素との共重合体であってもよい。ポリプロピレンは、プロピレンの単独重合体でもよく、プロピレンと他のエチレン系炭化水素との共重合体であってもよい。物性バランスに優れ、低コストの観点から、ポリオレフィン系成分は、ポリプロピレンやポリエチレンであることが好ましく、第一成分がポリプロピレンであり、第二成分がポリエチレンであることがより好ましい。

前記複合繊維糸において、第一成分の含有量は３５〜９０質量％の範囲であり、第二成分の含有量は１０〜６５質量％の範囲であることが好ましく、第一成分の含有量は５０〜６５質量％の範囲であり、第二成分の含有量は３５〜５０質量％の範囲であることがより好ましい。上記の範囲であれば繊維強化樹脂における強化繊維の割合を高くすることができ、強度を高くすることができるうえ、繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂と強化繊維のバランスをとりやすい。

前記第一成分の融点は前記第二成分の融点より高い。繊維強化樹脂成形体等の繊維強化樹脂において、前記第二成分はマトリックス樹脂となり、前記第一成分は強化繊維となる。繊維強化樹脂成形体等の繊維強化樹脂において、前記第二成分が溶融されてマトリックス樹脂となりやすく、前記第一成分が長繊維の形状を維持しやすい観点から、前記第一成分の融点は、前記第二成分の融点より２０℃以上高いことが好ましく、３０℃以上高いことがより好ましい。

前記複合繊維糸は、紡糸安定性及び生産性の観点から、第一成分が島成分であり、第二成分が海成分である断面構造が海島型の複合繊維糸であることが好ましい。なお、第一成分がポリプロピレンであり、第二成分がポリエチレンであることがより好ましい。

前記複合繊維糸は、中間層はポリプロピレンで構成され、両側の表面層は低融点ポリプロピレンで構成されている３層構造の積層フィルムを一軸延伸又は二軸延伸した後に、スリットすることで得た、第一成分であるポリプロピレンが中間層に配置され、第二成分である低融点ポリプロピレンが両側の表面層に配置されているスリットヤーンであってもよい。

前記複合繊維糸は、複合繊維糸の全体質量に対して、臭素の含有量が３〜１５質量％になるように臭素系難燃剤を含む。複合繊維糸で構成されている繊維強化樹脂成形用基材も、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対して、臭素を３〜１５質量％含むことになる。臭素の含有量が３質量％以上であると、繊維強化樹脂に高い難燃性を付与することができ、繊維強化樹脂が厚み５ｍｍの繊維強化樹脂シートの場合、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験において、Ｖ−０の基準を満たす。一方、臭素の含有量が１５質量％を超えると、臭素系難燃剤の添加量が多くなることで、複合繊維糸を形成することが困難となり、繊維強化樹脂の加工性も悪化する。前記複合繊維糸は、複合繊維糸の全体質量に対して、臭素を６．５質量％以上含むことが好ましく、９．５質量％以上含むことがより好ましい。前記複合繊維糸において、前記繊維強化樹脂成形用基材も、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対して、臭素を６．５質量％以上含むことが好ましく、９．５質量％以上含むことがより好ましい。臭素系難燃剤は、第一成分及び第二成分のいずれか一方、或いは両方に含まれていてもよい。繊維強化樹脂の引張弾性率を高める観点から、前記臭素系難燃剤は、第二成分に含まれていることが好ましい。

臭素系難燃剤としては、特に限定されないが、例えば、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）、デカブロモジフェニルオキサイド、オクタブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エタン、エチレンビステトラブロモフタルイミド、ヘキサブロモベンゼン、１，１−スルホニル［３，５−ジブロモ−４−（２，３−ジブロモプロポキシ）］ベンゼン、ポリジブロモフェニレンオキサイド、テトラブロムビスフェノール−Ｓ、トリス（２，３−ジブロモプロピル−１）イソシアヌレート、トリブロモフェノール、トリブロモフェニルアリルエーテル、トリブロモネオペンチルアルコール、ブロム化ポリスチレン、ブロム化ポリエチレン、テトラブロムビスフェノール−Ａ、テトラブロムビスフェノール−Ａ誘導体、テトラブロムビスフェノール−Ａ−エポキシオリゴマーまたはポリマー、テトラブロムビスフェノール−Ａ−カーボネートオリゴマーまたはポリマー、ブロム化フェノールノボラックエポキシ等のブロム化エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２−ヒドロキシジエチルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（アリルエーテル）、テトラブロモシクロオクタン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリス（トリブロモフェノキシ）トリアジン、ポリ（ペンタブロモベンジルポリアクリレート）、オクタブロモトリメチルフェニルインダン、ジブロモネオペンチルグリコール、ペンタブロモベンジルポリアクリレート、ジブロモクレジルグリシジルエーテル等が挙げられる。中でも、臭素の含有量が高い観点から、エチレンビス（ペンタブロモベンゼン）、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリブロモネオペンチルアルコール、トリブロモフェノール等が好ましい。これらの臭素系難燃剤は、一種で用いてもよく、二種以上を組み合わせても用いてもよい。

