JP2012184286A - 繊維強化プラスチック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】重量を増加することなく、剛性、耐衝撃性に優れた繊維強化プラスチック及びその製造方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂中に炭素繊維、および、耐熱有機繊維を強化材として含んでなる繊維強化プラスチックであって、以下（１）および（２）を同時に満たし、かつ、熱可塑性樹脂中において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡していることを特徴とする繊維強化プラスチックとする。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
また、炭素繊維、耐熱有機繊維、および、熱可塑性繊維を以下（１）および（２）を同時に満たす不織布を成形し、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧し、繊維強化プラスチックの製造する。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
【選択図】なし
【解決手段】熱可塑性樹脂中に炭素繊維、および、耐熱有機繊維を強化材として含んでなる繊維強化プラスチックであって、以下（１）および（２）を同時に満たし、かつ、熱可塑性樹脂中において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡していることを特徴とする繊維強化プラスチックとする。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
また、炭素繊維、耐熱有機繊維、および、熱可塑性繊維を以下（１）および（２）を同時に満たす不織布を成形し、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧し、繊維強化プラスチックの製造する。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
【選択図】なし
Description
本発明は、優れた剛性、耐衝撃性を有する軽量な繊維強化プラスチックおよびその製造方法を提供するものである。
炭素繊維を強化材として使用した複合材料は、引張強度・引張弾性率が高く、線膨張係数が小さいので寸法安定性に優れることおよび、耐熱性、耐薬品性、耐疲労特性、耐摩耗性、電磁波シールド性、Ｘ線透過性にも優れることから、炭素繊維を強化材として使用した繊維強化プラスチックは、自動車、スポーツ・レジャー、航空・宇宙、一般産業用途に幅広く適用されている。
しかしながら、かかる耐衝撃性繊維強化プラスチックは、剛性に優れるが耐衝撃性に劣る問題があった。耐衝撃性向上のために、繊維強化プラスチックをセラミックスあるいは金属と積層する複合体構造などが提案されているが、一般的にこれらの複合構造体は重量増加を伴うものであった。
また、炭素繊維に耐衝撃性に優れる他の有機繊維を併用することにより、耐衝撃性が向上することも提案されている。他の有機繊維の併用方法としては、炭素繊維フィラメントと他の有機繊維を混編、混織する方法や、炭素繊維および他の繊維をフィラメント状態のまま開繊し、シート状にしたものを積層した後、マトリックス樹脂のシート材とともにプレス等の技術手段により成型する方法、あるいは、炭素繊維および他の繊維を６ｍｍ以下の長さにカッティングしたカットファイバーを熱可塑性樹脂にコンパウンドの後、射出成型する方法などが挙げられる（特許文献１及び２等）。
フィラメント繊維による成型方法の場合、強度、剛性の高いハイグレードな繊維強化プラスチックの製造が可能であるものの、成型にかかるコストが非常に高く、一部の用途にのみ展開されているのが実状である。一方、射出成型を用いる方法では、加工特性に優れ、安価な繊維強化プラスチックが製造できるものの、添加する繊維が短くなり、剛性、耐衝撃性の面で十分な性能を得ることが困難であった。
本発明の目的は、重量を増加することなく、剛性、耐衝撃性に優れた繊維強化プラスチック及びその製造方法を提供することにある。
本発明者が、検討した結果、炭素繊維と、耐熱有機繊維とを特定の形態で、強化繊維としてプラスチック中に配した繊維強化プラスチックは、剛性や耐衝撃性が著しく向上することを見出した。また、炭素繊維、耐熱有機繊維、熱可塑性繊維を巧みに組み合わせた不織布を用いて成形を行うことで、上記繊維強化プラスチックを容易に成形できることを見出した。
かくして本発明によれば、熱可塑性樹脂中に炭素繊維および耐熱有機繊維を強化材として含んでなる繊維強化プラスチックであって、以下（１）および（２）を同時に満たし、かつ、熱可塑性樹脂中において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡していることを特徴とする繊維強化プラスチックが提供される。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
また、炭素繊維、耐熱有機繊維、および、熱可塑性繊維を以下（１）および（２）を同時に満たす不織布を成形し、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法が提供される。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
本発明の繊維強化プラスチックは、無機繊維が高い剛性を、耐熱有機繊維が耐衝撃吸収性を示すだけでなく、かつ両方の繊維がプラスチック中で交絡していることによるクッション的な相乗効果により、衝撃吸収が格段に向上している。
