(57)【要約】【課題】  繊維強化熱可塑性シート中の熱可塑性樹脂と相溶性の少ない熱可塑性樹脂を被覆した際にも繊維強化熱可塑性シートと被覆された樹脂との界面での剪断剥離強度を増大した複合成形品を得ることができる繊維強化熱可塑性シートの製造方法を提供する。【解決手段】  強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂Ｂとからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳの製造方法において、強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂Ｂとからなる混合繊維マットを加熱加圧する。【選択図】  図２
2004346332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットを加熱加圧することを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法。
【請求項２】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂シートを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法。
【請求項３】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂を散布し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法。
【請求項４】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂繊維ロービングを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法。
【請求項５】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に該混合繊維マットとは混合比の異なる混合繊維マットを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低伸縮性や耐熱性に優れた複合成形品に関し、更に詳しくは、強化繊維と熱可塑性繊維とから形成される繊維強化熱可塑性シートの表面に熱可塑性樹脂が被覆された複合成形品、その製造方法及びそれに用いる繊維強化熱可塑性シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、雨樋などの長尺な成形品は、硬質の塩化ビニル樹脂を使用して押出成形により成形されるのが一般的である。しかしながら、雨樋は軒先に取り付けられて使用される関係上、特に直射日光などの影響による耐熱性が要求されるもので、上記の雨樋では、熱変形を生じて、変形によるひび割れも発生し、そのような場合には、雨樋としての機能が果たせなくなる恐れがある。
【０００３】
一方、熱可塑性繊維と強化繊維とからなる混合繊維マットは、マット中の熱可塑性樹脂を加熱加圧することにより、繊維強化熱可塑性シートに成形され、この繊維強化熱可塑性シートは、低伸縮性や耐熱性に優れた複合成形品を与える基材として使用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開昭６１−１３０３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような繊維強化熱可塑性シートは、その表面に熱可塑性樹脂を押出被覆し、複合成形品を得る場合、繊維強化熱可塑性シートと被覆する樹脂とを接着させる必要がある。このため、被覆される樹脂は、繊維強化熱可塑性シート中の熱可塑性樹脂と相溶性のよいものが選択され、押出被覆される際の押出条件により接着は可能である。
【０００５】
しかしながら、一般に、繊維強化熱可塑性シート中の熱可塑性樹脂と相溶性のない熱可塑性樹脂を押出被覆する際には、繊維強化熱可塑性シートと被覆する樹脂との間に接着層を設けたり、繊維強化熱可塑性シートを穴加工することにより接着性を高める必要があり、成形工程が複雑となり価格の上昇が懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は、繊維強化熱可塑性シート中の熱可塑性樹脂と相溶性の少ない熱可塑性樹脂を被覆した際にも繊維強化熱可塑性シートと被覆された樹脂との界面での剪断剥離強度を増大した複合成形品を得ることができる繊維強化熱可塑性シートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットを加熱加圧することを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂シートを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂を散布し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂繊維ロービングを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、
