JPH0412894B2

JPH0412894B2 -

Info

Publication number: JPH0412894B2
Application number: JP62322477A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kosuda; Yasuhisa Nagata; Yoshihiro Endo
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1987-12-19
Publication date: 1992-03-06
Also published as: JPS6479235A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕本発明は、炭素繊維ストランドに熱可塑性樹脂
粉末を付着させ、次いで、熱可塑性樹脂を加熱溶
融させることによつて、実質的に均一構造の炭素
繊維強化熱可塑性樹脂製品を製造する方法に関す
るものである。本発明により得られる製品は、優れた耐衝撃
性、その他の性質を有する炭素繊維強化複合材料
を与え、該複合材料は、宇宙航空分野や一般産業
分野に広く使用される。〔従来技術及び問題点〕近年、炭素繊維は、高い比強度、比弾性率を有
していることから、長繊維、短繊維の形で各種の
マトリツクス樹脂と複合化されて使用されてい
る。高度の機械的特性及び耐熱性等を要求される宇
宙航空分野や、一般産業分野では、従来、マトリ
ツクス樹脂として不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使
用されてきた。しかし、特に航空機用途では、こ
れらのマトリツクス樹脂は、脆く、耐衝撃性に劣
るという欠点を有するため、その改善が求められ
てきた。また、従来の熱硬化性樹脂の場合、これをプリ
プレグとしたとき、樹脂のライフ等によるプリプ
レグの保存管理の問題点や、成形時間が長く生産
性が低い等の問題点があつた。これに対し、熱可塑性樹脂プリプレグの場合
は、複合材料としたときの耐衝撃性が優れ、プリ
プレグの保存管理が容易で、かつ成形時間が短
く、成形コスト低減の可能性がある。熱可塑性樹脂プリプレグの製造法としては、熱可塑性樹脂フイルムに炭素繊維ストランド
を熱融着させる方法（特公昭58−29651号公報）、
熱可塑性樹脂の溶液又はエマルジヨンに炭素繊
維ストランドを浸漬、乾燥後、溶融させる方法
（特開昭49−121871号公報）、熱可塑性樹脂粉末
の床中に炭素繊維ストランドを通し付着させた
後、加熱溶融させる方法（特公昭52−3982号公
報）等が知られている。しかし、これらの方法に
は次のような問題点がある。前記のフイルムに
熱融着させる方法にあつては、炭素繊維ストラン
ド内部にまで熱可塑性樹脂が浸透しないため、繊
維の機械的特性が充分に発揮されない。の熱可
塑性樹脂溶液法又は熱可塑性樹脂エマルジヨン法
の場合、熱可塑性樹脂の種類、溶剤の種類が限定
される。の熱可塑性樹脂粉末の床を用いる場合
は、熱可塑性樹脂の付着量を調整するのが困難で
ある。〔発明の目的及び構成〕本発明の目的は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂製
品の新規な製造法を提供するものである。他の目
的は、高い性能を有する複合材料を供給すること
にある。このような本発明の目的は、熱可塑性樹脂粉末
のサスペンジヨンの中に炭素繊維ストランドを浸
漬して熱可塑性樹脂粉末を炭素繊維間に付着さ
せ、次いで加熱溶融することによつて炭素繊維と
熱可塑性樹脂を一体化させることによつて達成さ
れる。本発明は下記のとおりである。炭素繊維ストランド又はシートに熱可塑性樹脂
を含浸させて炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品を製
造するに当り、熱可塑性樹脂粉末をアルコール
類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類から選ばれ
た１種若しくは２種以上又はこれらを含む水に分
散させたサスペンジヨンに炭素繊維ストランド又
はシートを浸漬せしめ、熱可塑性樹脂を該ストラ
ンド又はシートに付着させた後、加熱して熱可塑
性樹脂を溶融させ、一体化することを特徴とする
炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。ここで付着とは、熱可塑性樹脂粉末がそのまま
