JP6633569B2 - 繊維−マトリックス半完成製品 - Google Patents

Description

本発明は、単一層であり、難燃性であり、かつポリアミドベースである繊維−マトリックス半完成製品、その製造のためのプロセス、およびその使用に関する。

本発明に関連して、繊維−マトリックス半完成製品とは、その中で半完成繊維製品プライとして供せられた繊維、繊維束、またはフィラメントの形態の繊維材料が保護用およびプライの位置決め用（ply-determining）の熱可塑性プラスチックマトリックスによって包み込まれている半完成繊維製品から作られた複合材料である。そのような繊維−マトリックス半完成製品は、繊維複合材料、複合材料、またはオルガノシートなどの各種の用語でも呼ばれている。

繊維−マトリックス半完成製品は、例えばＢｏｎｄ−Ｌａｍｉｎａｔｅｓ ＧｍｂＨ（Ｂｒｉｌｏｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）により、Ｔｅｐｅｘ（登録商標）の名称のシートの形状で今日でも大量生産されている。これらのシートの形態の繊維−マトリックス半完成製品は、それらから製造される構成材に要求される技術的性能を既にすべて備えている。最終的には、例えば、自動車で採用される最終構成材を得るためのシートの形態の繊維−マトリックス半完成製品の加工は、さらなる加工工程、特に成形、分割、接合、補強などで実施される。

繊維−マトリックス半完成製品の織物補強では、織物の半完成製品が採用され、そこでは無数の個別のフィラメントが適切に相互連結されている。それらは、具体的には、エンドレス繊維および任意選択の長繊維をベースとする、シート様の織物半完成製品、好ましくは布である。

織物半完成製品のために使用されるエンドレス繊維は、軽量で高い機械的性能を特徴としている。それらは、好ましくは工業用繊維、特にガラス繊維および炭素繊維である。

高い異方性が、繊維−マトリックス半完成製品中で織物補強として採用される織物半完成製品の特色である。特に構造および半構造用途で使用するための極めて軽量な構成要素となり得る繊維−マトリックス半完成製品の製造を可能とするのは、まさにこの異方性、すなわち織物半完成製品の方向特異性のある性質、例えば高い質量特異性の強度およびねじれ剛性である。

しかしながら、（特許文献１）によれば、従来技術のプロセスでは、より細かく検査すると層構造を明らかに示す繊維−マトリックス半完成製品が得られていた。そこでは、それを用いて相互貫入ネットワークを形成するために織物半完成製品を包み込み、埋め込まれていたマトリックス樹脂組成物が、表面の樹脂組成物とは異なっている。後者は、繊維材料を含まないか、または（特許文献１）にあるように、異なるポリアミドを含んでいるかのいずれかである。

（特許文献２）では、繊維−マトリックス半完成製品において、表面樹脂組成物とマトリックス樹脂組成物とを区別している。

最後に、（特許文献３）または他に（特許文献４）では、その実施例において、フィルムから複合材料を層状に構成したことが記載されている。

しかしながら、その出願のさらなる文脈において複合材料としてさらに記載されている、精密に層化された繊維−マトリックス半完成製品の構成は、機械的な応力がかかる物品の製造に採用すると層間剥離を起こす可能性があり、これは、ＩＳＯ １７８に従う曲げ試験で曲げ強度が低下することからも明らかである。採用されるマトリックス樹脂中の添加剤、例えば難燃用添加剤が原因で、マトリックスポリマーの繊維材料に対する接着性が不十分または低下する危険性も存在する。

国際公開第２０１０／１３２ ３３５Ａ１号パンフレット 国際公開第２０１２／１３２ ３９９Ａ１号パンフレット 欧州特許出願公開第１９２３４２０Ａ１号明細書 国際公開第２０１２／０５８ ３７９Ａ１号パンフレット

したがって、従来技術から進めて、本発明が対象とする問題は、層間剥離を起こしにくい難燃性の繊維−マトリックス半完成製品を提供することであり、そこでは、難燃用添加剤を使用してもマトリックスポリマーの繊維材料に対する接着性が保持され、ここで、接合性の判定基準は同等以上の曲げ強度であり、ここでの「同等」という用語は、非難燃性の組成物の参照値から偏差が±３％を超えないことを意味していると理解されたい。

その問題の解決法および本発明の主題は、繊維−マトリックス半完成製品であって、
エンドレス繊維から作られた１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを含み、および
すべての半完成繊維製品プライの全体が、マトリックスポリマーとしての、成分Ａ）ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って２５℃で測定されて２．０〜４．０の範囲のｍ−クレゾール中相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミドを含むコンパウンド物で含浸させ、および
この繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率および１５％未満の空気またはガスの容積分率を有し、
成分Ａ）の１００質量部を基準にして、そのコンパウンド物が、成分Ｂ）として５〜１００質量部、好ましくは１０〜６５質量部、特に好ましくは２０〜６０質量部の少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２が、同一であるかまたは異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはＣ_６〜Ｃ_１０−アリールを表し、
Ｒ^３が、直鎖状もしくは分岐状のＣ_１〜Ｃ_１０−アルキレン、Ｃ_６〜Ｃ_１０−アリーレン、もしくはＣ_１〜Ｃ_６−アルキルアリーレン、またはアリール−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキレンを表し、
Ｍが、アルミニウム、亜鉛、もしくはチタン、および／またはプロトン化された窒素塩基であり、
ｍが、１〜４の整数であり、
ｎが、１〜３の整数であり、
ｘが、１および２であり、および
式（ＩＩ）中のｎ、ｘおよびｍが同時に整数のみを取り得、それにより、式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩が全体として電荷を有さず、およびその半完成繊維製品プライが、織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、またはこれらの材料の混合物の形態のエンドレス繊維を含む）
ならびに／またはそれらのポリマーをさらに含む、繊維−マトリックス半完成製品である。

従来技術とは対照的に、本発明による難燃性の繊維−マトリックス半完成製品では、その半完成繊維製品プライがマトリックスポリマーを用いて均質に含浸および圧密化され、その結果、それらの層の層間剥離がほとんど回避される。圧密化のレベルが高いため、マトリックス樹脂組成物と表面樹脂組成物との間を区別することはもはや不可能であり、マトリックスポリマーの繊維材料に対する接着性は、本発明で採用される難燃剤を添加しても大きく低下しない。

本出願に関連して、ＩＳＯ １７８に従う曲げ強度を層間剥離の目安として使用する。８０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの寸法を有する試験片を、それらの両末端を２つの支持上に置き、その中心に曲げ用のラムで荷重をかける（Ｂｏｄｏ Ｃａｒｌｏｗｉｔｚ：Ｔａｂｅｌｌａｒｉｓｃｈｅ Ｕｅｂｅｒｓｉｃｈｔ ｕｅｂｅｒ ｄｉｅ Ｐｒｕｅｆｕｎｇ ｖｏｎ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅｎ，６ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｇｉｅｓｅｌ−Ｖｅｒｌａｇ ｆｕｅｒ Ｐｕｂｌｉｚｉｔａｅｔ，１９９２，ｐｐ．１６−１７）。そこで、曲げ強度での高い値は、マトリックスポリマーの繊維材料に対する付着性が良好であり、そのために層間剥離が少ないことを表している。

疑問を避けるために注記すれば、層の単一性は、繊維−マトリックス半完成製品全体、すなわち上側表面と下側表面との間の領域についての半完成繊維製品プライに付随する特性の全部、それらの基本重量、ポリアミド化合物、繊維の容積分率および空気またはガスの容積分率によって定義される。本発明で使用するための繊維マトリックス半完成製品では、含浸プロセスおよび圧密化の結果として、それらの特性がその中に均質に存在しているという特徴を有しているのが好ましい。均質な含浸／圧密化とは、具体的には、本発明による繊維−マトリックス半完成製品の内部、すなわち２つの表面間の領域において、先に引用／主張した範囲から外れた空気またはガスの容積分率または繊維材料の容積分率を有する領域または区分が存在しないという事実を意味していると理解されたい（ここで、表面から深さ５０μｍまでの領域が特に適切である）。

疑問を避けるためにさらなる注記をすれば、一般的な事項または好ましい範囲内ということで言及されたすべての定義およびパラメーターは、任意の希望の組合せで取り込まれる。本出願に関連して、引用される標準は、出願日に施行されている版を意味していると理解されたい。

本発明で使用するためのポリアミドは、１種のモノマーのみから構成されていてもよく、または少なくとも２種のポリアミドの混合物（コポリマー、ターポリマーなど）から構成されていてもよい。しかしながら、本発明では、「ポリアミド」という用語には、少なくとも２種の異なるポリアミドの物理的混合物も包含される。

しかしながら、本発明は、単一層繊維−マトリックス半完成製品を製造するためのプロセスもさらに提供し、それは、
ａ）エンドレス繊維から作られた１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくは２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくは２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを準備する工程、
ｂ）成分Ａ）として、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って２５℃で測定されて２．０〜４．０の範囲、好ましくは２．２〜３．５の範囲、極めて特に好ましくは２．４〜３．１の範囲のｍ−クレゾール中相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミドを含むコンパウンド物を準備する工程、
ｃ）前記コンパウンド物をすべての半完成繊維製品プライの全体に適用する工程、
ｄ）ポリアミドのコンパウンド物を備えたすべての半完成繊維製品プライの全体に対して、そのコンパウンド物中の少なくとも１種のポリアミドの溶融温度以上の温度および追加の圧力を作用させることにより、そのコンパウンド物を備えたすべての半完成繊維製品プライの全体を含浸および圧密化させて、２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の空気またはガスの容積分率を有する複合材料を得る工程、
ｅ）冷却／固化させて、繊維−マトリックス半完成製品を得る工程
を含み、
成分Ａ）の１００質量部を基準にして、そのコンパウンド物が、成分Ｂ）として５〜１００質量部、好ましくは１０〜６５質量部、特に好ましくは２０〜６０質量部の少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２が、同一であるかまたは異なっており、直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはＣ_６〜Ｃ_１０−アリールを表し、
Ｒ^３が、直鎖状もしくは分岐状のＣ_１〜Ｃ_１０−アルキレン、Ｃ_６〜Ｃ_１０−アリーレン、もしくはＣ_１〜Ｃ_６−アルキルアリーレン、またはアリール−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキレンを表し、
Ｍが、アルミニウム、亜鉛、もしくはチタン、および／またはプロトン化された窒素塩基を表し、
ｍが、１〜４の整数であり、
ｎが、１〜３の整数であり、
ｘが、１および２であり、および
式（ＩＩ）中のｎ、ｘおよびｍが同時に整数のみを取り得、それにより、式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩が全体として電荷を有さず、およびその半完成繊維製品プライが、織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、またはこれらの材料の混合物の形態のエンドレス繊維を含む）
ならびに／またはそれらのポリマーをさらに含む。

