TW201343407A - 纖維強化塑膠成形體用片材及其成形體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種纖維強化塑膠成形體用片材，其可用作可衝壓片材，使用耐熱性及阻燃性較高之熱塑性樹脂作為基質樹脂，可獲得高強度、高耐熱性、具有優異之阻燃性的纖維強化樹脂成形體。本發明之纖維強化塑膠成形體用片材之特徵在於：其係將強化纖維片材、與含有基質樹脂成分之不織布片材貼合而成者，該不織布片材至少含有基質樹脂成分及黏合劑成分，該基質樹脂成分包含臨界氧指數為25以上且纖維直徑為30 μm以下之熱塑性超級工程塑膠纖維之切股。

Description

纖維強化塑膠成形體用片材及其成形體
本發明係關於一種以熱塑性纖維為基質樹脂且可用作纖維強化塑膠成形體之前驅物的成形體用片材、及對其進行加熱加壓成形而成之纖維強化塑膠成形體。本發明尤其是關於一種使用具有耐熱性且阻燃性較高之稱為所謂超級工程塑膠(super engineering plastic)之熱塑性樹脂之纖維(專利文獻1)作為基質樹脂而形成，具有阻燃性且可於短時間內完成成形加工，可用作可衝壓片材(stampable sheet)之片材；及對其進行加熱加壓成形而成之具有阻燃性及高強度之纖維強化塑膠成形體。再者，以熱固性樹脂作為基質樹脂之纖維強化塑膠成形體之成形前之構件(前軀體)通常稱為「預浸體」。本發明中之可衝壓片材就係使用稱為超級工程塑膠之熱塑性樹脂作為基質樹脂成分而形成，且為用以藉由加熱加壓成形而製造纖維強化塑膠成形體的前驅物方面而言，係相當於上述「預浸體」之片材。
經碳纖維或玻璃纖維等強化纖維增強之樹脂成形體作為輕量且具有高強度之複合材料而被用於體育用品、休閒用品、飛機用材料等各種領域。於該等碳纖維強化樹脂成形體中成為基質之樹脂目前亦多主要使用環氧樹脂、或不飽和聚酯樹脂、有時酚樹脂等熱固性樹脂。但是，於使用該等熱固性樹脂之情形時，存在如下難點：纖維強化樹脂成形體之耐衝擊性較差，或者於使樹脂含浸於纖維中而形成預浸體之情形時需要冷藏保管並且因適用期有限而無法長期保管。
進而，熱固性樹脂必需於加熱至122℃~177℃左右之溫度之狀態下進行聚合反應而使其硬化，但聚合反應需要2小時左右之時間，故而亦存在加熱成形時間變長而生產性較低等難點(非專利文獻1)。
另一方面，於以熱塑性樹脂作為基質樹脂之情形時，具有纖維強化樹脂成形體之耐衝擊性優異，或者成形加工前之狀態之樹脂及纖維強化樹脂複合材料容易保存管理、成形時間較短等優點，因此業界不斷地開發研究包含以例如聚碳酸酯樹脂或聚酯樹脂、聚丙烯樹脂等熱塑性樹脂作為基質樹脂之纖維強化樹脂複合材料的纖維強化樹脂成形體。
通常，於利用該等樹脂製作纖維強化樹脂成形體之情形時，作為其前驅物而使用之片材即可衝壓片材之製造方法根據樹脂向纖維中含浸之方法之種類而提出有熔融法(熱熔法)、溶劑法、乾粉塗佈法、粉末懸浮法、樹脂膜含浸法(膜堆疊法(film stacking))、交織法(混纖法(commingle))等(非專利文獻1)。
熔融法係利用擠出機使熱塑性樹脂熔融，並使連續纖維於熔融浴中通過而使樹脂含浸於纖維內部之製造方法；溶劑法係使用將樹脂(主要為非晶樹脂)溶解於溶劑中之溶液而使樹脂含浸於強化纖維中之製造方法。
乾粉塗佈法係使乾粉附著於強化纖維上，並於下一步驟中進行加熱使粉末熔融而含浸之方法。粉末懸浮法係使強化纖維於將樹脂粉末均勻地分散於水或溶劑中之槽中通過，而使粉末附著於強化纖維上，並於下一步驟中進行加熱使粉末熔融而含浸之方法。
樹脂膜含浸法係將樹脂膜與強化纖維混合，以雙履帶壓製或間歇壓製方式使樹脂熔融含浸於強化纖維中之製造方法。
交織法(混纖法)係將強化纖維與熱塑性樹脂纖維複合而製作複合紗之技術。對複合紗進行織物加工(單向、平織、編帶、多軸織物等) 而獲得中間材料，使其直接通過加熱成形步驟而使熱塑性樹脂纖維與強化纖維複合，獲得製品。
另一方面，提出有使熱塑性樹脂之短纖維、與強化纖維等於空氣中或水中混合分散而形成片材，將熱塑性樹脂短纖維與強化纖維複合之技術(專利文獻2、專利文獻3)。
於專利文獻2中，係提出使作為強化纖維之碳纖維、與熱塑性纖維狀基質樹脂於空氣中或水中均勻地混合並捕捉至網狀物(net)上而獲得紙幅(web)，對所獲得的紙幅進行加熱加壓成形；又，於專利文獻3中，係揭示將強化纖維與基質樹脂纖維分散於分散介質中並混合後，去除分散介質而獲得抄紙基材，對該抄紙基材進行加熱加壓成形之技術。
然而，如上所述之以聚碳酸酯樹脂或聚酯樹脂、聚丙烯樹脂等熱塑性樹脂作為基質樹脂之纖維強化樹脂成形體具有在耐熱性或阻燃性等方面，與以熱固性樹脂作為基質樹脂之纖維強化樹脂成形體相比較差的缺點。
又，於專利文獻4中揭示有包含高熔點熱塑性物質及增強纖維之纖維強化塑膠成形體用片材。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4832072號公報
[專利文獻2]日本專利特公昭62-1969號公報
[專利文獻3]日本專利特開2011-157638號公報
[專利文獻4]日本專利第4708330號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]「2007年關於熱塑性樹脂複合材料在機械工業領域中之應用之調查報告書」，財團法人 下一代金屬‧複合材料研究開 發協會、社團法人 日本機械工業聯合會、2008年3月發行
針對熱塑性樹脂，近年來業界盛行開發耐熱性、耐化學品性等優異之熱塑性樹脂，迄今為止視作關於熱塑性樹脂之常識的如上所述之缺點得到明顯改善。此種熱塑性樹脂係稱為所謂「超級工程塑膠(Super Engineering Plastic)」之樹脂，可列舉聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)等(非專利文獻1)。
上述稱為「超級工程塑膠」之熱塑性樹脂之特徵之一在於不僅強度物性優異而且阻燃性亦非常高，大多數超級工程塑膠的臨界氧指數於樹脂塊(resin block)狀態下為30以上。至目前為止亦在不斷嘗試研究使用此種超級工程塑膠之可衝壓片材，但存在如下所述之問題。
目前之現狀是，利用熔融法(熱熔法)、溶劑法、乾粉塗佈法、粉末懸浮法、樹脂膜含浸法(膜堆疊法)、交織法(混纖法)製造之可衝壓片材與硬化前之熱固性預浸體相比較硬而無懸垂性、觸黏性亦較低、操作性極差(非專利文獻1)。
雖然使用超級工程塑膠之可衝壓片材具有與熱固性預浸體相比成形時間較短的特徵，但利用熔融法(熱熔法)、溶劑法、乾粉塗佈法、粉末懸浮法、樹脂膜含浸法(膜堆疊法)所製造之可衝壓片材缺乏透氣性，因此若嘗試於短時間內成形，則存在於壓製用熱板與片材間之氣泡無法完全排出而進入至熔融之樹脂中，容易產生外觀不良、強度方面之缺陷等不良狀況。
又，為使加熱加壓成形後之成形物具有所期望之厚度而將複數片可衝壓片材積層之情形時，容易使空氣存積於可衝壓片材間，與單層之情形相比更容易產生缺陷。
又，利用交織法所得之織布可賦予成形前之柔軟度，但與通常 使短纖維分散於空氣中或水中而形成片材之方法相比，具有生產性較低而成本較高之缺點。
為避免如上所述之缺點，於專利文獻2及專利文獻3中，提出有使作為強化纖維之碳纖維與熱塑性纖維狀基質樹脂於空氣中或水中均勻地混合並捕捉至網狀物上而獲得紙幅，對所獲得的紙幅進行加熱加壓成形，又，於專利文獻3中，揭示有使強化纖維與基質樹脂纖維分散於分散介質中並混合後，去除分散介質而獲得抄紙基材，對該抄紙基材進行加熱加壓成形之技術，此種紙幅或抄紙基材中，為獲得於氈(mat)形成後移動至壓製步驟時之步驟強度，黏合劑為必需成分。
