JP2987052B2 - 繊維強化構造材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化構造材料に関
し、詳しくは、テニス、スカッシュ、バトミントン等の
ラケットフレーム、テントフレーム用ポール、構造材料
用パイプ、埋設土管、ブロック、釣竿等として使用する
のに適した繊維強化構造材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の繊維強化構造材料が提
供されている。例えば、本出願人に係る特開昭６３−２
１２５１４号には、所望の形状に形成した連続繊維及び
／又は長繊維を金型内に配置し、ポリアミド樹脂をマト
リクス樹脂として繊維強化構造材料を形成することが開
示されている。

【０００３】また、本出願人は、先に、ＦＷ法で繊維を
中子に巻き付けて形成した繊維予備成形体を金型のキャ
ビティ内に配置し、金型内で反応射出成形（ＲＩＭ）を
行って所要の形状の成形品を得る繊維強化材料の製造方
法を提案している。（特願平３−２７１５６６号、特願
平３−２７１５７０号）

【０００４】上記のように予め所望の形状に形成した繊
維を金型内に配置する場合には、表面処理剤により繊維
に表面処理を施す必要がある。これは、表面処理剤を繊
維表面に塗布することにより、金型内に配置した繊維ど
うしを緩く接着して繊維が互いに分離するのを防止し、
所望の形状に形成した繊維が型崩れするのを防止するた
めである。

【０００５】また、特に、ＦＷ法やブレイドの積層方法
で繊維予備成形体を形成する場合には、表面処理剤は、
繊維を中子に巻き付ける際の収束剤の役割を果たす。す
なわち、中子に巻き付ける最中に繊維が濡れた状態にあ
れば、繊維間での結束力が生じて繊維のばらけるのが防
止され、繊維を設計した配向状態に保持することができ
る。

【０００６】さらに、上記ＦＷ法で繊維予備成形体を形
成する場合には、ロールから引き出した繊維をアイを通
した後中子に巻き付けるが、アイを通過する前に繊維を
表面処理剤を含浸することにより、アイの部分での摩擦
が減少され、繊維のほつれが防止される。

【０００７】さらにまた、表面処理剤を塗布することに
より、繊維とマトリクス樹脂の濡れが良好になり、その
界面の接着性が向上する。

【０００８】従来、ポリアミド樹脂をマトリクス樹脂と
して繊維強化構造材料を成形する場合、上記表面処理剤
として、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ナイロン、
あるいはアルコールと水の両方に可溶性を有するナイロ
ンが使用されていた。

【０００９】例えば、上記特開昭６３−２１２５１４号
では、アルコールと水の両方に可溶なナイロンである東
レ社製のＡＱナイロン（Ａ−７０）を使用して表面処理
することが開示されている。この表面処理材料は融点が
１００℃、ガラス転位点が４０℃である。また、２５
％，６５ＲＨでの平衡吸湿率が２２％である。

【００１０】ここで融点とは、樹脂が容易に変形を開始
する温度を定義するものである。本願では、昇温速度１
０℃／ｍｉｎの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で樹脂が溶
解時の溶解熱ピークを表し、そのピーク時の温度をい
う。

【００１１】また、ガラス転位温度とは、材料がガラス
化する温度をいう

【００１２】さらに、２５℃，６５ＲＨでの平衡吸湿率
とは、２５℃，６５ＲＨ％で放置し、その水分率が平衡
に達した時の水分率をいう。

【００１３】この東レ社製のＡＱナイロン（Ａ−７０）
の他にも種々の表面処理剤があるが、従来、ポリアミド
樹脂をマトリクス樹脂として繊維強化構造材料を成形す
る場合に使用されていた表面処理材剤は、融点が８０〜
１１５℃程度、ガラス転位温度が３５〜５５℃程度、２
５℃，６５ＲＨでの平衡吸湿率が１４〜２５％程度であ
った。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリアミド樹
脂をマトリクス材料として反応射出成形により繊維強化
構造材料を形成する場合に、上記のような特性の表面処
理剤を使用すると下記の不都合が生じる。