前記臭素系難燃剤は、融点が２３０℃以下であることが好ましい。二種以上の臭素系難燃剤を組み合わせて用いる場合、少なくとも一種の臭素系難燃剤の融点が２３０℃以下であることが好ましい。オレフィン系樹脂の複合紡糸は、通常１２０〜２８０℃で行うが、融点が２３０℃以下である臭素系難燃剤を用いることにより、複合繊維糸の繊維としての物性を良好にすることができ、ひいては繊維強化樹脂成形体等の繊維強化樹脂の加工性が良好になる。融点が２３０℃以下の臭素系難燃剤としては、例えば、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、トリス（２，３−ジブロモプロピル−１）イソシアヌレート、テトラブロムビスフェノール−Ａ、トリス（トリブロモフェノキシ）トリアジン等を用いることができる。また、前記臭素系難燃剤は融点が５０℃以上であることが好ましい。実用的な耐熱温度を確保することができる。

前記複合繊維糸は、特に限定されないが、難燃性を良好にしつつ、複合繊維糸の繊維としての物性を良好にする観点から、複合繊維糸の全体質量に対して、臭素系難燃剤を５〜３０質量％程度含み、好ましくは５〜２０質量％である。複合繊維糸における難燃剤の含有量が上記の範囲内であると、複合繊維糸の加工性も良好になる。

臭素系難燃剤の難燃効果を向上させる観点から、難燃助剤としてアンチモン化合物を併用してもよい。アンチモン化合物としては、例えば、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン及びアンチモン酸ナトリウム等を用いることができる。複合繊維糸は、難燃性を良好にしつつ、複合繊維糸の繊維としての物性を良好にする観点から、複合繊維糸の全体質量に対して、アンチモン化合物を１〜１０質量％程度使用する。

前記第一成分及び第二成分には、本発明の目的が損なわれない範囲で、各種添加剤、例えば、耐熱安定剤、酸化防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、結晶造核剤、銅害防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、抗ブロッキング剤、防曇剤、着色剤、充填剤等を配合することができる。

前記複合繊維糸は、強度の観点から、繊度が２５０〜３０００ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは５００〜２０００ｄｔｅｘである。

前記繊維強化樹脂成形用基材は、前記複合繊維糸の集合体であればよく、その形態は特に限定されない。例えば、前記複合繊維糸を引き揃えたシート、織物、編物、多軸挿入たて編み物、組み物等が挙げられる。前記繊維強化樹脂成形用基材は、前記複合繊維糸が少なくとも一方向に配列されているシート状の基材であることが好ましい。前記シート状の基材において、前記複合繊維糸は、一方向に１層又は多層配列されてもよい。なお、難燃性や強度物性等に支障のない範囲で複合繊維糸以外の糸を含ませることも可能である。

本発明の繊維強化樹脂成形体は、前記繊維強化樹脂用基材を前記第二成分の融点以上、且つ前記第一成分の融点未満の温度に加熱して所定の形状に成形することで得ることができる。成形方法としては、公知の成形方法を用いることができ、例えば、ホットスタンピング法、プリプレグ成形法、プレス成形法等が挙げられる。賦形性や生産性の観点から、プレス成形法を用いることが好ましい。好ましくは、前記複合繊維糸が少なくとも一方向に配置された繊維強化樹脂用基材を、前記第二成分の融点以上、且つ前記第一成分の融点未満の範囲の温度下で加熱プレス成形し、前記第一成分を強化繊維とし、溶融された前記第二成分をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂成形体を得ることができる。

プレス成形法としては、熱ロールの間を通過させるような熱ロールプレス成形でも良いが、通常はカム、トグル、圧空又は油圧等を使用して金型又は加熱板を上下させる機構により、シートを目的の形にプレス成形する方法が用いられる。プレス成形の場合は、成形天井及びドアトリムのような深絞り成形が必要とされる用途にも使用可能である。プレス成形する際には真空成形又は減圧成形と組み合わせることもできる。プレス成形において、金型温度は、前記第二成分の融点以上、且つ前記第一成分の融点未満の温度の範囲内でなるべく高い方が好ましい。例えば、第一成分がポリプロピレンであり、第二成分がポリエチレンである場合、金型温度は１２０〜１４５℃であることが好ましく、より好ましくは１２５〜１４０℃である。圧力は、０．１〜１０ＭＰａであることが好ましく、０．５〜５ＭＰａであることがより好ましい。加熱プレス成形時間は０．５〜２０分程度が好ましく、２〜１０分程度がより好ましい。

