JPH01158044A - 複合材料及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、極めて多数の用途で現在用いられている複合
材料、即ち強化要素を含むポリマーマトリックスより成
る材料の分野に関する。

本発明は特にポリオレフィンマトリックス複合材料に関
する。

（従来の技術） 近年、複合材料は総ての工業分野でかなりの進展を見た
。なぜなら、複雑な形状にすることができる事に加えて
ポリマーマトリックスは、もしその機械的特性が鉱物質
又は有機質添加物（たとえばエラストマーマトリックス
中のカーボンブランク）の形、又はテキスタイル又は金
属系又はワイヤを含む連続又は不達ｖｔ強化材の形、又
はエラストマーマトリックス（たとえばホース又はベル
ト又ハタイヤ）の形、又は熱硬化性マトリックス（たと
えばエポキシマトリックスを有する自動車サスペンショ
ンスプリング又は航空機分野の高度技術複合材料）の形
の強化材料の使用により改善されるなら、中庸なコスト
で有利な特性を持つからである。

本主題についての多数の刊行物があり、エラストマーマ
トリックス又は熱硬化性複合材料の先行技術のリストを
作ることは殆ど不可能である。

他方、ポリオレフィンマトリックス複合材料であって、
それに高度の化学的不活性を与え、従ってたとえば米国
特許第３，９３６，４１５号（オーエンズコーニング　
ファイバーグラス社、酸素化されたポリオレフィンを使
用）に記載されるような、しばしば実施が極めて複雑な
ポリオレフィンの化学的処理なしでは他の物質と親和性
がなく、ポリオレフィンマトリックスとポリオレフィン
以外の強化材（米国特許第４，５０１，８５６号、アラ
イド社に例示されるような）との間の接着を実質上不可
能にするポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの半
結晶性コポリマーのような物質の化学的性質で説明され
る複合材料に関する文献は、事実上ない。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、ポリオレフィンと強化要素と
の間の親和性の問題を解決し、それによりポリオレフィ
ンがマトリックスを構成できるようにして、安価で広く
入手できるポリオレフィン物質の低コストの故に経済的
に極めて競争力のある複合材料を実現することである。

これを行うために、ポリマーの複雑で高価な化学的加工
を要しない単純な解決法を考え出さねばならないことは
当然である。

本発明の他の目的は従って、上記マトリックスに緊密に
結合された強化要素を含むポリオレフィンマトリックス
複合材料を包含する。

本発明の別の目的は、単純かつ経済的手段によりそのよ
うな複合材料を得ることを可能にする方法及びその変法
にある。

（発明の構成） 本発明の目的である複合材料は、下記の要素の総てによ
り特徴づけられる。　　− ａ：それはポリオレフィンマトリックスを含み、即ちそ
れは、高又は低密度の直鎖又は分枝のポリエチレン；ポ
リプロピレン又はポリオレフィンのより高級な同族体の
ようなポリオレフィンホモポリマー；又はそれらの半結
晶性コポリマーを包含する； ｂ：上記で定義したマトリックスは、連続的要素（すな
わちケーブル又は糸の形の長い繊維、編物又は織物を包
含するもの）、又は不連続的要素（すなわち、数１０ミ
リメートルより長くない短繊維又はフェルト又は不織布
）により強化されることができる。強化要素は、天然、
人造又は合成であることができる金属ワイヤ、又は鉱物
質又は有機質テキスタイルの使用により実現されうる。

本明細書の以下において、これら要素は「強化要素」又
は「強化材」と呼ばれる；Ｃ：ポリオレフィンマトリッ
クスと強化材とは、エラストマー成分を含み、強化材の
寸法に比べて薄い接着剤の少くとも一層、及び極めて高
分子量のポリオレフィンの、やはり薄いもう一つの層に
よって与えられる緊密な結合により、ポリオレフィンの
化学的変性なしで結合される。

このポリオレフィンの層は、少くとも５００．０００の
平均分子量のポリエチレン又はポリプロピレンから好ま
しくは構成される。

本発明の目的である複合材料を実現する方法は、それが
少くとも下記の操作を包含することにより特徴づけられ
る。

ａ：強化材とマトリックスの間の接着を促進する層での
強化材のコーティング。この接着層は、本明細書で、接
着層又は接着化層と呼ばれる。

この接着層は好ましくは、エラストマー成分を含む。コ
ーティングに続いて、組成物の機能として、接着化層の
（少くとも部分的な）重合、重縮合又は加硫のために意
図される熱処理を行うことができる。この操作は、下記
の説明において、接着するよう処理された強化材すなわ
ち「接着化強化材」と定義されるものを達成する。

接着を促進するこの処理は、「接着化処理」と呼ばれ、
たとえばエポキシ樹脂の溶液、レゾルシン、ホルマリン
及びエラストマーラテックス又はフェノール／ホルマリ
ン及びラテックスの三元水性懸濁物、強化材への接着を
促進するために適合された処方のエラストマーコンパウ
ンドの適当な溶剤中の溶液に強化材を通過させることに
より行うことができる。接着化処理の実現のための他の
技術は、強化材上に接着化層を押出すこと、可能な浸漬
を含む強化材の表面コーティングの他のタイプ、又はた
とえば６軸上又は型中での構成の間に強化材上にエラス
トマー化合物の薄いフィルムを施与させることによるコ
ーティングを含む。

ｂ：高分子量（少くとも５００．０００　）のポリオレ
フィンの薄層により接着化された（接着促進のため処理
された）強化材のコーティングはたとえば、適当な溶剤
中のポリオレフィンの溶液、又は気体流（好ましくは空
気又は窒素）中のポリオレフィンの懸濁物を含む流動床
中に接着化強化材を通すことにより行われる。この操作
は、「接着を促進すべく処理され、次にポリオレフィン
でコーティングされた接着化強化材」を作る。

