JPH08216266A - 繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子量の熱可塑性樹脂でも、あるいは引出
し速度を速めても、繊維束に充分に樹脂を含浸させるこ
とができ、長期耐熱劣化性や面衝撃強さなどに優れる繊
維強化複合材料を、生産性よく効率的に製造する方法を
提供すること。 【構成】 狭小対向壁面に複数の突起部を設けたダイス
内に、溶融熱可塑性樹脂を導入し、その中に複数本の繊
維束を通過させることにより、該繊維束内に熱可塑性樹
脂を含浸させたのち、ダイスから引出し、冷却後所望の
長さに切断することによって、繊維強化複合材料を製造
する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維強化複合材料の製造
方法に関し、さらに詳しくは、高分子量の熱可塑性樹脂
でも、あるいは引出し速度を速めても、繊維束に充分に
樹脂を含浸させることができ、長期耐熱劣化性や面衝撃
強さなどに優れる繊維強化複合材料を生産性よく製造す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィラメント（繊維束）に熱可塑
性樹脂を含浸させた繊維強化複合材料は、機械物性に優
れる成形物を与えることから、各種構造体の素材として
広く用いられている。このような繊維強化複合材料の製
造方法としては、例えば、フィラメントに熱可塑性樹脂
を、溶融引抜き（溶融引出し）法によって含浸させ、場
合によっては、３〜３００ｍｍ程度の長さのペレットに
切断することにより、繊維強化複合材料を製造する方法
が提案されており、そして、一般に、この方法により得
られた複合材料からなる成形物は、フィラメントが長く
保たれ、優れた機械的強度を示すことが知られている。
しかしながら、この方法においては、熱可塑性樹脂は、
一般に粘度が高いために、フィラメントに樹脂を充分に
含浸させることが困難であり、その改善のために、これ
まで、様々な技術が提案されている。例えば、フィラメ
ント束の側面に押圧し樹脂を含浸させる方法（特開平１
−１７８４１１号公報）、スプレダーを設け、かつニッ
プを形成させ、低分子化樹脂を含浸させる方法（特公昭
６３−３７６９４号公報）などが提案されている。しか
しながら、前者の特開平１−１７８４１１号公報に記載
されている方法においては、繊維束の開繊性が悪いため
に、引出し速度が遅い場合は樹脂が充分に含浸するもの
の、引出し速度を速めると含浸が不充分になるという欠
点がある。また、後者の特公昭６３−３７６９４号公報
においては、含浸させる樹脂を低粘度化する必要があ
り、その結果長期耐熱性やデュポン衝撃強さのような面
衝撃強さが低下する上、高速引出し時の含浸性が悪く、
引出し速度は熱硬化性樹脂の生産速度と同じ程度の数十
ｃｍ／分程度にすぎず、生産性が低いなどの欠点があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術がもつ欠点を克服し、高分子量の熱可塑性樹脂
でも、あるいは引出し速度を速めても、繊維束に樹脂を
充分に含浸させることができ、長期耐熱劣化性や面衝撃
強さなどに優れる繊維強化複合材料を生産性よく製造す
る方法を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、狭小対向壁面
に複数の突起部を設けたダイスを用い、それに溶融熱可
塑性樹脂を導入し、その中に繊維束を通過させることに
より、その目的を達成しうることを見出した。本発明
は、かかる知見に基づいて完成したものである。すなわ
ち、本発明は、狭小対向壁面に複数の突起部を設けたダ
イス内に、溶融熱可塑性樹脂を導入し、その中に複数本
の繊維束を通過させることにより、該繊維束内に熱可塑
性樹脂を含浸させたのち、ダイスから引出し、冷却後所
望の長さに切断することを特徴とする繊維強化複合材料
の製造方法を提供するものである。

【０００５】本発明の方法において用いられる繊維束に
ついては、特に制限はなく、例えば、ガラス繊維，炭素
繊維，硼素繊維，炭化ケイ素繊維、あるいはアルミニウ
ム繊維，ステンレス繊維，銅繊維，黄銅繊維，ニッケル
繊維などの金属繊維、ポリアミド繊維，ポリエステル繊
維，ポリアリレート繊維，ポリイミド繊維などの有機繊
維などからなるものを用いることができる。これらの繊
維は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いて
もよいが、特にガラス繊維が好適である。上記繊維の径
は、取扱い性及び得られる複合材料の機械物性などの面
から、３〜３０μｍ，好ましくは６〜２５μｍの範囲に
あるのが望ましい。本発明においては、上記繊維を、樹
脂との濡れ性や接着性などを良好なものとするために、
表面処理剤で予め処理しておいてもよい。この表面処理
剤としては、例えば、シラン系，チタネート系，アルミ
ニウム系，クロム系，ジルコニウム系，ボラン系カップ
リング剤などが挙げられるが、これらの中でシラン系カ
ップリング剤及びチタネート系カップリング剤が好まし
く、特に、シラン系カップリング剤が好適である。