成分Ｂ）を含む − かつ代替実施形態では任意選択的に成分Ｃおよび／または成分Ｄ）および／または成分Ｅ）および／または成分Ｆ）を含む − ポリアミド化合物を、そのポリアミド／コンパウンド物の融点と同じか、またはそれよりも高い温度および加圧下でその繊維材料に作用させることにより、そのポリアミド／コンパウンド物の可塑化と、それにより繊維材料の含浸とがもたらされ、それは、それに続くかまたは同時に起きる圧密化に関連して、コンパウンド物中に難燃剤が存在していても、そのマトリックスポリマーの繊維への例外的に良好な付着性を確保する。

しかしながら、本発明は、少なくとも１種の難燃性の単一層繊維−マトリックス半完成製品を含む製品もさらに提供し、その層の単一性は、半完成繊維製品プライ、基本重量、採用されるポリアミドの粘度、繊維の容積分率、および空気の容積分率に関連する先に定義された特性を総合して決められる。

しかしながら、本発明は、その単一層繊維−マトリックス半完成製品が射出成形材料と共にオーバーモールディング、アンダーモールディング、もしくはサラウンドモールディングされたか、またはモールドオンされた機能要素を有する製品もさらに提供する。後者は、圧密化の過程、または追加のプロセス工程の過程、好ましくは成形工程の過程のいずれかで、本発明による単一層繊維−マトリックス半完成製品から製造することが可能であり、補強材、好ましくはリブ形状の補強構造物または機能要素を射出成形または流動成形によって繊維−マトリックス半完成製品に組み合わせる。

ＩＳＯ １１３３に従うコンパウンド物のＭＶＲ（溶融物体積流量）は、好ましくは１ｃｍ^３／１０分〜１００ｃｍ^３／１０分の範囲、特に好ましくは５０ｃｍ^３／１０分〜１００ｃｍ^３／１０分の範囲である。ＩＳＯ １１３３に従うＭＶＲは、キャピラリー粘度計によって測定され、材料（ペレットまたは粉体）を加熱可能な円筒内で溶融させ、荷重を加えて生じる圧力下で所定のノズル（キャピラリー）内を強制的に通過させる。押し出されるポリマーの溶融物（いわゆる押出し物）の体積／質量を時間の関数として測定する。溶融物体積流量の重要な利点は、公知のピストン直径に対してピストンの移動距離を測定して、押し出された溶融物の体積が決められる単純さにある。ＭＶＲの単位はｃｍ^３／１０分である。

成分Ｃ）
好ましい実施形態では、そのコンパウンド物には、Ａ）およびＢ）に加えて、成分Ｃ）少なくとも１種のメラミンと縮合リン酸との塩が、それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にして、好ましくは１〜４０質量部の範囲の量、特に好ましくは４〜３０質量部の範囲の量、極めて特に好ましくは６〜１８質量部の範囲の量で含まれる。

好ましいのは、ポリリン酸メラミン、またはメラミンがインターカレートされた縮合リン酸のアルミニウム、亜鉛もしくはマグネシウムの塩である。後者は、例えば国際公開第２０１２／０２５３６２Ａ１号パンフレットに従って得ることが可能であり、ジンコ二リン酸ビスメラミン（欧州特許出願公開第２ ６０９ １７３Ａ１号明細書）、アルモ三リン酸ビスメラミン（欧州特許出願公開第２ ６０９ １７３Ａ１号明細書）またはポリリン酸メラミンが特に好ましい。極めて特に好ましいのは、ポリリン酸メラミン［ＣＡＳ Ｎｏ．２１８７６８−８４−４］の使用である。ポリリン酸メラミンは、広く各種の製品品質で市販されている。その例としては、Ｍｅｌａｐｕｒ（登録商標）２００／７０（ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）、およびＢｕｄｉｔ（登録商標）３１４１（Ｂｕｄｅｎｈｅｉｍ（Ｂｕｄｅｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）が挙げられる。

成分Ｃ）を採用する場合、成分Ｂ）対成分Ｃ）の重量比が９５：５〜６０：４０の範囲となるようにするのが好ましく、ここで、重量比を９０：１０〜７０：３０の範囲とするのが好ましく、重量比を８５：１５〜７５：２５の範囲とするのが特に好ましい（それぞれの場合に成分Ｂ）と成分Ｃ）とを合計したものの１００重量部を基準にしている）。

成分Ｄ）
さらなる好ましい実施形態では、そのコンパウンド物には、成分Ａ）〜Ｃ）に加えて、またはＣ）に代えて、成分Ｄ）ホウ酸亜鉛が、それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にして、好ましくは０．１〜２０質量部の範囲の量、特に好ましくは０．４〜１０質量部の範囲の量、極めて特に好ましくは１〜４質量部の範囲の量でさらに含まれる。

本発明に関連して、「ホウ酸亜鉛」という用語は、酸化亜鉛およびホウ酸から得ることが可能な物質を意味していると理解されたい。成分Ｄ）として使用するためのホウ酸亜鉛は、結晶水を含まないホウ酸亜鉛、特にＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３と、各種のホウ酸亜鉛の水和物、特にＺｎＯ・Ｂ_２Ｏ_３・２Ｈ_２Ｏおよび２ＺｎＯ・３Ｂ_２Ｏ_３・３．５Ｈ_２Ｏとの両方を包含し、結晶水を含まないホウ酸亜鉛の品質が好ましい。採用することが可能なホウ酸亜鉛の例は、以下の文献に記載されている：Ｇｍｅｌｉｎ Ｓｙｓｔ．−Ｎｒ．３２，Ｚｎ，１９２４，ｐ．２４８；Ｅｒｇ．−Ｂｄ．，１９５６，ｐｐ．９７１−９７２；Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ（４．）４，４０７−４０８，１０，９４２；Ｕｌｌｍａｎ（５．）Ａ ４，２７６；Ｗｉｎｎａｃｋｅｒ−Ｋｕｅｃｈｌｅｒ（４．）２，５５６。市販されているホウ酸亜鉛品質としては、Ｆｉｒｅｂｒａｋｅ ５００およびＦｉｒｅｂｒａｋｅ ＺＢ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｂｏｒａｘ ＧｍｂＨ（Ｓｕｌｚｂａｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）が挙げられる。

成分Ｅ）
さらなる好ましい実施形態では、そのコンパウンド物に、成分Ａ）〜Ｄ）に加えて、またはＣ）および／もしくはＤ）に代えて、Ｅ）タルクが、それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にして、好ましくは０．０１〜５０質量部の範囲の量、特に好ましくは０．５〜２０質量部の範囲の量、極めて特に好ましくは１〜１０質量部の範囲の量でさらに含まれ、微晶質タルクが特に好ましい。

タルク［ＣＡＳ Ｎｏ．１４８０７−９６−６］は、化学組成Ｍｇ_３［Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２］を有する層状ケイ酸塩であり、多形であるため、三斜晶系のタルク−１Ａとしてまたは単斜晶系のタルク−２Ｍとして結晶化する（ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｔａｌｋｕｍ）。本発明で使用するためのタルクは、例えば、Ｉｍｅｒｙｓ Ｔａｌｃ Ｇｒｏｕｐ（Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ）（Ｒｉｏ Ｔｉｎｔｏ Ｇｒｏｕｐ）からＭｉｓｔｒｏｎ（登録商標）Ｒ１０の名称で市販されている。

本発明に関連して、微晶質タルクは、国際公開第２０１４／００１１５８Ａ１号パンフレットに記載されている（その内容はすべて本開示に包含される）。本発明の１つの実施形態では、０．５〜１０μｍの範囲、好ましくは１．０〜７．５μｍの範囲、特に好ましくは１．５〜５．０μｍの範囲、極めて特に好ましくは１．８〜４．５μｍの範囲のＳｅｄｉＧｒａｐｈにより求めた中央粒径ｄ５０を有する微晶質タルクが採用される。

国際公開第２０１４／００１１５８Ａ１号パンフレットに記載されているように、本発明に関連して、本発明で使用するためのタルクの粒径は、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，Ｇｅｏｒｇｉａ，ＵＳＡ）によって供給される「Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ ５１００」を使用し、水性媒体中に完全に分散させた状態での沈降によって測定する。Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ ５１００は、当技術分野で「球相当径（ｅｓｄ）と呼ばれているサイズから所定のｅｓｄ値を引いたサイズを有する粒子の累積重量パーセントの測定値およびプロットを与える。中央粒径ｄ５０は、粒子の５０重量％がそこでｄ５０値よりも小さい球相当径を有する、粒子ｅｓｄから求めた数値である。ベースとなっている標準はＩＳＯ １３３１７−３である。

１つの実施形態では、微晶質タルクがＢＥＴ表面積で規定される。本発明で使用するための微晶質タルクは、好ましくは５〜２５ｍ^２・ｇ^−１の範囲、特に好ましくは１０〜１８ｍ^２・ｇ^−１の範囲、極めて特に好ましくは１２〜１５ｍ^２・ｇ^−１の範囲のＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７に従って求めることが可能なＢＥＴ表面積を有している。

