JP2833694B2 - 熱成形用繊維強化ペレット構造物 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱成形用繊維強化ペ
レット構造物に関し、さらに詳しく述べると、熱可塑性
ポリマーと、強化用フィラメントとを含む熱成形用繊維
強化ペレット構造物に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の繊維強化ペレット構造物の製造
は、たとえば、溶媒含浸法、溶融物含浸法等を用いて実
施されている。溶融物含浸法は、たとえば、溶融物引出
成形法を包含する。溶融物引出成形法あるいは略記して
引出成形法は、ガラス繊維のトウまたはロービングを低
粘度の熱硬化性樹脂の浴に通して引いて繊維を含浸する
ことによって行うことができる。このようにして得られ
た構造物は、引き続いて、加熱によって硬化せしめられ
る。このような方法は少なくとも１０年間前から知られ
ているが、熱可塑性樹脂含浸構造物の製造に商業的にい
かなる程度にも使用されているわけでもない。この理由
は、粘稠な溶融樹脂中に通して引くとき、繊維をぬらす
のが困難であるからである。得られる製品は、ぬれに劣
る結果、許容し得ない性質を有する。 【０００３】繊維をぬらしかつ、これによって、連続し
た繊維、たとえばガラス繊維に固有の非常に高いレベル
の物理的性質を最大限に使用する基礎を提供するという
特定の方法の効率は、その方法が、理論的に達成し得る
曲げ弾性率に到達する曲げ弾性率を有する製品を提供す
る程度を測定することによって、評価することができ
る。 【０００４】理論的に達成しうる曲げ弾性率は、次のよ
うな混合物の簡単なルールを用いて計算する： ＥL ＝Ｖf Ｅf ＋Ｖm Ｅm ここで、 ＥL は、組成物の縦方向のモジュラスであり、 Ｖf は、繊維の体積分率であり、 Ｅf は、繊維の曲げ弾性率であり、 Ｖm は、マトリックスポリマーの体積分率であり、そし
て Ｅm は、マトリックスポリマーの曲げ弾性率である。 【０００５】ところで、連続ロービングの含浸にコンベ
ンショナルの高分子量の熱可塑性ポリマーの溶融物を使
用すると、高いレベルの曲げ弾性率を得ることができな
い。たとえば、米国特許第３，９９３，７２６号は、連
続したロービングを高圧下にクロスヘッド押出機中で含
浸し、ダイを通してロービングを引き、そしてロービン
グを冷却および成形して成形品を製造する改良された方
法を開示している。ポリプロピレンを用いて得られた製
品は、実施例１に示されていて、７３重量％のガラス繊
維の含量について、わずかに約６GN／ｍ2 の、すなわ
ち、理論的に達成できる値の２０％の、曲げ弾性率しか
示さないことが記載されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来の技術の問題点の認識のうえにたったもので、
特に繊維強化ペレット構造物において、繊維の含量が高
く、ポリマー溶融物によってぬらされた個々のフィラメ
ントのぬれの度合が高く、ペレット構造物から成形品を
製造する場合に得られる成形品の外観の状態が良好であ
りかつ成形品中においてフィラメントの長さにロスを生
じないような、改良された繊維強化ペレット構造物を提
供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記し
た目的を達成するための手段として、３〜１００mmの長
さを有し、そして熱可塑性ポリマーと、少なくとも３０
容量％の平行に整列された強化用フィラメントとを含む
ペレット構造物であって、該ペレット構造物が、次式
（Ｉ）により定義されるボイド含量： 【０００８】 【数２】 【０００９】が１５％未満である連続した構造物を細断
したペレットの形を有しており、そして該ペレット構造
物中に含まれる個々のフィラメントが、前記フィラメン
トを整列させて連続フィラメントのバンドを形成し、該
バンドを少なくとも１つのスプレダー表面の上を張力下
に引くことによって前記バンドとスプレダー表面との間
に形成されたニップのところで、前記フィラメントに前
記熱可塑性ポリマーの溶融物を含浸せしめることからな
る溶融物引出成形法において前記熱可塑性ポリマーによ
って実質的にぬらされているものであること、及び前記
ペレット構造物が、射出成形して、成形後に得られる成
形品中のフィラメントがランダムに分散せしめられた個
々のフィラメントの形を有しておりかつ該フィラメント
の少なくとも５０重量％が少なくとも３mmの長さを保持
しているような成形品に成形可能であること、を特徴と
する熱成形用繊維強化ペレット構造物が提供される。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明をその好ましい実施
の形態に関して詳細に説明する。なお、以下の記載で
は、本発明の理解を容易ならしめるために、本発明者ら
があわせて発明した繊維強化構造物、繊維強化組成物、
そして繊維強化成形品の説明との関連において本発明の
繊維強化ペレット構造物を説明することにする。 【００１１】本発明者らによりこのたび見い出された、
理論的に達成できるレベルに近づく曲げ弾性率レベルを
有する材料は、連続法によって製造されたものでありか
つ構造物の縦方向に延びる強化用フィラメントを構造物
の少なくとも３０容量％含有し、そしてＡＳＴＭＤ７９
０−８０に従って測定した構造物の曲げ弾性率が理論的
に達成できる曲げ弾性率の少なくとも７０％、好ましく
は少なくとも８０％であることを特徴とする、熱可塑性
ポリマーと強化用フィラメントとを含む繊維強化構造物
である。これらの構造物の層間剪断強さは、１０MN／ｍ
2 より大、好ましくは２０MN／ｍ2 より大である。この
発明における使用に好ましい熱可塑性ポリマーは、融点
が少なくとも１５０℃である結晶質ポリマーおよびガラ
ス転移点が少なくとも２５℃である非結晶質ポリマーで
ある。最適な剛性のために、熱可塑性ポリマーは、曲げ
弾性率が少なくとも１GN／ｍ2 、好ましくは少なくとも
１．５GN／ｍ2 であるべきである。 【００１２】上記した繊維強化構造物は、連続した整列
されたフィラメントを良好にぬらすことができる種々の
方法によって製造できる。これらの方法の１つにおい
て、溶融粘度が３０Ns／ｍ2 より小さく、好ましくは１
〜１０Ns／ｍ2 である熱可塑性ポリマーの溶融物中を通
して、複数の連続フィラメントを引いて、それらのフィ
ラメントを溶融ポリマーでぬらすことからなり、その
際、前記のフィラメントは引く方向にそって整列されて
いることを特徴とする、繊維強化組成物の製造法が提供
される。必要に応じて、含浸されたフィラメントを固め
て繊維強化ポリマー構造物にしてもよい。熱可塑性樹脂
の粘度は、剪断速度とともに変化し、低い剪断速度にお
けるほぼ一定の値から減少する。本願の場合、低い剪断
速度における粘度を参照する（通常ニュートン粘度と呼
ばれるもの）。この粘度は、直径１mmおよび長さ８mmの
ダイを用いる毛管粘度計を用いて便宜に測定され、そし
て溶融粘度は、１０3 〜１０4 Ｎ／ｍ2 の範囲の剪断応
力において測定される。 【００１３】驚ろくべきことには、このようなポリマー
は、満足すべき物理的性質を達成するために熱可塑性ポ
リマーの分野において通常適当であると考えられている
よりもその分子量が低いという事実があるにもかかわら
ず、強化された組成物は、極めてすぐれた物理的性質を
有している。強化された熱硬化性ポリマー組成物を引出
成形法により製造するとき、含浸浴中の熱硬化性プレポ
リマーの粘度は、繊維を良好にぬらすためには、典型的
には１Ns／ｍ2 より小である。この低い粘度値を使用で
きる理由は、プレポリマーを引き続いて熱硬化法により
固体の形態に変えることにある。これとは対照的に、熱
可塑性ポリマーは、通常、完全に重合した固体材料であ
り、そして熱可塑性ポリマーを加熱して溶融することに
よってのみ液体の形態で得られる。しかしながら、許容
しうる物理的性質を有するコンベンショナルな高分子量
のポリマーの溶融粘度は、通常、１００Ns／ｍ2 を超え
る。このように高い粘度の溶融物を用いる引出成形法
で、繊維の適切なぬれを得ることは不可能である。溶融