の形で繊維間に又は繊維表面に保持されている状
態を指す。本発明によれば、炭素繊維ストランドに均一に
且つ内部にまで熱可塑性樹脂を含浸させることが
可能であり、このようにして得られた製品（プリ
プレグ）より作られる炭素繊維複合材料は機械的
特性に優れている。ここで含浸とは、繊維に付着した樹脂粉末が一
旦溶融し、繊維間に又は繊維表面に樹脂が実質的
に連続層として存在する状態をいう。本発明で用いられる炭素繊維ストランドは、強
度100Kgｆ／mm²以上、弾性率10×10³Kgｆ／mm²以上
の繊維束が好ましい。炭素繊維の直径は、好まし
くは１〜20μｍ、より好ましくは４〜7μｍであ
る。本発明で用いられる炭素繊維ストランドは、通
常フイラメント数約12000〜約10000000本の束で
あつてストランドを平行に５〜1000mmの幅で揃え
られたシート、織物にて使用される（以下これら
をシートと総称する）。炭素繊維ストランドは、その表面が熱可塑性樹
脂との接着性を高めるために表面処理されたもの
が好ましく、また、開繊されたものが好ましい。例えば、表面処理は、電解酸化法（米国特許第
4401533号明細書参照）、薬液（硝酸等）酸化法
（特公昭47−27000号公報参照）によつて行うこと
ができる。本発明において用いられる熱可塑性樹脂は、結
晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂であつて、好まし
くは、溶融温度又はガラス転移温度が150℃以上
の熱可塑性樹脂である。好ましい熱可塑性樹脂の例は、分子内に分極基
を有する熱可塑性樹脂であり、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリ
エーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳
香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポ
リエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド等で
ある。これらの熱可塑性樹脂は、単独又は２種以上の
組合わせで使用することができ、これにより、よ
り優れた成形性、物理的性質を得ることができ
る。溶融粘度の高い熱可塑性樹脂に、溶融粘度の低
い異種の熱可塑性樹脂を混合して用いることによ
り、溶融粘度を低下させ、流動特性を向上させ
て、低い成形圧力で成形が可能となる。このように、用いる熱可塑性樹脂の種類や組合
わせによつて、プリプレグに対し、良好な成形
性、そして、それから得られる複合材料に対し優
れた特性を与えることができる。本発明において、熱可塑性樹脂は粉末状である
ことが必要である。炭素繊維ストランドへの良好
な付着性を考慮すると、熱可塑性樹脂粉末の粒径
は50μｍ以下、特に10μｍ以下が好ましい。取扱
性の点からは、1μｍを下回らないのがよい。本発明において使用される、熱可塑性樹脂を分
散させるための液体（分散媒）は、アルコール
類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類から選ばれ
た１種若しくは２種以上又はこれらを含す水であ
る。アルコール類、ケトン類は、炭素繊維ストラン
ドを良好に開繊させるゆえに、熱可塑性樹脂の低
濃度サスペンジヨンで均一に付着させるとき、好
ましい。例えば、アセトンなどケトン類は、熱可塑性樹
脂ポリエーテルエーテルケトンを炭素繊維ストラ
ンドに付着させる観点から好ましい分散媒であ
る。サスペンジヨンの熱可塑性樹脂濃度〔（熱可塑
性樹脂重量／分散媒重量＋熱可塑性樹脂重量）×
100〕は、熱可塑性樹脂付着量を調整する観点か
ら、１〜50重量％、好ましくは１〜30重量％、よ
り好ましくは５〜15重量％である。熱可塑性樹脂サスペンジヨンの温度は、分散状
態を良好に保つ適度な範囲でよく、用いられる熱
可塑性樹脂の種類、濃度によつて異なるが、通常
は、５〜50℃、好ましくは５〜30℃、より好まし
くは15〜30℃である。浸漬時間は、熱可塑性樹脂の付着量、通電量、
電流によつて調整され、通常は、５〜180秒間分
散液に浸漬することによつて行われる。炭素繊維ストランドの浸漬は、分散液に浸漬し
ている間に、毛羽立たないよう、弛まない程度の
張力下において行うのがよい。炭素繊維ストランドに熱可塑性樹脂粉末を付着
させるには、熱可塑性樹脂粉末の分散液に炭素繊
維ストランドを浸漬するか又は炭素繊維ストラン
