説明

繊維巻きテープを使用した継ぎ目部材及びその製造方法

【課題】動車のモール等に使用できる、炭素繊維又は無機繊維巻きテープを使用した継ぎ目部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】炭素繊維又はガラス繊維等の無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と一体化されている継ぎ目部材。継ぎ目部材の製造時には、炭素繊維テープ又は無機繊維テープは、円筒状芯材の周囲に多層になるように巻き付けて保持された炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから所定長さを取り出して使用する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車のモール等に使用できる、炭素繊維又は無機繊維巻きテープを使用した継ぎ目部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
炭素繊維やガラス繊維等の無機繊維は、軽量で機械的強度が高いため、各種用途に適用する樹脂材料の強化繊維として汎用されている。
【0003】
特許文献1は、長繊維強化複合材料の製造方法の発明であり、段落番号0007には繊維の例として、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊等の連続した繊維が示されている。しかしながら、実施例で使用されているのはガラス繊維のみであり、他の繊維、特に機械的強度が大きく異なる炭素繊維であっても同様に製造できるものとは認められない。
【0004】
特許文献2は、所定の条件式を満たす強化繊維を熱可塑性樹脂で含浸して得られるテープ状成形材料の発明である。段落番号0007では、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミックス繊維、金属繊維等が例示されている。しかし、実施例で使用されているのはガラス繊維のみであり、他の繊維、特に機械的強度が大きく異なる炭素繊維であっても同様に製造できるものとは認められない。なお、請求項1に記載の条件式を満たす炭素繊維を使用した場合、特許文献2の実施例の方法では、事実上、テープ状成形体は製造することができない。
【0005】
特許文献3は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造装置の発明である。前記製造装置は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造時に発生する毛羽を排出することが特徴のものである。
【0006】
特許文献4は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造方法の発明である。得られたテープ厚みは130μm以下となり、130μmを超えるものは曲げ強度が劣っていることが記載されている(表1参照)。特許文献4の発明は、テープの厚みが大きいと曲げ強度が劣るとの知見に基づき、テープ厚みを小さくすることで、曲げ強度を高めようとしたものである。
【0007】
特許文献5〜11には、モールに関する発明が開示されており、これらのモールは、インサートと呼ばれる部材とその周囲を包囲する樹脂部材からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特許第3119699号公報
【特許文献2】特許第3386158号公報
【特許文献3】特開2007−76224号公報
【特許文献4】特開2007−118216号公報
【特許文献5】特開平5−155249号公報
【特許文献6】特開平6−312620号公報
【特許文献7】特開平7−315142号公報
【特許文献8】特開2000−103298号公報
【特許文献9】特開2000−191864号公報
【特許文献10】特許第3398802号公報
【特許文献11】特許第3572170号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
炭素繊維テープを保管したり運搬したりする場合には、長いままでは取り扱いが難しいため、芯材に巻き取った巻きテープの状態で保管・運搬できれば容易であり、使用時の作業性も良くなる。さらに作業の種類によっては、小さな径の巻きテープが使い易い場合や、大きな径の巻きテープが使いやすい場合がある。
【0010】
しかし、特許文献4に記載のとおり、従来は、炭素繊維テープの厚みが大きくなると(厚みが130μmを超えると)曲げ強度が劣る(即ち、厚みが大きくなると巻き取り保存が困難である)ことが知られていた。この事実からすると、炭素繊維テープを薄くすれば良いことになるが、過度に薄くすることは技術的に困難であり、返って作業性を損なうことも考えられる。
【0011】
従来、モールのインサート材としては金属が使用されていることから、軽量化の観点からは改善の余地がある。
また、インサート材として炭素繊維テープやガラス繊維等の無機繊維テープを使用したものはないし、炭素繊維や無機繊維自体をインサート材として使用することは困難である。
さらに従来の炭素繊維テープや無機繊維テープをモールのインサート材として使用する場合には、必要な長さの炭素繊維テープや無機繊維テープを取り出すときの作業性が悪く、著しく作業性が劣ることが考えられるほか、複数枚の炭素繊維テープや無機繊維テープを組み合わせて使用する場合があり、やはり作業性が低下することが考えられる。
【0012】
本発明は、保管や運搬が容易であり、作業性を著しく向上させることができる、円筒状芯材に炭素テープが巻き付けられた炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープを補強材(インサート材)として使用した継ぎ目部材及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、課題の解決手段として、下記の発明を提供する。
炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体にと一体化されている継ぎ目部材であって、
前記炭素繊維テープが、
円筒状芯材に巻き付けて保持できる炭素繊維巻きテープを使用するものであって、
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)が5〜100mmの範囲であり、
前記幅(W)が5〜100mmの範囲の炭素繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径(D)が、式(II)から求められるものであり、
線膨張係数が−1.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものである、継ぎ目部材及びその製造方法。
0.2×10-3×N≦W≦2.0×10-3×N (I)
(式(I)中、Wは炭素繊維テープの幅であり、Nは炭素繊維テープを構成する炭素繊維
の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数である。)
4.5×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは炭素繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは炭素繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