物の温度を上げることにより、溶融粘度をある程度下げ
ることができるが、熱可塑性ポリマーの分解温度を下回
る温度下において可能な粘度の低下は、通常不十分であ
る。 【００１４】十分に低い溶融粘度を与えるのに十分に低
い分子量を有する熱可塑性ポリマーを使用して、引出成
形法において繊維を適切にぬらすと、驚ろくべきこと
に、高強度の製品が得られる。したがって、溶融粘度が
３０Ns／ｍ2 より小さく、好ましくは１〜１０Ns／ｍ2
の間である熱可塑性ポリマーの溶融物を通して、複数の
連続フィラメントを引いて、それらのフィラメントを溶
融ポリマーでぬらすことによって得られ、その際、それ
らのフィラメントが引く方向にそって整列されているこ
とを特徴とする、繊維強化熱可塑性組成物が提供され
る。製造された繊維強化構造物は、１５％未満、好まし
くは５％未満のボイド含量を有するべきである。 【００１５】「連続繊維」または「複数の連続フィラメ
ント」という用語は、採用する処理条件下で、処理を実
施不能とする頻度での破断を伴うことなく、溶融ポリマ
ー中を引っ張るのに十分な強度のロービングまたはトウ
を形成するために十分な長さを繊維が有しているよう
な、任意の繊維製品を意味する。適当な材料は、ガラス
繊維、炭素繊維、ジュートおよび高モジュラスの合成ポ
リマー繊維である。後者の場合において、ポリマー繊維
は、処理を乱す破断を起こさないでポリマー溶融物中を
引っ張ることができるのに十分な強さを有するという条
件を満足することが重要である。破断を伴なわずに含浸
系を通して引っ張られるのに十分な強度を有するために
は、繊維製品の連続繊維の大部分が１つの方向に向けら
れていて、繊維製品が、連続繊維の大部分を整列させ
て、溶融ポリマー中を通して引っ張られるべきである。
不規則に配置された連続繊維から構成されたマットのよ
うな繊維製品は、繊維の少なくとも５０容量％が引く方
向に整列されている繊維構造物の一部分を形成しないか
ぎり、本発明における使用に不適当である。 【００１６】連続繊維は、溶融ポリマー中を通して引か
れるのに十分な一体性をもついかなる形態であることも
できるが、便利には、実質的にすべての繊維が束の長さ
に沿って整列されているような個々の繊維またはフィラ
メントの束（以後“ロービング”と呼ぶ）から成る。こ
のようなロービングを任意の数で使用することができ
る。商業的に入手できるガラスロービングの場合におい
て、各ロービングは、８０００本もしくはそれ以上まで
の連続したガラスフィラメントから成ることができる。
６０００本もしくはそれ以上までの炭素繊維を含有する
炭素繊維テープを使用してもよい。ロービングから織っ
た布帛もまた本発明における使用に適している。連続フ
ィラメントは、任意のコンベンショナルの表面サイズ
剤、とくに繊維とマトリックスポリマーとの間の結合を
最大にするように設計されたサイズ剤で処理されていて
もよい。 【００１７】本発明の使用により可能となる高レベルの
曲げ弾性率を達成するためには、連続フィラメントの表
面のできるだけ多くが溶融ポリマーでぬらされることが
必要である。したがって、繊維が複数のフィラメントか
ら成るようなところでは、繊維を構成する個々のフィラ
メントの表面が、最適の効果を得るため、ぬらされなく
てはならない。フィラメントが表面サイズ剤あるいは定
着剤で処理されているところでは、サイズ剤が介在する
ため、ポリマーは、繊維またはフィラメントの表面と直
接に接触しないであろう。しかしながら、繊維とサイズ
剤との間およびサイズ剤とポリマーとの間において良好
な接着が達成されるかぎり、本発明の製品は、高い曲げ
弾性率を有し、そしてサイズ剤は、一般に、得られる性
質を高めるであろう。 【００１８】上記した方法において用いられる熱可塑性
ポリマーは、溶融物が３０Ns／ｍ2未満、好ましくは１
０Ns／ｍ2 未満の粘度を有するかぎり、溶融して凝集性
の塊を形成するいかなるポリマーであってもよい。強化
組成物において許容しうる物理的性質を達成するため
に、溶融粘度は、１Ns／ｍ2 を越えることが好ましい。
先に示したように、要求された溶融粘度範囲におけるポ
リマーの選択は、主としてポリマーの分子量に従う。適
当なポリマーの例は、熱可塑性ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアリーレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
シド／ポリスチレンブレンド、ポリエーテルエーテルケ
トンおよびポリエーテルケトンである。種々のその他の
熱可塑性ポリマーを本発明の方法に使用できるが、たと
えばポリエチレンのようなポリマーはこのような高強度
の組成物を与えないであろう。 【００１９】ロービングの繊維を含浸する方法におい
て、適切なぬれを達成するために適当な溶融粘度のポリ
マーを使用することに加えて、ロービング中への溶融物
の浸透を最大にすることが必要である。これは、ロービ
ングを個々の構成繊維に、たとえば、ロービングが溶融
ポリマー中へ入る前にロービングへ静電荷を加えるか、
あるいは、好ましくは、ロービングが溶融ポリマー中に
存在する間、ロービングを広げて構成フィラメントに分
離することによって、できるかぎり分離することによっ
て行うことができる。このことは、ロービングを張力下
に少なくとも１つの、好ましくはいくつかの、スプレダ
ー表面の上に通すことによって、便宜に達成される。開
繊され、ポリマーで含浸された繊維に、たとえば、含浸
されたロービングを溶融物からダイを通して引くことに
よって前記の開繊された繊維を固めることによって、さ
らなる仕事を加えると、ぬれの一層の向上が得られる。
このダイは、含浸ロービングに望むプロフィルを有する
ことができ、あるいは、ポリマーがなおも流動性を有す
る間、含浸ロービングを追加のサイジングダイに通過さ
せることができる。驚ろくべきことには、もしもこのダ
イを冷却して満足すべきサイジングおよびダイ内のスム
ーズな通過を達成すると、有利である。含浸ロービング
が浴から平らなシートの形で排出されるとき、このシー
トを一対のローラーの間に通すことによって、さらなる
仕事を加えることができる。 【００２０】ロービングを含浸浴中に通して引っ張るこ
とができる速度は、個々の繊維は適切にぬらされるべき
であるという要件に依存している。このことは、大きい
程度に、溶融ポリマーの浴を経る通路の長さ、とくにロ
ービングが浴中で受けるであろう機械的拡大作用の程度
に依存するであろう。本発明の方法において達成できる
速度は、熱硬化性物質の引出成形法において達成できる
速度に少なくとも匹敵可能である。なぜなら、引出成形
法は、含浸工程後に必要な化学反応を完成するために要
する時間によって制限を受けるからである。 【００２１】１つの好ましい実施態様において、ロービ
ングを開繊するためにロービングをその上で引くスプレ
ダー表面は、ロービングの含浸に使用すべき特定のポリ
マーの融点以上の温度にスプレダー表面を加熱するため
の外部熱入力部を装備している。この手段により、スプ
レダー表面の局所領域におけるポリマーの溶融粘度は、
含浸浴の大部分におけるポリマーのそれよりもかなり低
い値に維持されうる。この方法の利点は、ポリマーの非
常に小さい部分を比較的高い温度に昇温し、これによっ
て浴中のポリマーの主要部分が分解する危険を最小にし
て、低い含浸粘度を得ることができるということにあ
る。このことにより、浴中へのポリマー供給物は連続的
に補充されるので、一部のポリマーは所定の処理期間
中、ほとんど制限されない期間にわたって浴中に残留す
ることが可能であるという事実から発生する問題が大き
く軽減される。したがって、処理期間の開始時に存在す
るポリマーのあるものは、処理期間の終了時になおも浴
中に存在することがある。浴中のこの長い滞留時間にか
かわらず、このようなポリマーは、浴中のポリマーの全
体が浴全体を通じて低粘度を得るように高温にさらされ
るという場合よりも、きびしくない熱履歴を受けるであ
ろう。 【００２２】局所加熱法のさらなる利点は、熱安定性に
劣るポリマーを使用できるということである。さらに、
