WO2011065576A1 - 複合材料 - Google Patents

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polyamide
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源臣 荒川
治朗 定延
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帝人株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic long fiber reinforced thermoplastic resin composite material, and more particularly to a composite material suitable for applications and members that require impact resistance, and a sandwich material using the composite material as a core material.
  • thermoplastic resins can be processed by various molding methods and are indispensable materials for our daily life.
  • the flexibility of thermoplastic resin leads to low strength and rigidity, and in applications that require high strength and high rigidity, reinforcement with short fibers of inorganic fibers such as glass fibers and carbon fibers is performed. I have been.
  • it is difficult to recycle the organic thermoplastic resin and the inorganic glass fiber which has a problem of disposal.
  • glass fiber was high specific gravity, there existed the subject that it was heavy and was not suitable for weight reduction.
  • reinforcement with inorganic fibers is effective in improving the strength and rigidity of the composite material, but has not been very effective in performance such as impact resistance.
  • Patent Document 1 in order to improve the strength, a proposal has been made that a long fiber-like organic fiber aligned with a molten thermoplastic resin discharged from an extruder is combined while being pushed by a roller.
  • Patent Document 2 proposes improving the impact resistance of a resin composition by combining a thermoplastic elastomer having a tensile modulus of less than 1 GPa and an elongation of 300% or more and a silk fiber fabric. .
  • Patent Document 1 rubber materials obtained by reinforcing rubber such as latex or thermoplastic elastomer such as EPDM (ethylene-propylene copolymer) with organic fibers are used for tires, hoses, belts and the like. Further, as described in Patent Document 1, the strength of the composite material can be improved by the effect of the organic fiber. However, a major characteristic of organic fibers is impact resistance. In Patent Document 1, this impact resistance has not been studied. In Patent Document 2, the impact resistance of a composite material is improved by using silk fibers. However, since silk fibers are natural fibers, there is a problem in productivity, and because they are expensive, economics such as costs. There was also a problem.
  • silk fibers are natural fibers, there is a problem in productivity, and because they are expensive, economics such as costs. There was also a problem.
  • Natural fibers such as silk fibers also have a problem that their strength is generally lower than that of synthetic fibers.
  • a composite material in which rubber or a thermoplastic elastomer is reinforced with organic fibers has no problem in impact resistance because rubber or thermoplastic elastomer as a matrix is flexible, but has low hardness and elastic modulus. JP 2002-144395 A JP-T 2009-530469
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and is suitable for applications and members that require impact resistance.
  • Organic long fibers excellent in recyclability, lightness, productivity, and economy are also provided. It aims at providing the composite material which consists of a thermoplastic resin.
  • the present inventors have found that the above-mentioned problems including recyclability can be solved by compositing with a thermoplastic resin using organic long fibers having a melting point of 200 ° C. or higher. It was. That is, the present invention is a composite material composed of an organic long fiber having a melting point of 200 ° C. or more and a thermoplastic resin, and the form of the organic long fiber is a twisted cord, or a woven or knitted fabric composed of a twisted cord. A characteristic composite material, a molded body therefrom, and a sandwich material using the composite material as a core material.
  • a composite material that is required to have impact resistance while maintaining high strength and high elastic modulus can be provided with good economic efficiency.
  • the composite material of the present invention is also excellent in lightness, productivity, and recyclability.
  • a molded body can be provided from the composite material of the present invention, and an impact absorbing material can be suitably provided.
  • the composite material as a sandwich material, it is possible to provide a molded body which is a high-strength, high-rigidity shock-absorbing material, such as automotive structural material parts, automotive exterior material parts, automotive interior parts. It can be preferably used as a material part.
  • FIG. 1 is a cross-sectional photograph (1000 ⁇ ) of the composite material of Example 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional photograph (1000 ⁇ ) of the composite material of Comparative Example 6.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a measurement method of a high-speed punching test in the example.
  • Organic long fiber examples of the organic long fiber having a melting point of 200 ° C. or higher used in the present invention include, for example, polyether ether ketone fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyether sulfone fiber, aramid fiber, polybenzoxazole fiber, polyarylate fiber, polyketone fiber, and polyester fiber. , Polyamide fibers, polyvinyl alcohol fibers and the like.
  • Organic long fibers are used as reinforcing materials for composite materials, but the molding temperature of resins that are particularly useful among the thermoplastic resins that are the matrix of composite materials is 170 ° C. or more, with the exception of organic fibers.
  • a long fiber having a melting point of 200 ° C. or higher is used. If the melting point of the organic long fiber is lower than the molding temperature, it will melt together with the thermoplastic resin and a composite material cannot be obtained. Further, in the molding process, it is not preferable as a reinforcing material that the organic long fiber is largely thermally deteriorated. Generally, since the orientation and crystals of the polymer in the organic long fiber are easily relaxed in the vicinity of the melting point, the melting point of the organic long fiber is preferably higher by 10 ° C. or more than the molding temperature. The melting point of the organic long fiber is more preferably 20 ° C. or more higher than the molding temperature.
  • the molding temperature of general-purpose plastics to which polyolefins, etc., which are most frequently used among thermoplastic resins is usually 170 ° C or higher, but the molding temperature of engineering plastics such as polyamide, polycarbonate, and polyester, which have higher heat resistance, is higher. 230 ° C. or higher. From this, if the melting point of the organic long fiber used in the present invention is 250 ° C. or more, it can be used not only for general-purpose plastics but also for engineering plastics. Here, the melting point of 200 ° C.
  • polyester long fibers, polyamide long fibers, and polyvinyl alcohol long fibers are preferable because they have a good balance between physical properties such as mechanical properties and heat resistance, and price.
  • Polyester long fibers or nylon long fibers are particularly preferred. Examples of the skeleton of the polyester long fiber include polyalkylene naphthalene dicarboxylate, polyalkylene terephthalate, and stereocomplex polylactic acid.
  • polyalkylene naphthalene dicarboxylate and polyalkylene terephthalate having a melting point of 250 ° C. or higher are preferable. These may be used alone, in combination of two or more, or may be copolymerized.
  • the polyalkylene naphthalene dicarboxylate a polyester having alkylene-2,6-naphthalene dicarboxylate or alkylene-2,7-naphthalene dicarboxylate as a main repeating unit is preferable.
  • the content of alkylene naphthalene dicarboxylate in the polyester is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and further preferably 96 to 100 mol% or more.
  • the alkylene group may be either an aliphatic alkylene group or an alicyclic alkylene group, but is preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
  • the polyalkylene naphthalene dicarboxylate is preferably polyethylene naphthalene dicarboxylate, more preferably Polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate.
  • the polyalkylene terephthalate a polyester having alkylene-terephthalate as a main repeating unit is preferable.
  • the content of alkylene terephthalate in the polyester is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and still more preferably 96 to 100 mol%.
  • the alkylene group may be either an aliphatic alkylene group or an alicyclic alkylene group, but is preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and the polyalkylene terephthalate is preferably polyethylene terephthalate.
  • All repeating units of the polyester fiber may contain a third component within a range not impairing the object of the present invention.
  • the third component include (a) compounds having two ester-forming functional groups, such as aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, sebacic acid, and dimer acid, cyclopropanedicarboxylic acid, and hexahydroterephthalic acid.
  • Aromatic dicarboxylic acid phthalic acid, isophthalic acid, naphthalene-2,7-dicarboxylic acid, diphenyl carboxylic acid and other aromatic dicarboxylic acids, diphenyl ether dicarboxylic acid, diphenyl sulfonic acid, diphenoxyethane dicarboxylic acid, 3,5- Carboxylic acid such as sodium dicarboxybenzene sulfonate, glycolic acid, p-oxybenzoic acid, oxycarboxylic acid such as p-oxyethoxybenzoic acid, propylene glycol, trimethylene glycol, diethylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethyl Glycol, neopentylene glycol, p-xylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, bisphenol A, p, p'-dihydroxyphenylsulfone, 1,4-bis ( ⁇ -hydroxyethoxy) benzene,
  • a compound having three or more ester-forming functional groups such as glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, etc. can be used within the range where the polymer is substantially linear.
  • These polyesters may contain a matting agent such as titanium dioxide, and a stabilizer such as phosphoric acid, phosphorous acid, or an ester thereof.
  • the long nylon fibers include those made of aliphatic polyamide such as nylon 66, nylon 6, polyamide 46 resin, polyamide 610 resin, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • nylon 66 or nylon 6 fiber which is excellent in versatility and inexpensive, is preferable, and nylon 66 fiber having a melting point of 250 ° C.
  • the organic long fiber in the present invention has a continuous length, and the form of the organic long fiber is a twisted yarn cord or a woven or knitted fabric composed of a twisted yarn cord. Discontinuous length fibers and short fibers may be used in combination with organic long fibers.
  • the organic long fiber used in the present invention is preferably a multifilament.
  • the organic long fiber includes a monofilament that is a product with one relatively thick single yarn, and a multifilament that is composed of a plurality of relatively thin single yarns and is bundled. Monofilaments are expensive due to their low productivity, and are therefore used for special applications such as screen baskets, and multifilaments are used for general clothing and industrial materials.
  • a relatively inexpensive multifilament is preferred for the composite material of the present invention.
  • the number of single yarns constituting the multifilament is preferably 2 to 10,000, and more preferably 50 to 5000. Furthermore, 100 to 1000 is more preferable. When the number of single yarns exceeds 10,000, production is difficult and handling of fibers as a multifilament is remarkably deteriorated.
  • the total fineness of the organic long fibers as the multifilament used in the present invention is preferably from 100 dtex to 10000 dtex, more preferably from 200 dtex to 8000 dtex. Furthermore, 500 dtex to 5000 dtex is more preferable.
  • the fineness of the single yarn constituting the organic long fiber is preferably 1 to 30 dtex, and the upper limit is preferably 25 dtex or less, particularly preferably 20 dtex or less.
  • the lower limit is preferably 1.5 dtex or more. Most preferably, it is in the range of 2 to 20 dtex. By being in such a range, it becomes easy to achieve the object of the present invention. If the single yarn fineness is less than 1 dtex, there is a tendency that a problem occurs in the spinning property.
  • the tensile strength of the organic long fiber used in the present invention is preferably 6 to 11 cN / dtex. More preferably, it is 7 to 10 cN / dtex. If it is less than 6 cN / dtex, the strength of the resulting composite material tends to be too low.
  • the organic long fiber of the present invention preferably has a dry heat shrinkage at 180 ° C. of 20% or less. More preferably, it is 18% or less.
  • the manufacturing method of the organic long fiber which has such a physical property.
  • it can be produced by spinning an undrawn yarn obtained by melt spinning and then winding it and drawing it separately or by drawing it continuously without taking up the undrawn yarn.
  • the resulting fiber has high strength and excellent dimensional stability.
  • organic long fibers can be obtained by wet spinning a solution containing a polymer as a raw material. Moreover, you may process the fiber surface with a suitable processing agent in order to improve the characteristic of a resin molded product.
  • 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 3 parts by weight, of the surface treatment agent may be attached to the fiber surface with respect to 100 parts by weight of the fiber.
  • the surface treatment agent may be appropriately selected according to the type of thermoplastic resin.
  • the form of the organic continuous fiber of the present invention is a twisted yarn cord or a woven or knitted fabric composed of the twisted cord. By applying the twist, the fiber bundle is tightened, and impregnation of the resin into the fiber bundle is suppressed. Although the resin impregnation will be described in detail later, it is preferable that the organic long fibers are multifilaments, and that the fiber bundles are substantially impregnated with a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin is substantially unimpregnated.
  • the yarn supplied from the yarn manufacturer is in an untwisted state, so when this raw yarn is processed as it is, the alignment of the single yarn is disturbed, and the fiber performance is sufficient. There is a possibility that it cannot be expressed.
  • untwisted yarns are poor in handling because of low convergence.
  • it is effective to add twist to the fibers.
  • a twisted yarn cord obtained by adding a twist to the raw yarn is effective in terms of impact resistance because it has higher elongation than the raw yarn and higher bending fatigue.
  • the single yarn which comprises a multifilament can be close-packed by using a twisted-yarn cord.
  • the twisted structure there is no particular limitation on the twisted structure, and it may be a single twist in which the organic long fiber is twisted only once, or may be various twists composed of a lower twist and an upper twist using two or more yarns.
  • various twists that can easily suppress the occurrence of snare are preferable, and the number of constituents of the lower twist and the upper twist may be appropriately set according to the required physical properties.
  • the number of twists of the fiber is defined in the range of 1 to 1000 times, preferably 10 to 1000 times per meter.
  • the number of twists per meter is preferably 30 to 700 times, more preferably 50 to 500 times. If the number of twists exceeds 1000, the strength of the twisted cord is too low, which is not preferable in view of the reinforcing effect of the composite material. Moreover, when the number of twists exceeds 1000, the productivity is extremely deteriorated.
  • the number of lower twists and upper twists is set in the above-mentioned twist number range, but considering the suppression of snar, it is preferable to set the twist number by combining the twist coefficients of the lower twist and the upper twist.
  • the balance twist is equal to the number of times of the lower twist and the upper twist as used in the tire cord.
  • a plurality of twisted cords obtained by twisting the fiber are used as they are as a unidirectional material, or used as a woven or knitted fabric, that is, as a bidirectional material.
  • the composite material of the present invention can be appropriately selected depending on the form used for each of the unidirectional material and the bidirectional material.
  • the twisted yarn cord is defined by the fineness of the raw yarn, the number of twists, the distance between the cords, and the like.
  • the preferred basis weight of the twisted yarn cord is 30 to 500 g / m. 2 And more preferably 50 to 300 g / m 2 It is.
  • the basis weight of one layer of twisted cord is 30g / m 2 If it is smaller, the required energy absorption performance cannot be obtained. Conversely, 500 g / m 2 If it is larger, it becomes difficult for the resin to enter between the fiber bundles, or the composite material tends to be too heavy.
  • Examples of the weaving structure in the woven fabric include plain weave, twill weave and satin weave. Among these, a plain weave which is easily impregnated with resin between the organic long fiber bundles is preferable.
  • the warp density of the woven fabric is preferably 5 to 50 yarns per 2.5 cm and more preferably 10 to 40 yarns in consideration of the resin impregnation property between the long fiber bundles.
  • the warp density is less than five, the yarn is easy to move and the meshes are likely to be opened, and the handleability of the fabric is remarkably deteriorated.
  • the warp density exceeds 50, the distance between the long fiber bundles becomes too narrow and the resin hardly penetrates between the fiber bundles, and the target composite material cannot be obtained.
  • the weft density of the woven fabric is preferably 1 to 50 per 2.5 cm, more preferably 1 to 40, considering the resin impregnation between long fiber bundles.
  • the woven fabrics there are some woven fabrics in which the performance of the fabric is left to the warp and the weft is used to suppress the extreme opening of the warp.
  • Such warp woven fabrics are used for tire cords and the like, and are woven fabrics with extremely few wefts, but are also applicable in the present invention. Accordingly, it is sufficient that the weft density per 2.5 cm is one or more.
  • the warp density is too high and the number is 50 or more, the distance between the long fiber bundles becomes too narrow and the resin hardly penetrates between the fiber bundles, and the target composite material cannot be obtained.
  • the density of the warp and the weft may be the same or unbalanced as long as it is within the above range.
  • the basis weight of the fabric that is, the basis weight of the organic long fiber fabric layer in the composite material is 1 m in consideration of the resin impregnation property between the organic long fiber bundles. 2 30 g to 500 g is preferable, and 50 g to 400 g is more preferable. If the basis weight is less than 30 g, the strength of the woven fabric is lowered, so that the reinforcing effect on the composite material cannot be obtained. If the basis weight is more than 500 g, the distance between the long fiber bundles becomes narrow and it becomes difficult to impregnate the resin between the fiber bundles, and the target composite material cannot be obtained. Examples of the knitting structure in the knitted fabric include warp knitting, weft knitting, and Russell knitting.
  • the basis weight of the knitted fabric that is, the basis weight of the organic long fiber knitted layer in the composite material is 1 m in consideration of the resin impregnation property between the organic long fiber bundles. 2 30 g to 500 g is preferable, and 50 g to 400 g is more preferable. If the basis weight is less than 30 g, the strength of the knitted fabric is lowered, so that the reinforcing effect on the composite material cannot be obtained. If the basis weight is more than 500 g, the distance between the long fiber bundles becomes narrow and it becomes difficult to impregnate the resin between the fiber bundles, and the target composite material cannot be obtained.
  • the resin is impregnated between the fiber bundles, but those having a portion not impregnated with the resin in the fiber bundle, that is, those having a low degree of impregnation in the fiber bundle are preferable.
  • the inside of the fiber bundle of the organic long fiber is substantially unimpregnated with the thermoplastic resin, so that better physical properties are obtained.
  • the organic long fiber bundle has a structure substantially impregnated with a thermoplastic resin. If the space between the long fiber bundles is not sufficiently filled with the resin, voids remain between the long fiber bundles, and the strength of the composite material is reduced.
  • the structure in which the resin is substantially impregnated between the organic long fiber bundles means that the void ratio between the fiber bundles is 10% or less.
  • the verification can be performed by weighing the sample whose volume can be calculated or by observing a cross-section with a microscope.
  • the inside of the organic long fiber bundle may be substantially impregnated or unimpregnated with a thermoplastic resin. Since it is considered that a degree of freedom is effective for energy absorption, it is more preferable that the inside of the long fiber bundle is substantially not impregnated with resin.
  • the inside of an organic long fiber bundle that is a multifilament is substantially not impregnated with resin.
  • the resin penetration rate into the fiber bundle is as follows. Is 50% or less.
  • the verification can be judged by calculating how much the single yarn constituting the multifilament can be taken out from the organic long fiber taken out from the composite material, that is, calculating the free single yarn rate. For example, in the case of an organic long fiber composed of 250 single yarns, if 150 free single yarns can be taken out, the free single yarn rate is 60% and the resin impregnation rate is the remaining 40%. Further, the resin impregnation rate can also be confirmed by microscopic observation such as an electron microscope or an optical microscope, and can be specifically obtained from the ratio of the void area in the cross section of the composite material.
  • FIG. 1 An example of a cross-sectional photograph of a composite material of the present invention is shown in FIG. 1, and an example of a cross-sectional photograph of a composite material corresponding to a comparative example is shown in FIG.
  • a plurality of round shapes observed in the photograph are the contours of the single yarn cross section of the organic fiber, and a fiber bundle is a circle that appears to be gathered closely. It is the thermoplastic resin that appears white on the outside of the circle, and the void that appears black. In FIG. 1, voids are observed inside the fiber bundle, and in FIG. 2, it is observed that the thermoplastic resin has entered the fiber bundle.
  • strength of a composite material can be maintained with the thermoplastic resin between an organic long fiber and a fiber bundle.
  • the single yarn constituting the fiber has a degree of freedom of deformation and movement, the impact received by the composite material is absorbed by these degrees of freedom accompanied by breakage. Therefore, the material is excellent in impact resistance.
  • the degree of resin penetration into the fiber bundle is determined by selecting the type of thermoplastic resin in addition to the above-described twisted yarn, woven fabric, and knitted fabric, as well as the molding pressure in the resin impregnation step between the fiber bundles as described later, the thermoplastic resin The temperature can be controlled by the temperature.
  • the present invention is a composite material comprising organic long fibers having a melting point of 200 ° C. or higher and a thermoplastic resin.