【0014】
本発明は、課題の他の解決手段として、下記の発明を提供する。
ガラス繊維、玄武岩繊維から選ばれる無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と一体化されている継ぎ目部材であって、
前記無機繊維テープが、
円筒状芯材に巻き付けて保持できる無機繊維巻きテープを使用するものであって、
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)が5〜100mmの範囲であり、
前記幅(W)が5〜100mmの範囲の無機繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径(D)が、式(II)から求められるものであり、
線膨張係数が4.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものである、継ぎ目部材及びその製造方法。
2.5×10-5×N×d≦W≦5.0×10-4×N×d (I)
(式(I)中、Wは無機繊維テープの幅であり、Nは無機繊維テープを構成する無機繊維の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数であり、dは無機繊維の繊維径で5〜30μmの範囲である。)
3.0×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは無機繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは無機繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
【発明の効果】
【0015】
本発明の炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから取り出される炭素繊維テープ又は無機繊維テープを補強材として使用した継ぎ目部材は、炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープ自体の保管及び運搬が容易であり、炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから必要長さの炭素繊維テープ又は無機繊維テープを取り出して使用できることから作業性を向上させることができる。
また、取り出された炭素繊維テープ又は無機繊維テープは、軽量であり、柔軟性が高いため、作業性が良く、作業時にクラックが入ったりして破損することもない。
さらに、取り出された炭素繊維テープ又は無機繊維テープは、線膨張係数が小さいため、継ぎ目部材として適している。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の継ぎ目部材で使用する炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープの製造方法を説明するための製造フローを示す概略図。
【図2】本発明の継ぎ目部材で使用する炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープの製造方法を説明するための他の製造フローを示す概略図。
【図3】本発明の継ぎ目部材の複数の実施形態を示す幅方向の断面図。
【図4】本発明の継ぎ目部材の一実施形態である製造方法を説明するための概念図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
<炭素繊維巻きテープ>
本発明の継ぎ目部材で使用する炭素繊維巻きテープについて説明する。
本発明で用いる炭素繊維巻きテープは、炭素繊維テープが円筒状芯材の周囲に多数回(多数層)巻き付けられた(巻き取られた)ものである。
【0018】
炭素繊維巻きテープで使用する炭素繊維テープは、円筒状芯材に巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の耐久試験(I−1)、(I−2)を実施したときに外観に変化がないもの(クラック等が生じないもの)である。
【0019】
炭素繊維巻きテープで使用する炭素繊維テープは、下記式(I)から求められる幅(W)が5〜100mmの範囲のものである。
0.2×10-3×N≦W≦2.0×10-3×N (I)
(式(I)中、Wは炭素繊維テープの幅であり、Nは炭素繊維テープを構成する炭素繊維の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数である。)
なお、市販されている炭素繊維の外径は、ほぼ同一径(7μm程度)であるから、式(I)では考慮していない。
【0020】
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)は、例えば、炭素繊維25,000本を使用することで、炭素繊維テープの幅(W)を5〜50mmの範囲にすることができ、炭素繊維50,000本を使用することで、炭素繊維テープの幅(W)を10〜100mmの範囲にすることができる。
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)が5mm以上であると、樹脂(オレフィン系樹脂)の含浸が充分になるので、炭素繊維テープ自体の強度が高められ、製造時の繊維切れが起こり難くなる。
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)が100mm以下であると、テープ内の炭素繊維の分布が均一になるので、炭素繊維を含んでいることによる機能が充分に発現されるほか、取り扱いも容易である。
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)は、10〜80mmが好ましく、10〜50mmがより好ましい。
【0021】
炭素繊維巻きテープで使用する円筒状芯材は、幅(直径)方向の断面が円形のものであるが、多角形(三角形以上であるが、望ましくは六角形、八角形等)でもよいし、楕円形でもよい。
円筒状芯材は、紙、木、プラスチック、金属、セラミックス等からなるものを用いることができる。
【0022】
円筒状芯材の最小直径(最小外径)(D)は、式(II)から求められるものである。円筒状芯材の最小直径(D)は、上記幅(W)の炭素繊維テープを巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の耐久試験(II−1)、(II−2)を実施したときに外観に変化を生じさせない(クラック等を生じさせない)ような最小値である。
【0023】
4.5×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは炭素繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは炭素繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
なお、円筒状芯材の断面形状が多角形、例えば六角形の場合には、正対する角同士を結んだ長さが前記Dとなり、楕円形の場合には長径の長さが前記Dとなる。
【0024】