低い全熱履歴から生ずる低い劣化は、より低い粘度の溶
融物の生成により高い温度を局所的に使用可能とするの
で、分子量のより高い樹脂を使用できる。含浸浴へのポ
リマーの供給物は、外部加熱要素によるかもしくは内部
に配置された加熱されたスプレダー表面により、浴中で
溶融されるポリマー粉末の形であることができ、あるい
は、別法として、浴に溶融ポリマーを、たとえば、普通
のスクリュー押出機を使用して、供給することができ
る。もしも浴が加熱されたスプレダー表面を備えるなら
ば、押出機から送られるポリマー溶融物は、できるだけ
低い温度にして熱分解を最小にすべきである。溶融供給
物の使用は、開始が容易であり、温度制御が良好であ
り、そして、とくに非常に薄い構造物を製造するとき、
種々の処理上の問題を生ずる未溶融のポリマーの塊の形
成が回避される、という利点を有する。 【００２３】含浸された繊維生成物は、その生成物を固
めるための手段、たとえばサイジングダイに通して引く
ことができる。このダイの温度は、この方法に対して重
要な効果を奏することがわかった。熱ダイを使用してダ
イ中の摩擦を最小にしかつ固化を促進すべきであること
が予測されるところであるが、判明したところによる
と、使用されるポリマーの融点以上の温度に保持された
ダイは、生成物がダイを通して引かれるとき、並はずれ
た粘着スリップの挙動を引き起こす。冷却されたダイを
使用すること、そしてダイに入る引出成形部分の表面温
度がポリマーの軟化温度よりも２０℃より高くない温度
にあることを確保することが好ましいことが判明した。
「軟化温度」とは、ポリマーを焼結できる最低温度を意
味する。これは、含浸浴とダイとの間の通路においてレ
ースに空気を吹付けることにより、および／またはダイ
を含浸浴から隔置することにより、達成できる。もしも
引出成形部分を加熱し過ぎると、生成物がダイに入ると
きにポリマーが絞り出される。このことは、ダイへの入
口に付着物を残し、そしてこの付着物が蓄積しかつ、引
出成形部分がダイを通過するとき、その部分に筋をつけ
ることがある。引出成形部分は、ポリマーの軟化点より
低い温度に冷却すべきではない。なぜなら、生成物をサ
イジングダイで成形することはあまりにも困難であるか
らである。 【００２４】繊維強化生成物の寸法は、必要に応じて変
更することができる。薄いシートは、繊維が隣接した関
係でバンドを形成するように、多数のロービングをスプ
レダー表面の上に通すことによってそれらのロービング
の繊維を分離することによって、製造することができ
る。繊維を固めるためにダイを使用したとき、構造物
は、サイジングダイの断面の形をとるであろう。このこ
とによって、任意の要求される厚さ、たとえば０．２５
mm〜５０mmの厚さまたは線状プロファイルの物品を形成
できる。固めるための手段が少なくとも１対の回転ロー
ラーから形成されたニップを含むとき、０．０５mmもし
くはそれ以下の厚さを有するシートを製造できる。 【００２５】繊維強化構造物を製造するさらなる方法に
おいて、使用される熱可塑性ポリマーが３０Ns／ｍ2 を
有意に超える溶融粘度を有するときでさえ、満足し得る
ぬれを達成できるということがわかった。したがって、
複数の連続フィラメントに張力を加えかつそれを整列さ
せて隣接フィラメントのバンドを形成し、このバンドを
加熱されたスプレダー表面の上に、バンドとスプレダー
表面との間にニップが形成されるようにして通し、熱可
塑性ポリマーの供給をそのニップのところで維持するこ
とを含み、その際、スプレダー表面の温度は、連続フィ
ラメントがその上を引かれるとき、連続フィラメントを
ぬらすことができる粘度のポリマー溶融物を形成するの
に十分に高いような、繊維強化組成物を製造するための
方法が提供される。ニップの先端におけるポリマー溶融
物は、３０Ns／ｍ2 より小さい粘度を有することが好ま
しいが、スプレダー表面へ供給すべきフィラメントへか
かる高い逆張力は、ニップ領域におけるポリマーの含浸
が好適であることを保証し、その結果、３０Ns／ｍ2 よ
り有意に高い粘度においてく含浸されたバンドを製造す
ることを可能とする。こうして、この方法は、熱可塑性
ポリマーの引出成形法において使用できるポリマーの分
子量を最大とする手段を提供する。 【００２６】この方法の１つの実施態様において、連続
フィラメントは、ロールまたはリールから一連のスプレ
ダー表面、たとえばロッドの表面上へそれらのフィラメ
ントを引張ることによって、最も適当に張力を加えら
れ、そして整列される。これにより、フィラメントの束
はできるだけばらばらに、かなりの張力下に個々のフィ
ラメントに広げられることができる。これらのフィラメ
ントは、加熱されたスプレダー表面の上を通るとき、案
内されて隣接フィラメントのバンドを形成する。スプレ
ダー表面の形状およびフィラメントバンドとスプレダー
表面との接触角度は、バンドと加熱されたスプレダー表
面との間にニップが形成されるようにすべきである。熱
可塑性ポリマーの粉末をニップへ供給し、そして加熱さ
れたスプレダー表面を、熱可塑性ポリマーを溶融するの
に十分な温度に維持する。加熱されたスプレダー表面の
上をバンドが通過するとき、溶融物がバンドの繊維を含
浸させ、ぬらす。 【００２７】この方法は、さらに、少なくとも１つの追
加の加熱されたスプレダー表面を準備し、このスプレダ
ー表面とともに少なくとも部分的に樹脂含浸された繊維
のバンドで第２のニップを形成し、この第２のニップに
よって、ポリマーの追加の供給物を繊維のバンド中に含
浸できるようにすることにより、変更することができ
る。部分的に含浸されたバンドのいずれか一方の表面を
用いて、ニップの作用面を形成することもできる。 【００２８】強化された構造物中のポリマーの量は、バ
ンドに加える張力およびバンドが加熱スプレダー表面と
接触する通路の長さによって大きくコントロールされ
る。こうして、バンドが高い張力下にありかつスプレダ
ー表面と実質的な表面で接触しており、その結果バンド
がスプレダー表面に対して強く押しつけられるとき、強
化構造物のポリマー含量は、低い張力／短かい接触通路
の条件下よりも少ないであろう。 【００２９】含浸を改良するかもしくは表面仕上げを改
良するために用いられる、加熱されたスプレダー表面お
よび任意の引き続く加熱または冷却された表面は、好ま
しくは円筒形のバーまたはローラーの形である。たとえ
ば、第１の含浸表面は自由に回転するローラーであるこ
とができ、このローラーは、バンドにより、バンドの速
度で回転させられ、その結果溶融物による含浸またはサ
イジング前の繊維の摩耗を最小値に減少するようにする
ことができるであろう。第１ロールが繊維の移動方向に
繊維の速度までにおいて回転する（自由にあるいは駆動
されて）とき、バンド上におけるルーズな繊維の蓄積が
この系を通じて実施されることが観察された。このセル
フクリーニング作用は、バンドを分割させうる第１ロー
ルにおける繊維の蓄積を防ぐ上で、とくに有効である。
バンドが一部の溶融ポリマーを取り込んだ後、好ましく
はバンドの他方の側面上に追加の溶融ポリマーが第２の
自由に回転可能な加熱された表面により供給された後、
繊維は、摩耗を受ける傾向が非常に少なく、そして繊維
のぬれを改良するための処理に付されることができる。
こうして、ポリマー含有バンドは、バンドの移動方向と
反対方向に駆動される少なくとも１つのローラーの上を
通過させて、バンドへの局所的仕事の入力を増加しかつ
ぬれを最大にすることができる。一般に、ぬれの程度お
よびこの方法の速度は、仕事の入力が存在する表面の数
を増加することにより増加できる。 【００３０】溶融ポリマーの浴の使用を必要とする方法
に比べて、繊維のバンドを使用してニップを形成する方
法が奏することのできるほかの利点は、分解の危険を減
少することにある。したがって、繊維のバンドとスプレ
ダー表面との間のニップ中に存在するポリマーは比較的
に少量であるため、多量のポリマーを長期間高温に保持
しなくてよい。ポリマーがニップへ供給される位置にス
クレーパーブレードを設置して、処理の間に蓄積しかつ
熱分解を受けることがある過剰のポリマーを除去するこ
とができる。 【００３１】前述の方法の生成物が薄い強化されたシー