【０００６】このシラン系カップリング剤としては、例
えば、トリエトキシシラン，ビニルトリス（β−メトキ
シエトキシ）シラン，γ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン，γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン，β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エ
チルトリメトキシシラン，Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，Ｎ−β−（ア
ミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン，γ−アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−フ
ェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，γ−
メルカプトプロピルトリメトキシシラン，γ−クロロプ
ロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらの
中でもγ−アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−β
−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シランなどのアミノシラン類が好適である。

【０００７】該繊維を、前記表面処理剤で処理する方法
については、特に制限はなく、従来慣用されている方
法、例えば、水溶液法，有機溶媒法，スプレー法など、
任意の方法を用いることができる。このようにして、表
面処理剤で予め処理された繊維を、適当な収束剤を用い
て、好ましくは１００〜１００００本、より好ましくは
３００〜５０００本の範囲で収束した繊維束を用いるの
が望ましい。該収束剤としては、例えば、ウレタン系，
アクリル系，ブタジエン系，エポキシ系などがあり、い
ずれも用いることができるが、これらの中でウレタン系
が好ましい。このウレタン系収束剤は、通常ジイソシア
ネート化合物と多価アルコールとの重付加反応により得
られるポリイソシアネートを５０重量％以上の割合で含
有するものであって、油変性型，湿気硬化型，ブロック
型などの一液タイプ、及び触媒硬化型，ポリオール硬化
型などの二液タイプがあるが、いずれも用いることがで
きる。

【０００８】本発明においては、この繊維束として、樹
脂の含浸性，樹脂との濡れ性や接着性，得られる複合材
料の機械物性、コスト、取扱い性などの点から、繊維径
３〜３０μｍのガラス繊維が好ましく、特に、アミノシ
ラン系カップリング剤で表面処理したものが好適であ
る。本発明においては、繊維束に対する樹脂の含浸性を
向上させるために、所望により該繊維束に、予め有機過
酸化物や発泡剤を付着させておいてもよい。ここで、有
機過酸化物としては、１００℃での半減期が１０秒以
上，好ましくは１５０℃での半減期が１０秒以上、より
好ましくは１５０℃での半減期が３０秒以上であるもの
が好適である。１００℃での半減期が１０秒未満のもの
では、ダイス内で有機過酸化物が早く消失してしまい、
繊維束に接する樹脂を低分子化することができず、含浸
性を向上させることができないおそれがある。

【０００９】このような有機過酸化物は、例えば、ケト
ンパーオキシド類，ハイドロパーオキシド類，ジアシル
パーオキシド類，ジアルキルパーオキシド類，パーオキ
シケタール類，アルキルパーエステル類，パーカーボネ
ート類などであり、代表例としては、ケトンパーオキシ
ド類として、メチルエチルケトンパーオキシド，メチル
イソブチルケトンパーオキシドなどが、ハイドロパーオ
キシド類として、ジイソプロピルベンゼンハイドロパー
オキシドなどが、ジアシルパーオキシド類として、イソ
ブチルパーオキシド，アセチルパーオキシドなどが、ジ
アルキルパーオキシド類として、２，５−ジメチル−
２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン，１，
３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼ
ンなどが、パーオキシケタール類として、１，１−ジ−
ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサンなどが、アルキル
パーエステル類として、ｔ−ブチルパーオキシアセテー
ト，ｔ−ブチルパーオキシベンゾエートなどが、パーカ
ーボネート類として、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピ
ルカーボネートなどが挙げられる。