【００１５】まず、表面処理剤の融点（８０〜１１５℃
程度）は、反応射出成形における金型温度（１４０〜１
６０℃程度）よりも低温であるため、表面処理剤を含浸
した樹脂を金型内に配置すると、表面処理剤は繊維を伝
わって流動してしまい、繊維表面の表面処理剤と繊維と
樹脂の界面の接着硬化が不均一となる。

【００１６】また、上記のように表面処理剤のガラス転
位点は３５〜５５℃程度であるため、常温（２５℃程
度）でガラス化してしまい柔軟性が低下する。そのた
め、繊維に含浸した後の繊維予備成形体を屈曲等した場
合に表面処理剤が剥離することがある。

【００１７】このように、従来のポリアミド樹脂からな
る繊維強化材料では、表面処理剤の特性が原因で繊維へ
の表面処理剤の付着状態が不均一となり、繊維とポリア
ミド樹脂の接着が不均一となって完成した繊維強化構造
材料の物性が低下する場合があった。

【００１８】一方、上記のように表面処理剤が高い平衡
吸湿率（１４〜２５％）を有する場合、ＲＩＭナイロン
の原料中の触媒は水と反応するため、表面処理剤中に存
在する水が重合阻害を起こすことがある。この場合も完
成した繊維強化構造材料の物性の低下につながる。

【００１９】本発明は、かかる従来のポリアミド樹脂か
らなる繊維強化構造材料における問題に鑑み、強化繊維
への表面処理剤の付着状態を安定化することにより、繊
維強化構造材料の物性の向上を図ることを目的としてな
されたものである。また、本発明は、重合阻害を防止す
ることにより、ポリアミド樹脂からなる繊維強化構造材
料の物性の向上を図ることを目的としてなされたもので
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
になされた発明は、アルコール可溶性のナイロン表面処
理剤で表面処理した強化繊維がその内部に配置されかつ
昇温された金型内にモノマーを注入し、このモノマーに
反応を起こさせてマトリックスであるポリアミドを金型
内で重合する反応射出成形によって得られる繊維強化構
造材料であって、上記ナイロン表面処理剤の融点が１３
５℃〜２００℃であり、かつ平衡吸湿率が０．１％〜１
３％であることを特徴とする繊維強化構造材料、であ
る。

【００２１】この発明において、ナイロン表面処理剤の
ガラス転移点は−４８℃〜２５℃が好ましい。

【００２２】

【作用】この繊維強化構造材料では、ナイロン表面処理
剤の融点が１３５℃〜２００℃であるため、反応射出成
形時に金型温度を昇温しても表面処理剤が軟化して繊維
の表面を流動することがなく、表面処理剤は繊維表面に
均一に付着する。このため、この繊維強化構造材料では
繊維と樹脂との界面が均一に接着硬化し、良好な物性を
有する。また、この繊維強化構造材料ではナイロン表面
処理剤の平衡吸湿率が０．１％〜１３％であるため、反
応射出成形時に表面処理剤中の水分により重合が阻害さ
れず、良好な物性を有する。

【００２３】また、この繊維強化構造材料においてナイ
ロン表面処理剤のガラス転移点が−４８℃〜２５℃とさ
れれば、常温でガラス化せずに柔軟性を備えているの
で、繊維予備成形体が変形した場合でも、ナイロン表面
処理剤が繊維から剥離してしまうことがない。

【００２４】

【実施例】次に、図面に示す実施例に基づいて、本発明
について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例
に係る繊維強化構造材料の実施例を示している。この第
１実施例に係る繊維強化構造材料１は、連続繊維２を強
化繊維としてポリアミド樹脂３を反応射出成形してなる
Ｕ字状に湾曲した管体である。また、連続繊維２を表面
処理する表面処理剤は、アルコール可溶性のナイロン表
面処理剤である。

