(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強芯材の周囲に熱可塑性樹脂が押出被覆されてなる複合材であって、前記補強芯材が、未発泡の熱可塑性樹脂とランダムに配向されたカーボン繊維からなり、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シートを異形断面形状に成形したものであることを特徴とする複合材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は補強芯材の周囲に熱可塑性樹脂が押出被覆されてなる複合材に関する。特に、軒樋に好適な複合材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、低伸縮性、耐熱性に優れた押出成形品に関するものである。ここで、雨樋を例にとってみると、従来、雨樋としては硬質の塩化ビニール樹脂を使用して押出成形して成形されるのが一般である。ところが、雨樋は軒先に取り付けられる関係上、特に低伸縮性や耐熱性が要求されるもので、上記雨樋では熱伸縮や熱変形を大きく、変形によるひび割れ等も発生して、雨樋としての機能を果して得なくなる恐れがある。そこで、熱可塑性樹脂と一方向または複数の方向に配向したガラス繊維よりなる繊維強化複合シートを雨樋の形状に成形した芯材を形成し、その表面に熱可塑性樹脂を押出被覆することにより、上記、問題を解決しようとする試みがなされている（例えば、特公平６−９８６９１号公報、特公平７−１１０５１４号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複合シートとして空隙率が０に近いものを用いた場合には、繊維強化複合シートを雨樋の形状に成形して芯材を形成する際に曲折部で割れや折れが発生したり、また、得られる雨樋の耐衝撃強度が弱い等の問題が発生している。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記の如き従来の問題点を解消し、補強芯材中の繊維が、繊維強化複合シートを異形断面に成形する際に割れたり破断されることなく、耐衝撃強度に優れた複合材を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の複合材においては、補強芯材の周囲に熱可塑性樹脂が押出被覆されてなる複合材であって、前記補強芯材が、未発泡の熱可塑性樹脂とランダムに配向されたカーボン繊維からなり、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シートを異形断面形状に成形したものである。
【０００６】
本発明に使用される繊維強化複合シートは、空隙率が１０〜６０％のものである必要がある。空隙率が１０％未満のものと６０％を越えるものを異形断面形状に成形して補強芯材とする際に、本発明において繊維強化複合シートの曲折部分で割れや折れが発生する。
上記空隙率とは、繊維強化複合シート中の空隙部分の占有率を示し、内部に形成された空隙部分の体積の繊維強化複合シートの全体積に占める比率である。
本発明に使用される繊維強化複合シートを構成する繊維としては、カーボン繊維が使用され、繊維長さが１００μｍ〜１００ｍｍ、繊維径が５〜５０μｍからなるものが好ましい。又、本発明に使用される繊維強化複合シートを構成する熱可塑性樹脂としては種々な熱可塑性樹脂が使用できるが、例えば、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニルと他のモノマーとの共重合体、アクリル系モノマーと他のモノマーとの共重合体等が挙げられる。又、補強芯材に被覆される熱可塑性樹脂としては、補強芯材との融着性や成形性から適宜選択されるが、例えば、塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【０００７】
（作用）
本発明の複合材においては、前記補強芯材が、未発泡の熱可塑性樹脂とランダムに配向されたカーボン繊維からなり、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シートを異形断面形状に成形したものであることにより、繊維強化複合シート中でカーボン繊維がいずれの方向に対しても均一に配向して補強しており、且つ多くの空隙の存在により熱可塑性樹脂により固定されておらず変形自由度が大きいので、繊維強化複合シートを異形断面形状に成形する際に、異形に曲折した部分でカーボン繊維の割れや破断が発生せず、又、補強芯材の成形安定性が優れている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１、図２は本発明の複合材の一例の一部を示すもので、図１（イ）は複合材の一部切欠斜視図、（ロ）は芯材の補強芯材の基材となる繊維強化複合シートの一部を示す斜視図、図２は本発明の複合材の一例を示す、断面を示す説明図である。
【０００９】
図１及び図２において、１は複合材であり、この複合材１は補強芯材２と、この補強芯材２の周囲を被覆している熱可塑性樹脂３とからなるものである。
補強芯材２の基材となる繊維強化複合シート２０は、粉体含浸の方法では、カーボン繊維２１と熱可塑性樹脂２２を繊維状にして、エアーで飛ばして層状に堆積させ、あるいは液状含浸等の方法では攪拌等により混合して、その後に加熱加圧して、シート状に一体に成形したものである。この繊維強化複合シート２０は、図１（ロ）に示すように、未発泡の熱可塑性樹脂２２中にカーボン繊維２１がランダムに配向され、１０〜６０％の空隙を有するように、帯状に形成されている。
【００１０】
