JP2020132740A - 有機繊維強化プラスチック - Google Patents

Abstract

【課題】マトリクスとしてポリカーボネート樹脂を用いる際に、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難い繊維強化プラスチックを提供すること。【解決手段】ポリカーボネート樹脂（Ａ）及びポリエステル繊維（Ｂ）を含有してなり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に延在して配置された部位を有する、有機繊維強化プラスチック。【選択図】なし

Description

本発明は、有機繊維強化プラスチックに関する。

繊維強化プラスチック［Fiber Reinforced Plastics（以下、ＦＲＰと略称することがある。）］は、弾性率の高い強化繊維を骨材とし、その骨材を、プラスチックのようなマトリクスの中に入れて強度を向上させた複合材料である。該ＦＲＰは、その特性に応じて、土木建築分野、輸送分野、電気電子機器分野、航空宇宙分野等の幅広い分野で利用されている。
ＦＲＰに使用される強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維及びセラミックス繊維等の無機繊維と、アラミド繊維等の有機繊維が広く知られており、これらの中でも、無機繊維、特にガラス繊維及びカーボン繊維が多用されている。
一方、ＦＲＰに使用されるマトリクスとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリスチレン及びポリフェレンスルフィド等の熱可塑性樹脂が使用されている。

これまでに、ＦＲＰとしては、強化繊維−マトリクスの組み合わせとして、ガラス繊維−不飽和ポリエステル樹脂という組み合わせのＦＲＰ（特許文献１参照）、セルロースナノ繊維−エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂という組み合わせのＦＲＰ（特許文献２参照）、ポリプロピレン系樹脂繊維−ポリプロピレン系樹脂という組み合わせのＦＲＰ（特許文献３参照）等が知られている。

特開２０１８−０８０２８１号公報 特開２０１８−１７２６０９号公報 特開２００２−３０１７７２号公報

しかしながら、従来のＦＲＰは、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じることがあり、これが物性低下の原因となっていた。
そこで本発明者は、種々のマトリクスの中から、まずは機械強度及び成形性に優れるポリカーボネート樹脂をマトリクスとして選択し、該マトリクスと界面剥離が生じ難い強化繊維を模索した。該強化樹脂としては、非常に軽量であり高強度のカーボン繊維が候補として挙げられるが、無機繊維はリサイクルの困難性の問題を有しており、廃棄の際にはＦＲＰを埋め立てる必要があるため環境問題が懸念される。さらに、カーボン繊維は軽量であって機械強度に優れるため、現在は種々の用途に使用されているが、オーバースペックとなっていることが多く、もっと低価格で適度な機械強度を有する材料があると良いと考えられているのが実情である。
一方で、リサイクル不要な有機繊維があるが、本発明者が有機繊維に代表されるアラミド繊維を強化繊維として使用したところ、マトリクスのポリカーボネート樹脂との間で界面剥離が生じ易いことが判明した（比較例１参照）。これは、ポリカーボネート樹脂がアラミド繊維との親和性に乏しいこと、及び平織されたアラミド繊維中へ含浸していき難い性質を有していること等に起因するものと推察する。
よって、機械強度及び成形性に優れるポリカーボネート樹脂をマトリクスとして使用した繊維強化プラスチックについて、マトリクスと強化繊維との間で界面剥離が生じ難いものを開発することが切望される。

本発明は、このような現状に鑑み、マトリクスとしてポリカーボネート樹脂を用いる際に、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難い繊維強化プラスチックを提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す構成を採用することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は［１］〜［１１］に関する。
［１］ポリカーボネート樹脂（Ａ）及びポリエステル繊維（Ｂ）を含有してなり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に延在して配置された部位を有する、有機繊維強化プラスチック。
［２］前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維からなる群から選択される少なくとも１種である、上記［１］に記載の有機繊維強化プラスチック。
［３］前記ポリエステル繊維（Ｂ）の平均繊維径が３〜５００μｍである、上記［１］又は［２］に記載の有機繊維強化プラスチック。
［４］前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）に対する前記ポリエステル繊維（Ｂ）の含有比率［ポリエステル繊維（Ｂ）／ポリカーボネート樹脂（Ａ）］が質量比で１０／９０〜８０／２０である、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチック。
［５］前記ポリエステル繊維（Ｂ）が実質的に無撚りである、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチック。
［６］前記ポリエステル繊維（Ｂ）が実質的に無交絡である、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチック。
［７］前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）が、芳香族ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂及び芳香族−脂肪族ポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチック。
［８］前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）の重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００である、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチック。
［９］上記［１］〜［８］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなる補強用品。
［１０］上記［１］〜［８］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなる補助用品。
［１１］上記［１］〜［８］のいずれかに記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなるロボット。