炭素繊維テープは、炭素繊維量(炭素繊維の本数)が少ないほど(即ち、オレフィン系樹脂量が多いほど)、柔軟性が向上して芯材に巻きやすくなる。但し、取り扱い上等の観点から一定の幅を確保しようとすると繊維の均一分散が困難になり、炭素繊維量が少ないため、機械的強度も低下する。
また、炭素繊維量(炭素繊維の本数)が多いほど(即ち、オレフィン系樹脂量が少ないほど)、柔軟性が低下して、芯材に巻き難くなるほか、テープに成形することができない場合もある。
さらに炭素繊維テープは、厚みが大きいと製造は容易であるが、芯材に巻きにくくなり、厚みが小さいと製造が困難になるが、芯材に巻きやすくなる。
【0025】
式(II)は、炭素繊維テープの炭素繊維濃度(F)及び厚み(t)の関係から、炭素繊維テープを巻き付けて保持できる円筒状芯材の最小直径(D)を求めるものである。
具体的には、様々な濃度(F)及び厚み(t)を有する炭素繊維テープを様々な直径の芯材に巻き付けたとき、炭素繊維テープに外観変化が生じない場合の芯材の最小直径(D)を実験により測定し、濃度(F)及び厚み(t)との関連から式(II)を導くことができる。
【0026】
式(II)から求められる円筒状芯材の最小直径(D)以上であると、巻き付けて保持したときに炭素繊維テープにクラック等が生じることがない。なお、円筒状芯材の最小直径(D)は、運搬時、保管時、作業時等における取り扱い易さの観点からは、式(II)から求められる最小直径(D)を満たすものの内、25mm以上であることが好ましく、30mm以上であることがより好ましい。
また、円筒状芯材の上限値は、炭素繊維テープを巻くことができ、かつクラック等を生じさせないとの理由からは制限はなく、製造工程、保管及び運搬、作業現場等の要請に応じて適宜選択することができるものであり、例えば1000mm以下にすることができるが、取り扱い上の観点からは800mm以下が好ましく、600mm以下、500mm以下がより好ましい。
【0027】
炭素繊維テープは、線膨張係数(線膨張率)(実施例に記載の測定方法による)が−1.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものであり、好ましくは−0.4×10-6/℃〜25×10-6/℃のものである。
【0028】
炭素繊維巻きテープとなる炭素繊維テープは、炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体からなるものである。
炭素繊維は周知のものであり、PAN系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。
オレフィン系樹脂は、ポリプロピレン、高密度、低密度及線状低密度ポリエチレン、ポリ−1−ブテン、ポリイソブチレン、エチレンとプロピレンの共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(原料としてのジエン成分が10質量%以下)、ポリメチルペンテン、エチレン又はプロピレン(50モル%以上)と他の共重合モノマー(酢酸ビニル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル等)とのランダム、ブロック、グラフト共重合体等を用いることができる。これらのオレフィン系樹脂は、1種でもよいし、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
また、オレフィン系樹脂は、炭素繊維との密着性を高めるため、オレフィン系樹脂中に酸変性ポリオレフィンを含有させることができる。酸変性ポリオレフィンの含有量は、オレフィン系樹脂と酸変性ポリオレフィンとの合計量中、20質量%以下の量が好ましい。酸変性ポリオレフィンは、例えば、特開2005−125581号公報の〔0010〕〜〔0014〕に記載のものと同じものを用いることができる。
【0029】
炭素繊維巻きテープは、円筒状芯材に巻き取られた形態のものであり、作業時には、適当長さを繰り出し、所望長さ(又は所望長さ及び所望幅)に切断して、炭素繊維テープとして使用することができる。
【0030】
炭素繊維巻きテープから取り出した炭素繊維テープは、各種樹脂成形体の補強材として使用することができる。
また複数本の炭素繊維巻きテープを積層した状態で加熱して一体化させたものを補強材として使用することもできる。
【0031】
炭素繊維巻きテープから取り出した炭素繊維テープは、平織り、綾織り、朱子織り等の方法を適用して、シート状の織物にすることもでき、前記のシート状の織物を筒状等に加工することもできる。
また炭素繊維巻きテープから取り出した炭素繊維テープを筒状に編み上げることもできる。
【0032】
炭素繊維巻きテープから取り出した炭素繊維テープ、それらから得られたシートや筒状体等は、オレフィン系樹脂を含んでいるため、加熱することにより、所望形状に変形させることができる。
【0033】
<無機繊維巻きテープ>
本発明の継ぎ目部材で使用する炭素繊維巻きテープについて説明する。
本発明で用いる無機繊維巻きテープは、無機繊維テープが円筒状芯材の周囲に多数回(多数層)巻き付けられた(巻き取られた)ものである。
【0034】
無機繊維巻きテープで使用する無機繊維テープは、円筒状芯材に巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の保持試験を実施したときに外観に変化がないもの(クラック等が生じないもの)である。
【0035】
無機繊維巻きテープで使用する無機繊維テープは、下記式(I)から求められる幅(W)が5〜100mmの範囲のものである。
2.5×10-5×N×d≦W≦5.0×10-4×N×d (I)
(式(I)中、Wは無機繊維テープの幅であり、Nは無機繊維テープを構成する無機繊維の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数であり、dは無機繊維の繊維径で5〜30μmの範囲である。)
【0036】
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)は、例えば、 繊維径10μmの無機繊維は20,000本を使用し、無機繊維テープの幅(W)を5〜100mmの範囲にし、
繊維径20μmの無機繊維は10,000本を使用し、無機繊維テープの幅(W)を5〜100mmの範囲にし、
繊維径30μmの無機繊維は7,000本を使用し、無機繊維テープの幅(W)を約5〜約100mmの範囲にすることができる。
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)が5mm以上であると、樹脂(オレフィン系樹脂)の含浸が充分になるので、無機繊維テープ自体の強度が高められ、製造時の繊維切れが起こり難くなる。
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)が100mm以下であると、テープ内の無機繊維の分布が均一になるので、無機繊維を含んでいることによる機能が充分に発現されるほか、取り扱いも容易である。
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)は、10〜80mmが好ましく、10〜50mmがより好ましい。
【0037】
無機繊維巻きテープで使用する円筒状芯材は、幅(直径)方向の断面が円形のものであるが、多角形(三角形以上であるが、望ましくは六角形、八角形等)でもよいし、楕円形でもよい。