成分Ｆ）
さらなる好ましい実施形態では、そのコンパウンド物には、成分Ａ）〜Ｅ）に加えて、またはＣ）および／もしくはＤ）および／もしくはＥ）に代えて、Ｆ）成分Ｂ）、Ｃ）、Ｄ）、Ｅ）と異なる少なくとも１種のさらなる添加剤が、それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にして、好ましくは０．０１〜１００質量部の範囲の量、特に好ましくは０．１〜５０質量部の範囲の量、極めて特に好ましくは０．３〜２５質量部の範囲の量でさらに含まれる。

本発明に関連して、好ましいさらなる添加剤としては、以下のものが挙げられる：ＵＶ安定剤、熱安定剤、染料および顔料、さらなる難燃剤（ハロゲンフリーの難燃剤が好ましい）、潤滑剤および離型剤、タルク以外の充填剤および補強剤、レーザー吸収剤、二官能または多官能の分岐または鎖延長用添加剤、ガンマ線安定剤、加水分解安定剤、酸捕捉剤、帯電防止剤、乳化剤、成核剤、可塑剤、加工助剤、流動助剤、ならびにエラストマー変性剤。成分Ｆ）として使用するための添加剤は、それぞれ単独で使用してもよく、または混合物の形態もしくはマスターバッチの形態で使用してもよい。

本発明に関連して、単一層繊維−マトリックス半完成製品の技術的優秀性を、クロステンションサンプルを使用したリブ引張試験を用いて示し、この試験法は、Ｗ．Ｓｉｅｂｅｎｐｆｅｉｆｆｅｒ，Ｌｅｉｃｈｔｂａｕ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｎ ｉｍ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｂａｕ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｗｉｅｗｅｇ，２０１４，ｐ．１１８−１２０からも当業者に公知であり、実施例でも示している。

定義
当業者の理解するように、「コンパウンディング」は、「プラスチックの加工」と同等に考えることができ、特定の性能プロファイル（本発明の場合には難燃性）の最適化のために添加物質（充填剤、添加剤など）を混ぜ込むことによるプラスチックの品質向上プロセスを表す、プラスチック技術の用語を意味している。コンパウンド物を得るための出発物質のコンパウンディングは、エクストルーダー、特に好ましくは同方向回転２軸エクストルーダー、異方向回転２軸スクリューエクストルーダー、プラネタリーローラーエクストルーダー、またはコニーダー内で実施するのが好ましく、移送、溶融、分散、混合、脱気、および加圧のプロセス操作が含まれる（ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｅｒｕｎｇを参照されたい）。

本明細書の記述で使用される「より上」、「における」、または「約」という用語は、その大きさまたは数値が特定の値であってもよく、またはほぼ等しい値であってもよいことを意味していると理解されたい。その用語は、同等の値により、本発明では均等な結果または効果が得られ、本発明に包含されることを伝えることを意図されている。

本発明に関連して、「繊維」は、長さ対断面積の高い比率を有する微視的に均質な物体である。その繊維の断面は、所望されるいかなる形状であってもよいが、通常は円形または楕円形である。

「ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｆａｓｅｒ−Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｖｅｒｂｕｎｄ」によれば、次のような区別がある：
− チョップト繊維、短繊維とも呼ばれ、０．１〜１ｍｍの範囲の長さを有する、
− 長繊維、１〜５０ｍｍの範囲の長さを有する、および
− エンドレス繊維、Ｌ＞５０ｍｍの長さを有する。

繊維の長さは、例えば微小焦点Ｘ線コンピュータートモグラフィー（μ−ＣＴ）によって求めることができる（ＤＧＺｆＰ ａｎｎｕａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００７−ｌｅｃｔｕｒｅ ４７）。１つの実施形態では、本発明で使用するためのエンドレス繊維含有半完成繊維製品には、長繊維がさらに含まれる。

本発明で使用するための半完成繊維製品では、そのエンドレス繊維が、少なくとも１本の繊維または１本の繊維ストランドが、少なくとも１本の他の繊維または１本の他の繊維ストランドと接触するように配列される。

「基本重量」という用語は、本発明で使用するための半完成繊維製品プライの面積の関数としての質量を表しており、および本発明に関連して乾燥繊維の層に関連している。基本重量は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １２１２７に従って測定する。

特に断らない限り、本発明に関連して、機械的パラメーターは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １４１２５に従って測定している。本出願に関連して引用される標準はすべて、出願日に適用可能な版に関連している。

本発明に関連して、「含浸された」という用語は、その少なくとも１種の熱可塑性プラスチックが、その繊維材料／半完成繊維製品のくぼみおよび空洞内に貫入して、その繊維材料を濡らすことを意味していると理解されたい。「圧密化された」という用語は、本発明に関連して、その繊維−マトリックス半完成製品中に、空気が、１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の容積分率でのみ存在していることを意味していると理解されたい。含浸（少なくとも１種の熱可塑性プラスチックによる繊維材料の濡れ）と圧密化（包含されているガスの割合を最小限にする）とは、同時的および／または逐次的に、実施することができる。

好ましい成分Ｂ）の難燃剤
式（Ｉ）または（ＩＩ）において、Ｍがアルミニウムであるのが好ましい。「プロトン化された窒素塩基」は、好ましくは、１，３，５−トリアジン化合物、特に好ましくはメラミンのプロトン化された塩基を意味していると理解されたい。式（Ｉ）および（ＩＩ）において、Ｒ^１およびＲ^２が同一または異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６アルキルおよび／またはフェニルを表しているのが好ましい。Ｒ^１およびＲ^２が同一であるかまたは異なっており、かつメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチルおよび／またはフェニルを表しているのが特に好ましい。

式（ＩＩ）のＲ^３が、メチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、イソプロピレン、ｎ−ブチレン、ｔｅｒｔ−ブチレン、ｎ−ペンチレン、ｎ−オクチレン、ｎ−ドデシレン、フェニレン、ナフチレン、メチルフェニレン、エチルフェニレン、ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン、メチルナフチレン、エチルナフチレン、ｔｅｒｔ−ブチルナフチレン、フェニルメチレン、フェニルエチレン、フェニルプロピレン、またはフェニルブチレンを表しているのが特に好ましい。Ｒ^３がフェニレンまたはナフチレンであれば特に好ましい。好適なホスフィン酸塩は、国際公開第Ａ９７／３９０５３号パンフレットに記載されている（ホスフィン酸塩に関連するその内容は本出願に包含される）。本発明に関連して、特に好ましいホスフィン酸塩は、ジメチルホスフィン酸、エチルメチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、およびメチル−ｎ−プロピルホスフィン酸、さらにはそれらの混合物のアルミニウム塩および亜鉛塩である。

式（Ｉ）において、ｍは、好ましくは２および３、特に好ましくは３である。

式（ＩＩ）において、ｎは、好ましくは１および３、特に好ましくは３である。

式（ＩＩ）において、ｘは、好ましくは１および２、特に好ましくは２である。

難燃剤のアルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）［ＣＡＳ Ｎｏ．２２５７８９−３８−８］を使用するのが極めて特に好ましく、これは、例えば、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｔｄ．（Ｍｕｔｔｅｎｚ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）からＥｘｏｌｉｔ（登録商標）ＯＰ１２３０またはＥｘｏｌｉｔ（登録商標）ＯＰ１２４０の商品名で得ることが可能である。

プロセス工程ａ）
プロセス工程ａ）で得られる半完成繊維製品には、エンドレス繊維が含まれる。１つの実施形態では、長繊維がさらに存在していてもよい。本発明における半完成繊維製品には、微粉砕された繊維または粒子、特に短繊維が含まれていないのが好ましく、後者は０．１〜１ｍｍの範囲の長さを有するものである。

プロセス工程ａ）で使用するための半完成繊維製品プライには、本発明で使用するためのエンドレス繊維が織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、またはそれらの材料の混合物の形態で含まれている。織布が特に好ましい。ロービングから製造した織布が極めて特に好ましい。それらにより、それらから製造される製品において、特に強度の面で最高の機械的パラメーターを達成することが可能となる。

ガラス繊維および／または炭素繊維、特に好ましくはガラス繊維のエンドレス繊維を採用するのが好ましい。しかしながら、他の繊維、特に金属繊維、人工繊維、鉱物質繊維、天然繊維を、ガラス繊維および／または炭素繊維との混合物としてか、または織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランドの群から選択される個別の材料としてかのいずれかで使用することも可能である。

本発明で使用するための布は、好ましくは、１５０ｇ／ｍ^２以上の基本重量を有する炭素繊維の布である。

炭素繊維の布は、炭素繊維のロービングを使用して製造される。それらは、繊維束またはケーブル内に多数の糸を使用していることを特徴としている。糸の数は、繊維束１本あたり好ましくは１０００（１ｋ）本〜５００００（５０ｋ）本のフィラメントの範囲である。特に好ましいサイズは、繊維束１本あたり１０００（１ｋ）フィラメント、繊維束１本あたり３０００（３ｋ）フィラメント、繊維束１本あたり１２０００（１２ｋ）フィラメント、繊維束１本あたり２４０００（２４ｋ）フィラメント、繊維束１本あたり４８０００（４８ｋ）フィラメント、または繊維束１本あたり５００００（５０ｋ）フィラメントである。糸の数は、ＤＩＮ ＥＮ １０４９−２／ＩＳＯ ７２１１−２に従って測定する。

本発明で使用するための布は、好ましくは２００ｇ／ｍ^２以上、特に好ましくは３００ｇ／ｍ^２以上の基本重量を有するガラス繊維の布である。

ガラス繊維の布を製造するための本発明で使用されるガラスロービングは、一般的に、それらのフィラメント数で特徴付けられる。ＩＳＯ １１４４およびＤＩＮ ６０９０５，ｐａｒｔ １：“Ｔｅｘ−Ｓｙｓｔｅｍ；Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ”に従ったＴｅｘ系列が国内でかつ国際的に導入されている。テックスは単位名であり、Ｔｅｘ系列の基本的なパラメーターである。１テックスは、ロービング長さ１０００ｍあたり１ｇの重量に相当する。本発明で使用するためのガラスロービングについての本発明で好ましい数値は、３００テックス〜２４００テックスの範囲、特に好ましくは６００テックス〜１２００テックスの範囲である。極めて特に好ましいのは、３００テックス、６００テックス、１１００テックス、１２００テックス、および２４００テックス、特に６００テックス、および１２００テックスのガラスロービングである。