ドと該分散液とを向流的に接触させることにより
行うことができる。このような処理により炭素繊維は表面に10〜70
重量％（繊維と熱可塑性樹脂の総量に対して）の
熱可塑性樹脂粉末を保持しているが、プリプレグ
製造の点からみた場合20〜50重量％が好ましい。このように熱可塑性樹脂粉末を保持していると
ころの、処理された炭素繊維ストランドは、通
常、熱可塑性樹脂が分解又は反応しない温度で乾
燥される。一般的には、80〜200℃にて１〜20分
間行われる。分散液の浴長は通常30cmより長いも
のが用いられる。熱可塑性樹脂粉末の付着した炭素繊維ストラン
ドは、熱可塑性樹脂のガラス転移温度又は溶融温
度より低くない温度に加熱されたローラー間、ス
リツト間を通すか、或は、このような温度の雰囲
気中を通す。この処理によつて熱可塑性樹脂は溶融し、繊維
と熱可塑性樹脂とは均質一体化し、炭素繊維強化
熱可塑性樹脂製品となる。本発明の製品は、目的に応じ再度加熱、加圧し
製品とすることができる。また、複数の製品を積
層し加圧加熱して成形することもできる。本発明によると、炭素繊維間に熱可塑性樹脂を
効果的に付着させることができ、炭素繊維と熱可
塑性樹脂との均一な含浸を行うことができる。そ
の結果、加熱加圧溶融によつて、熱可塑性樹脂の
含浸斑が少なく、熱可塑性樹脂と繊維との接着性
に優れ、製品とした場合に良好な機械的特性を与
える。集束剤（サイズ剤）を有しない炭素繊維ストラ
ンドは、外力によつて過度に開繊するため炭素繊
維ストランドの取扱が困難であること、製品製造
時単糸切れによつて毛羽が多発することに伴な
い、作業性が悪化して得られた製品が単糸切れに
よる毛羽を含み外観及び品質の点で不十分である
という欠点があつた。一方、集束剤によつて集束された炭素繊維スト
ランドは、これを使用した場合、前記公知の製造
法では繊維の開繊が不十分なため、高品質の製品
を得るうえで効果的ではないことがあつた。その
理由は、集束剤による繊維間の開繊性が不十分
で、熱可塑性樹脂（粉末）の炭素繊維間への侵入
が効果的に行えないため、良好な製品が得られな
いからである。このため、例えば、このプリプレグから得られ
た成形物は、機械的特性に劣り、強化繊維及び熱
可塑性樹脂の本来の性能を十分に反映しない場合
がある。このような問題を解決するためには、集束剤で
集束した炭素繊維ストランドを使用する場合、集
束剤の溶媒を分散媒とする熱可塑性樹脂粉末分散
液を用いることがよい。集束剤は、一般にエポキシ樹脂を主成分とする
ものが多く用いられる（例えば米国特許第
4420521号明細書、同4474906号明細書参照。）も
し望むならば、可溶性ポリアミド、ポリビニルピ
ロリドン、又はポリビニルアルコールを用いるこ
ともできる。この集束剤は、それが付与された炭素繊維スト
ランド重量に対して、通常0.5〜5.0重量％、好ま
しくは0.5〜2.0重量％の範囲にて用いられる。集束剤の付与されている炭素繊維ストランドを
処理する場合における熱可塑性樹脂粉末の分散に
用いられる分散媒は、該集束剤を容易に溶解する
溶剤が用いられる。分散液は、前述したように、アルコール類、ケ
トン類、ハロゲン化炭化水素類から選ばれた１種
若しくは２種以上又はこれらを含む水である。ア
ルコール類としては、エタノール、メチルセルソ
ルブ等が、ケトン類としては、アセトン、メチル
エチルケトン等が、ハロゲン化炭化水素として
は、塩化メチレン、ジクロロエタン等が挙げられ
る。これらの集束剤を溶解する能力のある媒体
は、集束剤の種類、量又は浴の温度によつてその
種類、混合量が選択される。本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、熱可塑性
樹脂の分散に用いられる媒体に膨潤するか又は溶
解しないものである。本発明の効果を更に高めるために、炭素繊維ス
トランドを熱可塑性樹脂粉末の分散液に浸漬し、
両者の間に直流電流を通して熱可塑性樹脂粉末を
炭素繊維ストランド間に付着させることができ
る。直流電流を通す場合は、電流を該繊維束と熱
可塑性樹脂粉末分散液の間で、以下の条件を考慮
し、効率的に通すことが炭素繊維ストランドに均
一に、且つ内部にまで熱可塑性樹脂粉末を付着さ
せるうえで好ましい。この際の熱可塑性樹脂粉末サスペンジヨン中の
熱可塑性樹脂の濃度は、熱可塑性樹脂の種類、通
電する電圧によつて異なり、また濃度は前述の範
囲で決定される。直流電流は、該繊維束を陰極又は陽極とし、サ
スペンジヨンを陽極又は陰極として処理を行うの