また、本発明の製造方法によれば、射出成形のように炭素繊維が切断されて短くなり、前記の無機繊維と耐熱有機繊維との交絡を成形できず、かつ、十分な強度や弾性率が発揮できないといった問題が発生しない。また、加熱加圧前の不織布の状態では、熱可塑性樹脂が繊維の形状で他の繊維間に存在するため、これが溶融して十分に無機繊維や耐熱有機繊維の隙間に浸透し、強度、弾性率、耐衝撃性を有する繊維強化プラスチックを容易に得ることができる。
上記目的を達成する本発明は、次に記載のものである。すなわち、熱可塑性樹脂中に炭素繊維および耐熱有機繊維を強化材として含んでなる繊維強化プラスチックである。
本発明で用いる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が例示でき、取扱性能、製造工程通過性能に適したＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。また、上記炭素繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、弾性率２００ＧＰａ以上であることが好ましい。
本発明で用いる炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が例示でき、取扱性能、製造工程通過性能に適したＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。また、上記炭素繊維は、引張強度３０００ＭＰａ以上、弾性率２００ＧＰａ以上であることが好ましい。
一方、本発明で用いる耐熱有機繊維としては、融点または軟化点が２５０℃以上、好ましくは３００℃以上の樹脂からなる繊維であることが望ましく、例えば、芳香族ポリアミド（アラミド）、芳香族ポリエーテルアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどを好ましく採用することができる。なかでも耐衝撃性、生産性、価格などからアラミド繊維が好ましい。
また、上記アラミド繊維は、芳香族ジカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分、もしくは芳香族アミノカルボン酸成分から構成される芳香族ポリアミド、又はこれらの芳香族共重合ポリアミドからなるポリマーであり、例えばポリパラフェニレンテレフタルアミド、コポリパラフェニレン・３，４‘−オキシジフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミドなどが例示できる。
上記の炭素繊維および耐熱有機繊維の繊維直径は、５〜４０μｍが好ましく、１０〜３５μｍがより好ましい。繊維直径が５μｍ未満では得られる繊維強化プラスチックの強度や弾性率が低下する傾向にあり、一方、４０μｍを超えると繊維を交絡させ難くなる傾向にある。なお、炭素繊維と耐熱有機繊維の繊維直径は同じであっても異なっていてもよい。
また、炭素繊維および耐熱有機繊維は、長繊維であっても短繊維であっても良いが、短繊維の場合は、高い耐衝撃性を実現するため、繊維長は２０ｍｍ以上であることが好ましく、２０〜４００ｍｍがより好ましく、２０〜１５０ｍｍがさらに好ましい。繊維長が２０ｍｍ未満では、繊維が交絡した構造となり難い傾向がある。
本発明においては、炭素繊維と耐熱有機繊維は、一方が短繊維、他方が長繊維であってもかまわず、その場合、耐熱有機繊維が長繊維であることが好ましい。また、上記繊維強化プラスチックを後述する方法で製造する場合は、両者を交絡させる上での加工性からいずれも短繊維であることが好ましい。
また、本発明における熱可塑性樹脂としては、ポリプロプピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく使用される。
また、本発明における熱可塑性樹脂としては、ポリプロプピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく使用される。
本発明においては、上記繊維強化プラスチックが、以下（１）および（２）を同時に満たし、かつ、熱可塑性樹脂中において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡していることが肝要である。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０
本発明において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡している必要がある。ここで、交絡とは、繊維強化プラスチックの断面において、該厚さの半分以上の長さにわたって該厚さ方向（厚さ方向に対して±４５°以内を含む）に配列して、炭素繊維と耐熱有機繊維とが合計で５本以上接して集束している繊維束が１本／ｃｍ２以上存在することをいう。これによって、熱可塑性樹脂中に炭素繊維と耐熱有機繊維とが交絡せずに含有される繊維強化プラスチックと対比し、高い剛性や耐衝撃性を発揮することができる。かかる観点から、上記交絡の状態としては、炭素繊維および耐熱有機繊維とが不織布形状として互いの繊維が交絡していることが好ましい。
また、上記（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量の比９０：１０〜４０：６０において、炭素繊維の重量が少ない場合は、十分な剛性、すなわち曲げ強度や曲げ弾性率が得られず、一方、耐熱有機繊維の重量が少ない場合は、十分な耐衝撃性が得られない。上記比は、好ましくは、炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝７０：３０〜４０：６０である。