トとして要求されるとき、ニップにおける含浸により製
造された生成物を、加熱または冷却された追加のローラ
ーの上または間を通過させることによってさらに処理し
て、含浸を改良し、あるいはシートの表面仕上げを改良
することができる。薄いシートは、その一方の側面が他
方の側面よりも多量のポリマーを含有するとき、カール
する傾向がある。これは、ローラー系における最後のロ
ーラーに近接して調整可能な加熱されたスクレーパーを
配置して、シートの表面上の過剰のポリマーを除去する
ことによって、避けることができる。スクレーパーバー
は、ポリマーの融点をちょうど超える温度であるべきで
ある。たとえば、含浸帯域において約３８０℃の温度に
達するポリエーテルエーテルケトンの場合において、ス
クレーパーバーの温度は約３５０℃であるべきである。 【００３２】次いで、含浸されたバンドは、最終製品の
意図する形状および目的に依存して、さらに処理するこ
とができる。含浸されたバンド中の開繊されたフィラメ
ントは、たとえば、ダイに通して一緒に引いて、含浸さ
れたバンドよりもかなり大きい厚みをもったプロファイ
ルとすることができる。制限された量の成形をこのよう
なダイにおいて実施して、成形されたプロファイルを得
ることができる。 【００３３】前述の方法の含浸された生成物は、連続な
生成物を必要とする成形加工法におけるその後の使用の
ため、ロールに巻くか、あるいはその後に続く成形加工
のため、長尺物に細断することができる。連続した長尺
物は、たとえば、熱軟化した生成物をフォーマーのまわ
りに巻くことにより、あるいは、たとえば、生成物のテ
ープまたはストリップからマットを織製することによ
り、物品の製作に使用できる。含浸生成物は、整列され
た繊維が３mmから１００mmまでの長さを有するペレット
または粒体に細断することができる。これらのものは、
常用の成形法または押出法に使用できる。 【００３４】ガラス繊維を使用するとき、生成物の物理
的性質を最高にするため、本発明の生成物の繊維含量
は、生成物の少なくとも５０重量％である。繊維含量の
上限は、ロービングの個々の繊維をぬらすのに要するポ
リマーの量によって決定される。一般に、２０重量％よ
り少ないポリマーを用いてすぐれたぬれを達成すること
は困難であるが、すぐれた結果は、本発明の方法を使用
して、３０重量％のポリマーを繊維強化組成物に混入す
ることによって得ることができる。 【００３５】バンドと加熱スプレダー表面とによって形
成されたニップにおいて隣接したロービングのバンドを
含浸する方法によって形成された、本発明の生成物は、
通常、材料のバンドまたはシートとして含浸系を引っ張
られるであろう。これにより、多くの用途に有用な中間
体が得られる。薄いバンドまたはシート、すなわち０．
５mmより小さくかつ０．０５mmより大きい厚さのものが
とくに有用であり、そして融通性がある。 【００３６】テープは、タビー織または朱子織（これら
の用語は、織物の分野で使用されており、そして百科辞
典ブリタニカの“Ｗｅａｖｉｎｇ”（織物）の項に記載
されている）を用いて織製した物品を形成するのにとく
に有用である。朱子織は、本願明細書の実施例に示すよ
うに、とくに良好な製品を与える。極めて高い性能を有
する織物は、本発明に従って製造されかつ幅が厚さの少
なくとも１０倍であるテープを用いて得られる。１つの
重要な用途は、薄い強化されたシートとしてであり、こ
のシートは、多数枚の強化されたシートのプライから、
強化された物品を形成するために使用することができ、
その際、各層の強化材を層の平面内において選択された
方向に配置し、そして層のポリマーを融合させるのに十
分な温度において層を圧縮する。層は、融合工程の間ま
たはその後に型内で成形できる平らなシートとして使用
することができ、さもなければ、成形マンドレルに巻く
かまたはその上で成形し、融合工程後、マンドレルの形
状を有する物品を得ることができる。 【００３７】強化用フィラメントを成形マンドレル上に
巻き、そしてフィラメントの層の間にポリマーフィルム
の層をはさみ込み、引き続いてポリマーフィルムを融合
することによって、強化された成形品を製造すること
は、たとえば、英国特許第１，４８５，５８６号明細書
に開示されているように、すでに知られている。本発明
は、このような方法よりもすぐれている。主要な利点
は、高いコストの予備形成したポリマーフィルムの使用
が回避できること、バンドの張力によりポリマーの含量
をコントロールすることができるので、種々の厚さのフ
ィルムを用意することが回避できること、そして本発明
の方法の連続的性質から誘導される利点、である。 【００３８】本発明の引出成形品は、また、適当な寸法
に細断して、ポリマー材料から成形した成形品を選択的
に強化するのに適しており、その際に用いられる方法に
おいて、本発明による生成物から成る少なくとも１つの
予備形成された要素を型内に配置して、仕上げた成形品
の選択部分を強化し、そしてポリマー材料をその場の強
化材のまわりに成形して造形品を形成する。 【００３９】本発明は、繊維の強化材を成形品中に配置
させて、成形品が使用時に受ける応力に関して最大の効
果を得ることができるばかりでなく、また、このような
高い強度の物品を別の方法で製造するとき直面する加工
の問題を克服する。とくに、この方法は、溶融粘度が１
００Ns／ｍ2 もしくはそれ以上である普通の熱可塑性ポ
リマーを使用して高い生産性の射出成形法により、この
ような強化物品を製造するために用いることができる。 【００４０】ある用途において、予備形成した要素を、
それが可撓性である温度において使用し、その結果、た
とえば加熱軟化された予備形成要素を型のインサートに
巻きつけることによって、それを型内にいっそう容易に
配置できるようにすることは、有利であろう。用いられ
る成形法は、成形品を型内でポリマー材料から形成する
いかなる方法であってもよい。ポリマー材料は、型の内
部に、射出成形法におけるように、溶融物として、ある
いは、圧縮成形法におけるように、粉末として、導入す
る熱可塑性材料であってよい。「圧縮成形法」という語
には、溶融せずにポリマー粉末を圧縮し、引き続いてこ
の「生の」成形品を型外で焼結する方法が包含される。
型内で成形される熱可塑性ポリマー材料は、型内に、た
とえば、熱または化学的活性化剤もしくは開始剤の作用
下に完全に重合するまで保持される、１種類もしくは複
数種類のモノマーまたは部分的に重合した媒体を導入す
ることによって、誘導することもできる。 【００４１】予備形成したインサートのまわりに成形さ
れるポリマーは、予備形成インサートを含浸するために
使用したポリマーと同一であるか、あるいはそれと少な
くとも相容性であることが好ましい。前述の方法により
得られる含浸生成物は、含まれる強化用繊維が少なくと
も３mm、好ましくは少なくとも１０mmの長さを有するペ
レットまたは粒体に細断する場合において特別の実用性
をもたらすことができる。これらの生成物は、射出成形
のような常用の成形加工法に使用することができ、そし
てペレットの形をとっている先行技術の生成物よりもす
ぐれている。なぜならば、ペレット中の繊維の長さは、
先行技術の生成物を使用するときよりも、非常に大きい
程度に保持されるからである。このより大きい繊維長さ
の保持は、前述の方法の使用から生ずるポリマーによる
すぐれたぬれのおかげで、本発明の生成物中の個々の強
化用フィラメントへ付与される保護が大きい結果である
と信じられる。 【００４２】本発明のこの面は、とくに重要である。な
ぜなら、これは、強化物品を、たとえば射出成形のよう
な融通性のある作業で形成することを可能とし、射出成
形はスクリュー押出法を用いて供給材料を溶融しかつ均
一にし、繊維長さは驚ろくほどに高度に保持され、結局
物理的性質が向上するからである。こうして、本発明の
生成物は、スクリュー押出しを用いる成形加工法から成
形品を得ることを可能とし、この成形品は長さが少なく
とも３mmの繊維を少なくとも５０重量％、好ましくは少
なくとも７０重量％含有する。これは、商業的に入手で
きる強化された製品から通常に得られるものよりもかな
