(57)【要約】【課題】本発明は、ポリアミド樹脂を強化用シート状物に含浸させて、軽量かつ機械特性が安定した構造物とその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明のポリアミド樹脂は、カプロアミド単位２０〜５０重量％、ヘキサメチレンアジパミド単位１０〜４５重量％、ヘキサメチレンセバカミド単位１５〜４０重量％、およびドデカンアミド単位０〜５５重量％からなるアルコール可溶性のポリアミド樹脂を用いる。該ポリアミド樹脂をアルコールや水などの溶媒に溶解させ、強化用シート状物に含浸させたのち、前記溶媒を揮発させて得る構造物ならびに製造方法であり、該ポリアミド樹脂が該構造物の５〜１５重量％とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール可溶性のポリアミド樹脂（Ａ）を強化用シート状物（Ｂ）に含浸してなる構造物であり、該構造物のポリアミド樹脂（Ａ）含有率が該構造物の重量を基準として５〜１５重量％であることを特徴とする構造物。
【請求項２】
強化用シート状物（Ｂ）が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、およびポリアミド繊維から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１記載の構造物。
【請求項３】
請求項１記載のポリアミド樹脂（Ａ）をアルコールに溶解させたのち、強化用シート状物（Ｂ）に含浸し、アルコールを揮発させることを特徴とする構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維織物、編物または不織布にポリアミド樹脂組成物を含浸させる構造物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維、炭素繊維あるいは芳香族ポリアミド繊維など高強度にして低伸度、高弾性率の補強用繊維織物、編物または不織布に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させて、半硬化状態のプリプレグとし、これを複数枚積層したのち、熱硬化させることによって積層板としたり、各種の形状に成形硬化して使用することは公知である。
【０００３】
しかし、熱硬化性樹脂を使用したこの種のプリプレグは、成形加工に使用するまでの保管に温度条件などの厳密な管理が要求されたり、硬化のために時間や特殊な装置を要するなど、取り扱い上あるいは作業上の問題があった。
【０００４】
また、繊維補強材とこれに含浸させられた樹脂との複合シートを、接着用に使用する場合、前記の熱硬化性樹脂を用いたプリプレグでは、一旦硬化すると、その硬化物同士の接着は、新たな接着剤が必要となることや、あるいは硬化物に熱を加えて変曲加工することができないこと、さらに粉砕処理による再使用が出来ないなどの問題があった。
【０００５】
一方、強化用シート状物と熱可塑性樹脂とを組み合わせた複合材料は、ガラス繊維を中心とした強化用シート状物と各種の樹脂の組み合わせのものが提案されているが、これは主として接着性向上のため特殊処理された強化用シート状物に、溶融状の樹脂を含浸して固化させるものであった。
【０００６】
また、前述の熱可塑性樹脂を使用した従来の構造物では、補強効果を発現させるためには、強化用シート状物中への樹脂の含浸を良好ならしめなければならず、大型の装置を要することや、薄手の構造物が作り難いなどの問題点があった。
【０００７】
これらの点について解決すべく、特許文献１および特許文献２では、メトキシメチル化ナイロンの使用が挙げられており、特許文献１においては、具体例としてナガセケミテックス（株）製メトキシメチル化ナイロン「ＦＳ−３５０Ｅ２」を用いた構造物が記載されている。しかしながら、該ナイロンはメトキシメチル基により１８％以上置換されていないとメタノールに完全溶解しないことや、架橋のためにクエン酸などの有機酸を要するなど、構造物加工上の制約がある。
【０００８】
また、特許文献３では、アルコール可溶性ポリアミド樹脂として東レ（株）製ＡＱナイロン「Ｃ−４０」、また補強繊維としてガラスクロスが挙げられ、該ポリアミド樹脂が２０重量％以上となることを特徴とする構造物が規定されている。このなかでは、構造物に所望の熱接着力を付与するため、ポリアミド樹脂含有率を２０重量％以上と規定しているが、一般にポリアミド樹脂は吸水率上昇に伴って強度や剛性が低下するため、該構造物では２０重量％以上のポリアミド樹脂を含有すると、強度や剛性が大きく低下するなど機械特性の安定性に問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１８１９８２号公報
【特許文献２】特開平２−８４５７７号公報
【特許文献３】特開昭６３−２１８７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、各問題点を克服できる新規な構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の状況に鑑み、本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のポリアミド樹脂組成物と構造物中におけるその含有率を調整することにより、軽量かつ優れた機械特性を有する構造物およびその製造方法の発明に到達した。