  • the composition ratio of the organic long fiber and the thermoplastic resin is preferably 20 parts to 900 parts, more preferably 25 parts to 400 parts, with respect to 100 parts of the organic long fibers by volume ratio. It is.
  • the basis weight of the organic long fiber per 10 mm thickness in the composite material is 1000 to 12000 g / m. 2 It is preferable that More preferably 2000 to 10000 g / m 2 It is.
  • the basis weight of organic long fibers is 1000 g / m 2 When it is smaller, the required energy absorption performance is hardly exhibited.
  • the matrix is preferably a general thermoplastic resin, and an elastic body such as a thermoplastic elastomer or rubber is suitable. Absent.
  • the thermal deformation temperature of the matrix is 80 ° C. or higher. The deflection temperature under load is used as an index of thermal deformability.
  • thermoplastic resin constituting the composite material of the present invention examples include vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene resin (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene resin ( ABS resin), acrylic resin, methacrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyamide 6 resin, polyamide 11 resin, polyamide 12 resin, polyamide 46 resin, polyamide 66 resin, polyamide 610 resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, Polyethylene naphthalate resin, boribylene terephthalate resin, polyarylate resin, polyphenylene ether resin, polyphenylene sulfide resin, polysulfone Fat, polyether sulfone resins, polyether ether ketone resins.
  • vinyl chloride resin, polystyrene resin, ABS resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyamide 6 resin, polyamide 66 resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, boribylene terephthalate resin, polyarylate resin are more preferable, and polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyamide 6 resin, and polyamide 66 resin are particularly preferable.
  • the manufacturing method of the composite material of this invention and the molded object which consists of composite materials is comprised by the compounding by the resin impregnation between fiber bundles, and the shaping of the obtained composite material.
  • the method for impregnating the resin between the fiber bundles is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the form of the organic long fiber to be used.
  • the organic long fibers are in the form of a fabric such as a woven fabric or a knitted fabric
  • the woven fabric / knitted fabric and the resin are laminated at a temperature at which the thermoplastic resin melts and the organic fibers do not melt using a press molding machine or a vacuum molding machine.
  • a composite material in which a thermoplastic resin is impregnated between long fiber bundles can be obtained.
  • a composite material in which a thermoplastic resin is impregnated between long fiber bundles can be obtained by extrusion molding or pultrusion molding in addition to the above press molding or vacuum molding.
  • a plurality of twisted cords tailored to a creel stand are drawn using a yarn guide while being fed under a constant tension, and introduced into an impregnation die of a pultrusion machine.
  • a continuous fiber UD sheet can be obtained by drawing out from the impregnation die and cooling.
  • the shaping method may be performed at the same time when the resin is impregnated between the fiber bundles, or may be shaped again after the resin is once impregnated between the fiber bundles.
  • resin impregnation and shaping are performed simultaneously, a molded body can be easily obtained by using a mold that can obtain a desired shape.
  • the shaping can be performed relatively easily by using a mold having a desired shape.
  • Examples of the shape of the molded body include three-dimensional forms such as corrugates, trusses, and honeycombs in addition to flat plates. Control of resin impregnation between the organic long fiber bundles and inside the fiber bundle is appropriately adjusted according to the molding conditions in addition to the above-described selection of the twisted yarn, woven fabric, knitted fabric, and thermoplastic resin. In general, if the molding temperature or pressure is increased, the resin's permeability increases because the melt viscosity of the resin decreases. The temperature is preferably in the range from the melting point temperature to the melting point temperature + 50 ° C. when the resin is a crystalline resin, and from the glass transition temperature to the melting point + 50 ° C. when the resin is an amorphous resin.
  • the pressure is preferably in the range of 0.01 MPa to 20 MPa, and the time is preferably in the range of 30 seconds to 1 hour.
  • the combination of the organic long fiber and the thermoplastic resin preferably has a fiber melting point higher by 10 ° C. or more than the resin melting point.
  • the melting point of the fiber is preferably higher by 10 ° C. or more than the glass transition temperature of the resin.
  • the organic long fibers are polyester long fibers or nylon long fibers
  • the thermoplastic resin is a combination of polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyamide 6 resin, or polyamide 66 resin.
  • the thermoplastic resin is preferably combined with a polypropylene resin, and when the organic long fibers are polyethylene terephthalate fibers or nylon 66 long fibers,
  • the plastic resin is preferably a polypropylene resin, a polycarbonate resin, or a polyamide 6 resin.
  • the thermoplastic resin is preferably a polypropylene resin, a polyethylene terephthalate resin, a polycarbonate resin, a polyamide 6 resin, or a polyamide 66 resin.
  • the organic long fiber is a high melting point type polyethylene naphthalate fiber having a melting point of 280 ° C.
  • the composite material of the present invention is characterized by a test speed of 11 m / sec, an opening diameter of a test piece pressing jig of 40 mm, and an absorbed energy in a high-speed punching test with a 10 mm diameter striker of 10 J or more. More preferably, the absorbed energy is 12 J or more.
  • the present invention further includes a sandwich material having the above composite material as a core material.
  • the sandwich material of the present invention is constituted by using the above composite material as a shock absorbing material for a core material and combining with a skin layer.
  • the skin material is preferably a highly rigid material, which will be described later.
  • the volume ratio of the skin material to the core material is preferably 40 to 9900 parts of the core material with respect to 100 parts of the skin material.
  • the core material is 100 to 1000 parts with respect to 100 parts of the skin material.
  • the sandwich material has high strength and rigidity, but it is difficult to exhibit sufficient shock absorption.
  • the volume of the core material with respect to 100 parts of the skin material becomes larger than 9900 parts, the strength and rigidity remain at the same level as the case of the core material alone, and it is not necessary to take the time and effort to make a sandwich material.
  • the skin material in the sandwich material is preferably a high-rigidity material made of a fiber-reinforced composite material including reinforcing fibers having a specific elasticity (E) defined by the following formula (1) of 2.5 or more.
  • E M / D / 9.8 (1)
  • M the elastic modulus (MPa) of the fiber
  • D the density of the fiber (g / cm 3 ).
  • Specific examples of such reinforcing fibers include glass fibers, carbon fibers, steel fibers (stainless fibers), inorganic fibers such as ceramic fibers, and aramid fibers. Among these, glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber are preferable from the viewpoint of versatility and handleability.
  • the reinforcing fiber is preferably a multifilament composed of a plurality of single yarns (monofilaments). This is because monofilament has low productivity and is expensive.
  • the number of single yarns constituting the multifilament is preferably 2 to 100,000, more preferably 50 to 50,000. Furthermore, 100 to 30000 is more preferable. When the number of single yarns exceeds 100,000, production is difficult and handling of fibers as a multifilament is remarkably deteriorated.
  • the total fineness of the reinforcing fibers as the multifilament is preferably from 100 dtex to 100,000 dtex, more preferably from 200 dtex to 50,000 dtex. Furthermore, 500 dtex to 30000 dtex is more preferable. If the fineness is less than 100 dtex, the fiber becomes inferior and the fiber becomes expensive. When the fineness is larger than 100,000 dtex, it is difficult to produce the yarn.
  • the fineness of the single yarn constituting the reinforcing fiber is preferably 0.1 to 20 dtex, and the upper limit is preferably 15 dtex or less, particularly preferably 10 dtex or less.
  • the lower limit is preferably 0.3 dtex or more. Most preferably, it is in the range of 0.5 to 5 dtex. By being in such a range, it becomes easy to achieve the object of the present invention. If the single yarn fineness is less than 0.1 dtex, there is a tendency that a problem occurs in the spinning property. If the fineness is too large, the reinforcing effect is lowered and the physical properties of the sandwich material tend to be lowered.
  • the strength of the reinforcing fiber constituting the highly rigid material is preferably 500 MPa or more.
  • the target reinforcing fiber can be obtained by a method of drawing an undrawn yarn obtained by melt spinning, a method of wet spinning a solution containing raw material components, a method of firing and carbonizing a raw material fiber.
  • the fiber surface may be treated with an appropriate treating agent for the purpose of enhancing the properties of the sandwich material and the molded product.
  • an appropriate treating agent for the purpose of enhancing the properties of the sandwich material and the molded product.
  • 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 3 parts by weight, of the surface treatment agent may be attached to the fiber surface with respect to 100 parts by weight of the fiber.
  • the surface treatment agent may be appropriately selected according to the type of thermoplastic resin.
  • vinyl chloride resin vinylidene chloride resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene resin (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS resin)
  • Acrylic resin methacrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyamide 6 resin, polyamide 11 resin, polyamide 12 resin, polyamide 46 resin, polyamide 66 resin, polyamide 610 resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate Resin, Boribylene terephthalate resin, Polyarylate resin, Polyphenylene ether resin, Polyphenylene sulfide resin, Polysulfone resin, Polysulfone resin Polyether sulfone resins, thermoplastic resins such as polyether ether ketone resins, epoxy resins, polyurethane resins, uns
  • thermoplastic resins excellent in moldability, productivity, and processability are preferable.
  • thermoplastic resins vinyl chloride resin, polystyrene resin, ABS resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyamide 6 resin, polyamide 66 resin, polyacetal resin
  • Polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, boribylene terephthalate resin, and polyarylate resin are more preferable, and polypropylene resin, polyamide 6 resin, and polyamide 66 resin are particularly preferable.
  • the form of the reinforcing fiber examples include short fibers, long fibers, and fabric forms such as woven fabrics and knitted fabrics, and these can be properly used depending on the use of the sandwich material or the molded body. That's fine.
  • the inside of the reinforcing fiber bundle is preferably impregnated with a matrix resin, and the degree of impregnation of the resin is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. More preferably, it is 95% or more. If the degree of resin impregnation into the fiber bundle is less than 80%, neither the strength nor rigidity of the sandwich material will reach the target level.
  • the verification of the degree of resin impregnation into the reinforcing fiber bundle is done by removing one of the fiber component or resin component in the high-rigidity material whose volume is known by means of dissolution, decomposition, combustion, etc. This is done by calculating.
  • the composition ratio of the reinforcing fiber and the matrix resin is preferably 20 parts to 900 parts, more preferably 25 parts to 400 parts, with respect to 100 parts of the reinforcing fiber by volume ratio. It is.
  • the volume ratio of the matrix resin to 100 parts of the reinforcing fiber is less than 20 parts, voids are likely to be generated in the material, and the mechanical strength of the sandwich material is greatly reduced.
  • the reinforcing effect of the reinforcing fiber is not sufficiently exhibited.
  • a high-rigidity material as described above for the raw material, composition, and configuration, strength and rigidity can be imparted to the sandwich material and the molded body.
  • the matrix resin of the high-rigidity material that is the skin material and the matrix resin of the composite material that is the core material and the shock absorbing material are not necessarily the same, and are different as long as they are welded resins or compatible resins. May be.
  • the manufacturing method of the sandwich material is either a method in which the skin material and the core material are separately prepared in advance and then combined, or a method in which the skin material and the core material are combined in one step. Also good. For example, as a method of compounding in two stages, reinforcing fibers and matrix resin as raw materials for the skin material and the core material are charged into a press molding machine, a vacuum molding machine, an extrusion molding machine, a pultrusion molding machine, and the like, and molded. At this time, since it is preferable in terms of performance that the high-rigidity material is impregnated with resin in the fiber bundle, it is often molded under more severe temperature, pressure, and time conditions.
  • the core material composite material molded under relatively mild conditions is welded using a press molding machine, a vacuum molding machine, a high frequency welding machine, or the like. If the molding method of the composite material of the high-rigidity material and the core material is the same and the molding conditions are not significantly different, molding may be performed in one step. Moreover, the molding method of the sandwich material may be appropriately set according to the shape of the application. If the matrix of the composite material is a thermoplastic resin, it may be shaped at a temperature higher than the glass transition temperature of the matrix resin in a simple form. In addition, even complex shapes can be shaped at temperatures around the melting point of the matrix resin.
  • the molding method include press molding using a mold or mold having a desired shape, vacuum molding, and the like, and it can be manufactured from a large-sized / planar / thin material member to a small-sized / complex shaped member.
  • the shape of the molded body include three-dimensional forms such as corrugates, trusses, and honeycombs in addition to flat plates. Control of resin impregnation between fiber bundles and inside the fiber bundle is appropriately adjusted according to molding conditions.
  • the resin's permeability increases because the melt viscosity of the resin decreases.
  • the temperature is preferably in the range from the melting point temperature to the melting point temperature + 50 ° C. when the resin is a crystalline resin and from the glass transition temperature to the melting point + 50 ° C. when the resin is an amorphous resin.
  • the pressure is preferably in the range of 0.01 MPa to 20 MPa, and the time is preferably in the range of 30 seconds to 1 hour.
  • the combination of the fiber and the matrix resin preferably has a fiber melting point higher by 10 ° C. or more than the resin melting point.
  • the melting point of the fiber is preferably higher by 10 ° C. or more than the glass transition temperature of the resin.
  • a molded body that is a high-strength, high-rigidity impact-absorbing material can be provided.
  • This invention includes the molded object obtained from said composite material.
  • This invention includes the molded object obtained from said sandwich material.
  • the composite material and the sandwich material using the composite material as a core material are preferably used for automobile structural material parts, automobile exterior material parts, and automobile interior material parts.
  • the present invention includes automotive structural material parts, automotive exterior material parts, and automotive interior material parts obtained from the above-described composite materials and / or sandwich materials.
  • automobile structural parts include a crash structure and a floor pan.
  • parts for automobile exterior materials include bumpers, bonnets, and fenders.
  • automotive interior parts include instrument panels, door trims, center consoles, pillar covers, and the like. Since the composite material is excellent in shock absorption, it is used for shock absorbing members such as bumpers, bonnets, fenders, floors, seats, door trims, pillar covers and the like. Since the sandwich material using the composite material as a core material is excellent in rigidity as well as shock absorption, it is used for structural members such as crush structures and floor pans in addition to the above-mentioned applications.
  • the dissolved component is extracted using a chemical that dissolves or decomposes either the fiber or the resin.
  • the residue is weighed after washing and drying.
  • the volume fraction of the fiber and the resin is calculated from the weight of the residue and the dissolved component and the specific gravity of the fiber and the resin.
  • the resin is polypropylene
  • only the polypropylene can be dissolved by using heated toluene or xylene.
  • the resin is polyamide
  • the polyamide can be decomposed by heated formic acid.
  • the resin is polycarbonate
  • the polycarbonate can be dissolved by using heated chlorinated hydrocarbon.
  • the volume part of the resin with respect to 100 parts of the fiber can be obtained from the fiber volume fraction of the fiber / resin.
  • the fiber volume fraction is 50%
  • the volume part of the fiber is 100 parts with respect to 100 parts of the resin.
  • Part. 3 Fiber basis weight evaluation per 10 mm thickness of composite material From the fiber volume fraction in the composite material and the fiber specific gravity, the fiber weight per 10 mm thickness of the composite material (g / m 2 ) was calculated. 4) Void ratio measurement between fiber bundles The sample was cut with a microtome, and the void ratio was calculated by observing the cross section under a microscope and binarizing the fiber bundle. 5) Evaluation of resin impregnation into fiber For the high-rigidity material, the cross section of the sample was observed with a microscope, and the impregnation degree of the resin was evaluated by calculating the ratio of bubbles.
  • the shape of the test piece was an A-type test piece, the width was 15 mm, and the thickness was 2 mm. The distance between chucks was 136 mm, and the test speed was 2 mm / min.
  • the composite material was measured according to JIS K 7113 using an autograph AG-I type manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the shape of the test piece was No. 1 type test piece, the length of the test length part was 60 mm, and the width was 10 mm. The distance between chucks was 115 mm, and the test speed was 10 mm / min. 7) Drop weight impact test of molded products It was measured using a Dynatap falling weight impact tester 9250HV type manufactured by Instron.
  • the test piece size was 150 mm ⁇ 100 mm, the weight was 5.43 kg, and the load energy amount was 45 J. 8) High speed punching test Using a hydro-shot HITS-P10 model manufactured by Shimadzu Corporation, the maximum load and the amount of absorbed energy and the maximum load point displacement when a test piece was punched in accordance with ISO 6603-2 standard were measured.
  • the test piece size was 140 mm ⁇ 140 mm, the striker diameter was 10 mm, the opening diameter of the holding jig was 40 mm, and the test speed was 11 m / sec.
  • the area of the displacement-load curve obtained in this test was evaluated as the amount of absorbed energy of the test piece.
  • Polyethylene naphthalate twisted cord B A polyethylene naphthalate fiber 1100 dtex250f having a melting point of 285 ° C. or higher produced by the method described in WO2009 / 113555 is used as a raw yarn and processed in the same manner as a polyethylene terephthalate twisted cord. A twisted cord of m) was obtained. 12) Nylon 66 twisted yarn cord Nylon 66 fiber T5, 940T140f manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.
  • Carbon fiber yarn STS40 24K (fineness 16000 dtex) manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. and HTS40 12K (fineness 8000 dtex) were used. Specific elasticity is 12.2.
  • Carbon fiber short fiber Carbon fiber yarn was cut into a length of 5-50 mm using a rotary cutter.
  • Carbon fiber fabric STS40 24K manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. was woven using a rapier loom. The weaving structure is plain weave and the basis weight is 200g / m. 2 Adjusted.
  • Example 1 Polyethylene naphthalate fabric / polypropylene molded body Polyethylene naphthalate woven fabric and polypropylene film are laminated in the order of 8 films / 1 woven fabric / 16 films / 1 fabric / 16 films / 1 fabric / 16 films / 1 fabric / 1 fabric / 8 films. A polypropylene film was melted by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C.
  • Example 2 Polyethylene terephthalate fabric / polypropylene molded body Other than laminating polyethylene terephthalate fabric and polypropylene film in the order of 4 films / 1 fabric / 8 films / 1 fabric / 8 films / 1 fabric / 8 films / 1 film / 1 fabric / 4 films
  • the same treatment as in Example 1 was performed to obtain an integrally formed body of polyethylene terephthalate fabric / polypropylene.
  • the thickness of the molded body was 1.4 mm, and the volume fraction of the woven fabric was 37%.
  • Example 3 Polyethylene terephthalate fabric / polypropylene molded body The same treatment as in Example 2 was performed except that the molding conditions were 210 ° C. and 2.0 MPa, and a polyethylene terephthalate fabric / polypropylene integral molded body was obtained. The thickness of the molded body was 1.3 mm, and the volume fraction of the woven fabric was 37%. The degree of polypropylene impregnation into the fiber bundle was 95% in terms of volume fraction. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Example 4 Polyethylene terephthalate knit / polypropylene molded body Other than laminating polyethylene terephthalate knitted fabric and polypropylene film in the order of 3 films / 1 knitted fabric / 6 films / 1 knitted fabric / 6 films / 1 knitted fabric / 6 films / 1 knitted fabric / 1 knitted fabric / 3 films The same treatment as in Example 1 was performed to obtain a polyethylene terephthalate knitted / polypropylene integral molded body. The thickness of the molded body was 0.9 mm, and the volume fraction of the knitted fabric was 34%. The degree of impregnation of polypropylene into the fiber was 28% in terms of volume fraction. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Example 5 Polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene molded body After 6 polypropylene films were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound on the aluminum plate at a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. Next, after pasting six films on the twisted cord, a polypropylene film is heated and pressed at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was melted and polypropylene was infiltrated between the cords of the polyethylene terephthalate twisted yarn cord.