本発明の１つの実施形態では、その半完成繊維製品プライ繊維は、特に好ましくは接着促進剤系を用いて表面変性されている。

本発明で使用するための炭素繊維は、接着促進剤の存在下または非存在下で採用してもよい。この場合、好ましい接着促進剤は、ウレタン、エポキシ、またはアクリレート系をベースとするものである。

本発明において極めて特に好ましいガラス繊維の場合、シランベースの接着促進剤／接着促進剤系を採用するのが好ましい。本発明で採用できるシランベースの接着促進剤は、欧州特許出願公開第２４６８８１０Ａ１号明細書に記載されている（その内容はすべて参照により本明細書に組み込まれる）。

ガラス繊維を使用する場合、シランに加えて、特にポリマー分散体、乳化剤、成膜剤（特にポリエポキシ、ポリエーテル、ポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、もしくはポリウレタン樹脂、またはそれらの混合物）、分岐化剤、さらなる接着促進剤、潤滑剤、ｐＨ緩衝液および／またはガラス繊維加工助剤（例えば濡れ剤および／または帯電防止剤）を使用するのが好ましい。さらなる接着促進剤、潤滑剤、および他の補助原料、サイズを製造するための方法、ガラス繊維のサイジングおよび後加工の方法は、当業者には公知であり、例えば次の文献に記載されている：Ｋ．Ｌ．Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ，“Ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｒｅｓ”，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｒｐ．，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８３。ガラス繊維は、所望のいかなる方法でサイジングしてもよく、好ましくは適切な装置、特にスプレーまたはローラーアプリケーターを使用する。紡糸口金から高速で引き出されるガラスフィラメントは、それらが固化した直後、すなわち巻取りまたは切断前に接着促進剤系をそれらに塗布することからなるサイジングを有していてもよい。しかしながら、紡糸プロセス後、接着促進剤系からなる浴に浸漬させて、繊維をサイジングすることも可能である。

半完成繊維製品プライで使用するのに特に好適なガラス繊維は、好ましくは、円形の切断面積で６〜１８μｍの範囲、好ましくは９〜１７μｍの範囲の平均フィラメント直径を有しているか、またはフラットな形状であり、非円形の切断面積であり、主断面軸で６〜４０μｍの範囲の平均幅および副断面軸で３〜２０μｍの範囲の平均幅を有しているかのいずれかである。ガラス繊維は、Ｅ−ガラス繊維、Ａ−ガラス繊維、Ｃ−ガラス繊維、Ｄ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス繊維、および／またはＲ−ガラス繊維の群から選択するのが好ましく、特に好ましいのはＥ−ガラスである。

繊維は、特に、適切なシランベースのサイズ系／接着促進剤系を用いて仕上げ加工される。

ガラス繊維を前処理するのに特に好ましいシランベースの接着促進剤は、一般式（ＩＩＩ）
（Ｘ−（ＣＨ_２）_ｑ）_ｋ−Ｓｉ−（Ｏ−Ｃ_ｒＨ_２ｒ＋１）_４−ｋ （ＩＩＩ）
（式中、置換基は以下のように定義される：
Ｘが、ＮＨ_２−、ＨＯ−、または

を表し
ｑが、２〜１０、好ましくは３または４の整数であり、
ｒが、１〜５の整数、好ましくは１または２であり、および
ｋが、１〜３の整数、好ましくは１である）
のシラン化合物である。

極めて特に好ましい接着促進剤は、モノマー性の有機官能性シラン、特に以下のものである：３−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノブチルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリスメトキシエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−メチル−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−メチル−２−アミノエチル−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（Ｄｙｎａｓｉｌａｎ Ｄａｍｏ、Ｈｕｅｌｓ ＡＧ製）、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン。

シラン化合物は、表面コーティングのために、充填剤を基準にして一般的に０．０５〜５重量％の範囲の量、好ましくは０．１〜１．５重量％の範囲の量、特に０．２５〜１重量％の範囲の量で使用される。

本発明の１つの実施形態では、炭素繊維から作られた布とガラス繊維から作られた布との組合せ、またはガラス繊維と炭素繊維との両方を含む布が採用される。外側プライ中に炭素繊維の布、少なくとも１層の内側プライ中にガラス繊維の布を含むプライ構成を有する布の組合せが、難燃性で単層の本発明による繊維−マトリックス半完成製品で好ましい。

本発明で使用するのに好適な布では、使用される繊維は、少なくとも１本の繊維または１本の繊維ストランドが少なくとも１本の他の繊維または１本の他の繊維ストランドと接触するように配列される。本明細書で使用される織物組織およびそれらを使用するためのコードは、ＤＩＮ ６１１０１−１およびＤＩＮ ＩＳＯ ９３５４に規定されている。

本発明で使用するのに好適な布は、平織り、綾織り、朱子織り、アトラス織り、または絽織りの織物組織を有している。特に好ましいのは、平織りまたは綾織りの織物組織を有する布である。

綾織りの織物組織を有する好ましい布は、均質ラインの綾織り、混繊綾織り、ワイド綾織り、急斜綾織り、緩斜綾織り、ジグザグ綾織り、杉綾織り、交叉綾織り、朱子織りまたはアトラス織り織物組織との交ざりである。特に好ましい綾織りの織物組織は、２／２綾織り、２／１綾織り、または３／１綾織りである。

プロセス工程ｂ）
本発明で採用されるマトリックスポリマーは、ｍ−クレゾール中２５℃で２．０〜４．０の範囲、好ましくは２．２〜３．５の範囲、極めて特に好ましくは２．４〜３．１の範囲の相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミド［成分Ａ）］をベースとするコンパウンド物である。相対溶液粘度η_ｒｅｌの測定は、ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って実施される。２５℃におけるｍ−クレゾール中に溶解させたポリアミドの流出時間ｔの、溶媒であるｍ−クレゾールの流出時間ｔ（０）に対する比率から、式η_ｒｅｌ＝ｔ／ｔ（０）に従って相対溶液粘度が得られる。

成分Ａ）として使用されるポリアミド（ＰＡ）は、各種の構成単位から合成したり、各種のプロセスで製造したりしてもよく、および特定の用途では、単独で使用することもでき、または当業者には公知の方法で転換させて、特別に調整した性質の組合せを有する構成材料としてもよい。同様に好適であるのは、ある割合で他のポリマー、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳを含むＰＡのブレンド物であり、ここで、任意選択的に、１種または複数の相溶化剤を用いてもよい。エラストマーを添加することにより、ポリアミドの性質を必要に応じて改良することができる。

ＰＡを製造するための多くの手順が公知となっており、所望の最終製品に合わせて、各種のモノマー構成単位または各種の連鎖移動剤を使用して目標の分子量とするか、またはそうでなければ、その後実施される後処理のための反応性基を有するモノマーを使用する。

好適に使用されるＰＡは、溶融状態で重縮合させることによって製造され、本発明に関連して、ラクタムの加水分解的重合も重縮合であると理解するべきである。

本発明で使用するのに好適なＰＡは、ジアミンおよびジカルボン酸から、および／または少なくとも５個の環メンバーを有するラクタムから、または相当するアミノ酸から誘導される。好適と考えられる反応剤としては、以下のものが挙げられる：脂肪族および／または芳香族ジカルボン酸、特に好ましくはアジピン酸、２，２，４−トリメチルアジピン酸、２，４，４−トリメチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、脂肪族および／または芳香族ジアミン、特に好ましくはテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナン−１，９−ジアミン、２，２，４−および２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、異性体のジアミノジシクロヘキシルメタン、ジアミノジシクロヘキシルプロパン、ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、アミノカルボン酸、特にアミノカプロン酸、またはそれらに相当するラクタム。複数の上述のモノマーのコポリアミドも含まれる。

特に好ましいのは、ラクタムからなるＰＡを採用することであり、極めて特に好ましいのがカプロラクタム、特に好ましいのがε−カプロラクタムである。

本発明においてさらに採用されるのは、活性化アニオン重合によって製造されたＰＡ、または主成分としてポリカプロラクタムを含む活性化アニオン重合によって製造されたコポリアミドである。ポリアミドを得るためのラクタムの活性化アニオン重合は、工業的スケールで実施され、そこでは、第一に、任意選択的に添加剤、特に耐衝撃性改良剤と共に触媒のラクタム中の溶液を製造し、第二に、活性化剤のラクタム中溶液を製造し、この場合、典型的には、両方の溶液は、同じ量比で組み合わせたときに所望の全体としての処方が得られるような組成を有している。任意選択的に、そのラクタム溶融物にさらなる添加剤を加えてもよい。８０℃〜２００℃の温度範囲、好ましくは１００℃〜１４０℃の温度範囲で、総合的な処方が得られるように個々の溶液を混合することにより、重合を実施する。好適なラクタムとしては、６〜１２個の炭素原子を有する環状ラクタム、好ましくはラウロラクタムまたはε−カプロラクタム、特に好ましくはε−カプロラクタムが挙げられる。その触媒は、好ましくはラクタム中の溶液の形態のアルカリ金属またはアルカリ土類金属のラクタメート、特に好ましくはε−カプロラクタム中のナトリウムカプロラクタメートである。本発明に関連して採用することが可能な活性化剤としては、Ｎ−アシルラクタム、または酸塩化物、または好ましくは脂肪族イソシアネート、特に好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートのオリゴマーである。活性化剤は純物質として使用することもでき、好ましくは溶液として、好ましくはＮ−メチルピロリドン中の溶液として使用される。

