JPH0289626A - 繊維補強樹脂成形材料及びそれを基材とした繊維補強樹脂積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は連続繊維が補強材として合成樹脂中に含有され
、繊維間に合成樹脂が密に充填され、しかも薄いテープ
状の繊維補強樹脂成形材料及び該成形材料を基材として
合成樹脂板上に配列し積層成形してなる繊維補強樹脂積
層板に関するものである。

［従来の技術］ 繊維補強樹脂からなる成形材料において、代表的なもの
としてガラス繊維を含有する熱硬化性樹脂からなるＦＲ
Ｐベレット、あるいはＢＭＣ，ＳＭＣの如きプリプレグ
が、また、ガラス繊維を含有する熱可塑性樹脂からなる
ＦＲＴＰペレット、シート、テープなど各種の形態のも
のが実用に供されている。

上記の如き成形材料において含有されている繊維は織布
であるものもあるが、多（は連続ロービング繊維を切断
したチョツプドストランドが使用されている。したがっ
て、繊維は連続性がな（、しかも不均質となり易く、故
に成形することによって得られる成形物は充分な強度を
期待することができないという問題点がある。また、熱
可塑性樹脂からなるＦＲＴＰを用いた成形物において、
樹脂が透明性を有するもの、例えば塩化ビニル樹脂であ
っても繊維に対する樹脂の付着含浸は充分でな（、その
結果、成形物は透明性に劣ったり、強度が低いなどの難
点がある。

一方、連続ロービング繊維に合成樹脂の重合体を含むエ
マルジョンを含浸させた後、乾燥し、さらに加熱しなが
ら圧縮加工することによって繊維が一定方向に引き揃え
られた厚さ０．３〜１ｍｍの薄いシート状あるいはテー
プ状の繊維補強樹脂成形材料が実用に供されている。

かかる材料の製造方法として、例えばガラス繊維のロー
ビングを塩化ビニール樹脂の重合体を含むエマルジョン
に含浸して乾燥せしめ、次いで加熱するとともに圧縮し
て薄板状にするシートの製造方法が特公昭４７−１３２
１８号公報によって公知となっている。また熱可塑性樹
脂を溶融状態で押出しヘッドから張力を加えた連続繊維
束中に流入させる溶融押出し法によって得られる樹脂含
有リボン状体とその製造方法が特開昭６１−４０１１３
号公報に開示されている。

［発明の解決しようとする課題］ 前記の繊維が一定方向に引き揃えられたシート状あるい
はテープ状の繊維補強樹脂成形材料は単にロービング繊
維の表面に樹脂が付着されているという程度のものであ
り、樹脂は容易に剥離、脱落してしまい、樹脂の付着さ
れない部分を生ずる。したがって、上記の材料を用いて
成形物を得る場合、均質な樹脂層を有する成形物を得る
ことは困難であった。また成形材料として薄板状あるい
はテープ状の繊維補強樹脂成形材料を得る手段として、
例えば樹脂含浸ロービング繊維を圧縮ロール間で加圧下
に押し拡げる手段も採用されるが、かかる手段では繊維
の切断やケバ立ちを生じさせ、結果として成形物の強度
を低下させることになる。したがって連続繊維が一定方
向に引き揃えられた繊維補強樹脂成形材料としてその厚
さはおのずと限定されてしまい０．２ｍｍ以下のように
薄く、しかも樹脂含浸量の多いものは得られていない。

さらに、溶融押出し法によって得られる樹脂含有リボン
状体も、その製造に際して溶融された樹脂の高い粘性に
より繊維束中での流動抵抗及び繊維表面の極性などが原
因となって繊維間への樹脂の充填は必ずしも充分ではな
く、リボン状体の表面のみに偏在する傾向が認められる
。したがって成形材料として、その厚さが薄（、しかも
樹脂が充分に充填されてなるものというには程遠いもの
である。

而して、本発明者らは連続繊維が一定方向に引き揃えら
れ、厚さが極めて薄く、しかも樹脂の充填が多いテープ
状の繊維強化樹脂成形材料の製造方法についての発明を
出願（特願昭６２−１５６４４７号）している。