  • the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressurized again, and then cooled in a pressurized state to obtain a three-ply molded article of polyethylene terephthalate twisted yarn cord / polypropylene. It was.
  • the thickness of the molded body was 1.2 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 33%.
  • a drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Example 6 Polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene molded body The same treatment as in Example 5 was performed except that the molding conditions were 210 ° C.
  • Comparative Example 1 Polyethylene terephthalate short fiber / polypropylene molded body A polyethylene terephthalate short fiber having a cut length of 1 mm and a polypropylene resin were kneaded at 210 ° C.
  • Comparative Example 2 Polypropylene molded body 40 polypropylene films are laminated, and the polypropylene film is melted by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 1.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was cooled to obtain a polypropylene molded body. The thickness of the molded body was 1.2 mm. The evaluation results are shown in Table 1. Comparative Example 3: Polycarbonate molded body Twelve polycarbonate films were laminated and the polycarbonate film was softened and melted by heating and pressing at a maximum temperature of 250 ° C.
  • Example 7 Polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 molded body After seven polyamide 6 films were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound on the aluminum flat plate at a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. .
  • polyamide 6 was heated and pressurized at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. The film was melted, and polyamide 6 was infiltrated between the cords of the polyethylene terephthalate twisted cord. Then, it cooled in the state which pressurized, and obtained the polyethylene terephthalate twisted-yarn cord / polyamide 6 integral molded object. The thickness of the molded body was 0.4 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 35%. The degree of impregnation of polyamide 6 into the fiber was 20% in terms of volume fraction.
  • a tensile test piece was cut out and evaluated based on the twisted cord direction. Further, the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressurized again, and then cooled in a pressurized state, thereby forming a three-ply molded article of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6. Obtained. The thickness of the molded body was 1.2 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 35%. A drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
  • Example 8 Polyethylene terephthalate twisted cord / polycarbonate molded body After two polycarbonate films were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound on the aluminum flat plate at a pitch of about 1 mm under a certain tension. . Next, after pasting two films on the twisted cord, a polycarbonate film is heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 250 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was softened and melted, and polycarbonate was infiltrated between the cords of the polyethylene terephthalate twisted cord.
  • the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressurized again, and then cooled in the pressurized state to obtain a three-ply molded article of polyethylene terephthalate twisted yarn cord / polycarbonate. It was.
  • the thickness of the molded body was 1.3 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 30%.
  • a drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
  • Example 9 Polyethylene naphthalate fabric / polyethylene terephthalate molded body Polyethylene naphthalate woven fabric and polyethylene terephthalate film are laminated in the order of 10 films / 1 woven fabric / 19 films / 1 woven fabric / 19 films / 1 woven fabric / 19 woven films / 1 woven fabric / 10 woven films, Using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho, the polyethylene terephthalate film is melted by heating and pressing at a maximum temperature of 270 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes, and the polyethylene terephthalate penetrates between the fiber bundles of the polyethylene naphthalate fabric. I let you.
  • Example 10 to 28 Various types of polypropylene-based composite materials were produced and evaluated by pressing under the molding conditions shown in Examples 1 to 6 by changing the fiber type, form, number of twists, and the like to those shown in Table 3 or 4. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.
  • Example 29 Polyethylene terephthalate twisted yarn cord / polyamide 6 molded product After three polyamide 6 films were bonded to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound on the aluminum flat plate at a pitch of 2 mm under a tension of 100 g. .
  • polyamide 6 is heated and pressurized at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho.
  • the film was melted, and polyamide 6 was infiltrated between the cords of the polyethylene terephthalate twisted cord. Then, it cooled in the state which pressurized, and obtained the polyethylene terephthalate twisted-yarn cord / polyamide 6 integral molded object.
  • the thickness of the molded body was 0.3 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 35%.
  • the degree of impregnation of polyamide 6 into the fiber was 56% in terms of volume fraction.
  • a tensile test piece was cut out and evaluated based on the twisted cord direction. Further, the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressurized again, and then cooled in a pressurized state, thereby forming a three-ply molded article of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6. Obtained. The thickness of the molded body was 0.9 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 35%. A drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.
  • Example 30-40 Various types of nylon 6-based composite materials were produced and evaluated by changing the fiber type, form, number of twists, and the like to those shown in Table 5 or 6 and performing press treatment under the molding conditions shown in Example 7 or 29. The evaluation results are shown in Tables 5 and 6.
  • Example 41 Polyethylene terephthalate twisted cord / polycarbonate molded body After sticking one polycarbonate film on an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound on the aluminum plate at a pitch of about 2 mm under a certain tension. . Next, after a film is pasted on the twisted cord, the polycarbonate film is heated and pressed at a maximum temperature of 250 ° C.
  • the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressurized again, and then cooled in the pressurized state to obtain a three-ply molded article of polyethylene terephthalate twisted yarn cord / polycarbonate. It was.
  • the thickness of the molded body was 0.9 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 29%.
  • a drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. The evaluation results are shown in Table 6.
  • Example 42 to 48 Various types of polycarbonate-based composite materials were prepared and evaluated by pressing under the molding conditions shown in Example 8 or 41 by changing the fiber type, form, number of twists, and the like to those shown in Table 6. The evaluation results are shown in Table 6.
  • Example 49 Polyethylene naphthalate twisted yarn cord A / polyethylene terephthalate molded body After three polyethylene terephthalate films are attached to an aluminum flat plate, a polyethylene naphthalate twisted cord A having an upper / lower twist number: 200/275 (T / m) is wound on the aluminum flat plate at a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. Wearing.
  • polyethylene terephthalate was heated and pressurized for 10 minutes at a maximum temperature of 270 ° C. and a maximum pressure of 3.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho.
  • the film was melted and polyethylene terephthalate was infiltrated between fiber bundles of polyethylene naphthalate twisted cord A. Then, it cooled in the state which pressurized, and obtained the integral molded object of the polyethylene naphthalate twisted-yarn cord A / polyethylene terephthalate.
  • the thickness of the molded body was 0.3 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 49%.
  • the degree of impregnation of polyethylene terephthalate into the fiber was 57% in terms of volume fraction.
  • a tensile test piece was cut out and evaluated based on the twisted cord direction.
  • the molded body is overlapped with the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, then heated and pressurized again, and then cooled in the pressurized state to form a three-ply molding of polyethylene naphthalate twisted cord A / polyethylene terephthalate.
  • the thickness of the molded body was 1.0 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 49%.
  • Example 50 Polyethylene naphthalate fabric / polyethylene terephthalate molded body Polyethylene naphthalate fabric and polyethylene terephthalate film are laminated in the order of 5 films / 1 fabric / 10 films / 1 fabric / 10 films / 1 fabric / 10 films / 1 fabric / 1 fabric / 5 films. Using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho, the polyethylene terephthalate film is melted by heating and pressing at a maximum temperature of 270 ° C.
  • the polyethylene terephthalate penetrates between the fiber bundles of the polyethylene naphthalate fabric. I let you. Then, it cooled in the state which pressurized, and obtained the integral molded object of the polyethylene naphthalate fabric / polyethylene terephthalate.
  • the thickness of the molded body was 1.6 mm, and the volume fraction of the woven fabric was 50%.
  • the degree of impregnation of polyethylene terephthalate into the fiber was 55% in terms of volume fraction.
  • a tensile test piece was cut out from the obtained molded body and evaluated based on the warp direction of the fabric.
  • Example 51 polyethylene naphthalate twisted cord B / polyethylene naphthalate moldings After three polyethylene naphthalate films are attached to an aluminum flat plate, a polyethylene naphthalate twisted cord B having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) is placed on the polyethylene naphthalate film at a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. I wrapped it around. Next, after four films are pasted on the twisted cord, a polyethylene press is formed by heating and pressing at a maximum temperature of 280 ° C.
  • the phthalate film was melted, and polyethylene naphthalate was infiltrated between the fiber bundles of the polyethylene naphthalate twisted cord B. Then, it cooled in the state which pressurized, and obtained the integral molded object of the polyethylene naphthalate twisted-yarn cord B / polyethylene naphthalate.
  • the thickness of the molded body was 0.3 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 49%.
  • the degree of impregnation of polyethylene naphthalate into the fiber was 59% in terms of volume fraction.
  • a tensile test piece was cut out and evaluated based on the twisted cord direction.
  • a three-ply molded product of polyethylene naphthalate twisted yarn cord / polyethylene terephthalate is formed by superposing the molded product on the twisted cord 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heating and pressing again, and then cooling in the pressurized state.
  • the thickness of the molded body was 1.0 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 49%.
  • a drop weight impact test piece and a high speed punching test piece were cut out from the three-ply molded body and evaluated. Table 7 shows the evaluation results.
  • Comparative Example 6 Polyethylene terephthalate untwisted yarn cord / polypropylene molded body After three polypropylene films were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate untwisted yarn cord was wound on this with a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. Next, after affixing three films on the twisted cord, a polypropylene film is heated and pressed at a maximum temperature of 210 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was melted and polypropylene was infiltrated into a polyethylene terephthalate non-twisted yarn cord.
  • a three-ply molded product of polyethylene terephthalate untwisted yarn cord / polypropylene is obtained by superposing the molded product on the non-twisted yarn cord in the 0 degree direction, the 90 degree direction, and the 0 degree direction, and then heating and pressing again, and then cooling in the pressurized state.
  • the molded body had a thickness of 1.0 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 50%. Table 7 shows the evaluation results.
  • Comparative Example 7 Polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene molded body After three polypropylene films were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 965/1365 (T / m) was wound on the aluminum flat plate at a pitch of 1 mm under a tension of 100 g. Next, after affixing three films on the twisted cord, a polypropylene film is heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 210 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was melted and polypropylene was infiltrated into a polyethylene terephthalate twisted cord.
  • a three-ply molded product of polyethylene terephthalate untwisted yarn cord / polypropylene is obtained by superposing the molded product on the non-twisted yarn cord in the 0 degree direction, the 90 degree direction, and the 0 degree direction, and then heating and pressing again, and then cooling in the pressurized state.
  • the thickness of the molded body was 1.1 mm, and the volume fraction of the twisted yarn cord was 49%. Table 7 shows the evaluation results.
  • Comparative Example 8 Polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene molded body After 6 sheets of polypropylene film were attached to an aluminum flat plate, a polyethylene terephthalate twisted cord having an upper / lower twist number of 200/275 (T / m) was wound around the polypropylene film at a pitch of 10 mm under a tension of 100 g. Next, after pasting six films on the twisted cord, a polypropylene film is heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 210 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. Was melted and polypropylene was infiltrated into a polyethylene terephthalate twisted cord.
  • a three-ply molded product of polyethylene terephthalate untwisted yarn cord / polypropylene is obtained by superposing the molded product on the non-twisted yarn cord in the 0 degree direction, the 90 degree direction, and the 0 degree direction, and then heating and pressing again, and then cooling in the pressurized state.
  • the thickness of the molded body was 1.2 mm, and the volume fraction of the twisted cord was 5%. Table 7 shows the evaluation results.
  • Comparative Example 9 Polyethylene naphthalate molded body 50 sheets of polyethylene naphthalate are laminated, and polyethylene naphthalate is melted by heating and pressing at a maximum temperature of 280 ° C.
  • Example 52 Production of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material ⁇ A polyethylene terephthalate twisted cord with a uniform thickness of 200 g / m on a 40 cm x 30 cm size aluminum plate with 6 polyamide 6 films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • a tensile test piece was cut out from the obtained unidirectional material based on the fiber direction and evaluated.
  • Example 53 Preparation of a polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material Except that the maximum pressure in the press molding was set to 2.0 MPa, the treatment was performed in the same manner as in Example 52.
  • Example 54 Production of polyethylene terephthalate fabric / polyamide 6 resin composite material ⁇ A 40cm x 30cm size aluminum plate with 6 polyamide 6 films on one side with a basis weight of 200g / m 2 A piece of polyethylene terephthalate fabric was affixed. This aluminum plate is heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 240 ° C.
  • Example 55 Production of polyethylene terephthalate knitted / polyamide 6 resin composite material Except for changing the woven fabric to a knitted fabric, the same treatment as in Example 54 was performed to obtain a composite material including a bi-directional material of polyethylene terephthalate knitted fabric with a resin impregnation degree of 30%, a thickness of 0.3 mm, and a fiber volume fraction of 40%. . The evaluation results are shown in Table 8.
  • Example 56 Production of polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin composite material A polyethylene terephthalate twisted cord with a uniform thickness of 200 g / m on a 40 cm x 30 cm size aluminum plate with 5 polypropylene films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • a tensile test piece was cut out from the obtained unidirectional material based on the fiber direction and evaluated.
  • the polycarbonate resin of Comparative Example 3 is said to be the material having the highest impact resistance among thermoplastic resins, but the molded products of Examples 1 to 56 of the present invention are more than this polycarbonate resin. It had excellent characteristics. This is clearly an effect of the organic long fiber used as a reinforcing material. Further, the impact resistance was further improved by adjusting the molding conditions to substantially impregnate the organic long fiber bundles with the thermoplastic resin and adjusting the degree of impregnation of the thermoplastic resin inside the fiber bundle.
  • Reference Example 1 Preparation of carbon fiber filaments / polyamide 6 resin high stiffness material ⁇ Carbon fiber with a uniform thickness of 200 g / m on a 40 cm x 30 cm size aluminum plate with 5 polyamide 6 films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • This aluminum plate was heated and pressurized for 10 minutes at a maximum temperature of 260 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho, to obtain a carbon fiber unidirectional material partially impregnated with polyamide 6 resin.
  • three partially impregnated unidirectional materials are stacked so as to have the same fiber direction, cut out to an appropriate size, and then heated for 20 minutes at a maximum temperature of 260 ° C.
  • Reference Example 2 Preparation of carbon fiber filaments / polyamide 6 resin high stiffness material The treatment was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the number of polyamide 6 films in partial impregnation was changed to 7, and carbon fibers having a resin impregnation degree of 99%, a thickness of 0.5 mm, and a fiber volume fraction of 40% were unidirectional. A high-rigidity material and a high-rigidity material laminated at 0 ° / 90 ° were obtained. Table 9 shows the evaluation results.
  • Reference Example 3 Preparation of carbon fiber filaments / polyamide 6 resin high stiffness material The treatment was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the maximum pressure in press molding using a 30 cm ⁇ 20 cm mold was 2.5 MPa, the resin impregnation degree was 92%, the thickness was 0.5 mm, and the fiber volume fraction was 50. % Carbon fiber was obtained as a one-direction high-rigidity material and a 0-degree / 90-degree laminated high-rigidity material. Table 9 shows the evaluation results.
  • Reference Example 4 Preparation of carbon fiber short fiber / polyamide 6 resin high stiffness material A carbon short fiber of 24 g having a cut length of 10 mm was sprayed on a 40 cm ⁇ 30 cm aluminum plate so as to have a uniform thickness. On this, 5 pieces of polyamide 6 film are placed and carbon fiber partially impregnated with polyamide 6 resin is heated and pressed at a maximum temperature of 260 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. An isotropic material was obtained. Next, three pieces of partially impregnated isotropic material are stacked, cut out to an appropriate size, and then heated and pressed for 20 minutes at a maximum temperature of 260 ° C.
  • Reference Example 6 Preparation of carbon fiber filaments / polypropylene resin high stiffness material ⁇ Carbon fiber with a uniform thickness of 200g / m on a 40cm x 30cm size aluminum plate with 4 polypropylene films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • This aluminum plate was heated and pressurized for 10 minutes at a maximum temperature of 220 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a carbon fiber unidirectional material partially impregnated with polypropylene resin.
  • the partially impregnated unidirectional material was superposed in the 0 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction, and then heated and pressed again to obtain a highly rigid material of 0 degree / 90 degree lamination.
  • the thickness of the molded body was 0.5 mm, and the fiber volume fraction was 50%.
  • a drop weight impact test piece and a high-speed punching test piece were cut out from the 0 ° / 90 ° laminate and evaluated. Table 9 shows the evaluation results.
  • Reference Example 7 Preparation of glass fiber filaments / polyamide 6 resin high stiffness material The treatment was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the carbon fiber was changed to glass fiber, and a glass fiber having a resin impregnation degree of 99%, a thickness of 0.5 mm, and a fiber volume fraction of 50% is a highly rigid material in one direction and 0 A highly rigid material with a degree / 90 degree lamination was obtained. Table 9 shows the evaluation results.
  • Reference Example 8 Preparation of aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin high rigidity material Except for changing the carbon fiber to an aramid fiber, the same treatment as in Reference Example 1 was performed, and an aramid fiber having a resin impregnation degree of 99%, a thickness of 0.5 mm, and a fiber volume fraction of 50% was taken as a highly rigid material in one direction. A high-rigidity material having a 0 / 90-degree laminate was obtained. Table 9 shows the evaluation results.
  • Reference Example 9 Preparation of carbon fiber filaments / polypropylene resin high stiffness material The same treatment as in Reference Example 6 was performed except that the number of polypropylene films at the time of producing the unidirectional material was 9 and the number of laminated layers at the time of producing the high-rigidity material was 9, and the degree of resin impregnation was 99%, the thickness was 1.5 mm, the fiber A carbon fiber having a volume fraction of 31% obtained a highly rigid material in one direction and a highly rigid material laminated at 0 ° / 90 °. Table 10 shows the evaluation results.
  • Reference Example 10 Preparation of carbon fiber filaments / polypropylene resin high stiffness material The same treatment as in Reference Example 6 was performed except that the number of polypropylene films during the production of the unidirectional material was 9 sheets, the number of laminated sheets during the production of the highly rigid material was 9 sheets, and the press molding pressure was 2 MPa. A carbon fiber having a thickness of 1.5 mm and a fiber volume fraction of 31% obtained a highly rigid material in one direction and a highly rigid material laminated at 0 ° / 90 °. Table 10 shows the evaluation results.
  • Reference Examples 11-13 Production of carbon fiber long fiber / polypropylene resin, high rigidity material By changing the number of polypropylene films used and the number of laminated layers at the time of production of the high-rigidity material, the same processing as in Reference Example 6 was performed, and various carbon fibers were unidirectional high-rigidity materials and 0-degree / 90-degree laminated high-rigidity materials. Obtained. Table 10 shows the evaluation results.
  • Reference Example 14 Preparation of carbon fiber short fiber / polypropylene resin high stiffness material A carbon short fiber of 24 g having a cut length of 20 mm was sprayed on a 40 cm ⁇ 30 cm aluminum plate so as to have a uniform thickness.
  • Carbon fiber isotropically impregnated with polypropylene resin by placing 6 sheets of polypropylene film on this and using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho for 10 minutes at a maximum temperature of 220 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa. The material was obtained. Next, nine sheets of partially impregnated isotropic materials are stacked, cut out to an appropriate size, and then heated and pressed for 20 minutes at a maximum temperature of 220 ° C. and a maximum pressure of 3.0 MPa using a 30 cm ⁇ 20 cm mold. A carbon fiber isotropic material having a degree of impregnation of up to 99% was obtained.
  • the thickness of the carbon fiber isotropic highly rigid material was 1.5 mm, and the fiber volume fraction was 40%.
  • Table 10 shows the evaluation results.