マトリックスポリマーのためのコンパウンド物には、半晶質のポリアミドを採用するのが好ましい。独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０８４ ５１９Ａ１号明細書によれば、半晶質のポリアミドは、ＩＳＯ １１３５７に従うＤＳＣ法で、第二加熱における融解ピークを積分することによって測定して、４〜２５Ｊ／ｇの範囲の融解エンタルピーを有している。それとは対照的に、非晶質のポリアミドは、ＩＳＯ １１３５７に従うＤＳＣ法で、第二加熱における融解ピークを積分することによって測定して、４Ｊ／ｇ未満の融解エンタルピーのみを有している。特に好適であるのは、２５〜９０ｍｍｏｌ／ｋｇの範囲、好ましくは３０〜７０ｍｍｏｌ／ｋｇの範囲、極めて特に好ましくは３５〜６０ｍｍｏｌ／ｋｇの範囲のアミノ末端基数を有するポリアミドである。

マトリックスポリマーとして、ポリアミド６、またはポリアミド６６、またはポリマー鎖中でポリアミド基１個あたり３〜１１個のメチレン基を有する脂肪族および／または芳香族ポリアミド／コポリアミドをベースとするコンパウンド物を採用するのが極めて特に好ましい。マトリックスポリマーとして、ポリアミド６［ＣＡＳ Ｎｏ．２５０３８−５４−４］またはポリアミド６６［ＣＡＳ Ｎｏ．３２１３１−１７−２］をベースとするコンパウンド物を採用するのが特に好ましい。本出願に関連して使用されるポリアミドの命名法は、国際標準ＥＮ ＩＳＯ １８７４−１：２０１０に相当するものであり、第一の数字が出発ジアミン中の炭素原子数を表し、および最後の数字がジカルボン酸中の炭素原子数を表している。例えばＰＡ６の場合のように、１つのみの数字が記されている場合、これは、出発物質が、α，ω−アミノカルボン酸、またはそれから誘導されるラクタム、すなわちＰＡ６の場合、ε−カプロラクタムであったことを意味している。

コンパウンディングの際、成分Ｂ）ならびに任意選択的に採用することが可能な成分Ｃ）、および／または成分Ｄ）、および／または成分Ｅ）、および／または成分Ｆ）を少なくとも１種のポリアミド中に分散させるのが好ましい。この分散は、溶融混合プロセスの手段で実施するのが好ましい。そのような溶融混合プロセスで使用するための混合装置は、好ましくは単軸もしくは２軸スクリューエクストルーダー、またはＢａｎｂｕｒｙミキサーである。それぞれの［成分］／［成分Ｂ）として使用するための難燃剤］は、単一ステージですべてを同時に添加してもまたは段階的に添加してもよく、その後、ポリアミドの溶融物中へ混合する。ポリアミドへ添加剤を段階的に添加する場合、最初に添加剤の一部をそれに添加して、その溶融物中で混合する。次いで、さらなる添加剤を添加し、均質なポリアミド調製物になるまでその混合物を混合すると、本発明で使用するためのコンパウンド物が得られる。この混合物を押出加工し、ペレット化が可能になるまで冷却し、次いでペレット化する。

そのコンパウンド物を半完成繊維製品プライの全体に適用することは、溶媒を使用するか、フィルムを使用するか、溶融物の形態か、または粉体の形態で実施するのが好ましい。マトリックスとして使用するためのコンパウンド物がプロセス工程ｂ）において粉体の形態またはフィルムの形態、特に好ましくは粉体の形態で得られれば特に好ましい。

好適に粉体の形態で適用する場合、そのコンパウンド物は、一般的に、ペレットとして、フレークとして、または他の巨視的断片の形態で存在させる。粉体を得るためのコンパウンド物の粉砕は、低温においていわゆる極低温粉砕で実施するのが好ましい。フィルムの形態で適用する場合、コンパウンド物を押出しプロセスにかける。

別の実施形態では、エンドレス繊維を含む半完成繊維製品プライ上へ適用するために、コンパウンド物を溶融物の形態または溶媒中の分散体の形態で提供してもよい。

別のプロセスでは、粉体の形態において少なくとも成分Ａ）およびＢ）を含んで既に存在しているコンパウンド物を、さらなる微粉状成分と混合してもよい。粉体の形態で存在しているコンパウンド物を他の微粉状成分と粉体ミキサー内で混合するのが好ましい。溶融混合プロセスで成分の一部のみを混合し、その後、その残りを粉砕して粉体としたコンパウンド物と混合することも同様に可能である。

プロセス工程ｃ）
プロセス工程ｃ）において、コンパウンド物を半完成繊維製品プライ（半完成織物製品とも呼ばれる）の全体に適用することは、好ましくは以下の慣用される手段によって実施される：ブロードキャスティング法、パーコレート法、プリント法、スプレー法、含浸法、溶融浴内での湿潤法、加熱スプレー法もしくは火炎スプレー法、または流動床コーティングプロセス。１つの実施形態では、コンパウンド物の複数の層をすべての半完成製品プライの全体に適用してもよい。１つの実施形態では、そのコンパウンド物をフィルムの形態で半完成繊維製品プライの全体に適用する。

コンパウンド物のすべての半完成繊維製品プライの全体への適用は、繊維−マトリックス半完成製品中のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率が、ＤＩＮ １３１０に従って２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲となるような量で実施するのが好ましい。

１つの実施形態では、粉体を適用した後に焼結工程を設け、そこで、すべての半完成繊維製品プライの全体上の微粉状コンパウンド物を焼結させる。焼結工程では、任意選択的に加圧下で微粉状コンパウンド物粉体を加熱するが、その温度は、コンパウンド物に採用されたポリアミドの溶融温度よりも低く保つ。これにより、通常、収縮がもたらされ、その理由は、粉体粒子に高密度化が起きて、すべての半完成繊維製品プライの全体（半完成織物製品とも呼ばれる）の細孔スペースが充満されるからである。

コンパウンド物と組み合わされた半完成繊維製品に、次いで、プロセス工程ｄ）において圧力と熱とを加える。これは、好ましくは、コンパウンド物と組み合わされた半完成織物製品を加圧ゾーン外で予備加熱することにより実施される。

プロセス工程ｄ）
プロセス工程ｄ）では、コンパウンド物と組み合わされた半完成織物製品を加熱して、その含浸および圧密化を開始させる。最後に圧力も加える。

圧力と熱との影響によりコンパウンド物の溶融が起きて、半完成織物製品の繊維プライ中に貫入し、それによりその繊維が含浸される。存在していた空気またはプロセス工程ｄ）において生成したガスを、半完成織物製品のキャビティからだけではなく、コンパウンド物と繊維材料との間のキャビティからも逃がすことで圧密化が起きるようになる。それらのガスには、好ましくは、環境からのガス、特に空気または窒素、および／または好ましくは蒸気の形の水、および／または採用したポリアミドの熱分解反応生成物が含まれる。

プロセス工程ｄ）では、２〜１００ｂａｒの範囲、特に好ましくは１０〜４０ｂａｒの範囲の圧力を採用するのが好ましい。

プロセス工程ｄ）で採用される温度は、少なくとも１種のポリアミド／少なくともポリアミドおよび難燃剤を含むコンパウンド物の溶融温度以上である。１つの実施形態では、プロセス工程ｄ）で採用される温度が、少なくとも１種のポリアミドの溶融温度よりも少なくとも１０℃上である。さらなる実施形態では、採用される温度が、少なくとも１種のポリアミドの溶融温度よりも少なくとも２０℃上である。加熱は多くの手段で実施することができ、好ましくは以下の手段を用いる：接触加熱法、放射ガス加熱法、赤外線加熱法、対流もしくは強制対流法、誘導加熱法、マイクロ波加熱法、またはそれらの組合せ。圧密化はその直後に起きる。

含浸および圧密化の手順は、特にパラメーターの温度および圧力に依存する。１つの実施形態では、採用される圧力がさらに時間に依存する。

引用されたパラメーターをこの方法で採用して、得られる繊維−マトリックス半完成製品が１５容積％未満、好ましくは１０容積％未満、特に５容積％未満の空気またはガス含量を有するようにする。１００℃を超える温度で、特に好ましくは１００℃〜３５０℃の範囲の温度で、１０分未満にわたり空気またはガスの容量、すなわちキャビティの容量が５％未満になるようにするのが特に好ましい。２０ｂａｒよりも高い圧力を採用するのが好ましい。

加圧は、静的プロセスで実施してもまたは連続プロセス（動的プロセスとも呼ばれる）で実施してもよく、速度の点から連続プロセスが好ましい。

１つの実施形態では、製造する対象の繊維−マトリックス半完成製品は、プロセス工程ｄ）において、同時に採用される成形プロセスにより、所望の形状寸法、すなわち形状に成形してもよい。繊維−マトリックス半完成製品を形状寸法に成形するための好ましい成形プロセスは、圧縮成形法、スタンピング成形法、加圧成形法、または熱および／または圧力を使用する各種の成形法である。加圧成形法が特に好ましい。成形プロセスでは、油圧圧縮金型を使用して圧力をかけるのが好ましい。圧縮成形法には、ポリアミド／コンパウンド物の溶融温度より高い温度に予熱すること、および本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品から製造される製品で所望の形状／寸法を達成するための、成形装置または成形工具、特に少なくとも１種の圧縮金型を使用することが含まれる。

製造される難燃性で単一層の繊維−マトリックス半完成製品において最適な機械的性質を達成するために、本発明で使用される半完成繊維製品プライで可能な最も完全な含浸をさせるのが望ましい。含浸の程度は、理想的に低いキャビティ容積／ガスの比率から、特にＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１８３−１（２０１３−０４）に従った密度測定によるか、または研磨した断片の顕微鏡写真により、測定することができる。

含浸の原理は、熱可塑性プラスチック／熱可塑性調製物からなるマトリックスを用いて、乾燥繊維構造を充満させることである。半完成繊維製品中への流れは、多孔質のベース媒体中へ非圧縮性の流体を流すことに例えられる。その流れは、Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ式を用いて表現される：

（式中、ρは密度であり、νは速度ベクトルであり、▽Ｐは圧力勾配であり、およびηは使用した流体の粘度である）。補強構造中での本発明で使用するためのコンパウンド物（マトリックスとも呼ばれている）の流動速度が「低」に分類されるべきであると仮定すれば、上述の式中の慣性力（式の左辺）は無視することができる。したがって、この式は、Ｓｔｏｋｅｓ式として知られている形式に簡略化される。
０＝−▽Ｐ＋η▽^２ν

