(57)【要約】      （修正有）【課題】製造コスト、構造の厚み、重量を低下させられる長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法を提供する。【解決手段】長ファイバーＳＭＣ１及びその製造方法において、長ファイバーＳＭＣ１は第一樹脂層１０、第二樹脂層２０、混合層３０を有し、混合層３０は第一樹脂層１０と第二樹脂層２０の間に設置され、混合層３０はファイバースチール構造３０２を有し、ファイバースチール構造３０２は不連続の複数のファイバーフィラメント３０２１が相互に絡まり無方向性分布を呈して形成され、長ファイバーＳＭＣ１の製造方法は順番に少なくとも材料提供ステップＳ１、接着ステップＳ２、圧接ステップＳ３を含み、本発明の長ファイバーＳＭＣ１は従来の技術に比べ、ファイバー含量、厚み、総重量を引き下げられ、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスは均一である。【選択図】図３
2019209677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長ファイバーＳＭＣであって、
少なくとも、第一樹脂層と、第二樹脂層と、混合層とを有し、
前記混合層は、前記第一樹脂層と前記第二樹脂層の間に設置され、
前記混合層は、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層と結合され、
前記混合層は、接着樹脂層及びファイバースチール構造を有し、
前記ファイバースチール構造は、前記接着樹脂層に包まれ、
前記ファイバースチール構造は、不連続の複数のファイバーフィラメントにより、相互に絡められて形成され、
複数の前記ファイバーフィラメントの間には、複数のファイバーフィラメント間隔距離が形成され、
前記ファイバーフィラメント間隔距離内には、前記接着樹脂層が充填され、
前記ファイバーフィラメントは、前記接着樹脂層により包まれ、
複数の前記ファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、
複数の前記ファイバーフィラメントは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
長ファイバーＳＭＣ。
【請求項２】
前記複数の前記ファイバーフィラメントの平均の長さは、５００ｍｍより小さいか等しい
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項３】
前記無方向性分布とは、前記ファイバースチール構造を１個の二次元平面に投影した場合に、前記二次元平面上における複数の前記ファイバーフィラメントの投影が、乱雑或いはアットランダムに各方向に延伸することを言う
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項４】
前記ファイバーフィラメントは、複数のファイバーを有し、
複数の前記ファイバーの間には、複数のファイバー間隔距離が存在し、
前記接着樹脂層は、複数の前記ファイバーの間の前記ファイバー間隔距離に充填され、前記ファイバーを覆う
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項５】
前記ファイバーフィラメント中の複数の前記ファイバーの内の少なくとも１本の前記ファイバーは、独立した２個の絨毛を形成する
ことを特徴とする、
請求項４に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項６】
前記絨毛は、無方向性分布である
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項７】
前記複数の前記ファイバーは、複数の前記絨毛を有する
ことを特徴とする、
請求項６に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項８】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーと、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーとは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項４に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項９】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記絨毛と、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーとは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１０】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記絨毛と、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記絨毛とは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１１】
前記ファイバーフィラメントは、カーボンファイバー或いはガラスファイバーが採用される
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１２】
前記接着樹脂層、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層は、相互に相同の材料或いは不相同の材料である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１３】
前記接着樹脂層、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層は、それぞれ独立し、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を採用して構成される
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１４】
前記ファイバーフィラメントの直径は、３μｍ〜３０μｍの間である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１５】
前記長ファイバーＳＭＣ中の総ファイバー含量の前記長ファイバーＳＭＣのパーセンテージは、５％〜３０％の間である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１６】
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣの製造に適用される長ファイバーＳＭＣの製造方法であって、
前記長ファイバーＳＭＣの製造方法は、少なくとも、材料提供ステップと、接着ステップと、圧接ステップとを順番に含み、
材料提供ステップでは、第一プラスチックフィルム、前記第一樹脂層、前記ファイバースチール構造、前記第二樹脂層及び第二プラスチックフィルムを提供し、前記第一樹脂層は、前記第一プラスチックフィルムの下表面を覆い、前記第二樹脂層は、前記第二プラスチックフィルムの上表面を覆い、
接着ステップでは、前記第一樹脂層を、前記ファイバースチール構造の上表面に接着し、及び前記第二樹脂層を、前記ファイバースチール構造の下表面に接着し、
圧接ステップでは、前記第一プラスチックフィルムの上表面及び前記第二プラスチックフィルムの下表面に圧力を加え、これにより前記第一樹脂層の一部に前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバースチール構造を覆い、前記混合層を形成し、或いはこれにより、前記第二樹脂層の一部には、前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバースチール構造を覆い、前記混合層を形成し、或いはこれにより、前記第一樹脂層の一部及び前記第二樹脂層の一部は相互に接触し、前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバースチール構造を覆い、前記混合層を形成する
ことを特徴とする、
長ファイバーＳＭＣの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバーＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）に関し、特にファイバー含量を効果的に減らせ、こうして製造コスト、構造の厚み、重量を低下させられる長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のファイバーＳＭＣは、ファイバー材料と樹脂材料により構成される。
ファイバーＳＭＣの強度、剛性及びサイズ安定性は、樹脂材料よりはるかに優れるため、各種成形品の製造に常用される。
よって、ファイバーＳＭＣの各分野でのニーズは、ますます高まっている。
【０００３】
ファイバーＳＭＣの用途は幅広いため、その品質は厳格に管理されなければならないほか、曲げ強度と曲げモジュラスを維持した状態で、製造コストをいかにして引き下げるかが、大きな課題である。
図１及び図２に示す通り、従来の製造工程により製造されるファイバーＳＭＣは、樹脂材料により形成される２個の樹脂層Ｒ、及び２個の樹脂層Ｒの間の位置する混合層Ｍを有する。