が、熱可塑性樹脂粉末を均一に付着させるうえで
好ましい。通電する際の電圧は、使用する炭素繊維ストラ
ンドや分散液の電気抵抗によつて異なるが、少な
くとも１ボルト以上が好ましい。電流密度は、ス
トランドを構成し、且つ入浴位置から１ｍ以内の
浴中にある単繊維の単位表面積当りの電流密度が
少なくとも１ｍＡ／m²であることが好ましい。よ
り好ましい範囲は0.01〜5A／m²である。本発明を図面によつて説明する。第１図は、炭素繊維ストランドに対し本発明方
法を適用した場合の装置の概念図を示すものであ
る。第１図において、１は炭素繊維ストランド、２
は分散浴、３〜９はそれぞれローラーを示す。ボビンより解舒された炭素繊維ストランド１
は、ガイドローラー３，４を経て分散液２に導入
される。この分散浴２は所定濃度に調整された１
種以上の熱可塑性樹脂粉末を含む熱可塑性樹脂サ
スペンジヨン１０が入つており、炭素繊維ストラ
ンド１は、この熱可塑性樹脂サスペンジヨンに浸
漬され、繊維間に熱可塑性樹脂粉末が付着され
る。繊維間に熱可塑性樹脂粉末を付着した炭素繊維
ストランドは分散沿２から引き出され、乾燥機１
１で乾燥し、ニツプローラー１２にて熱可塑性樹
脂を加熱、溶融含浸させ熱可塑性樹脂製品が得ら
れる。本発明によつて熱可塑性樹脂粉末を電気的付着
させる場合の概念図を第２図に示す。２１は炭素
繊維ストランド、２２は電気的に絶縁された浴、
２３は電極である。２３の電極としては、銅など
の金属材、炭素材の板状、棒状、ネツト状などの
形状をしたものが使用される。２４，２５，２
６，２７はローラーで、そのうち、２４，２７の
各ローラーは回転可能な通電用電極ローラーであ
り、金属、カーボン材等の導電材にて作られる。
２５，２６，の各ローラーは、電気的に絶縁され
ている回転可能なガイドローラーで、２８，２９
は、それぞれ供給ローラーと引取ローラーであ
る。３０は熱可塑性樹脂分散液、３１は乾燥機、
３２はニツプローラーを示す。第３図は多段にて
処理を行う場合の装置の一例を示したものであ
る。第３図中の各番号は第２図と同じである。多
段にて処理する場合、第３図において単一浴を用
いているが、浴を多段にすることもできる。多段
にて処理する場合、均一且つ速やかに熱可塑性樹
脂粉末の含浸を行うことができる。以下、実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。各実施例及び比較例において、曲げ強さ、曲げ
弾性率はASTM Ｄ−790によつて測定し、また、
ILSSはASTM Ｄ−2344によつて測定した。実施例１〜２第１表に示す熱可塑性樹脂粉末をアルコールと
アセトンの混合液（10：１）に分散させて、第１
表に示す濃度のサスペンジヨンを調製した。この
サスペンジヨンを第１図に示す浴中に入れた後、
炭素繊維束（強度420Kgｆ／mm²、弾性率24500Kg
ｆ／mm²、単繊維直径7μｍ、12000フイラメント
束、サイズなし）40本を、１cmあたり22500フイ
ラメントとなるように配列したシート状炭素繊維
を浴中に通した。第１表に示す浸漬時間にて、熱可塑性樹脂を繊
維間に付着させた。引続いて、150゜にて10分間乾
燥させ、次いで、第１表に示す温度のニツプロー
ラー間で１Kg／cm²の圧力で加圧加熱含浸させるこ
とにより一体化した一方向炭素繊維強化熱可塑性
樹脂製品（プリプレグ）を得た。得られたプリプレグの繊維目付は150ｇ／m²、
樹脂含有率は34重量％であつた。プリプレグを所
定の寸法にカツトし、20枚積層した後、金型に入
れ、第１表に示す成形条件で、平板状の成形板を
得た。繊維体積含有率は第３表に示すとおりであ
る。この成形板により試験片を切り出し、0゜曲げ
特性、0゜層間せん断強さ（ILSS）を測定した。
結果を第３表に示す。実施例３〜６第１表に示す熱可塑性樹脂粉末をアルコールと
アセトンの混合液（10：１）に分散させて、第１
表に示す濃度のサスペンジヨンを調製した。この
サスペンジヨンを第２図に示す浴中に入れた後、
実施例１〜２で用いたと同じシート状炭素繊維を
浴中に通した。浸漬時間、電圧、電流密度の条件
を第１表に示す。炭素繊維を陽極とし、サスペン
ジヨン液を陰極として、通電処理により樹脂を炭
素繊維シートに付着させた。引続いて、実施例１
〜２と同様にして、一方向炭素繊維強化熱可塑性
樹脂製品（プリプレグ）を得た。得られたプリプレグの繊維目付は150ｇ／m²、
樹脂含有率は35重量％であつた。プリプレグを所
定の寸法にカツトし、20枚積層した後、金型に入
