JPH03236942A - 繊維補強熱可塑性樹脂材およびその製造方法 - 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、飛行機や車両等の内装材などを成形するため
の材料として用いる繊維補強熱可塑性樹脂材およびその
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、このような繊維補強熱可塑性樹脂材としては、例
えば、熱可塑性樹脂プリプレグ、コミングルドヤーン、
接合ヤーン、ブリフォームドヤーンなどがある。

しかしながら、熱可塑性樹脂プリプレグは、補強用繊維
に熱可塑性樹脂を含浸させたものであるため、常温時に
剛性が高く、割れ易く、内装材などの成形に際してドレ
ープ性（型なしみ性〉が悪いという欠点がある。コミン
グルドヤーンは、補強用繊維と熱可塑性樹脂の繊維とを
モノフィラメント段階で混合したものであり、材料コス
トも高（、表面が毛羽立ち易いため内装材などの成形に
先立って織物にしにくいなどの問題がある。接合ヤーン
は、補強用繊維束と熱可塑性樹脂の繊維束とを接合して
１本の繊維束としたものであり、内装材などの成形に際
して補強用繊維束の熱可塑性樹脂含浸性（補強用繊維束
−１の樹脂の浸透性）が悪いという欠点がある。この含
浸性が悪いと得られる製品の強度が低下してしまう。ブ
リフォームドヤーンは、補強用繊維束を熱可塑性樹脂で
被覆したものであるが、横断面が円形状であるために常
温時の剛性が高いので内装材などの底形に際してドレー
プ性が悪く、かつ補強用繊維束の熱可塑性樹脂含浸性が
悪いなどの欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した事情にかんがみなされたものであっ
て、常温時の剛性が低くてドレープ性に優れ、かつ熱可
塑性樹脂含浸性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂材および
その製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材は、補強用繊維束を熱
可塑性樹脂で被覆してなり、横断面が偏平となっていて
偏平比が２以上であることを特徴とする。

また、本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材の製造方法は、
補強用繊維束を横断面が偏平となるように幅方向に拡張
し、ついでこの補強用繊維束を加熱溶融させた熱可塑性
樹脂で被覆した後、偏平形状を保持したまま冷却固化す
ることを特徴とする。

このように本発明では、横断面が偏平となっていて偏平
比が２以上であるために、横断面が円形状である場合に
比して常温時の剛性（短径方向の剛性）が低いのでドレ
ープ性に優れ、かつ熱可塑性樹脂含浸性に優れることに
なる。

以下、図を参照して上記手段につき詳しく説明する。

（１）第１図は本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材の一例
の横断面説明図である。第１図において、繊維補強熱可
塑性樹脂材Ｔば補強用繊維束１を熱可塑性樹脂２で被覆
してなる。この被覆は、補強用繊維束１の周囲に長手方
向にチューブ状に熱可塑性樹脂２を被せることによって
行われる。

補強用繊維束１は、直径数μｍ〜数十μｍの有機繊維又
は無機繊維のモノフィラメントの数百本〜数百本の束（
トウ）である。耐熱性であるのが好ましい。有機繊維は
、例えば、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）等で
ある。無機繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、炭
化珪素（Ｓｉｎ＞繊維、二酸化珪素（Ｓｉｎｇ）繊維、
ボロン繊維などである。

熱可塑性樹脂２は、例えば、ＰＥＥＫ　（ポリエーテル
エーテルケトン）　、ＰＥＳ　（ポリエーテルスルフォ
ン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰ５（ポリフ
ェニレンサルファイド）等に代表される超エンプラ樹脂
、又はナイロン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレ
ンなどの汎用エンプラ樹脂である。

繊維補強熱可塑性樹脂材Ｔは、第１図に示すように、そ
の横断面が偏平となっている。この場合の偏平比、すな
わち短径すに対する長径ａの比は２以上である（ａ／ｂ
≧２）。