前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に該混合繊維マットとは混合比の異なる混合繊維マットを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られることを特徴とする繊維強化熱可塑性シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットを加熱加圧する繊維強化熱可塑性シートの製造方法であるので、熱可塑性樹脂繊維が加熱加圧することにより溶融されて繊維強化熱可塑性シートが得られるが、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットを用いているので、その空隙率を調整することにより、表面に向かって開口した繊維強化熱可塑性シートを得ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂シートを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られる繊維強化熱可塑性シートの製造方法であるので、熱可塑性樹脂繊維及び熱可塑性樹脂シートが加熱加圧することにより溶融されて繊維強化熱可塑性シートが得られるが、中央部に熱可塑性樹脂シートを挿入しているので、その表層近傍の空隙率を調整することにより、表面に向かって開口した繊維強化熱可塑性シートを得ることができる。また、得られる繊維強化熱可塑性シートの中央近傍の空隙率は低く、熱可塑性樹脂の充填率が向上されるので、強度も増大される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂を散布し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られる繊維強化熱可塑性シートの製造方法であるので、熱可塑性樹脂繊維及び散布された熱可塑性樹脂が加熱加圧することにより溶融されて繊維強化熱可塑性シートが得られるが、中央部に熱可塑性樹脂が散布されているので、その表層近傍の空隙率を調整することにより、表面に向かって開口した繊維強化熱可塑性シートを得ることができる。また、得られる繊維強化熱可塑性シートの中央近傍の空隙率は低く、熱可塑性樹脂の充填率が向上されるので、破断強度も増大される。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に熱可塑性樹脂繊維ロービングを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られる繊維強化熱可塑性シートの製造方法であるので、熱可塑性樹脂繊維及び熱可塑性樹脂ロービングが加熱加圧することにより溶融されて繊維強化熱可塑性シートが得られるが、中央部に熱可塑性樹脂ロービングが挿入されているので、その表層近傍の空隙率を調整することにより、表面に向かって開口した繊維強化熱可塑性シートを得ることができる。また、得られる繊維強化熱可塑性シートの中央近傍の空隙率は低く、熱可塑性樹脂の充填率が向上されるので、破断強度も増大される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、表面に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％である繊維強化熱可塑性シートの製造方法において、前記繊維強化熱可塑性シートは、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とからなる混合繊維マットの中央部に該混合繊維マットとは混合比の異なる混合繊維マットを挿入し、一体化したマットを加熱加圧することにより得られる繊維強化熱可塑性シートの製造方法であるので、熱可塑性樹脂繊維が加熱加圧することにより溶融されて繊維強化熱可塑性シートが得られるが、中央部の熱可塑性樹脂繊維の混合比率を高くすることにより、その表層近傍の空隙率を調整することにより、表面に向かって開口した繊維強化熱可塑性シートを得ることができる。また、得られる繊維強化熱可塑性シートの中央近傍の空隙率は低く、熱可塑性樹脂の充填率が向上されるので、破断強度も増大される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示す複合成形品１は、本発明の製造方法にて得られる繊維強化熱可塑性シートを用いて製造されるものである。この複合成形品１は、強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂Ｂ（不図示）とからなる繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面２に熱可塑性樹脂Ｃを被覆して被覆層３が設けられた構成である。この被覆層３を形成する熱可塑性樹脂Ｃの一部は、繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面２からその表層近傍の内部に含浸されている。
【００１８】
このような複合成形品１は、例えば、繊維強化熱可塑性シートＲＳとして表面２に向かって開口を有し、かつ、少なくとも表層近傍の空隙率が１０〜８０％であるものを選択し、その表面２に、流動性のある熱可塑性樹脂Ｃを被覆させることにより得られる。