れ、第１表に示す成形条件で、平板状の成形板を
得た。繊維体積含有率は第３表に示すとおりであ
る。この成形板より試験片を切り出し、0゜曲げ特
性、0゜層間せん断強さ（ILSS）を測定した。結
果を第３表に示す。比較例１第１表に示す熱可塑性樹脂粉末を、アルコール
等の分散媒を用いることなく、乾燥させたままの
状態で第１図に示す浴中に入れた後、実施例１〜
２で用いたと同じシート状炭素繊維束を槽中に通
した。次いで、実施例１〜２と同様にして加熱加
圧含浸させることにより、一体化した一方向炭素
繊維強化熱可塑性樹脂製品（プリプレグ）を得
た。得られた製品（プリプレグ）の繊維目付は150
ｇ／m²、平均樹脂含有率は35重量％であつた。プ
リプレグを所定の寸法にカツトし、20枚積層した
後、金型に入れ、第１表に示す成形条件で、平板
状の成形板を得た。繊維体積含有率は第３表に示
すとおりである。この成形板より試験片を切り出
し、0゜曲げ特性、0゜層間せん断強さ（ILSS）を測
定した。結果を第３表に示す。比較例２〜３実施例１〜２に用いたのと同じシート状炭素繊
維に、第２表に示す樹脂フイルムを加熱圧着後、
ニツプローラー間で第２表の条件下で加熱含浸さ
せ一方向プリプレグを得た。プリプレグを所定の寸法にカツト、積層後、金
型中で第２表に示す成形条件で成形した。得られ
た成形板より試験片を切り出し、0゜曲げ特性、
0゜ILSSを測定した。結果を第３表に示す。樹脂
フイルムを熱融着させた場合プリプレグ状態での
樹脂の含浸性は悪く、コンポジツト性能は、実施
例１〜２に比較して低かつた。

【表】

【表】実施例７〜16 第４表に示す種類と濃度の熱可塑性樹脂粉末混
合物を、表中記載の分散媒に分散させてスペンジ
ヨンを調製した。このサスペンジヨンを第１図に示す浴中に入れ
た後、実施例１〜２で用いたと同じシート状炭素
繊維を浴中に通し、熱可塑性樹脂を繊維間に含浸
させた。実施例１〜２と同じ条件で一体化し、一方向炭
素繊維強化熱可塑性樹脂製品（プリプレク）を得
た。得られた一方向炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品
（プリプレグ）の繊維目付は、150ｇ／m²、繊維含
有率は34重量％であつた。このプリプレグのマトリツクス樹脂の分散状態
を、顕微鏡により観察したところ、熱可塑性樹脂
の混合状態は均一であることが認められた。このプリプレグから実施例１〜２と同様にして
成形板を得た。この成形板より試験片を、シヤルピー衝撃強度
及び0゜層間剪断強さ（ILSS）を測定した。その
結果、第１表に示した単独熱可塑性樹脂を使用し
た場合に比較して、より優れた効果が得られるこ
とがわかる。比較例４実施例７と同じ組成の２種の樹脂フイルムを用
い、実施例１〜２と同じシート状炭素繊維と積層
し、ニツプローラー間を通して加圧加熱し一方向
炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品（プリプレグ）を
得た。この製品（プリプレグ）を、顕微鏡観察の
結果、樹脂は不均一混合であつた。この一方向炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品（プ
リプレグ）から実施例１〜２と同様にして試験片
を作り、シヤルビー衝撃強度及び0゜層間剪断強さ
（ILSS）を測定した。その結果、実施例７〜８の
製品に比較して含浸性は乏しく性能も低かつた。比較例５実施例７と同一組成になるように第４表に示す
種類の熱可塑性樹脂粉末を、アセトン等の分散媒
を用いることなく、乾燥させたままの状態で第１
図に示す浴中に入れた後、実施例１〜２で用いた
ものと同じシート状炭素繊維を浴中に通した。炭素繊維束に樹脂付着後、第１表に示す温度の
ニツプローラー間で加熱含浸させることにより一
体化し、一方向炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品
（プリプレグ）を得た。このプリプレグの繊維目付は150ｇ／m²、平均
樹脂含有量は35重量％であつた。顕微鏡観察よ
り、マトリツクス樹脂の混合状態は均一であるこ
とが認められたが、炭素繊維への含浸性が悪く、
プリプレグとしては良好のものではなかつた。このプリプレグを実施例１〜２に記載した方法
で成形し、成形板を得た。この成形板より試験片を切り出し、シヤルピー
衝撃強度及び0゜層間せん断強さ（LISS）を測定
した。結果を第４表に示す。樹脂の含浸性が悪い