繊維補強熱可塑性樹脂材Ｔの横断面形状を円形状から偏
平化して行くに従って、熱可塑性樹脂２の短径方向の断
面２次モーメントは減少する。また、偏平比が２以上と
なると補強用繊維束１の曲げ剛性（短径す方向の剛性）
は、円形状の場合に比して減少する。このため、繊維補
強熱可塑性樹脂材Ｔの常温時の曲げ剛性（短径す方向の
剛性）が低くなり、ドレープ性が向上する。偏平比が２
未満では繊維補強熱可塑性樹脂材Ｔの常温時の曲げ剛性
が十分に低下しないため、ドレープ性の確保が困難とな
る。

さらに、偏平比が２以上となると補強用繊維束１の横断
面における断面積を断面の周長で除した動水半径く熱可
塑性樹脂が補強用繊維束１内に浸透して行く平均距離に
相当）が円形状の場合に比して約７割以下となるので、
熱可塑性樹脂含浸性もまた向上する。

偏平比の上限は特定されるものではないが、偏平比を上
げるに従い補強用繊維束１の製造が困難となることなど
から、偏平比は３〜６程度であるのが好ましい（ａ／ｂ
＝３〜６程度〉。

このようにしてなる繊維補強熱可塑性樹脂材Ｔを用いて
内装材などを底形するに際しては、まず、この繊維補強
熱可塑性樹脂材Ｔを製織して平織り布とする。ついで、
第７図に示されるように、この平織り布１０を所定の形
状の金型１１の成形部１２に配置する。この場合、繊維
補強熱可塑性樹脂材Ｔのドレープ性がよいため、平織り
布１０は自重によって成形面１２の形状になしむことか
できる。つぎに、加圧、加熱下に成形を行う。この場合
、熱可塑性樹脂２が溶融して第２図に示されるように補
強用繊維束１の中心に向って内部に浸透し、第３図に示
されるように十分に含浸される。この含浸に要する時間
は、熱可塑性樹脂２の移動する距離と成形圧力、および
熱可塑性樹脂２の流動性に大きく依存する。

しかし、繊維補強熱可塑性樹脂材Ｔが偏平化されている
ため、補強用繊維束１の横断面における断面積を断面の
周長で除した動水半径が円形状の断面の場合に比して小
さいので、含浸に要する時間は横断面が円形状である場
合に比して短縮される。すなわち、含浸性は向上する。

第４図に横断面が円形状である場合の繊維補強熱可塑性
樹脂材の一例を示す。第４図の繊維補強熱可塑性樹脂材
Ｔを製織した平織り布１０は、ドレープ性が悪いため第
８図に示されるように金型１〕の成形面１２の形状にな
しむことかできない。また、加圧、加熱下に成形を行っ
た場合、熱可塑性樹脂２が溶融して第５図に示されるよ
うに補強用繊維束ｌの中心に向って内部に浸透するが、
上述した偏平化した繊維補強熱可塑性樹脂材の場合に比
して同時間では第６図に示されるように十分には含浸さ
れない。すなわち、含浸には長時間を要する。このため
、加工性が悪く、得られる製品の品質もまた良好とはな
らない。

（２）第１図に示されるように偏平化された繊維補強熱
可塑性樹脂材Ｔを製造する方法を第９図の工程説明図に
基づいて説明する。

ポビン２１からの補強用繊維束１　（例えば、炭素繊維
のトウ、３０００本のモノフィラメントの束）を偏平化
装置２２で横断面が偏平となるように幅方向に拡張して
偏平化する（例えば、長径ａ−２，５１、短径ｂ　−０
，２ｍｍ）　。偏平化は、補強用繊維束１をロールで押
圧することにより行われる。

つぎに、偏平化した補強用繊維束１を加熱溶融させた熱
可塑性樹脂で被覆する。この場合、補強用繊維束１を樹
脂被覆用のクロスダイ２３に通人し、ここで円環状に押
し出される樹脂２４を補強用繊維束１に引き落とす。ク
ロスダイ２３を用いる引き落とし法は、電線へ樹脂被覆
する場合と同様である。クロスダイ２３の寸法・形状に
ついては、補強用繊維束１や被覆する熱可塑性樹脂の種
類等を勘案して適宜選択すればよい。