【００１９】
流動性のある熱可塑性樹脂Ｃが被覆されると、その熱可塑性樹脂Ｃが表面２の開口から繊維強化熱可塑性シートＲＳの表層部分に含浸される。これにより、表層近傍の空隙に熱可塑性樹脂Ｃが含浸された図１に示す複合成形品１が得られる。
【００２０】
この繊維強化熱可塑性シートＲＳは、ロール成形などにより任意の断面形状を得るように異形に賦形されたものでもよい。この異形に賦形された繊維強化熱可塑性シートは、押出被覆成形機などにより、その表面に流動性のある溶融状態の熱可塑性樹脂が被覆されることにより、例えば、断面形状をコの字状や半球状とされて軒樋などの雨樋に用いることができる。この場合の複合成形品１も、表層近傍の空隙に熱可塑性樹脂Ｃが含浸されるので、繊維強化熱可塑性シートＲＳの表層近傍に熱可塑性樹脂Ｃが含浸された構造となる。
【００２１】
本発明にて用いられる強化繊維ＲＦとしては引張弾性率が大きいものが好ましい。一般にその引張弾性率は１０ＧＰａ以上のものが選択される。この強化繊維としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維等の無機繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維、又は金属繊維等が挙げられる。これらの強化繊維の選択に際しては、熱可塑性樹脂Ｂの溶融温度では熱的に安定であるものが選択される。
【００２２】
強化繊維ＲＦのモノフィラメントの直径は、限定されないが、１〜５０μｍの範囲内が好ましく、２〜３０μｍの範囲内が特に好ましい。直径が１μｍ未満の場合には、繊維強化熱可塑性シートＲＳに成形した場合の強度が十分ではない。また、逆に５０μｍを超える場合には、熱可塑性樹脂Ｂで強化繊維ＲＦ間を密着させることが困難となり、強度が発現できない場合がある。
【００２３】
本発明にて用いられる熱可塑性樹脂樹脂Ｂとしては、熱可塑性を有する樹脂であれば特には制限されない。用いられる強化繊維ＲＦとの組合せにおいて、強化繊維ＲＦが熱的に安定である状態で、被覆層を形成する熱可塑性樹脂Ｃが溶融されたり軟化されたりして繊維強化熱可塑性シートＲＳが得られるものであればよい。
【００２４】
このような熱可塑性樹脂Ｂとしては、繊維状、シート状（フィルム状を含む）、粉体、ロービングなど形状は問わない。例えば、短繊維状であれば、強化繊維ＲＦと混合されて平面方向及び厚み方向にも均一に熱可塑性樹脂繊維が分散された混合繊維マットを形成するのに好適である。このとき、強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂繊維との配合割合の異なるマット（ウエブ）を積層して用いれば、厚み方向に熱可塑性樹脂Ｂの組成割合の異なる混合繊維マットを得ることができる。
【００２５】
また、フィルム状又はシート状の熱可塑性樹脂Ｂを、上述の混合繊維マットに積層して一体化すれば、平面方向に均一な熱可塑性樹脂Ｂの分布を有するマットを形成する上で有利である。また、このフィルム状又はシート状の熱可塑性樹脂Ｂを積層する際の配置を選定することにより、マット中央への熱可塑性樹脂Ｂの含有量を高めた繊維強化熱可塑性シートＲＳを得ることができる。
【００２６】
同様に、熱可塑性樹脂Ｂは、粉末状、ロービング状などの形態で混合繊維マットに積層して一体化してもよい。この粉末状又はロービング状の熱可塑性樹脂Ｂを積層する際の配置を選定することにより、マット中央への熱可塑性樹脂Ｂの含有量を高めた繊維強化熱可塑性シートＲＳを得ることができる。これらの詳細は後述されるが、以下の説明では、これらのフィルム状、シート状、粉末状、ロービング状などの熱可塑性樹脂Ｂを一体化した積層マットを含めて、単に混合繊維マットということがある。
【００２７】
繊維状として提供される材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン繊維）、ポリアクリロニトリル（アクリル繊維）、ポリエチレンテレフタレート等が入手容易な繊維として例示され、これらは長繊維であっても短繊維であってもよい。
【００２８】
粉体状又はシート状（フィルム状を含む）として提供される材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどの一般的な熱可塑性樹脂の他、熱可塑性エラストマーなどの弾性を有する熱可塑性樹脂まで広く例示される。
【００２９】
これらの熱可塑性樹脂Ｂは単独で使用されても二種又はそれ以上が混合されて用いられてもよい。また、この樹脂中には、熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、無機充填材、補強単繊維等の添加剤、充填材、加工助剤、改質剤等が添加されてもよい。
【００３０】
また、被覆層を形成する熱可塑性樹脂Ｃ（以下、表層積層樹脂Ｃということがある。）として、繊維強化熱可塑性シートＲＳに用いたと同じ熱可塑性樹脂Ｂが用いられるが、その熱可塑性樹脂Ｂとは、相溶性があってもなくてもよい。汎用性があり、好適に用いられる熱可塑性樹脂Ｃとしては、例えば、ポリ塩化ビニルが挙げられるが、その他、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどの他、熱可塑性エラストマーが例示される。ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート等であってもよい。