但是，以耐熱性、阻燃性較高之作為超級工程塑膠之熱塑性樹脂為基質樹脂之可衝壓片材由於在加熱加壓成形時係暴露於300℃以上之高溫下，故而會於成形物中形成由產生熱分解、氣化之黏合劑所引起的空隙(以下稱為「孔隙(void)」)，外觀、強度均容易下降。
以尼龍或聚丙烯等通常之熱塑性樹脂作為基質樹脂之可衝壓片材、或以熱固性樹脂作為基質樹脂之預浸體不存在於如此之高溫下成形的情況。上述各先前技術文獻之任一者均未揭示出關於可耐受如上所述之高溫下之加熱加壓成形步驟的黏合劑之技術。
又，於使強化纖維並線而成之片材、或將強化纖維編織成布狀而成之片材中含浸基質樹脂而成的纖維強化塑膠雖然於強化纖維之方向顯示非常高之撓曲強度，但於與強化纖維之方向不同之方向上則撓曲強度較弱。作為改善該狀況之方法，有將包含使強化纖維並線而成之片材、或將強化纖維編織成布狀而成之片材的複數個片材，使各自之纖維方向偏移而進行積層、壓製之方法，但會產生步驟變得複雜、或可衝壓片材之良率下降等不良情況。
鑒於上述狀況，本發明之目的在於價格低廉地提供一種作為可衝壓片材而較為有用之片材，其係可獲得使用耐熱性及阻燃性較高之 熱塑性樹脂作為基質樹脂之高強度、高耐熱性、具有優異之阻燃性的纖維強化樹脂成形體者，且即便為極短時間之加熱加壓成形時間，亦可不產生孔隙等而獲得充分之強度之纖維強化樹脂成形體，並且作為可衝壓片材之生產性亦較高、加工步驟中之操作性亦優異。
進而，本發明之目的在於提供一種可製成纖維強化樹脂成形體之片材，其中加熱加壓成形後之纖維強化樹脂成形體係強化纖維片材中之纖維之強度優異，並且自強化纖維片材中之纖維之方向至不同方向之強度亦優異。
本發明者等人為解決上述問題而反覆進行潛心研究，結果發現，針對使用稱為所謂超級工程塑膠之耐熱性及阻燃性較高之熱塑性樹脂作為基質樹脂之纖維強化塑膠成形體用片材，形成將含有特定之纖維直徑之超級工程塑膠纖維之切股作為基質樹脂成分的不織布片材、與使強化纖維並線而成之片材或將強化纖維編織成布狀而成之強化纖維片材貼合而成之複層片材而使用，藉此獲得與先前之使用高耐熱性熱塑性樹脂之可衝壓片材相比，即便為更短時間之加熱加壓時間，基質纖維亦充分地熔融而浸透至強化纖維片材內，獲得充分之強度之纖維強化塑膠成形體。
又，發現，將上述不織布片材製成含有強化纖維之切股之不織布片材後，形成與強化纖維片材貼合之複層片材而用作可衝壓片材，藉此獲得，不僅使強化纖維片材中之強化纖維並線之方向的強度較高而且其他方向之強度亦提高之纖維強化塑膠成形體。
又，發現，將含有特定之纖維直徑之超級工程塑膠纖維之切股作為基質樹脂成分的不織布片材、與使強化纖維並線而成之片材或將強化纖維編織成布狀而成之強化纖維片材貼合，藉此可將可衝壓片材之透氣性保持於高於固定值(空氣容易透過)，即便為較短之加熱加壓 成形時間，亦不會產生孔隙而獲得外觀、強度均良好之纖維強化樹脂成形體。
又，發現，包含上述不織布片材之複層片材必需含有用以使經切股化(短纖維化)之超級工程塑膠纖維或強化纖維之纖維彼此之交點結著的黏合劑，選擇含有之黏合劑於纖維強化塑膠成形體用片材內之調配比率，並且以成為特定之分佈狀態之方式含有，藉此可獲得，作為可衝壓片材之操作性良好，且加熱加壓成形後無孔隙等而外觀良好且高強度之纖維強化樹脂成形體。
基於如上所述之新穎之見解，本發明者等人達成以下之各發明。
(1)一種纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其特徵在於：其係將強化纖維片材、與含有基質樹脂成分之不織布片材貼合而成之複層片材(可衝壓片材)，該不織布片材至少含有基質樹脂成分及黏合劑成分，該基質樹脂成分包含臨界氧指數為25以上且纖維直徑為30 μm以下之超級工程塑膠纖維之切股。
(2)如上述(1)之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其特徵在於：上述含有基質樹脂成分之不織布片材含有：強化纖維之切股；基質樹脂成分，其包含臨界氧指數為25以上，纖維直徑為30 μm以下且為上述強化纖維之切股之纖維直徑的4倍以下之超級工程塑膠纖維之切股；及黏合劑成分。
(3)如上述(1)或(2)之纖維強化塑膠成形體用片材，其JAPAN TAPPI紙漿試驗方法No.5-2中所規定之透氣度為200秒以下。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中上述不織布片材所含之黏合劑成分之量為纖維強化塑膠成形體用片材整體之10質量%以下。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓 片材)，其中上述黏合劑成分以其大部分存在於上述不織布片材之表層部之方式而偏向存在。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中上述黏合劑成分與上述包含超級工程塑膠纖維之基質樹脂成分具有相容性。
(7)如上述(1)至(6)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中上述黏合劑成分係製成含有該黏合劑成分之溶液或乳液，藉由塗佈法或含浸法而賦予至上述不織布片材。
(8)如上述(1)至(7)之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中上述黏合劑成分之一部分為具有低於上述超級工程塑膠纖維之玻璃轉移溫度的熔點之纖維狀熱塑性樹脂。
(9)如上述(8)之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中基質樹脂成分為聚醚醯亞胺樹脂，黏合劑成分至少含有熔點為80℃~130℃之改性聚酯樹脂。
(10)如上述(7)及(8)之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中溶液或乳液之黏合劑為包含含有選自甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸乙酯中之至少1種作為單體成分的共聚物之乳液。
(11)如上述(10)之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中乳液黏合劑之調配比相對於可衝壓片材為0.5質量%~3.0質量%，纖維狀熱塑性樹脂黏合劑之調配比相對於可衝壓片材為1質量%~6質量%。
(12)如上述(1)至(11)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材(可衝壓片材)，其中上述強化纖維片材為選自將如下連續纖維單向並線而成之片材或編織成布狀而成之織布中之片材，上述連續纖維係選自玻璃纖維或碳纖維等無機纖維、及芳族聚醯胺纖維、PBO(聚對苯苯并唑(poly(p-phenylene benzoxazole))纖維等耐熱性優異之有機纖維 者。
(13)一種可衝壓片材，其包含如上述(1)至(12)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材。
(14)一種纖維強化塑膠成形體，其係使用如上述(1)至(12)中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材，於上述包含超級工程塑膠纖維之基質樹脂成分熔融之條件下進行加熱加壓成形而形成者。