混合層Ｍは、樹脂材料と複数の短ファイバー束Ｍ１により組成される。
各１個の短ファイバー束Ｍ１は、相互に平行に排列される複数の短ファイバーＭ１１を、少なくとも１個のスラリーＭ１２により粘着結合される。
各１個の短ファイバー束Ｍ１は、シート状を呈する。
よって、複数の短ファイバーＭ１１は相互に絡み合わない。
しかも、複数の短ファイバー束Ｍ１は相互に絡み合わない。
短ファイバー束Ｍ１は、複数の長ファイバー束（図示なし）を裁断して形成する。
長ファイバー束は、スラリーＭ１２によってカバーされる。
よって、裁断過程でスラリー微粒を生じ、人体の吸入性危険及び環境汚染を招く恐れがある。
別に、ファイバーＳＭＣの製造時には、複数の短ファイバー束Ｍ１を、スピル方式で、下層の樹脂層Ｒの表面にスピルする。
スピルの過程では、複数の短ファイバー束Ｍ１は衝突し、スラリー微粒を生じるため、ここでも前述の危険が生じる。
しかも、複数の短ファイバー束Ｍ１は、相互に摩擦により、静電気を生じ集まってしまう。
よって、実際には、樹脂層Ｒの表面に平均に分布することはなく、こうして比較的大きい複数の孔隙Ｍ２を生じ、ファイバーＳＭＣの構造がすきすきになってしまう。
これにより、ファイバーＳＭＣの物性は各エリアで不安定で、しかも不均一になるという欠陥を招いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の高強度、高剛性及び高サイズ安定性のファイバーＳＭＣには、以下の欠点がある。
１．混合層が採用する短ファイバー束の長さは多くが、２５〜３０ｍｍの間で、しかも短ファイバー束は、各自分布し絡み合わない。短ファイバー束の数量が不足し、各短ファイバー束の間の孔隙が過大となるなら、混合層の構造強度は不足する。一定の曲げ強度と曲げモジュラスを得ようとするなら、大量の短ファイバー束を使用し、孔隙率を低下させる必要があるが、これにはファイバーＳＭＣ中の短ファイバーのパーセンテージ（ｗｔ％）含量を３０％〜５０％の間にしなければならない。こうして、ファイバーＳＭＣの重量及び厚みを拡大させてしまう。
２．ファイバーＳＭＣを裁断加工する時には、短ファイバー及びスラリーの塵粒を生じ空気中に拡散し易く、加工者が吸入してしまえば、加工者の健康に危害を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はファイバー含量を効果的に減らせ、こうして製造コスト、構造の厚み、重量を低下させられる長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法に関する。
【０００６】
本発明による長ファイバーＳＭＣは、少なくとも第一樹脂層、第二樹脂層及び混合層を有する。
該混合層は、該第一樹脂層と該第二樹脂層の間に設置され、該混合層は、該第一樹脂層及び該第二樹脂層と結合される。
しかも、該混合層は、接着樹脂層及びファイバースチール構造を有する。
該ファイバースチール構造は、該接着樹脂層に包まれ、該ファイバースチール構造は、不連続の複数のファイバーフィラメントにより、相互に絡められて形成される。
複数の該ファイバーフィラメントの間には、複数のファイバーフィラメント間隔距離が形成される。
該ファイバーフィラメント間隔距離内には、該接着樹脂層が充填され、該ファイバーフィラメントは、該接着樹脂層により包まれる。
複数の該ファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも複数の該ファイバーフィラメントは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
【０００７】
本発明はさらに、長ファイバーＳＭＣの製造方法を提供し、前述の該長ファイバーＳＭＣの製造に適用される。
該長ファイバーＳＭＣの製造方法は、順番に少なくとも材料提供ステップ、接着ステップ及び圧接ステップを含む。
【０００８】
本発明の長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法は、以下の効果を備える。
複数のファイバーフィラメントは相互に絡められて無方向性分布を形成するため、長ファイバーＳＭＣの、各方向における引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスは均一で、各方向からの破壊力に抵抗できる。
しかも、大量のファイバーフィラメントを使用する必要がなく、長ファイバーＳＭＣの孔隙率を低下させられ、こうして製造コストを引き下げられる他、同時に全体構造の厚み及び重量を縮減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術のファイバーＳＭＣの短ファイバー束の模式図である。
【図２】従来技術のファイバーＳＭＣの模式図である。
【図３】本発明の長ファイバーＳＭＣの模式図である。
【図４】本発明の長ファイバーＳＭＣが採用するファイバースチール構造の模式図である。
【図５】本発明の長ファイバーＳＭＣが使用する材料の模式図である。
【図６】本発明の長ファイバーＳＭＣの製造方法のプロセス模式図である。
【図７】本発明の長ファイバーＳＭＣの製造方法のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（一実施形態）
図３及び図４に示す通り、本発明の長ファイバーＳＭＣ１は、第一樹脂層１０、第二樹脂層２０、混合層３０を有する。
混合層３０は、第一樹脂層１０と第二樹脂層２０の間に設置され、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０と結合され、しかも混合層３０は、少なくとも接着樹脂層３０１及びファイバースチール構造３０２を有する。
ファイバースチール構造３０２は、接着樹脂層３０１に包まれ、ファイバースチール構造３０２は、不連続の複数のファイバーフィラメント３０２１により、相互に絡められて（ｅｎｔａｎｇｌｅｄ）形成する。
複数のファイバーフィラメント３０２１の間は、複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２を形成する。
ファイバーフィラメント間隔距離３０２２内には、接着樹脂層３０１が充填され、ファイバーフィラメント３０２１は、接着樹脂層３０１により包まれる。
複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも予定の平均の長さより小さいか等しく、前述の『不連続状態』を形成する。
例えば、平均の長さは、５００ｍｍより小さいか等しい。
好ましくは、各１本のファイバーフィラメント３０２１の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも５００ｍｍより小さいか等しい。
本明細書の内容及び特許請求の範囲で記載する限定は、常に端値を含む。
【００１１】
好ましくは、前述の複数のファイバーフィラメント３０２１は、相互に絡められて無方向性分布を形成する。
無方向性分布とは、ファイバースチール構造３０２を１個の二次元平面に投影した場合に（図示なし）、二次元平面上における複数のファイバーフィラメント３０２１の投影が、乱雑或いはアットランダムに各方向に延伸することを言う。
複数のファイバーフィラメント３０２１は相互に絡められて無方向性分布を形成し、しかも複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しいため、長ファイバーＳＭＣ１の物性は、各方向で均一である。
言い換えれば、長ファイバーＳＭＣ１の、各方向における引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスは均一で、各方向からの破壊力に抵抗できる。
【００１２】
ファイバーフィラメント３０２１は、１本のファイバー３０２１１或いは複数のファイバー３０２１１を有する。
例えば、ファイバーフィラメント３０２１は、１本だけのファイバー３０２１１或いは１００本のファイバー３０２１１、或いは１〜１００本のファイバー３０２１１を有する。
ファイバーフィラメント３０２１が複数のファイバー３０２１１を有する実施形態において、ファイバーフィラメント３０２１は、スラリーに包まれていない。
複数のファイバー３０２１１の間には、複数のファイバー間隔距離３０２１３が存在する。
よって、接着樹脂層３０１は、複数のファイバー３０２１１の間のファイバー間隔距離３０２１３に浸透し充填され、ファイバー３０２１１を包む。
こうして、長ファイバーＳＭＣ１はさらに増強される。
別に、ファイバーフィラメント３０２１中の複数のファイバー３０２１１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、独立した２個の絨毛３０２１２を形成する。
２個の絨毛３０２１２は、無方向性分布で、接着樹脂層３０１は絨毛３０２１２を包む。
よって、長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
好ましくは、複数のファイバー３０２１１は、複数の絨毛３０２１２を有する。
【００１３】
複数のファイバーフィラメント３０２１は、相互に絡められて、ファイバースチール構造３０２の孔隙率を形成する。
孔隙率の計算法は、以下の通りである。