本発明によれば、マトリクスとしてポリカーボネート樹脂を用いる際に、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難い繊維強化プラスチックを提供することができる。
さらに、本発明の繊維強化プラスチックは、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性に優れ、比較的軽量であり、且つ低コストで製造できるものであるため、カーボン繊維又はアラミド繊維等を使用した高コストの繊維強化プラスチックの代替品として利用することが可能である。

本実施形態の有機繊維強化プラスチック中のポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に略平行に延在して配置された部位を有する態様の一例の模式図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

［有機繊維強化プラスチック］
本実施形態は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）及びポリエステル繊維（Ｂ）を含有してなり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に延在して配置された部位（該部位は層状であってもよい）を有する、有機繊維強化プラスチックである。ポリカーボネート樹脂（Ａ）はマトリクスであり、ポリエステル繊維（Ｂ）は強化繊維である。本実施形態の有機繊維強化プラスチックとしては、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に「略平行」に延在して配置された部位を有することが好ましい。
本明細書において、略平行とは、完全に平行である状態と、完全ではなくともおおよそ平行である状態とを含む意味である。また、全体的におおよそ平行と言える状態を示し、細部に平行ではない所があったとしても、巨視的に平行であれば、「略平行」に含まれる。

有機繊維強化プラスチックにおいて、ポリカーボネート樹脂（Ａ）に対するポリエステル繊維（Ｂ）の含有比率［ポリエステル繊維（Ｂ）／ポリカーボネート樹脂（Ａ）］に特に制限はないが、剛性、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、質量比で、好ましくは１０／９０〜８０／２０、より好ましくは２０／８０〜７０／３０、さらに好ましくは２５／７５〜６０／４０、特に好ましくは２５／７５〜５０／５０、最も好ましくは２５／７５〜４５／５５である。

以下、本実施形態の有機繊維強化プラスチックが含有する各成分について詳述する。
（ポリカーボネート樹脂（Ａ））
ポリカーボネート樹脂（Ａ）としては、主鎖にカーボネート結合を有するものであれば特に制限はなく、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート及び芳香族−脂肪族ポリカーボネート等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
ポリカーボネート樹脂（Ａ）は、例えば、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとをエステル交換する方法、ジヒドロキシ化合物とホスゲンとをアルカリ触媒存在下に界面重縮合させる方法で得られるものである。代表的なものとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（通称、ビスフェノールＡ）から製造されたポリカーボネート樹脂が挙げられる。

前記ジヒドロキシ化合物としては、分子内にヒドロキシ基を２つ有する化合物であればよく、ビスフェノールＡ、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）ブタン等の芳香族ジヒドロキシ化合物；エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール等の脂肪族ジヒドロキシ化合物などが挙げられる。
これらのジヒドロキシ化合物は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、ポリカーボネート樹脂（Ａ）はジヒドロキシ化合物以外にも、モノヒドロキシ化合物、トリヒドロキシ化合物等に由来する構造単位を含有していてもよい。

ポリカーボネート樹脂（Ａ）の重量平均分子量は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、１０，０００〜１００，０００が好ましく、２０，０００〜７０，０００がより好ましく、３０，０００〜５０，０００がさらに好ましい。なお、本明細書中における重量平均分子量は、溶離液としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法（標準ポリスチレン換算）で測定された値である。
ポリカーボネート樹脂（Ａ）のメルトボリュームフローレート（ＭＶＲ）（測定３００℃、荷重１１．８Ｎ）は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、３〜１５ｃｍ^３／１０ｍｉｎが好ましい。なお、ポリカーボネートのメルトボリュームフローレートは、ＩＳＯ １１３３に準拠して測定される値である。
ポリカーボネート樹脂（Ａ）の軟化点は、特に制限されるものではないが、成形性の観点から、１００〜１８０℃が好ましく、１４０〜１７０℃がより好ましく、１５０〜１６０℃がさらに好ましい。なお、ポリカーボネート樹脂（Ａ）の軟化点は、ＩＳＯ ３０６（Ｂ５０法）に準拠して測定される値である。