Ｃ：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンの
より高級な同族体又はこれらの半結晶性コポリマーより
成るポリオレフィンマトリックス中に、連続的又は不連
続的要素の形の、ポリオレフィンでコーティングされた
接着化強化材を入れること。この操作は、ポリマー加工
産業で用いられる慣用の手段、たとえば不連続的強化材
のためにはシリンダーミキサー又はインターナルミキサ
ー中で、ポリオレフィンでコーティングされた接着化強
化材をポリオレフィンマトリックスと緊密に混合するこ
とにより、又は連続的強化材複合体の実現のためには、
まずポＩＪ、オレラインでコーティングされた接着化強
化材を、次にポリオレフィンのシートを６軸上でフィラ
メント状に巻き取ることにより行われる。

この操作は、半製品複合材料を与え、これはポリマー加
工産業で慣用の成形操作により最終製品へと加工され、
接着化強化材のコーティングを構成する高分子量ポリオ
レフィンとマトリックスを構成する任意の分子量のポリ
オレフィンとの間の緊密な結合を可能にする。

ポリオレフィンマトリックスに接着する時に、たとえば
強化材の接着を改善するために、他の追加的処理を適用
できる。限定的ではない例として、そのような処理は、
適当な熱処理で部分的に加硫されうるエラストマー化合
物の薄い層により接着化強化材をコーティングすること
、接着化強化材の表面の粗化、又は接着化強化材のポリ
オレフィンコーティングの熱処理を包含する。

以下において、添付図面及び実施例により、本発明の詳
細及び変化を更に説明する。

第１図は、たとえば線状又は纒んだ又は織った構造のテ
キスタイル（ガラスを含めて）又は金属ワイヤ、繊維又
はケーブルを含む典型的な連続的強化材の構成を、強化
材の平面で断面図で図式的に示す。強化材の形状が何で
あれ、ポリオレフィンマトリックス１に埋め込まれた繊
維要素の平面で断面図を描いており、繊維２は繊維自体
の直径よりも薄い層３、即ちエポキシ樹脂、三元ポリ縮
合物（レゾルシン、ホルマリン及ヒエラストマーラテッ
クス又はホルマリン−フェノール化合物及びラテックス
）より成ることができる接着化化合物でコーティングさ
れており、次に一方では接着化化合物への接着に通しか
つ他方では複合材料を得るために必要な続く熱処理に適
する処方のエラストマー化合物の第二の薄い層４でコー
ティングされている。そこでたとえば、繊維のエラスト
マーコーティング化合物は有利には、完全な網状化なし
で強化材に接着させる熱処理に付すことを可能にすべく
、加硫遅延接着剤を含むであろう。強化材２をコーティ
ングするエラストマー化合物４の上には、好ましくはポ
リエチレン又はポリプロピレンのような高分子量ポリオ
レフィンを含む薄いコーティング５が在る。

第２図は、代表的な不連続的強化材複合材料の構成を、
強化材の平面で長さ方向断面で図式的に示す。強化材は
、一般に長さ２０ｍｍ未満のテキスタイル（ガラスを含
めて）、又は金属ワイヤ、繊維又はケーブルから成り、
ポリオレフィンマトリックス１中に分散された要素２よ
り成ることができる。

第３図は、第２図のゾーンＡＡ’の拡大断面図である。

断面は、ポリオレフィンマトリックス１に埋め込まれた
三つの要素の平面で作られ、強化要素２はレゾルシン、
ホルマリン及びエラストマーラテックスの三元重縮合物
に基づく接着化化合物の層（各繊維の直径より薄い）に
よりコーティングされている。

上述のように連続的強化材は、集合された又は構成され
た単一ワイヤの形、又は糸又はケーブルの形、又は種々
の組織の編又は織布のような集合体の形で存在すること
ができる。

不連続的強化材は、短い分散しうる繊維の遊離の形又は
フェルト又は不織布の集合された形の比較的短い要素（
数１Ｏｎ＋ｍ以下）より成る。

強化材は、絹又は綿のような天然繊維、レーヨン又はス
パンレーヨンのような人造繊維、又はポリアミド、ポリ
エステル、アラミド、ポリビニルアルコール、ポリアク
リロニトリル又は炭素繊維のような合成繊維より成るこ
とができる。

強化材は、ガラスのような鉱物質、又は上述のような合
成繊維の如き有機質であることができる。

それはまた、極めて長い又は布の形の、又は短繊維の形
の、真ちゅうメツキ又は亜鉛メツキ鋼ケーブルより成る
こともできる。

接着化処理は、有機溶剤、鉱物質溶剤又は水中の樹脂た
とえばエポキシ、エラストマーラテックスを含む三元ホ
ルマリンフェノール化合物又はレゾルシン−ホルマリン
化合物の分散物又は溶液に基づいて、又はエラストマー
化合物の溶液に基づいて、又はエラストマー化合物混合
物から実現されうる。

接着化強化材のコーティングのために意図される高分子
量ポリオレフィンは好ましくは、少くとも５００．００
０の平均分子量のエチレン又はプロピレンホモポリマー
を含む。また、半結晶性エチレン及びプロピレンポリマ
ーの使用も、それらが少くとも５００，０００の分子量
を持つ限り、考慮されうる。

Ｈ後に、マトリックスは一般に、高密度又は低密度の、
線状又は分枝状ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオ
レフィンのより高級な同族体、又はそれらの半結晶性コ
ポリマーの一つを含む。

一般に、本発明の複合材料を作ることができる方法又は
その変法は、第４図に図式的に示す単位操作の総て又は
いくつかの組合せにより定義される。

方法のレベルにおいては、連続的強化材と不連続的強化
材の間に区別はなく、短繊維の不連続的強化材を得るた
めに必要な繊維の任意的切断はポリオレフィンマトリッ
クスへの加入の前の任意の処理段階で行うことができる
。フェルト又は不織布の形の不連続的強化材は、方法の
レベルでは連続的強化材と同様に処理される。