【００１０】これらの有機過酸化物は、それぞれ単独で
用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その付着量は、繊維束に対して、0.０１〜５重量
％の範囲にあるのが望ましい。この量が0.０１重量％未
満では、接触した樹脂が充分に低分子化せず、含浸が不
充分になり、引出し速度を大きくした場合、所望の複合
材料が得られにくい。また、５重量％を超えると、その
量の割には効果の向上がみられず、むしろ経済的に不利
となる。樹脂の低分子化の効果及び経済性の面から、よ
り好ましい付着量は0.０５〜３重量％の範囲であり、特
に0.１〜１重量％の範囲が好ましい。また、所望により
繊維束に付着させる発泡剤としては、例えば、アゾビス
ホルムアルデヒド，アゾジカルボンアミド，Ｎ，Ｎ−ジ
ニトロソペンタメチレンテトラミン，アゾビスイソブチ
ロニトリル，ｐ，ｐ^, −オキシビス（ベンゼンスルホニ
ルヒドラジド），トリヒドラゾトリアジン，ｐ−トルエ
ンスルホニルヒドラジド，ｐ−トルエンスルホニルセミ
カルバジドなどが挙げられる。

【００１１】これらの発泡剤は、それぞれ単独で用いて
もよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、
その付着量は、繊維束に対して、１〜２０重量％の範囲
にあるのが望ましい。この付着量が１重量％未満では、
接触した樹脂中での発泡が少なく、樹脂の含浸性を充分
に向上させることができないし、２０重量％を超える
と、その量の割には効果の向上がみられず、むしろ経済
的に不利となるとともに、ストランド中に気泡が入り、
安定してストランドが得られなくなる場合がある。含浸
性の向上，経済性及びストランドの安定な作成などの面
から、好ましい付着量は２〜１８重量％の範囲であり、
特に３〜１５重量％の範囲が好ましい。次に、本発明に
おいて、上記繊維束に含浸させる熱可塑性樹脂について
は、特に制限はなく、従来繊維強化複合材料に使用され
ているものの中から任意のものを選択して用いることが
できる。この熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレ
フィン系樹脂，ポリ塩化ビニル系樹脂，ポリアミド系樹
脂，ポリエステル系樹脂，ポリアセタール系樹脂，ポリ
カーボネート系樹脂，ポリ芳香族エーテル又はチオエー
テル系樹脂，ポリ芳香族エステル系樹脂，ポリスルホン
系樹脂，スチレン系樹脂，アクリレート系樹脂などが挙
げられる。

【００１２】該ポリオレフィン系樹脂としては、例え
ば、エチレン；プロピレン；ブテン−１；３−メチルブ
テン−１；３−メチルペンテン−１；４−メチルペンテ
ン−１などのα−オレフィンの単独重合体やこれらの共
重合体、あるいはこれらと他の共重合可能な不飽和単量
体との共重合体などが挙げられる。代表例としては、高
密度，中密度，低密度ポリエチレンや、直鎖状ポリエチ
レン，超高分子量ポリエチレン，エチレン−酢酸ビニル
共重合体，エチレン−アクリル酸エチル共重合体などの
ポリエチレン樹脂、アタクチック，シンジオタクチッ
ク，アイソタクチックポリプロピレンや、プロピレン−
エチレンブロック共重合体又はランダム共重合体、酸変
性ポリプロピレンなどのポリプロピレン樹脂、ポリ４−
メチルペンテン−１などを挙げることができる。

【００１３】ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、
塩化ビニル単独重合体や塩化ビニルと共重合可能な不飽
和単量体との共重合体などが挙げられる。該共重合体と
しては、例えば塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合
体，塩化ビニル−メタクリル酸エステル共重合体，塩化
ビニル−エチレン共重合体，塩化ビニル−プロピレン共
重合体，塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体，塩化ビニル
−塩化ビニリデン共重合体などが挙げられる。さらに、
これらのポリ塩化ビニル系樹脂を後塩素化して、塩素含
量を高めたものを用いることができる。ポリアミド系樹
脂としては、例えば、６−ナイロンや１２−ナイロンな
ど、環状脂肪族ラクタムを開環重合したもの、６，６−
ナイロン；６，１０−ナイロン；６，１２−ナイロンな
ど、脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを縮重合さ
せたもの、ｍ−キシレンジアミンとアジピン酸との縮重
合物など、芳香族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸とを縮
重合させたもの、ｐ−フェニレンジアミンとテレフタル
酸との縮重合物やｍ−フェニレンジアミンとイソフタル
酸との縮重合物など、芳香族ジアミンと芳香族ジカルボ
ン酸とを縮重合させたもの、１１−ナイロンなど、アミ
ノ酸を縮重合させたものなどを挙げることができる。