空隙５０は、その大きさ、配置はランダムに形成されている。空隙５０は、カーボン繊維２１と熱可塑性樹脂２２を粉体含浸、液状含浸等の方法で繊維強化複合シート２０を生成する過程で内部に取り込まれる気泡である。そして、空隙の含有量は加熱加圧時の圧力によって左右される。従って、圧力を上げると空隙５０の繊維強化複合シート２０の空隙率は下がり、密度の高い繊維強化複合シート２０が生成される。一方、圧力を下げると、空隙５０の繊維強化複合シート２０の空隙率は上がり、密度の低い繊維強化複合シート２０が生成されることになる。
【００１１】
補強芯材２は、図２に示すように、軒樋形状（異形断面形状）に成形されている。補強芯材２の周囲に熱可塑性樹脂３が被覆されて軒樋形状に成形した複合材１とされている。
【００１２】
以下、本発明の複合材の製造方法の一例を図３及び図４を参照して説明する。
【００１３】
図３に示すように、６は繊維強化複合シート２０を補強芯材２に成形するプレフォーミング装置である。
押出機５は、ホッパー５１と、バレルと、このバレルの中に設けられているスクリューとからなる。７はクロスヘッドダイからなる金型であり、この金型７は押出機５の先端に取り付けられている。この金型７は軒樋１とほぼ同じ形状の隙間７１を有している。
【００１４】
図４に示すように、６５は金型７からほぼ軒樋形状に押し出される複合材１を冷却するサイジング装置である。
８は上下にキャタピラー８１、８１が設けられている引取装置であり、複合材１を上下のキャタピラー８１、８１で挟んで引き取るようになっている。
【００１５】
繊維強化複合シート２０をプレフォーミング装置６でほぼ軒樋形状に成形して補強芯材を得て、この補強芯材を金型７の隙間７１の中を通過させる。
一方、押出機５のホッパー５１に熱可塑性樹脂３を入れて押出機５を稼働させる。すると、スクリューの回転により、このホッパー５１の中の熱可塑性樹脂３がバレルの中を金型７の方向に進む。
【００１６】
この熱可塑性樹脂３はバレルの中を進んでいる間にバレルの周囲に取り付けられているヒーターにより溶融され、金型７内の樹脂通路７２を通って補強芯材２の上下から押し出され、補強芯材２の周囲を被覆する。その結果、補強芯材２の周囲が熱可塑性樹脂３で被覆され、ほぼ軒樋形状に成形された複合材１となって押し出される。
【００１７】
このようにして押し出された複合材１は、前記補強芯材２が、未発泡の熱可塑性樹脂２２とランダムに配向されたカーボン繊維２１からなり、カーボン繊維２１がいずれの方向に対しても均一に配向して芯材を補強している。更に、空隙率が１０〜６０％の繊維強化複合シート２０を異形断面形状に成形したものであるので、繊維強化複合シート２０は、多くの空隙の存在により熱可塑性樹脂２２により固定されておらず変形自由度が大きい。その為に、繊維強化複合シート２０を異形断面形状に成形する際に、異形に曲折した部分でカーボン繊維２１の割れや破断が発生せず、又、補強芯材２の成形安定性が優れている。
【００１８】
実施例
ポリエチレンテレフタレートと、ランダムに配向されたカーボン繊維からなり、空隙率４０％の図１（ロ）に示す如き繊維強化複合シート２０を用いて、図３を参照して説明した工程により、補強芯材２を形成し、その両面にポリエチレン樹脂を押出被覆して、図２に示す如き複合材１を得た。
比較例
空隙率が５０％の繊維強化複合シートを用いたこと以外は実施例と同様にして複合材１を得た。
実施例及び比較例で得られた複合材についてデュポン衝撃試験を行って複合材１の安定性と衝撃強度を比較した。
その結果、複合材のデュポン衝撃試験（２３°Ｃ、重り２００ｇ）は、実施例では、落下距離３８０ミリ、比較例では、落下距離１５０ミリであった。
又、実施例及び比較例における成形時の補強芯材２の成形安定性を評価した。その結果実施例では、カーボン繊維２１の割れ、裂けは無かったが、比較例では、裂けが発生した。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明の複合材においては、上記の通りとされているので、繊維強化複合シートを異形断面形状に成形して補強芯材を形成する際に、異形に曲折した部分でカーボン繊維の割れや破断が発生せず、又、補強芯材の成形安定性が優れており、又、補強芯材中にはカーボン繊維が方向性なく均一に配向しており、この補強芯材を中間に存しているので耐衝撃強度に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合材の一例の一部を示すもので、（イ）は複合材の一部切欠斜視図、（ロ）は補強芯材の基材となる繊維強化複合シートの一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の複合材の一実施例の断面図である。
【図３】本発明の複合材の工程を説明する説明図である。
【図４】クロスヘッドダイ部分の断面図である。
【符号の説明】
１              複合材（軒樋）
２              補強芯材
３              熱可塑性樹脂
２０            繊維強化複合シート
２１            カーボン繊維
２２            熱可塑性樹脂
５              押出機
６              プレフォーミング装置
６５            サイジング装置
７              クロスヘッドダイ
８              引取装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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