図４Ａ−Ｃには、本発明の繊維強化樹脂成形体の一実施形態の繊維強化樹脂シートの製造方法が示されている。図４Ａに示されているように、メタルフレーム１００に複合繊維糸３０を一方向に巻き付ける。複合繊維糸３０は所定の幅に隙間なく並べて巻き付け、且つ、図示はないが、必要に応じて、所定の厚みになるように重ねて巻き付ける。次に、図４Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型２００、３００によってメタルフレーム１００に巻き付けた複合繊維糸３０を加熱プレスし、溶融一体化させることで、繊維強化樹脂シートが得られる。金型温度は、前記第二成分の融点以上、且つ前記第一成分の融点未満の温度の範囲内でなるべく高い方が好ましい。例えば、第一成分がポリプロピレンであり、第二成分がポリエチレンである場合、金型温度は１２０〜１４５℃であることが好ましく、より好ましくは１２５〜１４０℃である。圧力は、０．１〜１０ＭＰａであることが好ましく、０．５〜５ＭＰａであることがより好ましい。加熱プレス成形時間は０．５〜２０分程度が好ましく、２〜１０分程度がより好ましい。

前記繊維強化樹脂成形体は、厚みが増すにつれて、難燃性は高くなる。前記繊維強化樹脂成形体は、厚みが３ｍｍの繊維強化樹脂シートの場合、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験において、Ｖ−０の基準を満たすことが好ましく、厚みが１．５ｍｍの繊維強化樹脂シートの場合、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験において、Ｖ−０の基準を満たすことがより好ましく、厚みが０．２ｍｍの繊維強化樹脂シートの場合、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験において、Ｖ−０の基準を満たすことがさらに好ましい。

前記繊維強化樹脂成形体は、引張弾性率が高く、引張弾性率が６ＧＰａ以上であることが好ましく、６．５ＧＰａ以上であることがより好ましく、７ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。

前記繊維強化樹脂成形体は、難燃性を有し、軽量であり、廃棄も容易である。前記繊維強化樹脂成形体は、難燃性及び軽量性求められる。特に、家電、電子機器、自動車の天井材やドア材等の内装材等に好適に用いることができる。

以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
＜難燃剤を混合したポリエチレンの作製＞
ポリエチレン（エチレンとヘキセンー１の共重合体、株式会社プライムポリマー製「エボリュー（登録商標）ＳＰ１０７１Ｃ」、融点１００℃、以下において、「ＰＥ」とも記す。）、臭素系難燃剤１（トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、大八化学工業株式会社製「ＣＲ-９００」、臭素含有量７１質量％、融点１８１℃）、臭素系難燃剤２（エチレンビスペンタブロモベンゼン、株式会社鈴裕化学製「ＦＣＰ−８０１」、臭素含有量８２質量％、融点３４５℃）、酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製「ｉｒｇａｎｏｘ１０１０」）を下記表１に示す配合割合で混合し、二軸混練押出機（株式会社神戸製鋼所製「ＫＴＸ−３７（スクリュー径３７ｍｍ）」に投入し、シリンダー温度１９０℃、スクリュー回転２００ｒｐｍ、吐出量５ｋｇ／ｈｒで混練押出を行った。ダイスから出てきた混合材料のストランドを冷却水槽で冷却した後にストランドカッター（いすず化工機株式会社製「ＳＣＦ−１５０」）で切断して長さ約３ｍｍの円柱状のポリエチレンに難燃剤が混合されたコンパウンドペレット（以下において、「難燃剤入りＰＥ」と記す。）を得た。

＜複合繊維糸の作製＞
芯成分にポリプロピレン（プロピレンの単独重合体、株式会社プライムポリマー社製「プライムポリプロＪ１０５Ｇ」、融点１６３℃、以下において「ＰＰ」とも記す。）と酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した混合物を用い、鞘成分に上記で得られた難燃剤入りＰＥを使用し、定法の複合紡糸設備及び芯鞘型複合紡糸ノズル（２４０ホール）を用い、芯成分と鞘成分の質量比が（芯鞘比）が表１に示す割合となるように２６０℃で紡糸し、芯鞘型複合繊維を得た。得られた芯鞘型複合繊維を直結する延伸装置に導いて、０．４２Ｍｐａ、１４５℃の飽和水蒸気下で、延伸倍率１３倍で延伸を行い、延伸とともに鞘成分を溶融して繊維間を融合してトータル繊度１８５０ｄｔｅｘ、フィラメント数２４０本の、芯鞘型複合単繊維における芯のＰＰを島成分、芯鞘型複合単繊維における鞘の難燃剤入りＰＥを海成分とする海島型複合繊維糸を得た。