【００１４】ポリエステル系樹脂としては、芳香族ジカ
ルボン酸とアルキレングリコールとを縮重合させたもの
が挙げられ、具体例としては、ポリエチレンテレフタレ
ートやポリブチレンテレフタレートなどがある。ポリア
セタール系樹脂としては、例えば、単独重合体のポリオ
キシメチレン及びトリオキサンとエチレンオキシドから
得られるホルムアルデヒド−エチレンオキシド共重合体
などが挙げられる。ポリカーボネート系樹脂としては、
４，４’−ジヒドロキシジアリールアルカン系ポリカー
ボネート、特にビスフェノールＡとホスゲンとを反応さ
せるホスゲン法や、ビスフェノールＡとジフェニルカー
ボネートなどの炭酸ジエステルとを反応させるエステル
交換法などにより得られるビスフェノールＡ系ポリカー
ボネートが好ましく用いられる。また、ビスフェノール
Ａの一部を２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジ
メチルフェニル）プロパンや２，２−ビス（４−ヒドロ
キシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパンなどで置換
した変性ビスフェノールＡ系ポリカーボネートや難燃化
ビスフェノールＡ系ポリカーボネートなども用いること
ができる。

【００１５】ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹
脂は、分子鎖中にエーテル結合又はチオエーテル結合を
有するもので、このような樹脂としては、例えば、ポリ
フェニレンエーテル，スチレンでグラフト化されたポリ
フェニレンエーテル，ポリエーテルエーテルケトン，ポ
リフェニレンサルファイドなどが挙げられる。ポリ芳香
族エステル系樹脂としては、例えば、ｐ−ヒドロキシ安
息香酸の縮重合で得られるポリオキシベンゾイル，ビス
フェノールＡとテレフタル酸やイソフタル酸などの芳香
族ジカルボン酸との縮重合で得られるポリアリレートな
どが挙げられる。ポリスルホン系樹脂は、分子鎖中にス
ルホン基に有するもので、このようなものとしては、例
えば、ビスフェノールＡと４，４’−ジクロロジフェニ
ルスルホンとの縮重合で得られるポリスルホン、フェニ
レン基がエーテル基とスルホン基を介してｐ−位に連結
された構造のポリエーテルスルホン、ジフェニレン基と
ジフェニレンエーテル基とがスルホン基を介して交互に
連結した構造のポリアリールスルホンなどを挙げること
ができる。

【００１６】スチレン系樹脂としては、例えば、スチレ
ン，α−メチルスチレンなどの単独重合体やこれらの共
重合体、あるいはこれらと共重合可能な不飽和単量体と
の共重合体が挙げられる。代表例としては、一般用ポリ
スチレン，耐衝撃用ポリスチレン，耐熱用ポリスチレン
（α−メチルスチレン重合体），シンジオタクチックポ
リスチレン，アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体（ＡＢＳ），アクリロニトリル−スチレン共重
合体（ＡＳ），アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン
−スチレン共重合体（ＡＣＳ），アクリロニトリル−エ
チレンプロピレンゴム−スチレン共重合体（ＡＥＳ），
アクリルゴム−アクリロニトリル−スチレン共重合体
（ＡＡＳ）などが挙げられる。アクリレート系樹脂とし
ては、例えば、メタクリル酸エステル重合体やアクリル
酸エステル重合体などが挙げられ、これらの単量体とし
ては、メタクリル酸及びアクリル酸のメチル，エチル，
ｎ−プロピル，イソプロピル，ブチルエステルなどが用
いられるが、工業的成形材料としてはメチルメタクリレ
ート樹脂を代表的なものとして挙げることができる。