ファイバースチール構造３０２を、二次元平面に投影し、続いて二次元平面上の投影において、単位面積中の複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積を計算し、さらに複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積を、単位面積で割り、孔隙率を算出する。
或いは、孔隙率の計算法は、以下の通りである。
ファイバースチール構造３０２を、二次元平面に投影し、続いて二次元平面上の投影において、単位面積中の複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積と、複数のファイバー間隔距離３０２１３の総面積の和を計算し、さらに複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積と、複数のファイバー間隔距離３０２１３の総面積の和を、単位面積で割り、孔隙率を算出する。
【００１４】
以下に特に説明する。
複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個の絨毛３０２１２と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
しかも、より好ましくは、複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個の絨毛３０２１２と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個の絨毛３０２１２は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
これにより、ファイバースチール構造３０２の孔隙率は低下し、しかもさらに長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
【００１５】
上述において、ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は好ましくは、カーボンファイバー、ガラスファイバー或いはリサイクルファイバーを採用する。
ファイバーフィラメント３０２１の直径は、３μｍ〜３０μｍの間である。
ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は、カーボンファイバーの実施形態中において、カーボンファイバーの直径は、３μｍ〜８μｍの間である。
ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は、ガラスファイバーの実施形態中において、ガラスファイバーの直径は、２０μｍ〜３５μｍの間である。
【００１６】
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、それぞれ独立し、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を採用して構成される。
また、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ビニール樹脂或いは不飽和樹脂を含む。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、それぞれ独立し、固態充填物をさらに含む。
固態充填物は、炭酸カルシウム（Ｃａｌｃｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、酸化マグネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、ステアリン酸亜鉛（Ｚｉｎｃ  ｓｔｅａｒａｔｅ）、水酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、酸化アンチモン（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｏｘｉｄｅ）、ポリ臭化ジフェニルエーテル（Ｐｏｌｙｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ  ｄｉｐｈｅｎｙｌ  ｅｔｈｅｒｓ）、ポリ臭化ビフェニル（Ｐｏｌｙｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ  ｂｉｐｈｅｎｙｌｓ）、テトラブロモビスフェノールＡ（ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｂｉｓｐｈｅｎｏｌ  Ａ）、ヘキサブロモシクロドデカン（Ｈｅｘａｂｒｏｍｏｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎｅ）及びＮ，Ｎ-ジメチルアニリン（Ｎ，Ｎ-Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅ）により組成されるグループ中の少なくとも一つである。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、相互に相同の材料或いは不相同の材料である。
【００１７】
上記の通り、ファイバースチール構造３０２の、複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも複数のファイバーフィラメント３０２１、複数のファイバー３０２１１及び複数の絨毛３０２１２は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
よって、ファイバースチール構造３０２の孔隙率を大幅に引き下げられ、しかも長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
こうすることで、従来の技術と相同の曲げ強度と曲げモジュラスを達成可能な状況下で、本発明の長ファイバーＳＭＣ１中の総ファイバー含量は僅かで、長ファイバーＳＭＣ１中のパーセンテージ含量は、５％〜３０％の間である。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の含量はそれに相対し、長ファイバーＳＭＣ１中のパーセンテージ含量の９５％〜７０％の間である。
これにより、長ファイバーＳＭＣ１の厚みは、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間に保持され、好ましくは、１ｍｍ以下に保持される。
長ファイバーＳＭＣ１の重量は、従来の技術より４０％〜５０％少なくなる。
前述の総ファイバー含量とは、ファイバースチール構造３０２の、長ファイバーＳＭＣ１における含量である。
当然、ファイバースチール構造３０２は、複数のファイバーフィラメント３０２１、複数のファイバー３０２１１及び複数の絨毛３０２１２を有する。
【００１８】
上記の通り、本発明はさらに長ファイバーＳＭＣの製造方法を提供する。
図５〜図７に合わせて示す通り、長ファイバーＳＭＣ１の製造過程及び成品が使用する材料は、順番に第一プラスチックフィルムＰ１、第一樹脂層１０、ファイバースチール構造３０２、第二樹脂層２０及び第二プラスチックフィルムＰ２を含む。
第一プラスチックフィルムＰ１及び第二プラスチックフィルムＰ２を通して、第一樹脂層１０、ファイバースチール構造３０２及び第二樹脂層２０を圧接し、順番に第一樹脂層１０、混合層３０及び第二樹脂層２０を組成する。
第一プラスチックフィルムＰ１及び第二プラスチックフィルムＰ２は、それぞれ独立し、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、低密度ポリエチレン（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニルクロライド（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）及びポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  Ａｃｉｄ）により組成されるグループの一つである。
【００１９】
長ファイバーＳＭＣの製造方法は、以下のプロセスステップを含む。
【００２０】
材料提供ステップＳ１：第一プラスチックフィルムＰ１、第一樹脂層１０、ファイバースチール構造３０２、第二樹脂層２０及び第二プラスチックフィルムＰ２を提供し、第一樹脂層１０は、第一プラスチックフィルムＰ１の下表面を覆い、第二樹脂層２０は、第二プラスチックフィルムＰ２の上表面を覆う。
【００２１】
接着ステップＳ２：第一樹脂層１０を、ファイバースチール構造３０２の上表面に接着し、及び第二樹脂層２０を、ファイバースチール構造３０２の下表面に接着する。
【００２２】
圧接ステップＳ３：第一プラスチックフィルムＰ１の上表面及び第二プラスチックフィルムＰ２の下表面に圧力を加え、これにより第一樹脂層１０の一部に接着樹脂層３０１を形成し、ファイバースチール構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
或いは、これにより第二樹脂層２０の一部には、接着樹脂層３０１を形成し、ファイバースチール構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
或いは、これにより第一樹脂層１０の一部及び第二樹脂層２０の一部は相互に接触し、接着樹脂層３０１を形成し、ファイバースチール構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
【００２３】