  • Reference Examples 15 to 19 Fabrication of carbon fiber short fiber / polypropylene resin high rigidity material The same treatment as in Reference Example 14 was carried out by changing the fineness, basis weight, number of polypropylene films, number of laminated layers at the time of producing a highly rigid material, and press molding pressure, and various carbon fiber isotropic highly rigid materials. Got. The evaluation results are shown in Tables 10 and 11.
  • Reference Example 20 Preparation of carbon fiber short fiber / polypropylene resin high stiffness material
  • the cut length of carbon fiber short fibers is 50 mm
  • the number of polypropylene films at the time of partially impregnated isotropic material is nine
  • the same treatment as in Reference Example 14 is performed, the degree of resin impregnation is 99%
  • the thickness is 1.5 mm
  • the fiber volume fraction A 30% carbon fiber isotropic highly rigid material was obtained.
  • the evaluation results are shown in Table 11.
  • Reference Example 21 Preparation of carbon fiber short fiber / polypropylene resin high stiffness material
  • the cut length of carbon fiber short fibers is 5 mm
  • the number of polypropylene films at the time of partially impregnated isotropic material is nine
  • the same treatment as in Reference Example 14 is performed, the degree of resin impregnation is 99%
  • the thickness is 1.5 mm
  • the fiber volume fraction A 30% carbon fiber isotropic highly rigid material was obtained.
  • Reference Example 22 Fabrication of glass fiber long fiber / polypropylene resin high rigidity material
  • the carbon fiber is changed to glass fiber, the number of polypropylene films is nine, the number of laminated layers when producing a high-rigidity material is nine, and the same treatment as in Reference Example 6 is performed, the degree of resin impregnation is 99%, the thickness is 1.5 mm, the fiber volume A high-rigidity material having a 30% fraction of glass fiber and a one-direction high-rigidity material and a 0/90 degree laminated material was obtained. The evaluation results are shown in Table 11.
  • Reference Example 23 Aramid fiber long fiber / polypropylene resin Production of high rigidity material
  • the carbon fiber is changed to an aramid fiber
  • the number of polypropylene films is 9 and the number of laminated layers when producing a high-rigidity material is 9, and the same treatment as in Reference Example 6 is performed, the degree of resin impregnation is 99%, the thickness is 1.5 mm, the fiber volume A 30% fraction of aramid fibers was obtained as a one-direction high-rigid material and a 0 / 90-degree laminated high-rigid material.
  • the evaluation results are shown in Table 11.
  • Reference Examples 24 and 25 Production of carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin high rigidity material The number of polyamide 6 films to be used and the number of laminated layers at the time of production of the high-rigidity material were changed, and the same treatment as in Reference Example 1 was performed, and the carbon fiber having a different fiber volume fraction and thickness was found to be a unidirectional high-rigidity material and 0 ° / 90. A highly rigid material with a high degree of lamination was obtained. The evaluation results are shown in Table 11.
  • Reference Example 26 Fabrication of carbon fiber fabric / polyamide 6 resin high rigidity material The same treatment as in Reference Example 5 was performed by changing the number of polyamide 6 films to be used and the number of laminated layers at the time of producing the highly rigid material, and carbon fibers having different fiber volume fractions and thicknesses were obtained. The evaluation results are shown in Table 11.
  • Reference Examples 27 to 31 Preparation of carbon fiber short fiber / polyamide 6 resin high rigidity material The cut length of the carbon fiber short fiber to be used is 20 mm, and the same processing as in Reference Example 4 is performed by changing the fineness of the carbon fiber, the weight per unit area, the number of polyamide 6 films, the number of laminated layers at the time of producing the high rigidity material, and the press molding pressure.
  • Reference Example 33 Fabrication of carbon fiber short fiber / polyamide 6 resin high rigidity material
  • the carbon fiber short fiber cut length is 5 mm
  • the number of polypropylene films at the time of partially impregnated isotropic material is 9 sheets
  • the number of laminated layers at the time of high rigidity material is 9 sheets
  • the same treatment as in Reference Example 4 is performed
  • the degree of resin impregnation A carbon fiber isotropic highly rigid material having a thickness of 99%, a thickness of 1.5 mm, and a fiber volume fraction of 30% was obtained.
  • the evaluation results are shown in Table 12.
  • Reference Example 34 Production of carbon fiber long fiber / polycarbonate resin high rigidity material ⁇ Carbon fiber with a uniform thickness of 200g / m on a 40cm x 30cm size aluminum plate with 3 polycarbonate films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • This aluminum plate was heated and pressurized for 10 minutes at a maximum temperature of 300 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a carbon fiber unidirectional material partially impregnated with polycarbonate resin.
  • nine pieces of partially impregnated unidirectional material are stacked so as to have the same fiber direction, cut out to an appropriate size, and then heated for 20 minutes at a maximum temperature of 300 ° C.
  • Reference Example 35 Production of carbon fiber short fiber / polycarbonate resin high rigidity material A carbon short fiber of 24 g having a cut length of 20 mm was sprayed on a 40 cm ⁇ 30 cm aluminum plate so as to have a uniform thickness. Carbon fiber isotropically impregnated with polycarbonate resin by placing three polycarbonate films on top of this and using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho for 10 minutes at a maximum temperature of 300 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa. I got the material.
  • Reference Example 36 Production of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate resin high rigidity material ⁇ Carbon fiber with a uniform thickness of 200 g / m on a 40 cm x 30 cm size aluminum plate with 11 polyethylene terephthalate films on one side 2 Wrapped to become the basis weight. This aluminum plate was heated and pressurized for 10 minutes at a maximum temperature of 290 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho to obtain a carbon fiber unidirectional material partially impregnated with polyethylene terephthalate resin.
  • the carbon fiber isotropic highly rigid material had a thickness of 1.5 mm and a fiber volume fraction of 30%.
  • the evaluation results are shown in Table 13.
  • Reference Example 38 Production of carbon fiber long fiber / polyethylene naphthalate resin high rigidity material ⁇ Carbon fiber with a uniform thickness of 200 g / m on a 40 cm x 30 cm size aluminum plate with 11 polyethylene naphthalate films on one side 2 Wrapped to become the basis weight.
  • a carbon fiber unidirectional material partially impregnated with polyethylene naphthalate resin was obtained by heating and pressing this aluminum plate at a maximum temperature of 300 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. .
  • the carbon fiber isotropic highly rigid material had a thickness of 1.5 mm and a fiber volume fraction of 30%.
  • the evaluation results are shown in Table 13.
  • the high-rigidity materials of Reference Examples 1 to 39 were materials superior in strength and elastic modulus as a result of the tensile test and the compression test.
  • Example 57 Preparation of a carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material
  • a core of the polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material of Example 52 and sandwiched between two carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin high-rigidity skin materials of Reference Example 1 is 30 cm ⁇ 20 cm gold
  • Carbon fiber long fibers are prepared by welding to the interface between the skin material and the core material by heating and pressing at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho.
  • a sandwich material of / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was obtained.
  • Example 58 Production of sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin A sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was obtained by the same treatment as in Example 57 except that the polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 composite material of Example 53 was used as a core material.
  • Example 59 Fabrication of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate fabric / polyamide 6 resin sandwich material A sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate fabric / polyamide 6 resin was obtained in the same manner as in Example 57 except that the polyethylene terephthalate fabric / polyamide 6 resin composite material of Example 54 was used as a core material. The thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. The evaluation results are shown in Table 14.
  • Example 60 Preparation of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate knitted fabric / polyamide 6 resin sandwich material
  • a sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate knitted fabric / polyamide 6 resin was obtained in the same manner as in Example 57 except that the polyethylene terephthalate knitted fabric / polyamide 6 resin composite material of Example 55 was used as a core material.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • the evaluation results are shown in Table 14.
  • Comparative Example 10 Fabrication of carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin bi-directional high rigidity material
  • a 30 cm ⁇ 20 cm mold obtained by laminating four carbon fiber long fibers / polyamide 6 resin high-rigidity materials of Reference Example 1 in the 0 degree direction, 90 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction with reference to the fiber axis direction.
  • the interface of each layer is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes to obtain a carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin.
  • a bi-directional highly rigid material was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm.
  • the obtained polyamide 6 molded product was used as a core material, and the carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin high-rigidity skin material of Reference Example 1 sandwiched between two skin materials was placed in a 30 cm ⁇ 20 cm mold. Using a hot press MHPC mold, the interface between the skin material and the core material is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa for 10 minutes, and a carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin sandwich material Got. The thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated based on the carbon fiber direction.
  • Example 61 Production of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material Two sheets of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material of Example 52 were laminated and charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, and a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho was used. The interface was welded by heating and pressing at 5 MPa for 10 minutes to obtain a composite material of polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin. The thickness of the sandwich material was 2.0 mm.
  • Example 62 Polyamide 6 resin / polyethylene terephthalate twisted cord Cord production of sandwich material By laminating 22 polyamide 6 films and charging them into a 30cm x 20cm mold, using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heat and press for 10 minutes at a maximum temperature of 240 ° C and a maximum pressure of 0.5 MPa. 6 molded articles were obtained. The thickness was 0.5 mm.
  • the obtained polyamide 6 molded product was used as a skin material, and the core material of the polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin composite material of Example 52 was put into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, and hot press MHPC manufactured by Meiki Seisakusho Co., Ltd. Using a mold, the interface between the skin material and the core material was welded by heating and pressing at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa for 10 minutes to obtain a sandwich material of polyamide 6 resin / polyethylene terephthalate twisted yarn cord. The thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • Example 63 Fabrication of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material
  • a sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was processed in the same manner as in Example 57 except that the carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 2 was used as the skin material. Obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • Example 64 Preparation of a carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material A sandwich material of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was processed in the same manner as in Example 57 except that the carbon fiber long fiber / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 3 was used as the skin material. Obtained.
  • Example 65 Short carbon fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin Preparation of sandwich material A sandwich material of carbon fiber short fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was processed in the same manner as in Example 57 except that the carbon fiber short fiber / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 4 was used as the skin material. Obtained. The thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. The evaluation results are shown in Table 15.
  • Example 66 Fabrication of carbon fiber fabric / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material
  • a sandwich material of carbon fiber fabric / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was obtained in the same manner as in Example 57 except that the carbon fiber fabric / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 5 was used as the skin material. .
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. The evaluation results are shown in Table 15.
  • Example 67 Preparation of carbon fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin sandwich material A core of the polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin composite material of Example 56 and sandwiched between two skin materials of carbon fiber long fiber / polypropylene resin high-rigidity material of Reference Example 6 in a 30 cm ⁇ 20 cm mold. Using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho, the interface between the skin material and the core material is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes, and carbon fiber long fibers / polyethylene A terephthalate twisted cord / polypropylene resin sandwich was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated based on the carbon fiber direction. Similarly, a falling weight test piece and a high-speed punching test piece were also cut out from the sandwich material and evaluated. The evaluation results are shown in Table 16.
  • Comparative Example 12 Production of carbon fiber long fiber / polypropylene resin bi-directional high-rigidity material
  • the carbon fiber long fiber / polypropylene resin high-rigidity material of Reference Example 6 is laminated in a 0 cm direction, a 90 degree direction, a 90 degree direction, and a 0 degree direction based on the fiber axis direction to form a 30 cm ⁇ 20 cm mold.
  • the interface of each layer is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes, and the two directions of carbon fiber long fiber / polypropylene resin A highly rigid material was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm.
  • Example 68 Preparation of polyethylene terephthalate twisted yarn cord / polypropylene resin composite material Two sheets of polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin composite material of Example 56 were laminated and charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho, with a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa.
  • the interface was welded by heating and pressurizing for 10 minutes to obtain a polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin composite material.
  • the thickness of the composite material was 2.0 mm. From the obtained composite material, a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated based on the fiber axis direction. Similarly, a falling weight test piece and a high speed punching test piece were also cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 16.
  • Comparative Example 13 Preparation of carbon fiber filaments / polypropylene resin sandwich material By laminating 38 sheets of polypropylene film and charging them into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, and using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heating and pressing for 10 minutes at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa, A molded product was obtained. The thickness was 1.0 mm.
  • the obtained polypropylene molded product was used as a core material, and the one sandwiched between two carbon fiber long fiber / polypropylene resin high-rigidity skin materials in Reference Example 6 was charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, Using a press MHPC mold, the interface between the skin material and the core material was welded by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa for 10 minutes to obtain a carbon fiber long fiber / polypropylene resin sandwich material. .
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated based on the carbon fiber direction.
  • Example 69 Polypropylene resin / polyethylene terephthalate twisted cord Cord production of sandwich material By laminating 19 polypropylene films and charging them into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heating and pressurizing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes, A molded product was obtained. The thickness was 0.5 mm.
  • the obtained polypropylene molded product was used as a skin material, and a core material of the polyethylene terephthalate twisted cord / polypropylene resin composite material of Example 56 was put into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, and a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho was used.
  • the interface between the skin material and the core material was welded by heating and pressing at a maximum temperature of 200 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa for 10 minutes to obtain a polypropylene resin / polyethylene terephthalate twisted cord sandwich material.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • Example 70 Preparation of a glass fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material A glass fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material was prepared in the same manner as in Example 57 except that the high-rigidity glass fiber / polyamide 6 resin material of Reference Example 7 was used as a skin material. Obtained.
  • Comparative Example 14 Production of long-fiber glass fiber / polyamide 6 resin bi-directional high-rigidity material A 30 cm ⁇ 20 cm mold obtained by laminating four glass fiber long fibers / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 7 in a 0 degree direction, a 90 degree direction, a 90 degree direction, and a 0 degree direction with reference to the fiber axis direction.
  • Comparative Example 15 Production of glass fiber filaments / polyamide 6 resin sandwich material 44 polyamide 6 films are laminated and charged into a 30 cm x 20 cm mold, and heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 240 ° C and a maximum pressure of 0.5 MPa using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho. 6 molded articles were obtained. The thickness was 1.0 mm. The obtained polyamide 6 molded product was used as a core material, and sandwiched between two glass fiber long fiber / polyamide 6 resin high-rigidity skin materials of Reference Example 7 was charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold. A glass fiber long fiber / polyamide 6 resin sandwich material is welded at a maximum temperature of 240 ° C.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated based on the glass fiber direction. Similarly, a falling weight test piece and a high-speed punching test piece were also cut out from the sandwich material and evaluated. The evaluation results are shown in Table 17.
  • Example 71 Preparation of aramid fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin sandwich material
  • a sandwich material of aramid fiber long fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polyamide 6 resin was prepared in the same manner as in Example 57 except that the aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 8 was used as the skin material. Obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, tensile test pieces and compression test pieces were cut out and evaluated based on the aramid fiber direction. Similarly, a falling weight test piece and a high-speed punching test piece were also cut out from the sandwich material and evaluated.
  • Comparative Example 16 Preparation of aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin bi-directional high rigidity material A 30 cm ⁇ 20 cm mold in which four aramid fiber long fibers / polyamide 6 resin high rigidity material of Reference Example 8 are laminated in the 0 degree direction, 90 degree direction, 90 degree direction, and 0 degree direction with reference to the fiber axis direction. And using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho to heat and press at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes to weld the interface of each layer, and aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin A bi-directional highly rigid material was obtained.
  • the thickness of the highly rigid material was 2.0 mm.
  • a tensile test piece and a compression test piece were cut out and evaluated from the obtained bi-directional high-rigidity material on the basis of one fiber axis direction. Similarly, a falling weight test piece and a high speed punching test piece were also cut out and evaluated.
  • the evaluation results are shown in Table 17.
  • Comparative Example 17 Preparation of aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin sandwich material 44 polyamide 6 films are laminated and charged into a 30 cm x 20 cm mold, and heated and pressed for 10 minutes at a maximum temperature of 240 ° C and a maximum pressure of 0.5 MPa using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho. 6 molded articles were obtained.
  • the thickness was 1.0 mm.
  • the obtained polyamide 6 molded product was used as a core material, and the material sandwiched between two aramid fiber long fibers / polyamide 6 resin high-rigidity skin material of Reference Example 8 was charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold.
  • a hot-pressed MHPC mold is used to heat and press for 10 minutes at a maximum temperature of 240 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa to weld the interface between the skin material and the core material, and a sandwich material of aramid fiber long fiber / polyamide 6 resin Got.
  • the thickness of the sandwich material was 2.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • Example 72 Preparation of a short carbon fiber / polyethylene terephthalate twisted cord / polycarbonate resin sandwich material Using a polyethylene terephthalate twisted cord / polycarbonate resin composite material of Example 42 as a core material and sandwiched between two carbon fiber short fiber / polycarbonate resin high-rigidity skin materials of Reference Example 35, a mold of 30 cm ⁇ 20 cm is used.
  • the interface between the skin material and the core material is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 250 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes.
  • a terephthalate twisted cord / polypropylene resin sandwich was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 18.
  • Comparative Example 18 Preparation of a short material of carbon fiber / polycarbonate resin sandwich material Eleven polycarbonate films were stacked and charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, and heated and pressed at a maximum temperature of 250 ° C. and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC type manufactured by Meiki Seisakusho. A molded product was obtained. The thickness was 1.0 mm.
  • the obtained polycarbonate molded product was used as a core material, and sandwiched between two carbon fiber short fiber / polycarbonate resin high-rigidity skin materials of Reference Example 35 was charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold, Using a press MHPC mold, the interface between the skin material and the core material was welded by heating and pressing at a maximum temperature of 250 ° C. and a maximum pressure of 0.5 MPa for 10 minutes to obtain a carbon fiber short fiber / polycarbonate resin sandwich material. .
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated.
  • Example 73 Preparation of sandwich material of short carbon fiber / polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene terephthalate resin Using a polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene terephthalate resin composite material of Example 49 as a core material and sandwiched between two skin materials of carbon fiber short fibers / polyethylene terephthalate resin high-rigidity material of Reference Example 37, 30 cm ⁇ 20 cm Using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heat and press for 10 minutes at a maximum temperature of 270 ° C.
  • a sandwich material of fiber / polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene terephthalate resin was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 18.
  • Comparative Example 19 Preparation of a short carbon fiber / polyethylene terephthalate resin sandwich material 44 polyethylene terephthalate films were laminated and charged into a 30 cm x 20 cm mold, and heated and pressed at a maximum temperature of 270 ° C and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho. A molded article of terephthalate was obtained. The thickness was 1.0 mm. The obtained polyethylene terephthalate molded product is used as a core material, and sandwiched between two carbon fiber short fiber / polyethylene terephthalate resin high-rigidity skin materials of Reference Example 37 is charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold.
  • the interface between the skin material and the core material is welded by heating and pressing at a maximum temperature of 270 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa for 10 minutes, and a carbon fiber short fiber / polyethylene terephthalate resin sandwich material Got.
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%. From the obtained sandwich material, tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 18.
  • Example 74 Production of sandwich material of short carbon fiber / high melting point polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene naphthalate resin Using the high melting point polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene naphthalate resin composite material of Example 51 as a core material, sandwiched between two carbon fiber short fiber / polyethylene naphthalate resin high-rigidity skin materials of Reference Example 39, Using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heat and press for 10 minutes at a maximum temperature of 280 ° C. and a maximum pressure of 0.2 MPa to weld the interface between the skin material and the core material.
  • a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho
  • a sandwich material of carbon fiber short fiber / high melting point polyethylene naphthalate twisted cord / polyethylene naphthalate resin was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 18.