【００１７】これらの熱可塑性樹脂の中で、ポリオレフ
ィン系樹脂，スチレン系樹脂，ポリカーボネート系樹
脂，ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂が好適で
あり、より好ましくはポリオレフィン系樹脂、特に好ま
しくはポリプロピレン樹脂、なかでも酸変性ポリプロピ
レン樹脂又は酸変性ポリプロピレン樹脂とポリプロピレ
ンとのブレンド物が好適である。上記酸変性ポリプロピ
レン樹脂は、ポリプロピレン樹脂を不飽和カルボン酸類
で変性したものであって、不飽和カルボン酸類として
は、不飽和カルボン酸及びその誘導体が挙げられ、該不
飽和カルボン酸としては、例えばアクリル酸，メタクリ
ル酸，マレイン酸，フマル酸，イタコン酸，クロトン
酸，シトラコン酸，ソルビン酸，メサコン酸，アンゲリ
カ酸などが挙げられ、またその誘導体としては、酸無水
物，エステル，アミド，イミド，金属塩などがあり、例
えば無水マレイン酸，無水イタコン酸，無水シトラコン
酸，アクリル酸メチル，メタクリル酸メチル，アクリル
酸エチル，アクリル酸ブチル，マレイン酸モノエチルエ
ステル，アクリルアミド，マレイン酸モノアミド，マレ
イミド，Ｎ−ブチルマレイミド，アクリル酸ナトリウ
ム，メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができ
る。これらの中で不飽和ジカルボン酸及びその誘導体が
好ましく、特に無水マレイン酸が好適である。

【００１８】これらの不飽和カルボン酸やその誘導体
は、ポリプロピレン樹脂を変性する場合、一種用いても
よく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また変性
方法については特に制限はなく、従来公知の種々の方法
を用いることができる。例えば該ポリプロピレン樹脂を
適当な有機溶媒に溶解し、不飽和カルボン酸やその誘導
体及びラジカル発生剤を添加して攪拌、加熱する方法、
あるいは前記各成分を押出機に供給してグラフト共重合
を行う方法などを用いることができる。この酸変性ポリ
プロピレン樹脂としては、前記不飽和カルボン酸やその
誘導体の付加量が0.０１〜２０重量％、好ましくは0.１
〜１０重量％の範囲にあるものがよく、特にマレイン酸
付加ポリプロピレンが好適である。本発明においては、
上記熱可塑性樹脂は一種用いてもよく、二種以上を組み
合わせて用いてもよい。

【００１９】本発明の方法においては、上記熱可塑性樹
脂の溶融物を押出機などによりダイス内に導入し、その
中に、所望により前記のようにして予め表面処理された
繊維束複数本を通過させることにより、該繊維束内に熱
可塑性樹脂を含浸させたのち、ダイスから引出し、冷却
後所望の長さに切断する。本発明においては、この際、
ダイスとして、狭小対向壁面に複数の突起部を設けたも
のが用いられる。特に上下を狭くした対向壁面の上下
に、多数の突起部を設け、かつ対向する突起部がたがい
に入り込んだ状態に配置したものが好適である。すなわ
ち、この上下突起部は互いに入り込んだ状態（上部突起
部の先端は、下部突起部の先端よりも下部の位置に存在
する）で存在し、且つ、繊維束が上部突起部及び下部突
起部に順次繰り返して当たるように配列されている。こ
のような、ダイスを用いることにより、繊維束を広げる
とともに、繊維束に対して様々な方向より圧力がかか
り、単なるスプレターを使用するよりも、熱可塑性樹脂
の含浸が著しく向上する。

【００２０】図１−（１），（２）及び（３）は、本発
明で用いられるダイスにおける樹脂含浸ゾーンの上下突
起部の配置のそれぞれ異なった例の平面図であり、
（１），（２）及び（３）において、白円１は上部突起
部、二重円２は下部突起部を示し、Ａは繊維束の走行方
向を示す。この図１から分かるように、上下の対向する
突起部は、たがいにその位置が重ならないように配置さ
れ、好ましくは入り込んだ状態に配置されており、通常
は、突起部としてＲ2.５ｍｍ程度の半球が、それぞれの
先端がたがいに0.２〜２ｍｍ程度入り込んだ状態で配置
されたダイスが好ましく用いられる。また図１−（３）
に示されるように、突起部の配列線と繊維束の走行方向
をθの角度だけ傾けるように配置することもできる。こ
こでθとしては２〜１５度程度である。この場合、上下
の半球状の突起部の間を繊維束が相対的に斜めに通過す
ることにより、熱可塑性樹脂が効果的に含浸する。