基本的には、前記の材料提供ステップＳ１、接着ステップＳ２及び圧接ステップＳ３を完成すると、長ファイバーＳＭＣは完成される。
続いて、使用時には、離型ステップＳ４が続く。
離型ステップＳ４は、第一プラスチックフィルムＰ１と第一樹脂層１０を分離し、及び第二プラスチックフィルムＰ２と第二樹脂層２０を分離し、長ファイバーＳＭＣ１を形成する。
【００２４】
当然、前記のように、接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の何れか一つが熱硬化性樹脂である時、離型ステップＳ４の後には熱圧ステップＳ５が続く。
熱圧ステップＳ５は、離型ステップＳ４を執行し得られた長ファイバーＳＭＣ１に対して、熱圧製造工程を行う。
例えば、接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の何れか一つがビニール樹脂であるなら、熱圧製造工程の熱圧温度は、摂氏１１０度〜３００度の間に設定され、熱圧製造工程の熱圧圧力は、２０ｋｇｆ／ｃｍ２〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２の間に設定され、熱圧製造工程の熱圧時間は、０．５分〜１０分の間に設定される。
【００２５】
長ファイバーＳＭＣの製造方法を実施した比較形態１、実施形態１、実施形態２及び実施形態３の結果を表一に記載する。
比較形態１、実施形態１、実施形態２及び実施形態３中の接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０はすべてビニール樹脂で、熱圧温度は、摂氏１３０度に設定し、熱圧圧力は、１５０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定し、熱圧時間は２分で、ファイバースチール構造３０２は、カーボンファイバーにより構成される。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１中で、実施形態１と比較形態１の長ファイバーＳＭＣは、相同の重量４０００ｇ／ｍ２と相同の総ファイバー含量３０ｗｔ％を有する。
実施形態１と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態１が使用する複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、比較形態１は、平均の長さが２５ｍｍの複数のファイバーフィラメントを使用する。
実施形態１は、平均の長さが比較的長い複数のファイバーフィラメントを使用するため、実施形態１の複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数の絨毛が、相互に絡められて、無方向性分布を形成する現象は、比較形態１より大きい。
よって、実施形態１の曲げ強度２２５ＭＰａ及び曲げモジュラス１４ＧＰａは、ＩＳＯ１４１２５に規定する曲げ強度１００ＭＰａ以上、及び曲げモジュラス７ＧＰａ以上よりはるかに高く、しかも実施形態１の曲げ強度２２５ＭＰａ及び曲げモジュラス１４ＧＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａ及び曲げモジュラス８ＧＰａよりはるかに高い。
よって、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより大きいか等しく、それが形成する複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数の絨毛は、相互に絡められて、無方向性分布を形成するという特徴は、長ファイバーＳＭＣの曲げ強度及び曲げモジュラスを高めるに十分であることを証明している。
【００２８】
実施形態２と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態２の総ファイバー含量は、１０ｗｔ％まで低下させ、しかも複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍであるが、実施形態２の曲げ強度１８８ＭＰａ及び曲げモジュラス９ＧＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａ及び曲げモジュラス８ＧＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣ使用平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントは、使用総ファイバー含量を１０％ｗｔまで低下させられ、コストを節減できることを証明している。
【００２９】
続いて、実施形態２を基準とし、総ファイバー含量を１０ｗｔ％に維持した状況下で、実施形態２は、平均の長さが３５ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態３は、平均の長さが１００ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態４は、平均の長さが２５０ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態５は、平均の長さが５００ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用する。
明らかに、採用する複数のファイバーフィラメントの平均の長さが増えるに従い、複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数の絨毛が相互に絡められて無方向性分布を形成する現象はより顕著となるため、長ファイバーＳＭＣの曲げ強度及び曲げモジュラスを強化する。
よって、実施形態３の曲げ強度は１９５ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１０ＧＰａで、実施形態４の曲げ強度は２１０ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１２ＧＰａで、実施形態５の曲げ強度は２３５ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１５ＧＰａで、すべてＩＳＯ１４１２５に規定する標準より高く、比較形態１、実施形態１及び実施形態２の曲げ強度と曲げモジュラスより高い。
【００３０】
実施形態５中の複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数の絨毛が相互に絡められて、無方向性分布を形成する現象は非常に顕著であるため、実施形態５で使用するのは、わずかに１０ｗｔ％の総ファイバー含量で、それによっても曲げモジュラス（実施形態５中では１５ＧＰａ）は、３０ｗｔ％の総ファイバー含量を使用する実施形態１（１４ＧＰａ）及び比較形態１（８ＧＰａ）より高く、曲げ強度も類似の結果であるため、再述しない。
よって、本発明は、複数のファイバーフィラメントの平均の長さ、及び形成される相互高度が相互に絡まり無方向性分布を形成する現象の技術特徴により、必要な総ファイバー含量を低下させ、曲げ強度及び曲げモジュラスを高め、製造コスト低下の効果を達成する。
【００３１】
実施形態６と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態６の総ファイバー含量は、１０ｗｔ％まで低下され、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、長ファイバーＳＭＣの重量は、１１５０ｇ／ｍ２まで低下され、厚みは比較形態１の２．０ｍｍから０．９ｍｍまで低下されたが、実施形態６の曲げ強度１７１ＭＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣは平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントを使用することで、使用総ファイバー含量を１０％まで低下させられ、しかも長ファイバーＳＭＣの重量を軽減でき、及び長ファイバーＳＭＣの厚みを減らせ、コストを節減できる他、コンパクトな製品に幅広く応用できることが証明された。
【００３２】
実施形態７と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態７の総ファイバー含量は、５ｗｔ％まで低下され、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、長ファイバーＳＭＣの重量は、１１５０ｇ／ｍ２まで低下され、厚みは比較形態１の２．０ｍｍかた０．９ｍｍまで低下されたが、実施形態７の曲げ強度１６０ＭＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣは平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントを使用することで、使用総ファイバー含量を５％まで低下させられ、しかも長ファイバーＳＭＣの重量を軽減でき、及び長ファイバーＳＭＣの厚みを減らせ、コストを節減できる他、コンパクトな製品に幅広く応用できることが証明された。
【００３３】
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００３４】
Ｒ  樹脂層、
Ｍ  混合層、
Ｍ１  短ファイバー束、
Ｍ１１  短ファイバー、
Ｍ１２  スラリー、