【００３１】
本発明において、繊維強化熱可塑性シートＲＳにおける、熱可塑性樹脂Ｂと強化繊維ＲＦとの配合割合は、適用される複合成形品の強度との関連で自由に設定可能であるが、一般には、強化繊維の含有量が５重量％〜８０重量％、好ましくは５重量％〜６０重量％、より好ましくは１５重量％〜５５重量％の範囲内である。強化繊維ＲＦの含有量が少ないと強化繊維ＲＦの好ましい性質が十分に得られずに、例えば、熱による伸縮が大きくなる。一方、熱可塑性樹脂Ｂの含有量が少ないと、熱可塑性樹脂Ｂの好ましい性質が十分に得られずに、例えば、繊維強化熱可塑性シートＲＳの強度が低下する。
【００３２】
また、繊維強化熱可塑性シートＲＳの表層近傍の空隙率は、１０〜８０％の範囲にあり、好ましくは３０〜６０％である。表層近傍の空隙率が１０％より小さいと熱可塑性樹脂Ｃを押出被覆などによりその空隙に含浸しつつ押出被覆することが困難となり、被覆層３と繊維強化熱可塑性シートＲＳとの剥離強度を高めることが困難となる。また、この空隙率を大きくすると繊維強化熱可塑性シートＲＳの強度が劣り、熱可塑性樹脂Ｃを被覆した後の剥離強度においても十分でなくなる場合がある。
【００３３】
次にこのような、複合成形品１の製造方法の一例について説明する。
【００３４】
この発明において、繊維強化熱可塑性シートＲＳの製造方法は限定されない。例えば、強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂Ｂとしての熱可塑性樹脂繊維とを適当な長さに切断後、解繊しながら混合し、エアにてベルト上に積層後、ニードルパンチングにて一体化してマット状にして、混合繊維マットを得る。この混合繊維マットには、必要に応じて繊維状、フィルム状、シート状、粉体状その他の任意の形態で熱可塑性樹脂を一体化させた混合繊維マットを用いてもよい。
【００３５】
次いで、この混合繊維マットを加熱し、混合繊維マット中の熱可塑性樹脂（繊維状、フィルム状、シート状、粉末状等の形態）Ｂを溶融させ、加圧することにより繊維強化熱可塑性シートＲＳを得ることができる。このような、加熱加圧装置としても特には限定されない。強化繊維ＲＦの強化機能が実質的に阻害されることなく、繊維状、フィルム状、シート状、粉体状その他の形態で一体化マットに含まれる熱可塑性樹脂Ｂが溶融されるとともに加圧されて、その強化繊維ＲＦの接着を増大させることができる装置であればよい。
【００３６】
混合繊維マットは、例えば、図２に示すようなシート成形装置にて繊維強化熱可塑性シートＲＳを形成することができる。
【００３７】
この図２において、マット繰出機に巻かれている混合繊維マットは、加熱炉に連続的に投入され、この加熱炉で熱可塑性樹脂Ｂが融解される。この加熱炉には、上下に相対向して遠赤外線ヒータが設置されて、混合繊維マットは、支持ロール上に支持されながら、加熱炉内を通過する。この加熱炉内のマット通過部の雰囲気温度は用いられる熱可塑性樹脂Ｂにより適宜の温度が選択される。
【００３８】
加熱炉を通過した混合繊維マットは、つづいて、加熱ロール、冷却ロール、引取機を経て巻取機にて巻き取られる。
【００３９】
加熱ロールのロール表面温度、加熱ピンチ圧、冷却ロールのロール表面温度、冷却ピンチ圧や成形速度を適宜設定することにより、所望の厚さに圧縮されると同時に熱可塑性樹脂Ｂが強化繊維ＲＦを接着させた繊維強化熱可塑性シートＲＳが得られる。また、この加熱、加圧条件を適宜選択することにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの空隙率を調整することができ、本発明においては、表層近傍の空隙率が調節される。
【００４０】
以上により得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳは、そのままの状態で、また、任意の形に賦形された後、その空隙率が調整された表面側に被覆用の熱可塑性樹脂Ｃが押出被覆されて複合成形品１として利用される。この発明に従う繊維強化熱可塑性シートＲＳによれば、接着剤を用いなくても、また、被覆層３を形成する熱可塑性樹脂Ｃとの相溶性を考慮しなくても、その界面での剪断剥離強度の増大された複合成形品１が得られる。
【００４１】
例えば、溶融状態にある熱可塑性樹脂Ｃの層をこの発明の繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面に被覆すれば、芯材としての繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面には空隙があるので、その空隙にこの表層積層樹脂Ｃが含浸されてその界面で接着力が増大され剪断剥離強度が増大される。
【００４２】
このような押出被覆装置は公知であり、例えば、クロスヘッド金型を使用して金型内を通過する芯材としての繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面に、溶融した熱可塑性樹脂Ｃを押し出して芯材の周囲に熱可塑性樹脂Ｃを被覆することにより複合成形品が得られる。