本発明者等はさらに上記の製造方法によって製造される
テープ状の成形材料としての好適な形状寸法について検
討した。その結果、この成形材料を基材として合成樹脂
板上に配列して積層成形してなる透明性を有し強度の高
い積層成形物を得るのに好適な厚さと、幅／厚さの比を
見い出し、本発明を完成するに至った。

したがって、本発明の目的は、従来の問題点を解消した
繊維補強樹脂成形材料として連続繊維が長さ方向に引き
揃えられ、繊維間に合成樹脂が密に充填された薄いテー
プ状の繊維補強樹脂成形材料を提供することにある。

さらに本発明の他の目的は上記のテープ状の繊維補強樹
脂成形材料を基材として、合成樹脂板上に複数本配列し
積層成形してなる透明性および機械的特性などに優れる
繊維補強樹脂積層板を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は補強材として連続繊維が合成樹脂中に含
浸されてなる繊維補強樹脂成形材料において、連続繊維
が長さ方向に引き揃えられ、繊維間に合成樹脂が密に充
填されてなり、かっ該成樹脂成形材料の厚さは０．２ｍ
ｍ以下であって、幅／厚さの比が２５〜２００であるこ
とを特徴とするテープ状の繊維補強樹脂成形材料及び該
繊維補強樹脂成形材料を基材として合成樹脂板上に複数
本を平面状に配列し、積層成形してなり、基材と合成樹
脂板とが少なくとも１層に積層された透明性を有する繊
維補強樹脂積層板を提供するものである。

本発明において樹脂中に含有される補強材としての連続
繊維はロービングを出発材料としていて、例えば、ガラ
ス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維などに代
表される無機繊維あるいはポリアミド繊維、ポリイミド
繊維、ポリアミドイミド繊維などに代表される有機繊維
などの繊維（フィラメント）が集束剤によって集束され
たものである。ここで本発明のテープ状の繊維補強樹脂
成形材料（以下、成形材料という）及び該成形材料を用
いた成形物は透明性を有するという点においてガラス繊
維ロービングであるのが好適である。

ロービングは通常微小径の繊維（フィラメント）の複数
本が集束剤によって集束されてなるものであるが、例え
ば、ガラス繊維ロービングの通常品として径約２ｍｍの
ものは、径約１２μｍのフィラメントが３０００本程度
集束されてなるものである。ロービングの径が太いもの
であると、成形材料の製造方法における解束展開で本発
明の厚さ及び幅／厚さの比のものが得られず、しかも樹
脂が繊維中に充分充填されず、不均一なものとなる。

本発明の成形材料における合成樹脂は熱可塑性樹脂であ
るのが好ましい。製造方法において連続繊維としてのロ
ービングに樹脂をエマルジョンとして含浸させ繊維間に
充填せしめることからして、エマルジョンになり得て、
より好ましくは透明性を有する樹脂である。例えば、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリロニ
トリル、エチレン、プロピレン、含フツ素系単量体など
の単独重合体、更に他の共重合可能な単量体と共に共重
合して得られる共重合体などが挙げられる。そして、こ
れらのうち特に塩化ビニルを単独に、あるいは塩化ビニ
ルの性質を低下させることのない程度の量の酢酸ビニル
、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリル酸
エステル、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、マレ
イン酸エステルなどと共に重合して得られる塩化ビニル
系の共重合体など繊維に含浸し難いものとして知られて
いるものが使用されていてもよい。尚、当然のこととし
て熱可塑性樹脂であって、不透明性のもの、あるいは着
色されたものであってもよいことは勿論である。成形材
料としての充填される樹脂量は、多い程好適であるが、
いわゆるイグニッション・ロス（Ｉｇ　１ｏｓｓ　）と
して３０％以上であるのが望ましい。