Ｍ２  孔隙、
１  長ファイバーＳＭＣ、
１０  第一樹脂層、
２０  第二樹脂層、
３０  混合層、
３０１  接着樹脂層、
３０２  ファイバースチール構造、
３０２１  ファイバーフィラメント、
３０２１１  ファイバー、
３０２１２  絨毛、
３０２１３  ファイバー間隔距離、
３０２２  ファイバーフィラメント間隔距離、
Ｐ１  第一プラスチックフィルム、
Ｐ２  第二プラスチックフィルム、
Ｓ１  材料提供ステップ、
Ｓ２  接着ステップ、
Ｓ３  圧接ステップ、
Ｓ４  離型ステップ、
Ｓ５  熱圧ステップ。
【図１】
2019209677.tif 000004
【図２】
2019209677.tif 000005
【図３】
2019209677.tif 000006
【図４】
2019209677.tif 000007
【図５】
2019209677.tif 000008
【図６】
2019209677.tif 000009
【図７】
2019209677.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月8日(2019.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長ファイバーＳＭＣであって、
少なくとも、第一樹脂層と、第二樹脂層と、混合層とを有し、
前記混合層は、前記第一樹脂層と前記第二樹脂層の間に設置され、
前記混合層は、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層と結合され、
前記混合層は、接着樹脂層及びファイバー網構造を有し、
前記ファイバー網構造は、前記接着樹脂層に包まれ、
前記ファイバー網構造は、不連続の複数のファイバーフィラメントにより、相互に絡められて形成され、
複数の前記ファイバーフィラメントの間には、複数のファイバーフィラメント間隔距離が形成され、
前記ファイバーフィラメント間隔距離内には、前記接着樹脂層が充填され、
前記ファイバーフィラメントは、前記接着樹脂層により包まれ、
複数の前記ファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、
複数の前記ファイバーフィラメントは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
長ファイバーＳＭＣ。
【請求項２】
前記複数の前記ファイバーフィラメントの平均の長さは、５００ｍｍより小さいか等しい
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項３】
前記無方向性分布とは、前記ファイバー網構造を１個の二次元平面に投影した場合に、前記二次元平面上における複数の前記ファイバーフィラメントの投影が、乱雑或いはアットランダムに各方向に延伸することを言う
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項４】
前記ファイバーフィラメントは、複数のファイバーを有し、
複数の前記ファイバーの間には、複数のファイバー間隔距離が存在し、
前記接着樹脂層は、複数の前記ファイバーの間の前記ファイバー間隔距離に充填され、前記ファイバーを覆う
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項５】
前記ファイバーフィラメント中の複数の前記ファイバーの内の少なくとも１本の前記ファイバーは、独立した２個のファイバーヘッドを形成する
ことを特徴とする、
請求項４に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項６】
前記ファイバーヘッドは、無方向性分布である
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項７】
前記複数の前記ファイバーは、複数の前記ファイバーヘッドを有する
ことを特徴とする、
請求項６に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項８】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーと、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーとは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項４に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項９】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記ファイバーヘッドと、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１本の前記ファイバーとは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１０】
前記複数の前記ファイバーフィラメント中の少なくとも１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記ファイバーヘッドと、もう１本の前記ファイバーフィラメントの少なくとも１個の前記ファイバーヘッドとは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する
ことを特徴とする、
請求項５に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１１】
前記ファイバーフィラメントは、カーボンファイバー或いはガラスファイバーが採用される
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１２】
前記接着樹脂層、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層は、同じ材料或いは異なる材料である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１３】
前記接着樹脂層、前記第一樹脂層及び前記第二樹脂層は、それぞれ独立し、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を採用して構成される
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１４】
前記ファイバーフィラメントの直径は、３μｍ〜３０μｍの間である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１５】
前記長ファイバーＳＭＣ１のうち、総ファイバーの重量パーセンテージは、５％〜３０％の間である
ことを特徴とする、
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣ。
【請求項１６】
請求項１に記載の長ファイバーＳＭＣの製造に適用される長ファイバーＳＭＣの製造方法であって、
前記長ファイバーＳＭＣの製造方法は、少なくとも、材料提供ステップと、接着ステップと、圧接ステップとを順番に含み、
材料提供ステップでは、第一プラスチックフィルム、前記第一樹脂層、前記ファイバー網構造、前記第二樹脂層及び第二プラスチックフィルムを提供し、前記第一樹脂層は、前記第一プラスチックフィルムの下表面を覆い、前記第二樹脂層は、前記第二プラスチックフィルムの上表面を覆い、
接着ステップでは、前記第一樹脂層を、前記ファイバー網構造の上表面に接着し、及び前記第二樹脂層を、前記ファイバー網構造の下表面に接着し、
圧接ステップでは、前記第一プラスチックフィルムの上表面及び前記第二プラスチックフィルムの下表面に圧力を加え、これにより前記第一樹脂層の一部に前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバー網構造を覆い、前記混合層を形成し、或いはこれにより、前記第二樹脂層の一部には、前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバー網構造を覆い、前記混合層を形成し、或いはこれにより、前記第一樹脂層の一部及び前記第二樹脂層の一部は相互に接触し、前記接着樹脂層を形成し、前記ファイバー網構造を覆い、前記混合層を形成する
ことを特徴とする、
長ファイバーＳＭＣの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバーＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）に関し、特にファイバー含量を効果的に減らせ、こうして製造コスト、構造の厚み、重量を低下させられる長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のファイバーＳＭＣは、ファイバー材料と樹脂材料により構成される。
ファイバーＳＭＣの強度、剛性及びサイズ安定性は、樹脂材料よりはるかに優れるため、各種成形品の製造に常用される。
よって、ファイバーＳＭＣの各分野でのニーズは、ますます高まっている。
【０００３】
ファイバーＳＭＣの用途は幅広いため、その品質は厳格に管理されなければならないほか、曲げ強度と曲げモジュラスを維持した状態で、製造コストをいかにして引き下げるかが、大きな課題である。