  • Comparative Example 20 Short carbon fiber / polyethylene naphthalate resin Preparation of sandwich material By stacking 44 polyethylene naphthalate films and charging them into a 30 cm x 20 cm mold, using a hot press MHPC mold manufactured by Meiki Seisakusho, heating and pressing at a maximum temperature of 280 ° C and a maximum pressure of 2.0 MPa for 10 minutes, A molded article of polyethylene naphthalate was obtained. The thickness was 1.0 mm. The obtained polyethylene naphthalate molded product was used as a core material, and sandwiched between two carbon fiber short fiber / polyethylene naphthalate resin high-rigidity skin materials of Reference Example 39 was charged into a 30 cm ⁇ 20 cm mold.
  • the sandwich material was obtained.
  • the thickness of the sandwich material was 4.0 mm, and the volume fraction of the core material was 50%.
  • tensile test pieces, compression test pieces, falling weight test pieces, and high-speed punching test pieces were cut out and evaluated. The evaluation results are shown in Table 18.
  • the high-rigidity material of the reference example was a material excellent in strength and elastic modulus as a result of the tensile test and the compression test.
  • the composite material of the Example was a shock absorber, and was a material rich in energy absorption.
  • the sandwich materials of Examples 57-60, 63-67, and 70-74 combining these high-rigidity materials and composite materials have the advantages of both, and are excellent in mechanical strength and strength, and also in impact resistance. It became an excellent material.
  • a molded product obtained by molding such a sandwich material is useful for general industrial material applications, and particularly useful for structural parts, exterior parts, and interior parts for automobiles. Tables 1 to 18 below show the evaluation results of the composite materials and sandwich materials obtained.

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Abstract

本発明は、融点が200℃以上の有機長繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料であって、有機長繊維の形態が撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であることを特徴とする複合材料である。本発明の複合材料は耐衝撃性に優れ、これをコア材としたサンドイッチ材としても用いられる。

Description

複合材料
 本発明は、有機長繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に関し、特に耐衝撃性が求められる用途および部材に好適な複合材料、および該複合材料をコア材とするサンドイッチ材に関する。
 プラスチック、特に熱可塑性樹脂は様々な成形方法による加工が可能であり、今日の我々の生活には欠かせない材料である。しかし、熱可塑性樹脂の柔軟性は、場合によっては強度や剛性の低さに繋がり、高強度、高剛性を要求される用途においては、ガラス繊維や炭素繊維など無機繊維の短繊維による補強が行われてきた。しかし、有機物である熱可塑性樹脂と無機物のガラス繊維などの複合化はリサイクルが困難であり、廃棄面の課題があった。また、ガラス繊維は高比重であるために重く、軽量化には適さないという課題があった。更に、無機繊維による補強は、複合材料の強度や剛性の向上には有効なものの、耐衝撃性などの性能についてはさほど効果がなかった。
 そこで、熱可塑性樹脂と有機繊維による複合化の検討が行われている。例えば、特許文献1では、強度を改良するために、押し出し機から排出した溶融状態の熱可塑性樹脂に引き揃えた長繊維状の有機繊維をローラーで押し込みながら複合化する提案がされている。また、特許文献2では、引張弾性率1GPa未満、伸度300%以上の熱可塑性エラストマーとシルク繊維の布帛を複合化することにより、樹脂組成物の耐衝撃性を改良することが提案されている。
 一方、ラテックスなどのゴムやEPDM(エチレン−プロピレン共重合体)などの熱可塑性エラストマーを有機繊維で補強したゴム資材がタイヤ、ホース、ベルトなどの用途で使用されている。
 また、特許文献1にも記載されているように、複合材料の強度などは有機繊維の効果で改善することが出来る。しかし、有機繊維の大きな特徴は耐衝撃性である。特許文献1では、この耐衝撃性に関しては検討されていなかった。特許文献2では、シルク繊維を用いて複合材料の耐衝撃性を改善しているが、シルク繊維は天然繊維であるために生産性に課題があり、高価であるためにコストなどの経済性についても課題があった。シルク繊維などの天然繊維は合成繊維と比較して、一般に強度が低いという課題もあった。
 また、ゴムや熱可塑性エラストマーを有機繊維で補強した複合材料は、マトリックスであるゴムや熱可塑性エラストマーが柔軟であるため、耐衝撃性には問題ないが、硬さや弾性率が低い。
特開2002−144395号公報 特表2009−530469号公報
 本発明はこのような従来の課題を考慮してなされたもので、耐衝撃性が求められる用途、部材に好適な、リサイクル性、軽量性、生産性、経済性にも優れた有機長繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料を提供することを目的とする。
 本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、融点が200℃以上の有機長繊維を用いて熱可塑性樹脂と複合化することにより、リサイクル性も含めた上記課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は融点が200℃以上の有機長繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料であって、有機長繊維の形態が、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であることを特徴とする複合材料、それからの成形体、および該複合材料をコア材とするサンドイッチ材である。
 本発明により、高強度、高弾性率を維持しながら、耐衝撃性が求められる複合材料を、経済性よく提供することができる。また本発明の複合材料は軽量性、生産性、リサイクル性にも優れている。また本発明の複合材料から、成形体を提供することができ、好適に衝撃吸収材料が提供可能である。また該複合材料をコア材とするサンドイッチ材とすることで、高強度、高剛性な衝撃吸収材料である成形体を提供することができ、自動車構造材用部品、自動車外装材用部品、自動車内装材用部品として好ましく用いることができる。
 図1は、実施例1の複合材料の断面写真(1000倍)である。
 図2は、比較例6の複合材料の断面写真(1000倍)である。
 図3は、実施例における高速打抜き試験の測定方法を示した模式図である。
 以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。
[有機長繊維]
 本発明で使用する融点が200℃以上の有機長繊維としては、例えばポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルスルホン繊維、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維などが挙げられる。有機長繊維は複合材料の強化材として用いられるわけであるが、複合材料のマトリックスとなる熱可塑性樹脂の中で特に有用な樹脂の成形温度は、例外を除いて170℃以上であるので、有機長繊維は融点が200℃以上のものを用いる。有機長繊維の融点が成形温度以下であると熱可塑性樹脂とともに溶融してしまい複合材料が得られなくなる。また、成形工程において、有機長繊維が大きく熱劣化することは強化材として好ましくない。一般に、融点付近では有機長繊維内のポリマーの配向や結晶が緩和されやすいことから、有機長繊維の融点は成形温度より10℃以上高いことが好ましい。有機長繊維の融点は、成形温度より20℃以上高ければより好ましい。
 また、熱可塑性樹脂の中で最も多く使用されているポリオレフィンなどが属する汎用プラスチックの成形温度は通常170℃以上であるが、より耐熱性が高いポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルなどのエンジニアリングプラスチックの成形温度は230℃以上である。これより、本発明で使用する有機長繊維の融点は250℃以上であれば、汎用プラスチックだけでなくエンジニアリングプラスチックにも使用することができ、より好ましい。
 ここで融点が200℃以上とは、200℃未満で溶融しないという意味であり、実質的に融点を有さないようなものも含むが、融点を有している有機長繊維が好ましく、融点の実質的な上限は350℃である。
 本発明において、融点が200℃以上の有機長繊維の中でも、ポリエステル長繊維、ポリアミド長繊維、ポリビニルアルコール長繊維が力学特性や耐熱性などの物性と価格とのバランスが取れていて好ましく、その中でもポリエステル長繊維またはナイロン長繊維が特に好ましい。
 ポリエステル長繊維の骨格としては、ポリアルキレンナフタレンジカルボキシレート、ポリアルキレンテレフタレート、ステレオコンプレックス型ポリ乳酸などが挙げられる。これらの中でも、融点が250℃以上であるポリアルキレンナフタレンジカルボキシレートとポリアルキレンテレフタレートが好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を混合しても、共重合して用いてもよい。
 ポリアルキレンナフタレンジカルボキシレートとしては、アルキレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートまたはアルキレン−2,7−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルが好ましい。ポリエステル中のアルキレンナフタレンジカルボキシレートの含有量は、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは96~100モル%以上である。アルキレン基としては、脂肪族アルキレン基、脂環族アルキレン基いずれでもよいが、炭素数2~4のアルキレン基が好ましく、ポリアルキレンナフタレンジカルボキシレートは、好ましくはポリエチレンナフタレンジカルボキシレート、より好ましくはポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートである。
 ポリアルキレンテレフタレートとしては、アルキレン−テレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルが好ましい。ポリエステル中のアルキレンテレフタレートの含有量は、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは96~100モル%である。アルキレン基としては、脂肪族アルキレン基、脂環族アルキレン基いずれでもよいが、炭素数2~4のアルキレン基が好ましく、ポリアルキレンテレフタレートは、ポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
 ポリエステル繊維の全繰り返し単位中には、本発明の目的を損なわない範囲で第三成分を含んでいても差し支えない。かかる第三成分としては(a)2個のエステル形成性官能基を有する化合物、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、シクロプロパンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのカルボン酸、グリコール酸、p−オキシ安息香酸、p−オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコール、p−キシレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、p,p’−ジヒドロキシフェニルスルホン、1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,2−ビス(p−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、ポリアルキレングリコールなどのオキシ化合物、それらの機能的誘導体、前記カルボン酸、オキシカルボン酸、オキシ化合物またはそれらの機能的誘導体から誘導される高重合度化合物や、(b)1個のエステル形成性官能基を有する化合物、例えば安息香酸、ベンジルオキシ安息香酸、メトキシポリアルキレングリコールなどが挙げられる。さらに(c)3個以上のエステル形成性官能基を有する化合物、例えばグリセリン、ペンタエリストール、トリメチロールプロパンなども、重合体が実質的に線状である範囲内で使用可能である。またこれらのポリエステル中には、二酸化チタンなどの艶消し剤、リン酸、亜リン酸、それらのエステルなどの安定剤が含まれても良い。
 ナイロン長繊維としてはナイロン66、ナイロン6、ポリアミド46樹脂、ポリアミド610樹脂、などの脂肪族ポリアミドからなるものが挙げられる。これらは単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。これらの中でも汎用性に優れ、安価なナイロン66又はナイロン6繊維が好ましく、融点が250℃以上であるナイロン66繊維がより好ましい。
 本発明における有機長繊維は連続長を有するものであり、有機長繊維の形態は、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物である。有機長繊維に組合わせて不連続長の繊維、短繊維を用いても良い。
 本発明に使用する有機長繊維はマルチフィラメントであることが好ましい。一般に、有機長繊維には、比較的太い単糸1本で商品となるモノフィラメントと、比較的細い複数の単糸で構成され、束状となっているマルチフィラメントがある。モノフィラメントは生産性が低いことから高価なため、スクリーン紗などの特殊用途で使用され、一般の衣料、産業資材用途にはマルチフィラメントが使用される。本発明の複合材料には、比較的安価なマルチフィラメントが好ましい。マルチフィラメントを構成する単糸の本数は2本から10000本が好ましく、50本から5000本がより好ましい。更には、100本から1000本がより好ましい。単糸本数が10000本を超えると、生産が困難であると共に、マルチフィラメントとしての繊維の取り扱い性が著しく悪くなる。
 本発明に使用するマルチフィラメントとしての有機長繊維の総繊度は100dtexから10000dtexが好ましく、200dtexから8000dtexがより好ましい。更には、500dtexから5000dtexがより好ましい。繊度が100dtexより小さくなると、糸自体の強力が小さくなるために複合材料への補強効果が得られにくい。繊度が10000dtexより大きくなると、糸の製造が困難となる。
 本発明において、有機長繊維を構成する単糸の繊度は1~30dtexであることが好ましく、さらには上限値としては25dtex以下、特には20dtex以下であることが好ましい。また下限値としては1.5dtex以上であることが好ましい。もっとも好ましくは2~20dtexの範囲である。このような範囲にあることにより、本発明の目的を達成しやすくなる。単糸繊度が1dtex未満では製糸性に問題が生じる傾向にあり、繊度が大きすぎると繊維/樹脂間の界面強度が低下し、複合材料の物性が低下する傾向にある。
 本発明で使用する有機長繊維の引張強度は6~11cN/dtexであることが好ましい。さらに好ましくは7~10cN/dtexである。6cN/dtex未満では、得られる複合材料の強度が低すぎる傾向にある。
 さらに本発明の有機長繊維は、180℃における乾熱収縮率が20%以下であることが好ましい。さらに好ましくは18%以下である。20%を超えると成形加工時の熱による繊維の寸法変化が大きくなり、補強樹脂の成形形状に不良が発生しやすくなる傾向にある。
 このような物性を有する有機長繊維の製造方法には、特に限定はない。例えば、溶融紡糸して得られる未延伸糸を紡糸後、一旦巻き取り別途延伸する方法、あるいは未延伸糸を巻き取らずに連続的に延伸する方法などによって製造することができる。得られる繊維は高強度で寸法安定性にも優れたものである。また、原料となるポリマーを含む溶液を湿式紡糸する方法でも有機長繊維を得ることができる。
 また、樹脂成形品の特性を高める目的で、適切な処理剤で繊維表面を処理しても良い。この場合、繊維の表面に、該繊維100重量部に対して、表面処理剤が0.1~10重量部、好ましくは0.1~3重量部付着させたらよい。表面処理剤は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜、選定したらよい。
[撚糸]
 本発明の有機長繊維の形態は、撚りを掛けた撚糸コード、またはこの撚糸コードで構成される織物あるいは編物である。撚りが施されることで繊維束が締まり、繊維束内部への樹脂の含浸が抑えられる。樹脂の含浸については詳しくは後述するが、有機長繊維がマルチフィラメントであって、その繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸していることが好ましく、また有機長繊維の繊維束内部は、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸であることが好ましい。
 有機長繊維がマルチフィラメントの場合、製糸メーカーから供給された原糸は無撚りの状態であるため、この原糸をそのまま加工する際には単糸の引き揃えが乱れ、繊維の性能が十分に発現できないおそれがある。また、無撚りの糸は収束性が低いためにハンドリングが悪い。このような糸の引き揃えやハンドリング性を改善するために、繊維に撚りを加えることは有効である。また、原糸に撚りを加えた撚糸コードは、原糸よりも伸度が高くなること、屈曲疲労性が高くなることなどから耐衝撃性に関して有効である。また、撚糸コードとすることによりマルチフィラメントを構成する単糸を最密充填化できる。
 撚り構成には特に限定はなく、有機長繊維に1度だけ撚りを施す片撚りでも良く、2本以上の糸を使用し、下撚りと上撚りで構成される諸撚りでも良い。糸の強度や取り扱い性を考慮すると、スナールの発生を抑制しやすい諸撚りが好ましく、下撚りと上撚りのそれぞれの構成本数は求める物性に合わせて、適宜設定して良い。繊維の撚数は、1mあたり1回~1000回、好ましくは10~1000回の範囲で規定される。この中で、撚糸コードの強度と伸度の積であるタフネスを考えると、1mあたりの撚数は30回から700回が好ましく、50回から500回がより好ましい。撚数が1000回を超えると、撚糸コードの強度が下がりすぎるので複合材料の補強効果を考慮すると好ましくない。また、撚数が1000回を超えると生産性も極端に悪くなる。上記の撚数範囲で下撚りと上撚りの回数は設定されるが、スナールの抑制を考慮すると、下撚りと上撚りは撚り係数を合わせて撚数を設定することが好ましい。また、タイヤコードに使用されているように下撚りと上撚りの回数を同数とするバランス撚りとすることも撚糸コードの耐久性の面で好ましい。
 本発明において、有機長繊維の形態としては、繊維に撚りを施した撚糸コードをそのまま複数本引き揃えて一方向材として用いても、織物や編物などの布帛形態、すなわち二方向材としても使用可能である。本発明の複合材料は一方向材、二方向材それぞれ、用いる形態により適宜選択することができる。撚糸コードは原糸の繊度、撚り数、およびコードの間隔等により規定されるが、好ましい撚糸コードの一層の目付けとしては30~500g/mであり、より好ましくは50~300g/mである。撚糸コードの一層の目付が30g/mより小さくなると、必要なエネルギー吸収性能が得られない。逆に、500g/mより大きくなると繊維束間に樹脂が入りにくくなったり、複合材料が重くなりすぎる傾向となる。
 織物における織り組織としては、平織り、綾織り、朱子織りなどを挙げることができる。その中でも、有機長繊維束間に樹脂が含浸しやすい平織りが好適である。織物の経糸密度は、長繊維束間の樹脂の含浸性を考慮すると2.5cmあたり5本から50本が好ましく、10本から40本がより好ましい。経糸密度が5本より少なくなると、糸が動きやすくなるために目開きが起きやすくなり、織物の取り扱い性が著しく悪くなる。経糸密度が50本より多くなると長繊維束間が狭くなりすぎて繊維束間へ樹脂が浸透しにくくなり、目的の複合材料が得られなくなる。織物の緯糸密度は長繊維束間の樹脂の含浸性などを考慮すると2.5cmあたり1本から50本が好ましく、1本から40本がより好ましい。織物の中には、織物性能は経糸に委ね、緯糸は経糸の極端な目開きを抑制するために使用されている簾織物もある。このような簾織物はタイヤコードなどに使用されており、緯糸が極端に少ない織物であるが、本発明においても適用可能である。これより、2.5cmあたりの緯糸密度は1本以上あれば良い。これに対し、経糸密度が多くなりすぎて50本以上となると長繊維束間が狭くなりすぎて繊維束間へ樹脂が浸透しにくくなり、目的の複合材料が得られなくなる。経糸と緯糸の密度は、上記の範囲内であれば同一、アンバランスのどちらでも構わない。織物の目付、すなわち複合材料中の有機長繊維織物一層の目付けは、有機長繊維束間の樹脂の含浸性を考慮すると1mあたり30gから500gが好ましく、50gから400gがより好ましい。目付が30gより少なくなると、織物強度が低下するため複合材料への補強効果が得られなくなる。目付が500gより多くなると、長繊維束間が狭くなって繊維束間へ樹脂が含浸しにくくなり、目的の複合材料が得られなくなる。
 編物における編み組織としては、たて編み、よこ編み、ラッセル編みなどを挙げることができる。その中でも、編物の強度を考えると、より強靭な組織としやすいラッセル編みが好適である。編物とした場合の目付け、すなわち複合材料中の有機長繊維編物一層の目付は、有機長繊維束間の樹脂の含浸性を考慮すると1mあたり30gから500gが好ましく、50gから400gがより好ましい。目付が30gより少なくなると、編物強度が低下するため複合材料への補強効果が得られなくなる。目付が500gより多くなると、長繊維束間が狭くなって繊維束間へ樹脂が含浸しにくくなり、目的の複合材料が得られなくなる。
[繊維への樹脂含浸]
 本発明では、繊維束間に樹脂が含浸しているが、繊維束内には樹脂が含浸していない部分を有するもの、すなわち繊維束内の含浸度が低いものが好ましい。有機長繊維の繊維束内部は、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸とすることで、より良好な物性が得られている。本発明の複合材料において、有機長繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸した構造であることが好ましい。長繊維束間が樹脂で十分に満たされていないと、長繊維束間にボイドが残る状態となるため、複合材料の強度が低下する。本発明において、有機長繊維束間が実質的に樹脂が含浸した構造とは、繊維束間のボイド率が10%以下であることを指す。その検証は、体積が算出可能な試料の重量を秤量することや断面の顕微鏡観察によって実施することができる。
 また、本発明の複合材料において、有機長繊維束内部は実質的に熱可塑性樹脂が含浸していても未含浸であっても良いが、耐衝撃性を考慮すると、材料中で繊維には多少自由度がある方がエネルギー吸収に有効であると考えられることから、長繊維束内部は実質的に樹脂が未含浸である方がより好ましい。本発明において、マルチフィラメントである有機長繊維束内部が実質的に樹脂未含浸であるということは、繊維束間のボイド率が10%以下の複合材料中で、繊維束内部への樹脂浸透率が50%以下であることを指す。
 その検証は、複合材料から取り出した有機長繊維から、マルチフィラメントを構成する単糸をどの程度取り出せるか、すなわち遊離単糸率を算出することにより判断できる。例えば、250本の単糸から構成される有機長繊維の場合、150本の遊離単糸を取り出せるのであれば遊離単糸率は60%となり、樹脂含浸率は残りの40%ということとなる。また、電子顕微鏡や光学顕微鏡などの顕微鏡観察によっても樹脂含浸率は確認でき、具体的には複合材料の断面における空隙部面積の割合より求めることができる。
 本発明の複合材料の断面写真の一例を図1に、比較例に相当する複合材料の断面写真の一例を図2に示す。写真中に複数観察される丸形状は有機繊維の単糸断面の輪郭であり、丸が密に集まって見えるものが繊維束である。丸の外側に白く見えているのは熱可塑性樹脂であり、黒く見えているのは空隙部である。図1では繊維束内部にボイドが観察されており、図2では繊維束内部に熱可塑性樹脂が入り込んでいるのが観察される。
 上記のような構造とすることにより、複合材料の強度は有機長繊維と繊維束間の熱可塑性樹脂によって保つことができる。また、複合材料中で有機長繊維、厳密には繊維を構成する単糸には変形や動きの自由度があることから、複合材料が受けた衝撃を、破壊も伴うこれらの自由度によって吸収することが可能となり、耐衝撃性に優れた材料となる。
 繊維束内部への樹脂浸透程度は、上述の撚糸、織物、編物構成に加え、熱可塑性樹脂の種類の選択、また後述するとおり繊維束間への樹脂の含浸工程における成形の圧力、熱可塑性樹脂の温度等により制御できる。一方で有機長繊維の繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させ複合材料を得た場合は、硬化前の熱硬化性樹脂は低粘度のために繊維束内部にまで樹脂が含浸されることから、物性が低下、例えば耐衝撃性が低くなる。
[複合材料]
 本発明は融点が200℃以上の有機長繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料である。本発明において、有機長繊維と熱可塑性樹脂の組成比は、体積比で有機長繊維100部に対し、熱可塑性樹脂は20部から900部であることが好ましく、より好ましくは25部から400部である。有機長繊維100部に対する熱可塑性樹脂の割合が20部より少なくなると、長繊維の繊維束間がボイドだらけとなり複合材料の力学的強度が大きく低下する。逆に、900部より多くなると有機長繊維の補強効果が十分に発現しなくなる。
 複合材料中の厚み10mm当たりの有機長繊維の目付量は、1000~12000g/mであることが好ましい。より好ましくは2000~10000g/mである。有機長繊維の目付量が1000g/mより小さくなると必要なエネルギー吸収性能が発現しにくくなる。逆に、12000g/mより大きくなると長繊維の繊維束間にボイドが発生しやすく、複合材料の力学的強度が大きく低下するおそれがある。
[熱可塑性樹脂]
 本発明の複合材料は、耐衝撃性と共に高強度、高弾性を併せ持つことを目的とすることから、マトリックスは一般の熱可塑性樹脂であることが好ましく、熱可塑性エラストマーやゴムなどの弾性体は適さない。その目安としては、マトリックスの熱変形温度が80℃以上であることが好ましい。熱変形性の指標としては荷重たわみ温度を用いる。
 本発明の複合材料を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド11樹脂、ポリアミド12樹脂、ポリアミド46樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアミド610樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。
 この中でも、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂がより好ましく、特に好ましいのは、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド66樹脂である。
[製造方法]
 本発明の複合材料、ならびに複合材料からなる成形体の製造方法は、繊維束間への樹脂の含浸による複合化、および得られた複合材料の賦形で構成される。繊維束間への樹脂の含浸方法は特に限定されず、使用する有機長繊維の形態に応じて適宜、選定すればよい。例えば、有機長繊維が織物や編物などの布帛形態の場合、プレス成形機や真空成形機などを用いて、熱可塑性樹脂が溶融し、有機繊維が溶融しない温度で、積層した織物・編物と樹脂フィルム・不織布を加圧または減圧することにより、長繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸した複合材料を得ることができる。また、有機長繊維が撚糸コードの場合、上記のプレス成形や真空成形のほかに、押し出し成形や引抜き成形によっても長繊維束間に熱可塑性樹脂が含浸した複合材料を得ることができる。例えば、クリールスタンドに仕立てた複数本の撚糸コードを一定テンション下で繰出しながら、糸ガイドを用いて引き揃え、引抜き成形機の含浸ダイに導入する。ここで、撚糸コード間に溶融樹脂を含浸させた後、含浸ダイから引抜いて冷却することにより、連続繊維のUDシートを得ることができる。
 賦形方法にも特に限定はなく、繊維束間へ樹脂を含浸させる際に同時に行っても良く、いったん繊維束間へ樹脂を含浸させた後に改めて賦形しても良い。樹脂含浸と賦形を同時に行う場合には、所望の形状が得られる金型を利用すれば容易に成形体を得ることができる。樹脂含浸と賦形を分けて行う場合にも、所望形状の型枠などを利用すれば比較的容易に賦形することができる。
 このように賦形方法を工夫することにより、大型・平面・薄物部材から小型・複雑形状部材まで作製することができる。成形体の形状としては、平板のほかにコルゲート、トラス、ハニカムなどの三次元形態が挙げられる。
 有機長繊維束間および繊維束内部への樹脂含浸のコントロールは上記の撚糸、織物、編物構成や熱可塑性樹脂の種類選択に加え、成形条件で適宜調整する。一般に、成形温度や圧力を高めれば、樹脂の溶融粘度が低下するために樹脂の浸透性が増す。温度は、樹脂が結晶性樹脂の場合には融点温度から融点温度+50℃、樹脂が非晶性樹脂の場合にはガラス転移温度から融点+50℃の範囲が好ましい。圧力は0.01MPaから20MPaの範囲、時間は30秒から1時間程度の範囲が好ましい。