さらに、上記（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量の比５：９５〜７０：３０において、炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量が少ない場合、十分な剛性、すなわち曲げ強度や曲げ弾性率が得られず、一方、熱可塑性樹脂の重量が少ない場合は、繊維強化プラスチックの成形が困難となり安定した品質のプラスチックとなり難い。上記比は、好ましくは、炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝２０：８０〜６０：４０である。
以上に説明した本発明の繊維強化プラスチックは次の方法により製造することができる。すなわち、炭素繊維、耐熱有機繊維、および、熱可塑性繊維を以下（１）および（２）を同時に満たす不織布を成形し、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧する製造方法である。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０
上記不織布の成形は、一般的な乾式不織布法、湿式不織布法のいずれも採用可能である。剛性、耐衝撃性がより向上した繊維強化プラスチックとする観点からは、炭素繊維や耐熱有機繊維の繊維長が長いことが有益であり、この場合、乾式不織布法にて作成することがより好ましい。また、上記乾式不織布の成形においては、繊維を開繊機、カードなどの工程により両繊維を一方向に引き揃えることにより、特定方向における剛性、耐衝撃性をより向上させる。さらに、これを積層して自由に強度設計等が可能となる。
一方、湿式不織布法も用いた場合、得られる繊維強化プラスチックの剛性面では劣る傾向にあるものの、黒鉛、セラミックなどに代表されるフィーラーを同時に添加することにより、耐熱性、導電性、蓄熱性、伝熱性、電磁波遮蔽性などの新たな機能を追加した繊維強化プラスチックの作成が可能であり、非常に有用である。
成形した不織布は、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧することにより、熱可塑性繊維を溶融して、これをマトリックスである熱可塑性樹脂とし、炭素繊維と耐熱有機繊維で強化された繊維強化プラスチックとすることができる。
したがって、上記（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量比を９０：１０〜４０：６０とし、同じ重量比で炭素繊維および耐熱有機繊維を含む前記繊維強化プラスチックを得ることができる。また、同様に、（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０とし、熱可塑性繊維を溶解して、炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量比が５：９５〜７０：３０である前記繊維強化プラスチックを得ることができる。なお、好ましくは、（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝７０：３０〜４０：６０であり、（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝２０：８０〜６０：４０である。
上記の加熱しかつ加圧する成型方法としては、プレス成型、スタンパブル成型などが好適例として示されるが、一般的な熱圧成型法は全て適用可能である。
熱可塑性繊維の融点または軟化点は、３００℃以下が好ましく、２８０℃以下がより好ましく、２５０℃以下がさらに好ましい。短時間の加熱、加圧加工であれば、耐熱有機繊維の融点又は軟化点を越える成形温度でも、物性を損なうことなく繊維強化プラスチックの成形が可能である場合があるが、耐熱有機繊維の融点又は軟化点より、融点又は軟化点の低い熱可塑繊維を用いることが望ましい。
熱可塑性繊維の融点または軟化点は、３００℃以下が好ましく、２８０℃以下がより好ましく、２５０℃以下がさらに好ましい。短時間の加熱、加圧加工であれば、耐熱有機繊維の融点又は軟化点を越える成形温度でも、物性を損なうことなく繊維強化プラスチックの成形が可能である場合があるが、耐熱有機繊維の融点又は軟化点より、融点又は軟化点の低い熱可塑繊維を用いることが望ましい。
上記製造方法では、強化材である炭素繊維および耐熱有機繊維を予めマトリックスである熱可塑性繊維と混合して不織布とすることにより、均一な基材を作成可能であり、例えばポリカーボネート樹脂のように溶融時の粘度が高い樹脂であっても、強化繊維近傍にマトリックスが存在するため、強化繊維である炭素繊維および耐熱有機繊維と該樹脂が容易に密着させることが可能となり、十分に溶融した樹脂を強化繊維に含浸させることができる。
熱可塑性繊維を構成する熱可塑性樹脂のＩＳＯ １１３３に準拠して３００℃、荷重１．２ｋｇにて測定したメルトボリュームフローレイトが１６〜６０ｃｍ３／１０分であることが好ましく、かかる溶融時の粘度を有するものでも強化繊維への樹脂含浸を可能となり、さらに得られる繊維強化プラスチックの剛性、耐衝撃性を向上させることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
（１）繊維長、繊度
ＪＩＳ Ｌ １０１５に準拠して測定した。
（２）繊径
キーエンス社製光学顕微鏡ＤＥＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＶＨＸ−１０００を用い１０００倍で繊維断面の直径を１０本測定し、その平均値とした。
（３）繊維の引張強度、弾性率
ＡＳＴＭ Ｄ８８５に準拠して測定した。
（４）ポリカーボネート樹脂のメルトボリュームフローレイト
ＩＳＯ １１３３に準拠して３００℃、荷重１．２ｋｇにて測定した。
（５）各繊維の融点、軟化点、熱分解開始温度
株式会社リガク社製示差熱分析装置ＴＡＳ２００にて窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分にて測定し算出した。
（６）繊維強化プラスチックの曲げ強度、弾性率
ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠し、厚さ５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を用いて、支点間距離８０ｍｍでの３点曲げにて測定した。
（７）繊維強化プラスチックのシャッピー衝撃吸収値
ＪＩＳ Ｋ ７１１１に準拠し、厚さ２ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を用いて測定した。
（８）繊維交絡数
厚さ方向に切断した繊維強化プラスチックの切断面を、走査型電子顕微鏡（倍率：１２倍）にて観察し、繊維強化プラスチックの厚さの半分以上の長さにわたって、厚さ方向（厚さ方向に対し、±４５°以内の方向を含む）に配列している、炭素繊維と耐熱有機繊維のとが合計で５本以上互いに接して集束した繊維束の本数を数えて１ｃｍ２あたりの本数で表わした。
（１）繊維長、繊度
ＪＩＳ Ｌ １０１５に準拠して測定した。
（２）繊径
キーエンス社製光学顕微鏡ＤＥＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＶＨＸ−１０００を用い１０００倍で繊維断面の直径を１０本測定し、その平均値とした。
（３）繊維の引張強度、弾性率
ＡＳＴＭ Ｄ８８５に準拠して測定した。
（４）ポリカーボネート樹脂のメルトボリュームフローレイト
ＩＳＯ １１３３に準拠して３００℃、荷重１．２ｋｇにて測定した。
（５）各繊維の融点、軟化点、熱分解開始温度
株式会社リガク社製示差熱分析装置ＴＡＳ２００にて窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分にて測定し算出した。
（６）繊維強化プラスチックの曲げ強度、弾性率
ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠し、厚さ５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を用いて、支点間距離８０ｍｍでの３点曲げにて測定した。
（７）繊維強化プラスチックのシャッピー衝撃吸収値
ＪＩＳ Ｋ ７１１１に準拠し、厚さ２ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を用いて測定した。
（８）繊維交絡数
厚さ方向に切断した繊維強化プラスチックの切断面を、走査型電子顕微鏡（倍率：１２倍）にて観察し、繊維強化プラスチックの厚さの半分以上の長さにわたって、厚さ方向（厚さ方向に対し、±４５°以内の方向を含む）に配列している、炭素繊維と耐熱有機繊維のとが合計で５本以上互いに接して集束した繊維束の本数を数えて１ｃｍ２あたりの本数で表わした。
［実施例１］
繊維径１２μｍの炭素繊維（東邦テナックス製、引張強度４２００ＭＰａ）を３５ｍｍにカットした繊維と繊維直径１２μｍのアラミド繊維（コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維）（帝人テクノプロダクツ製 テクノーラ（商標）、引張強度３４００ＭＰａ）を５１ｍｍにカットした繊維を重量比で、９０：１０の割合で開繊機にて混合し、強化繊維混合物を得た。
熱可塑性繊維は、ポリカーボネート樹脂（帝人化成製 パンライトＬ−１２２５Ｌ メルトボリュームフローレイト １８ｃｍ３／１０分間）を２９０℃にて溶融押し出しし、直径３０μｍのフィラメントとし、これを５１ｍｍにカットしポリカーボネート繊維（Ｂ）を得た。
上記の強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）を重量比で４０：６０になるように開繊機にて混合した後、カード機にて目付２００ｇ／ｍ２の不織布を作成した。
カード工程を通過させることにより、繊維の引き揃え性を向上させた。上記で得られた不織布を８枚積層し１６００ｇ／ｍ２の繊維積層物を得た。上記積層物を、ニードルパンチ機により３８番針にて針深度１０ｍｍ、５００本／ｍ２の密度で打ち込みをしてニーパン不織布を得た。次いで、予め離型処理を施したステンレス板で挟み、ホットプレス熱盤上にセットした後、同じく予め離型処理を施した鋼製スペーサーを使用して、約２または５ｍｍ厚の繊維強化プラスチックを作成した。なお、このときの成型条件は、成型圧力が５ＭＰａ、成型温度が３００℃であった。
繊維径１２μｍの炭素繊維（東邦テナックス製、引張強度４２００ＭＰａ）を３５ｍｍにカットした繊維と繊維直径１２μｍのアラミド繊維（コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維）（帝人テクノプロダクツ製 テクノーラ（商標）、引張強度３４００ＭＰａ）を５１ｍｍにカットした繊維を重量比で、９０：１０の割合で開繊機にて混合し、強化繊維混合物を得た。
熱可塑性繊維は、ポリカーボネート樹脂（帝人化成製 パンライトＬ−１２２５Ｌ メルトボリュームフローレイト １８ｃｍ３／１０分間）を２９０℃にて溶融押し出しし、直径３０μｍのフィラメントとし、これを５１ｍｍにカットしポリカーボネート繊維（Ｂ）を得た。
上記の強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）を重量比で４０：６０になるように開繊機にて混合した後、カード機にて目付２００ｇ／ｍ２の不織布を作成した。
カード工程を通過させることにより、繊維の引き揃え性を向上させた。上記で得られた不織布を８枚積層し１６００ｇ／ｍ２の繊維積層物を得た。上記積層物を、ニードルパンチ機により３８番針にて針深度１０ｍｍ、５００本／ｍ２の密度で打ち込みをしてニーパン不織布を得た。次いで、予め離型処理を施したステンレス板で挟み、ホットプレス熱盤上にセットした後、同じく予め離型処理を施した鋼製スペーサーを使用して、約２または５ｍｍ厚の繊維強化プラスチックを作成した。なお、このときの成型条件は、成型圧力が５ＭＰａ、成型温度が３００℃であった。