【００２１】また、本発明においては、ダイスとして、
樹脂含浸ゾーンの前に予熱ゾーンを設けたものが好まし
く、図２に、このダイスの一例の概略図を示す。所望に
より予め表面処理された繊維束Ａは予熱ゾーンＢに導入
され、樹脂入口２から供給される溶融熱可塑性樹脂でコ
ートされ、次いで上下を狭くし、上下にそれぞれ突起部
１及び１^' を設けた樹脂含浸ゾーンＣにおいて、熱可塑
性樹脂を充分に含浸したのち、ダイスから引出される。
なお、３は樹脂圧力計である。次に図３は、本発明の方
法を説明するための一例の工程概略図である。まず、所
望により予め表面処理された繊維束Ａをダイス４内に供
給し、押出機５から導入される溶融熱可塑性樹脂中を通
過させて、繊維束に熱可塑性樹脂を含浸させたのち、ダ
イス４から引出し、ストランドを冷却槽６で冷却後、引
取り機７にて引取り、さらにカッター８で所望の長さに
切断する。本発明においては、カッター８により、３〜
３００ｍｍ程度の長さに切断してペレット化するのが好
ましい。

【００２２】このようにして得られた繊維強化複合材料
における繊維と樹脂成分との含有割合は、繊維が２０〜
８０重量％で、樹脂成分が８０〜２０重量％の範囲にあ
るのが好ましい。繊維の含有量が２０重量％未満では、
繊維量が不足し、定量的に引出すことが困難であり、８
０重量％を超えると、樹脂の含浸が困難となる。樹脂の
含浸性及び引出し性の面から、特に繊維が４０〜７０重
量％で、樹脂成分が６０〜３０重量％の範囲にあるのが
好ましい。この繊維強化複合材料としては、特にガラス
繊維を２０〜７０重量％、好ましくは４０〜７０重量
％、熱可塑性樹脂を８０〜３０重量％、好ましくは６０
〜３０重量％の割合で含有するものが好適である。本発
明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、所
望に応じ、溶融熱可塑性樹脂に公知の各種添加剤、例え
ば、酸化防止剤，熱安定剤，紫外線吸収剤，光安定剤，
滑剤，難燃剤，離型剤，無機又は有機充填剤，帯電防止
剤，着色剤などを供給し、得られる繊維強化複合材料に
これらの添加剤を含有させてもよい。このようにして得
られた繊維強化複合材料は、そのまま成形してもよく、
また他の樹脂とブレンドして成形してもよい。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。なお、各特性は以下に示す要領で評
価した。 （１）ペレット製造の可否 次の判定基準に従ってペレット製造の可否を評価した。 ○：ペレット割れ、ガラス繊維抜けがなく、良好なペレ
ットが得られる △：ペレット割れ、ガラス繊維抜けが見受けられるが、
どうにかペレットが得られる ×：切断時に、割れやガラス繊維抜けが激しく発生し、
ペレットの形を保ちえず、満足にペレットが得られない （２）ブレンド後の状況 タンブラーにて所定の時間ブレンドしたのち、蓋を開
け、上部よりサンプルを取り出し、目視により、次の判
定基準に従って評価した。 ○：ペレット割れ、ガラス繊維抜け、毛玉などが認めら
れず、問題なし △：ペレット割れ、ガラス繊維抜けが見られるが、毛玉
までには到らず ×：ペレット割れ、ガラス繊維抜けが激しく、毛玉が発
生

【００２４】（３）成形品の外観 射出成形にて、１４０×１４０×２ｍｍの平板を成形
し、平板の表面を目視により観察し、ガラス繊維の未開
繊繊維や分散不良の状況を調べ、次の判定基準に従って
評価した。 ○：繊維がよく分散しており、平板の表面に未開繊の繊
維が認められない △：平板の表面に未開繊の繊維が多少認められる ×：未開繊の繊維が認められる （４）成形品の機械的特性 （イ）引張強さ ＪＩＳ Ｋ−７１１３に準拠して測定した。 （ロ）曲げ弾性率 ＪＩＳ Ｋ−７２０３に準拠して測定した。 （ハ）アイゾット衝撃強さ（ノッチ付） ＪＩＳ Ｋ−７１１０に準拠して測定した。 （ニ）デュポン衝撃強さ ７０×７０×３ｍｍの平板を使用し、受皿５０ｍｍφ，
撃芯１／２インチＲの条件で測定し、撃芯の貫通する点
を求めた。 （５）耐熱老化性 ７０×７０×３ｍｍの平板（カーボンブラック0.５重量
％添加）を、１５０℃ギヤーオーブンに投入し、表面劣
化までの時間を測定した。なお、劣化は目視により判定
した。