 有機長繊維と熱可塑性樹脂の組み合わせは、使用する樹脂が結晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂の融点より10℃以上高いことが好ましい。また、使用する樹脂が非晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂のガラス転移温度より10℃以上高いことが好ましい。この観点で、有機長繊維がポリエステル長繊維またはナイロン長繊維であって、熱可塑性樹脂がポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド6樹脂、またはポリアミド66樹脂の組み合わせが好ましい。より具体的には、有機長繊維がナイロン6長繊維の場合には、熱可塑性樹脂はポリプロピレン樹脂との組み合わせが好ましく、有機長繊維がポリエチレンテレフタレート繊維、またはナイロン66長繊維の場合には、熱可塑性樹脂はポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド6樹脂が好ましい。また、有機長繊維がポリエチレンナフタレート繊維の場合には熱可塑性樹脂はポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド6樹脂、またはポリアミド66樹脂が好ましい。更に、有機長繊維が融点280℃以上の高融点タイプのポリエチレンナフタレート繊維の場合には上記の熱可塑性樹脂と併せて、融点が280℃未満のレギュラータイプのポリエチレンナフタレート樹脂も適用可能となる。
[衝撃吸収性]
 本発明の複合材料は試験速度11m/sec、試験片押え治具の開口部径40mm、直径10mmストライカーによる高速打抜試験における吸収エネルギーが10J以上であることを特徴とする。より好ましくは吸収エネルギーが12J以上である。上述のとおり、有機長繊維の種類、目付け量、マトリクスの熱可塑性樹脂、繊維束間の含浸程度、および繊維束内部の含浸程度より所望のエネルギー吸収性能を有する複合材料とすることができる。吸収エネルギーの上限は実質500Jである。
[サンドイッチ材]
 本発明はさらに、上記の複合材料をコア材とするサンドイッチ材を包含する。本発明のサンドイッチ材は、上記の複合材料を衝撃吸収材としてコア材に用い、スキン層と組み合わせることにより構成される。スキン材としては高剛性材が好ましいが、これについては後述する。スキン材とコア材との体積比は、スキン材100部に対し、コア材が40~9900部であることが好ましい。より好ましくはスキン材100部に対し、コア材が100~1000部である。スキン材100部に対するコア材の体積が40部より小さくなると、サンドイッチ材の強度や剛性は高いものの十分な衝撃吸収性が発現しにくくなる。逆に、スキン材100部に対するコア材の体積が9900部より大きくなると、強度や剛性はコア材単独の場合と大差ないレベルに留まり、手間を掛けて敢えてサンドイッチ材とする必要がなくなる。
[スキン材]
 サンドイッチ材におけるスキン材は下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上の強化繊維を含む繊維強化複合材料からなる高剛性材であることが好ましい。
E=M/D/9.8    (1)
ここで、Eは比弾性、Mは繊維の弾性率(MPa)、Dは繊維の密度(g/cm)である。
 このような強化繊維の具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、スチール繊維(ステンレス繊維)、セラミック繊維などの無機繊維、およびアラミド繊維などが挙げられる。この中でも、汎用性や取扱い性からガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維が好ましい。
 強化繊維は、複数本の単糸(モノフィラメント)から構成されるマルチフィラメントであることが好ましい。モノフィラメントは生産性が低く、高価なためである。マルチフィラメントを構成する単糸の本数は2本から100000本が好ましく、50本から50000本がより好ましい。更には、100本から30000本がより好ましい。単糸本数が100000本を超えると、生産が困難であると共に、マルチフィラメントとしての繊維の取扱い性が著しく悪くなる。
 マルチフィラメントとしての強化繊維の総繊度は100dtexから100000dtexが好ましく、200dtexから50000dtexがより好ましい。更には、500dtexから30000dtexがより好ましい。繊度が100dtexより小さくなると、繊維の生産性に劣るため繊維が高価となる。繊度が100000dtexより大きくなると、糸の製造が困難となる。
 強化繊維を構成する単糸の繊度は0.1~20dtexであることが好ましく、さらには上限値としては15dtex以下、特には10dtex以下であることが好ましい。また下限値としては0.3dtex以上であることが好ましい。もっとも好ましくは0.5~5dtexの範囲である。このような範囲にあることにより、本発明の目的を達成しやすくなる。単糸繊度が0.1dtex未満では製糸性に問題が生じる傾向にあり、繊度が大きすぎると補強効果が低下し、サンドイッチ材の物性が低下する傾向にある。
 高剛性材を構成する強化繊維の強度は500MPa以上であることが好ましい。さらに好ましくは1000MPa以上である。500MPa未満では、得られるサンドイッチ材の強度が低すぎる傾向にある。
 また強化繊維の弾性率は30GPa以上であることが好ましい。さらに好ましくは50GPa以上である。30GPa未満では、得られるサンドイッチ材の剛性が低すぎる傾向にある。
 このような物性を有する繊維の製造方法には、特に限定はない。例えば、溶融紡糸して得られる未延伸糸を延伸する方法、原料成分を含む溶液を湿式紡糸する方法、原料となる繊維を焼成、炭化する方法などで目的とする強化繊維を得ることができる。
 また、サンドイッチ材および成形品の特性を高める目的で、適切な処理剤で繊維表面を処理しても良い。この場合、繊維の表面に、該繊維100重量部に対して、表面処理剤が0.1~10重量部、好ましくは0.1~3重量部付着させたらよい。表面処理剤は、熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜、選定したらよい。
 また、高剛性材を構成するマトリックスとしては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド11樹脂、ポリアミド12樹脂、ポリアミド46樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアミド610樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この中でも、成形性、生産性、加工性に優れる熱可塑性樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂の中でも塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂はより好ましく、特に好ましいのは、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド6樹脂、ポリアミド66樹脂である。
 スキン材における高剛性材中において、強化繊維の形態としては、短繊維、長繊維、および織物や編物などの布帛形態が挙げられ、これらはサンドイッチ材または成形体の用途に応じて、適宜使い分ければよい。
 また、スキン材における高剛性材において、強化繊維束内部はマトリックス樹脂が含浸していることが好ましく、樹脂の含浸度は体積比で80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。更に好ましくは95%以上である。繊維束内部への樹脂の含浸度が80%未満であると、サンドイッチ材の強度、剛性共に目標とするレベルに到達しない。
 強化繊維束内部への樹脂含浸度の検証は、体積が判明している高剛性材中の繊維成分または樹脂成分の一方を溶解、分解、燃焼などの方法により除去し、処理前後の重量差から算出することにより行う。
 スキン材における高剛性材において、強化繊維とマトリックス樹脂の組成比は、体積比で強化繊維100部に対し、マトリックス樹脂は20部から900部であることが好ましく、より好ましくは25部から400部である。
 強化繊維100部に対するマトリックス樹脂の体積割合が20部より少なくなると、材料中にボイドが発生しやすくなり、サンドイッチ材の力学的強度が大きく低下する。逆に、900部より多くなると強化繊維の補強効果が十分に発現しなくなる。
 高剛性材を上記のような原料、組成、構成とすることにより、サンドイッチ材および成形体に強度と剛性を付与することができる。
 スキン材である高剛性材のマトリックス樹脂と、コア材であり衝撃吸収材である複合材料のマトリックス樹脂は、必ずしも同一である必要はなく、溶着する樹脂、あるいは相溶する樹脂であれば異なっていても良い。
[サンドイッチ材の製造]
 サンドイッチ材の製造方法は、予めスキン材とコア材を個別に作製しておいて後で複合化する方法、スキン材とコア材の原料を合わせて一段階で複合化する方法のいずれであっても良い。
 例えば、二段階で複合化する方法としては、スキン材とコア材の原料となる強化繊維とマトリックス樹脂をプレス成形機、真空成形機、押出成形機、引抜成形機などに仕込み、それぞれ成形する。この際、高剛性材は繊維束内に樹脂が含浸している方が性能面で好ましいため、より厳しい温度、圧力、時間条件で成形することが多い。その後、比較的温和な条件で成形したコア材の複合材料とプレス成形機、真空成形機、高周波溶着機などを用いて溶着する。高剛性材とコア材の複合材料の成形方法が同様で、成形条件が大きくかけ離れていなければ、一段階で成形しても良い。
 また、サンドイッチ材の成形方法は用途の形状に合わせて適宜設定してよい。複合材料のマトリックスが熱可塑性樹脂であれば、単純な形態ならばマトリックス樹脂のガラス転移温度以上で賦形可能となることがある。また複雑な形状でも、マトリックス樹脂の融点前後の温度で賦形可能となる。これより、複合化の際に同時に成形しても良いし、いったん平板などの基材を作製した後に再度加温して賦形・成形しても良い。成形方法としては、所望形状の型枠や金型を用いたプレス成形、真空成形などが挙げられ、大型・平面・薄物部材から小型・複雑形状部材まで作製することができる。成形体の形状としては、平板のほかにコルゲート、トラス、ハニカムなどの三次元形態が挙げられる。
 繊維束間および繊維束内部への樹脂含浸のコントロールは成形条件で適宜調整する。一般に、成形温度や圧力を高めれば、樹脂の溶融粘度が低下するために樹脂の浸透性が増す。温度は、樹脂が結晶性樹脂の場合には融点温度から融点温度+50℃、樹脂が非晶性樹脂の場合にはガラス転移温度から融点+50℃の範囲が好ましい。圧力は0.01MPaから20MPaの範囲、時間は30秒から1時間程度の範囲が好ましい。
 繊維とマトリックス樹脂の組み合わせは、使用する樹脂が結晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂の融点より10℃以上高いことが好ましい。また、使用する樹脂が非晶性樹脂の場合には、繊維の融点は樹脂のガラス転移温度より10℃以上高いことが好ましい。
[成形体]
 該複合材料、ならびに該複合材料をコア材とするサンドイッチ材とすることで、高強度、高剛性な衝撃吸収材料である成形体を提供することができる。本発明は上記の複合材料から得られる成形体を包含する。本発明は上記のサンドイッチ材から得られる成形体を包含する。
[自動車用部品]
 該複合材料、ならびに該複合材料をコア材とするサンドイッチ材は、自動車構造材用部品、自動車外装材用部品、自動車内装材用部品に好ましく用いられる。本発明は上記の複合材料、および/またはサンドイッチ材から得られる自動車構造材用部品、自動車外装材用部品、自動車内装材用部品を包含する。自動車構造材用部品としては、例えばクラッシュストラクチャー、フロアパンなどが挙げられる。自動車外装材用部品としては、例えばバンパー、ボンネット、フェンダーなどが挙げられる。自動車内装材用部品としては、例えばインストルメンタルパネル、ドアトリム、センターコンソール、ピラーカバーなどが挙げられる。
 該複合材料は衝撃吸収に優れるので衝撃吸収部材、例えばバンパー、ボンネット、フェンダー、フロア、座席、ドアトリム、ピラーカバーなどに用いられる。
 該複合材料をコア材とするサンドイッチ材は衝撃吸収性に加え剛性にも優れるため、上記の用途に加え、構造部材、例えばクラッシュストラクチャー、フロアパンなどに用いられる。
 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
1)有機繊維の撚数測定
 織物、編物、撚糸コードから構成糸をサンプリングし、1mあたりの撚数(T/m)を測定した。構成糸が片撚り(1本撚り)の場合はその撚数を測定し、諸撚り(2本撚り)の場合は上撚、下撚それぞれの撚数を測定した。
2)繊維(有機長繊維および強化繊維)/樹脂の繊維体積分率測定
 1cmから10cmの試料の重量を秤量する。繊維または樹脂のいずれか一方を溶解、または分解する薬品を使用して溶解成分を抽出する。残渣を洗浄および乾燥後に秤量する。残渣と溶解成分の重量、および繊維と樹脂の比重から、繊維と樹脂の体積分率を算出する。例えば、樹脂がポリプロピレンの場合、加熱したトルエンまたはキシレンを用いることにより、ポリプロピレンのみを溶解することができる。樹脂がポリアミドの場合は、加熱したギ酸によりポリアミドを分解することができる。樹脂がポリカーボネートの場合には加熱した塩素化炭化水素を用いることにより、ポリカーボネートを溶解することができる。また繊維/樹脂の繊維体積分率より、繊維100部に対する、樹脂の体積部を求めることができ、例えば繊維体積分率が50%である場合、樹脂100部に対し、繊維の体積部は100部となる。
3)複合材料10mm厚みあたりの繊維目付評価
 複合材料中の繊維体積分率、および繊維比重から複合材料10mm厚みあたりの繊維目付(g/m)を算出した。
4)繊維束間のボイド率測定
 試料をマイクロトームで切断し、その断面を顕微鏡観察して繊維束間を2値化処理することによりボイド率を算出した。
5)繊維への樹脂の含浸度評価
 高剛性材については、試料の断面を顕微鏡観察し、気泡の割合を算出することにより樹脂の含浸度を評価した。複合材料については、試料から取り出した長繊維をピンセットや針などを用いてほぐし、容易に選別できるマルチフィラメント構成単糸の本数から、遊離単糸率を算出する。例えば、250本の単糸から構成される有機長繊維の場合、150本の遊離単糸を取り出せるのであれば遊離単糸率は60%となり、樹脂の含浸度は体積分率で残りの40%ということとなる。
6)引張試験
 高剛性材とサンドイッチ材の引張試験は、JIS K 7165を参考として、A&D社製のテンシロン万能試験機を用いて測定した。試験片の形状はA形試験片とし、幅は15mm、厚さは2mmとした。チャック間距離は136mm、試験速度は2mm/分とした。複合材料については、JIS K 7113に準拠して、島津製作所製のオートグラフAG−I型を用いて測定した。試験片の形状は1号形試験片とし、試長部の長さは60mm、幅は10mmとした。チャック間距離は115mm、試験速度は10mm/分とした。
7)成形品の落錘衝撃試験
 インストロン社製のダイナタップ落錘衝撃試験機9250HV型を用いて測定した。試験片サイズ150mm×100mm、錘重量5.43kg、負荷エネルギー量45Jとした。
8)高速打抜き試験
 島津製作所製のハイドロショットHITS−P10型を用い、ISO 6603−2規格に準拠して試験片を打ち抜いた際の最大荷重と吸収エネルギー量、および最大荷重点変位を測定した。試験片サイズは140mm×140mmとし、ストライカー径は10mm、押え治具の開口部径は40mm、試験速度は11m/秒とした。この試験で得られた変位−荷重曲線の面積を試験片の吸収エネルギー量として評価した。
9)圧縮試験
 A&D社製のテンシロン万能試験機を用い、SACMA SRM1規格に準拠して測定した。試験片の形状は矩形で幅は15mm、長さは80mm、標線間距離は4.8mmとした。試験速度は1mm/分とした。
[使用原料]
1)ポリプロピレンフィルム
 サン・トックス社製サントックス−CPフィルム、Kグレード、厚み30μm
2)ポリアミド6フィルム
 ユニチカ社製エンブレムONフィルム、標準グレード、厚み25μm
3)ポリカーボネートフィルム
 帝人化成社製パンライトL−1225Lを用いてフィルム作製、厚み100μm
4)ポリエチレンテレフタレートフィルム
 帝人デュポンフィルム製テイジンテトロンフィルム、標準Sグレード、厚み25μm
5)ポリエチレンナフタレートフィルム
 帝人デュポンフィルム製テイジンテオネックスフィルム、標準Q51グレード、厚み25μm
6)ポリエチレンテレフタレート織物
 帝人ファイバー社製T−4498織物:原糸;ポリエチレンテレフタレート繊維1100dtex192f、撚数;120T/m(S方向)、組織;平織り、厚み;0.4mm、目付;175g/m
7)ポリエチレンナフタレート織物
 帝人ファイバー社製PF−1200織物:原糸;ポリエチレンナフタレート繊維1100dtex250f(融点280℃未満)、撚数;30T/m(S方向)、組織;綾織り、厚み;0.5mm、目付;310g/m
8)ポリエチレンテレフタレート編物
 帝人ファイバー社製T−11588織物:原糸;ポリエチレンテレフタレート繊維560dtex96f、撚数;60T/m(S方向)、組織;ラッセル編み、厚み;0.3mm、目付;120g/m
9)ポリエチレンテレフタレート撚糸コード
 帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維P900M 1100T250fを原糸とし、カジテック社製のリング撚糸機を用いてZ方向に275T/mの下撚をかけた(撚り係数3.0)。次に、下撚糸2本を合わせ、S方向に200T/mの上撚をかけて(撚り係数3.0)、実験用の撚糸コードとした。撚糸コード1本の直径は0.5mmであった。これ以外にも同様の方法で上/下撚数:7/10(T/m)、710/1000(T/m)、965/1365(T/m)の撚糸コードを得た。
10)ポリエチレンナフタレート撚糸コードA
 帝人ファイバー社製ポリエチレンナフタレート繊維Q904M 1100T250f(融点280℃未満)を原糸とし、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードと同様の加工を行い、上/下撚数:200/275(T/m)の撚糸コードを得た。
11)ポリエチレンナフタレート撚糸コードB
 WO2009/113555公報に記載された方法で製糸した融点285℃以上のポリエチレンナフタレート繊維1100dtex250fを原糸として、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードと同様の加工を行い、上/下撚数:200/275(T/m)の撚糸コードを得た。
12)ナイロン66撚糸コード
 旭化成せんい社製ナイロン66繊維T5 940T140fを原糸とし、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードと同様の加工を行い、上/下撚数:210/300(T/m)の撚糸コードを得た。
13)ポリエチレンテレフタレート無撚糸コード
 帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維P900M 1100T250fを原糸とし、撚りを加えずに2本合糸したものを無撚糸コードとした。
14)ポリエチレンテレフタレート短繊維
 帝人ファイバー社製ポリエチレンテレフタレート繊維P900M 1100T250fを原糸とし、ギロチンカッターを用いて1mmの長さにカットした。
15)炭素繊維原糸
 東邦テナックス社製STS40 24K(繊度16000dtex)、およびHTS40 12K(繊度8000dtex)を使用した。 比弾性は12.2
16)炭素繊維短繊維
 炭素繊維原糸をロータリーカッターを用いて5−50mm長にカットした。
17)炭素繊維織物
 東邦テナックス社製STS40 24Kをレピア織機を用いて製織した。織組織は平織りとし、目付は200g/mに調整した。
18)ガラス繊維原糸
 日東紡績社製RS240 QR−483 比弾性は4.2
19)アラミド繊維
 帝人テクノプロダクツ社製テクノーラT−241J 1670T1000f。実験に際しては、原糸を10本引き揃えながら合糸して、繊度を16700dtexに調整して使用した。 比弾性は5.1
実施例1:ポリエチレンナフタレート織物/ポリプロピレン成形体
 ポリエチレンナフタレート織物とポリプロピレンフィルムを、フィルム8枚/織物1枚/フィルム16枚/織物1枚/フィルム16枚/織物1枚/フィルム16枚/織物1枚/フィルム8枚の順に積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、ポリエチレンナフタレート織物の繊維束間にポリプロピレンを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンナフタレート織物/ポリプロピレンの一体成形体を得た。成形体の厚みは1.6mmで、織物の体積分率は35%であった。繊維束内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で35%であった。得られた成形体から、織物の経糸方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、落錘衝撃試験片、高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
実施例2:ポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレン成形体
 ポリエチレンテレフタレート織物とポリプロピレンフィルムを、フィルム4枚/織物1枚/フィルム8枚/織物1枚/フィルム8枚/織物1枚/フィルム8枚/織物1枚/フィルム4枚の順に積層すること以外は実施例1と同様の処理を行い、ポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレンの一体成形体を得た。成形体の厚みは1.4mmで、織物の体積分率は37%であった。繊維束内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で30%であった。評価結果を表1に示す。
実施例3: ポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレン成形体
 成形条件を210℃、2.0MPaとすること以外は実施例2と同様の処理を行い、ポリエチレンテレフタレート織物/ポリプロピレンの一体成形体を得た。成形体の厚みは1.3mmで、織物の体積分率は37%であった。繊維束内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で95%であった。評価結果を表1に示す。
実施例4:ポリエチレンテレフタレート編物/ポリプロピレン成形体
 ポリエチレンテレフタレート編物とポリプロピレンフィルムを、フィルム3枚/編物1枚/フィルム6枚/編物1枚/フィルム6枚/編物1枚/フィルム6枚/編物1枚/フィルム3枚の順に積層すること以外は実施例1と同様の処理を行い、ポリエチレンテレフタレート編物/ポリプロピレンの一体成形体を得た。成形体の厚みは0.9mmで、編物の体積分率は34%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で28%であった。評価結果を表1に示す。
実施例5:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン成形体
 ポリプロピレンフィルム6枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム6枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリプロピレンを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は33%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で15%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレンの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmで、撚糸コードの体積分率は33%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表1に示す。
実施例6: ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン成形体
 成形条件を210℃、2.0MPaとすること以外は実施例5と同様の処理を行い、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は33%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で70%であった。評価結果を表1に示す。
比較例1:ポリエチレンテレフタレート短繊維/ポリプロピレン成形体
カット長1mmのポリエチレンテレフタレート短繊維とポリプロピレン樹脂を、サーモ・プラスティックス工業製の単軸押出機TP15型を用いて210℃で1分間混練し、ポリエチレンテレフタレート短繊維とポリプロピレンの複合材料ストランドを得た。次に、日精樹脂工業製の小型射出成形機EP5型を用いて、得られたストランドから、210℃で引張試験片、落錘衝撃試験片、高速打抜き試験片を作製した。試験片における繊維の体積分率は34%であった。試験片の断面をレーザー顕微鏡観察した結果、短繊維は単糸レベルにまで分かれて樹脂中でよく分散しており、単糸の凝集体は観察されなかった(ポリプロピレンの含浸度は体積分率で100%)。評価結果を表1に示す。
比較例2:ポリプロピレン成形体
 ポリプロピレンフィルム40枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力1.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリプロピレンの成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmであった。評価結果を表1に示す。
比較例3:ポリカーボネート成形体
 ポリカーボネートフィルム12枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリカーボネートフィルムを軟化溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリカーボネートの成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmであった。評価結果を表2に示す。
実施例7:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6成形体
 ポリアミド6フィルム7枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム7枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6フィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリアミド6を浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は35%であった。繊維内へのポリアミド6の含浸度は体積分率で20%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6の3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmで、撚糸コードの体積分率は35%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表2に示す。
実施例8:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート成形体
 ポリカーボネートフィルム2枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを一定のテンション下、約1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム2枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリカーボネートフィルムを軟化溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリカーボネートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は30%であった。繊維内へのポリカーボネートの含浸度は体積分率で10%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネートの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.3mmで、撚糸コードの体積分率は30%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表2に示す。
実施例9:ポリエチレンナフタレート織物/ポリエチレンテレフタレート成形体
 ポリエチレンナフタレート織物とポリエチレンテレフタレートフィルムを、フィルム10枚/織物1枚/フィルム19枚/織物1枚/フィルム19枚/織物1枚/フィルム19枚/織物1枚/フィルム10枚の順に積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレートフィルムを溶融し、ポリエチレンナフタレート織物の繊維束間にポリエチレンテレフタレートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンナフタレート織物/ポリエチレンテレフタレートの一体成形体を得た。成形体の厚みは1.6mmで、織物の体積分率は35%であった。繊維内へのポリエチレンテレフタレートの含浸度は体積分率で23%であった。評価結果を表2に示す。
比較例4:ポリアミド6成形体
 ポリアミド6フィルム50枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6フィルムを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリアミド6の成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmであった。これらの結果を表2に示す。
比較例5:ポリエチレンテレフタレート成形体
 ポリエチレンテレフタレート50枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレートを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレートの成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmであった。評価結果を表2に示す。
実施例10~28
 繊維の種類、形態、撚数等を表3または4に示したものに変え、実施例1~6に示した成形条件でプレス処理することにより各種のポリプロピレン系複合材料を作製、評価した。評価結果を表3、表4に示す。
実施例29:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6成形体