図１及び図２に示す通り、従来の製造工程により製造されるファイバーＳＭＣは、樹脂材料により形成される２個の樹脂層Ｒ、及び２個の樹脂層Ｒの間の位置する混合層Ｍを有する。
混合層Ｍは、樹脂材料と複数の短ファイバー束Ｍ１により組成される。
各１個の短ファイバー束Ｍ１は、相互に平行に排列される複数の短ファイバーＭ１１を、少なくとも１個のスラリーＭ１２により粘着結合される。
各１個の短ファイバー束Ｍ１は、シート状を呈する。
よって、複数の短ファイバーＭ１１は相互に絡み合わない。
しかも、複数の短ファイバー束Ｍ１は相互に絡み合わない。
短ファイバー束Ｍ１は、複数の長ファイバー束（図示なし）を裁断して形成する。
長ファイバー束は、スラリーＭ１２によってカバーされる。
よって、裁断過程でスラリー微粒を生じ、人体の吸入性危険及び環境汚染を招く恐れがある。
別に、ファイバーＳＭＣの製造時には、複数の短ファイバー束Ｍ１を、スピル方式で、下層の樹脂層Ｒの表面にスピルする。
スピルの過程では、複数の短ファイバー束Ｍ１は衝突し、スラリー微粒を生じるため、ここでも前述の危険が生じる。
しかも、複数の短ファイバー束Ｍ１は、相互に摩擦により、静電気を生じ集まってしまう。
よって、実際には、樹脂層Ｒの表面に平均に分布することはなく、こうして比較的大きい複数の孔隙Ｍ２を生じ、ファイバーＳＭＣの構造がすきすきになってしまう。
これにより、ファイバーＳＭＣの物性は各エリアで不安定で、しかも不均一になるという欠陥を招いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の高強度、高剛性及び高サイズ安定性のファイバーＳＭＣには、以下の欠点がある。
1．混合層が採用する短ファイバー束の長さは多くが、２５〜３０ｍｍの間で、しかも短ファイバー束は、各自分布し絡み合わない。短ファイバー束の数量が不足し、各短ファイバー束の間の孔隙が過大となるなら、混合層の構造強度は不足する。一定の曲げ強度と曲げモジュラスを得ようとするなら、大量の短ファイバー束を使用し、孔隙率を低下させる必要があるが、これにはファイバーＳＭＣ中の短ファイバーのパーセンテージ（ｗｔ％）含量を３０％〜５０％の間にしなければならない。こうして、ファイバーＳＭＣの重量及び厚みを拡大させてしまう。
２．ファイバーＳＭＣを裁断加工する時には、短ファイバー及びスラリーの塵粒を生じ空気中に拡散し易く、加工者が吸入してしまえば、加工者の健康に危害を及ぼす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はファイバー含量を効果的に減らせ、こうして製造コスト、構造の厚み、重量を低下させられる長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法に関する。
【０００６】
本発明による長ファイバーＳＭＣは、少なくとも第一樹脂層、第二樹脂層及び混合層を有する。
該混合層は、該第一樹脂層と該第二樹脂層の間に設置され、該混合層は、該第一樹脂層及び該第二樹脂層と結合される。
しかも、該混合層は、接着樹脂層及びファイバー網構造を有する。
該ファイバー網構造は、該接着樹脂層に包まれ、該ファイバー網構造は、不連続の複数のファイバーフィラメントにより、相互に絡められて形成される。
複数の該ファイバーフィラメントの間には、複数のファイバーフィラメント間隔距離が形成される。
該ファイバーフィラメント間隔距離内には、該接着樹脂層が充填され、該ファイバーフィラメントは、該接着樹脂層により包まれる。
複数の該ファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも複数の該ファイバーフィラメントは、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
【０００７】
本発明はさらに、長ファイバーＳＭＣの製造方法を提供し、前述の該長ファイバーＳＭＣの製造に適用される。
該長ファイバーＳＭＣの製造方法は、順番に少なくとも材料提供ステップ、接着ステップ及び圧接ステップを含む。
【０００８】
本発明の長ファイバーＳＭＣ及びその製造方法は、以下の効果を備える。
複数のファイバーフィラメントは相互に絡められて無方向性分布を形成するため、長ファイバーＳＭＣの、各方向における引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスは均一で、各方向からの破壊力に抵抗できる。
しかも、大量のファイバーフィラメントを使用する必要がなく、長ファイバーＳＭＣの孔隙率を低下させられ、こうして製造コストを引き下げられる他、同時に全体構造の厚み及び重量を縮減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術のファイバーＳＭＣの短ファイバー束の模式図である。
【図２】従来技術のファイバーＳＭＣの模式図である。
【図３】本発明の長ファイバーＳＭＣの模式図である。
【図４】本発明の長ファイバーＳＭＣが採用するファイバー網構造の模式図である。
【図５】本発明の長ファイバーＳＭＣが使用する材料の模式図である。
【図６】本発明の長ファイバーＳＭＣの製造方法のプロセス模式図である。
【図７】本発明の長ファイバーＳＭＣの製造方法のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（一実施形態）
図３及び図４に示す通り、本発明の長ファイバーＳＭＣ１は、第一樹脂層１０、第二樹脂層２０、混合層３０を有する。
混合層３０は、第一樹脂層１０と第二樹脂層２０の間に設置され、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０と結合され、しかも混合層３０は、少なくとも接着樹脂層３０１及びファイバー網構造３０２を有する。
ファイバー網構造３０２は、接着樹脂層３０１に包まれ、ファイバー網構造３０２は、不連続の複数のファイバーフィラメント３０２１により、相互に絡められて（ｅｎｔａｎｇｌｅｄ）形成する。
複数のファイバーフィラメント３０２１の間は、複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２を形成する。
ファイバーフィラメント間隔距離３０２２内には、接着樹脂層３０１が充填され、ファイバーフィラメント３０２１は、接着樹脂層３０１により包まれる。
複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも予定の平均の長さより小さいか等しく、前述の『不連続状態』を形成する。
例えば、平均の長さは、５００ｍｍより小さいか等しい。
好ましくは、各１本のファイバーフィラメント３０２１の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも５００ｍｍより小さいか等しい。
本明細書の内容及び特許請求の範囲で記載する限定は、常に端値を含む。
【００１１】
好ましくは、前述の複数のファイバーフィラメント３０２１は、相互に絡められて無方向性分布を形成する。
無方向性分布とは、ファイバー網構造３０２を１個の二次元平面に投影した場合に（図示なし）、二次元平面上における複数のファイバーフィラメント３０２１の投影が、乱雑或いはアットランダムに各方向に延伸することを言う。
複数のファイバーフィラメント３０２１は相互に絡められて無方向性分布を形成し、しかも複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しいため、長ファイバーＳＭＣ１の物性は、各方向で均一である。
言い換えれば、長ファイバーＳＭＣ１の、各方向における引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスは均一で、各方向からの破壊力に抵抗できる。
【００１２】
ファイバーフィラメント３０２１は、１本のファイバー３０２１１或いは複数のファイバー３０２１１を有する。
例えば、ファイバーフィラメント３０２１は、１本だけのファイバー３０２１１或いは１００本のファイバー３０２１１、或いは１〜１００本のファイバー３０２１１を有する。
ファイバーフィラメント３０２１が複数のファイバー３０２１１を有する実施形態において、ファイバーフィラメント３０２１は、スラリーに包まれていない。
複数のファイバー３０２１１の間には、複数のファイバー間隔距離３０２１３が存在する。
よって、接着樹脂層３０１は、複数のファイバー３０２１１の間のファイバー間隔距離３０２１３に浸透し充填され、ファイバー３０２１１を包む。
こうして、長ファイバーＳＭＣ１はさらに増強される。
別に、ファイバーフィラメント３０２１中の複数のファイバー３０２１１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、独立した２個のファイバーヘッド３０２１２を形成する。
２個のファイバーヘッド３０２１２は、無方向性分布で、接着樹脂層３０１はファイバーヘッド３０２１２を包む。
よって、長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
好ましくは、複数のファイバー３０２１１は、複数のファイバーヘッド３０２１２を有する。
【００１３】
複数のファイバーフィラメント３０２１は、相互に絡められて、ファイバー網構造３０２の孔隙率を形成する。
孔隙率の計算法は、以下の通りである。