【００２５】実施例１ アミノシラン系カップリング剤で表面処理された繊維径
１３μｍのガラス繊維１７００本を集めた繊維束を、図
２に示すダイスに引入れ、繊維束への樹脂含浸を図っ
た。なお、含浸ゾーンの突起部の配置は、図１−（１）
に示すものを用いた。また、樹脂としては、マレイン酸
付加量１重量％、メルトインデックス（ＭＩ）が１０ｇ
／１０分（２３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン
を用いた。引出し速度３０ｍ／分で引出し、冷却後、ス
トランドを１５ｍｍに切断してペレットを作成した。得
られたペレット中のガラス繊維量は６１重量％であっ
た。このペレット５０重量％とＭＩ２０ｇ／１０分（２
３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン５０重量％と
をタンブラーにて１５分間ブレンドし、ブレンド後の状
況（ガラス繊維の抜け）を調べるとともに、射出成形し
て試験片を作成し、成形品の外観及び機械的特性を調べ
た。さらに、マスターバッチを用い、カーボンブラック
が0.５重量％になるようにし、射出成形した試験片を用
い、耐熱劣化性を調べた。これらの結果を第１表に示
す。

【００２６】実施例２ 実施例１において、樹脂含浸ゾーンの突起部の配置を、
図１−（２）に示すように変え、かつ引出し速度を５０
ｍ／分にした以外は、実施例１と同様にして実施した。
得られたペレット中のガラス繊維量は４９重量％であっ
た。このペレット４０重量％とＭＩ２０ｇ／１０分（２
３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン６０重量％と
をタンブラーにて１５分間ブレンドし、ブレンド後の状
況（ガラス繊維の抜け）を調べるとともに、射出成形し
て試験片を作成し、成形品の外観及び機械的特性を調べ
た。さらに、マスターバッチを用い、カーボンブラック
が0.５重量％になるようにし、射出成形した試験片を用
い、耐熱劣化性を調べた。これらの結果を第１表に示
す。

【００２７】実施例３ 実施例１において、樹脂含浸ゾーンの突起部の配置を、
図１−（３）に示すように変え、かつ引出し速度を４０
ｍ／分にした以外は、実施例１と同様に実施した。な
お、図１−（３）中のθは１０度である。得られたペレ
ット中のガラス繊維量は５１重量％であった。このペレ
ット６０重量％とＭＩ３０ｇ／１０分（２３０℃，2.１
６ｋｇｆ）のポリプロピレン４０重量％をタンブラーに
て１５分間ブレンドし、ブレンド後の状況（ガラス繊維
の抜け）を調べるとともに、射出成形して試験片を作成
し、成形品の外観及び機械的特性を調べた。さらに、マ
スターバッチを用い、カーボンブラックが0.５重量％に
なるようにし、射出成形した試験片を用い、耐熱劣化性
を調べた。これらの結果を第１表に示す。

【００２８】比較例１ 実施例１において、樹脂含浸ゾーンの突起部をなくした
以外は、実施例１と同様な方法により実施した。引出し
速度３０ｍ／分で引出し、冷却後、ストランドを切断
し、ペレットを作成しようとしたが、樹脂の含浸が悪
く、切断時にガラス繊維が抜け出し、ペレットがバラバ
ラになるため、満足にペレットを得ることができなかっ
た。なお、引出し速度を１０ｃｍ／分に遅くしても同様
であった。

【００２９】比較例２ アミノシラン系カップリング剤で表面処理された繊維径
１３μｍのガラス繊維１７００本を集めた繊維束を、図
４に示すスプレダー９を設けたダイスに引き入れ、繊維
束への樹脂含浸を図った。なお、樹脂としては、マレイ
ン酸付加量１重量％、ＭＩ１０ｇ／１０分（２３０℃，
2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレンを用いた。引出し速度
２ｍ／分及び２６ｃｍ／分で引出し、冷却後、ストラン
ドを１５ｍｍに切断した。引出し速度２ｍ／分では、樹
脂の含浸が不充分で満足なペレットを得ることができな
かったが、引出し速度２６ｃｍ／分では、ペレットの作
成が可能であった。このペレット中のガラス繊維は６２
重量％であった。上記ペレット３３重量％とＭＩ２０ｇ
／１０分（２３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン
６７重量％とをタンブラーにて１５分間ブレンドし、ブ
レンド後の状況（ガラス繊維の抜け）を調べるととも
に、射出成形して試験片を作成し、成形品の外観及び機
械的特性を調べた。さらに、マスターバッチを用い、カ
ーボンブラックが0.５重量％になるようにし、射出成形
した試験片を用い、耐熱劣化性を調べた。これらの結果
を第１表に示す。