本実施形態の有機繊維強化プラスチックに含まれるマトリクス中におけるポリカーボネート樹脂（Ａ）の含有量は、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、マトリクスの総量中、５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がさらに好ましい。また、ポリカーボネート樹脂（Ａ）の含有量は、マトリクスの総量中、実質的に１００質量％であってもよい。

（ポリエステル繊維（Ｂ））
本実施形態の有機繊維強化プラスチックでは、マトリクスであるポリカーボネート樹脂（Ａ）に対してポリエステル繊維（Ｂ）を組み合わせることで、強化繊維とマトリクスとの間に界面剥離が生じることを効果的に抑制することができる。一般的には、該界面剥離を抑制するために、強化繊維を表面処理するが、本実施形態の有機繊維強化プラスチックにおいては、たとえポリエステル繊維（Ｂ）が表面処理されていなくても、界面剥離が効果的に抑制される。

本実施形態の有機繊維強化プラスチックが含有する前記ポリエステル繊維（Ｂ）は、剛性に優れる上、一方向に（好ましくは略平行に）延在して配置された部位を有することで、ポリカーボネート樹脂（Ａ）を含浸し易くなっている。「一方向に（好ましくは略平行に）延在して配置されている」ことは、平織等の様に編まれた態様を含まない。また、「延在して配置されている」点で、本実施形態の強化有機繊維プラスチックは、強化繊維としての短繊維とマトリクスとしての熱可塑性樹脂とを溶融混練してコンパウンドを形成してから作製する繊維強化プラスチックとは、構造及び物性が共に異なる。
前記ポリエステル繊維（Ｂ）は、単層であってもよいし、２層以上であってもよい。
さらに、ポリエステル繊維（Ｂ）はポリカーボネート樹脂（Ａ）と親和性が高い。そのため、ポリカーボネート樹脂（Ａ）とポリエステル繊維（Ｂ）の界面にて剥離が生じ難く、物性を長期間維持することができるため、幅広い用途に利用可能となる。

ポリエステル繊維（Ｂ）の平均繊維径に特に制限はないが、マトリクスの含浸し易さの観点から、好ましくは３〜５００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍである。また、後述するように、ポリエステル繊維（Ｂ）は、単繊維（繊維１本１本のことを言う。）が複数本束ねられた略フィラメントであってもよい。なお、略フィラメントとは、撚りがかかった通常のフィラメントと、単繊維に撚りをかけずに繊維束状にしたもの、との両方を意味する。

ポリエステル繊維（Ｂ）としては、単繊維が複数本（必要に応じて集束材によって）束ねられた略フィラメントであることが好ましく、集束材を用いて束ねられている場合には必要に応じて該略フィラメントは少なくとも一部が開繊された繊維束となっていてもよい。また、マトリクスの含浸し易さの観点から、該略フィラメントは実質的に無撚りであることが好ましく、また、実質的に無交絡であることが好ましい。ここで、実質的に無撚りとは、解舒等に伴う意図しない撚り以外の撚りが入っていない状態を意味し、撚り数が１０ターン／ｍ以下のことであり、好ましくは５ターン／ｍ以下、より好ましくは１ターン／ｍ以下である。また、実質的に無交絡とは、流体交絡等の通常の交絡手段による意図的な交絡が取扱い性を維持する最低限の回数である状態を意味し、交絡数が５回／ｍ以下のことであり、好ましくは３回／ｍ以下である。
なお、略フィラメントが単繊維に撚りをかけずに繊維束状にしたものであるか、又は、略フィラメントがその少なくとも一部が開繊された繊維束となっている場合、該繊維束としては、特に制限されるものではないが、例えば厚みとしては、好ましくは５０〜１５０μｍ、より好ましくは６０〜１２０μｍであり、幅が好ましくは２〜６ｍｍ、より好ましくは３〜５ｍｍである繊維束が好ましい。また、特に制限されるものではないが、該厚み及び該幅の範囲内に、単繊維が１００〜３００本存在している態様が好ましく、単繊維が１５０〜２８０本存在している態様がより好ましく、単繊維が２３０〜２８０本存在している態様がさらに好ましい。