本発明の成形材料は前記の如（、本発明者等によって発
明された繊維補強樹脂テープの製造方法にしたがって製
造される。成形材料とじての厚さ及び幅／厚さの比を本
発明の範囲とするためにはロービングを樹脂のエマルジ
ョンに含浸せしめた後の解束展開においてその条件であ
るロービングに加える引張応力を、得られる成形材料の
所望の厚さ及び幅／厚さの比となるように調節すること
によって行なわれる。

而して、通常ロービングは単独に上記の製造方法により
繊維補強樹脂テープとするが、これを複数隣接させるこ
とによって幅の広いテープを得ることができる。

ここで、解束展開とは、ロービングを樹脂のエマルジョ
ンに含浸させた直後、あるいは含浸と同時に摺動曲面を
有する部材の該摺動面上をロービングに張力を加えなが
ら通過させて、ロービングの集中応力を分散平均化する
ことによってロービング繊維束を解き、平面状に延べ拡
げることを云う。

この際、エマルジョン中の樹脂微粒子はフィラメント間
に充填され、これが楔効果を発現して、樹脂は密に充填
され解束展開をより効果的なものとする。

ロービングの解束展開において、例えば、径１２μｍの
フィラメントが３０００本集束されてなる径が約２＋ｎ
ｍφのものであるとロービングの弓張応力を適度に調整
して解束展開することによって厚さ約０．１ｍｍ、幅約
１０ｍｍの幅／厚さ比が１００なるテープ状の成形材料
が得られる。

本発明の成形材料は厚さ０．２＋ｎｍ以下９幅／厚さの
比が２５〜２００であるが、２５以下の範囲では樹脂量
が少なく、しかも不均一なものとなり易く、これを用い
てなる成形物は透明性に劣り、強度も低いものとなる。

一方、２００を超えることは困難である。例えば本発明
による上記の厚さ約０．１＋ｎ＋ｎ、幅／厚さの比が１
００である幅２０＋＋＋ｍのものは、その断面調査にお
いてフィラメントは厚さ方向に約５本、幅方向に約６０
０本がほぼ均一に配列されていて樹脂がフィラメント間
に密に満たされている。しかも透明性を有していて、こ
れを用いた成形物の強度は充分高められている。一方、
例えば同様なロービングを使用したとしても厚さ０．４
ｍｍで幅／厚さの比が２０である幅が８ｍｍのものはフ
ィラメントが厚さ方向において偏在が著しく、樹脂はフ
ィラメント間に充分溝たされることなく、極めて不均質
で、しかも透明性にも劣っている。また、厚さが０、１
ｎ＋＋ｎ以下と極めて薄いものであるとフィルム状とな
り、扱い難く成形材料として不適当なものとなる。

上記の成形材料は基材として合成樹脂板上に複数本を平
面状に配列して積層成形することによって、基材と合成
樹脂板とが少なくとも１層に積層された繊維補強積層板
を与える。

基材としての形態は、例えば成形材料を繊維状として用
いることもできるが、特定の形状物としてのみでな（、
後記の積層板を得る積層手段に説明するように、例えば
多段プレス法において合成樹脂板上に成形材料を長さ方
向に所望の一定間隔を保って複数本を並列に配列するこ
とによって基材としての形態を整えることも含まれる。

また、成形材料の上記のような配列において、長さ方向
に密に複数本を並列に、あるいは縦、横方向にその複数
本を所定の一定間隔にまたは密に配列して基材としての
形態としてもよいことは勿論である。

一方、成形材料よりなる基材の表面に積層される合成（
耐脂板は透明性を有するものが好ましく、色調、材質な
どを問わないが、積層性、密着性などの点において、成
形材料に含浸されていると同種の熱可塑性樹脂よりなる
樹脂板であるのが好ましく、成形材料の樹脂が塩化ビニ
ル樹脂であるとすれが塩化ビニル樹脂板であるのが好適
である。かかる合成樹脂板の厚さはフィルム状の極く薄
いものからシート状あるいはやや薄い板状体などのいず
れであってもよく、また、平板に限らず、例えば、波板
など繊維補強樹脂積層板としての使用目的に応じて適宜
選択することができる。さらに、基材と合成樹脂とから
なる１層のみならず、基材をサンドウィッチ状に積層し
たり、合成樹脂板を多層に積層してもよい。