り長い。短かい長さのもの、すなわち２〜１００mmの本
発明の強化生成物を溶融しかつ均質にすることによって
成形品を形成するための別の方法は、カレンダー加工に
よるものである。たとえば、シート製品はこの方法で製
造できる。 【００４３】射出成形に適する本発明の生成物は、直接
使用するか、あるいは他の熱可塑性生成物のペレットと
ブレンドすることができる。これらの他の生成物は、分
子量が高い以外同じポリマーであることができ、あるい
は、異なるポリマーの存在が組成物の性質の全体のバラ
ンスに悪影響を及ぼさないかぎり、異なるポリマーであ
ることができる。他の生成物は、充填材のないポリマー
であってもよく、あるいは粒状または繊維状の充填材を
含有してもよい。常法で製造された強化成形用粉末、す
なわち長さが約０．２５mmまでの強化用繊維を含む成形
用粉末を含有する材料とのブレンドは、とくに適当であ
る。なぜなら、短かい強化用繊維は、本発明の生成物か
ら提供される長い繊維ほど効果的に寄与しないが、ブレ
ンドの全体の強化用繊維の含量を高く保持できるからで
ある。 【００４４】連続引出成形物の細断された形状は、同時
係属中の英国特許出願第８１０１８２２号に記載される
方法に対する供給原料としてもまた非常に有用である。
この英国特許出願の方法において、繊維強化成形品は、
少なくとも５mmの長さの繊維の担体として硬化可能な流
体を含む組成物を、ダイに通し、これによって、押出物
がダイを去るとき、繊維を緩和させて押出物を膨張し
て、繊維が不規則に分散している解放繊維構造物を形成
し、そして担体が流動状態にある間、製造された多孔質
構造物を圧縮して成形品にすることによって、製造され
る。 【００４５】「硬化可能な」という語は、押出しのとき
生ずる不規則な配向状態に、流体が繊維を保持するよう
な形態に流体が「固化」されることを意味する。こうし
て、たとえば、硬化可能な流体は、溶融状態で押出し、
次いでそれが凍結するまで冷却することによって固化す
る溶融した熱可塑性材料であることができる。好ましく
は、膨張した押出物は、多孔質押出物を成形品に圧縮す
る手段を有する型チャンバーの内部へ直接的に押出し、
そして、押出物が固化されるかあるいは固化する前、押
出し物を圧縮して成形品に加工する。 【００４６】この方法で形成した押出し物は、不規則に
分散した繊維を含有するので、成形品中の繊維の配向の
みが、圧縮プロセスの結果生じたものである。この方法
は、高い繊維の配合量、すなわち３０容量％を上回る繊
維において使用できる。繊維の破断はほとんど起こらな
いので、製品のすべての方向において測定して、極めて
高い強度を有する成形品を得ることができる。 【００４７】本発明の引出成形生成物を少なくとも５m
m、好ましくは少なくとも１０mmの長さに細断すること
によって得られるペレットが有利である。長さの上限
は、生成物を溶融する押出機へ供給する材料において直
面する問題の程度によって決定される。少なくとも５０
mmまでの長さを用いることができるが、その長さが大き
いと、破断する繊維の量が増加するので、大きい繊維長
さの利点は、部分的に損なわれる。 【００４８】ロービングの適切なぬれを達成するため
に、比較的に低分子量のポリマー、たとえば、３０Ns／
ｍ2 を下回り、好ましくは１０Ns／ｍ2 を下回る溶融粘
度のポリマーを使用することが必要であり、そして、こ
のような生成物がかかる高レベルの物理的性質をもつこ
とは驚ろくべきことであるが、本発明は、組成物中のポ
リマーの分子量を既知の方法により増加させるような後
続の処理工程を排除するわけではない。このような技術
として、縮合ポリマーの場合における固相重合、架橋剤
の使用または照射技術を包含する。架橋剤を使用して分
子量を増加する場合において、これらを組成物中に均質
に混合することが必要である。これは、それらが含浸の
間にすでに存在する場合にのみ実施可能であるが、この
ような場合において、ぬらす工程の完了前に架橋剤が活
性化されないように注意しなくてはならない。 【００４９】 【実施例】以下、典型的な実施例を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではないことを理解されたい。実施例１ テレフタル酸の２０重量％がイソフタル酸で置換されて
おり、そして下記の表１に記載する固有粘度値を有す
る、ポリエチレンテレフタレートのコポリマーを使用し
て、ほぼ２９０℃の温度の浴中でポリマー溶融物を調製
した。１６０００本の個々のフィラメントを含有するガ
ラスのロービングを、溶融したポリマー中を通して、浴
中に配置された１つのスプレダーの上を、３０秒の浴中
滞留時間を与える３０cm／分の速度で、引いた。含浸さ
れたロービングを浴壁中の直径３mmのダイを通して引
き、次いで冷却した。 【００５０】溶融物の粘度とポリマー供給原料および強
化された組成物中のポリマーの固有粘度を測定した。繊
維のぬれの程度とボイド含量を、含浸された生成物の完
全にぬれた長さの重量を、未知のぬれの程度の生成物の
同じ長さと比較することによって、評価した。完全にぬ
れた対照材料は、完全に透明な生成物が得られるよう
に、低い粘度の溶融物を非常に遅い速度で引出成形する
ことによって得た。こうして、完全にぬれた標準を、透
明でありかつぬれに好適なパラメーターを最適にする条
件下で製造したところの試料であるとした。下記の表１
に記載したぬれの程度の値は、次の関係式から導びかれ
る： 【００５１】 【数３】 【００５２】ここで、Ｍ0 ，Ｍ1 そしてＭ2 は、それぞ
れ、前記定義に同じである。なお、ボイド含量（％）
は、先に示したように、ぬれの程度の値を１００％から
減ずることによって得ることができる。生成物の強さ
は、６４mmのスパンを横切って配置した３mmのロッドの
試料を曲げて破壊するのに要する力を測定することによ
って、評価した。得られた結果を次の表１に記載する。 【００５３】 【表１】 【００５４】実施例２ 実施例１において使用した０．４５dl／ｇの固有粘度を
有するポリマーをある範囲の溶融物温度および引っ張り
通過速度にわたって評価した。得られた結果を次の表２
に記載する。 【００５５】 【表２】【００５６】実施例３ ２８０℃において６Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するＰＥＴ
ホモポリマーを、実施例１に記載するように、直径１７
μｍのフィラメントから構成されたガラス繊維を２８０
℃で使用して、単一スプレダー棒および３０cm／分の線
速度を用いて、引出成形して、直径ほぼ３mmの引出成形
棒を得た。生成物のガラス含量は、浴へ供給するロービ
ング中のストランドの数を変えることによって変更し
た。曲げ弾性率および破壊時の力を、６４mmのスパンを
用いてガラス含量の関数として決定した。得られた結果
を次の表３に記載する。 【００５７】 【表３】 【００５８】これらの結果は、範囲が５０〜６５重量％
のガラス含有量において弾性率および強度が近似プラト
ーであることを示す。実施例４ コンベンショナルグレードのポリプロピレンは、より低
い剪断速度において１００Ns／ｍ2 を超える粘度を有
し、そして引出成形により好適に加工されない。たとえ
ば、“Ｐｒｏｐａｔｈｅｎｅ”ＨＦ１１、すなわちポリ
プロピレンホモポリマーの溶融粘度は、低い剪断速度に
おいて２８０℃で約３０００Ns／ｍ2 であり、そして２
３０℃で約１００００Ns／ｍ2 である。引出成形に適当
なポリマーを調製するために、“Ｐｒｏｐａｔｈｅｎ
ｅ”ＨＦ１１を０．１％のステアリン酸カルシウム、
０．１％の“Ｉｒｇａｎｏｘ”１０１０および０．５％
の“Ｌｕｐｅｒｃｏ”１０１ＸＬ（“Ｌｕｐｅｒｃｏ”
１０１ＸＬは炭酸カルシウムとともに分散した有機過酸
化物である）と配合して、分解が起こるようにした。こ
の配合物を、３０cm／分で単一スプレダーを使用して２
３０℃および２９０℃の温度において引出成形した。２
３０℃（溶融粘度３０Ns／ｍ2 ）において、ぬれは劣っ
ていた。２９０℃（溶融粘度１７Ns／ｍ2 ）において、
ぬれは適度であった。 【００５９】実施例５ 相対粘度が０．３である“Ｖｉｃｔｒｅｘ”ポリエーテ