円筒状芯材は、紙、木、プラスチック、金属、セラミックス等からなるものを用いることができる。
【0038】
円筒状芯材の最小直径(最小外径)(D)は、式(II)から求められるものである。円筒状芯材の最小直径(D)は、上記幅(W)の無機繊維テープを巻き取ることができ、かつ少なくとも実施例に記載の保持試験を実施したときに外観に変化を生じさせない(クラック等を生じさせない)ような最小値である。
【0039】
3.0×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは無機繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは無機繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
なお、円筒状芯材の断面形状が多角形、例えば六角形の場合には、正対する角同士を結んだ長さが前記Dとなり、楕円形の場合には長径の長さが前記Dとなる。
【0040】
無機繊維テープは、無機繊維量が少ないほど(即ち、オレフィン系樹脂量が多いほど)、柔軟性が向上して芯材に巻きやすくなる。但し、取り扱い上等の観点から一定の幅を確保しようとすると繊維の均一分散が困難になり、無機繊維量が少ないため、機械的強度も低下する。
また、無機繊維量が多いほど(即ち、オレフィン系樹脂量が少ないほど)、柔軟性が低下して、芯材に巻き難くなるほか、テープに成形することができない場合もある。
さらに無機繊維テープは、厚みが大きいと製造は容易であるが、芯材に巻きにくくなり、厚みが小さいと製造が困難になるが、芯材に巻きやすくなる。
【0041】
式(II)は、無機繊維テープの無機繊維濃度(F)及び厚み(t)の関係から、無機繊維テープを巻き付けて保持できる円筒状芯材の最小直径(D)を求めるものである。
具体的には、様々な濃度(F)及び厚み(t)を有する無機繊維テープを様々な直径の芯材に巻き付けたとき、無機繊維テープに外観変化が生じない場合の芯材の最小直径(D)を実験により測定し、濃度(F)及び厚み(t)との関連から式(II)を導くことができる。
【0042】
式(II)から求められる円筒状芯材の最小直径(D)以上であると、巻き付けて保持したときに無機繊維テープにクラック等が生じることがない。なお、円筒状芯材の最小直径(D)は、運搬時、保管時、作業時等における取り扱い易さの観点からは、式(II)から求められる最小直径(D)を満たすものの内、25mm以上であることが好ましく、30mm以上であることがより好ましい。
また、円筒状芯材の上限値は、無機繊維テープを巻くことができ、かつクラック等を生じさせないとの理由からは制限はなく、製造工程、保管及び運搬、作業現場等の要請に応じて適宜選択することができるものであり、例えば1000mm以下にすることができるが、取り扱い上の観点からは800mm以下が好ましく、600mm以下、500mm以下がより好ましい。
【0043】
使用する無機繊維の種類により、同じテープ幅、テープ厚み、テープ長さであっても、テープの剛性(曲げ弾性率、引張強度等)が異なる。
このため、無機繊維テープの種類(無機繊維テープに含有される無機繊維の種類)によっては、式(II)で求められる芯材の最小直径(D)を調整することが望ましい。
例えば、式(I)から求められる幅50mm、厚さ0.4mm、長さ80mmで、オレフィン系樹脂60質量%のガラス繊維テープの曲げ弾性率(又は引張強度)(S1)と最小直径(D1)を基準として、他の繊維の同じ条件の曲げ弾性率(又は引張強度)(S2)としたときの最小直径(D2)は、
次式:D2=D1×S2/S1、から求めることができる。
【0044】
ガラス繊維テープは、線膨張係数(線膨張率)(実施例に記載の測定方法による)が4.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものであり、好ましくは5.0×10-6/℃〜25×10-6/℃のものである。
玄武岩繊維テープは、線膨張係数(線膨張率)(実施例に記載の測定方法による)が6.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものであり、好ましくは6.5×10-6/℃〜25×10-6/℃のものである。
【0045】
無機繊維巻きテープとなる無機繊維テープは、無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体からなるものである。なお、本発明で用いる無機繊維には炭素繊維は含まれない。
無機繊維は、ガラス繊維、玄武岩繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維等から選ばれるものであるが、ガラス繊維、玄武岩繊維が好ましく、ガラス繊維が特に好ましい。
オレフィン系樹脂は、上記の炭素繊維テープの製造で使用するものと同じものを使用することができる。
【0046】
無機繊維巻きテープは、円筒状芯材に巻き取られた形態のものであり、作業時には、適当長さを繰り出し、所望長さ(又は所望長さ及び所望幅)に切断して、無機繊維テープとして使用することができる。
【0047】
無機繊維巻きテープから取り出した無機繊維テープは、各種樹脂成形体の補強材として使用することができる。
また複数本の無機繊維巻きテープを積層した状態で加熱して一体化させたものを補強材として使用することもできる。
【0048】
無機繊維巻きテープから取り出した無機繊維テープは、平織り、綾織り、朱子織り等の方法を適用して、シート状の織物にすることもでき、前記のシート状の織物を筒状等に加工することもできる。
また無機繊維巻きテープから取り出した無機繊維テープを筒状に編み上げることもできる。
【0049】
無機繊維巻きテープから取り出した無機繊維テープ、それらから得られたシートや筒状体等は、オレフィン系樹脂を含んでいるため、加熱することにより、所望形状に変形させることができる。
【0050】
<炭素繊維巻きテープ及び無機繊維巻きテープの製造方法>
図1、図2により、炭素繊維巻きテープ及び無機繊維巻きテープの製造方法を説明する。
最初の工程にて、送りロール15、16で支持しながら、1本又は2本以上の炭素繊維又は無機繊維を含む集束体10をクロスヘッドダイ20に導入する。
【0051】
炭素繊維の集束体10は、繊維径が5〜24μm、繊維本数が1000〜200,000本の範囲の炭素繊維束が好ましく、より好ましくは3000〜150,000本の範囲の炭素繊維束である。
この炭素繊維束は、市販の炭素繊維束(例えば、30K=30,000本)をそのまま使用してもよいし、複数の市販の炭素繊維束を組み合わせて使用(例えば、10K=10,000本の繊維束を3束組み合わせて30,000本にして使用)してもよい。
またこの炭素繊維の集束体10は、炭素繊維束をそのまま使用しもよいし、炭素繊維束の表面を集束剤にて表面処理して仮留め状態(束がばらけることがなく、かつ後の開繊作業が損なわれない程度に一体化された状態)にしたものでもよい。
【0052】
無機繊維の集束体10は、繊維径が5〜24μm、繊維本数が1000〜200,000本の範囲の無機繊維束が好ましく、より好ましくは3000〜150,000本の範囲の無機繊維束である。
この無機繊維束は、市販の無機繊維束(例えば、20K=20,000本)をそのまま使用してもよいし、複数の市販の無機繊維束を組み合わせて使用(例えば、5K=5,000本の繊維束を4束組み合わせて20,000本にして使用)してもよい。