ファイバー網構造３０２を、二次元平面に投影し、続いて二次元平面上の投影において、単位面積中の複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積を計算し、さらに複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積を、単位面積で割り、孔隙率を算出する。
或いは、孔隙率の計算法は、以下の通りである。
ファイバー網構造３０２を、二次元平面に投影し、続いて二次元平面上の投影において、単位面積中の複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積と、複数のファイバー間隔距離３０２１３の総面積の和を計算し、さらに複数のファイバーフィラメント間隔距離３０２２の総面積と、複数のファイバー間隔距離３０２１３の総面積の和を、単位面積で割り、孔隙率を算出する。
【００１４】
以下に特に説明する。
複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個のファイバーヘッド３０２１２と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１本のファイバー３０２１１は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
しかも、より好ましくは、複数のファイバーフィラメント３０２１中の少なくとも１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個のファイバーヘッド３０２１２と、もう１本のファイバーフィラメント３０２１の少なくとも１個のファイバーヘッド３０２１２は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
これにより、ファイバー網構造３０２の孔隙率は低下し、しかもさらに長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
【００１５】
上述において、ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は好ましくは、カーボンファイバー、ガラスファイバー或いはリサイクルファイバーを採用する。
ファイバーフィラメント３０２１の直径は、３μｍ〜３０μｍの間である。
ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は、カーボンファイバーの実施形態中において、カーボンファイバーの直径は、３μｍ〜８μｍの間である。
ファイバーフィラメント３０２１或いはファイバー３０２１１は、ガラスファイバーの実施形態中において、ガラスファイバーの直径は、２０μｍ〜３５μｍの間である。
【００１６】
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、それぞれ独立し、熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂を採用して構成される。
また、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ビニール樹脂或いは不飽和樹脂を含む。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、それぞれ独立し、固態充填物をさらに含む。
固態充填物は、炭酸カルシウム（Ｃａｌｃｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、酸化マグネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、ステアリン酸亜鉛（Ｚｉｎｃ  ｓｔｅａｒａｔｅ）、水酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、酸化アンチモン（Ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｏｘｉｄｅ）、ポリ臭化ジフェニルエーテル（Ｐｏｌｙｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ  ｄｉｐｈｅｎｙｌ  ｅｔｈｅｒｓ）、ポリ臭化ビフェニル（Ｐｏｌｙｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ  ｂｉｐｈｅｎｙｌｓ）、テトラブロモビスフェノールＡ（ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｂｉｓｐｈｅｎｏｌ  Ａ）、ヘキサブロモシクロドデカン（Ｈｅｘａｂｒｏｍｏｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎｅ）及びＮ，Ｎ-ジメチルアニリン（Ｎ，Ｎ-Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅ）により組成されるグループ中の少なくとも一つである。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０は、同じ材料或いは異なる材料である。
【００１７】
上記の通り、ファイバー網構造３０２の、複数のファイバーフィラメント３０２１の平均の長さは、３５ｍｍより長いか等しく、しかも複数のファイバーフィラメント３０２１、複数のファイバー３０２１１及び複数のファイバーヘッド３０２１２は、相互に絡められて、無方向性分布を形成する。
よって、ファイバー網構造３０２の孔隙率を大幅に引き下げられ、しかも長ファイバーＳＭＣ１の、各方向の引裂き強度、曲げ強度、曲げモジュラスを強化し、均一を達成できる。
こうすることで、従来の技術と相同の曲げ強度と曲げモジュラスを達成可能な状況下で、本発明の長ファイバーＳＭＣ１中の総ファイバー含量は僅かで、長ファイバーＳＭＣ１中、総ファイバーの重量パーセンテージは、５％〜３０％の間である。
接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の含量はそれに相対し、長ファイバーＳＭＣ１中のパーセンテージ含量の９５％〜７０％の間である。
これにより、長ファイバーＳＭＣ１の厚みは、０．５ｍｍ〜３ｍｍの間に保持され、好ましくは、１ｍｍ以下に保持される。
長ファイバーＳＭＣ１の重量は、従来の技術より４０％〜５０％少なくなる。
前述の総ファイバー含量とは、ファイバー網構造３０２の、長ファイバーＳＭＣ１における含量である。
当然、ファイバー網構造３０２は、複数のファイバーフィラメント３０２１、複数のファイバー３０２１１及び複数のファイバーヘッド３０２１２を有する。
【００１８】
上記の通り、本発明はさらに長ファイバーＳＭＣの製造方法を提供する。
図５〜図７に合わせて示す通り、長ファイバーＳＭＣ１の製造過程及び成品が使用する材料は、順番に第一プラスチックフィルムＰ１、第一樹脂層１０、ファイバー網構造３０２、第二樹脂層２０及び第二プラスチックフィルムＰ２を含む。
第一プラスチックフィルムＰ１及び第二プラスチックフィルムＰ２を通して、第一樹脂層１０、ファイバー網構造３０２及び第二樹脂層２０を圧接し、順番に第一樹脂層１０、混合層３０及び第二樹脂層２０を組成する。
第一プラスチックフィルムＰ１及び第二プラスチックフィルムＰ２は、それぞれ独立し、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、低密度ポリエチレン（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニルクロライド（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）及びポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  Ａｃｉｄ）により組成されるグループの一つである。
【００１９】
長ファイバーＳＭＣの製造方法は、以下のプロセスステップを含む。
【００２０】
材料提供ステップＳ１：第一プラスチックフィルムＰ１、第一樹脂層１０、ファイバー網構造３０２、第二樹脂層２０及び第二プラスチックフィルムＰ２を提供し、第一樹脂層１０は、第一プラスチックフィルムＰ１の下表面を覆い、第二樹脂層２０は、第二プラスチックフィルムＰ２の上表面を覆う。
【００２１】
接着ステップＳ２：第一樹脂層１０を、ファイバー網構造３０２の上表面に接着し、及び第二樹脂層２０を、ファイバー網構造３０２の下表面に接着する。
【００２２】
圧接ステップＳ３：第一プラスチックフィルムＰ１の上表面及び第二プラスチックフィルムＰ２の下表面に圧力を加え、これにより第一樹脂層１０の一部に接着樹脂層３０１を形成し、ファイバー網構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
或いは、これにより第二樹脂層２０の一部には、接着樹脂層３０１を形成し、ファイバー網構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
或いは、これにより第一樹脂層１０の一部及び第二樹脂層２０の一部は相互に接触し、接着樹脂層３０１を形成し、ファイバー網構造３０２を覆い、混合層３０を形成する。
【００２３】
基本的には、前記の材料提供ステップＳ１、接着ステップＳ２及び圧接ステップＳ３を完成すると、長ファイバーＳＭＣは完成される。
続いて、使用時には、離型ステップＳ４が続く。
離型ステップＳ４は、第一プラスチックフィルムＰ１と第一樹脂層１０を分離し、及び第二プラスチックフィルムＰ２と第二樹脂層２０を分離し、長ファイバーＳＭＣ１を形成する。