［実施例２］
炭素繊維：アラミド繊維との重量比を４０：６０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
炭素繊維：アラミド繊維との重量比を４０：６０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例３］
強化繊維混合物（Ａ）：ポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を３０：７０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維混合物（Ａ）：ポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を３０：７０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例４］
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を６０：４０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を６０：４０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例５］
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を７０：３０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を７０：３０にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例６］
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１２μｍのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維））とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１２μｍのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維））とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例７］
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１８μｍのポリプロピレン繊維（ＰＰ繊維）とし、プレス成型の温度を２２０℃とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１８μｍのポリプロピレン繊維（ＰＰ繊維）とし、プレス成型の温度を２２０℃とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例８］
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１４μｍのナイロン６６繊維（Ｎｙ６６繊維）とし、プレス成型の温度を２８０℃とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
熱可塑性繊維（Ｂ）を直径１４μｍのナイロン６６繊維（Ｎｙ６６繊維）とし、プレス成型の温度を２８０℃とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［実施例９］
アラミド繊維を直径１４μｍのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維 引張強度５８００ＭＰａ）とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
アラミド繊維を直径１４μｍのポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維 引張強度５８００ＭＰａ）とした以外は実施例４と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例１］
強化繊維として繊維長６ｍｍの炭素繊維および繊維長６ｍｍのアラミド繊維（帝人テクノプロダクツ製テクノーラ）（炭素繊維の重量：アラミド繊維の重量＝４０：６０）を、ポリカーボネート樹脂ペレットに、炭素繊維とアラミド繊維との合計重量（強化繊維の重量）：ポリカーボネート樹脂の重量＝３０：７０として混合し、成型温度３００℃、射出圧力１００ＭＰａ、金型温度１００℃にて射出成型し、厚み２ｍｍまたは５ｍｍの繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維として繊維長６ｍｍの炭素繊維および繊維長６ｍｍのアラミド繊維（帝人テクノプロダクツ製テクノーラ）（炭素繊維の重量：アラミド繊維の重量＝４０：６０）を、ポリカーボネート樹脂ペレットに、炭素繊維とアラミド繊維との合計重量（強化繊維の重量）：ポリカーボネート樹脂の重量＝３０：７０として混合し、成型温度３００℃、射出圧力１００ＭＰａ、金型温度１００℃にて射出成型し、厚み２ｍｍまたは５ｍｍの繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例２］
炭素繊維とアラミド繊維の混合比率を１０：９０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
炭素繊維とアラミド繊維の混合比率を１０：９０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例３］
炭素繊維とアラミド繊維の混合比率を３０：７０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