【００２５】本実施例では、マトリクス樹脂を構成する
ポリアミド樹脂として、ＲＩＭナイロンを使用してい
る。このＲＩＭナイロンは、金型内に重合触媒と重合開
始剤とを含む溶融したω−ラクタム類を注入し、これを
加熱によりポリアミド重合とするモノマーキャスティン
グ法により形成される。

【００２６】上記モノマーであるω−ラクタム類として
は、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ω−エナントラ
クタム、ε−カプロラクタム、ω−カプリロラクタム、
ω−ペラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウ
ンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはそれ
らのｃ−アルキル置換−ω−ラクタム、並びにこれらの
二種類以上のω−ラクタムの混合物があげられる。ま
た、ω−ラクタムは必要に応じて改良成分（ソフト成
分）を含むことができる。このソフト成分は分子中に使
用する開始剤と反応する官能基を有し、しかも、Ｔｇの
低い化合物で、通常の官能基を有するポリエーテルや液
状ポリブタジエンなどが使用される。

【００２７】上記ω−ラクタム類として使用される市販
の原料としては、宇部興産社製のＲＩＭナイロンＵＸ−
７５等がある。これはアルカリ触媒とカプロラクタムか
らなるＡ成分と、ソフト成分を含むプレポリマーとカプ
ロラクタムとからなるＢ成分とから構成されている。

【００２８】上記重合触媒としては、水酸化ナトリウム
が好ましいが、その他のナトリウム、カリウム、水素化
リチウム等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用する
ことができる。その添加量はω−ラクタムに対して０．
１〜０．５モル％の範囲が好ましい。

【００２９】また、上記重合開始剤（活性剤）として
は、Ｎ−アセチル−ε−カプロラクタムが用いられる
が、その他のトリアリルイソシアヌレート、Ｎ−置換エ
チレンイミン誘導体、１・１’−カルボニルビスアジリ
ジン、オキサゾリン誘導体、２−（Ｎ−フェニルベンズ
イミドイル）アセトアニリド、２−（Ｎ−フェニルベン
ズイミドイル）アセトアニリド、２−Ｎ−モリホリノ−
ヘクロヘキサン−１，３−ジカルボキサニリド等の公知
のイソシアート、カルボイミド等の化合物を用いること
ができる。

【００３０】上記重合開始剤の添加量はω−ラクタムの
量に対して０．０５〜１．０モル％の範囲にあることが
好ましい。

【００３１】また、連続繊維はカーボン繊維、ガラス繊
維、アラミノド繊維、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、
アモルファス金属繊維、有機繊維等を用いることができ
る。

【００３２】上記アルコール可溶性のナイロン表面処理
剤は、融点が１３５℃〜２００℃であり、２５℃，６５
ＲＨの平衡吸湿率が０．１％〜１３％である。また、こ
の表面処理剤のガラス転位点は−４８〜２５℃である。
第１実施例では、この表面処理剤をメタノールに溶融
し、０．５％の濃度に調整して使用している。

【００３３】上記アルコール可溶性のナイロン表面処理
剤は、ナイロンの重合の際に異種のアミノカルボンさん
または塩基酸とジアミンを混合、重合することにより得
られる共重合ナイロン、６ナイロン、６６ナイロン、１
２ナイロンの共重合ナイロン、あるいは６ナイロンにメ
トキシメチル基を付加して得られたもの等がある。ただ
し、アルコール可溶性のナイロン表面処理剤はこれらに
限定されるものではなく、融点と平衡吸湿率が上記の数
値範囲にあればよい。

【００３４】次に、第１実施例に係る繊維強化構造材料
の製造方法を図２に基づいて説明する。まず、図２
（Ａ）に示すように、マンドレル５に中子を構成する可
撓性チューブ６を被せる。この可撓性チューブ６は、ナ
イロン、セロファン、ゴム、ポリエステル、ポリエーテ
ルケトン等のチューブ状のものが用いられる。なお、ウ
レタンフォーム等の弾性体からなる中実体を中子として
使用してもよく、この場合マンドレルは不要である。