【００４３】
また、このようにして形成された複合成形品１はさらに表面に他の樹脂を積層したり、塗装したりすることもでき、また、ロールエンボス等により模様を形成させてもよい。
【００４４】
以下、本発明の繊維強化熱可塑性シートの製造方法を具体的に説明する。
【実施例１】
【００４５】
強化繊維ＲＦとしての直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）と熱可塑性樹脂Ｂとしての直径約２０μｍ、平均長さ５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を解繊しながら混合し、エアにてベルト上に積層後、ニードルパンチにて繊維同士を絡み合わせて混合繊維マットを得た。得られた混合繊維マットは、目付が約４５０ｇ／ｍ2、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）の割合であった。
【００４６】
得られた混合繊維マットを加熱、加圧することにより繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。このときの加熱加圧時の圧力を高めることにより得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳの空隙率は低下され、また、圧力を低めることにより空隙率は増加された。
【００４７】
この圧力を調整して、空隙率が５％及び３０％となる二種類の繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。これらの繊維強化熱可塑性シートＲＳに、熱可塑性樹脂Ｂとしてのポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂と、相溶性の良好なポリ塩化ビニル樹脂を熱可塑性樹脂Ｃとして押出被覆により被覆して複合成形品１を得た。
【００４８】
得られた複合成形品１の剪断剥離強度を図３に示すようにして繊維強化熱可塑性シートＲＳと被覆された被覆層３との界面について行った。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
また、熱可塑性樹脂Ｃを被覆する前後の繊維強化熱可塑性シートＲＳの縦断面の顕微鏡観察を行ったところ、空隙率３０％の繊維強化熱可塑性シートＲＳでは、表層近傍の空隙が減少していた。これにより、被覆された表層積層樹脂Ｃは、この空隙に含浸されていることが確認された。
【００５１】
以上の結果より、強化繊維ＲＦと熱可塑性樹脂Ｂとからなる繊維強化熱可塑性シートＲＳの表面に熱可塑性樹脂Ｃを押出被覆した複合成形品１において、被覆される樹脂Ｃが繊維強化熱可塑性樹脂シートＲＳの表層近傍に含浸されることにより、繊維強化熱可塑性樹脂シートＲＳ中の熱可塑性樹脂Ｂと相溶性のない熱可塑性樹脂Ｃを被覆しても、接着層等を設けることなく、表層積層樹脂Ｃを繊維強化熱可塑性シートＲＳに接着させることが可能であることが理解される。
【００５２】
また、繊維強化熱可塑性シートＲＳ中の熱可塑性樹脂Ｂと相溶性の良好である熱可塑性樹脂Ｃを被覆する場合においても、表層積層樹脂Ｃが繊維強化熱可塑性シートＲＳ中に含浸され、接着強度が上昇することが確認される。
【００５３】
また、繊維強化熱可塑性シートＲＳを異形断面形状に賦形後、熱可塑性樹脂Ｃを被覆しても同様な効果が得られることは明らかである。
【実施例２】
【００５４】
強化繊維ＲＦとして直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）を用い、熱可塑性樹脂Ｂとして溶融温度２５５°Ｃ、直径約２０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を用いた。
【００５５】
これらの熱可塑性繊維と強化繊維ＲＦとを解繊しながら混合し、図４に示すマット成形装置に供給し、エアにてベルト上に積層後、ニードルパンチにて繊維同士を絡み合わせて混合繊維マットを得た。
【００５６】
得られた混合繊維マットの目付けは、約４５０ｇ／ｍ2であり、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）であり、連続的に紙芯に巻き取られた。
【００５７】
得られた混合繊維マットをマット繰出機にセットし、図２に示すシート成形装置にて以下に記す成形条件にて繊維強化熱可塑性シートＲＳの成形を行った。
【００５８】
このときの成形条件は次の通りである。炉内に遠赤外線ヒータを上下に各６本設置して、炉内通過部の炉内雰囲気温度を２８５℃に設定した。また、加熱ピンチロールとしては、ロール表面温度は１００℃に設定され、加熱ピンチ圧は線圧で９０ｋｇｆ／ｃｍ及び１８０ｋｇｆ／ｃｍに設定されている。また、冷却ロールとしては、ロール表面温度は３０℃に設定されている。成形速度は、巻取り時のラインスピードで１．５ｍ／分に設定されている。また、これにより得られる繊維強化熱可塑性シートの幅は５００ｍｍである。
【００５９】
加熱ピンチ圧が９０ｋｇｆ／ｃｍでは、空隙率が３０％の繊維強化熱可塑性シートＲＳが得られ、加熱ピンチ圧が１８０ｋｇｆ／ｃｍでは空隙率が５％の繊維強化熱可塑性シートＲＳが得られた。