圧密化（これは、封じ込められた空気および他のガスの圧搾と理解されるべきである）は、含浸と同時または含浸後に起きる。圧密化は、さらに、特にパラメーターの温度および圧力に依存するか、または時間に依存する可能性がある。

含浸の程度および圧密化の程度のいずれの性質も、機械的パラメーターを測定することにより、特に繊維−マトリックス半完成製品の試験片の引張強度を測定することにより測定／チェックすることができる。引張強度は、プラスチックの場合、ＩＳＯ ５２７−４または−５に従って実施される引張試験（準静的な破壊試験方法）を用いて測定される。

含浸操作および圧密化操作のいずれもパラメーターの温度および圧力に依存するため、当業者は、それぞれの場合にこれらのパラメーターを使用されるポリアミドに適合させることになるであろう。当業者はさらに、使用されるポリアミドに合わせて、圧力をかける時間も適合させることになるであろう。

含浸および圧密化で本発明による単一層繊維−マトリックス半完成製品を得るために、プロセス工程ｄ）を連続圧縮成形金型法、ダブルベルトプレス法、または間欠加熱プレス法の少なくとも１種で実施するのが好ましい。ダブルベルトプレス法を使用するのが特に好ましい。

好ましい含浸法は積層である。好ましい積層法としては、カレンダー法、フラットベッド積層法、およびダブルベルトプレス積層法が挙げられるが、それらに限定される訳ではない。含浸プロセスを積層法として実施する場合、冷却ダブルベルトプレス法（欧州特許第０ ４８５ ８９５Ｂ１号明細書を参照されたい）または間欠加熱プレス法を採用するのが好ましい。

本発明における含浸プロセスは、急速な含浸と高い生産性を示し、高速で、気孔または空気の混在割合が低い単一層繊維−マトリックス半完成製品を製造することが可能となる。

プロセス工程ｅ）
圧密化工程後、製造された繊維−マトリックス半完成製品を放冷して、マトリックスポリマー／ポリアミドおよび難燃剤を含むコンパウンド物の溶融温度よりも低い温度とし（これを固化と呼ぶ）、プレスから抜き出す。「固化」という用語は、繊維構造物と液体のマトリックスとの混合物が、冷却または固体物体を与えるための化学的架橋によって硬化されることを表している。本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品は、プレス操作後にシートの形態で得られるのが好ましい。同時成形の場合、特定される成形操作で本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品を得てもよい。

しかしながら、プロセス工程ｄ）で成形操作も同時に実施する場合、繊維−マトリックス半完成製品を、マトリックスポリマー／ポリアミドおよび難燃剤を含むコンパウンド物の溶融温度より低い温度、好ましくは室温（２３±２℃）に冷却してから、金型から抜き出す。

本発明による繊維−マトリックス半完成製品などの熱可塑性ＦＰＣ半完成シートの製造では、達成するべき処理量に合わせて、フィルムスタッキング法、プレプレグ法、および直接プロセスの間に区別がある（ＦＰＣ＝繊維−プラスチック複合材料）。直接プロセスの場合で高い処理量を得るために、マトリックスと織物成分とを同時にプレスプロセスへの原料フィードの領域に直接持ち込む。これは、一般的に、プラントの高度の複雑さを伴う。少量から中程度の量では、プレプレグ法プロセスに加えて、フィルムスタッキング法プロセスが使用されることも多い。この場合、交互に配列されたフィルムと織物プライとからなる構成物が加圧プロセスを通過する。加圧プロセスの特性は、必要とされる生産量および原料の多様性によって決まる。この場合、処理量を増大させる目的で、静的プロセス、半連続プロセス、連続プロセスの間に区別がある。処理量が増えるにつれて、プラントの複雑さが増し、プラントコストが高くなる（ＡＫＶ−Ｉｎｄｕｓｔｉｅｖｅｒｅｉｎｉｇｕｎｇ Ｖｅｒｓｔａｅｒｋｔｅ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ ｅ．Ｖ．，Ｈａｎｄｂｕｃｈ Ｆａｓｅｒｖｅｒｂｕｎｄ−Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ，３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１０，Ｖｉｅｗｅｇ−Ｔｅｕｂｎｅｒ，２３６）。

本発明による単一層でかつ難燃性の繊維−マトリックス半完成製品は、多くの用途で使用することができる。それらは、乗用車、大型輸送車のための構成要素として自動車分野で、民間航空機で、宇宙空間で、鉄道で、さらには庭園および家庭電化製品のために、コンピューターハードウェアとして、携帯用電子デバイスで、レジャー用物品およびスポーツ用具で、機械のための構造構成要素として、建築で、太陽光発電系で、または機械装置で好適に使用される。それぞれの用途で半完成繊維製品を得るには、適切に添加物を加えたコンパウンド物が必要とされる。

オーバーモールディング、サラウンドモールディング、アンダーモールディング、またはモールドオンの変形形態
１つの実施形態では、本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品は、オーバーモールディング、サラウンドモールディング、アンダーモールディングされるか、機能要素がモールドオンされる。オーバーモールディング、サラウンドモールディング、アンダーモールディング、またはさらなる機能要素のモールドオンは、注入成形または射出成形、好ましくは射出成形で実施される。これは、全体的もしくは部分的または循環的な方法で実施することができる。射出成形は、アンダーモールディング、および／またはモールドオン、および／またはサラウンドモールディングであってよい。この技術は、インモールド成形（ＩＭＦ）として知られ、異なる構造原料からハイブリッド構造部材を製造するために使用される組込み型の特殊な射出成形プロセスである（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｄｕｓｔｒｉｅａｎｚｅｉｇｅｒ．ｄｅ／ｈｏｍｅ／−／ａｒｔｉｃｌｅ／１２５０３／１１８２４７７１／を参照されたい）。ＩＭＦにより、繊維−マトリックス半完成製品の縁の部分に露出した補強繊維を含ませることが可能となる。これにより、構造部材が特に滑らかな縁を有するようになる。しかしながら、ＩＭＦでは、オンフォーミングのための機能要素を成形し、それと同時に、特にさらなる接着剤を使用せずに繊維−マトリックス半完成製品の構成要素に接合させることが可能となる。ＩＭＦの原理は、独国特許出願公開第４１０１１０６Ａ１号明細書、米国特許第６０３６９０８Ｂ号明細書、米国特許第６４７５４２３Ｂ１号明細書、または国際公開第２００５／０７０６４７Ａ１号パンフレットからも公知である。

本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品中でマトリックスポリマーとして既に採用されているのと同じプラスチック、すなわち、この場合、ポリアミド、好ましくは半晶質のポリアミドは、好ましくは、本発明において好適なＩＭＦ用途で使用するための射出成形組成物として好適である。射出成形材料として特に好ましいのは、ＰＡ６もしくはＰＡ６６、またはこれらのポリアミドをベースとするコンパウンド物の使用である。

極めて特に好ましい実施形態では、ＩＭＦで使用するための繊維−マトリックス半完成製品成分と射出成形成分との両方が同一のポリアミドから製造されている。

射出成形成分から製造される好ましい機能要素は、固定具または支持具ならびに繊維−マトリックス半完成製品成分によってではなく、形状的な複雑さが起こり得るために、ＩＭＦにより射出成形成分で成形しなければならない他の用途である。

ＩＭＦを実施するには、本発明による単一層の繊維−マトリックス半完成製品を、適切な形状の金型キャビティを有する金型、好ましくは射出成形金型内に置く。次いで射出成形成分を射出する。ここでの目的は、繊維−マトリックス半完成製品成分のポリマーと射出成形成分のポリマーとの間で凝集的な接合を起こすことである。そのような凝集的な接合は、両方のプラスチックが同一のポリマーベースを有している場合に最も良好に達成される。本発明では、両方の成分がポリアミド６ベースであるのが好ましく、ＩＭＦも溶融温度および圧力などのプロセスパラメーターに依存する。

本発明は、好ましくは、繊維−マトリックス半完成製品であって、
１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくは２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを含み、および
すべての半完成繊維製品プライの全体が、成分Ａ）としてのポリアミド６を含むコンパウンド物を用いて含浸され、および
その繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の空気またはガスの容積分率を有し、
そのコンパウンド物が、成分Ｂ）として、成分Ａ）の１００質量部を基準にして、５〜１００質量部のアルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）をさらに含み、およびその半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む、繊維−マトリックス半完成製品に関する。

本発明は、特に好ましくは、繊維−マトリックス半完成製品であって、
１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくは２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを含み、および
すべての半完成繊維製品プライの全体が、成分Ａ）としてマトリックスポリマーとしてのポリアミド６を含むコンパウンド物を用いて含浸され、および
その繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の空気またはガスの容積分率を有し、
そのコンパウンド物が、成分Ｂ）として、成分Ａ）の１００質量部を基準にして、５〜１００質量部のアルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）、およびさらに成分Ｃ）として、成分Ａ）の１００質量部を基準にして、好ましくは１〜４０質量部の範囲の量のポリリン酸メラミンをさらに含み、およびその半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む、繊維−マトリックス半完成製品に関する。

本発明は、極めて特に好ましくは、繊維−マトリックス半完成製品であって、
１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくは２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを含み、および
すべての半完成繊維製品プライの全体が、成分Ａ）としてのポリアミド６を含むコンパウンド物を用いて含浸され、および
その繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の空気またはガスの容積分率を有し、
そのコンパウンド物が、成分Ａ）の１００質量部を基準にして、成分Ｂ）として５〜１００質量部のアルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）、成分Ｃ）として好ましくは１〜４０質量部の範囲の量のポリリン酸メラミン、およびさらに成分Ｄ）として好ましくは０．１〜２０質量部の範囲の量のホウ酸亜鉛を含み（それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にしている）、およびその半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む、繊維−マトリックス半完成製品に関する。