【００３５】上記マンドレル５は、駆動手段（図示せ
ず）により駆動されて、回転作動及び軸線方向の直線往
復作動を行う。なお、マンドレル５側を作動させず、繊
維巻き付け側を回転及び直線往復作動させてもよい。

【００３６】一方、連続繊維２をロール８から引き出
し、アイ９、テンションロール１０を通した後、表面処
理剤１２を貯液している容器１３に通し、繊維７を表面
処理剤１２に浸漬する。この表面処理剤１２に浸漬した
繊維７を再びアイ１０を介して上記回転及び直線往復作
動するマンドレルに連続的に供給して繊維７を可撓性チ
ューブ６の外周面に巻き付けていく。

【００３７】繊維７の所定の巻き付けが終了して繊維予
備成形体１４（レイアップ）を製作した後、図２（Ｂ）
に示すように、この繊維予備形成体１４を可撓性チュー
ブ６と共にマンドレル５から引き抜く。

【００３８】このレイアップ成型作業として、上記のよ
うになＦＷ法を用いる他、強化繊維をスリーブ状に織っ
てブレイドを製作し、このブレイドをマンドレルに可撓
性チューブを被せたものに必要層数積層する方法を用い
てもよい。この場合、レイアップ製作後に、マンドレル
を抜くのは上記ＦＷ法の場合と同様である。なお、この
ようにブレイドの積層によりレイアップを製作する場
合、ナイロン表面処理剤は、ブレイドを織る直前に浸漬
してもよく、また、ブレイドを積層する前に浸漬しても
よい。

【００３９】次に、図２（Ｃ）に示すように、Ｕ字型と
した金型１５Ａのキャビティ１６の形状に沿うように繊
維予備形成体１４を手で屈曲した後、キャビティ１６内
に配置する。

【００４０】このとき第１実施例では、上記のようにガ
ラス転位点が−４８〜２５℃のナイロン表面処理剤１２
を使用しているため、常温では連続繊維２の表面のナイ
ロン表面処理剤１２はガラス化しておらず充分な柔軟性
を有する。そのため繊維予備形成体１４を折り曲げして
変形させた場合にも、ナイロン表面処理剤１２が連続繊
維２から剥離してしまうことがない。

【００４１】次に、図２（Ｄ）で示すように、繊維予備
形成体１４を配置したキャビティ１６内を真空ポンプ
（図示せず）で減圧しつつ、金型の温度を１５０℃に昇
温し、かつ、可撓性チューブ６の内部に圧力をかけなが
ら上記宇部興産社製ＲＩＭナイロンＵＸ−７５をキャビ
ティ１６内に注入し、以下のようにして反応射出成形
（ＲＩＭ）を行う。

【００４２】まず、所要量のＲＩＭナイロンＵＸ−７５
を２つの容器に分けて入れ、一方には重合触媒を添加し
て反応溶液（Ａ液）を調整し、他方には重合開始剤と活
性調整剤を添加して反応溶液（Ｂ液）を調整する。この
Ａ液、Ｂ液を２液反応射出形成装置のミキシングヘッド
（図示せず）で混合させ、混合液を注入口１７を介して
直ちに上記金型１５Ａ，１５Ｂのキャビティ１６内に注
入する。注入された混合液はキャビティ１６内に配置し
た繊維予備形成体１４に含浸しながら反応を生じ、１〜
５分間重合反応を行って、混合液が硬化する。硬化後、
金型１５Ａ，１５Ｂを開いて成形された繊維強化構造材
料１を取り出す。

【００４３】第１実施例では、上記のようにナイロン表
面処理剤１２の融点が１３５℃〜２００℃であるため、
反応射出成形時に金型温度を１５０℃に昇温しても、ナ
イロン表面処理剤１２が繊維７の表面を流動してしまう
ことがない。よって、第１実施例では、繊維と樹脂の界
面は均一に接着硬化し、完成した樹脂強化構造材料１は
良好な物性を有する。