【００３０】比較例３ 比較例２において、含浸させる樹脂として、ＭＩ６０ｇ
／１０分（２３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン
に有機過酸化物0.２重量％を加え、ＭＩ５００ｇ／１０
分以上（２３０℃，2.１６ｋｇｆ）にしたものを用い、
比較例２と同様にして繊維束への樹脂含浸を図った。な
お、引出し速度３０ｍ／分，５ｍ／分及び２５ｃｍ／分
で引出し、冷却後、ストランドを１５ｍｍに切断してペ
レットを作成した。引出し速度３０ｍ／分では、含浸が
不充分で、切断時にガラス繊維抜けが見受けられたもの
の、ペレットを作成することは可能であった。引出し速
度５ｍ／分及び２５ｃｍ／分では、見かけ上良好なペレ
ットを得ることができた。それぞれのペレット中のガラ
ス繊維量は５５重量％，６１重量％及び５９重量％であ
った。これらのペレット５０重量％とＭＩ２０ｇ／１０
分（２３０℃，2.１６ｋｇｆ）のポリプロピレン５０重
量％とをタンブラーにて１５分間ブレンドし、ブレンド
後の状況（ガラス繊維の抜け）を調べるとともに、射出
成形して試験片を作成し、成形品の外観及び機械的特性
を調べた。さらに、マスターバッチを用い、カーボンブ
ラックが0.５重量％になるようにし、射出成形した試験
片を用い、耐熱劣化性を調べた。これらの結果を第１表
に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、高分子量の熱可
塑性樹脂でも、あるいは引出し速度を速めても繊維束に
充分に樹脂を含浸させることができ、長期耐熱劣化性や
面衝撃強さなどに優れる繊維強化複合材料を生産性よ
く、効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法において用いるダイスにおける
樹脂含浸ゾーンの上下突起部の配置の例を示す平面図で
ある。

【図２】 本発明の方法において用いるダイスの一例の
概略図である。

【図３】 本発明の方法を説明するための一例の工程概
略図である。

【図４】 本発明の比較例２及び３で用いたダイスの概
略図である。

【符号の説明】

Ａ 繊維束 Ｂ 予熱ゾーン Ｃ 樹脂含浸ゾーン １ 上部突起部 １’下部突起部 ２ 樹脂入口 ３ 樹脂圧力計 ４ ダイス ５ 押出機 ６ 冷却槽 ７ 引取り機 ８ カッター ９ スプレダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 309:08 (72)発明者 西本 敬 神奈川県相模原市宮下１丁目２番27号 旭 硝子マテックス株式会社内 (72)発明者 二川 稔 神奈川県相模原市宮下１丁目２番27号 旭 硝子マテックス株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 狭小対向壁面に複数の突起部を設けたダ
   イス内に、溶融熱可塑性樹脂を導入し、その中に複数本
   の繊維束を通過させることにより、該繊維束内に熱可塑
   性樹脂を含浸させたのち、ダイスから引出し、冷却後所
   望の長さに切断することを特徴とする繊維強化複合材料
   の製造方法。
2. 【請求項２】 対向する突起部がたがいに入り込んだ状
   態に配置されたダイスを用いる請求項１記載の繊維強化
   複合材料の製造方法。
3. 【請求項３】 上下を狭くした対向壁面の上下に複数の
   突起部を設けたダイスを用いる請求項１又は２記載の繊
   維強化複合材料の製造方法。
4. 【請求項４】 樹脂含浸ゾーンの前に予熱ゾーンを設け
   たダイスを用いる請求項１記載の繊維強化複合材料の製
   造方法。
5. 【請求項５】 ダイスから引出され、冷却されたストラ
   ンドを切断し、長さ３〜３００ｍｍのペレットを作成す
   る請求項１記載の繊維強化複合材料の製造方法。
6. 【請求項６】 繊維強化複合材料が、熱可塑性樹脂２０
   〜８０重量％と繊維８０〜２０重量％とを含有するもの
   である請求項１記載の繊維強化複合材料の製造方法。
7. 【請求項７】 熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹
   脂，スチレン系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，ポリエ
   ステル系樹脂又はポリアミド系樹脂である請求項１記載
   の繊維強化複合材料の製造方法。
8. 【請求項８】 繊維束がガラス繊維からなるものである
   請求項１記載の繊維強化複合材料の製造方法。