積層板を得るための積層手段は特に限定されることなく
、通常の合成樹脂板等の積層手段である多段プレス法、
連続方式としてのベルトプレス法、押出し法あるいはカ
レンダー法などの直接圧着による積層法が採用される。

かかる積層法における積層条件はそれぞれにおける好適
な条件によって行なわれる。具体的にその一例として、
上記の多段プレス法における場合、所望形状の透明性を
有する熱可塑性樹脂板をプレス内にセットし、その樹脂
板上に成形材料テープを基材として例えば長さ方向に一
定間隔を保って複数本を並列に配列し、さらにその上に
上記と同じ樹脂板を載置して所定圧力にて加熱しながら
プレスする。また、連続方式として、ベルトプレス法に
よる場合も連続的に熱可塑性樹脂板及び成形材料とを供
給して、上下のベルト間で所定圧力下に加熱することに
よってプレスする。

かかる積層手段において熱可塑性樹脂板の表面を加工し
たり、平板から波形加工を行なうこともできる。また、
熱可塑性樹脂板及び成形材料とを交互に多層に積層して
、多層積層板とすることもできる。さらに成形材料の配
列を任意としたり、熱可塑性樹脂板を適度に着色された
ものを用いてより装飾性が高められた積層板としたり、
熱可塑性樹脂板を耐候性の向上されたものとすることに
よって耐候性の高められた繊維補強樹脂積層板とするこ
ともできる。

かくして得られる本発明の繊維補強樹脂積層板は切断加
工も容易であり、例えば、電動工具により任意の形状に
加工することができる。

［実施例］ 実施例１〜９ 径が約１２μｍのガラス繊維（フィラメント）を約３０
００本実束してなるガラス繊維ロービングに塩化ビニル
樹脂のエマルジョンを含浸せしめて第１表に示される厚
さと幅とを有する成形材料が得られるように解束展開に
おけるロービングの引張応力を調整して解束展開した後
、加熱処理して塩化ビニル樹脂中に補強材としてのガラ
ス繊維が含有される第１表に示される厚さと幅とを有す
るテープ状の成形材料を得た。

得られた成形材料の形状（厚さ、幅、幅／厚さの比）測
定、断面の拡大鏡によるフィラメント調査、Ｉｇ　１ｏ
ｓｓ測定、透明性調査及びその長さ方向の引張強度測定
を行ない、その結果を第１表に示す。

比較例１〜２ 実施例と同様にして解束展開におけるロービングの引張
応力を第１表に示す厚さと幅を有する成形材料の得られ
るように調整した他は実施例と同様にして塩化ビニル樹
脂中に補強材としてのガラス繊維が含有される第１表に
示される厚さと幅とを有するテープ状の成形材料を得た
。

これらの形状、特性などを実施例と同様に調査及び測定
して、それらの結果を第１表に示す。

第１表 ＊）ロービング４本を隣接して幅広に作成したもの。

−ローピング２本を隣接して幅広に作成したもの。

実施例１０〜１２ 実施例２，６及び９における塩化ビニル樹脂エマルジョ
ンに代えて、塩化ビニル−アクリル酸エステルの共重合
体（塩化ビニル／アクリル酸エステル＝　９５／　５　
）を乳化剤にて乳化混合してなるエマルジョンを用いた
他は上記実施例と同様にして第２表に示される厚さと幅
とを有するテープ状の成形材料を得た。

この成形材料の形状、特性などを前記実施例と同様に調
査及び測定して、その結果を第２表に示す。

実施例１３〜１５ 実施例２．６及び９における塩化ビニル樹脂エマルジョ
ンに代λて、メタクリル酸メチルを乳化重合して得られ
た重合体（固形分４８％）を含むラテックスを乳化剤に
よって調整したエマルジョンを用いた他は上記実施例と
同様にして第２表に示される厚さと幅とを有するテープ
状の成形材料を得た。