その総ての又は一部の組合せが所定の複合材料の実現の
ための方法を定義する種々の単位操作を下記にまとめて
示す。

＊　接着化処理はｒＡＪと表示される。それは好ましく
は、上述の接着化化合物に通すことによる強化材の含浸
により、又はシリンダーミキサー中でエラストマー化合
物を強化材上にコーティングして、又はもし糸又はケー
ブル又は編布又はリボンたとえば狭い幅の織布であれば
強化材上にコーティングを押出して、又は広幅の強化材
のための可能な浸漬又は連続コーティングを含む他のタ
イプの表面コーティング法によって行われる。

＊　接着化処理（Ａ）の次に、乾燥処理（Ｓ）を行うこ
とができ、しかしこれは必須ではない。

これは、接着化化合物からの溶剤の気化及び／又はタイ
プに依存して接着化化合物の部分的又は全面的重合、縮
重合又は加硫を許す。

＊　所望により接着化処理（Ａ）〔この後に乾燥（Ｓ）
を行ってもよい〕は、複合材料の構成要素間の接着を強
化するために、適当な処方のエラストマーコンパウンド
による接着化繊維のコーティング操作（Ｅ）により補わ
れることができる。

この操作は種々のテクニックを用いて行うことができる
。

−たとえば、連続的強化材のために現在行われているよ
うに、エラストマー化合物に通すこ止により接着化強化
材を含浸することができる。

エラストマー化合物の押出しにより糸、ケーブル又は絹
布のコーティングを行うことができる。

−編織布、フェルト、及び不織布は、他のタイプの表面
コーティング法たとえば可能な浸漬又は連続コーティン
グを用いてエラストマー化合物でコーティングされる。

−巻き取ったフィラメント又は出来上ったシートの形で
用いられる強化材に特に適する別の方法は、強化材の下
又は上にエラストマー化合物の層を単に施与することよ
り成る。

＊　もしコーティング（Ｅ）が行われるなら、続いて接
着化強化材とエラストマー化合物の間の接着を改善すべ
くエラストマー化合物の予備加硫（ＰＶ）を行うことが
有利であり、しかしこれは必須ではない。この予備加硫
熱処理の条件は、たとえば加硫遅延剤の加入によりこの
操作を容易にするよう処方されうるエラストマーコンパ
ウィドの部分的のみの加硫を起すよう選択されなければ
ならない。

＊　いわゆる表面粗化操作（Ｒ）は、エラストマー化合
物の追加的層によるコーティング及び部分的加硫の操作
が行われたがどうかに拘らず、高分子量ポリオレフィン
により接着化された強化材の続くコーティングを容易に
するために有用でありうる。これは単に、スポンジ又は
ブラシにより施与された溶剤（これは次の操作の前に気
化される）の作用により、接着化された強化材の表面を
再活性化する操作である。

＊　高分子量ポリオレフィンの薄い層で、接着化された
強化材をコーティングする、本発明に必須の操作（Ｐ）
は一般に、下記の二つのテクニックの一つにより行われ
る。

−適当な溶剤たとえば熱デカリン中の高分子量ポリオレ
フィン溶液による強化材の処理。溶剤は、接着化層及び
溶解されたポリオレフィンの薄い層の沈着物（その厚さ
は処理速度、溶液濃度、乾燥及び処理の他のパラメータ
の関数として変化するであろう）の僅かの膨潤を起すで
あろう。又は −気体流（最も一般的には空気又はポリオレフィンの酸
化を防ぐために窒素）中の高分子量ポリオレフィンの粒
子の懸濁物を含む流動床に強化材を通過させる。接着化
された強化材へのポリオレフィン粒子の接着を促進する
ために上記操作を８０〜１００℃のオーダーの温度で行
うことが有利である。他の方法、たとえばエクストルー
ダーにより強化材上へポリオレフィンを押出すことを行
うこともできる。しかし、高分子量ポリオレフィンの押
出しを行うのは困難であること、及びこの操作は特定の
操作条件を要することが知られている。

＊　熱処理（Ｆ）は、コーティングが流動床法で行われ
た場合に、ポリオレフィンでコーティングされた接着化
強化材に適用するのが有利である。

それは、ポリオレフィンでコーティングされた接着化強
化材の温度をポリオレフィンの融点に近い温度（すなわ
ちポリエチレンでは１３５℃近辺、ポリプロピレンでは
１６０℃近辺）に上げることより成り、これは高分子量
ポリオレフィンと接触している接着化化合物の重縮合、
重合又は加硫を終らせ、またこれら二成分の間の接着を
起すことを可能にする。

＊　高分子量ポリオレフィンでコーティングされた接着
化強化材のポリオレフィンマトリックス。

中への最終的加入Ｎ）。この操作は、種々の方法で行う
ことができ、そのうち下記が最も頻繁に用いられる。

−強化材を成す繊維、リボン又は編布上にポリオレフィ
ンマトリックスの鞘を押出す。

−溶液中のポリオレフィンマトリックスによる連続的強
化材の表面コーティング。

−ロールの間でポリオレフィンと連続的又は不連続的強
化材の熱カレンダーかけ。

−巻取ったフィラメントの形の強化材上へポリオレフィ
ンのフィルム、シート又はプレートラ与え、次に表面を
粘着性にする処理及びポリオレフィンマトリックスの強
化材への浸入を改善するための熱処置、又は型の底に置
いた強化材又は出来上りの形の上に置いた強化材上へポ
リオレフィンのフィルム、シート又はプレートを与える
こと。又は −　ポリマー加工産業で慣用技術になった引抜き。

このようにしてポリオレフィンマトリックスに対する親
和性を与えられ、次にそれに加入された繊維は、シート
の形で使用できる半製品複合材料を構成するか、或いは
成形、押出し、射出又は他の適当な加工方法で成形され
うるよう顆粒化されることができる。

第４図の分析は、強化材の性質に依存して、方法が少く
とも三つの必須の操作（二重線で示したもの）、すなわ
ち下記を含むことを示す。

−エラストマー成分を含む接着化化合物による強化材の
接着化（Ａ）、 −高分子量ポリオレフィンによる接着化強化材のコーテ
ィング（Ｐ）、及び −高分子量ポリオレフィンでコーティングされた接着化
強材をポリオレフィンマトリックスに入れること。