炭素繊維とアラミド繊維の混合比率を３０：７０にした以外は実施例１と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例４］
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を３：９７にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を３：９７にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例５］
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を７５：２５にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
強化繊維混合物（Ａ）とポリカーボネート繊維（Ｂ）の重量比を７５：２５にした以外は実施例２と同様の処理を実施し、繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例６］
樹脂をポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂：帝人製試作品）とし、成型温度を２７０℃、射出圧力を１００ＭＰａ、金型温度を３０℃に変更した以外は、比較例１と同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
樹脂をポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂：帝人製試作品）とし、成型温度を２７０℃、射出圧力を１００ＭＰａ、金型温度を３０℃に変更した以外は、比較例１と同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例７］
樹脂をポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂：日本ポリプロ社製ノバテックＰＰ）とし、成型温度を２３０℃、射出圧力を６ＭＰａ、金型温度を４０℃に変更した以外は、比較例１を同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
樹脂をポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂：日本ポリプロ社製ノバテックＰＰ）とし、成型温度を２３０℃、射出圧力を６ＭＰａ、金型温度を４０℃に変更した以外は、比較例１を同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
［比較例８］
樹脂をナイロン６６樹脂（Ｎｙ６６樹脂：宇部興産製ＵＢＥナイロン２０２０Ｂ）とし、成型温度を２８０℃、射出圧力１０ＭＰａ、金型温度６０℃に変更した以外は、比較例１を同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
上記実施例及び比較例の結果を表１に示す。
樹脂をナイロン６６樹脂（Ｎｙ６６樹脂：宇部興産製ＵＢＥナイロン２０２０Ｂ）とし、成型温度を２８０℃、射出圧力１０ＭＰａ、金型温度６０℃に変更した以外は、比較例１を同様にして繊維強化プラスチックを作成した。
上記実施例及び比較例の結果を表１に示す。
本発明の繊維強化プラスチックは剛性、耐衝撃性に優れており、補強用、摩擦・摺動用、自動車、船舶などの産業用部品、電気・電子機器、ＡＶ機器、ＯＡ機器、建築用の部品・部材、建材、建具、パッキン類又はシール類などに好適に用いることができる。また、本発明の繊維強化プラスチックの製造方法によれば、上記繊維強化プラスチックを容易に成形することができる。
Claims (8)
- 熱可塑性樹脂中に炭素繊維、および、耐熱有機繊維を強化材として含んでなる繊維強化プラスチックであって、以下（１）および（２）を同時に満たし、かつ、熱可塑性樹脂中において、炭素繊維と耐熱有機繊維とが少なくとも一部で交絡していることを特徴とする繊維強化プラスチック。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性樹脂の重量＝５：９５〜７０：３０ - 炭素繊維および耐熱有機繊維の繊維直径が５〜４０μｍである請求項１に記載の繊維強化プラスチック。
- 炭素繊維および耐熱有機繊維の繊維長が２０〜４００ｍｍである請求項１に記載の繊維強化プラスチック。
- 耐熱有機繊維がアラミド繊維である請求項１に記載の繊維強化プラスチック。
- 熱可塑性樹脂が、ポリプロプピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂から選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の繊維強化プラスチック。
- 炭素繊維および耐熱有機繊維とが不織布形状として互いの繊維が交絡して熱可塑性樹脂中に存在している請求項１記載の繊維強化プラスチック。
- 炭素繊維、耐熱有機繊維、および、熱可塑性繊維を以下（１）および（２）を同時に満たす不織布を成形し、これを熱可塑性繊維の融点または軟化点以上で加熱しかつ加圧することを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
（１）炭素繊維の重量：耐熱有機繊維の重量＝９０：１０〜４０：６０
（２）炭素繊維と耐熱有機繊維の総重量：熱可塑性繊維の重量＝５：９５〜７０：３０ - 熱可塑性繊維を構成する熱可塑性樹脂のメルトボリュームフローレイトが１６〜６０ｃｍ３／１０分である請求項７に記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
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