【００６０】
得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳにポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂を熱可塑性樹脂Ｃとして押出被覆して複合成形品１を得た。この複合成形品１の剪断剥離強度を実施例１と同様にして測定した。空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳを用いた場合の剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と十分大きかったが、空隙率５％の繊維強化熱可塑性シートＲＳを用いた場合の複合成形品１の剪断剥離強度は２ｋｇｆ／ｃｍ2 と低かった。
【００６１】
また、比較のために、加熱ピンチを行わずに繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。この繊維強化熱可塑性シートＲＳの空隙率は９０％以上と高く、また、破断強度が極端に低かった。この繊維強化熱可塑性シートＲＳにも同様にしてポリプロピレン樹脂を押出被覆して複合成形品１を得た。この繊維強化熱可塑性シートＲＳの空隙率は一定していないが、約９０％である部分の複合成形品１を取り出し、剪断剥離強度試験を行ったが、１ｋｇｆ／ｃｍ2未満と非常に低いものであった。
【００６２】
これにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの少なくとも表層近傍に空隙率を１０％〜８０％有することにより、被覆される熱可塑性樹脂Ｃを繊維強化熱可塑性シートＲＳの表層近傍に含浸させることにより、熱可塑性樹脂Ｂと相溶性のない熱可塑性樹脂Ｃを用いた場合にも、繊維強化熱可塑性シートＲＳと被覆層３とを強く接着できることが理解される。
【実施例３】
【００６３】
強化繊維ＲＦとして直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）を用い、熱可塑性Ｂとして溶融温度２５５°Ｃ、直径約２０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を用いた。
【００６４】
これらの熱可塑性繊維と強化繊維ＲＦとを解繊しながら混合し、図５に示すマット成形装置に供給し、エアにてベルト上に供給した。このときのマットの供給量は、目付けが約４５０ｇ／ｍ2であり、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）に調整されている。間に熱可塑性樹脂ＢとしてのＰＥＴシート（樹脂シート）をマットの中央部に挿入し、ニードルパンチにて繊維同士を絡み合わせて混合繊維マットを得て、連続的に紙芯に巻き取った。
【００６５】
得られた混合繊維マットをマット繰出機にセットし、図２に示すシート成形装置にて以下に記す成形条件にて繊維強化熱可塑性シートＲＳの成形を行った。
【００６６】
このときの成形条件は次の通りである。炉内に遠赤外線ヒータを上下に各６本設置して、炉内通過部の炉内雰囲気温度を２８５℃に設定した。また、加熱ピンチロールは、ロール表面温度が１００℃に設定され、冷却ロールは、ロール表面温度が３０℃に設定されている。成形速度は、巻取り時のラインスピードで１．５ｍ／分に設定されている。また、これにより得られる繊維強化熱可塑性シートの幅は５００ｍｍである。
【００６７】
加熱ピンチ圧を調整して表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。
【００６８】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳにポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂を押出被覆して複合成形品１を得た。この複合成形品１の破断強度は１２ｋｇｆ／ｍｍ2であり、図３に示す方向の剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と十分大きかった。
【００６９】
比較のために、ＰＥＴシートを挿入せずに作製した表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳでは、剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と変わらなかったが、破断強度は、８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００７０】
これにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの作製に、混合繊維マット間に樹脂シートを介在させることにより、表層積層樹脂Ｃと繊維強化熱可塑性シートＲＳとの剪断剥離強度を低下させずに、複合成形品１の全体の破断強度を増大できることが理解される。
【実施例４】
【００７１】