第４図に図示的に示した種々の処理は、一般に最も単純
なものから一般に最も完全なものまで、下記の組合せを
包含する。

操作　Ａ−Ｐ−Ｉ　　（最も単純な処理）操作　Ａ−Ｐ
−Ｆ−Ｔ 操作　Ａ−Ｅ−Ｐ−１ 操作　Ａ−３−Ｐ−１ 操作　Ａ−Ｒ−Ｐ−■ 操作　Ａ−Ｅ−Ｐ−Ｆ−Ｉ 操作　Ａ−３−Ｐ−Ｆ−１ 操作　Ａ−Ｒ−Ｐ−Ｆ−１ 操作　Ａ−３−Ｅ−Ｐ−Ｉ 操作　Ａ−３−Ｅ−Ｐ−Ｆ−１ 操作　Ａ−Ｅ−ＰＶ−Ｐ−Ｉ 操作　Ａ−Ｅ−ＰＶ−Ｐ−Ｆ−Ｉ 操作　Ａ−Ｓ−Ｅ−ＰＶ−Ｐ−Ｉ 操作　Ａ−３−Ｅ−ＰＶ−Ｐ−Ｆ−Ｉ 操作　Ａ−Ｅ−ＰＶ−Ｒ−Ｐ−１ 操作　Ａ−Ｅ−ＰＶ−Ｒ−Ｐ−Ｆ−１ 操作　Ａ−３−Ｅ−ＰＶ−Ｒ−Ｐ−１ 本発明を例示するために、従来の物質及び方法に基いて
実現できるいくつかの複合材料コンパウンドの例及びそ
れを作ることができる方法例を下記に述べる。

コンパウンドについて、強化材のタイプ及び形、接着化
層のタイプ及び（もし有るなら）エラストマー化合物に
よる追加的コーティング層のタイプを示す。総ての場合
において接着化強化材は高分子量ポリオレフィンの薄い
層でコーティングされ、ポリオレフィンマト−リックス
中に含有されていることが理解されよう。これらポリオ
レフィンの性質は追加的詳細なしで記述される。

コンパウンドＣ１は連続的強化材複合材料の１例である
ニ ー　強化材は糸の形で用いられる人造繊維レーヨンであ
る。

−接着化層はレゾルシン−ホルマリン及びＳＢＲラテッ
クス三元コンパウンド（慣用のコンパウンド）から作ら
れ、接着化法はゴル加工産業で用いられているものであ
る。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−　マトリックスのポリオレフィンはポリプロピレンで
ある。

プロセスＰ１は、コンパウンドＣ１に従う複合材料を得
るための、レーヨン糸に基づく強化材ニ適用される処理
セットである。

それは、下記の順での下記の操作により定義される。

−接着化化合物の水性分散物への連続的通過によるレー
ヨン糸の接着化。

−接着化化合物の部分的重縮合を起す熱処理。

−粗面化はなし。

−デカリン中５％の濃度の高分子量ポリエチレン（Ｇ　
Ｕ　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎｅｓ商標、西ドイツのへキスト
社）の溶液に約１４０℃で通すことによるコーティング
。

−成形型上にポリプロピレンフィルを置く。

−接着化強化材を成形型上にフィラメント状に巻く。

−　別のポリプロピレンフィルムを置く。

−表面を粘着性にし、構成要素の一体性を確保するため
の１５０℃での熱処理。

コンパウンドＣ２は、連続的強化材複合材料の別の好ま
しい例である。

−強化材は布の形で用いられる人造繊維レーヨンを含む
。

−接ｆ化１はレゾルシン、ホルマリン及びビニルピリジ
ンラテックス三元コンパウンドから作られる。

−ＳＢＲに基づくエラストマーコンパウンドの薄い層が
接着化コンパウンドに施与される。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、５のメルトインデ
ックスを持つ線形低密度ポリエチレンである。

プロセスＰ２は、コンパウンドＣ２に従う複合材料を得
るためにレーヨン布に適用される処理セットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の水性分散物への通過によるレーヨン布
の接着化。

−成形心軸上に０．０５ｍｍ厚さの高分子量ポリエチレ
ンフィルムを置く。

−心軸上の高分子量ポリエチレンフィルの上にＳＢＲに
基づくエラストマーコンパウンドのシートを置く。

−粗面化。

−心軸上のエラストマーコンパウンドの上に接着化した
布を巻く。

−接着化した布の上にＳＢＲに基づくエラストマーコン
パウンドを置く。

−粗面化。

−別の高分子量ポリエチレンフィルムを置く。

−構成要素の一体性を確保するための熱処理。

−６軸から集合体を分離。

−マトリックスを構成するため、５のメルトインデック
スの線形低密度ポリエチレンフィルを両表面に置く。

コンパウンドＣ３は連続的強化材複合材料の好ましい例
である。

−強化材は糸の形で用いられる合成のポリエステルに基
づく繊維を含む。

−接着化層は、レゾルシン−ホルマリン及びビニルピリ
ジンラテックス三元コンパウンドから作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリプロピレンである。

−　マトリックスのポリオレフィンはポリプロピレンで
ある。

プロセスＰ３は、コンパウンドＣ３に従う複合材料を得
るためにポリエステルに基づく強化材に適用される処理
セントである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の水性分散物への通過によるポリエステ
ルの接着化。

−接着化化合物の部分的重縮合を起す熱処理。

−粗面化。

−高分子量ポリプロピレンの流動床への通過ニよるコー
ティング。

−強化材上へのポリプロピレン鞘の押出し。

コンパウンドＣ４は、連続的強化材複合材料の好ましい
例である。

−強化材は、布の形で用いられる高モジュラス合成繊維
芳香族ポジアミド即ちアラミド（Ｋｅｖｌａｒ２９、商
標、デュポン社）を含む。

−接着化Ｎは、レゾルシン−ホルマリン及びビニルピリ
ジンラテックス三元コンパウンドがら作られる。

−追加的コーティング層は、エチレン及びプロピレン三
元ポリマーに基づくエラストマーコンパウンド（ＥＰＤ
Ｍゴム）より成る。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、３のメルトインデ
ックスを持つ高密度ポリエチレンである。