ため、コンポジツト性能は、実施例７〜８に比べ
若干低目であつた。比較例６実施例７と同一組成になるよう、樹脂溶液法で
成形物中間体の作製を試みたが、用いた熱可塑性
樹脂を完全に溶解させる溶媒がなく、良好な成形
物中間体を作成することができなかつた。

【表】

【表】実施例17〜18及び比較例７〜14 ポリエーテルエーテルケトン樹脂粉末（住友化
学：粒子径5μm）を炭素繊維に付着させる方法と
して、第５表に示す方法によつて、集束剤なしの
炭素繊維束及びエポキシ樹脂を主成分とする集束
剤（付着量1.0重量％）で集束した炭素繊維束
（強度420Kgｆ／mm²、弾性率24500Kgｆ／mm²、12000
フイラメント束）をそれぞれ処理した。この時の
工程で発生した毛羽の量（Fuzz）及び工程トラ
ブル発生件数は第５表に示すとおりであつた。第
５表の中で、run No.９，10が実施例17，18であ
り、run No.１〜８は比較例７〜14である。第５
表の結果によれば熱可塑性樹脂粉末スペンジヨン
を用い、集束剤で集束した炭素繊維束を用いた実
施例の方が比較例に比し、毛羽が少なく、工程が
より安定していることがわかる。実施例19及び20 実施例10に示したポリエーテルエーテルケトン
樹脂粉末及びポリアミドイミド樹脂粉末を、第６
表に示す分散媒で懸濁し、濃度調整されたサスペ
ンジヨンを調製した。このサスペンジヨンを第１図に示す浴中に入れ
た後、ビスフエノールＡ系エポキシ樹脂を主成分
とする集束剤でサイズ処理された炭素繊維ストラ
ンドを、実施例１〜２と同様にしてシート状でこ
の浴中に通した。樹脂粉末が所定の付着量でシート状炭素繊維に
付着させられた後、150℃にて10分間乾燥させ、
次いで、第６表に示す温度のニツプローラー間で
加熱含浸させることにより、一体化し、一方向炭
素繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグを得た。得られたプリプレグの繊維目付は150ｇ／m²、
樹脂含有率は34重量％であつた。プリプレグを所
定の寸法にカツトし、20枚積層した後、金型に入
れ、第６表に示す条件で、一方向に繊維が配列し
た成形板を得た。繊維体積含有率は第７表に示す
とおりである。この成形板より試験片を切り出
し、0゜曲げ特性、0゜層間せん断強さ（ILSS）を測
定した。結果を第７表に示す。実施例 21 集束剤のない炭素繊維束を用い、同様にしてプ
リプレグを作製した。プリプレグ作製条件及び成
形板の特性を第６表及び第７表に示した。比較例 15〜16 実施例19に用いたものと同じ炭素繊維シート
（40本平行配列）に、第６表に示す樹脂フイル
ムを加熱圧着後、ニツプローラー間で第６表に示
す条件下で加熱含浸させ一方向プリプレグを得
た。プリプレグを所定の寸法にカツトし、積層し
た後、金型中で第６表に示す成形条件で成形し
た。得られた成形板より試験片を切り出し、0゜曲
げ特性、0゜ILSSを測定した。結果を第７表に示
す。樹脂フイルムを熱融着させた場合、プリプレ
グ状態での樹脂の含浸性が悪く、コンポジツト性
能は、実施例に比し若干低目であつた。比較例 17〜20 第６表に示す方法を用い、実施例１〜２で用い
たと同じ炭素繊維シートに実施例２で用いたポリ
エーテルエーテルケトン樹脂粉末（住友化学：粒
子径5μｍ）を付着させた。次いで、第６表に示
す温度のニツプローラー間で加熱含浸させること
により、一体化した一方向炭素繊維強化熱可塑性
樹脂プリプレグを得た。得られたプリプレグの繊維目付は150ｇ／m²、
樹脂含有率は35重量％であつた。プリプレグを所
定の寸法にカツトし、20枚積層した後、金型に入
れ、第６表に示す成形条件で、一方向に繊維が配
列した成形板を得た。繊維体積含有率は第７表に
示すとおりである。この成形板より試験片を切り
出し、0゜曲げ特性、0゜層間せん断強さ（ILSS）を
測定した。結果を第７表に示す。

【表】

【表】〓注〓良：毛羽の発生がなく、外観良好
不良：短繊維毛羽がプリプレグ表面にあり、外
観不良

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を適用する場合の装置の
概念図を示したものである。第２図は、本発明方
法によつて、樹脂粉末を電気的に付着させる場合
の概念図を示したものである。第３図は、本発明
方法によつて、多段にて樹脂粉末を電気的に付着
させる場合の概念図を示したものである。１，２１……炭素繊維ストランド、２，２２…
…浴、３〜９，２４〜２７……ローラー、１０，