本発明は、特別に好ましくは、繊維−マトリックス半完成製品であって、
１〜１００の半完成繊維製品プライ、好ましくは２〜４０の半完成繊維製品プライ、特に好ましくはエンドレス繊維から作られた２〜１０の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは１００ｇ／ｍ^２〜９００ｇ／ｍ^２の範囲、特に好ましくは１５０ｇ／ｍ^２〜７５０ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを含み、および
すべての半完成繊維製品プライの全体が、成分Ａ）としてのポリアミド６を含むコンパウンド物を用いて含浸され、および
その繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲、好ましくは３０％〜５５％の範囲、特に好ましくは４０％〜５０％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満の空気またはガスの容積分率を有し、
そのコンパウンド物が、成分Ａ）の１００質量部を基準にして、成分Ｂ）として５〜１００質量部のアルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）、成分Ｃ）として好ましくは１〜４０質量部の範囲の量のポリリン酸メラミン、成分Ｄ）として好ましくは０．１〜２０質量部の範囲の量のホウ酸亜鉛、およびさらに成分Ｅ）として好ましくは０．０１〜５０質量部の範囲の量のタルクをさらに含み（それぞれの場合に成分Ａ）の１００質量部を基準にしている）、およびその半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む、繊維−マトリックス半完成製品に関する。

本発明は、単一層であり、ポリアミド（成分Ａ））ベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするための成分Ｂ）として、少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩、および／または式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩、および／またはそれらのポリマーの使用にもさらに関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、好ましくは、単一層であり、ポリアミドベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするための、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物とを組み合わせた使用に関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、特に好ましくは、単一層、ポリアミドベースの、エンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするための、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｄ）のコンパウンド物とを組み合わせた使用に関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、極めて特に好ましくは、単一層であり、ポリアミドベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするための、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｄ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｅ）のコンパウンド物とを組み合わせた使用に関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、さらに、成分Ｂ）として少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩、ならびに／またはそれらのポリマーを使用することにより、繊維の付着を低減させることなく、単一層であり、ポリアミド（成分Ａ））ベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするためのプロセスにも関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、好ましくは、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物とを組み合わせることにより、繊維の付着性を低減させることなく、単一層であり、ポリアミドベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするためのプロセスにも関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、特に好ましくは、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｄ）のコンパウンド物とを組み合わせることにより、繊維の付着性を低減させることなく、単一層であり、ポリアミドベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするためのプロセスにも関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

本発明は、特に好ましくは、少なくとも１種の成分Ｂ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｃ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｄ）のコンパウンド物と、少なくとも１種の成分Ｅ）のコンパウンド物とを組み合わせることにより、繊維の付着性を低減させることなく、単一層であり、ポリアミドベースであるエンドレス繊維−強化繊維−マトリックス半完成製品を難燃性とするためのプロセスにも関し、その半完成繊維製品プライが織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態のエンドレス繊維を含む。

熱可塑性プラスチックマトリックス
熱可塑性プラスチックマトリックスは、コンパウンディングにより調製した。この目的のために、個々の成分を２軸スクリューエクストルーダー（ＺＳＫ ２６ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒ、Ｃｏｐｅｒｉｏｎ Ｗｅｒｎｅｒ＆Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ（Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）中２５０℃〜３１０℃の範囲の温度で混合し、そのようにして得られた混合物を押出加工し、ペレット化が可能になるまで冷却し、ペレット化し、次いで粉砕した。

熱可塑性プラスチックマトリックスｉ）として採用した実験物質：
成分Ａ）：ポリアミド６、ｍ−クレゾール中２５℃で２．５の相対溶液粘度を有する（Ｄｕｒｅｔｈａｎ（登録商標）Ｂ２６、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）
成分Ｂ）：アルミニウムトリス（ジエチルホスフィネート）、［ＣＡＳ Ｎｏ．２２５７８９−３８−８］（Ｅｘｏｌｉｔ（登録商標）ＯＰ１２４０、Ｃｌａｒｉａｎｔ ＳＥ（Ｍｕｔｔｅｎｚ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）製）
成分Ｃ）：ポリリン酸メラミン［ＣＡＳ Ｎｏ．２１８７６８−８４−４］（Ｍｅｌａｐｕｒ（登録商標）２００／７０、ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）
成分Ｄ）：ホウ酸亜鉛、［ＣＡＳ Ｎｏ．１２７６７−９０−７］（Ｆｉｒｅｂｒａｋｅ（登録商標）５００、Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｂｏｒａｘ ＧｍｂＨ（Ｓｕｌｚｂａｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）
成分Ｅ）：タルク（微晶質）、［ＣＡＳ Ｎｏ．１４８０７−９６−６］、Ｍｉｓｔｒｏｎ（登録商標）Ｒ１０、Ｉｍｅｒｙｓ Ｔａｌｃ Ｇｒｏｕｐ（Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ）（Ｒｉｏ Ｔｉｎｔｏ Ｇｒｏｕｐ）製
成分Ｆ）：以下のものから選択されるさらなる添加剤：顔料（カーボンブラック［ＣＡＳ Ｎｏ．１３３３−８６−４］）、離型剤（エチレンビスステアリルアミド［ＣＡＳ Ｎｏ．１１０−３０−５］、Ｌｏｘｉｏｌ（登録商標）ＥＢＳ、Ｅｍｅｒｙ Ｏｌｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ製）、および熱安定剤（１，６−ビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルアミノ］ヘキサン［Ｃａｓ−Ｎｏ．２３１２８−７４−７］、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８、ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製）。成分Ｆ）の組成はすべての実施例で同じである。

半完成繊維製品
実施例および比較例において複合材料のために使用されたエンドレス繊維を含む半完成繊維製品プライは、ガラスフィラメントから作られた綾織り布であり、０．２重量％シランサイジング剤を含み、基本重量が２００ｇ／ｍ^２の２／２綾織り織物組織を有していた。採用されたガラスの密度は２．５６ｇ／ｃｍ^３であった。

半完成複合材料製品
実施例および比較例の半完成複合材料製品は、静的熱盤プレスで製造した。４２０ｍｍ×４２０ｍｍのエッジ長さを有する繊維−マトリックス半完成製品が、２または４つの半完成繊維製品プライならびに１つのケースではポリアミド化合物マトリックスＭ１、他のケースではポリアミド化合物マトリックスＭ２からなっており、それらのマトリックスは、すべての半完成繊維製品プライの全体上に均質に適用および分布され、それぞれの場合に平均の繊維の容積含量が４５％、厚みが２プライの半完成繊維製品では０．５ｍｍ、４プライでは１ｍｍとなった。繊維−マトリックス半完成製品を得るための圧密化および含浸をさせるために、それぞれの場合に２４ｂａｒの表面圧力と３００℃の温度とを２４０秒間かけた。次いで、一定圧力で３００秒かけて冷却して室温とした。それにより、その半完成繊維製品プライは、生成したシートの形状の繊維−マトリックス半完成製品中に均質に埋め込まれ、均質な単一層マトリックス系であるため、そのマトリックスには材料／相の境界は形成されず、物質的には、内側の埋め込み材料と表面との間を区別することはできなかった。

半完成複合材料製品２（ＩＳＯ １７８に従う機械的試験のための試験片）
比較のため、４２０ｍｍ×４２０ｍｍのエッジ長さを有する繊維−マトリックス半完成製品を、４つの半完成繊維製品プライおよびポリアミドマトリックスＭ３から製造し、それは平均の繊維の容積含量が４５％、厚みが１ｍｍであり、均質に製造された。この場合も圧密化および含浸を達成するため、２４ｂａｒの表面圧力を３００℃の温度で２４０秒間かけた。次いで、一定圧力で３００秒かけて冷却して室温とした。それにより、その半完成繊維製品プライは、生成したシートの形状の半完成複合材料製品２に均質に埋め込まれ、均質な単一層マトリックス系であるため、そのマトリックスには材料／相の境界は形成されず、物質的には、内側の埋め込み材料と表面との間を区別することはできなかった。

繊維容積含量は、いずれの場合にもＤＩＮ １３１０に従って分析した。統計的な理由から、それぞれの場合に５本の試験片について分析した。

タイプ１および２の半完成複合材料製品を、細孔含量、すなわち空気またはガスの混入について実験的分析にかけた。この目的のために、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ ｎａｎｏｔｏｍ Ｓ装置を使用して、半完成複合材料製品１および半完成複合材料製品２の断面の断層撮影を解析した。統計的な理由から、それぞれの場合に３片の試験片を分析し、それぞれについて５回の繰り返し測定を実施して解析した。光学的評価ソフトウェアを使用すると、すべての半完成複合材料製品で４〜５％の細孔含量が認められた。統計的な理由から、それぞれの場合に３片の試験片を分析し、それぞれについて５回の繰り返し測定を実施して解析した。

タイプ１およびタイプ２の半完成複合材料製品も局所的繊維容積含量のための実験的分析にかけた。この目的のために、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ ｎａｎｏｔｏｍ Ｓ装置を使用して、半完成複合材料製品１および半完成複合材料製品２の断面の断層撮影を解析した。試料の内側のガラス繊維含量を５０μｍの深さまで評価した。統計的な理由から、半完成複合材料製品それぞれについて３片の試験片を分析し、それぞれについて５回の繰り返し測定を実施して解析した。タイプ２の半完成複合材料製品では、深さ５０μｍまでガラス繊維が検出されなかった。その理由は、前記繊維が表面から離れており、未充填の表面層で覆われていたからである。したがって、この領域における繊維容積分率は０％であった。タイプ１の半完成複合材料製品では、分離した被覆層は検出されなかったが、むしろガラス繊維束が均質に包埋され、表面に至るまで中断されておらず、そのため、表面から深さ５０μｍまでの間の領域にさえ、主張された繊維容積分率が見出された。

繊維−マトリックス半完成製品の難燃性は、ＵＬ９４Ｖ法に従って測定した（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．，Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ，“Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｓ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ”，ｐ．１４−１８，Ｎｏｒｔｈｂｒｏｃｋ，１９９８）。そのために使用する１２５ｍｍ＊１３ｍｍ＊０．５ｍｍ厚みの寸法を有する試験片を、事前に作成した繊維−マトリックス半完成製品（「半完成複合材料製品」）から水ジェット切断装置を用いて切り出した。