プロセスＰ４は、コンパウンドＣ４に従つ複合材料を得
るためにアラミドに基づく強化材に適用される処理セッ
トである。

それは好ましくは、下記の順で下記の操作により定義さ
れる。

−接着化化合物の水性分散物への通過による強化材の接
着化。

−接着化化合物の部分的重縮合を起す熱処理。

−粗面化なし。

−可能な浸漬又は連続的コーティングを包含する他のタ
イプの表面コーティングプロセスによる、ＥＰＤＭゴム
に基づくエラストマーコンパウンドを含む追加的コーテ
ィング層の施与。

−接着化層とエラストマーコンパウンドのコーティング
との間の接着を改善するための予備加硫熱処理。

−粗面化。

−デカリン中５％濃度の高分子量ポリエチレン（Ｇ　Ｕ
　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎｅ、商標、西ドイツのへキスト社
）の溶液に約１４０℃で通過してコーティング。

−ポリオレフィン及びエラストマーをコーティングされ
た接着化強化材の上及び下にポリエチレンシートを置（
ことによりマトリックスに入れる。

−構成要素の一体性を確保するべく１４５℃の温度で熱
処理。

コンパウンドＣ５は、連続的強化材複合材料の好ましい
例である。

−強化材は、糸の形で用いられる合成繊維ポリアミド６
−６を含む。

−接着化層は、適当な処方すなわち従来技術に従う接着
促進剤を含むいわゆるＨＲＨ処方の、天然ゴムに基づく
エラストマーコンパウンドから作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、５のメルトインデ
ックスの線状低密度ポリエチレンである。

プロセスＰ５は、コンパウンドＣ５に従う複合材料を得
るためにポリアミドに基づく強化材に適用される処理セ
ットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−　エラストマー接着化化合物の溶液への通過による強
化材の接着化。

−接着化層とエラストマー化合物のコーティングとの間
の接着を改善するための予備加硫熱処理。

−高分子量ポリエチレン（Ｇ　Ｕ　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎ
ｅ。

商標、西ドイツのへキスト社製）の薄い鞘の押出しによ
るコーティング。

−ポリエチレン鞘の押出しによりマトリックス中へ入れ
る。

コンパウンドＣ６は、連続的強化材複合材料の好ましい
例である。

−強化材は、繊維の形で用いられる鉱物質繊維ガラス繊
維を含む。

−接着化層は、ゴムへの接着のために繊維供給者により
行われる。

−ＥＰＤＭゴムに基づくエラストマーコンパウンドの層
が付加される。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、６のメルトインデ
ックスの低密度ポリエチレンである。

プロセスＰ６は、コンパウンドＣ６に従う複合材料を得
るためにガラス繊維に基づく強化材に適用される処理セ
ットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−可能な浸漬又は連続的コーティングを包含する他のタ
イプの表面コーティングにより、ＥＰＤＭゴムに基くエ
ラストマーコンパウンドを含むコーティング層の施与。

−接着化層トエラストマーコンパウンドのコーティング
との間の接着を改善するための予備加硫熱処理。

−デカリン中５％濃度の高分子量ポリエチレン溶液（Ｇ
　Ｕ　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎｅ−、、商標、西ドイツのヘ
キスト社製）に１４０℃で通過してコーティング。

−エラストマー及びポリオレフィンでコーティングされ
た接着化強化材のカレンダーかけによりポリエチレンマ
トリックス中に入れる。

コンパウンドＣ７は、連続的強化材複合材料の好ましい
例である。

−強化材は、ベカルト社により作られるような真ちゅう
の薄層で被われ、ケーブルの形で用いられる鋼製の細い
金属ケーブルを含む。

−接着化層は、適当な処方のすなわち従来技術に従い接
着促進剤として働くコバルト塩を含むエラストマーコン
パウンドの溶液から作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、０．５のメルトイ
ンデックスの高密度ポリエチレンである。

プロセスＰ７は、コンパウンドＣ７に従う複合材料を得
るために真ちゅう被覆した金属ケーブルに基づく強化材
に適用される処理セットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の溶液への通過による強化材の接着化。

−接着化化合物の部分的加硫を起す熱処理。

−粗面化。

−高分子量ポリエチレン（Ｇ　Ｕ　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎ
ｅｓ商標、西ドイツのへキスト社製）の流動床に通過し
てコーティング。

−成分の一体性を確保するための熱処理。

−高分子量ポリオレフィンでコーティングされた接着化
ケーブルの周囲にポリエチレン鞘を押出すことによりマ
トリックス中に入れる。

コンパウンドＣ８は、連続的強化材複合材料の好ましい
例である。

−強化材は、ベカルト社で作られ、布の形で用いられる
、真ちゅうの薄層で被覆された細い鋼ケーブルを含む。

−接着化層は、適当な処方すなわち従来技術に従い接着
促進剤として働くコバルト塩を含むエラストマーコンパ
ウンドの溶液から作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリプロピレンである。

−マトリックスのポリオレフィンはポリプロピレンであ
る。

プロセスＰ８は、コンパウンドＣ８に従つ複合材料を得
るために真ちゅうメツキされた金属ケーブル布に基づく
強化材に適用される処理セントである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物への可能な浸漬又は連続コーティングを
包含する他のタイプの表面コーティングによる強化材の
接着化。

−接着化化合物の部分的加硫を起す熱処理。

−粗面化。

−高分子量プロピレンの窒素中懸濁物の流動化によるコ
ーティング。

−成分の一体化を確保するための熱処理。

−二つのポリプロピレンプレートの間に接着化強化材を
サンドイッチする形でのカレンダーがけによりマトリッ
クス中に入れる。

−構成要素の一体化を確保するために１５５℃の温度で
熱処理。

コンパウンドＣ９は、不連続的強化材複合材料の好まし
い例である。

−強化材は、人造短繊維スパンレーヨンである。

−接着化層は、レゾルシン−ホルマリン及びＳＢＲラテ
ックス三元コンパウンドから作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリプロピレンである。