(15)一種可衝壓片材之製造方法，其特徵在於：其係製造如上述(1)至(12)中任一項之可衝壓片材的方法，且係將強化纖維之片材、與至少含有包含臨界氧指數為25以上且纖維直徑為30 μm以下之超級工程塑膠纖維之切股之基質樹脂成分及黏合劑成分的不織布片材積層並進行加熱處理，使該不織布片材中之超級工程塑膠纖維部分熔融而貼合。
本說明書包含作為本申請案之優先權之基礎的日本專利申請案第2012-44141號、第2012-93479號、第2012-155590及第2012-280652號之說明書及/或圖式所記載之內容。
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材可藉由進行加熱加壓成形而成形為無孔隙產生，強度、外觀均良好之纖維強化樹脂成形體。
根據本發明之纖維強化塑膠成形體用片材，亦可獲得不僅強化纖維之方向且其他方向之強度亦優異的纖維強化樹脂成形體。
於本發明中，「纖維強化塑膠成形體用片材」係將強化纖維片材、與含有熱塑性樹脂纖維作為基質樹脂成分之不織布片材貼合而形 成之複層片材。
[強化纖維片材]
作為本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之強化纖維片材，可使用使通常之纖維強化塑膠中所使用之連續纖維單向並線而成之片材、或編織成布狀而成之織布。包含此種連續纖維之片材中所使用之強化纖維之材質只要為可獲得與作為纖維強化塑膠體之用途對應之充分之強度者，則並無特別限定，亦可使用玻璃纖維或碳纖維等無機纖維、或芳族聚醯胺纖維、PBO(聚對苯苯并唑)纖維等耐熱性優異之有機纖維。再者，於使用有機纖維作為本發明中所用之強化纖維之情形時，以纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材而形為成形體之情形時之成形溫度為300~400℃而為非常高之溫度，因此即便如對芳族聚醯胺纖維或PBO纖維般不具有軟化點而熱分解溫度高於400℃之纖維、或具有軟化點之熱塑性纖維，亦為軟化溫度高於成形溫度之纖維。
例如於為使用碳纖維等無機纖維作為強化纖維片材中所用之強化纖維之纖維強化塑膠成形體用片材之情形時，於基質樹脂纖維之熔融溫度下進行加熱加壓處理，可獲得撓曲強度‧拉伸強度‧彈性模數較高之纖維強化塑膠體。
另一方面，於使用對芳族聚醯胺纖維等高耐熱性‧高強度之有機纖維之情形時，可獲得適合於要求有高度之平滑性的精密之研磨用機器之纖維強化塑膠體。其原因在於，以含有芳族聚醯胺等有機纖維作為強化纖維之纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材而形成之纖維強化塑膠體通常與有使用無機纖維作為強化纖維之可衝壓片材所形成的纖維強化塑膠體相比，耐磨性優異，且即便藉由摩擦等切取纖維強化塑膠體之一部分，其切下之粕亦較無機纖維柔軟，因此損害被研磨物之虞較少。
[不織布片材]
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之不織布片材包含至少含有利用熱成形進行熔融而成為基質樹脂之熱塑性樹脂纖維及黏合劑之不織布。
作為不織布片材中所使用之熱塑性樹脂纖維，可使用藉由如下方法而製造之不織布片材：使將稱為超級工程塑膠(Super Engineering Plastic)之熱塑性樹脂之纖維、進而PET(Polyethylene terephthalate，聚苯二甲酸乙二酯)、PP(Polypropylene，聚丙烯)、PE(Polyethylene，聚乙烯)等低熔點熱塑性樹脂纖維切割成一定長度而成之切股分散於空氣中並捕捉至網狀物上，而形成紙幅之方法(乾式不織布法)；或者使上述超級工程塑膠纖維及PET、PP、PE等低熔點熱塑性樹脂纖維、進而切股分散於溶劑中，其後去除溶劑而形成紙幅之方法(濕式不織布法)等。
低熔點熱塑性樹脂纖維係熔點為180℃以下，例如可列舉包括PP、PE、PET、改性PET等之纖維或該等之芯鞘纖維等。其添加量較佳為自與添加於不織布片材中之黏合劑成分相等之量至其約2倍以下之量。
作為黏合劑成分之較佳之組合，係丙烯酸系乳液與作為低熔點熱塑性樹脂纖維之短切狀PET纖維之組合。具體而言，相對於丙烯酸系黏合劑0.1~4質量份，PET纖維為1~7質量份。較佳為相對於丙烯酸系黏合劑1~3質量份，PET纖維為2~6質量份，進而較佳為相對於1.5~2.5質量份，PET纖維為3~5質量份。
[超級工程塑膠纖維]
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之不織布片材中之超級工程塑膠纖維係使具有耐熱性及阻燃性之熱塑性樹脂纖維化而成者。
作為此種熱塑性樹脂，可列舉聚醚醚酮(PEEK，Polyetheretherketone)、聚醯胺醯亞胺(PAI，Polyamideimide)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醚酮酮(PEKK，Polyether ketone ketone)等，但並不限定於該等。
超級工程塑膠纖維較佳為於纖維狀態下臨界氧指數為25以上且玻璃轉移溫度為140℃以上者。若超級工程塑膠纖維成分之臨界氧指數為25以上，則阻燃性優異。
再者，於本發明中，所謂「臨界氧指數」，係表示持續燃燒所需之氧濃度，係指藉由JIS K7201中記載之方法所測得之數值。即，臨界氧指數為20以下係表示可於通常之空氣中燃燒的數值。
作為不織布片材中之超級工程塑膠纖維，只要為纖維直徑為30 μm以下者，則可無特別限定地使用，較佳為20 μm以下者，若為可獲得者，則可使用直至1 μm左右者。
對於超級工程塑膠纖維，要求於用作可衝壓片材而進行加熱加壓成形時之如300℃至400℃之溫度條件下具有充分之流動性，要求，於作為可衝壓片材之纖維強化塑膠成形體用片材之製造步驟中使強化纖維片材與不織布片材貼合時所施加之加熱處理條件下部分熔融並充分地維持纖維狀態，因此超級工程塑膠纖維之玻璃轉移溫度較佳為140℃以上。又，即便為如PPS樹脂纖維般玻璃轉移溫度未達140℃之超級工程塑膠纖維，只要為使樹脂之荷重變形溫度(deflection temperature under load)達到190℃以上之超級工程塑膠纖維化而成者，則可加以使用。此種超級工程塑膠纖維係利用加熱、加壓進行熔融而形成臨界氧指數為30以上之具有非常高之阻燃性的樹脂塊。
於使用聚苯硫醚(PPS)纖維作為本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之超級工程塑膠纖維之情形時，PPS樹脂由於耐化學品性較高、耐熱性較高，故而可獲得耐化學品性及高溫時之強度優異之 纖維強化塑膠。
又，於使用聚醚醯亞胺(PEI)纖維作為超級工程塑膠纖維之情形時，PEI樹脂由於與碳纖維或玻璃纖維之密接性優異，且臨界氧指數於樹脂塊之狀態下為非常高之47，故而可獲得強度及阻燃性優異之纖維強化塑膠。
又，於使用聚醚醚酮(PEEK)纖維作為超級工程塑膠纖維之情形時，可獲得與其他超級工程塑膠相比耐化學品性及高溫時之強度特別優異之纖維強化塑膠。
本發明之作為可衝壓片材而較為有用之纖維強化塑膠成形體用片材藉由使利用加熱加壓成形形成基質之稱為超級工程塑膠之熱塑性樹脂成分成為纖維形態而於片材中存在空隙。因此，與如利用熔融法(熱熔法)、溶劑法、乾粉塗佈法、粉末懸浮法、樹脂膜含浸法(膜堆疊法)等形成之可衝壓片材般，於纖維間完全地埋入樹脂之可衝壓片材不同，其特徵在於具有如下優異之操作性：加熱加壓成形前片材自身柔軟而具有懸垂性，可以捲取之形態保管、輸送，或者可沿曲面之模具配置後進行加熱加壓成形等。