ルスルホンの試料を、実施例３において使用したガラス
繊維とともに４０５℃、２１cm／分において単一スプレ
ダーバーを用いて引出成形して（３０Ns／ｍ2 の溶融粘
度）、適度にぬれた引出成出物を得た。より低い温度に
おいて、粘度が高いとき、試料はぬれに劣っていた。 【００６０】実施例６ ロービングのぬれは、スプレダーバーの数により明りょ
うに影響を受け、そして、同じ作業条件の下で、スプレ
ダーの数の増加により、任意のぬれの程度について線速
度の増加を達成できる。実施例３において使用したガラ
ス繊維を、２８０℃でＰＥＴホモポリマーを使用し、単
一スプレダーおよび２０cm／分の速度を用いて引出成形
して、完全にぬれた生成物（透明）を得た。これらの条
件下の浴中の滞留時間は、約３０秒であった。３個のス
プレダーを使用すると、線速度を１２０cm／分に増加し
て、透明なよくぬれた引出成形物を得ることができた。
これらの条件下の滞留時間は、約１０秒であった。 【００６１】実施例７ 数種類のポリマーを実施例１の一般的手順に従って使用
して、１６０００本のフィラメントを含有するガラスロ
ービングから引出成形部分を製造した。ロービングを溶
融ポリマー内を１個のスプレダーバーの上を通して１５
cm／分の速度で引いて、各場合に約６５重量％のガラス
を含有する生成物を得た。使用したポリマー、用いた溶
融温度、それらの温度における溶融粘度および得られた
性質を次の表４に詳しく記載する。 【００６２】 【表４】 【００６３】ポリエチレンテレフタレートの場合におい
て、引く速度を約１５cm／分以上に増加して、物理的性
質へのボイド含量の影響を調べた。下記の表５に、製造
した直径３mmのロッドについて測定した性質を記録す
る。これらのデータが示すように、約５％より少ないボ
イド含量は、すぐれた性質を与える。 【００６４】 【表５】 【００６５】実施例８ 炭素繊維で強化されたポリエーテルケトンの試料を、６
０００本の個々のフィラメントを含有する炭素繊維のテ
ープを溶融したポリエーテルケトンの浴中を通して４０
０℃の温度および２５cm／分の速度で引くことによって
製造した。８０GN／ｍ2 の曲げ弾性率、１２００MN／ｍ
2 の破断応力および７０MN／ｍ2 の層間剪断応力を有す
る生成物が得られた。 【００６６】実施例９ この実施例は、引出成形物の機械的性質が繊維の体積分
率および樹脂の種類とともにどのように変わるかを明ら
かにするためのものである。試料を固定した体積濃度で
比較した。ポリプロピレンを主成分とする複合体の低い
曲げ強さは、剛性に劣る樹脂の圧縮モードにおいて破壊
する傾向を反映する。ポリプロピレン樹脂は約１GN／ｍ
2 のモジュラス（弾性率）を有するが、ポリエチレンテ
レフタレートは約２GN／ｍ2 のモジュラスを有する。引
出成形物は、実施例１の一般手順に従い、好ましい粘度
レベル、約３Ns／ｍ2 の樹脂を用いて製造した。 【００６７】 【表６】【００６８】この実施例が示すように、高い圧縮強さを
必要とする用途に、高いモジュラスの樹脂が明らかにす
ぐれる。実施例１０ ＰＥＴ中の６４重量％のガラスの試料を引出成形して、
幅６mm×厚さ１．４mmのテープを作成した。このテープ
を再溶融し、直径４５mmのフォーマー上に張力下に巻
き、フォーマー上で固め、次いで放冷した。冷却後、フ
ォーマーを抜き取ってフィラメントの巻物の管を得た。
４mmまでの厚さを異にする管をこのようにして巻いて形
成した。 【００６９】実施例１１ ６４重量％のガラスを含有するＰＥＴを主成分とする直
径３mmの一軸配向引出成形試料を再溶融し、そして繊維
がらせん形になるように加撚した。これらの加撚したロ
ッドを曲げ試験し、そして剛性破壊力および破損までの
合計仕事を測定した。破損の合計仕事は、破損までの力
変形曲線の下の面積として決定し、そして、便宜上、こ
こで加撚していない対照試料の下の面積の関数として表
わす。 【００７０】 【表７】 【００７１】上記の結果から認められるように、１１°
において、剛性および破壊力のわずかに１０％の減少が
存在し、一方破損までの合計仕事は３０％増加して、性
質のバランスが改良される。２３°において、剛性およ
び強さの両方は約６０％減少し、そして破損の仕事は６
０％増加するだけである。これにより、最適な加撚は１
１°程度であることが示される。 【００７２】熱可塑性材料の引出成形物は、後成形を容
易に行うことができるため、このエネルギー吸収機構の
利点が得られるので、熱硬化性引出成形物よりも適当で
ある。実施例１２ ＰＥＴ中に５０容量％のガラス繊維を含有する直径３mm
の引出成形物を２８０℃で溶融し、次いで一緒に編組し
た。この編組した生成物は、一軸方向に整列した材料よ
りも剛性に劣るが、衝撃破損の試験において、より多く
のエネルギーを吸収した。 【００７３】実施例１３ ＰＥＴ中に５０容量％（６４重量％）のガラス繊維を含
む材料から形成した、ほぼ１．４mmの厚さおよび６mmの
幅の平らなテープを、解放（オープン）タビー織で一緒
に織った。得られた織物の４層を一緒に積み重ね、２８
０℃で圧縮成形して３mmの厚さのシートを製造した。こ
のシートは、次のような性質を有した： * 多少低い値は、織物の自然の配向に対して４５°の角
度において期待されるであろう。 【００７４】実施例１４ 種々の引出成形物の試料を常用の射出成形物の型内に配
置し、そして相容性ポリマーをそれらのまわりに成形し
た。成形物は、増大した剛性および強さを有した。熱可
塑性引出成形物は、強化材のまわりに成形すべきポリマ
ーと完全に相容し得るポリマーを用いて製作できるの
で、この方法で成形品を強化する目的のためにとりわけ
適当である。 【００７５】実施例１５ ＰＥＴ中に６５重量％のガラス繊維を含む材料を１cmの
長さに細断し、そしてＰＥＴ中に３０重量％の短かいガ
ラス繊維を含有する常法で配合された材料で、５０／５
０基準で希釈した。この混合物を、標準の技術を用いて
射出成形して、ＡＳＴＭバーを製造し、そしてＰＥＴ中
に５０重量％のガラス繊維を含有する常法で配合した材
料と、性質を比較した。 【００７６】 【表８】 【００７７】成形品の灰化部分を検査すると、長繊維の
大部分は成形作業を通じて保持されることが明らかにさ
れた。この予期されない性質は、細断された引出成形材
料中の低いボイド含量または繊維のポリマーによる高度
のぬれから生ずるものと信じられる。実施例１６ ６０重量％のガラス繊維を含有するＰＥＴおよび６０重
量％の炭素繊維を含有するＰＥＥＫを含む引出成形した
種々の試料を１cmの長さに切り、そして英国特許出願第
８１０１８２２号に記載されている方法に従い、成形し
た。この英国出願の方法において、膨張した強化材料を
短かい長さ、好ましくは長さゼロのダイに通す押出しに
より製造し、引き続いて圧縮成形して、６０重量％の長
い繊維を含有する三次元の成形品を製造した。 【００７８】引出成形された材料は、得られた高いレベ
ルのぬれが繊維を効果的に保護し、そして繊維の破断を
生ずる繊維間の摩耗を減少するので、この応用にとりわ
け適当である。実施例１７ 実施例１の手順に従い、２８０℃で３Ns／ｍ2 の溶融粘
度を有するＰＥＴを使用し、ほぼ厚さ１．４mm×幅６mm
の冷却されたサイジングダイで約０．２ｍ／分の線速度
で形成されたテープを製造した。 【００７９】すべての商用ガラス繊維が、熱可塑性樹脂
を用いる引出成形に理想的であるというわけではない。
最も重要な差は、使用するサイズ系にある。いくつかの
商業的に入手できる等級を、結晶化度の効果の研究とあ
わせて、比較した。製造時、引出成形物は非結晶質であ
ったが、１５０℃に加熱することによって容易に結晶化
した。次の表９において、いろいろなガラスを使用した
すべての試料を６４重量％のガラス繊維の同じ重量分率
で比較する。 【００８０】 【表９】【００８１】高い剛性を与える結晶質の形態は、多くの
用途において好ましいが、層間の剪断応力（ＩＬＳＳ）
の高い値、好ましくは２０MN／ｍ2 より大きい値を保持
することが重要である。実施例１８ 高性能の複合材料は、高温における使用を可能とするた
めにしばしば必要とされる。ＰＥＴ中に実施例１７にお
いて使用したガラスＥの６４重量％を含む材料を使用す