＜繊維強化樹脂シートの作製＞
上記で得られた複合繊維糸を一方向に配列した後に加熱プレスして繊維強化樹脂用シートを得た。まず、図４Ａに示されているように、メタルフレーム１００に複合繊維糸３０を一方向に並べて巻き付けた。メタルフレーム１００のサイズは、２００ｍｍ×２００ｍｍ×５ｍｍ（高さ）であった。複合繊維糸３０は幅１００ｍｍに隙間なく並べて巻き付け、且つ、図示はないが、必要に応じて、所定の厚みになるように重ねて巻き付けた。次に、図４Ｂ〜Ｃに示すように、熱プレス金型２００、３００によってメタルフレーム１００に巻き付けた複合繊維糸３０を加熱加圧し、溶融一体化させて、繊維強化樹脂シートを得た。金型温度はＰＥ樹脂の融点以上の１４０℃に設定し、圧力２ＭＰａ、成形時間を５分間とした。

（実施例２及び３）
ポリエチレン、臭素系難燃剤１、臭素系難燃剤２、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、長さ約３ｍｍの円柱状の難燃剤入りＰＥを作製した。得られた難燃剤入りＰＥを鞘成分に用いた以外は、実施例１と同様にして、複合繊維糸を作製した。得られた複合繊維糸を用いた以外は、実施例１と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（実施例４〜６）
ポリエチレン、臭素系難燃剤１、臭素系難燃剤２、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、長さ約３ｍｍの円柱状の難燃剤入りＰＥを作製した。得られた難燃剤入りＰＥを鞘成分に用い、芯鞘比が表１に示す割合となるようにした以外は、実施例１と同様にして、複合繊維糸を作製した。得られた複合繊維糸を用いた以外は、実施例１と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（実施例７）
＜難燃剤を混合したＰＥ及びＰＰの作製＞
実施例３と同様にして、難燃剤入りＰＥを作製した。

＜難燃剤を混合したＰＰの作製＞
ＰＰ（プロピレンの単独重合体、株式会社プライムポリマー社製「プライムポリプロＪ１０５Ｇ」、融点１６３℃）と、臭素系難燃剤１と、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合し、二軸混練押出機（株式会社神戸製鋼所製「ＫＴＸ−３７（スクリュー径３７ｍｍ）」に投入し、シリンダー温度２５０℃、スクリュー回転２００ｒｐｍ、吐出量５ｋｇ／ｈｒで混練押出を行った。ダイスから出てきた混合材料のストランドを冷却水槽で冷却した後にストランドカッター（いすず化工機株式会社製「ＳＣＦ−１５０」）で切断して長さ約３ｍｍの円柱状のＰＰ樹脂に難燃剤が混合されたコンパウンドペレット（以下において、「難燃剤入りＰＰ」と記す。）を得た。

＜複合繊維糸の作製＞
芯成分に上記で得られた難燃剤入りＰＰを用い、鞘成分に上記で得られた難燃剤入りＰＥを使用した以外は、実施例１と同様にして複合繊維糸を作製した。

上記で得られた複合繊維糸を用いた以外は、実施例１と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（比較例１）
鞘成分に難燃剤及び酸化防止剤を混合していないＰＥをそのまま用いた以外は、実施例４と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（比較例２）
ポリエチレン、臭素系難燃剤１、臭素系難燃剤２、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、長さ約３ｍｍの円柱状の難燃剤入りＰＥを作製した。得られた難燃剤入りＰＥを鞘成分に用いた以外は、実施例１と同様にして、複合繊維糸を作製した。得られた複合繊維糸を用いた以外は、実施例１と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（比較例３）
ポリエチレン、臭素系難燃剤１、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、長さ約３ｍｍの円柱状の難燃剤入りＰＥを作製した。得られた難燃剤入りＰＥを鞘成分に用いた以外は、実施例１と同様にして、複合繊維糸を作製した。得られた複合繊維糸を用いた以外は、実施例１と同様にして、表１に示す所定の厚みの繊維強化樹脂シートを作製した。

（比較例４）
ポリエチレン、臭素系難燃剤１、臭素系難燃剤２、酸化防止剤を下記表１に示す配合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、長さ約３ｍｍの円柱状の難燃剤入りＰＥを作製した。得られた難燃剤入りＰＥを鞘成分に用いた以外は、実施例５と同様にして、複合紡糸を行ったが、糸切れが発生して複合繊維糸を作製することができなかった。