ポリエステル繊維（Ｂ）としては、例えば、図１が示すように、複数の単繊維又は複数の略フィラメントが一方向に略平行に延在して配置したある１層（Ａ１層）と、該Ａ１層と同じもの（Ａ２層）を用意し、前記Ａ１層と向きを変えて（好ましくは９０℃向きを変えて）前記Ａ１層上にＡ２層を積層した態様、さらにそれが繰り返された態様も好ましく、そうして得られる積層体を複数準備してそれらをさらに積層した態様も好ましい。

ポリエステル繊維（Ｂ）としては、主鎖にエステル結合を有するものであれば特に制限はなく、公知のポリエステルを使用することができる。ポリエステル繊維（Ｂ）としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維等が挙げられ、これらからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの中から、加工性の観点で、ポリエチレンテレフタレート繊維を選択してもよいし、高強度という観点で、ポリアリレート繊維を選択してもよい。

ポリアリレート繊維としては、構成成分が主として芳香族化合物からなるもの（全芳香族ポリエステル繊維）であることが好ましく、下記一般式（ｂ）で表される構造単位を含有することが好ましい。

（上記式（ｂ）中、Ａｒは芳香族炭化水素基を表す。）

一般式（ｂ）中のＡｒが表す芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数６〜１４の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基等が挙げられる。これらの中でも、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。

また、ポリアリレート繊維としては、下記一般式（ｂ１）で表される構造単位と下記一般式（ｂ２）で表される構造単位とを含有することが好ましい。

（その他の成分）
本実施形態の有機繊維強化プラスチックには、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、滑剤、収縮防止剤、充填材、難燃剤、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、補強剤、収縮防止剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、表面処理剤、架橋剤、滴下防止用ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。

また、前記有機繊維強化プラスチックは、さらに各種樹脂（但し、ポリカーボネート樹脂（Ａ）を除く。）を含有していてもよい。
前記各種樹脂としては、例えば、ハイインパクトポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−（エチレン／プロピレン／ジエン）−スチレン共重合樹脂（ＡＥＳ樹脂）、アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン共重合樹脂（ＡＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックが当該各種樹脂を含有する場合、その含有量は、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性の観点から、ポリカーボネート樹脂（Ａ）１００質量部に対して、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下、特に好ましくは３質量部以下である。また、当該各種樹脂は、本実施形態の有機繊維強化プラスチックに含まれていなくてもよい。

本実施形態の有機繊維強化プラスチックの厚みに特に制限はなく、用途に応じて適宜設定すればよいが、例えば０．０５〜５ｍｍにすることもできるし、０．１〜３ｍｍにすることもできるし、０．３〜２．０ｍｍにすることもできるし、０．５〜１．５ｍｍにすることもできる。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの比重は、特に制限されるものではないが、１．１〜１．４ｇ／ｃｍ^３となる傾向にあり、１．１〜１．３ｇ／ｃｍ^３にもなり得る。

（有機繊維強化プラスチックの製造方法）
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、下記工程を有する製造方法によって製造することができる。
工程（１）：ポリエステル繊維（Ｂ）を一方向に延在して配置する工程。
工程（２）：ポリカーボネート樹脂（Ａ）を加熱溶融する工程。
工程（３）：工程（２）によって溶融したポリカーボネート樹脂（Ａ）を、工程（１）で配置されたポリエステル繊維（Ｂ）へ含浸させ、有機繊維強化プラスチック前駆体を得る工程。
工程（４）：工程（３）の後、有機繊維強化プラスチック前駆体を冷却し、有機繊維強化プラスチックを得る工程。