この成形材料の形状、特性などを前記実施例ぞれを第３
表に示すように配列、配置して下記の条件でプレス法（
多段プレス）によって積層して１ｍＸ１＋ｎの繊維補強
樹脂積層板を得た。

プレス温度　　１８０℃ プレス圧力　　　９０　ｋｇ／　ｃｍ２プレス時間　　
加熱５０分、冷却５０分得られた繊維補強樹脂積層板に
ついて特性を測定し、その結果を第３表に示す。

と同様に調査及び測定して、その結果を第２表に示す。

第２表 実施例１６〜２３ 実施例１．５．６及び８にて得られたテープ状の成形材
料並びに合成樹脂板として厚さ　０．１〜０．５ｍｍの
塩化ビニル樹脂板とを用いて、それ実施例２５〜２６ 実施例１０及び１３にて得られたテープ状の成形材料を
用い、長さ方向、に揃えて１０＋＋＋ｎの間隔を保って
１２本を並列配置し、その上にｌｍＸ１ｍの厚さ２ｍｍ
のポリメチルクリレート扱を載置して加熱するとともに
２０ｋｇ／ｍｍ”の圧力を加えて成形し、厚さ約２ｍｍ
のガラス繊維含有透明積層板を得た。このようにして成
形された積層板について物性を測定した。

その結果を第４表に示す。

第４表 「発明の効果」 本発明のテープ状の繊維補強樹脂成形材料は、それ自身
で透明性を有し、しかも長さ方向に繊維が引き揃えられ
ていることから、長さ方向に対する引張強度が極めて大
きいという特徴を有している。特に成形材料を基材とし
て用いて、合成樹脂板を積層成形することによって繊維
補強樹脂積層板が得られる。この繊維補強樹脂積層板は
透明合成樹脂板を積層することによって透明性を有し、
しかも機械的強度にも優れるという効果が認められる。

また、成形材料の基材としての配列、あるいは合成樹脂
板を適宜選択することなどによって美観的、装飾性に優
れた積層板とすることもできるという効果も認められる
。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強材として連続繊維が合成樹脂中に含有されて
   維補強樹脂成形材料において、連続繊維が長さ方向に引
   き揃えられ、繊維間に合成樹脂が密に充填されてなり、
   かつ該樹脂成形材料の厚さは０．２ｍｍ以下であって、
   幅／厚さの比が２５〜２００であることを特徴とするテ
   ープ状の繊維補強樹脂成形材料。
2. （２）樹脂成形材料が連続繊維に合成樹脂のエマルジョ
   ンを含浸させ、該連続繊維に張力を与えながら解束展開
   し、乾燥、加熱して得られたものである請求項１記載の
   樹脂成形材料。
3. （３）樹脂成形材料の厚さが０．２ｍｍ〜０．１ｍｍで
   ある請求項１記載の樹脂成形材料。
4. （４）連続繊維がガラス繊維ロービングを解束展開して
   なるものである請求項１記載の樹脂成形材料。
5. （５）合成樹脂が熱可塑性樹脂である請求項１記載の樹
   脂成形材料。
6. （６）補強材として連続繊維が合成樹脂中に含有されて
   なる繊維補強樹脂成形材料において、連続繊維が長さ方
   向に引き揃えられ、繊維間に合成樹脂が密に充填されて
   なり、かつ該樹脂成形材料の厚さは０．２ｍｍ以下であ
   つて、幅／厚さの比が２５〜２００であるテープ状の繊
   維補強樹脂成形材料を基材として合成樹脂板上に複数本
   を平面状に配列して積層成形してなり、基材と合成樹脂
   板とが少なくとも１層に積層された透明性を有する繊維
   補強樹脂積層板。
7. （７）合成樹脂板が透明性を有する熱可塑性樹脂板であ
   る請求項６記載の積層板。
8. （８）連続繊維がガラス繊維ロービングである請求項６
   記載の積層板。