ついで、偏平形状を保持したまま冷却固化する。このた
めに、クロスダイ２３を通して樹脂被覆した補強用繊維
束１を冷却ロール２５の間の隙間を通して冷却を行う。

これによって得られる偏平比を維持したままの繊維補強
熱可塑性樹脂材Ｔをボビン２６で巻き取る。

以下に実施例を示す。

実施例 ＶＩＣＴＲＥＸ　ＰＥＥＫ　（ＩＣＩ社製のポリエーテ
ルエーテルケトン〉を炭素繊維束（東し特製のトレカＴ
　３００　Ｂ−３０００、径約７μｍの炭素繊維のモノ
フィラメントを３０００本束ねたもの）の周囲に被覆し
て、偏平率３の第１図に示す繊維補強熱可塑性樹脂材を
得た（本発明樹脂材）。被覆した樹脂の量は、炭素繊維
の体積分率が６５％となるように調節しである。

本発明樹脂材を製織した平織り布は、第７図に示される
ように、金型１１の成形面１２によくなじむことができ
た。また、この平織り布を用いて内装材を成形したとこ
ろ、第３図に示されるように、所定時間で炭素繊維束に
樹脂が十分に含浸されていた。

比較のために、上記本発明樹脂材と同し材料で横断面が
ほぼ円形の第４図に示す繊維補強熱可塑性樹脂材を作製
した（従来樹脂材）。この従来樹脂材を製織した平織り
布は、剛性が高いために、第８図に示されるように金型
１１の成形面１２になしむことかできなかった。すなわ
ち、ドレープ性に劣っていた。また、この平織り布を用
いて内装材を成形したところ、上記と同じ所定時間では
、第６図に示されるように炭素繊維束に樹脂が十分に含
浸されなかった。

０ ４゜ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材は
、横断面が偏平となっていて偏平比が２以上であるため
に、横断面が円形状である場合に比して常温時の剛性（
短径方向の剛性）が低いのでドレープ性に優れ、かつ熱
可塑性樹脂含浸性に優れることになる。このため、本発
明の繊維補強熱可塑性樹脂材を用いて得られる内装材な
どの製品は、強度の低下が起こらず品質上優れたものと
なる。

また、この繊維補強熱可塑性樹脂材は、編組、製織し、
又は一方向に引き揃えたＵＤ威厚形材料して種々の用途
に利用可能である。

さらに、本発明の製造方法によれば、このような繊維補
強熱可塑性樹脂材を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材の一例の横断
面説明図、第２図および第３図はこの繊維補強熱可塑性
樹脂材で成形物を成形するに際して補強用繊維束に熱可
塑性樹脂が含浸される様子を示す説明図である。 第４図は従来の繊維補強熱可塑性樹脂材の一例の横断面
説明図、第５図および第６図はこの繊維補強熱可塑性樹
脂材で成形物を成形するに際して補強用繊維束に熱可塑
性樹脂が含浸される様子を示す説明図である。 第７図は本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材のドレープ性
を示す説明図、第８図は従来の繊維補強熱可塑性樹脂材
のドレープ性を示す説明図である。 第９図は本発明の繊維補強熱可塑性樹脂材の製造工程の
一例を示す説明図である。 １・・・補強用繊維束、２・・・熱可塑性樹脂、１０・
・・平織り布、１１・・・金型、１２・・・成形面、２
１・・・ボビン、２２・・・偏平化装置、２３・・・ク
ロスダイ、２４・・・樹脂、２５・・・冷却ロール、２
６・・・ボビン。 １ ２ 第１図 第４図 第２図 第５図 第６図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強用繊維束を熱可塑性樹脂で被覆してなり、横
   断面が偏平となっていて偏平比が２以上であることを特
   徴とする繊維補強熱可塑性樹脂材。
2. （２）補強用繊維束を横断面が偏平となるように幅方向
   に拡張し、ついでこの補強用繊維束を加熱溶融させた熱
   可塑性樹脂で被覆した後、偏平形状を保持したまま冷却
   固化することを特徴とする繊維補強熱可塑性樹脂材の製
   造方法。