実施例１〜７、比較例1〜３で得られた繊維強化樹脂シートの難燃性を下記のように測定評価し、それらの結果を下記表１示した。また、実施例１〜７で得られた繊維強化樹脂シートの引張弾性率を下記のように測定評価し、それらの結果を下記表１示した。下記表１には、複合繊維糸における臭素系難燃剤及び臭素の含有量も示した。複合繊維糸における臭素の含有量は、繊維強化樹脂シートにおける臭素の含有量と同じ値である。下記表１において、「％」は、質量％を意味する。

（難燃性）
ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠して２０ｍｍ垂直法燃焼試験（ＡＳＴＭＤ３８０１）にて難燃性を測定評価した。所定の厚みの繊維強化樹脂シートから１２５ｍｍ×１３ｍｍの試験片を切り出し、切り出した試験片をクランプに垂直に取付け、２０ｍｍ炎による１０秒間接炎を２回行い、その燃焼挙動によりＶ−０、Ｖ−１、Ｖ−２、Ｎｏｔの判定を行った。

（引張弾性率）
試験片（２００ｍｍ×２０ｍｍ×０．２ｍｍ）の試験片を用い、ＪＩＳＫ７１６５：２００８に準拠した引張試験を行い、引張弾性率を測定した。

表１から、臭素系難燃剤を含み、臭素の含有量が３〜１５質量％である複合繊維糸からなる繊維強化樹脂成形用基材を用い、臭素の含有量が３〜１５質量％である実施例１〜７の繊維強化樹脂シートは、難燃性が良好であり、厚みが５ｍｍ又は３ｍｍの場合、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験（ＡＳＴＭＤ３８０１）において、Ｖ−０の評価を得た。また、臭素系難燃剤を含み、臭素の含有量が６．５質量％以上である実施例４〜７の繊維強化樹脂シートは、厚みが１．５ｍｍの場合も、Ｖ−０の評価を得ており、難燃性がより優れていた。また、臭素系難燃剤を含み、臭素の含有量が９．５質量％以上である実施例６〜７の繊維強化樹脂シートは、厚みが０．２ｍｍの場合も、Ｖ−０の評価を得ており、難燃性がさらに優れていた。第二成分に臭素系難燃剤が含まれている実施例１〜６の繊維強化樹脂シートは、引張弾性率が６Ｇｐａ以上であり、剛性に優れていた。

一方、比較例１は、難燃剤を含まず、難燃性を示していなかった。また、臭素系難燃剤を含むが、臭素の含有量が３質量％未満の比較例２及び３の繊維強化樹脂シートは、厚みが５ｍｍの場合であっても、ＵＬ−９４Ｖ規格に準拠した２０ｍｍ垂直法燃焼試験（ＡＳＴＭＤ３８０１）において、Ｖ−０の基準を満たしておらず、難燃性が劣っていた。

本発明の繊維強化樹脂成形用基材及び繊維強化樹脂成形体は、自動車、車両、船舶及び家屋の内装材等に好適に用いてことができる。

１、１０、２０、３０複合繊維糸
２、１１、２１第一成分
３、１２、２２第二成分
１００メタルフレーム
２００、３００熱プレス金型

Claims

複合繊維糸で構成された繊維強化樹脂成形用基材であって、
前記複合繊維糸は、第一成分と第二成分を含み、複合繊維糸の断面からみて、複合繊維糸の表面の一部又は全部には第二成分が配置されており、
前記第一成分と前記第二成分は、いずれも、ポリオレフィン系成分であり、前記第一成分の融点は前記第二成分の融点より高く、
前記第一成分は繊維強化樹脂における強化繊維となり、前記第二成分は繊維強化樹脂におけるマトリックス樹脂となり、
前記複合繊維糸は、臭素系難燃剤を含み、繊維強化樹脂成形用基材の全体質量に対する臭素の含有量が３〜１５質量％の範囲であることを特徴とする繊維強化樹脂成形用基材。
前記臭素系難燃剤は、融点が２３０℃以下である臭素系難燃剤を少なくとも一種含む請求項１に記載の繊維強化樹脂成形用基材。
前記複合繊維糸の断面は、第一成分が島成分であり、第二成分が海成分である海島構造になっている請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂成形用基材。
前記第一成分は、ポリプロピレンであり、前記第二成分はポリエチレンである請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形用基材。
前記複合繊維糸が少なくとも一方向に配列されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形用基材。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形用基材を所定の形状に成形した繊維強化樹脂成形体。