於加熱加壓成形時形成基質之樹脂為超級工程塑膠纖維之本發明之纖維強化塑膠成形體用片材之原本之特徵在於：與使用熱固性樹脂之預浸體相比，加工成纖維強化塑膠時之加熱加壓成形時間為短時間即可，生產性優異。為以纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材而於短時間內進行加熱加壓成形，所使用之超級工程塑膠纖維必須可於高溫下迅速熔融，因此較佳為超級工程塑膠纖維之纖維直徑較細。其原因在於，纖維直徑越細，則纖維彼此之接觸點數越增加，故纖維彼此之接觸面積增加、熱傳導變得良好，並且纖維之熱容量變小，因此熔融所需之熱量變少。根據本發明者等人之研究，較佳為纖維直徑為30 μm以下、更佳為纖維直徑為1~20 μm。
超級工程塑膠纖維之纖維長度並無特別限定，但為了利用濕式或乾式不織布法進行製造，較佳為3 mm~30 mm左右。若長於上述長度，則纖維無法均勻地分散，片材之均勻性或與強化纖維之混合比之均勻性下降。又，若短於上述長度，則紙幅之強度下降，於可衝壓片材之製造步驟中容易產生斷裂等。纖維直徑及纖維長度可為單一者，又，亦可將纖維直徑、纖維長度不同者摻混使用。
於本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中，可將含有超級工程塑膠纖維之不織布片材設為亦含有強化纖維之切股之不織布片材。如此，於設為亦含有強化纖維之切股之不織布片材之情形時，較理想為於不織布片材中超級工程塑膠纖維與強化纖維之切股均勻地混合之狀態，因此較佳為強化纖維與基質樹脂纖維之纖維直徑近似。就該觀點而言，超級工程塑膠纖維之纖維直徑較佳為不織布片材中所配置之強化纖維之纖維直徑的4倍以下，更佳為3倍以下，最佳為超級工程塑膠纖維之纖維直徑與強化纖維之纖維直徑相等或大致相等。
不織布片材中所使用之強化纖維之切股與形成與該不織布片材貼合之強化纖維片材之強化纖維可為同一纖維、亦可為不同纖維。
作為不織布片材中所使用之強化纖維之切股，由於以本發明之纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材而進行加熱加壓成形時之成形溫度為300~400℃而為非常高之溫度，故使用玻璃纖維或碳纖維等無機纖維、或耐熱性優異之有機纖維。於使用有機纖維作為不織布片材中所使用之強化纖維之情形時，於為如對芳族聚醯胺纖維或PBO纖維般不具有軟化點且熱分解溫度為400℃以上之樹脂纖維、或者具有軟化點之熱塑性樹脂纖維之情形時，必需為軟化溫度高於成形溫度之樹脂纖維。
[黏合劑]
於本發明中，作為不織布片材中所使用之黏合劑，可使用通常 用於不織布製造之丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂、熱塑性樹脂、胺基甲酸酯樹脂、PVA樹脂等。
黏合劑成分尤佳為當加熱加壓成形後成為基質之超級工程塑膠纖維藉由加熱加壓成形而熔融時與該樹脂相容之樹脂成分。於以此種樹脂成分作為黏合劑之情形時，具有如下特徵：加熱加壓成形後，在基質樹脂與黏合劑樹脂之間不存在界面而形成為一體，故而獲得高強度，進而由黏合劑樹脂所引起的基質樹脂之玻璃轉移溫度之下降亦較少。
例如，於使用PEI纖維作為加熱加壓成形後成為基質之熱塑性樹脂之情形時，於利用加熱加壓成形進行熔融時，較佳為使用作為與該樹脂相容之黏合劑成分的PET或改性PET。於使用PET或改性PET作為黏合劑之情形時，可較佳地使用形狀為粉末狀、纖維狀或於芯部配置通常之PET並利用熔點低於芯部之改性PET覆蓋其周圍之形狀的芯鞘結構之PET纖維等。作為改性PET，較佳為共聚合PET(CoPET)，例如可列舉胺基甲酸酯改性共聚合PET。亦可使用日本專利特公平1-30926中記載之改性PET。作為改性PET之具體例，尤其是可較佳地列舉Unitika製造之Melty 4000(纖維全部為共聚合聚對苯二甲酸乙二酯之纖維)。又，作為芯鞘結構之黏合劑纖維，可較佳地使用Unitika製造之Melty 4080、或Kuraray製造之N-720等。
就用作可衝壓片材時之製程強度、及減少表面纖維之脫落之觀點而言，改性PET之熔點較佳為140℃以下，更佳為120℃以下。
不織布片材中之黏合劑之含量以可衝壓片材整體(纖維強化塑膠成形體用片材整體)中之含量計較佳為成為10質量%以下之含量，更佳為7質量%以下且0.05質量%以上。此種黏合劑成分通常與臨界氧指數為25以上之阻燃性之超級工程塑膠纖維成分相比臨界氧指數之數值較低，故而若黏合劑成分之含量較多，則存在用作可衝壓片材時所要 求之阻燃性受損之情況。又，即便作為可衝壓片材而具有上述透氣度為200秒以下之透氣性，亦存在如下情況：於加熱加壓成形溫度下因熱分解產生大量氣體而成為於所形成之纖維強化塑膠中形成孔隙之原因，或者黏合劑自身變色並殘存而成為外觀、強度均較差之纖維強化塑膠。
就如上所述之觀點而言，不織布片材中之黏合劑成分之含量較佳為於纖維強化塑膠成形體用片材中成為10質量%以下之含量，更佳為7質量%以下。但是，若不織布片材中之黏合劑成分之量過少，則用作可衝壓片材時之整體之強度不足而成為於作業中產生破裂之原因，或者用作可衝壓片材時表面之不織布片材部分之纖維脫落而於加工步驟中產生飛散之不良情形，因此不織布片材中之黏合劑成分之含量係設為於纖維強化塑膠成形體用片材之處理中不產生如上所述之不良情形之量。
本發明中所使用之黏合劑成分較佳為偏向存在於不織布片材之表層部。此時，可設為內層之黏合劑相對較少之狀態。藉由將如此黏合劑成分偏向存在於表層部之不織布片材配置於纖維強化塑膠成形體用片材之兩表面，即便為少量黏合劑亦可抑制纖維強化塑膠成形體用片材之表面纖維之脫落，獲得充分之作業性。藉由使用使黏合劑成分偏向存在於表層部之不織布片材，可將纖維強化塑膠成形體用片材整體中之黏合劑之含量設為1質量%以下。
作為使黏合劑相對較多地存在於不織布片材之表層之方法，可列舉：利用濕式不織布法或乾式不織布法形成紙幅後，藉由浸漬或噴霧法等而賦予將黏合劑成分溶解於溶劑中而成之液狀物或黏合劑成分之乳化物(乳液)並進行加熱乾燥之製造方法。根據該方法，進行加熱乾燥時，紙幅內部之溶劑移動至兩面之表層並蒸發，因此隨著該溶劑之移動而黏合劑亦相對較多地集中於表層。於該情形時，溶劑之移動 越多，則黏合劑成分之偏向存在越強，因此較佳。於採用此種方法之情形時，紙幅內之水分可藉由調整黏合劑之水溶液或乳液之黏合劑液濃度，或者濕式不織布製造步驟中之濕式抽吸、乾式抽吸對水分之吸引力而加以調整。
為使黏合劑成分偏向存在，較佳之紙幅內之水分量為50%以上，但若水分過多，則乾燥負荷變大，製造成本增加，因此較佳為考慮兩者而適當調整紙幅內水分量。
黏合劑成分之偏向存在之程度可藉由將不織布片材沿厚度方向(z軸方向)大致分割成3~5個部分並測定各部分之黏合劑成分之量而掌握。作為黏合劑成分之偏向存在之程度，於大致三等分之情形時，較佳為內層之黏合劑量相對於表層為1/2~1/10。
於上述對策不充分之情形時，作為減少黏合劑成分之添加量之方法，亦較佳為將不織布片材製成濕式抄紙並根據噴墨線比之調整而增大機器之抄製方向(MD方向)與其直角方向(CD方向)之強度比(以下稱為「強度縱橫比」)。通常，若增大強度縱橫比，則有纖維單向排列之傾向，有不織布之密度變高之傾向。其結果，纖維間之交點增加，故而即便少量黏合劑，亦可獲得充分之表面強度。明確地獲得此種效果之情況通常係強度縱橫比為1.5以上，更明確地獲得之情況係3.0以上，進而明確地獲得之情況係5.0以上。