またこの無機繊維の集束体10は、無機繊維束をそのまま使用しもよいし、無機繊維束の表面を集束剤にて表面処理して仮留め状態(束がばらけることがなく、かつ後の開繊作業が損なわれない程度に一体化された状態)にしたものでもよい。
【0053】
次に、クロスヘットダイ20内において、加熱及び加圧状態にて、炭素繊維又は無機繊維を含む集束体10を開繊しながら溶融樹脂(溶融状態のオレフィン系樹脂)と接触させる。
【0054】
集束体10の開繊は、集束体10に対して厚み方向に圧力を加えることができる方法であればよく、本発明では、上型21と下型22とを組み合わせたクロスヘットダイ20を用いる。
【0055】
クロスヘッドダイ20は、長さ方向に連続して形成された波形状の凹凸21aを有する上型21と、上型21の波形状の凹凸21aと嵌合できるように形成された波形状の凹凸22aを有する下型22が組み合わされている。
【0056】
上型21(又は下型22でもよい)に溶融樹脂の導入ライン(導入孔)25が設けられており、上型21と下型22との間の集束体10の通過間隙に溶融樹脂を供給できるようになっている。
【0057】
上型21と下型22には、それぞれ加熱手段が取り付けられ、それらの通過間隙を通る集束体10を加熱する。このときの加熱温度は、導入ライン(導入孔)25から供給した樹脂(オレフィン系樹脂)の融点以上の温度である。
【0058】
集束体10は、上型21と下型22との間の通過間隙を通るとき、凹凸21a、22aの間隙をジグザグに通過する過程で開繊され、炭素繊維間又は無機繊維間に溶融したオレフィン系樹脂が含浸される。
【0059】
その後、集束体10とオレフィン系樹脂が一体化された複合体が、クロスヘッドダイ20のスリット出口26からテープ状(炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11)に押し出される。このとき、スリット出口26の大きさを調整することで、炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11の厚みと幅が調整される。
【0060】
その後、適宜配置された冷却ロール31、32、33で冷却されながら引き取られ、円柱状の芯材に巻き取られ、炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープが得られる。
図1では、冷却ロール31、32、33が、それぞれ炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11を介して当接しない位置に配置されており、炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11のいずれか一面が先に冷却され、続いて他面が冷却される。
図2では、冷却ロール31、32が、それぞれ炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11を介して当接する位置に配置されており、炭素繊維テープ11又は無機繊維テープ11の両面が同時に冷却される。
【0061】
<継ぎ目部材>
本発明の継ぎ目部材は、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と補強材となる炭素繊維テープ又は無機繊維テープが一体化されているものである。
炭素繊維テープ及び無機繊維テープは、上記した炭素繊維巻きテープ及び無機繊維巻きテープを使用する。
【0062】
熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と補強材となる炭素繊維テープ又は無機繊維テープが一体化されていることは、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と補強材となる炭素繊維テープ又は無機繊維テープが密着している状態を意味するものであり、例えば、次の2つの実施形態にすることができる。
【0063】
〔第1の実施形態〕
炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体内に埋設されたものである。
炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材の埋設状態は、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体の形状に応じて適宜調整することができ、例えば、図3(a)〜(f)に示すようにすることができる。
図3(a)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の厚さ方向の中間位置にテープ112が埋設されている。
図3(b)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の厚さ方向の両端側に分離してテープ112a、112bが埋設されている。
図3(c)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の厚さ方向の中間位置に2本のテープ112a、112bが積層された状態で埋設されている。
図3(d)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の厚さ方向の一端側にのみテープ112が埋設されている。
図3(e)、(f)に示す継ぎ目部材100は、成形体111内において、異なる方向(斜め方向でもよい)に配置されたテープ112a、112bが埋設されている。図3(e)、(f)ではテープ112a、112bが接触した状態で埋設されているが、分離された状態で埋設されていてもよい。
図3(e)では、テープ112a、112bがT字型に配置され、図3(f)では、テープ112a、112bがL字型に配置されているが、成形体111の形状に応じて、複数本のテープを様々な組み合わせ状態で配置することができる。
また図3(a)〜(f)では、テープを湾曲させた状態(例えば、図3(a)でテープ112が弓なりになった状態)や螺旋状に変形させた状態で埋設されていもよい。
【0064】
〔第2の実施形態〕
炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体表面に固着されたものである。
炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材の固着状態は、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体の形状に応じて適宜調整することができ、例えば、図3(g)、(h)に示すようにすることができる。
図3(g)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の両面にテープ112a、112bが固着されている。
図3(g)に示す継ぎ目部材100は、成形体111の一面にテープ112が固着されている。
成形体111の形状に応じて、一部の表面や全部の表面にテープ112を固着することができる。
また、2本のテープ112a、112b(必要に応じて3本以上のテープ)は、それらを積層した状態で加熱して一体化したもの(積層一体化したテープ)でもよい。2本のテープ112a、112b間には、薄いオレフィン系樹脂層が存在することになる。