【００４４】また、第１実施例では、上記のようにナイ
ロン表面処理剤１２の平衡吸湿率が０．１〜１３％であ
るため、上記反応射出成形時にナイロン表面処理剤１２
中の水分により重合が阻害されない。第１実施例では、
このように重合が阻害されないことによっても、完成し
た繊維強化構造材料１は良好な物性が有する。

【００４５】図３は、本発明の第２実施例に係る繊維強
化構造材料２１を示している。この第２実施例に係る繊
維強化構造材料２１は、連続繊維２０（繊維長さ５０ｍ
ｍ以上）を平織りしたクロス２２を強化繊維としてポリ
アミド樹脂３を使用して反応射出成形してなり、直方体
状である。

【００４６】第２実施例では、上記クロス２２として東
邦レーヨン社製のカーボン繊維クロスＷ３１０１（３０
００フィラメント平織）を使用している。ただし、クロ
ス２２はカーボン繊維に限定されずガラス繊維、アラミ
ノド繊維、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、アモルファ
ス金属繊維、有機繊維等のブレイドを使用してもよい。

【００４７】また、第２実施例では、マトリクス樹脂を
構成するポリアミド樹脂３として上記第１実施例と同様
に、宇部興産社製ＲＩＭナイロンＵＸ−７５を使用して
いる。

【００４８】さらに、第２実施例では、ナイロン表面処
理剤は、第１実施例と同様に、融点が１３５℃〜２００
℃、ガラス転位点が−４８〜２５℃、２５℃，６５ＲＨ
の平衡吸湿率が０．１％〜１３％のアルコール可溶性ナ
イロン表面処理剤を使用している。

【００４９】次に、第２実施例に係る繊維強化構造材料
の製造方法に図４に基づいて説明する。まず、図４
（Ａ）に示すように、同一形状の長方形状としたクロス
２２をナイロン表面処理剤１２に浸漬した後、金型２４
Ａのキャビティ１６に複数層積層する。

【００５０】次に、図４（Ｂ）に示すように、クロス２
２を配置した後、上記第１実施例と同様に宇部興産社製
ＲＩＭナイロンＵＸ−７５を圧力をかけて注入し、反応
射出成形を行う。このとき、第１実施例と同様に金型２
４Ａ，２４Ｂの温度を１５０℃、重合時間を５分とす
る。

【００５１】上記のように第２実施例においてもナイロ
ン表面処理剤１２の融点が１３５℃〜１５０℃であるた
め、金型温度が昇温しても、ナイロン表面処理剤１２が
軟化してブレイド２２を構成する繊維の表面を流動する
ことがない。よって、第２実施例では、連続繊維２０と
樹脂３の界面は均一に接着硬化し、完成した樹脂強化構
造材料２１は良好な物性を有する。

【００５２】また、第１実施例では、上記のようにナイ
ロン表面処理剤１２の平衡吸湿率が０．１〜１３％であ
るため、上記反応射出成形時にナイロン表面処理剤１２
中の水分により重合が阻害されず、完成した繊維強化構
造材料２１は良好な物性を有する。

【００５３】図５は、本発明の第３実施例を示してい
る。この第２実施例に係る繊維強化構造材料３１は、短
繊維３２（繊維長５０ｍｍ以下）を強化繊維としてポリ
アミド樹脂３を反応射出成形してなる直方体状である。

【００５４】第３実施例では、短繊維３２としてカーボ
ン繊維を使用し、マトリクス樹脂としてて宇部興産社製
ＲＩＭナイロンＵＸ−７５を使用している。また、ナイ
ロン表面処理剤も上記第１及び第２実施例と同様に、融
点が１３５℃〜２００℃であって、２５℃，６５ＲＨの
平衡吸湿率は０．１％〜１３％のアルコール可溶性ナイ
ロン表面処理剤を使用している。