另一方面，若強度縱橫比過強，則橫強度變弱，操作性變差。若考慮上述方面，則較佳之強度縱橫比為15以下，更佳為10以下。
[貼合方法]
作為將強化纖維片材與不織布片材貼合之方法，可列舉使強化纖維片材與不織布片材交替重合並藉由加熱加壓輥等於不織布片材中之基質樹脂纖維稍微熔融之溫度‧壓力下進行壓著之方法，但並不限定於該方法。
將強化纖維片材與不織布片材貼合而製成複層片材時之積層順序或片數並無特別限定，較佳為於纖維強化塑膠成形體用片材之兩表層配置上述不織布片材。強化纖維片材無纖維彼此之接著力，但上述不織布片材藉由貼合時之加熱處理條件下之超級工程塑膠纖維之部分熔融而發揮對於強化纖維片材之接著性，因此藉由於強化纖維片材之表裏兩面配置不織布片材，可形成兩表面無纖維之綻開等且作為操作性良好之可衝壓片材而較為有用之纖維強化塑膠成形體用片材。
亦可使複數片強化纖維片材重合並於其上下表面配置上述不織布片材，但若強化纖維片材之層較薄，則可於加熱加壓成形時使基質樹脂於短時間內熔融浸透至強化纖維片材內，故而於積層複數片強化纖維片材之情形時，較佳為與上述不織布片材交替積層。
強化纖維片材與不織布片材之積層片數並無特別限定，若積層片數過多，則纖維強化塑膠成形體用片材變得過厚而操作性惡化，故而於用作可衝壓片材之情形時，較佳為於單位面積重量不超過2000 g/m2之範圍內調整重合片數。
藉由上述方法，可製造作為可衝壓片材尤其有用之纖維強化塑膠成形體用片材，該等可較佳地用於纖維強化塑膠成形體用片材之抄製後立即切割成平板並進行積層、壓製之步驟。
另一方面，於製造纖維強化塑膠成形體用片材後，於輸送至另一場所後切割成適當之尺寸而進行壓製步驟之情形時，就輸送成本或切割尺寸之自由度等方面而言，較佳為將片材製成捲取而輸送。
但是，於製造捲取之情形時，通常之方法係一面施加不產生捲取偏差等之特定之張力一面進行捲取，於該情形時，於捲取步驟中片材彼此摩擦、擠壓，因此若片材之層間強度較弱，則會產生層間剝離，於使用時捲出後之操作性極度惡化。
另一方面，於藉由上述方法而製造纖維強化塑膠成形體用片材 之情形時，藉由熱壓將強化纖維片材與基質樹脂片材接著，此時，於作為黏合劑成分而熱軟化之成分較少之情形時，為獲得充分之接著強度，必需使基質樹脂之一部分於熱壓時軟化‧熔融而接著。
但是，如上所述般，本發明之纖維強化塑膠成形體用片材較重要的是確保透氣性，因此即便於形成捲取之情形時，於使基質樹脂纖維熔融至獲得充分之強度的程度之情形時，存在基質樹脂纖維之一部分膜化而使透氣度受損之可能性。
又，關於如此使基質樹脂熔融‧冷卻而成為膜化之狀態之纖維強化塑膠成形體用片材，於喪失柔軟性並形成捲取之情形時，存在片材於捲芯附近破裂之情況。
進而，此種喪失柔軟性之纖維強化塑膠成形體用片材會產生向模具等之追隨性較差、無法進行深拉成形等之不良情形。
為消除此種不良情形，使用熔點低於基質樹脂纖維之熱塑性樹脂纖維作為黏合劑，進而於低於基質樹脂纖維之熔點之溫度下進行加熱加壓，藉此可確保充分之層間強度、及適合於作為可衝壓片材之用途的柔軟性‧透氣性。
此種纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之超級工程塑膠纖維並無特別限定，又，所使用之熱塑性樹脂黏合劑只要為熔點低於超級工程塑膠纖維者，則亦無特別限定，於選擇聚醚醯亞胺纖維作為超級工程塑膠纖維之情形時，尤佳為改性聚酯樹脂。
其原因在於，聚酯樹脂於加熱熔融時與聚醚醯亞胺纖維相容，故而冷卻後亦難以損害聚醚醯亞胺樹脂之阻燃性、低發煙性等優異之性質。又，作為改性聚酯樹脂之調配量，較佳範圍係相對於不織布而為2%~10%。若過少，難以獲得接著效果，若過多，則改性聚酯樹脂自身熔融並膜化而損害透氣性，因欠佳，又，可以上述範圍內之添加量而獲得充分之接著性。
於使用聚醚醯亞胺纖維作為基質樹脂、使用改性聚酯樹脂作為黏合劑之情形時，作為貼合時之較佳之加熱、加壓溫度，為130℃~180℃，於該範圍內獲得充分之層間強度，又，亦不會損害片材之柔軟性。於此種情形時，使基質樹脂纖維片材之片材寬度較強化纖維布之片材寬度稍寬，藉此基質樹脂纖維片材彼此牢固地接著，可抑制強化纖維布之端部的綻開之產生，因此較佳。
[纖維強化塑膠成形體用片材]
於本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中，若纖維強化塑膠成形體用片材中之強化纖維成分之含量過少，則由強化纖維所獲得之成形塑膠體之增強效果變得不充分，相反若過多，則基質樹脂未將纖維間完全覆蓋而產生空隙，因此成形塑膠體之增強效果變得不充分。纖維強化塑膠成形體用片材中之全部強化纖維與超級工程塑膠纖維之比率以體積比計較佳為5/95~70/30、進而較佳為20/80~60/40。
再者，所謂纖維強化塑膠成形體用片材中之強化纖維，係指存在包含於含有基質樹脂成分之不織布片材中之情形的強化纖維之切股、及貼合於該不織布片材上之強化纖維片材所使用之強化纖維的全部。
於纖維強化塑膠成形體用片材中之不織布片材為僅由超級工程塑膠纖維及黏合劑所構成者之情形時，作為可衝壓片材進行加熱加壓成形而獲得的纖維強化塑膠體之強度係成為相對於強化纖維片材中之強化纖維之方向之彎折力等而強度尤其較高者。但是，強化纖維之方向以外之方向之強度較強化纖維之方向之強度弱。
於必需根據纖維強化塑膠體之用途而調整纖維強化塑膠體之強度之方向性之情形時，藉由於不織布片材中亦含有強化纖維，可提高相對於強化纖維片材之纖維之方向以外之方向的強度。
於在不織布片材側亦調配強化纖維之情形時，如上所述，纖維 強化塑膠成形體用片材中之全部強化纖維與超級工程塑膠纖維之比率存在較佳之範圍，因此存在必需使強化纖維片材之單位面積重量相對減少之情況。形成纖維強化塑膠成形體用片材之不織布片材中之強化纖維成分之調配量可考慮不織布片材中之強化纖維量越增加則纖維強化塑膠體之強化纖維片材的纖維之方向之強度變得越弱之情況而適當調整。上述調整可於纖維強化塑膠成形體用片材中之強化纖維片材中之強化纖維、與不織布片材中之強化纖維之切股的質量比成為95/5~20/80之範圍內進行，較佳為於90/10~40/60之範圍內進行。
通常，難以製備使大量強化纖維均勻地分散於熔融黏度較高之基質樹脂中之可衝壓片材，基質樹脂與強化纖維之調配比有限。於為本發明之纖維強化塑膠成形體用片材之情形時，存在可根據纖維強化塑膠之要求強度而相對自由地設定強化纖維與基質樹脂纖維之比率之優點。
又，關於利用熔融法(熱熔法)、溶劑法、乾粉塗佈法、粉末懸浮法、樹脂膜含浸法(膜堆疊法)等所製造之可衝壓片材，若加熱加壓時間較短，則於將可衝壓片材與加熱加壓板或可衝壓片材積層並進行加熱加壓之情形時，由於存在於可衝壓片材與可衝壓片材之間的空氣、或自可衝壓片材中產生之揮發氣體成分等而產生孔隙。使以超級工程塑膠纖維作為基質樹脂之不織布片材與強化纖維片材積層形成為一體而成之本發明之纖維強化塑膠成形體用片材由於基質樹脂為纖維狀且富有透氣性、強化纖維片材為使強化纖維單向並線而成之強化纖維片材或強化纖維之織布(布)且富有透氣性，因此具有如下特徵：存在於壓板與可衝壓片材間之空氣成分、或於用作可衝壓片材之情形時自纖維強化塑膠成形體用片材中產生之揮發氣體成分容易於壓製時自片材中排出，即便為短時間之加熱加壓處理，亦難以產生孔隙等。
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材較佳為藉由依據JAPAN TAPPI紙漿試驗法之方法所測得之透氣度為200秒以下。該數值的數字越小表示空氣越容易透過(透氣性越良好)。