【0065】
本発明の継ぎ目部材は、2つの部材の接続部分(継ぎ目)に配置されるものであり、例えば、上記した特許文献5〜11に開示された各種モールを挙げることができる。
より具体的には、自動車のサイドパネルとルーフパネルとの継ぎ目に配置されるルーフモール、自動車のクォーターウィンドウ、バックウィンドウ等のウィンドウガラスの周囲に取り付けるモール(ループ状モール)を挙げることができ、その他にも建築材料としても使用することができる。
【0066】
熱可塑性樹脂成形体で使用する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、アクリル系接着剤、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマー、塩素化ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、プラスチゾル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、飽和無定形ポリエステル、セルロース誘導体等を挙げることができる。
【0067】
熱可塑性エラストマー成形体で使用する熱可塑性エラストマーとしては、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。
【0068】
本発明の継ぎ目部材は、上記した炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープ(いずれも所定径の芯材に各繊維テープが巻き付けられたもの)から取り出された所定長さの炭素繊維テープ又は無機繊維巻きテープからなる補強材と、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを使用して、周知のインサート成形や異形押出成形を適用して製造することができる。
その他、所望形状に成形された熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの2枚の成形体間に、上記した炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから取り出された所定長さの炭素繊維テープ又は無機繊維テープからなる補強材を配置した後、熱プレス成形により一体化する方法、接着剤で張り合わせる方法も適用することができる。
なお、炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから取り出した炭素繊維テープ又は無機繊維巻きテープからなる補強材は、必要に応じて長さ方向に切断して幅を調整することもできる。長さ方向に切断するとき、例えば長さ方向に2等分以上に切断してもよいし、一端側又は両端側のみを切断してもよい。
【0069】
また上記した第1の実施形態と第2の実施形態の継ぎ目部材(図3(a)〜(h))は、次に説明する製造方法(図4(a)、(b)参照)を適用して製造することもできる。
図4(a)により、図3(a)に示す継ぎ目部材100の製造方法を説明する。
一つの押出機から押し出された直後のシート状成形体121a、別の押出機から押し出された直後のシート状成形体121bの間に、炭素繊維巻きテープ(又は無機繊維巻きテープ)から送り出した炭素繊維テープ(又は無機繊維テープ)122が挿入されるようにして、この状態で2本の圧着ロール201、202の間を通して厚さ方向両側から圧着して、図3(a)で示す断面構造を有する長尺状の成形体100を製造する。長尺状の成形体100は、用途に応じた適当な長さに切断する。
【0070】
図4(b)により、図3(g)に示す継ぎ目部材100の製造方法を説明する。
押出機から押し出された直後のシート状成形体121が両面側から挟み込まれるようにして、2つの炭素繊維巻きテープ(又は無機繊維巻きテープ)から2本の炭素繊維テープ(又は無機繊維テープ)122a、122bを送り出し、この状態で2本の圧着ロール201、202の間を通して厚さ方向両側から圧着して、図3(g)で示す断面構造を有する長尺状の成形体100を製造する。長尺状の成形体100は、用途に応じた適当な長さに切断する。
本発明の炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープは長尺状のテープをロールで巻き取った状態で使用することができるため、図4(a)、(b)で示すような連続的製造方法を実施することができる。
【0071】
本発明の継ぎ目部材の製造時には、予め所定長さの炭素繊維テープ又は無機繊維テープを用意する必要はなく、作業現場において、炭素繊維巻きテープ又は無機繊維巻きテープから所定長さの炭素繊維テープ又は無機繊維テープを取り出して使用することができる。
このため、狭いスペースでも作業ができ、炭素繊維テープ又は無機繊維テープの取り扱いも容易であることから作業性が非常に良い。
【0072】
また炭素繊維テープ又は無機繊維テープは、柔軟性が高いので作業時にクラック等が入ることがなく、例えば螺旋状に巻いた状態で使用することもできる。
【0073】
さらに上記の炭素繊維テープ又は無機繊維テープは、炭素繊維テープ又は無機繊維テープと他の熱可塑性樹脂との積層体からなるもの、炭素繊維テープ又は無機繊維テープの織物からなるもの、前記の炭素繊維テープの織物又は無機繊維テープの織物が加熱及び加圧プレスされた炭素繊維シート又は無機繊維シートからなるものを使用することもできる。
【0074】
本発明の継ぎ目部材は、炭素繊維テープ又は無機繊維テープを補強材として埋設するものであることから、補強材として金属を使用したものと比べると軽量であるが、高い機械的強度を有している。
【実施例】
【0075】
<炭素繊維テープの製造例(I)>
図1に示すフローと下記製造条件により、表1に示す炭素繊維濃度と厚みを有する炭素繊維テープを製造した。
【0076】
炭素繊維集束体10:トレカ糸,T700S(東レ株式会社製)
集束体10の送り速度:5m/分
クロスヘッドダイ20の加熱温度:290℃
スリット出口:幅(テープの厚み)0.1〜0.6mm×長さ(テープの幅)10〜50mm
冷却ロール31の表面温度:80℃
冷却ロール32の表面温度:80℃
冷却ロール33の表面温度:60℃
オレフィン系樹脂(酸変性ポリプロピレンを含む):ポリプロピレン,PMB60A(サンアロマー株式会社製)に酸変性ポリプロピレン(OREVAC CA100;アルケマ(株)製;マレイン酸変性量1.0質量%)を合計量中10質量%になるように配合したもの。
【0077】
得られた炭素繊維テープの炭素繊維濃度(F)と厚み(t)を用い、式(II):4.5×F×t≦D、から円筒状芯材の最小直径(D)を求めたものを表1に示す。
【0078】
【表1】

【0079】
表1の結果から、例えば炭素繊維濃度(F)が20質量%のときで、厚み(t)が0.4mmのときは、最小直径(D)36mmの芯材に巻き取ることができることになる。
【0080】
<炭素繊維テープの製造例及び比較製造例>
上記製造例(I)と同様にして、表2、3に示す炭素繊維テープを製造した。表2、表3に示す炭素繊維テープについて、下記の耐久試験(I−1)を実施した。
【0081】
耐久試験(I−1)