ると、結晶質の引出成形材料について高温において次表
に記載のような性質が測定された。 【００８２】 【表１０】 【００８３】実施例１９ 熱湯は、複合材料がその性質の保持を要求される一般的
な攻撃的環境である。実施例１７において使用したガラ
ス繊維Ｅの６４重量％を主成分とする試料をＰＥＴとと
もに引出成形し、そして９５℃の水浴中にいろいろな時
間にわたって浸漬した。試料は、非結晶質および結晶質
の両方を試験した。性質は、時間とともに劣化し、層間
剪断強さ（ＩＬＳＳ）は最も敏感な性質であった。 【００８４】 【表１１】【００８５】いくつかの他のガラス系において、層間剪
断強さは、４時間の暴露後、１０MN／ｍ2 未満まで劣化
した。実施例２０ 耐疲れ性は、複合材料の使用性質のうちの重要なファク
ターである。よくぬれた引出成形物の試料を、ＰＥＴ中
に実施例１７において使用したガラス繊維Ｅの６４重量
％を含む材料を主成分として製造した。試料を曲げ試験
に供して、２３°における応力／歪の関係を研究した。
得られた結果を次の表に記載する。 【００８６】 【表１２】 【００８７】試料は、１％の歪において直線の弾性限界
を有した。試料を、３点の曲げにおいて、７０mmのスパ
ンを用いて１サイクル／２秒の速度で屈曲させた。サイ
クル数を、誘発されるべき有意の損傷（引出成形物の白
化により判断）について記録した。得られた結果を次の
表に記載する。 【００８８】 【表１３】【００８９】試料に０．１％の歪において歪を加え、そ
して試料の性質を異なる履歴後に評価した。得られた結
果を次の表に記載する。 【００９０】 【表１４】 【００９１】これらの試験には、圧縮および引張の両方
における疲れ履歴の間張力下にあった表面を有する試料
を評価することも含めた。これらの２つのモードにおい
て、差異は観察されなかった。引出成形物の性質は、こ
の疲れ履歴によって影響を受けなかった。実施例２１ ほぼ１．４mmの厚さ×６mmの幅のテープの試料を、ＰＥ
Ｔ中に実施例１７において使用したガラス繊維を含む材
料を主成分として製造した。ガラス含量を変更した。す
べての場合において、引出成形物は透明であった。 【００９２】 【表１５】【００９３】実施例２２ 高い線速度は、経済的生産のために高度に望ましい。Ｐ
ＥＴ中に実施例１７において使用したガラス繊維Ｄの６
９重量％を含有する引出成形物を、５個のスプレダーバ
ーを含有する溶融浴を通して引出成形物を引くことによ
って形成した。よくぬれた引出成形物が次の速度におい
て得られ、そしてそれらの性質を曲げにおいて測定し
た。 【００９４】 【表１６】 【００９５】実施例２３ ＰＥＴ中に実施例１７において使用したガラス繊維Ｅを
含む材料から、２８０℃において単一のスプレダーを用
いて、引出成形物を製作した。樹脂の粘度を変更した。
非常に低い粘度の樹脂を用いると、引出成形物を６mmの
幅×１．４mmの厚さに圧縮する成形段階において、多少
の樹脂が引出成形物から絞り出された。線速度を０．２
ｍ／分に固定した。引出成形物を非結晶質および結晶質
の両方の形態において曲げ試験した。結晶質の形態を試
料を短時間１５０℃に加熱することによって得た。 【００９６】 【表１７】【００９７】上記の結果から明らかなように、非常に低
い粘度の試料は、非結晶質の状態で有用な性質を与えた
が、結晶化すると、性質は劣化した。高い粘度におい
て、ガラスはぬれに劣った（それゆえ低い樹脂濃度を与
えた）。実施例２４ 実施例１７において使用したガラス繊維Ｅのテープを、
単一のスプレダーの上で引出成形して（２８０℃におい
て３Ns／ｍ2 の溶融粘度をもつＰＥＴ中で）、よくぬれ
た、６mmの幅であるが、異なる量のガラスを混入するこ
とにより、厚さを変化させた、テープを得た。試験した
試料は、非結晶質であった。 【００９８】 【表１８】 【００９９】実施例２５ 異なる直径を有するガラス繊維をＰＥＴと一緒に引出成
形した。非結晶質で試験した試料は、次のような性質を
有した。 【０１００】 【表１９】【０１０１】実施例２６ ３５０℃で８Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテル
スルホンを用いて、実施例１７において使用したガラス
繊維Ｅを、単一のスプレダー系を使用し、０．２ｍ／分
の線速度において、含浸した。次のような性質が得られ
た。 【０１０２】 【表２０】 【０１０３】実施例２７ ３８０℃で３０Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するＰＥＥＫを
使用して、炭素繊維を単一スプレダーの引出成形装置に
おいて０．２ｍ／分で含浸した。６０重量％の炭素繊維
を含有する直径３mmのロッドが形成された。実施例２８ コンベンショナルのガラス充填ＰＥＴ（固有粘度０．７
５のＰＥＴとともに押出配合することにより製造した短
繊維配合材料）からブレンドを調製し、そして１０mmの
引出成形物に細断した（実施例３に従って製造した）。
これらのブレンドを射出成形して、厚さ１．５mm×幅１
０mmの長方形の側面のゲートから充填して、直径１１４
mm、厚さ３mmのディスクを形成した。これらの試料を計
装落錘衝撃試験において衝撃に暴露し、そして破損エネ
ルギーを記録した。 【０１０４】 【表２１】【０１０５】すべての試料は、同様な容易さで型に充填
された。なぜなら、引出成形物を製造するために使用し
たポリマーは短繊維の配合物の製造に使用したポリマー
よりも低い分子量であり、そしてこの低分子量のポリマ
ーは長繊維による流れの抵抗の増大を相殺したからであ
る。結果は、もろさに寄与することが通常期待されるポ
リマーの低分子量にかかわらず、長繊維充填材料の破損
エネルギーの増大を明りょうに示す。ことに、試験No．
２およびNo．４および繊維の同一の合計重量％を比較す
べきである。 【０１０６】さらに、短繊維の成形物は、衝撃を受けた
ときに裂けて、鋭いプラスチック片を飛びちらせるが、
重量分率の半分より大が長繊維であるとき、成形物は安
全な方法で破壊し、すべての破壊片は主要部分へ結合し
て残ったことが、認められた。試験後成形物を灰化する
と、長いガラス繊維の多くはそのもとの長さの大部分を
保持したことが明らかにされた。成形物中のもとの長さ
の繊維の５０重量％よりかなり多くは、３mmより大きい
長さであった。 【０１０７】また、試料を曲げ弾性率、異方性比、アイ
ゾッド衝撃強さ、および成形物中のポリマーの固有粘度
（ＩＶ）について評価した。下記の表２２の値は、短か
い繊維の生成物に関しての、減少した異方性および良好
なノッチ付衝撃強さを示すものである。 【０１０８】 【表２２】【０１０９】実施例２９ 各々が６０００本の個々のフィラメントを含有する連続
炭素繊維（コートランド社から供給され、ＸＡＳと表示
される炭素繊維）の１４本のテープを、２５cm／分の速
度で一系列の静止ガイドバーの上を引いて、約１００ポ
ンド（４５．４kg）の張力を有する約５０mmの幅のバン
ドを形成した。繊維を案内して隣接関係にしたとき、そ
れらの繊維を直径１２．５mmの単一の固定した加熱され
た円筒形バーの上において引いた。このバーの温度を約
３８０℃に維持した。この温度で２０Ns／ｍ2 の溶融粘
度をもつポリエーテルエーテルケトンの粉末を、炭素繊
維のバンドと固定ローラーとの間に形成されたニップへ
供給した。粉末は急速に溶融して、ニップ中に溶融物の
プールを形成し、この溶融物はローラーの上を通る繊維
のバンドを含浸した。この構造物を、追加量のポリマー
を加えないで、５個の追加の加熱されたバーの上と下に
通した。５８容量％の炭素繊維を含有しかつ厚さが０．
１２５mmである炭素繊維強化シートを製造した。この生
成物は、次のような性質を有することがわかった。 【０１１０】 曲げ弾性率 １３０GN／ｍ2 曲げ強さ １４００MN／ｍ2 層間剪断強さ ９０MN／ｍ2 実施例３０ 実施例２９の手順に従った。この実施例では、３６０℃
において３Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテルス
ルホンを使用して、４０容量％の炭素繊維を含有する強
化された生成物を製造した。ローラーの温度は、約３６