於為本發明之纖維強化塑膠成形體用片材之情形時，係將不織布片材與強化纖維片材貼合而成之積層體，故而若成為蓬鬆之狀態，則有產生例如過於耗費輸送成本、或於插入加熱加壓步驟中之熱壓機等時存在不良情形等問題之虞，上述問題可藉由將含有超級工程塑膠纖維之不織布片材與強化纖維片材貼合時之熱壓、或根據熱壓延條件適當提高密度而解決。若進行上述提高密度之處理，則空氣會於一定程度上難以透過，因此較佳為於可維持藉由依據JAPAN TAPPI紙漿試驗法之方法所測得之透氣度為200秒以下之狀態的範圍內高密度化。
再者，於不織布片材不含強化纖維之情形時，該不織布片材於加熱加壓成形後熔融並與強化纖維形成為一體，故而不織布片材之強度縱橫比幾乎不會對強化纖維塑膠體之物性造成影響。
於不織布片材含有強化纖維之切股之情形時，若強度縱橫比變強，則強化纖維之配向亦於MD方向變強，因此所獲得之纖維強化塑膠體亦有MD方向之強度變強而CD方向相對變弱之傾向。
如此，藉由於不織布片材中含有強化纖維之切股，亦可根據不織布片材之強度縱橫比而調整強化纖維塑膠之強度尤其優異之方向。
[纖維強化塑膠]
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材可藉由利用如下通常之可衝壓片材之加熱加壓成形方法進行加工而獲得強度、阻燃性優異之纖維強化塑膠：對單獨1片、或以成為所期望之厚度之方式積層並藉由熱壓進行加熱加壓成形；或者預先利用紅外線加熱器等進行預熱，然後藉由模具進行(加熱)加壓成形等。
於本發明之纖維強化塑膠成形體用片材中所使用之含有超級工程塑膠纖維之不織布片材為亦含有強化纖維之切股的不織布片材之情 形時，該不織布片材係即便不與強化纖維片材貼合而僅利用不織布片材進行加熱加壓成形亦可形成纖維強化塑膠體之片材。例如為如下片材：其係可藉由對含有作為強化纖維之高耐熱性之有機纖維之切股、作為基質樹脂纖維成分之超級工程塑膠纖維之切股、及黏合劑的不織布片材進行加熱加壓成形而製成纖維強化塑膠體者。由以芳族聚醯胺纖維等有機纖維作為強化纖維之不織布片材所形成的纖維強化塑膠體之特徵在於：耐磨性優異，並且即便因摩擦等而產生切下之粕，有機纖維之切下之粕亦不會較無機纖維更硬，因此切下之粕難以損傷其他者。因此，適合作為對微小之損傷亦成為問題之要求高精度之研磨的被研磨體進行研磨之機械等之構件。對使該不織布片材與強化纖維片材貼合而形成之本發明之可衝壓片材進行加熱加壓成形而成之纖維強化塑膠體亦同樣具有僅由此種不織布片材成形之纖維強化塑膠體之特性。
[實施例]
基於用以確認本發明之效果之製造例而說明本發明，但本發明並不受該等限定。再者，於各製造例中，份及%只要無特別說明，則表示質量份及質量%。
製造例1
將表1所示之纖維直徑之PPS纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)投入至水中。所投入之水之量係設為PPS纖維之200倍(以纖維漿料濃度計為0.5%)。
於該漿料中以相對於PPS纖維100質量份為1質量份之方式添加作為分散劑之「Emanon 3199」(花王股份有限公司、商品名)並攪拌而製備使纖維均勻地分散於水中之纖維漿料。
將粒狀聚乙烯醇(PVA)(Unitika股份有限公司、商品名「OV-N」)以濃度成為10%之方式添加於水中並攪拌而製備黏合劑漿料。
將該粒狀PVA之漿料投入至上述纖維漿料中並利用濕式抄紙法形成濕紙幅(wet web)，於180℃下進行加熱乾燥，藉此以表1所示之黏合劑量製作單位面積重量為120 g/m2之不織布。
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱處理，藉此獲得成為表1所記載之透氣度之單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例2
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片以與製造例1相同之方式製作之單位面積重量為120 g/m2之不織布，藉由220℃之熱壓以較製造例1中之熱壓時間更短時間進行加熱處理，藉此獲得成為表1所記載之透氣度之單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例3
於以與製造例1相同之方式製備之PPS纖維漿料中投入使用與製造例1相同之黏合劑製備之黏合劑漿料並利用濕式抄紙法而形成濕紙幅，於180℃下進行加熱乾燥，藉此製作單位面積重量為123 g/m2之不織布。
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此獲得成為表1所記載之透氣度之單位面積重量為446 g/m2之可衝壓片材。
製造例4
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片以與製造例1相同之方式製作之單位面積重量為120 g/m2之不織布，藉由220℃之熱壓 以較製造例1中之熱壓時間更長時間進行加熱處理，藉此製作成為表1所記載之透氣度的單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例5
將PPS纖維變更為表1所示之纖維直徑之PPS纖維(KB SEIREN股份有限公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)，除此以外，以與製造例1相同之方式製作單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例6
將表1所示之纖維直徑之PPS纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、臨界氧指數41)變更為表2所示之纖維直徑之聚醚醯亞胺(PEI)纖維(Fiber Innovation Technology公司、玻璃轉移溫度220℃、纖維長度13 mm、臨界氧指數47)，除此以外，以與製造例1相同之方式製作單位面積重量為120 g/m2之不織布。
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此製作成為表1所記載之透氣度之單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例7
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片以與製造例6相同之方式製作之單位面積重量為120 g/m2之不織布，藉由220℃之熱壓以較製造例6中之熱壓時間更短時間進行加熱加壓處理，藉此獲得成為表2所記載之透氣度的單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例8
於製造例6中，將粒狀PVA(Unitika股份有限公司、商品名「OV-N」)變更為PET/coPET改性芯鞘黏合劑纖維(Unitika股份有限公司、商品名「Melty 4080」)而形成不織布並使用，除此以外，以與製造例 6相同之方式製作製造例8之可衝壓片材。
製造例9
於以與製造例6相同之方式製備之PET纖維漿料中投入使用與製造例6相同之黏合劑製備之黏合劑漿料並利用濕式抄紙法形成濕紙幅，於180℃下進行加熱乾燥，藉此以表2所示之黏合劑添加量製作單位面積重量為123 g/m2之不織布。