炭素繊維巻きテープは、図1に示す装置を使用し、表2、3に示す直径の芯材に対して機械的に3〜5層となるように巻き取って製造した。巻き終わり端部は粘着テープで固定した。得られた炭素繊維巻きテープは、肉眼観察では各層が密な状態で巻き取られていた。得られた炭素繊維巻きテープについて、次に示す耐久試験(I−1)をした。
炭素繊維巻きテープを、室温(20〜25℃)で、湿度(50%)の雰囲気で24時間(1日間)以上保持した。
その後、炭素繊維巻きテープから炭素繊維テープを全て繰り出し、その表面を肉眼で観察して、クラック等の変化があるかどうかを観察した。結果を表2、3に示す。
【0082】
【表2】

【0083】
【表3】

【0084】
比較製造例Aは、炭素繊維濃度が本発明の範囲外の例(10質量%)であり、繊維分散が不均一になった結果、繊維間隔が開きすぎて外観不良を起こすとともに、炭素繊維を配合したことによる充分な機械的性質が得られず、製品不良となった。
比較製造例Bは、幅(W)が本発明の範囲外(1mm)であり、製造時において繊維切れが発生してテープの製造ができかなった。
比較製造例Cは、炭素繊維濃度が本発明の範囲外(90質量%)であり、テープに成形することができなかった。
製造例1〜6と比較製造例1〜6がそれぞれ対の例である。製造例1〜6では、芯材として表1に示した最小直径(D)を満たすものを使用したことにより、クラックの発生がなかったが、比較製造例1〜6は、最小直径(D)よりも小さな直径の芯材を使用したため、クラックの発生があった。
【0085】
耐久試験(I−2)
表2、表3に示す製造例1〜6の各テープは、テープの一端を固定した状態で、他端をつかんで180°回転させて変形させた後、他端を解放すると直ちに元の形状に回復した。これを10回以上繰り返してもテープの外観には変化が見られなかった。
【0086】
<無機繊維テープの製造例(II)>
図1に示すフローと下記製造条件により、表4に示す繊維濃度と厚みの無機繊維テープを製造した。
【0087】
<無機繊維集束体10>
ガラス繊維集束体:RS240QR−489(日東紡績株式会社製)
玄武岩繊維集束体:BCF13−1200−KV12(KAMENNY VEK LTD製)
<オレフィン系樹脂>
オレフィン系樹脂(酸変性ポリプロピレンを含む):ポリプロピレン,PMB60A(サンアロマー株式会社製)に酸変性ポリプロピレン(OREVAC CA100;アルケマ(株)製;マレイン酸変性量1.0質量%)を合計量中5質量%になるように配合したもの。
<製造条件>
集束体10の送り速度:5m/分
クロスヘッドダイ20の加熱温度:290℃
スリット出口:幅(テープの厚み)0.1〜1.0mm×長さ(テープの幅)10〜50mm
冷却ロール31の表面温度:80℃
冷却ロール32の表面温度:80℃
冷却ロール33の表面温度:60℃
【0088】
【表4】

【0089】
表4に示す円筒状芯材の最小直径(D)はガラス繊維テープのものであり、式(II):3.0×F×t≦D、から求めた。
【0090】
玄武岩繊維テープを用いたときの円筒状芯材の最小直径(D)は、表4に示すガラス繊維テープの最小直径(D)から以下のようにして算出した。
幅50mm、厚さ0.4mm、長さ80mmで、ポリプロピレン60質量%のガラス繊維テープの引張強度は1260MPaであり、同寸法の玄武岩繊維テープの引張強度は1330MPaであった。引張強度(MPa):ISO527−1に準拠して測定した。
玄武岩繊維テープを用いたときの円筒状芯材の最小直径(D2)は、表4に示すガラス繊維テープを用いたときの最小直径(D1)×玄武岩繊維テープの引張強度(S2)/ガラス繊維テープの引張強度(S1)から算出した。
【0091】
表4の結果から、繊維濃度(F)が20質量%、厚み(t)が0.6mmのガラス繊維テープは、最小直径(D)36mmの芯材に巻き取ることができることになる。
また、繊維濃度(F)が20質量%、厚み(t)が0.6mmの玄武岩繊維テープは、36×1.06=38.2mmであるから39mm以上の芯材に巻き取ることができることになる。
【0092】
<無機繊維テープの製造例及び比較製造例>
表5、表6に示す無機繊維テープについて、下記の耐久試験(II−1)を実施した。結果を表5、6に示す。
【0093】
耐久試験(II−1)
無機繊維巻きテープは、図1に示す装置を使用し、表5、6に示す直径の芯材に対して機械的に3〜5層となるように巻き取って製造した。巻き終わり端部は粘着テープで固定した。得られた無機繊維巻きテープは、肉眼観察では各層が密な状態で巻き取られていた。得られた無機繊維巻きテープについて、次に示す耐久試験(II−1)をした。
無機繊維巻きテープを、室温(20〜25℃)で、湿度(50%)の雰囲気で24時間(1日間)以上保持した。
その後、無機繊維巻きテープから無機繊維テープを全て繰り出し、その表面を肉眼で観察して、クラック等の変化があるかどうかを観察した。結果を表5、6に示す。
【0094】
【表5】

【0095】
【表6】

【0096】
比較製造例Aは、無機繊維の濃度が本発明の範囲外の例(10質量%)であり、繊維分散が不均一になった結果、繊維間隔が開きすぎて外観不良を起こすとともに、無機繊維を配合したことによる充分な機械的性質が得られず、製品不良となった。
比較製造例Bは、幅(W)が本発明の範囲外(3mm)であり、製造時において繊維切れが発生してテープの製造ができかなった。
製造例1〜6と比較製造例1〜6がそれぞれ対の例である。製造例1〜6では、芯材として表4に示した最小直径(D)を満たすものを使用したことにより、クラックの発生がなかったが、比較製造例1〜6は、最小直径(D)よりも小さな直径の芯材を使用したため、クラックの発生があった。
【0097】
耐久試験(II−2)
表5、表6に示す製造例1〜6の各テープは、テープの一端を固定した状態で、他端をつかんで180°回転させて変形させた後、他端を解放すると直ちに元の形状に回復した。これを10回以上繰り返してもテープの外観には変化が見られなかった。
【0098】
(線膨張係数の測定)
巻きテープを100cmの長さに切断したものを23℃で24時間放置した後、23℃での長さを測定した。その後、80℃のオーブン中で12時間加熱した後の長さを測定し、変化量から線膨張係数を求めた。
【0099】
(比重の測定)
巻きテープを切断し、JIS K7112に準拠して測定した。
【0100】
実施例1(炭素繊維テープを用いた継ぎ目部材)
表3の製造例4の炭素繊維テープを表7に示す幅に及び長さに切断した。
この炭素繊維テープを金型内に配置した状態で、表7に示す熱可塑性樹脂(PP:ポリプロピレン,PMB60A;サンアロマー株式会社製)を射出してインサート成形し、幅12.5mm、長さ125mm、厚さ3.0mmで、中心部に前記炭素繊維テープが埋設された、図3(a)で示す断面構造を有する成形体(継ぎ目部材)を得た。この成形体について表7に示す各項目の測定を行った。
【0101】
実施例2(炭素繊維テープを用いた継ぎ目部材)
実施例1に準じて(但し、表3の製造例4の炭素繊維テープを表7に示す幅及び長さに切断したもの2本を使用)、幅12.5mm、長さ125mm、厚さ3.0mmで、中心部に前記炭素繊維テープが2本埋設された、図3(b)で示す断面構造を有する成形体(継ぎ目部材)を得た。この成形体について表7に示す各項目の測定を行った。
【0102】
実施例3(炭素繊維テープを用いた継ぎ目部材)
実施例1に準じて(但し、表3の製造例4の炭素繊維テープを表7に示す幅及び長さに切断したもの2本を使用)、幅12.5mm、長さ125mm、厚さ3.0mmで、中心部に前記炭素繊維テープが2本埋設された、図3(c)で示す断面構造を有する成形体(継ぎ目部材)を得た。この成形体について表7に示す各項目の測定を行った。