強化繊維ＲＦとして直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）を用い、熱可塑性Ｂとして溶融温度２５５°Ｃ、直径約２０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を用いた。
【００７２】
これらの熱可塑性繊維と強化繊維ＲＦとを解繊しながら混合し、図６のマット成形装置に供給し、エアにてベルト上に供給した。このときのマットの供給量は、目付けが約４５０ｇ／ｍ2であり、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）に調整されている。両マットの間に熱可塑性樹脂Ｂとしての粉末状のＰＥＴ樹脂を５０ｇ／ｍ2になるようにマットの中央部に散布し、ニードルパンチにて繊維同士を絡み合わせて混合繊維マットを得て、連続的に紙芯に巻き取った。
【００７３】
得られた混合繊維マットをマット繰出機にセットし、図２に示すシート成形装置にて以下に記す成形条件にて繊維強化熱可塑性シートＲＳの成形を行った。
【００７４】
このときの成形条件は次の通りである。炉内に遠赤外線ヒータを上下に各６本設置して、炉内通過部の炉内雰囲気温度を２８５℃に設定した。また、加熱ピンチロールは、ロール表面温度が１００℃に設定され、冷却ロールは、ロール表面温度が３０℃に設定されている。成形速度は、巻取り時のラインスピードで１．５ｍ／分に設定されている。また、これにより得られる繊維強化熱可塑性シートの幅は５００ｍｍである。
【００７５】
加熱ピンチ圧を調整して表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。
【００７６】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳにポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂を押出被覆して複合成形品１を得た。この複合成形品１の破断強度は１１ｋｇｆ／ｍｍ2であり、図３に示す方向の剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と十分大きかった。
【００７７】
比較のために、ＰＥＴ樹脂を散布せずに作製した表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳでは、剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と変わらなかったが、破断強度は、８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００７８】
これにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの作製に、混合繊維マット間に樹脂を散布させることにより、表層積層樹脂Ｃと繊維強化熱可塑性シートＲＳとの剪断剥離強度を低下させずに、複合成形品１の全体の破断強度を増大できることが理解される。
【実施例５】
【００７９】
強化繊維ＲＦとして直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）を用い、熱可塑性Ｂとして溶融温度２５５°Ｃ、直径約２０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を用いた。
【００８０】
これらの熱可塑性繊維と強化繊維ＲＦとを解繊しながら混合し、図７のマット成形装置に供給し、エアにてベルト上に供給した。このときのマットの供給量は、目付けが約４５０ｇ／ｍ2であり、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）に調整されている。両マットの間に熱可塑性樹脂ＢとしてのＰＥＴ樹脂繊維ロービング（樹脂ロービング）を５０ｇ／ｍ2になるようにマットの中央部に挿入し、ニードルパンチにて繊維同士を絡み合わせて混合繊維マットを得て、連続的に紙芯に巻き取った。
【００８１】
得られた混合繊維マットをマット繰出機にセットし、図２に示すシート成形装置にて以下に記す成形条件にて繊維強化熱可塑性シートＲＳの成形を行った。
【００８２】
このときの成形条件は次の通りである。炉内に遠赤外線ヒータを上下に各６本設置して、炉内通過部の炉内雰囲気温度を２８５℃に設定した。また、加熱ピンチロールは、ロール表面温度が１００℃に設定され、冷却ロールは、ロール表面温度が３０℃に設定されている。成形速度は、巻取り時のラインスピードで１．５ｍ／分に設定されている。また、これにより得られる繊維強化熱可塑性シートの幅は５００ｍｍである。
【００８３】
加熱ピンチ圧を調整して表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。
【００８４】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳにポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂を押出被覆して複合成形品１を得た。この複合成形品１の破断強度は１０ｋｇｆ／ｍｍ2であり、図３に示す方向の剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と十分大きかった。