−マトリックスのポリオレフィンはポリプロピレンであ
る。

プロセスＰ９は、コンパウンドＣ９に従う複合材料を得
るためにスパンレーヨンに基づ＜強化材に適用される処
理セットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の水性溶液に攪拌下で含浸して強化材の
接着化。

−高分子量ポリプロピレンの溶液中での処理によるコー
ティング。

−　シリンダーミキサー中でマトリックスに入れる。こ
れは、カレンダー操作の間に縦方向の繊維の配向により
異方性を示す複合材料を作る。

コンパウンドＣＩＯは、不連続的強化材複合材料の好ま
しい例である。

−強化材は、短繊維の形で用いられる合成繊維ポリエス
テルを含む。

−接着化層は、レゾルシン−ホルマリン及びＳＢＲラテ
ックス三元コンパウンドから作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、８のメルトインデ
ックスの高密度ポリエチレンである。

プロセスＰＩＯは、コンパウンドＣ１０に従う複合材料
を得るためにポリエステル短繊維に基づく強化材に適用
される処理セントである。

それは好ましくは、下記の１頃での下記の操作により定
義される。

−接着化化合物の水性分散物への通過による強化材の接
着化。

−接着化化合物の部分的重縮合を起す熱処理。

−粗面化なし。

−シリンダーミキサー中で、ＳＢＲゴムに基づくエラス
トマーコンパウンドを含む追加的コーティング層の施与
、及びエラストマーで被覆された接着化コーティングを
細片に切断。

−デカリン中の高分子量ポリエチレン（ＧＵＲＨｏｓ　
ｔａ　１ｅｎｅ　ｓ商標、西ドイツのへキスト社製）溶
液に通過することによるコーティング。

−繊維を数１０７１１１１１以下の長さに切断。

−エラストマー及びポリオレフィンでコーティングされ
た接着化コーティングをメルトインデックス８の高密度
ポリエチレンとインターナルミキサー中で混合してマト
リックス中に入れる。

−構成要素の一体性を確保するために１３５℃で熱処理
。

コンパウンドＣ１ｌは、不連続的強化材複合材料の好ま
しい例である。

−強化材は合成高モジユラス繊維芳香族ポリアミドすな
わちアラミド（Ｔｗａｒｏｎ　％商標、西ドイツのエン
カ社）を含む。

−接着化層はエポキシ樹脂コンパウンド及び１５重量％
（乾燥）ビニルピリジンラテックスから作られる。

−追加的コーティング層はＥＰＤＭゴムに基づくエラス
トマーコンパランドラ含む。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、メルトインデック
ス５の線状低密度ポリエチレンである。

プロセスｐＨは、コンパウンドＣ１ｌに従つ複合材料を
得るためにアラミド短繊維に基づく強化材に適用される
処理セットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の水性分散物への通過による強化材の接
着化。

−繊維を切断する前に、繊維上にエラストマーコンパウ
ンドを押出すことにより、ＥＰＤＭゴムに基づくエラス
トマーコンパウンドを含む追加的コーティング層の施与
。

−デカリン中５％濃度の高分子量ポリエチレン（Ｇ　Ｕ
　ＲＨｏ５ｔａｌｅｎｅ、商標、西ドイツのヘキスト社
製）の溶液に約１４０℃で通過することによるコーティ
ング。

−繊維を数１０ｍｍ以下の長さに切断。

−　シリンダーミキサー中での混合によりマトリックス
中に入れる。これは異方性複合材料を作る。

コンパウンドＣ１２は、不連続的強化材複合材料の好ま
しい例である。

−強化材は、短繊維の形で用いられる鉱物質繊維ガラス
繊維を含む。

−接着化層は、レゾルシン−ホルマリン及びビニルピリ
ジンラテックス三元コンパウンドより作られる。

−高分子量ポリオレフィンはポリエチレンである。

−マトリックスのポリオレフィンは、メルトインデック
ス５の線状高密度ポリエチレンである。

プロセスＰ１２は、コンパウンドＣ１２に従う複合材料
を得るためにガラス短繊維に基づく強化材に適用される
処理セットである。

それは好ましくは、下記の順での下記の操作により定義
される。

−接着化化合物の水性分散物中の繊維の含浸による強化
材の接着化。

−デカリン中５％濃度の高分子量ポリエチレン溶液（Ｇ
　Ｕ　Ｒ１ｌｏｓｔａｌｅｎｅｓ商標、西ドイツのへキ
スト社製）に１４０℃で通過することによるコーティン
グ。

−５ｍｎ＋長の短繊維に切断。

−粉末の形のマトリックス中に入れる。

−複合材物質の押出し、及び最終製品を作るための後の
成形のために顆粒化。

糸又はケーブルより成る強化材の周囲に成形された複合
材料のシリンダーの形又は布強化材のためのいわゆるズ
ボン（ｔｒｏｕｓｅｒｓ　）テスト片の形で、マトリッ
クスへの結合力を測定するために上記の種々のコンパウ
ンドＣ１〜Ｃ１２について接着テストを行った。後者の
場合、布とマトリックスの間の分離がテストされる。不
連続的強化材複合材料については、測定されるのは分離
力である。

接着又は分離力のこれら測定は、本発明の目的である複
合材料、及び同じ組成の、但し高分子量ポリオレフィン
でのコーティングのない対照品について行われた。

予期されたように、コンパウンドＣ１，Ｃ３゜Ｃ５及び
Ｃ７の糸又はケーブルで強化されたコンパウンドでは接
着力は測定できず、測定値はマトリックスの破損のそれ
であった。対応する対照品においては、強化材とマトリ
ックスの間の接着の値は僅か数ＭＰａであり、強化材に
働く引張力に対するマトリックスのモジュツスの参与に
相当する。