【００５５】この第３実施例の繊維強化構造材料３１
は、ナイロン表面処理剤に含浸して前処理を施した短繊
維３２を上記ＲＩＭナイロンＵＸ−７５のＡ成分、Ｂ成
分に混合し、強化繊維を配置していない金型のキャビテ
ィで反応射出成形して製造している。この反応射出成形
時の、金型温度は１５０℃、重合時間は５分程度であ
る。

【００５６】この繊維強化構造材料３１では、ナイロン
表面処理剤の軟化温度が１３５〜２００℃であるため、
反応射出時の原料温度は９０℃であり、ナイロン表面処
理剤が軟化して繊維鏡面を流動することがなく、完成し
た樹脂強化構造材料は良好な物性を有する。

【００５７】また、第１実施例では、上記のようにナイ
ロン表面処理剤の平衡吸湿率が０．１〜１３％であり反
応射出成形時あるいは原料の保管時にナイロン表面処理
剤中の水分により重合が阻害されないため、完成した繊
維強化構造材料は良好な物性な物性が得られる。

【００５８】

【実験例】本発明の効果を確認するための実験を行っ
た。以下の実験のため、表１に示す６種類の表面処理剤
を準備した。

【００５９】

【表１】

【００６０】なお、上記表１中、破断伸度は、厚さ１５
０〜２５０ミクロン、初期長さ５０ｍｍのホットプレス
フィルムを製作し、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで破断
したときの長さの初期長さに対する割合で表している。

【００６１】上記第１実施例から第３実施例では、表面
処理剤の融点を１３５℃〜２００℃、２５℃，６５ＲＨ
の平衡吸湿率は０．１％〜１３％としているが、表１の
６種類のナイロン表面処理剤Ａ〜Ｘと上記実施例におい
て使用したナイロン表面処理剤の関係は下記の通りであ
る。

【００６２】ナイロン表面処理剤Ａ，Ｂ，Ｃ：融点及び
２５℃，６５％ＲＨの平均吸湿率を実施例の範囲に設定 ナイロン表面処理剤Ｄ：表面処理剤の融点のみを実施例
の範囲に設定 ナイロン表面処理剤Ｅ：表面処理剤の２５℃，６５％Ｒ
Ｈの平均吸湿率のみを実施例の範囲に設定 ナイロン表面処理剤Ｘ：表面処理財の融点及び２５℃，
６５％ＲＨの平均吸湿率を上記実施例の範囲外に設定

【００６３】また、実験に先立って、以下のようにして
上記表面処理剤Ａ〜Ｘの強化繊維に対する付着のばらつ
きの程度を調べた。

【００６４】まず、上記表面処理剤Ａ〜Ｘの０．５％ア
ルコール溶液に、カーボン繊維のブレイド（６Ｋブレイ
ド、６４打、直径１６ｍｍで繊維角度２０゜）を浸漬
し、図６に示すように、長さ１８００ｍｍ、直径１６ｍ
ｍのＵ字型パイプ３５を形成して金型３６Ａ，３６Ｂの
キャビティ１６に配置する。次に、金型３６Ａ，３６Ｂ
の温度を１５０℃まで昇温し、１０分間保持した。冷却
後、図６中ａ１〜ａ５で示す５箇所について、窒素流通
下での熱重量分析（ＴＧＡ）により表面処理剤Ａ〜Ｘの
付着量を測定した。なお、この熱重量分析では、昇温速
度を１０℃／ｍｉｎとして５００℃まで昇温した。測定
結果を表２に示す。

【００６５】

【表２】

【００６６】この表２より、融点を１３５℃〜２００℃
の範囲に設定している表面処理剤Ａ〜Ｄでは、強化繊維
の表面に均一に付着していることが確認できる。

【００６７】（実験１）実験１では、第２実施例に対応
する実験例１から実験例５の繊維強化構造材料の物性を
調べた。また、実験１では比較例１の繊維強化構造材料
を用意した。