本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法（特に工程（２）及び（３））は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）の含浸し易さの観点から、真空環境下で実施することが好ましい。
また、本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）の含浸し易さの観点から、撚りを与える工程を含まないことが好ましい。
本実施形態の有機繊維強化プラスチックの製造方法において使用する各材料は前述のとおりである。以下、各工程について詳述する。

（工程（１））
工程（１）は、ポリエステル繊維（Ｂ）を一方向に（好ましくは略平行に）延在して配置する工程である。ポリエステル繊維（Ｂ）の素材であるポリエステル樹脂が紡糸されて得られるフィラメントから形成されたフィラメントを一方向に（好ましくは略平行に）延在して配置すればよい。該フィラメントは、少なくとも一部を開繊して繊維束としてから一方向に（好ましくは略平行に）延在して配置してもよい。
市販されているポリエステル繊維（Ｂ）を用いてもよく、市販品としては、例えば、ベクトラン（登録商標）（株式会社クラレ製）、ゼクシオン（登録商標）（ＫＢセーレン株式会社製）、テトロン（登録商標）（東レ株式会社製）、ソルーナ（登録商標）（三菱ケミカル株式会社製）等が挙げられる。

（工程（２））
工程（２）は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）を加熱溶融する工程である。特に制限されるものではないが、ポリカーボネート樹脂（Ａ）としては、工業的な実施容易性の観点から、シート状のものを使用することが好ましい。
加熱温度は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）が軟化する温度及び溶融破壊しない温度であり、且つ前記ポリエステル繊維（Ｂ）が溶融しない温度であることが好ましい。つまり、前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）の軟化点以上の温度、且つ前記ポリエステル繊維（Ｂ）の融点未満の温度で適宜調整するのが好ましく、通常は、好ましくは１５０〜２２０℃、より好ましくは１６０〜２００℃、さらに好ましくは１７０〜２００℃である。

（工程（３））
工程（３）は、工程（２）によって溶融したポリカーボネート樹脂（Ａ）を、工程（１）で配置されたポリエステル繊維（Ｂ）へ含浸させ、有機繊維強化プラスチック前駆体を得る工程である。該工程（３）と前記工程（２）は実質的に同時に実施することもできる。
含浸させる方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、溶融したポリカーボネート樹脂（Ａ）を加圧することによってポリエステル繊維（Ｂ）へ含侵させる方法等が挙げられる。このように、工程（３）は加圧下に実施してもよい。具体的には、加圧ロールによって、加圧しながら含浸させることもできる。加圧条件としては、好ましくは１〜１０ＭＰａ、より好ましくは２〜８ＭＰａ、さらに好ましくは３〜８ＭＰａである。
含浸させる際の温度は、ポリカーボネート樹脂（Ａ）を十分に含侵させる観点から、前記工程（２）で設定した温度とすることが好ましい。

（工程（４））
工程（４）は、工程（３）の後、有機繊維強化プラスチック前駆体を冷却し、有機繊維強化プラスチックを得る工程である。
冷却温度としては、溶融したポリカーボネート樹脂（Ａ）が固化する温度であれば特に制限はなく、適宜調整すればよいが、通常は、好ましくは４０℃以下、より好ましくは０〜３０℃、さらに好ましくは１０〜３０℃である。
以上のようにして、本実施形態の有機繊維強化プラスチックを製造することができる。

（工程（５））
またさらに、以上のようにして得られた有機繊維強化プラスチックと、ポリカーボネート樹脂（Ａ）とを、好ましくはポリカーボネート樹脂（Ａ）が最外層となるように交互に積層し、好ましくは真空下において加熱加圧し、その後、冷却することによって、厚みを大きくした有機繊維強化プラスチックを製造することができる。
加熱温度としては、前記工程（２）における加熱温度を採用できる。また、加圧条件としては、前記工程（３）の加圧条件を採用できるが、好ましくは１〜６ＭＰａ、より好ましくは２〜４ＭＰａである。
冷却温度としては、工程（４）の冷却温度を採用できる。