【００８５】
比較のために、ＰＥＴ樹脂繊維ロービングを挿入せずに作製した表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳでは、剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と変わらなかったが、破断強度は、８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００８６】
これにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの作製に、混合繊維マット間に樹脂ロービングを挿入させることにより、表層積層樹脂Ｃと繊維強化熱可塑性シートＲＳとの剪断剥離強度を低下させずに、複合成形品１の全体の破断強度を増大できることが理解される。
【実施例６】
【００８７】
強化繊維ＲＦとして直径約１０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのカーボン繊維（ＣＦ）を用い、熱可塑性Ｂとして溶融温度２５５°Ｃ、直径約２０μｍ、平均長さ約５０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を用いた。
【００８８】
これらの熱可塑性繊維と強化繊維ＲＦとを解繊しながら混合し、図８に示すマット成形装置に供給し、エアにてベルト上に供給した。このときのマットの全体供給量は、目付けが約４５０ｇ／ｍ2であり、上下に積層される混合繊維マットは、ＣＦ：ＰＥＴ＝４０：６０（重量％）に調整され、中央に積層される混合繊維マットはＣＦ：ＰＥＴ＝２０：８０（重量％）に調整されている。
【００８９】
得られた三層の積層マットは、ニードルパンチにて繊維同士が絡み合わされた混合繊維マットとなり連続的に紙芯に巻き取られた。
【００９０】
得られた混合繊維マットをマット繰出機にセットし、図２に示すシート成形装置にて以下に記す成形条件にて繊維強化熱可塑性シートＲＳの成形を行った。
【００９１】
このときの成形条件は次の通りである。炉内に遠赤外線ヒータを上下に各６本設置して、炉内通過部の炉内雰囲気温度を２８５℃に設定した。また、加熱ピンチロールは、ロール表面温度が１００℃に設定され、冷却ロールは、ロール表面温度が３０℃に設定されている。成形速度は、巻取り時のラインスピードで１．５ｍ／分に設定されている。また、これにより得られる繊維強化熱可塑性シートの幅は５００ｍｍである。
【００９２】
加熱ピンチ圧を調整して表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳを得た。
【００９３】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性シートＲＳにポリエチレンテレフタレートとは相溶性のないポリプロピレン樹脂を押出被覆して複合成形品１を得た。この複合成形品１の破断強度は１１．５ｋｇｆ／ｍｍ2であり、図３に示す方向の剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と十分大きかった。
【００９４】
比較のために、中央のマットを挿入せずに作製した表層近傍の空隙率が３０％である繊維強化熱可塑性シートＲＳでは、剪断剥離強度は２２ｋｇｆ／ｃｍ2と変わらなかったが、破断強度は、８ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００９５】
これにより、繊維強化熱可塑性シートＲＳの作製に、混合繊維マットを積層して中央の熱可塑性樹脂Ｂの比率を高めることにより、表層積層樹脂Ｃと繊維強化熱可塑性シートＲＳとの剪断剥離強度を低下させずに、複合成形品１の全体の破断強度を増大できることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】複合成形品１の一例を説明する断面図である。
【図２】繊維強化熱可塑性シートＲＳの製造例を示す工程図である。
【図３】剥離強度試験方法を説明する説明図である。
【図４】実施例２による混合繊維マット形成装置を説明する説明図である。
【図５】実施例３による混合繊維マット形成装置を説明する説明図である。
【図６】実施例４による混合繊維マット形成装置を説明する説明図である。
【図７】実施例５による混合繊維マット形成装置を説明する説明図である。
【図８】実施例６による混合繊維マット形成装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  複合成形品
２  表面
３  被覆層
Ｃ  表層積層樹脂
ＲＦ  強化繊維
ＲＳ  繊維強化熱可塑性シート
【図１】
2004346332.tif 000004
【図２】
2004346332.tif 000005
【図３】
2004346332.tif 000006
【図４】
2004346332.tif 000007
【図５】
2004346332.tif 000008
【図６】
2004346332.tif 000009
【図７】
2004346332.tif 000010
【図８】
2004346332.tif 000011