【００６８】実験例１〜実験例５では、下記の表２に示
すように表面処理剤Ａ〜表面処理剤Ｅを使用した。ま
た、比較例１では、表面処理剤Ｘを使用した。実験例１
〜実験例５及び比較例１の繊維強化構造材料は、上記の
ように表面処理剤の特性のみを異ならせ、その他の条件
は下記のように統一している。

【００６９】すなわち、実験例１〜実験例５及び比較例
１とも、東邦レーヨン社製カーボン繊維クロスＷ３１０
１（３０００フィラメントの平織クロス）を２０層金型
内に積層し、宇部興産社製ＲＩＭナイロンＵＸ−７５の
Ａ成分、Ｂ成分を９０℃で加熱溶融し、この溶融したＡ
成分、Ｂ成分を金型のキャビティ内に注型して重合反応
させて平板を製造した。この際、金型の温度は１５０℃
とし重合時間は５分とした。また、完成した樹脂強化構
造材料の寸法は、幅Ｗが１０ｍｍ、長さＬが１５０ｍ
ｍ、厚さＴが４ｍｍである。（図３参照）

【００７０】この実験１では、上記記実験例１〜実験例
５及び比較例１に係る繊維強化構造材料について、ＪＩ
Ｓ−Ｋ７０５５に準じて３点曲げ試験を行い、破壊たわ
み量、曲げ弾性率及び曲げ強度を調べた。この３点曲げ
試験では、図７に示すように、各実験例及び比較例の繊
維強化構造材料３６をサンプル支持長さ（スパン長さ）
８０ｍｍで支持台３７に支持し、このスパン長さの中間
に力を加えてテストスピード２．５ｍｍ／ｍｉｎで３点
曲げを行った。実験１の結果は、表３に示すとおりであ
る。なお、表３中の値は、各実験例及び比較例につい
て、１２個のサンプルについて測定した結果の平均値で
ある。

【００７１】

【表３】

【００７２】上記表３より、融点が１３５℃〜２００℃
の範囲にあるナイロン表面処理剤Ａ〜Ｄを使用した実験
例１〜実験例４と、融点がこの範囲にないナイロン表面
処理剤Ｘを使用した比較例１を比較すると、破壊たわみ
量、曲げ弾性率、曲げ強度のいずれの値も、実験例１〜
実験例４の方が比較例１より高い。このことから、融点
が１３５〜２００℃の表面処理剤を用いる方と完成した
繊維強化構造材料の物性が良好であることが確認でき
る。

【００７３】また、上記表３より、２５℃，６５％ＲＨ
の平衡吸湿率が０．１〜１３％の範囲にあるナイロン表
面処理剤Ａ〜Ｃ，Ｅを使用した実験例１〜実験例３及び
実験例５と、２５℃，６５％ＲＨの平衡吸湿率がこの範
囲にないナイロン表面処理剤Ｘを使用した比較例１を比
較すると、破壊たわみ量、曲げ弾性率、曲げ強度のいず
れの値も、実験例１〜実験例４の方が比較例１より高
い。このことから、２５℃，６５％ＲＨの平衡吸湿率が
０．１〜１３％の範囲のナイロン表面処理剤を用いる方
が、完成した繊維強化構造材料の物性が良好であること
を確認できる。

【００７４】（実験２）実験２では、第３実施例に対応
する実験例６の繊維強化構造材料について物性を調べ
た。

【００７５】この実験２では、実験例１１と比較例２の
２種類の繊維強化構造材料を供試した。実験例１１では
表面処理剤として上記した表面処理剤Ｂを使用する一
方、比較例２では表面処理剤Ｘを使用しており、その他
の条件は実験例１１と比較例２とで統一している。