（用途）
本実施形態の有機繊維強化プラスチックは、剛性、機械強度、耐熱性、寸法安定性及び難燃性に優れており、且つ、強化繊維とマトリクスとの間で界面剥離が生じ難いために、前記特性を長期間維持することができる。そのため、本実施形態の有機繊維強化プラスチックは、義手、義足等の補強用品；靴のインナーソール等の補助用品；補助用ロボット等のロボットの一部として有用である。

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、各例における各特性の測定方法は以下の通りである。

［１．界面剥離の有無の観察］
各例で得られた有機繊維強化プラスチックを１８０度折り曲げた後、有機繊維強化プラスチックの断面を切断して光学顕微鏡（倍率：４００倍）で繊維とマトリクスとの界面を観察し、下記評価基準に従って評価した。
Ａ：剥離が観察されなかった。
Ｃ：剥離が観察された。

［２．引張り強度及び引張り弾性率の測定］
有機繊維強化プラスチックの引張強度及び引張り弾性率は、「オートグラフ（登録商標）ＡＧ−５０ｋＮＸＰｌｕｓ」（株式会社島津製作所製、商品名）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１６１−１に準拠して評価した。試験片は幅１０ｍｍ、つかみ間距離８０ｍｍ、試験速度５ｍｍ／分で、それぞれ３回ずつ試験した平均値で表した。

［３．曲げ強度及び曲げ弾性率の測定］
有機繊維強化プラスチックの曲げ強度は、「オートグラフ（登録商標）ＡＧ−５０ｋＮＸＰｌｕｓ」（株式会社島津製作所製、商品名）を用い、３点曲げ試験により評価した。なお、幅１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの試験片を用い、支点間距離２５ｍｍ、試験速度１ｍｍ／分で測定した。

［４．有機繊維強化プラスチックの比重の測定］
「電子比重計 ＭＤＳ-３００（水中置換式）（アルファーミラージュ株式会社製）を用いて有機繊維強化プラスチックの比重を測定した。

実施例１（有機繊維強化プラスチック；ポリアリレート繊維／ポリカーボネートマトリクス）
（工程（１））
１５ｃｍ角のポリカーボネートシート（厚み：１００μｍ、重量平均分子量４０，０００、ＡＧＣ株式会社製）上に、ポリアリレート繊維（株式会社クラレ製の「ベクトラン（登録商標）ＨＴ」、平均繊維径２４μｍの単繊維を２６０本束ねた繊維束。繊維束の厚み：７０〜１００μｍ、繊維束の幅：３〜４ｍｍ、実質的に無撚り及び実質的に無交絡の繊維束。）を一方向に延在して配置し、室温下にて真空プレス機の熱盤上に置き、１〜２ＭＰａで加圧して試料を軽く固定した後、真空プレス機内の減圧を開始した。
（工程（２）〜（４））
真空プレス機内を真空にした後、プレス圧力を５ＭＰａへ上げ、昇温速度２０℃／分で熱盤の昇温を開始した。１９０℃に到達後、３０分保持し、ポリカーボネートシートをポリアリレート繊維へ熱圧着した。その後、真空プレス機内の真空とプレス圧力を維持したまま、室温まで冷却した。こうして得られた有機繊維強化プラスチックａの厚みは、約２００μｍであった。得られた有機繊維強化プラスチックａについて、前記評価方法に従って界面剥離の有無を観察した。結果を表１に示す。
（工程（５））
次に、ポリカーボネートシート（厚み：１００μｍ、重量平均分子量４０，０００、ＡＧＣ株式会社製）合計７枚と上記有機繊維強化プラスチックａ合計６枚を、最外層がポリカーボネートシートとなるように１枚ずつ交互に真空プレス機熱板上に積層した後、１〜２ＭＰａで加圧し、試料を軽く固定した後、プレス機内の減圧を開始した。真空にした後、プレス圧力を３ＭＰａへ上げ、昇温速度２０℃／分で熱盤の昇温を開始した。１８０℃に到達後、１０分保持した。その後、プレス機内の真空とプレス圧力を維持したまま、室温まで冷却し、有機繊維強化プラスチックＡを得た。こうして得られた有機繊維強化プラスチックＡの厚みは、約１．３ｍｍであった。有機繊維強化プラスチックＡについて、前記方法に従って各評価（界面剥離の有無を除く。）を行った。結果を表１に示す。