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此獲得成為表2所記載之透氣度的單位面積重量為446 g/m2之可衝壓片材。
製造例10~15
將製造例1中之纖維直徑27 μm之PPS纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)變更為纖維直徑16 μm之PPS纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)，除此以外，以與製造例1相同之方式形成PPS纖維之濕紙幅，使用於該濕紙幅之單面以成為表3所示之黏合劑添加總量之方式利用噴霧法添加表3所示之種類之含有黏合劑之液體並進行加熱乾燥而形成的單位面積重量為120 g/m2之PPS纖維不織布作為不織布，於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面，以上述黏合劑供給面作為外側而分別配置1片上述不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此獲得表3中作為製造例10~製造例15而記載之單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
製造例16~21
將製造例1中之纖維直徑27 μm之PPS纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)變更為纖維直 徑15 μm之PEI纖維(Fiber Innovation Technology公司製造、纖維長度13 mm、臨界氧指數41)，除此以外，以與製造例1相同之方式形成PEI纖維之濕紙幅，使用於該濕紙幅之單面以成為表4所示之黏合劑添加總量之方式利用噴霧法添加表4所示之種類之含有黏合劑之液體並進行加熱乾燥而形成的單位面積重量為120 g/m2之PEI纖維不織布作為不織布，於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面，以上述黏合劑供給面作為外側而分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此獲得表1中作為製造例16~製造例21而記載的單位面積重量為440 g/m2之可衝壓片材。
再者，上述黏合劑液中，PVA水溶液係使用將Kuraray製造之「PVA117」溶解於熱水而成者。又，苯乙烯-丙烯酸系乳液係使用DIC製造之「GM-1000」，胺基甲酸酯乳液係使用DIC製造之「AP-X101」。
製造例22~25
以質量比為相對於玻璃纖維25而成為纖維直徑26 μm之聚醚醯亞胺(PEI，Polyetherimide)纖維75之方式，量取纖維直徑為9 μm且纖維長度為18 mm之玻璃纖維、與表5所示之聚醚醯亞胺(PEI，Polyetherimide)纖維(Fiber Innovation Technology公司、玻璃轉移溫度220℃、纖維長度13 mm、臨界氧指數47)，並投入至水中。所投入之水之量係設為玻璃纖維與PEI纖維之合計質量的200倍之量(以纖維漿料濃度計為0.5%)。
於該漿料中以相對於玻璃纖維與PEI纖維之合計100質量份為1質量份之方式添加作為分散劑之「Emanon 3199」(花王股份有限公司、商品名)並攪拌，製作使纖維均勻地分散於水中之纖維漿料。
將粒狀聚乙烯醇(PVA)(Unitika股份有限公司、商品名「OV-N」) 以濃度成為10%之方式添加於水中並進行攪拌而製備黏合劑漿料。將該粒狀PVA之漿料投入上述纖維漿料中並利用濕式抄紙法而形成濕紙幅，於180℃下進行加熱乾燥，藉此獲得單位面積重量為140 g/m2之不織布。
於單位面積重量為200 g/m2之碳纖維布(NEWS-COMPANY製造之碳纖維布(3 K、平織、無塗佈))之上下面分別配置1片該不織布，藉由220℃之熱壓進行加熱加壓處理，藉此獲得單位面積重量成為480 g/m2之製造例22之可衝壓片材。
使上述製造例22中之藉由220℃之熱壓之加熱加壓處理之時間與製造例22之情形相比縮短並降低可衝壓片材之密度，藉此獲得製造例23之可衝壓片材。
又，將製造例22中之不織布中所使用之粒狀聚乙烯醇(PVA)(Unitika股份有限公司、商品名「OV-N」)變更為PET/coPET改性芯鞘黏合劑纖維(Unitika股份有限公司、商品名「Melty 4080」)，除此以外，以與製造例22相同之方式獲得製造例24之可衝壓片材。
又，將製造例22中之玻璃纖維變更為纖維直徑6 μm、纖維長度18 mm之玻璃纖維，除此以外，以與製造例22相同之方式獲得製造例25之可衝壓片材。
製造例26
準備2根與製造例17中所使用者為同一調配之寬度280 mm之PEI纖維片材之捲輥，又，準備1根寬度250 mm之碳纖維布之捲輥，自上方以PEI纖維片材、碳纖維布、PEI纖維片材之順序重合並利用180℃之熱壓延進行加熱加壓處理，將所獲得之可衝壓片材捲取於3吋紙管上。
製造例27~32
對於製造例26之可衝壓片材，於PEI纖維不織布中以成為表6所 記載之添加量之方式添加鞘部使用改性PET(熔點110℃)、芯部使用PET纖維之芯鞘黏合劑纖維(Kuraray製造之N-720)，使用於該濕紙幅之單面以成為表6所示之添加量之方式利用噴霧法添加苯乙烯-丙烯酸系樹脂乳液並進行加熱乾燥而形成的單位面積重量為120 g/m2之PEI纖維不織布作為不織布，除此以外，以與製造例26相同之方式製造可衝壓片材。
針對製造例1~32之可衝壓片材，觀察表面纖維之飛散‧脫落之產生狀態及層間剝離之產生狀態並依據以下之基準對加熱加壓操作時之操作性進行評價。
<表面纖維之飛散‧脫落>
A：無纖維之飛散、脫落
B：觀察到較細之纖維之飛散，但無表面纖維之脫落
C：產生表面纖維之部分脫落，但於作為可衝壓片材之用途中無妨礙
<層間剝離>
A：未產生層間剝離
B：層間強度稍微變弱，但無層間剝離
C：觀察到一部分層間剝離，但作為可衝壓片材之操作性無問題
D：層間剝離部位增加而操作性變差，但可用作可衝壓片材
積層6片之利用以上之製造例1~32之方法所獲得之各可衝壓片材，插入至預熱至310℃之熱壓機中，進行60秒加熱加壓後，冷卻至230℃而獲得纖維強化塑膠體。
關於所獲得之纖維強化塑膠體，將利用依據JIS K7074之方法於碳纖維布之纖維方向、及與纖維成45度之角度之方向測定之撓曲強度示於表1~6。
又，以目視進行觀察並依據以下之基準對所獲得之纖維強化塑 膠體之外觀進行評價。
<加熱加壓成形後之積層板外觀>
◎：無孔隙等而良好
○：僅可確認到少許孔隙
△：產生孔隙但於實際使用上無妨礙
×：因孔隙而導致外觀明顯較差，無法用作製品
如表1~表6所示般，本發明之纖維強化塑膠成形體用片材可藉由作為可衝壓片材進行加熱加壓成形而成形為無孔隙產生且強度、外觀均良好之纖維強化塑膠成形體。
再者，製造例3之片材雖然粒狀PVA為12質量%而較多、於加熱加壓成形時較強地產生黏合劑臭氣，但對作為成形體之評價無影響。製造例5由於PPS樹脂纖維之纖維直徑為35 μm而較大，故而PPS樹脂纖維部分殘留而樹脂板變得不均勻。
若如製造例1~9、製造例22~25般使黏合劑粒子之添加量增多，則層間強度變強，但又加熱加壓成形時之臭氣變強之傾向。
於如製造例10~21般不添加黏合劑粒子之情形時，層間強度變弱。又，為防止表面纖維之飛散，必需利用噴霧法添加最低限度之液狀黏合劑，均成為可用作可衝壓片材之評價結果。