 ポリアミド6フィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、2mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム4枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6フィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリアミド6を浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6一体成形体を得た。成形体の厚みは0.3mmで、撚糸コードの体積分率は35%であった。繊維内へのポリアミド6の含浸度は体積分率で56%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6の3プライ成形体を得た。成形体の厚みは0.9mmで、撚糸コードの体積分率は35%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表4に示す。
実施例30~40
 繊維の種類、形態、撚数等を表5または6に示したものに変え、実施例7または29に示した成形条件でプレス処理することにより各種のナイロン6系複合材料を作製、評価した。評価結果を表5、表6に示す。
実施例41:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート成形体
 ポリカーボネートフィルム1枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを一定のテンション下、約2mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム1枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力5.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリカーボネートフィルムを軟化溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのコード間にポリカーボネートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート一体成形体を得た。成形体の厚みは0.3mmで、撚糸コードの体積分率は29%であった。繊維内へのポリカーボネートの含浸度は体積分率で48%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネートの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは0.9mmで、撚糸コードの体積分率は29%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表6に示す。
実施例42~48
 繊維の種類、形態、撚数等を表6に示したものに変え、実施例8または41に示した成形条件でプレス処理することにより各種のポリカーボネート系複合材料を作製、評価した。評価結果を表6に示す。
実施例49:ポリエチレンナフタレート撚糸コードA/ポリエチレンテレフタレート成形体
 ポリエチレンテレフタレートフィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンナフタレート撚糸コードAを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム4枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力3.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレートフィルムを溶融し、ポリエチレンナフタレート撚糸コードAの繊維束間にポリエチレンテレフタレートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンナフタレート撚糸コードA/ポリエチレンテレフタレートの一体成形体を得た。成形体の厚みは0.3mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。繊維内へのポリエチレンテレフタレートの含浸度は体積分率で57%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンナフタレート撚糸コードA/ポリエチレンテレフタレートの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.0mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表6に示す。
実施例50:ポリエチレンナフタレート織物/ポリエチレンテレフタレート成形体
 ポリエチレンナフタレート織物とポリエチレンテレフタレートフィルムを、フィルム5枚/織物1枚/フィルム10枚/織物1枚/フィルム10枚/織物1枚/フィルム10枚/織物1枚/フィルム5枚の順に積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力3.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレートフィルムを溶融し、ポリエチレンナフタレート織物の繊維束間にポリエチレンテレフタレートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンナフタレート織物/ポリエチレンテレフタレートの一体成形体を得た。成形体の厚みは1.6mmで、織物の体積分率は50%であった。繊維内へのポリエチレンテレフタレートの含浸度は体積分率で55%であった。得られた成形体から、織物の経糸方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、落錘衝撃試験片、高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表7に示す。
実施例51:ポリエチレンナフタレート撚糸コードB/ポリエチレンナフタレート成形体
 ポリエチレンナフタレートフィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンナフタレート撚糸コードBを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム4枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度280℃、最大圧力3.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンナフタレートフィルムを溶融し、ポリエチレンナフタレート撚糸コードBの繊維束間にポリエチレンナフタレートを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンナフタレート撚糸コードB/ポリエチレンナフタレートの一体成形体を得た。成形体の厚みは0.3mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。繊維内へのポリエチレンナフタレートの含浸度は体積分率で59%であった。得られた成形体から、撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンテレフタレートの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.0mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。この3プライ成形体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表7に示す。
比較例6:ポリエチレンテレフタレート無撚糸コード/ポリプロピレン成形体
 ポリプロピレンフィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上にポリエチレンテレフタレート無撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム3枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度210℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート無撚糸コードにポリプロピレンを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート無撚糸コード/ポリプロピレン一体成形体を得た。成形体の厚みは0.3mmで、撚糸コードの体積分率は50%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で98%であった。得られた成形体から、無撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を無撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート無撚糸コード/ポリプロピレンの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.0mmで、撚糸コードの体積分率は50%であった。評価結果を表7に示す。
比較例7:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン成形体
 ポリプロピレンフィルム3枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:965/1365(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、1mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム3枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度210℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードにポリプロピレンを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で10%であった。得られた成形体から、無撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を無撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート無撚糸コード/ポリプロピレンの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.1mmで、撚糸コードの体積分率は49%であった。評価結果を表7に示す。
比較例8:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン成形体
 ポリプロピレンフィルム6枚をアルミ製平板に貼り付けた後、この上に上/下撚数:200/275(T/m)のポリエチレンテレフタレート撚糸コードを100gのテンション下、10mmのピッチで巻きつけた。次に、この撚糸コードの上にフィルム6枚を貼り付けた後、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度210℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレンフィルムを溶融し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードにポリプロピレンを浸透させた。その後、加圧した状態で冷却し、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン一体成形体を得た。成形体の厚みは0.4mmで、撚糸コードの体積分率は5%であった。繊維内へのポリプロピレンの含浸度は体積分率で60%であった。得られた成形体から、無撚糸コード方向を基準として、引張試験片を切り出して評価した。また、成形体を無撚糸コード0度方向、90度方向、0度方向と重ねた後に再度加熱加圧し、その後加圧した状態で冷却することによりポリエチレンテレフタレート無撚糸コード/ポリプロピレンの3プライ成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmで、撚糸コードの体積分率は5%であった。評価結果を表7に示す。
比較例9:ポリエチレンナフタレート成形体
 ポリエチレンナフタレート50枚を積層し、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度280℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンナフタレートを溶融し、その後、加圧した状態で冷却することによりポリエチレンナフタレートの成形体を得た。成形体の厚みは1.2mmであった。評価結果を表7に示す。
実施例52:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 複合材料の作製
 片面にポリアミド6フィルムを6枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードを均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を得た。樹脂含浸度は30%、厚みは0.3mm、繊維の体積分率は40%であった。得られた一方向材から繊維方向を基準として引張試験片を切り出して評価した。また、一方向材の繊維方向を基準として、0度方向、90度方向、0度方向と重ね、適当なサイズに切り出した後に30cm×20cmの金型を用いて再度加熱加圧することにより、複合材料を得た。厚みは1.0mmであった。この複合材料から衝撃試験片を切り出して評価した。評価結果を表8に示した。
実施例53:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 複合材料の作製
 プレス成形における最大圧力を2.0MPaとした以外は、実施例52と同様に処理を行い、樹脂含浸度95%、厚み0.3mm、繊維体積分率は40%のポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を含む複合材料を得た。評価結果を表8に示した。
実施例54:ポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6樹脂 複合材料の作製
 片面にポリアミド6フィルムを6枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、目付が200g/mのポリエチレンテレフタレート織物を1枚貼り付けた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート織物の二方向材を得た。樹脂含浸度は30%、厚みは0.3mm、繊維の体積分率は40%であった。得られた二方向材から経糸方向を基準として引張試験片を切り出して評価した。また、二方向材の繊維軸を合わせて3枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて再度加熱加圧することにより、複合材料を得た。厚みは1.0mmであった。この複合材料から衝撃試験片を切り出して評価した。評価結果を表8に示した。
実施例55:ポリエチレンテレフタレート編物/ポリアミド6樹脂 複合材料の作製
 織物を編物に変更した以外は実施例54と同様の処理を行い、樹脂含浸度30%、厚み0.3mm、繊維体積分率40%のポリエチレンテレフタレート編物の二方向材を含む複合材料を得た。評価結果を表8に示した。
実施例56:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂 複合材料の作製
 片面にポリプロピレンフィルムを5枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、ポリエチレンテレフタレート撚糸コードを均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレン樹脂が一部含浸したポリエチレンテレフタレート撚糸コードの一方向材を得た。樹脂含浸度は30%、厚みは0.3mm、繊維の体積分率は40%であった。得られた一方向材から繊維方向を基準として引張試験片を切り出して評価した。また、一方向材の繊維方向を基準として、0度方向、90度方向、0度方向と重ね、適当なサイズに切り出した後に30cm×20cmの金型を用いて再度加熱加圧することにより、複合材料を得た。厚みは1.0mmであった。この複合材料から衝撃試験片を切り出して評価した。評価結果を表8に示した。
上記のように、実施例1から実施例56で作製した成形体は、比較例1から比較例9の成形体と対比して、優れた強度と耐衝撃性(エネルギー吸収性)を併せ持っていることを示した。特に、比較例3のポリカーボネート樹脂は、熱可塑性樹脂の中で最も耐衝撃性が高い素材と言われているが、本発明の実施例1から実施例56の成形体は、このポリカーボネート樹脂よりも優れた特性を有した。このことは、補強材として用いた有機長繊維の効果であることは明白である。また、成形条件を調整して有機長繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸し、繊維束内部は熱可塑性樹脂の含浸度を調整することにより、耐衝撃性は更に向上した。
参考例1:炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリアミド6フィルムを5枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、炭素繊維を均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度260℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6樹脂が部分含浸した炭素繊維一方向材を得た。次に、部分含浸一方向材を同じ繊維方向となるよう3枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度260℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、炭素繊維が一方向の高剛性材を得た。樹脂の含浸度は99%であった。厚みは0.5mm、繊維の体積分率は50%であった。この成形品を用いて繊維方向(0度方向)の引張試験と圧縮試験を行った。また、部分含浸一方向材を0度方向、90度方向、0度方向に重ねた後に再度加熱加圧して0度/90度積層の高剛性材を得た。成形体の厚みは0.5mmで、繊維の体積分率は50%であった。この0度/90度積層体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表9に示す。
参考例2:炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 部分含浸におけるポリアミド6フィルムの枚数を7枚とした以外は、参考例1と同様に処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み0.5mm、繊維体積分率40%の炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表9に示す。
参考例3:炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 30cm×20cmの金型を用いたプレス成形における最大圧力を2.5MPaとした以外は、参考例1と同様に処理を行い、樹脂含浸度92%、厚み0.5mm、繊維体積分率は50%の炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表9に示す。
参考例4:炭素繊維短繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 カット長10mmの炭素短繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリアミド6フィルムを5枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度260℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6樹脂が部分含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を3枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度260℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは0.5mm、繊維の体積分率は50%であった。評価結果を表9に示す。
参考例5:炭素繊維織物/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリアミド6フィルムを5枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、目付が200g/mの炭素繊維織物を1枚貼り付けた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度260℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリアミド6樹脂が部分含浸した炭素繊維二方向材を得た。次に、部分含浸二方向材を繊維軸を合わせて3枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度260℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維が二方向の高剛性材を得た。厚みは0.5mm、繊維の体積分率は50%であった。評価結果を表9に示す。
参考例6:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリプロピレンフィルムを4枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、炭素繊維を均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度220℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレン樹脂が部分含浸した炭素繊維一方向材を得た。次に、部分含浸一方向材を同じ繊維方向となるよう3枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度220℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維が一方向の高剛性材を得た。厚みは0.5mm、繊維の体積分率は50%であった。この成形品を用いて繊維方向(0度方向)の引張試験と圧縮試験を行った。また、部分含浸一方向材を0度方向、90度方向、0度方向に重ねた後に再度加熱加圧して0度/90度積層の高剛性材を得た。成形体の厚みは0.5mmで、繊維の体積分率は50%であった。この0度/90度積層体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表9に示す。
参考例7:ガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維をガラス繊維に変えた以外は、参考例1と同様に処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み0.5mm、繊維体積分率50%のガラス繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表9に示す。
参考例8:アラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維をアラミド繊維に変えた以外は、参考例1と同様に処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み0.5mm、繊維体積分率50%のアラミド繊維が一方向の高剛性材をと0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表9に示す。
参考例9:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 一方向材作製時のポリプロピレンフィルムを9枚とし、高剛性材作製時の積層枚数を9枚とした以外は参考例6と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率31%の炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表10に示す。
参考例10:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 一方向材作製時のポリプロピレンフィルムを9枚とし、高剛性材作製時の積層枚数を9枚、プレス成形圧を2MPaとした以外は参考例6と同様の処理を行い、樹脂含浸度91%、厚み1.5mm、繊維体積分率31%の炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表10に示す。
参考例11~13:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 使用するポリプロピレンフィルム枚数、高剛性材作製時の積層枚数を変えて参考例6と同様の処理を行い、各種の炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表10に示す。
参考例14:炭素繊維短繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 カット長20mmの炭素短繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリプロピレンフィルムを6枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度220℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリプロピレン樹脂が部分含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を9枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度220℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.5mm、繊維の体積分率は40%であった。評価結果を表10に示す。
参考例15~19:炭素繊維短繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 使用する炭素繊維の繊度、目付量、ポリプロピレンフィルム枚数、高剛性材作製時の積層枚数、プレス成形圧を変えて参考例14と同様の処理を行い、各種の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。これらの評価結果を表10と11に示した。
参考例20:炭素繊維短繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維短繊維のカット長を50mm、部分含浸等方材作製時のポリプロピレンフィルム枚数を9枚として参考例14と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例21:炭素繊維短繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維短繊維のカット長を5mm、部分含浸等方材作製時のポリプロピレンフィルム枚数を9枚として参考例14と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例22:ガラス繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維をガラス繊維に変え、ポリプロピレンフィルム枚数を9枚、高剛性材作製時の積層枚数を9枚として参考例6と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%のガラス繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例23:アラミド繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維をアラミド繊維に変え、ポリプロピレンフィルム枚数を9枚、高剛性材作製時の積層枚数を9枚として参考例6と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%のアラミド繊維が一方向の高剛性材をと0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例24、25:炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 使用するポリアミド6フィルム枚数、高剛性材作製時の積層枚数を変えて参考例1と同様の処理を行い、繊維体積分率と厚みが異なる炭素繊維が一方向の高剛性材と0度/90度積層の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例26:炭素繊維織物/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 使用するポリアミド6フィルム枚数、高剛性材作製時の積層枚数を変えて参考例5と同様の処理を行い、繊維体積分率と厚みが異なる炭素繊維が二方向の高剛性材を得た。評価結果を表11に示す。
参考例27~31:炭素繊維短繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 使用する炭素繊維短繊維のカット長を20mmとし、炭素繊維の繊度、目付量、ポリアミド6フィルム枚数、高剛性材作製時の積層枚数、プレス成形圧を変えて参考例4と同様の処理を行い、各種の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。評価結果を表12に示した。
参考例32:炭素繊維短繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維短繊維のカット長を50mm、部分含浸等方材作製時のポリプロピレンフィルム枚数を9枚、高剛性材作製時の積層枚数を9枚として参考例4と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。評価結果を表12に示した。
参考例33:炭素繊維短繊維/ポリアミド6樹脂 高剛性材の作製
 炭素繊維短繊維のカット長を5mm、部分含浸等方材作製時のポリプロピレンフィルム枚数を9枚、高剛性材作製時の積層枚数を9枚として参考例4と同様の処理を行い、樹脂含浸度99%、厚み1.5mm、繊維体積分率30%の炭素繊維等方性の高剛性材を得た。評価結果を表12に示した。
参考例34:炭素繊維長繊維/ポリカーボネート樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリカーボネートフィルムを3枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、炭素繊維を均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度300℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリカーボネート樹脂が部分含浸した炭素繊維一方向材を得た。次に、部分含浸一方向材を同じ繊維方向となるよう9枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度300℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、炭素繊維が一方向の高剛性材を得た。樹脂の含浸度は99%であった。厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。この成形品を用いて繊維方向(0度方向)の引張試験と圧縮試験を行った。また、部分含浸一方向材を0度方向、90度方向、0度方向と交互に9枚重ねた後に再度加熱加圧して0度/90度積層の高剛性材を得た。成形体の厚みは1.5mmで、繊維の体積分率は30%であった。この0度/90度積層体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表12に示した。