実施例２（有機繊維強化プラスチック；ＰＥＴ繊維／ポリカーボネートマトリクス）
実施例１において、ポリアリレート繊維をＰＥＴ繊維（東レ株式会社製の「テトロン」、単繊維の平均繊維径２０μｍのフィラメント。繊維束の厚み：５０〜７０μｍ、繊維束の幅：３〜４ｍｍのフィラメント。）に変更したこと以外は同様にして、有機繊維強化プラスチックｂ及び有機繊維強化プラスチックＢを作製し、各評価を行った。結果を表１に示す。

比較例１（有機繊維強化プラスチック；平織アラミド繊維／ポリカーボネートマトリクス）
実施例１において、ポリアリレート繊維を平織アラミド繊維に変更したこと以外は同様にして、有機繊維強化プラスチックｃを作製し、界面剥離の有無を観察した。結果を表１に示す。
さらに、実施例１の有機繊維強化プラスチックＡの作製において、ポリアリレート繊維を前記平織アラミド繊維に変更したこと以外は同様にして有機繊維強化プラスチックＣを作製した。

比較例２（有機繊維強化プラスチック；ＰＥＴ繊維／ポリエチレンマトリクス）
実施例２において、ポリカーボネートシートを全てポリエチレンシート（厚み：１００μｍ）に変更したこと以外は同様にして、有機繊維強化プラスチックｄを作製し、界面剥離の有無を観察した。結果を表１に示す。
さらに、実施例２の有機繊維強化プラスチックＢの作製において、ポリカーボネートシートを前記ポリエチレンシートに変更し、且つ、工程（３）及び（５）におけるプレス温度を１４０℃に変更したこと以外は同様にして有機繊維強化プラスチックＤを作製し、各評価を行った。結果を表１に示す。

比較例３（有機繊維強化プラスチック；平織ポリアリレート繊維／ポリカーボネートマトリクス）
実施例１において、ポリアリレート繊維を一方向に並べる代わりに、平織のポリアリレート繊維を敷いたこと以外は同様にして、有機繊維強化プラスチックｅ及び有機繊維強化プラスチックＥを作製し、各評価を行った。結果を表１に示す。

表１より、実施例で作製した有機繊維強化プラスチックは、強化繊維とマトリクスとの界面において剥離が発生せず、引張り強度、引張り弾性率、曲げ強度及び曲げ弾性率が高かった。
一方、ポリカーボネートマトリクスに対して強化繊維としてアラミド繊維を用いた比較例１、ＰＥＴ繊維に対してポリエチレンマトリクスを用いた比較例２、及びポリカーボネートマトリクスに対して強化繊維として平織ポリアリレートを用いた比較例３では、強化繊維とマトリクスとの界面において剥離が観察されたため、長期間の使用に耐えない。また、比較例２は実施例２と比べて、さらに比較例３は実施例１と比べて、引張り強度、引張り弾性率、曲げ強度及び曲げ弾性率が低下した。

Claims (11)

1. ポリカーボネート樹脂（Ａ）及びポリエステル繊維（Ｂ）を含有してなり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が一方向に延在して配置された部位を有する、有機繊維強化プラスチック。
2. 前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維及びポリアリレート繊維からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の有機繊維強化プラスチック。
3. 前記ポリエステル繊維（Ｂ）の平均繊維径が３〜５００μｍである、請求項１又は２に記載の有機繊維強化プラスチック。
4. 前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）に対する前記ポリエステル繊維（Ｂ）の含有比率［ポリエステル繊維（Ｂ）／ポリカーボネート樹脂（Ａ）］が質量比で１０／９０〜８０／２０である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチック。
5. 前記ポリエステル繊維（Ｂ）が実質的に無撚りである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチック。
6. 前記ポリエステル繊維（Ｂ）が実質的に無交絡である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチック。
7. 前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）が、芳香族ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂及び芳香族−脂肪族ポリカーボネート樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチック。
8. 前記ポリカーボネート樹脂（Ａ）の重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチック。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなる補強用品。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなる補助用品。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機繊維強化プラスチックを含有してなるロボット。