【００２４】
当然、前記のように、接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の何れか一つが熱硬化性樹脂である時、離型ステップＳ４の後には熱圧ステップＳ５が続く。
熱圧ステップＳ５は、離型ステップＳ４を執行し得られた長ファイバーＳＭＣ１に対して、熱圧製造工程を行う。
例えば、接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０の何れか一つがビニール樹脂であるなら、熱圧製造工程の熱圧温度は、摂氏１１０度〜３００度の間に設定され、熱圧製造工程の熱圧圧力は、２０ｋｇｆ／ｃｍ２〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２の間に設定され、熱圧製造工程の熱圧時間は、０．５分〜１０分の間に設定される。
【００２５】
長ファイバーＳＭＣの製造方法を実施した比較形態１、実施形態１、実施形態２及び実施形態３の結果を表一に記載する。
比較形態１、実施形態１、実施形態２及び実施形態３中の接着樹脂層３０１、第一樹脂層１０及び第二樹脂層２０はすべてビニール樹脂で、熱圧温度は、摂氏１３０度に設定し、熱圧圧力は、１５０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定し、熱圧時間は２分で、ファイバー網構造３０２は、カーボンファイバーにより構成される。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１中で、実施形態１と比較形態１の長ファイバーＳＭＣは、相同の重量４０００ｇ／ｍ２と相同の総ファイバー含量３０ｗｔ％を有する。
実施形態１と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態１が使用する複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、比較形態１は、平均の長さが２５ｍｍの複数のファイバーフィラメントを使用する。
実施形態１は、平均の長さが比較的長い複数のファイバーフィラメントを使用するため、実施形態１の複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数のファイバーヘッドが、相互に絡められて、無方向性分布を形成する現象は、比較形態１より大きい。
よって、実施形態１の曲げ強度２２５ＭＰａ及び曲げモジュラス１４ＧＰａは、ＩＳＯ１４１２５に規定する曲げ強度１００ＭＰａ以上、及び曲げモジュラス７ＧＰａ以上よりはるかに高く、しかも実施形態１の曲げ強度２２５ＭＰａ及び曲げモジュラス１４ＧＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａ及び曲げモジュラス８ＧＰａよりはるかに高い。
よって、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍより大きいか等しく、それが形成する複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数のファイバーヘッドは、相互に絡められて、無方向性分布を形成するという特徴は、長ファイバーＳＭＣの曲げ強度及び曲げモジュラスを高めるに十分であることを証明している。
【００２８】
実施形態２と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態２の総ファイバー含量は、１０ｗｔ％まで低下させ、しかも複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍであるが、実施形態２の曲げ強度１８８ＭＰａ及び曲げモジュラス９ＧＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａ及び曲げモジュラス８ＧＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣ使用平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントは、使用総ファイバー含量を１０％ｗｔまで低下させられ、コストを節減できることを証明している。
【００２９】
続いて、実施形態２を基準とし、総ファイバー含量を１０ｗｔ％に維持した状況下で、実施形態２は、平均の長さが３５ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態３は、平均の長さが１００ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態４は、平均の長さが２５０ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用し、実施形態５は、平均の長さが５００ｍｍの複数のファイバーフィラメントを採用する。
明らかに、採用する複数のファイバーフィラメントの平均の長さが増えるに従い、複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数のファイバーヘッドが相互に絡められて無方向性分布を形成する現象はより顕著となるため、長ファイバーＳＭＣの曲げ強度及び曲げモジュラスを強化する。
よって、実施形態３の曲げ強度は１９５ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１０ＧＰａで、実施形態４の曲げ強度は２１０ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１２ＧＰａで、実施形態５の曲げ強度は２３５ＭＰａで、及び曲げモジュラスは１５ＧＰａで、すべてＩＳＯ１４１２５に規定する標準より高く、比較形態１、実施形態１及び実施形態２の曲げ強度と曲げモジュラスより高い。
【００３０】
実施形態５中の複数のファイバーフィラメント、複数のファイバー及び複数のファイバーヘッドが相互に絡められて、無方向性分布を形成する現象は非常に顕著であるため、実施形態５で使用するのは、わずかに１０ｗｔ％の総ファイバー含量で、それによっても曲げモジュラス（実施形態５中では１５ＧＰａ）は、３０ｗｔ％の総ファイバー含量を使用する実施形態１（１４ＧＰａ）及び比較形態１（８ＧＰａ）より高く、曲げ強度も類似の結果であるため、再述しない。
よって、本発明は、複数のファイバーフィラメントの平均の長さ、及び形成される相互高度が相互に絡まり無方向性分布を形成する現象の技術特徴により、必要な総ファイバー含量を低下させ、曲げ強度及び曲げモジュラスを高め、製造コスト低下の効果を達成する。
【００３１】
実施形態６と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態６の総ファイバー含量は、１０ｗｔ％まで低下され、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、長ファイバーＳＭＣの重量は、１１５０ｇ／ｍ２まで低下され、厚みは比較形態１の２．０ｍｍから０．９ｍｍまで低下されたが、実施形態６の曲げ強度１７１ＭＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣは平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントを使用することで、使用総ファイバー含量を１０％まで低下させられ、しかも長ファイバーＳＭＣの重量を軽減でき、及び長ファイバーＳＭＣの厚みを減らせ、コストを節減できる他、コンパクトな製品に幅広く応用できることが証明された。
【００３２】
実施形態７と比較形態１の相違点は以下の通りである。
実施形態７の総ファイバー含量は、５ｗｔ％まで低下され、複数のファイバーフィラメントの平均の長さは、３５ｍｍで、長ファイバーＳＭＣの重量は、１１５０ｇ／ｍ２まで低下され、厚みは比較形態１の２．０ｍｍかた０．９ｍｍまで低下されたが、実施形態７の曲げ強度１６０ＭＰａは、比較形態１の曲げ強度１５０ＭＰａより高い。
よって、長ファイバーＳＭＣは平均の長さが３５ｍｍより大きいか等しい複数のファイバーフィラメントを使用することで、使用総ファイバー含量を５％まで低下させられ、しかも長ファイバーＳＭＣの重量を軽減でき、及び長ファイバーＳＭＣの厚みを減らせ、コストを節減できる他、コンパクトな製品に幅広く応用できることが証明された。
【００３３】
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００３４】
Ｒ  樹脂層、
Ｍ  混合層、
Ｍ１  短ファイバー束、
Ｍ１１  短ファイバー、
Ｍ１２  スラリー、
Ｍ２  孔隙、
１  長ファイバーＳＭＣ、
１０  第一樹脂層、
２０  第二樹脂層、
３０  混合層、
３０１  接着樹脂層、
３０２  ファイバー網構造、
３０２１  ファイバーフィラメント、
３０２１１  ファイバー、
３０２１２  ファイバーヘッド、
３０２１３  ファイバー間隔距離、
３０２２  ファイバーフィラメント間隔距離、
Ｐ１  第一プラスチックフィルム、
Ｐ２  第二プラスチックフィルム、
Ｓ１  材料提供ステップ、
Ｓ２  接着ステップ、
Ｓ３  圧接ステップ、
Ｓ４  離型ステップ、
Ｓ５  熱圧ステップ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】台湾特許公開２０１７２０６５１号公報