又，結果獲得不僅強化纖維之方向而且其他方向之強度亦優異之纖維強化塑膠成形體。
[產業上之可利用性]
本發明之纖維強化塑膠成形體用片材係將以耐熱性及阻燃性較高之熱塑性樹脂之纖維即超級工程塑膠纖維作為基質樹脂之不織布片材、與強化纖維片材貼合而製造，因此纖維強化塑膠成形體用片材之生產性較高。
又，由於柔軟且具有懸垂性，因此可以捲取之形態保管、輸送可衝壓片材，或者可沿曲面之模具配置後進行加熱加壓成形等，操作性優異，即便極短時間之加熱加壓成形操作，亦無孔隙等之產生，可獲得撓曲強度‧拉伸強度‧彈性模數較高之纖維強化塑膠體。
進而，於作為基質樹脂片材之不織布中含有熔點低於基質樹脂且於加熱熔融狀態下與基質樹脂相容之黏合劑，藉此層間強度較強而操作性優異，且富有柔軟性，故而形成捲取等而易於搬運，且作為容 易追隨於複雜之形狀之模具的可衝壓片材而較為有用。
進而，於為使用對芳族聚醯胺纖維等高耐熱性‧高強度之有機纖維作為強化纖維之纖維強化塑膠成形體用片材之情形時，與由使用玻璃纖維等之無機纖維作為強化纖維之可衝壓片材所形成的纖維強化塑膠體相比，耐磨性優異，且即便於藉由摩擦等而切取纖維強化塑膠體之一部分之情形時，切下之粕亦較玻璃纖維等無機纖維軟，藉此損傷被研磨物之虞較少，作為要求高度之平滑性之精密研磨用機器中所使用之構件亦較為有用。
將本說明書中所引用全部刊物、專利及專利申請案直接作為參考而編入本說明書中。

Claims (22)

  1. 一種纖維強化塑膠成形體用片材，其特徵在於：其係將強化纖維片材、與含有基質樹脂成分之不織布片材貼合而成者，該不織布片材至少含有基質樹脂成分及黏合劑成分，該基質樹脂成分包含臨界氧指數為25以上且纖維直徑為30 μm以下之熱塑性超級工程塑膠纖維之切股。
  2. 如請求項1之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述含有基質樹脂成分之不織布片材含有：強化纖維之切股；基質樹脂成分，其包含臨界氧指數為25以上，纖維直徑為30 μm以下且為上述強化纖維之切股之纖維直徑的4倍以下之超級工程塑膠纖維之切股；及黏合劑成分。
  3. 如請求項1或2之纖維強化塑膠成形體用片材，其依據JAPAN TAPPI紙漿試驗方法No.5-2所規定之透氣度為200秒以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述不織布片材所含之黏合劑成分之量為纖維強化塑膠成形體用片材整體之10質量%以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述黏合劑成分以其大部分存在於上述不織布片材之表層部之方式而偏向存在。
  6. 如請求項1至5中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述黏合劑成分為樹脂成分，該樹脂成分與上述包含超級工程塑膠纖維之基質樹脂成分具有相容性，且於300℃以上400℃以下之溫度下對上述纖維強化塑膠成形體用片材進行加熱加壓成形時，與上述超級工程塑膠纖維之間不存在界面而形成為一體。
  7. 如請求項1至6中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上 述黏合劑成分係製成含有該黏合劑成分之溶液或乳液，藉由塗佈法或含浸法而賦予至上述不織布片材。
  8. 如請求項1至7中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述超級工程塑膠纖維之纖維直徑為1~20 μm。
  9. 如請求項1至8中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述超級工程塑膠纖維為聚醚醯亞胺(PEI)纖維。
  10. 如請求項9之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述黏合劑成分包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或改性聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
  11. 如請求項1至10中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中上述黏合劑成分之一部分為具有低於上述超級工程塑膠纖維之玻璃轉移溫度之熔點的纖維狀熱塑性樹脂。
  12. 如請求項11之纖維強化塑膠成形體用片材，其中基質樹脂成分為聚醚醯亞胺樹脂，黏合劑成分至少含有熔點為80℃~130℃之改性聚酯樹脂。
  13. 如請求項1至12中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中黏合劑成分包含乳液，該乳液包含含有選自甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸乙酯中之至少1種作為單體成分的共聚物。
  14. 如請求項1至13中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中黏合劑成分包含含有選自甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸乙酯中之至少1種作為單體成分的共聚物、及纖維狀熱塑性樹脂，且相對於纖維強化塑膠成形體用片材，共聚物之含量為0.5質量%~3.0質量%，纖維狀熱塑性樹脂之含量為1質量%~6質量%。
  15. 如請求項1至14中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中纖維強化塑膠成形體用片材中之全部強化纖維與超級工程塑膠纖維之比率以體積比計為5/95~70/30。
  16. 如請求項1至15中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中於強化纖維片材之兩面貼合有含有基質樹脂成分之不織布片材。
  17. 如請求項1至16中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中貼合有含有基質樹脂成分之複數片不織布片材。
  18. 如請求項1至17中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材，其中強化纖維片材與含有基質樹脂成分之不織布片材的貼合為熱壓。
  19. 如請求項18之纖維強化塑膠成形體用片材，其係利用具有低於超級工程塑膠纖維之玻璃轉移溫度之熔點的纖維狀熱塑性樹脂而進行熱壓。
  20. 如請求項18或19之纖維強化塑膠成形體用片材，其係藉由使超級工程塑膠纖維之一部分熔融而進行熱壓。
  21. 一種纖維強化塑膠成形體，其係利用如請求項1至20中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材而形成者。
  22. 一種纖維強化塑膠成形體，其係使用如請求項1至20中任一項之纖維強化塑膠成形體用片材作為可衝壓片材，於上述包含超級工程塑膠纖維之基質樹脂成分熔融之條件下進行加熱加壓成形而形成者。
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