【0103】
実施例4(ガラス繊維テープを用いた継ぎ目部材)
表6の製造例4のガラス繊維テープを表7に示す幅及び長さに切断した。この長さガラス繊維テープを金型内に配置した状態で、表7に示す熱可塑性樹脂(実施例1と同じPP)を射出してインサート成形し、幅12.5mm、長さ125mm、厚さ3.0mmで、中心部に前記ガラス繊維テープが埋設された、図3(a)で示す断面構造を有する成形体(継ぎ目部材)を得た。この成形体について表7に示す各項目の測定を行った。
【0104】
比較例1〜3
比較例1は、炭素繊維テープを使用せずに、表7に示す樹脂(実施例1と同じPP)のみで同寸法の成形体を製造した。
比較例2は、ステンレス片(SUS304)(幅10mm×長さ125mm×厚み0.3mm)を使用した以外は実施例1と同様にして、ステンレス片が埋設された実施例1と同寸法の成形体を得た。
比較例3は、アルミニウム片(Al050片)(幅10mm×長さ125mm×厚み0.3mm)を使用した以外は実施例1と同様にして、アルミニウム片が埋設された実施例1と同寸法の成形体を得た。
各成形体について表7に示す各項目の測定を行った。
【0105】
【表7】

【0106】
<成形体の質量>
実施例及び比較例の成形体(継ぎ目部材)を23℃の雰囲気中に24時間放置したものの質量を測定した。
【0107】
<成形体の寸法変化>
実施例及び比較例の成形体(継ぎ目部材)を23℃の雰囲気中に24時間放置したもの長さを測定した。その後、80℃のオーブン中で12時間加熱後の長さを測定して寸法変化を求めた。
【符号の説明】
【0108】
10 炭素繊維又は無機繊維のテープ状集束体
11 炭素繊維テープ又は無機繊維テープ
20 クロスヘッドダイ
21 上型
22 下型
25 溶融樹脂の供給ライン(供給孔)
26 スリット出口
31、32、33 冷却ロール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と一体化されている継ぎ目部材であって、
前記炭素繊維テープが、
円筒状芯材に巻き付けて保持できる炭素繊維巻きテープを使用するものであって、
式(I)から求められる炭素繊維テープの幅(W)が5〜100mmの範囲であり、
前記幅(W)が5〜100mmの範囲の炭素繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径(D)が、式(II)から求められるものであり、
線膨張係数が−1.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものである、継ぎ目部材。
0.2×10-3×N≦W≦2.0×10-3×N (I)
(式(I)中、Wは炭素繊維テープの幅であり、Nは炭素繊維テープを構成する炭素繊維
の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数である。)
4.5×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは炭素繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは炭素繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
【請求項2】
炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体内に埋設されたものであるか、又は熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体表面に固着されたものである、請求項1記載の継ぎ目部材。
【請求項3】
ガラス繊維、玄武岩繊維から選ばれる無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体と一体化されている継ぎ目部材であって、
前記無機繊維テープが、
円筒状芯材に巻き付けて保持できる無機繊維巻きテープを使用するものであって、
式(I)から求められる無機繊維テープの幅(W)が5〜100mmの範囲であり、
前記幅(W)が5〜100mmの範囲の無機繊維テープが巻き付けられた円筒状芯材の最小直径(D)が、式(II)から求められるものである、
線膨張係数が4.0×10-6/℃〜50×10-6/℃のものである、継ぎ目部材。
2.5×10-5×N×d≦W≦5.0×10-4×N×d (I)
(式(I)中、Wは無機繊維テープの幅であり、Nは無機繊維テープを構成する無機繊維の本数で、前記幅(W)を5〜100mmの範囲にできる本数であり、dは無機繊維の繊維径で5〜30μmの範囲である。)
3.0×F×t≦D (II)
(式(II)中、Fは無機繊維量で、20〜60質量%の範囲であり、tは無機繊維テープの厚みで、0.1〜1.0mmの範囲である。)
【請求項4】
ガラス繊維、玄武岩繊維から選ばれる無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である無機繊維テープからなる補強材が、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体内に埋設されたものであるか、又は熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体表面に固着されたものである、請求項3記載の継ぎ目部材。
【請求項5】
自動車のモール用である、請求項1〜4のいずれか1項記載の継ぎ目部材。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項記載の継ぎ目部材の製造方法であって、
炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープからなる補強材又はガラス繊維、玄武岩繊維から選ばれる無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である無機繊維テープからなる補強材と、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを使用して、インサート成形する継ぎ目部材の製造方法。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか1項記載の継ぎ目部材の製造方法であって、
炭素繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である炭素繊維テープからなる補強材又はガラス繊維、玄武岩繊維から選ばれる無機繊維とオレフィン系樹脂を含む複合体である無機繊維テープからなる補強材と、熱可塑性樹脂成形体又は熱可塑性エラストマー成形体を使用して、熱プレス成形する継ぎ目部材の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−22930(P2013−22930A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−162785(P2011−162785)
【出願日】平成23年7月26日(2011.7.26)
【出願人】(501041528)ダイセルポリマー株式会社 (144)
【Fターム(参考)】