【００７６】すなわち、実験例１１、比較例２とも表面
処理剤に含浸して前処理を施した短繊維を上記ＲＩＭナ
イロンＵＸ−７５のＡ成分、Ｂ成分に混合し、強化繊維
を配置していない金型のキャビティで反応射出成形して
製造している。この際、金型温度１５０℃、重合時間５
分に統一している。また、完成した繊維強化構造材料
は、上記実験１と同様に、幅Ｗが１０ｍｍ、長さＬが１
５０ｍｍ、厚さＴが４ｍｍの直方体形状である。

【００７７】上記実験例７と比較例２に係る繊維強化構
造材料について、実験１と同様に、ＪＩＳ−Ｋ７０５５
に準じて３点曲げ試験を行い、破壊たわみ量、曲げ弾性
率及び曲げ強度を調べた。この実験２の結果は、表４に
示すとおりである。なお、表４中の数値は、実験例７と
比較例２のそれぞれについて５個のサンプルを測定した
結果の平均値である。

【００７８】

【表４】

【００７９】上記表３より、融点が１３５℃〜２００％
の範囲にあり、２５℃，６５％ＲＨの平衡吸湿率が０．
１〜１３％の範囲にある表面処理剤Ｂを使用した実験例
１１と、融点、平衡吸湿率ともこの範囲にない表面処理
剤Ｘを使用した比較例２を比較すると、破壊たわみ量、
曲げ弾性率、曲げ強度のいずれの値も、実験例１１の方
が比較例２より高い。このことから、強化繊維が短繊維
の場合も、融点が１３５℃〜２００℃、２５℃，６５％
ＲＨの平衡吸湿率が０．１〜１３％の範囲にある表面処
理剤を用いると、完成した繊維強化構造材料の物性が良
好であることを確認できる。

【００８０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の繊維強化構造材料では、ナイロン表面処理剤の融点が
１３５℃〜２００℃であるため、反応射出成形時に金型
温度を昇温しても表面処理剤が軟化して繊維の表面を流
動することがなく、表面処理剤は繊維表面に均一に付着
する。このため、この繊維強化構造材料では繊維と樹脂
との界面が均一に接着硬化し、良好な物性を有する。

【００８１】また、この繊維強化構造材料では、ナイロ
ン表面処理剤の平衡吸湿率が０．１％〜１３％であるた
め、反応射出成形時に表面処理剤中の水分により重合が
阻害されず、良好な物性を有する。このような繊維強化
構造材料は、テニスなどのラケットフレーム、テントフ
レーム用ポール、構造材料用パイプ等の種々の用途に好
適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る繊維強化構造材料
を示す概略斜視図である。

【図２】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は第１実施
例の繊維強化構造材料の製造方法を示す概略図である。

【図３】 本発明の第２実施例に係る繊維強化構造材料
を示す概略斜視図である。

【図４】 （Ａ），（Ｂ）は第２実施例の繊維強化構造
材料の製造方法を示す概略図である。

【図５】 本発明の第３実施例に係る繊維強化構造材料
を示す概略斜視図である。

【図６】 ナイロン表面処理材料の繊維への付着のばら
つきの測定を説明するための概略図である。

【図７】 ３点曲げ試験を示す概略図である。

【符号の説明】

１，２１，３１ 繊維強化構造材料 ２ 連続繊維 ３ ポリアミド樹脂 ２２ ブレイド ３２ 短繊維

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｃ０８Ｌ 77:00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルコール可溶性のナイロン表面処理剤
   で表面処理した強化繊維がその内部に配置されかつ昇温
   された金型内にモノマーを注入し、このモノマーに反応
   を起こさせてマトリックスであるポリアミドを金型内で
   重合する反応射出成形によって得られる繊維強化構造材
   料であって、 上記ナイロン表面処理剤の融点が１３５℃〜２００℃で
   あり、かつ平衡吸湿率が０．１％〜１３％であることを
   特徴とする繊維強化構造材料。
2. 【請求項２】 上記ナイロン表面処理剤のガラス転移点
   が−４８℃〜２５℃である請求項１に記載の繊維強化構
   造材料。