参考例35:炭素繊維短繊維/ポリカーボネート樹脂 高剛性材の作製
 カット長20mmの炭素短繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリカーボネートフィルムを3枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度300℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリカーボネート樹脂が部分含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を9枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度300℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。評価結果を表12に示した。
参考例36:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリエチレンテレフタレートフィルムを11枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、炭素繊維を均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度290℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレート樹脂が部分含浸した炭素繊維一方向材を得た。次に、部分含浸一方向材を同じ繊維方向となるよう9枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度290℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、炭素繊維が一方向の高剛性材を得た。樹脂の含浸度は99%であった。厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。この成形品を用いて繊維方向(0度方向)の引張試験と圧縮試験を行った。また、部分含浸一方向材を0度方向、90度方向、0度方向と交互に9枚重ねた後に再度加熱加圧して0度/90度積層の高剛性材を得た。成形体の厚みは1.5mmで、繊維の体積分率は30%であった。この0度/90度積層体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表13に示した。
参考例37:炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂 高剛性材の作製
 カット長20mmの炭素短繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリエチレンテレフタレートフィルムを11枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度290℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンテレフタレート樹脂が部分含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を9枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度290℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。評価結果を表13に示した。
参考例38:炭素繊維長繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂 高剛性材の作製
 片面にポリエチレンナフタレートフィルムを11枚貼った40cm×30cmサイズのアルミ板に、炭素繊維を均一の厚さで200g/mの目付となるよう巻きつけた。このアルミ板を名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度300℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンナフタレート樹脂が部分含浸した炭素繊維一方向材を得た。次に、部分含浸一方向材を同じ繊維方向となるよう9枚重ね、適当なサイズに切り出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度290℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、炭素繊維が一方向の高剛性材を得た。樹脂の含浸度は99%であった。厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。この成形品を用いて繊維方向(0度方向)の引張試験と圧縮試験を行った。また、部分含浸一方向材を0度方向、90度方向、0度方向と交互に9枚重ねた後に再度加熱加圧して0度/90度積層の高剛性材を得た。成形体の厚みは1.5mmで、繊維の体積分率は30%であった。この0度/90度積層体から落錘衝撃試験片と高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表13に示した。
参考例39:炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂 高剛性材の作製
 カット長20mmの炭素短繊維24gを40cm×30cmのアルミ板に均一な厚さになるよう散布した。この上にポリエチレンナフタレートフィルムを11枚置き、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度300℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することによりポリエチレンナフタレート樹脂が部分含浸した炭素繊維等方材を得た。次に、部分含浸等方材を9枚重ね、適当なサイズに切出した後、30cm×20cmの金型を用いて最高温度300℃、最大圧力3.0MPaで20分間加熱加圧することにより、樹脂の含浸度を99%まで高めた炭素繊維の等方材を得た。炭素繊維等方性の高剛性材の厚みは1.5mm、繊維の体積分率は30%であった。評価結果を表13に示した。
参考例1から39の高剛性材は、引張試験と圧縮試験の結果、強度と弾性率に優ねた材料であった。
実施例57:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例52のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂複合材料をコア材として、参考例1の炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、炭素繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表14に示した。
実施例58:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例53のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6複合材料をコア材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表14に示した。
実施例59:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例54のポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6樹脂複合材料をコア材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート織物/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表14に示した。
実施例60:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート編物/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例55のポリエチレンテレフタレート編物/ポリアミド6樹脂複合材料をコア材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート編物/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表14に示した。
比較例10 炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 二方向性高剛性材の作製
 参考例1の炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材を、繊維軸方向を基準として0度方向、90度方向、90度方向、0度方向に4枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより各層の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂の二方向性の高剛性材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mmであった。得られた二方向性高剛性材から、一方の繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表14に示した。
比較例11:炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリアミド6フィルムを44枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリアミド6の成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリアミド6成形品をコア材として、参考例1の炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、炭素繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表14に示した。
実施例61:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 複合材料の作製
 実施例52のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂複合材料を2枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより界面を溶着して、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂の複合材料を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mmであった。得られた複合材料から、経糸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表15に示した。
実施例62:ポリアミド6樹脂/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード サンドイッチ材の作製
 ポリアミド6フィルムを22枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリアミド6の成形品を得た。厚みは0.5mmであった。得られたポリアミド6成形品をスキン材として、実施例52のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂複合材料のコア材を挟んだものを30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、ポリアミド6樹脂/ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、経糸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表15に示した。
実施例63:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例2の炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、炭素繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表15に示す。
実施例64:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例3の炭素繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表15に示した。
実施例65:炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例4の炭素繊維短繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表15に示した。
実施例66:炭素繊維織物/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例5の炭素繊維織物/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、炭素繊維織物/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。評価結果を表15に示した。
実施例67:炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例56のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂複合材料をコア材として、参考例6の炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、炭素繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表16に示す。
比較例12:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 二方向性高剛性材の作製
 参考例6の炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂高剛性材を、繊維軸方向を基準として0度方向、90度方向、90度方向、0度方向に4枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより各層の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂の二方向性の高剛性材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mmであった。得られた二方向性高剛性材から、一方の繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表16に示す。
実施例68:ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂 複合材料の作製
 実施例56のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂複合材料を2枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより界面を溶着して、ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂の複合材料を得た。複合材料の厚みは2.0mmであった。得られた複合材料から、繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表16に示す。
比較例13:炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリプロピレンフィルムを38枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリプロピレンの成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリプロピレン成形品をコア材として、参考例6の炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維長繊維/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、炭素繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表16に示す。
実施例69:ポリプロピレン樹脂/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード サンドイッチ材の作製
 ポリプロピレンフィルムを19枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリプロピレンの成形品を得た。厚みは0.5mmであった。得られたポリプロピレン成形品をスキン材として、実施例56のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂複合材料のコア材を挟んだものを30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度200℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、ポリプロピレン樹脂/ポリエチレンテレフタレート撚糸コードのサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表16に示す。
実施例70:ガラス繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例7のガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、ガラス繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、ガラス繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
比較例14:ガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 二方向性高剛性材の作製
 参考例7のガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材を、繊維軸方向を基準として0度方向、90度方向、90度方向、0度方向に4枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより各層の界面を溶着して、ガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂の二方向性の高剛性材を得た。高剛性材の厚みは2.0mmであった。得られた二方向性高剛性材から、一方の繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
比較例15:ガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリアミド6フィルムを44枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリアミド6の成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリアミド6成形品をコア材として、参考例7のガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、ガラス繊維長繊維/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、ガラス繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
実施例71:アラミド繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 参考例8のアラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材をスキン材とした以外は、実施例57と同様の処理を行い、アラミド繊維長繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、アラミド繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
比較例16:アラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 二方向性高剛性材の作製
 参考例8のアラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材を、繊維軸方向を基準として0度方向、90度方向、90度方向、0度方向に4枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより各層の界面を溶着して、アラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂の二方向性の高剛性材を得た。高剛性材の厚みは2.0mmであった。得られた二方向性高剛性材から、一方の繊維軸方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
比較例17:アラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリアミド6フィルムを44枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリアミド6の成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリアミド6成形品をコア材として、参考例8のアラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度240℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、アラミド繊維長繊維/ポリアミド6樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは2.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、アラミド繊維方向を基準として引張試験片と圧縮試験片を切り出して評価した。同様に、サンドイッチ材から落錘試験片と高速打抜き試験片も切り出して評価した。評価結果を表17に示す。
実施例72:炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例42のポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリカーボネート樹脂複合材料をコア材として、参考例35の炭素繊維短繊維/ポリカーボネート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート撚糸コード/ポリプロピレン樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
比較例18:炭素繊維短繊維/ポリカーボネート樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリカーボネートフィルムを11枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリカーボネートの成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリカーボネート成形品をコア材として、参考例35の炭素繊維短繊維/ポリカーボネート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度250℃、最大圧力0.5MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/ポリカーボネート樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
実施例73:炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンテレフタレート樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例49のポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンテレフタレート樹脂複合材料をコア材として、参考例37の炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンテレフタレート樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
比較例19:炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリエチレンテレフタレートフィルムを44枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリエチレンテレフタレートの成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリエチレンテレフタレート成形品をコア材として、参考例37の炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度270℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/ポリエチレンテレフタレート樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
実施例74:炭素繊維短繊維/高融点ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンナフタレート樹脂 サンドイッチ材の作製
 実施例51の高融点ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンナフタレート樹脂複合材料をコア材として、参考例39の炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度280℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/高融点ポリエチレンナフタレート撚糸コード/ポリエチレンナフタレート樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
比較例20:炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂 サンドイッチ材の作製
 ポリエチレンナフタレートフィルムを44枚積層して30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度280℃、最大圧力2.0MPaで10分間加熱加圧することにより、ポリエチレンナフタレートの成形品を得た。厚みは1.0mmであった。得られたポリエチレンナフタレート成形品をコア材として、参考例39の炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂高剛性材のスキン材2枚で挟んだものを、30cm×20cmの金型に仕込み、名機製作所製ホットプレスMHPC型を用いて、最高温度280℃、最大圧力0.2MPaで10分間加熱加圧することによりスキン材とコア材の界面を溶着して、炭素繊維短繊維/ポリエチレンナフタレート樹脂のサンドイッチ材を得た。サンドイッチ材の厚みは4.0mm、コア材の体積分率は50%であった。得られたサンドイッチ材から、引張試験片、圧縮試験片、落錘試験片、高速打抜き試験片を切り出して評価した。評価結果を表18に示す。
参考例の高剛性材は、引張試験と圧縮試験の結果、強度と弾性率に優れた材料であった。また、実施例の複合材料は衝撃吸収材であり、エネルギー吸収性に富んだ材料であった。これらの高剛性材と複合材料を組み合わせた実施例57~60、63~67、70~74のサンドイッチ材は両者の長所を併せ持ち、強度と剛性の力学的強度に優れ、更に耐衝撃性にも優れた材料となった。このようなサンドイッチ材を成形した成形品は産業資材用途全般に有用であり、特に自動車用構造部品、外装部品、内装部品に有用である。
以下表1~表18に得られた複合材料およびサンドイッチ材の評価結果を示す。
 1 打抜き方向
 2 ストライカー
 3 開口部
 4 試験片の押え治具
 5 試験片
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Claims (14)

  1.  融点が200℃以上の有機長繊維と熱可塑性樹脂とからなる複合材料であって、有機長繊維の形態が、撚糸コード、または撚糸コードで構成される織物あるいは編物であることを特徴とする複合材料。
  2.  有機長繊維の融点が250℃以上である請求項1に記載の複合材料。
  3.  有機長繊維がマルチフィラメントであり、その繊維束間は実質的に熱可塑性樹脂が含浸していることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。
  4.  有機長繊維の繊維束内部は、実質的に熱可塑性樹脂が未含浸であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。
  5.  有機長繊維と熱可塑性樹脂の体積比が、有機長繊維100部に対し、熱可塑性樹脂が20部から900部であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。
  6.  複合材料中の厚み10mm当たりの有機長繊維の目付量が1000~12000g/mである請求項1に記載の複合材料。
  7.  撚糸コードの撚数が、1mあたり10~1000回であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。
  8.  有機長繊維がポリエステル長繊維またはナイロン長繊維である請求項1に記載の複合材料。
  9.  ポリエステル長繊維がポリアルキレンテレフタレートおよび/またはポリアルキレンナフタレートをポリエステル中の95モル%以上の成分とすることを特徴とする請求項8に記載の複合材料。
  10.  熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。
  11.  試験速度11m/sec、試験片押え治具の開口部径40mm、直径10mmストライカーによる高速打抜試験における吸収エネルギーが10J以上である請求項1記載の複合材料。
  12.  下記式(1)で定義される比弾性(E)が2.5以上の強化繊維を含む繊維強化複合材料からなる高剛性材をスキン材とし、請求項1記載の複合材料をコア材とするサンドイッチ材。
    E=M/D/9.8    (1)
    ここで、Eは比弾性、Mは繊維の弾性率(MPa)、Dは繊維の密度(g/cm)である。
  13.  高剛性材の強化繊維が炭素繊維、アラミド繊維、およびガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項12に記載のサンドイッチ材。
  14.  スキン材とコア材との体積比が、スキン材100部に対し、コア材が40~9900部である請求項12に記載のサンドイッチ材。
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