すなわち、本発明は、
（１）アルコール可溶性のポリアミド樹脂（Ａ）を強化用シート状物（Ｂ）に含浸してなる構造物であり、該構造物のポリアミド樹脂（Ａ）含有率が該構造物の重量を基準として５〜１５重量％であることを特徴とする構造物、
（２）強化用シート状物（Ｂ）が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、およびポリアミド繊維から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする前記（１）記載の構造物、および
（３）前記（１）記載のポリアミド樹脂（Ａ）をアルコールに溶解させたのち、強化用シート状物（Ｂ）に含浸し、溶媒を揮発させることを特徴とする構造物の製造方法、である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は特定の共重合比としたポリアミド樹脂をアルコールに溶解させ、繊維織物、編物または不織布などの強化用シート状物に含浸、揮発させることで得られる構造物は、前記ポリアミド樹脂を５〜１５重量％とすることで、軽量かつ優れた機械特性を有する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について説明する。
【００１３】
ポリアミド樹脂（Ａ）はカプロアミド単位（Ａ１）２０〜５０重量％、ヘキサメチレンアジパミド単位（Ａ２）１０〜４５重量％、ヘキサメチレンセバカミド単位（Ａ３）１５〜４０重量％およびドデカンアミド単位（Ａ４）０〜５５重量％からなる共重合体であることがアルコールへの溶解性や、機械特性の点で好ましい。
【００１４】
さらに、カプロアミド単位（Ａ１）３０〜４５重量％、ヘキサメチレンアジパミド単位（Ａ２）２５〜４０重量％、ヘキサメチレンセバカミド単位（Ａ３）２５〜３０重量％、およびドデカンアミド単位（Ａ４）０〜５重量％からなる共重合体であればより好ましい。
【００１５】
これらポリアミド共重合体は公知の方法で得られる。例えば重合方法としては溶液重合、界面重合、溶液重合、塊状重合、固層重合などの方法が利用され、一般的には溶融重合が最も適当である。さらに前記のポリアミドの低重合体を押出機又は射出成形機に投入し、完全又は部分的に重合度を増大させ、好適な重合度のポリアミドを得ることができる。
【００１６】
また、本発明でいうアルコール可溶とは、６０℃メタノール９５重量％に対して、樹脂分が５重量％で完全に溶解する場合に、アルコール可溶と定義する。
【００１７】
ポリアミド樹脂（Ａ）が含浸される強化用シート状物（Ｂ）は、織物、編物、不織布などに形成されているものであり、特に限定されない。補強繊維の種類は、ガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、バサルト繊維などが挙げられる。中でもガラス繊維、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維が補強効果の点で好ましい。
【００１８】
強化用シート状物（Ｂ）の形態としては、使用する繊維の比重によるが、炭素繊維の場合で、見かけ厚み０．０５〜０．４ｍｍ、目付け７０〜３００ｇ／ｍ２が好ましいが、アルコールに溶解させたポリアミド樹脂（Ａ）を含浸させる上では見かけ厚み０．１〜０．３ｍｍ、目付け１００〜２００ｇ／ｍ２がより好ましい。
【００１９】
製造方法としては、前記ポリアミド樹脂をアルコールに溶解させるが、その際には加熱してもよい。また、アルコールの中でも炭素数１〜６のアルコールが特に好ましい。
【００２０】
アルコールに溶解させたポリアミド樹脂（Ａ）を強化用シート状物（Ｂ）に含浸させる方法としては、アルコールに溶解させたポリアミド樹脂（Ａ）を収容した容器に強化用シート状物（Ｂ）を浸して取り出す方法や、アルコールに溶解させたポリアミド樹脂（Ａ）をローラーに転着させて強化用シート状物（Ｂ）に塗布する方法、あるいは強化用シート状物（Ｂ）が入った容器内で真空圧を用いて、アルコールに溶解させたポリアミド樹脂（Ａ）を吸引含浸させる方法などが挙げられるが、特に限定されない。
【００２１】
構造物中のポリアミド樹脂含有率を５〜１５重量％とするための方法としては、アルコール中のポリアミド樹脂濃度を例えば１０〜３０重量％程度とする方法や、アルコール揮発処理前の構造物の厚みを調整する方法などが挙げられるが、特に限定されない。
【００２２】
また、構造物中の樹脂含有率は次式で規定する。
【００２３】
樹脂含有率（重量％）＝（Ｃ−Ｄ）／Ｄ×１００。
【００２４】
ただし、Ｃ：アルコール揮発処理後３０分経過した構造物の重量、
Ｄ：含浸処理前の強化用シート状物の重量とする。
【００２５】
なお、アルコールを揮発させる方法としては、上述の含浸中または含浸後に、容器中あるいは容器外でオーブンやヒーターなどで加熱すれば良く、特に限定されない。
【００２６】