機械的規格値は、ＩＳＯ １７８に従う曲げ試験からの曲げ強度から得た。８０ｍｍ＊１０ｍｍ＊１ｍｍの寸法を有するこの最終試験片は、事前に作成した繊維−マトリックス半完成製品（「半完成複合材料製品」）から水ジェット切断装置を用いて切り出した。

結果は、それぞれの場合に４５％の繊維容積分率を基準にした曲げ強度（単位ＭＰａ）の大きさにより評価され、ここで「ｏ］は、評価のために使用する難燃用添加剤なしでの参照値に相当する。「＋」は、参照値と比べて同等以上の曲げ強度を示し、ここで「同等」という用語は、測定の精度を考慮すると、参照値から±３％以内に入る平均値を意味していると理解されたい。「−」は、参照値よりも３％を超えて低い曲げ強度を表している。

試験結果は、本発明の熱可塑性プラスチックマトリックスを使用すると、より良好な難燃性が得られるだけでなく、驚くべきことに、少なくとも同等の曲げ強度も得られることを示し、これは、複数の成分を特定の組合せとした結果、マトリックスポリマーの繊維材料に対する付着性が維持され、したがって本発明の繊維−マトリックス半完成製品が層間剥離を起こしにくいことを示す。

Claims (13)

1. 繊維−マトリックス半完成製品であって、
   エンドレス繊維から作られた１〜１００の半完成繊維製品プライを含み、
   前記半完成繊維製品プライが、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有し；
   すべての半完成繊維製品プライの全体が、マトリックスポリマーとしての、
   成分Ａ）ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って２５℃で測定して２．０〜４．０の範囲のｍ−クレゾール中相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミド
   を含むコンパウンド物で含浸されており；
   前記繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率および１５％未満の空気またはガスの容積分率を有し；かつ、
   成分Ａ）の１００重量部を基準にして、前記コンパウンド物が、
   成分Ｂ）として、５〜１００重量部の、少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩：
   

   

   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２が、同一であるかまたは異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはＣ_６〜Ｃ_１０−アリールを表し、
   Ｒ^３が、直鎖状もしくは分岐状のＣ_１〜Ｃ_１０−アルキレン、Ｃ_６〜Ｃ_１０−アリーレン、もしくはＣ_１〜Ｃ_６−アルキルアリーレン、またはアリール−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキレンを表し、
   Ｍが、アルミニウム、亜鉛、もしくはチタン、および／またはプロトン化された窒素塩基を表し、
   ｍが、１〜４の整数であり、
   ｎが、１〜３の整数であり、
   ｘが、１および２であり、かつ、
   式（ＩＩ）中のｎ、ｘおよびｍが同時に整数のみを取り得、それにより、式（ＩＩ）の前記ジホスフィン酸塩が全体として電荷を有さない）ならびに／またはそれらのポリマー、
   さらに成分Ｃ）としてポリリン酸メラミン、および、成分Ｄ）としてホウ酸亜鉛を含み、
   前記半完成繊維製品プライが、織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、またはこれらの材料の混合物の形態の、ガラス繊維である前記エンドレス繊維を含むものである、
   繊維−マトリックス半完成製品。
2. 繊維−マトリックス半完成製品であって、
   エンドレス繊維から作られた１〜１００の半完成繊維製品プライを含み、
   前記半完成繊維製品プライが、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有し；
   半完成繊維製品の曲げ強度が、マトリックスポリマーとしての、成分Ａ）ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って２５℃で測定して２．０〜４．０の範囲のｍ−クレゾール中相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミドを含むコンパウンド物で維持されており；
   前記繊維−マトリックス半完成製品が、２５％〜６５％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率および１５％未満の空気またはガスの容積分率を有し；かつ、
   成分Ａ）の１００重量部を基準にして、前記コンパウンド物が、
   成分Ｂ）として、５〜１００重量部の、少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩：
   

   

   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２が、同一であるかまたは異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはＣ_６〜Ｃ_１０−アリールを表し、
   Ｒ^３が、直鎖状もしくは分岐状のＣ_１〜Ｃ_１０−アルキレン、Ｃ_６〜Ｃ_１０−アリーレン、もしくはＣ_１〜Ｃ_６−アルキルアリーレン、またはアリール−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキレンを表し、
   Ｍが、アルミニウム、亜鉛、もしくはチタン、および／またはプロトン化された窒素塩基を表し、
   ｍが、１〜４の整数であり、
   ｎが、１〜３の整数であり、
   ｘが、１および２であり、かつ、
   式（ＩＩ）中のｎ、ｘおよびｍが同時に整数のみを取り得、それにより、式（ＩＩ）の前記ジホスフィン酸塩が全体として電荷を有さない）、ならびに／またはそれらのポリマー、
   さらに成分Ｃ）としてポリリン酸メラミン、および、成分Ｄ）としてホウ酸亜鉛を含み、
   前記半完成繊維製品プライが、織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、またはこれらの材料の混合物の形態の、ガラス繊維である前記エンドレス繊維を含むものである、
   繊維−マトリックス半完成製品。
3. 前記コンパウンド物が、１ｃｍ^３／１０分〜１００ｃｍ^３／１０分の範囲のＩＳＯ １１３３に従うＭＶＲを有し、かつ、ＩＳＯ １１３３に従う前記ＭＶＲが、キャピラリー粘度計により測定されたものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
4. 前記コンパウンド物が、成分Ａ）〜Ｄ）に加えて、Ｅ）タルクをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
5. 前記式（Ｉ）または（ＩＩ）において、Ｍがアルミニウムであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
6. 採用される前記プロトン化された窒素塩基が、１，３，５−トリアジン化合物のプロトン化された塩基であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
7. 前記式（Ｉ）および（ＩＩ）において、Ｒ^１およびＲ^２が、同一または異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはフェニルを表すことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
8. オーバーモールディングされているか、アンダーモールディングされているか、もしくはサラウンドモールディングされているか、またはモールドオンされた機能要素を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
9. 機能要素のサラウンドモールディング、アンダーモールディング、オーバーモールディング、またはモールドオンが、インモールドプロセス（ＩＭＦ）により実施されたものであることを特徴とする、請求項８に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
10. 前記半完成繊維製品が、織布または非捲縮布、好ましくは織布の形態の前記エンドレス繊維を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の繊維−マトリックス半完成製品。
11. 単一層繊維−マトリックス半完成製品を製造するためおよびこのような半完成製品の繊維−マトリックスの曲げ強度を維持するための含浸プロセスであって、
    ａ）エンドレス繊維から作られた１〜１００の半完成繊維製品プライであって、それぞれ５ｇ／ｍ^２〜３０００ｇ／ｍ^２の範囲の基本重量を有する半完成繊維製品プライを準備する工程、
    ｂ）マトリックスポリマーとしての、成分Ａ）ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３０７に従って２５℃で測定されて２．０〜４．０の範囲のｍ−クレゾール中相対溶液粘度を有する少なくとも１種のポリアミド、を含むコンパウンド物を準備する工程、
    ｃ）前記コンパウンド物をすべての半完成繊維製品プライの全体に適用する工程、
    ｄ）ポリアミドのコンパウンド物を備えたすべての半完成繊維製品プライの全体に対して、前記コンパウンド物中の前記少なくとも１種のポリアミドの溶融温度以上の温度および追加の圧力を作用させることにより、前記コンパウンド物を備えたすべての半完成繊維製品プライの全体を含浸および圧密化させて、２５％〜６５％の範囲のＤＩＮ １３１０に従って定義された繊維材料の容積分率、および１５％未満の空気またはガスの容積分率を有する複合材料を得る工程、
    ｅ）冷却／固化させて、前記繊維−マトリックス半完成製品を得る工程
    を含み、
    成分Ａ）の１００重量部を基準にして、前記コンパウンド物が、成分Ｂ）として、５〜１００重量部の、少なくとも１種の式（Ｉ）の有機ホスフィン酸塩および／もしくは式（ＩＩ）のジホスフィン酸塩：
    

    

    （式中、
    Ｒ^１およびＲ^２が、同一であるかまたは異なっており、かつ直鎖状または分岐状のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルおよび／またはＣ_６〜Ｃ_１０−アリールを表し、
    Ｒ^３が、直鎖状もしくは分岐状のＣ_１〜Ｃ_１０−アルキレン、Ｃ_６〜Ｃ_１０−アリーレン、もしくはＣ_１〜Ｃ_６−アルキルアリーレン、またはアリール−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキレンを表し、
    Ｍが、アルミニウム、亜鉛、もしくはチタン、および／またはプロトン化された窒素塩基を表し、
    ｍが、１〜４の整数であり、
    ｎが、１〜３の整数であり、
    ｘが、１および２であり、かつ、
    式（ＩＩ）中のｎ、ｘおよびｍが同時に整数のみを取り得、それにより、式（ＩＩ）の前記ジホスフィン酸塩が全体として電荷を有さない）ならびに／またはそれらのポリマー、さらに成分Ｃ）としてポリリン酸メラミン、および、成分Ｄ）としてホウ酸亜鉛を含み、
    前記半完成繊維製品プライが、織布、非捲縮布、多軸非捲縮布、ステッチ布、ブレイド、バット、フェルト、マット、および一方向繊維ストランド、または前記材料の混合物の形態の、ガラス繊維である前記エンドレス繊維を含むものである、含浸プロセス。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の少なくとも１種の繊維−マトリックス半完成製品を含む製品。
13. 請求項１２に記載の製品の使用であって、乗用車、大型輸送車のための構成要素としての自動車分野での、民間航空機での、宇宙空間での、鉄道での、さらには庭園および家庭電化製品のための、コンピューターハードウェアとしての、携帯用電子デバイスでの、レジャー用物品およびスポーツ用具での、機械構造要素としての、建築物での、太陽光発電系での、または機械装置での使用。