３０……サスペンジヨン液、１１，３１……乾燥
機、１２，３２……ニツプローラー、２３……電
極、２４，２７……電極ローラー。

Claims

【特許請求の範囲】１炭素繊維ストランド又はシートに熱可塑性樹
脂を含浸させて炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品を
製造するに当り、熱可塑性樹脂粉末をアルコール
類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類から選ばれ
た１種若しくは２種以上又はこれらを含む水に分
散させたサスペンジヨンに炭素繊維ストランド又
はシートを浸漬せしめ、熱可塑性樹脂を該ストラ
ンド又はシートに付着させた後、加熱して熱可塑
性樹脂を溶融させ、一体化することを特徴とする
炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。２炭素繊維と熱可塑性樹脂が一体化された製品
の熱可塑性樹脂含有率が、10〜70重量％であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲１記載の炭素繊維
強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。３２種以上の熱可塑性樹脂粉末をアルコール
類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類から選ばれ
た１種若しくは２種以上又はこれらを含む水に分
散させたサスペンジヨンに炭素繊維ストランド又
はシートを浸漬せしめることを特徴とする特許請
求の範囲１記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品
の製造方法。４熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度が、
150℃以上の結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂で
あることを特徴とする特許請求の範囲１記載の炭
素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。５熱可塑性樹脂が、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテル
エーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリ
エステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテ
ルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポ
リイミド、ポリアミドイミドであることを特徴と
する特許請求の範囲１記載の炭素繊維強化熱可塑
性樹脂製品の製造方法。６熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径が、50μｍ以
下であることを特徴とする特許請求の範囲１記載
の炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。７炭素繊維ストランド又はシートが、0.5〜5.0
重量％の集束剤で集束されていることを特徴とす
る特許請求の範囲１記載の炭素繊維強化熱可塑性
樹脂製品の製造方法。８集束剤が、エポキシ樹脂、ポリビニルピロリ
ドン、ポリビニルアルコール、ポリアミドから選
ばれたものであることを特徴とする特許請求の範
囲１記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造
方法。９熱可塑性樹脂粉末の分散媒が、集束剤の溶媒
であることを特徴とする特許請求の範囲１記載の
炭素繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。１０炭素繊維ストランド又はシートと熱可塑性
樹脂粉末のサスペンジヨンとの間に直流電流を流
すことにより熱可塑性樹脂を該炭素繊維ストラン
ド又はシートに付着させることを特徴とする特許
請求の範囲１記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂製
品の製造方法。１１サスペンジヨンの濃度が、１〜30重量％で
あることを特徴とする特許請求の範囲１記載の炭
素繊維強化熱可塑性樹脂の製造方法。