また、本発明の構造物はポリアミド樹脂を含むため、その吸水による強度低下を考慮すべきであり、該構造物の吸水率測定は次式で規定する。
【００２７】
吸水率（重量％）＝（Ｅ−Ｆ）／Ｆ×１００。
【００２８】
ただし、Ｅ：２０℃、６５％ＲＨ大気中４８時間放置後の構造物重量、
Ｆ：前記Ｅの構造物を８０℃真空乾燥１２時間処理した後の重量とする。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
アルコール可溶性ポリアミド樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ４０００）を７０℃メタノールに対して１０重量％となるように溶解させ、これを強化用シート状物に含浸させた。強化用シート状物には、東レ（株）「トレカ」による炭素繊維クロスＣ０６３４３（見掛け厚み：０．２５ｍｍ）で７０ｍｍ×７０ｍｍを用いた。
【００３０】
該ポリアミド樹脂のメタノール溶液を前述の強化用シート状物に含浸後、スリットバーにより塗布厚みを０．２６ｍｍに調整し、６０℃オーブン中でメタノールを揮発させた結果、完成した構造物の樹脂含有率は１４重量％となった。
【００３１】
（実施例２）
アルコール可溶性ポリアミド樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ８３１）を７０℃メタノールに対して１０重量％となるように溶解させ、これを強化用シート状物に含浸させた。強化用シート状物には、実施例１に同じ炭素繊維クロスを用いた。
【００３２】
該ポリアミド樹脂のメタノール溶液を前述の強化用シート状物に含浸後、スリットバーにより塗布厚みを０．２６ｍｍに調整し、６０℃オーブン中でメタノールを揮発させた結果、完成した構造物の樹脂含有率は１３重量％となった。
【００３３】
（比較例１）
実施例１に示したポリアミド樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ４０００）を７０℃メタノールに対して１０重量％となるように溶解させ、これを強化用シート状物に含浸させた。強化用シート状物には、実施例１に同じ炭素繊維クロスを用いた。
【００３４】
該ポリアミド樹脂のメタノール溶液を前述の強化用シート状物に含浸後、スリットバーにより塗布厚みを０．２８ｍｍに調整し、６０℃オーブン中でメタノールを揮発させた結果、完成した構造物の樹脂含有率は２５重量％となった。しかしながら、ナイロン樹脂がもつ吸水特性により、該構造物全体としての強度と剛性が低下することを確認した。
【００３５】
（比較例２）
実施例２に示したポリアミド樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ８３１）を７０℃メタノールに対して１０重量％となるように溶解させ、これを強化用シート状物に含浸させた。強化用シート状物には、実施例１に同じ炭素繊維クロスを用いた。
【００３６】
該ポリアミド樹脂のメタノール溶液を前述の強化用シート状物に含浸後、スリットバーにより塗布厚みを０．２８ｍｍに調整し、６０℃オーブン中でメタノールを揮発させた結果、完成した構造物の樹脂含有率は２４重量％となった。しかし、比較例２と同様に、ナイロン樹脂の吸水特性により、該構造物全体としての強度と剛性が低下することを確認した。
【００３７】
（比較例３）
実施例１に示したポリアミド樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ４０００）を７０℃メタノールに対して１０重量％となるように溶解させ、これを強化用シート状物に含浸させた。強化用シート状物には、実施例１に同じ炭素繊維クロスを用いた。
【００３８】
該ポリアミド樹脂のメタノール溶液を前述の強化用シート状物に含浸後、スリットバーにより塗布厚みを０．２５５ｍｍに調整し、６０℃オーブン中でメタノールを揮発させた結果、完成した構造物の樹脂含有率は３．９重量％となった。しかしながら、該構造物は樹脂含有率が少ないため、形状保持ができず炭素繊維のほつれが確認された。
【００３９】
（比較例４）
強化用シート状物としては、強化用シート状物には、実施例１に同じ炭素繊維クロスを用い、これを８０ｍｍ×８０ｍｍ×厚さ１ｍｍのキャビティを有する金型内に設置し、ポリアミド６樹脂（東レナイロン樹脂：ＣＭ１０１７）の射出成形を行った。しかし、該構造物の内部を観察したところ、ポリアミド６樹脂は炭素繊維クロス内部に含浸しておらず、部分的にほつれが確認された。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
実施例および比較例より、本発明の構造物および製造方法は、従来に比べて含浸樹脂量を削減することで軽量化でき、かつ機械特性が安定した構造物を容易に得ることができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明による構造物および製造方法は、特定のポリアミド樹脂組成物とアルコールや水など広く一般に知られる溶媒を用いて、容易に軽量かつ安定した機械特性を有する構造物を得ることができる。得られた構造物は、航空・宇宙分野、自動車部品や一般産業分野に広く使用される。