同じ事が、Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６及びＣ８のような布の形の
連続的強化材を含むコンパウンドについてもあてはまる
。測定された値は、ポリオレフィンつまりマトリックス
の引裂き又は破壊を示す。

マトリックスと強化材の間の接着力を測定することは不
可能であった。

不連続的強化材コンパウンドに関しては、測定された分
離力はコンパウンドＣ９〜Ｃ１２について総ての場合に
１２ＭＰａより大きく、一方、接着化コーティングの高
分子量ポリオレフィンコーティングなしで作られた対照
品ではＩＭＰａよりはるかに小さかった。

これらの結果は、高分子量ポリオレフィンコーティング
の使用によって、エラストマーを含む接着化コンパウン
ドによりコーティングされた強化材と高分子量ポリオレ
フィンマトリックスの間の緊密な結合を作ることが可能
であり、これは上記接着化強化材とポリオレフィンマト
リックスの間に高分子量ポリオレフィンの層が介在する
ことによることを示す。

従って本発明は、化学的変性なしでは従来通常使用でき
なかった安価なポリオレフィン物質の使用によって経済
的なマトリックス複合材料を作ることを可能にする。こ
れら複合材料はまた、ポリマー加工産業において慣用の
テクニックで容易に用いられる。それは、強化材の存在
によって優れた機械的特性を持ち、特に強化材とマトリ
ックスとの間の緊密な結合の故に、負荷下での非常に限
られたクリープを持つ。

当業者は、本発明の範囲を出ることなしに、本複合材料
及び／又はその製造法、ならびに実施例で記載したそれ
らの態様、特に繊維のタイプ及び接着化、及びコーティ
ング処理、及びポリオレフィンでコーティングされた接
着化強化材のマトリックスへの加入について種々の変更
をなすことが当然にできる。

まとめると、第４図に示した方法のいくつかの例は下記
の通りである。

−コンパウンドＣ１，Ｃ２及びＣ９は、コンパウンドＣ
１及びＣ２では連続的強化材複合材料の例、コンパウン
ドＣ９では不連続的強化材複合材料の例であって、これ
らの強化材は人造繊維レーヨン又はスパンレーヨンを含
む。

−プロセスＰＬ、、Ｐ２及びＰ９は、コンパウンドＣ１
，Ｃ２及びＣ９に従う複合材料を得るためにレーヨン又
はスパンレーヨンに基ツ＜　強化材に適用される処理セ
ントの例示である。

−コンパウンドＣ３，Ｃ５及びＣＩＯは、強化材が合成
繊維ポリアミド及びポリエステルを含むところの、コン
パウンドＣ３及びＣ５では連続的強化材複合材料、コン
パウンドＣ１０では不連続的強化材複合材料の例である
。

−　プロセスＰ３．Ｐ５及びＰＩＯは、コンパウンドＣ
３，Ｃ５及びＣＩＯに従う複合材料を得るためにポリア
ミド及びポリエステルに基づく強化材に適用される処理
セットの例示である。

−コンパウンドＣ４及びＣ１ｌは、強化材が高モジュラ
スの合成繊維アラミドを含むところの、コンパウンドＣ
４では連続的強化材複合材料、Ｃ１ｌでは不連続的強化
材複合材料の例である。

−　プロセスＰ４及びｐＨは、コンパウンドＣ４及びＣ
１ｌに従う複合材料を得るためにアラミドに基づく強化
材に適用される処理セットの例示である。

−コンパウンドＣ６及びＣ１２は、強化材が鉱物質繊維
ガラスより成るところの、コンパウンドＣ６では連続的
強化材複合材料、コンパウンドＣ１２では不連続的強化
材複合材料の例である。

−プロセスＰ６及びＰＩ３は、コンパウンドＣ６及びＣ
１２に従う複合材料を得るためにガラス繊維に基づく強
化材に適用される処理セットの例示である。

−コンパウンドＣ７及びＣ８は、真しゅうメツキした鋼
ケーブルより成る連続的強化材複合材料の例である。

−プロセスＰ７及びＰ８は、コンパウンドＣ７及びＣ８
に従う複合材料を得るために、真ちゅうメツキした鋼ケ
ーブルに基づく強化材に適用される処理セットの例示で
ある。

引抜きのいくつかの例は、米国特許第４，４４５，９５
７号（一定断面積の引抜かれた繊維強化ポリマー物品を
作る方法及び手段）、及び米国特許第４．６８０，２２
４号（強化プラスチック）である。これらの特許をここ
で引用して、本明細書の一部とする。

好ましい実施態様に関して上述した本発明は、その詳細
のいずれからも限定されると解釈されるべきではない。

なぜなら、本発明の精神及び範囲からはずれずに発明を
変更及び変化させることができるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的な連続的強化材複合材料の、強化材の
平面での断面図である。 第２図は、典型的な不連続的強化材複合材料の、強化材
の平面での長さ方向断面図である。 第３図は、三つの不連続的強化材要素を示す、ゾーンＡ
Ａ’での第２図の拡大断面図である。 第４図は、単位操作の総て又はいくかの組合せにより本
発明の複合材料及びその変更を作るための手順を構成す
る処理の総てを示すダイヤグラムであり、処理のいくつ
かは強化材のタイプ及び形に依存して任意的又は不必要
である。 手続補正書く方式） 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示　　　昭和６３年特許願第２３４６６９
号２、発明の名称　　　　複合材料及びその製造法３、
補正をする者 事件との関係　　出願人 氏名　　　イーヴアン　ランドレル 願書に最初に添付した明細書の浄書 （内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオレフィン物質を含むマトリックスと、少くと
   も部分的に該ポリオレフィン物質中に配置されている強
   化要素とを含む複合材料であって、該強化要素が前記ポ
   リオレフィン物質と上記強化要素との間の接着を与える
   少くとも１層のコーティングを有する複合材料。 ２、上記ポリオレフィン物質が、高密度ポリエチレン、
   低密度ポリエチレン、線状ポリエチレン、分枝状ポリエ
   チレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンのより高級な
   同族体の少くとも１つ及び高密度ポリエチレン、低密度
   ポリエチレン、線状ポリエチレン、分枝状ポリエチレン
   、ポリプロピレン及びポリオレフィンのより高級な同族
   体の半結晶性コポリマーの１つを含む請求項１記載の複
   合材料。 ３、前記強化要素が連続的形態の物質を含み、連続的形
   態の該物質が連続的形態の天然物質、人造物質、合成物
   質、テキスタイル物質及び金属物質の少くとも１つを含
   む請求項１記載の複合材料。 ４、連続的形態の上記物質が糸、ケーブル、ヤーン、編
   まれた布及び織られた布の少くとも１つを含む請求項３
   記載の複合材料。 ５、前記強化要素が不連続的形態の物質を含み、不連続
   的形態の該物質が短繊維、フェルト及び不織物質の少く
   とも１つを含む請求項１記載の複合材料。 ６、ポリオレフィン物質と強化要素との間の接着を与え
   る前記層が少くとも１つのエラストマー成分を含む請求
   項１記載の複合材料。 ７、コーティングがポリオレフィン物質と強化要素との
   間の緊密な結合を与え、該コーティングが強化要素の太
   さ（厚さ）より実質的に薄い請求項１記載の複合材料。 ８、前記ポリオレフィン物質が少くとも５００，０００
   の平均分子量のポリエチレン及びポリプロピレンの少く
   とも１つを含む請求項１記載の複合材料。 ９、接着を与えるための前記層が熱硬化性樹脂を含む請
   求項１記載の複合材料。 １０、前記熱硬化性樹脂がエポキシ、ホルマリン−フェ
   ノール化合物及びレゾルシン−ホルマリン縮合物の少く
   とも１つを含み、該熱硬化性樹脂がエラストマーラテッ
   クスを伴うところの請求項９記載の複合材料。 １１、前記熱硬化性樹脂がエポキシ、ホルマリン−フェ
   ノール化合物及びレゾルシン−ホルマリン縮合物の少く
   とも１つを含み、接着を与えるための前記層がエラスト
   マーコンパウンドコーティングを更に含み、該エラスト
   マーコンパウンドコーティングは強化要素の太さ（厚さ
   ）より実質に薄い請求項９記載の複合材料。 １２、ポリオレフィンを含み、その上への接着を与える
   層を作るための強化要素のコーティングのために少くと
   も５００，０００の平均分子量を持つポリエチレンを含
   み、マトリックスは、 （ａ）ポリエチレン、 （ｂ）ポリプロピレン、 （ｃ）ポリオレフィンのより高級な同族体の１つ、 及び （ｄ）ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリオレフ
   ィンのより高級な同族体の１つの 半結晶性コポリマーの一つ の少くとも１つを含む請求項１記載の複合材料。 １３、ポリオレフィンを含み、その上への接着を与える
   層を作るための強化要素のコーティングのために少くと
   も５００，０００の平均分子量を持つポリプロピレンを
   含み、マトリックスは、 （ａ）ポリエチレン、 （ｂ）ポリプロピレン、 （ｃ）ポリオレフィンのより高級な同族体の１つ、 及び （ｄ）ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリオレフ
   ィンのより高級な同族体の１つの 半結晶性コポリマーの一つ の少くとも１つを含むところの請求項１記載の複合材料
   。 １４、強化要素が連続的及び不連続的合成繊維の少くと
   も１つを含む請求項１記載の複合材料。 １５、前記合成繊維がポリアミド、芳香族ポリアミド、
   ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニ
   トリル及び炭素繊維の少くとも１つを含む請求項１４記
   載の複合材料。 １６、強化要素が連続的人造繊維物質及び不連続的人造
   繊維物質の少くとも１つを含む請求項１記載の複合材料
   。 １７、前記連続的人造繊維がレーヨンを含み、上記不連
   続的人造繊維がスパンレーヨンを含む請求項１６記載の
   複合材料。 １８、強化要素が連続的及び不連続的ガラス繊維の少く
   とも１つを含む請求項１記載の複合材料。 １９、強化要素が連続的及び不連続的真ちゅうメッキ鋼
   ワイアの少くとも１つを含む請求項１記載の複合材料。 ２０、強化要素が連続的天然繊維及び不連続的天然繊維
   の少くとも１つを含む請求項１記載の複合材料。 ２１、前記連続的天然繊維が絹を含み、前記不連続的天
   然繊維が綿を含む請求項２０記載の複合材料。 ２２、ポリオレフィンマトリックス及び該マトリックス
   中の強化物質を有する複合材料を作る方法において、接
   着性層で前記強化物質をコーティングする工程、及び該
   コーティングを有する強化物質を前記ポリオレフィンマ
   トリックス中に少くとも部分的に配置する工程を含み、
   前記コーティングは前記ポリオレフィンマトリックスと
   前記強化物質との間の緊密な接着を与えるものである複
   合材料を作る方法。 ２３、前記コーティング工程が少くとも１つのエラスト
   マー成分を含む接着化化合物を強化物質に施与すること
   を含む方法において、更に、前記高分子量ポリオレフィ
   ンのデカリン中溶液に前記接着化化合物を通すことによ
   って該接着化化合物をポリオレフィンでコーティングす
   る工程を含む請求項２２記載の方法。 ２４、前記ポリオレフィンが少くとも５００，０００の
   平均分子量を持つポリエチレン又はポリプロピレンの１
   つを含む請求項２３記載の方法。 ２５、前記コーティング工程が少くとも１つのエラスト
   マー成分を含む接着化化合物を強化物質に施与すること
   を含む方法において、更に、空気又は窒素の如きガス流
   中の上記高分子量ポリオレフィン粒子の懸濁物を含む流
   動床中に上記接着化化合物を通すことによって該接着化
   化合物をポリオレフィンでコーティングする工程を含む
   請求項２２記載の方法。 ２６、前記ポリオレフィンが少くとも５００，０００の
   平均分子量を持つポリエチレン又はポリプロピレンの１
   つを含む請求項２５記載の方法。