０℃に維持した。この生成物は、８０GN／ｍ2 の曲げ弾
性率および７００MN／ｍ2 の曲げ強さを有した。 【０１１１】実施例３１ 実施例２９の手順に従った。この実施例では、３６０℃
で８００Ns／ｍ2 の粘度を有する商業的に入手できるポ
リエーテルスルホンＰＥＳ ２００Ｐ（インペリアル・
ケミカカル・インダストリーズＰＬＳから入手できる）
を使用した。ローラーの温度は、約３６０℃に維持し
た。４４容量％の炭素繊維を含有する生成物が製造され
た。この生成物は、次のような性質を有した。 【０１１２】 曲げ弾性率 ６０GN／ｍ2 曲げ強さ ５００MN／ｍ2 層間剪断強さ ２５MN／ｍ2 実施例３２ 実施例２９の一般的手順に従った。この実施例では、連
続炭素繊維（“Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ”ＸＡＳ，６Ｋト
ウ）の１４本のテープおよび３７０℃で３０Ns／ｍ2 の
溶融粘度を有するポリエーテルエーテルケトンを用いて
含浸シートを製造した。装置において、各直径が１２．
５mmである５本の円筒形バーを３８０℃に加熱した。１
４本のテープを張力下に引いて幅５０mmのバンドを形成
し、このバンドを、縦軸を水平にした最初の２本のバー
により形成した調整可能なニップ中に通した。このバン
ドを引き続いて、縦軸を同様に水平にした３本の追加の
加熱されたバーの下と上に通した。最初の２本のバーを
使用してニップを形成し、これによってポリマーをバン
ドの両側に供給できるようにした。ポリマーのこぼれを
防ぐために、２枚の保持用金属シートを２本の加熱され
たバーに接触させかつバーの長さに沿って配置して、供
給トラフを形成した。最初の２本の加熱されたバーを通
過するバンドの両側にポリマーの粉末を供給した。粉末
は急速に溶融して、バンドの両側と各加熱バーとの間に
形成された２つのニップにおいて溶融物のプールを形成
した。最初の２本のバーの間のギャップを調整して、引
っ張り速度が０．５ｍ／分であるとき、炭素繊維がポリ
マーで被覆され、そして生ずる含浸されたテープがほぼ
６０重量％の炭素繊維と４０重量％のポリマーを含有す
るようにした。繊維含量の調整は、いくつかの方法で達
成できることがわかった。 【０１１３】 １．ニップのギャップを変えること、 ２．予備張力を変えること、 ３．ニップへのフィラメントの供給本数を変えること、 ４．粉末の供給速度を変えること、 ５．ニップにおけるバーの温度を変えること（この実施
例において使用した樹脂では、好ましい温度範囲は、分
解のために、４００℃以下であり、そして結晶化の開始
のために３６０℃以上であった）、 ６．引っ張り速度を変えること。 このように形成したテープは、よくぬれているように見
え、そして約０．１mmの厚さであった。 【０１１４】実施例３３ 実施例３２に記載するテープを１５０mmの長さに切断
し、そしてマッチドダイ圧縮成形機内に積み重ねた。こ
の成形機を常用の実験室用プレス内で３８０℃に加熱
し、そして成形物が２〜５×１０6 Ｎ／ｍ2 の圧力を受
けるように圧縮した。この成形物を１０分間その圧力に
保持し（型および試料が平衡温度に到達するまで、その
時間の半分を要した）、次いでプレスからの取り出し前
に加圧下に１５０℃に冷却した。冷却段階はほぼ２０分
を要した。型を周囲温度に冷却し、次いで成形物を取り
出した。 【０１１５】上記のようにして、厚さが０．５mm（４プ
ライ）〜４mm（３８プライ）の範囲である成形物が形成
された。成形作業中、少量のポリマーをフラッシュとし
て型から絞り出し、その結果成形物はもとのテープ中の
６０重量％に比べて６２重量％の炭素繊維を含有した。
次いで、成形物をダイヤモンドのウエハーのこぎりで切
断して、曲げ技術による機械的試験に適当な試料を形成
した。次のような結果が得られた。 【０１１６】 試 料 性 質 スパン／深さの比 値 曲げ弾性率 ７０：１ １３０ GN／ｍ2 曲げ弾性率 ３０：１ １１５ （６）GN／ｍ2 曲げ強さ ３０：１ １１９１（５５）MN／ｍ2 横方向の曲げ強さ ５：１ ９８（１１）MN／ｍ2 層間の剪断強さ ５：１ ８１ （４）MN／ｍ2 （カッコ内の数字は標準偏差を示す）実施例３４ 実施例３２と同じ装置を用い、テープのある部分におい
て供給を少なくし、他の部分において供給を多くするこ
とによって、いくつかのぬれに劣るテープを製造した。
テープの全体の繊維含量は実施例４と同一であるが、多
くの解放された繊維はテープの表面上に現われ、他の領
域は樹脂に富んでいた。 【０１１７】１つのテープのぬれに劣る領域が次のテー
プの樹脂に富んだ領域に隣接して配置されるように注意
して、これらのテープを実施例３３に記載するように積
み重ね、成形した。成形物を目視的に検査すると、実質
的にぬれない領域が残り、そして解放された繊維は表面
から容易に引くことができた。これらの成形物の機械的
性質は実施例３３において認められた性質に劣ってお
り、そしてとくに層間剪断強さは変化し、そして１０MN
／ｍ2 の低い値（よくぬれた試料についての８１に比べ
て）は共通であった。 【０１１８】この実施例が示すように、繊維のぬれは主
として含浸段階において主として起こり、二次の成形段
階で起こらない。しかしながら、圧力を高くしかつ滞留
時間を長くすると、ある程度のぬれを達成できるであろ
うと、信じられる。実施例３５ 実施例２９において作製したテープを裂いてほぼ１５mm
の幅のテープを形成し、そしてこれらのテープをタビー
織（百科辞典ブリカニカの織物の項に記載されている）
で織って、ほぼ１５０mm平方のシートを形成した。 【０１１９】実施例３６ 実施例３５に記載した単一の織ったシートを実施例３３
に記載するように圧縮成形したが、ただし成形は側壁を
拘束しないでアルミニウムシートの間で単に実施した。
成形物は、厚さ０．２mmの平らなシートであった。追加
の実験において、実施例７に記載するような５枚の織っ
たシートを、各層がその上と下の層に対して±４５°で
配向するように、一緒に層状に重ね合わせた。この積層
体を、側壁を拘束しないで、圧縮成形して厚さ１mmのシ
ートを形成した。直径１３５mmのディスクをこのシート
から切り取り、そしてこのディスクの剛性および強さを
Ｃ．Ｊ．ホーリー（Ｈｏｏｌｅｙ）およびＳ．ターナー
（Ｔｕｒｎｅｒ）が記載する技術（Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆＰｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｓｔ
ｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｓ，Ｊｕｎｅ／Ｊｕｌｙ １９７９，Ａｕｔｏｍ
ｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ）に従い、ディスク曲げ
試験および自動化された落錘衝撃試験を用いて測定し
た。 【０１２０】板の曲げ剛性は５０GN／ｍ2 の最大値およ
び３６GN／ｍ2 の最小値を有した。シートの耐衝撃性
は、次のとおりであった： 初期エネルギー １．７（０．３）Ｊ 破損エネルギー ６．６（１．１）Ｊ （カッコ内の標準偏差である） 最大の剛性の線に沿って切った平行の側面を有する試料
を、通常の曲げ試験において測定して、次のような結果
を得た。 【０１２１】 曲げ弾性率 ５１GN／ｍ2 曲げ強さ ７００GN／ｍ2 実施例３７ 直径１３５mmおよび厚さ１mmのディスクを実施例３６の
手順に従って製造し、そしてこのディスクの表面にわた
って均一に分散した３Ｊの１９回の衝撃に付した。これ
らの衝撃は多少の剥離を起こしたが、損傷した成形物は
凝着性を維持した。 【０１２２】次いで、損傷したディスクを再成形し、次
いで実施例３６に記載のように試験した。次のような結
果が得られた。 損傷し、再成 もとのもの 形したもの （実施例５） 曲げ剛性（最大） ５１GN／ｍ2 ５０GN／ｍ2 曲げ剛性（最小） ３７GN／ｍ2 ３６GN／ｍ2 衝撃 初期 １．９（０．１）Ｊ １．７（０．３）Ｊ 衝撃 破損 ６．５（２．８）Ｊ ６．６（１．１）Ｊ （カッコ内は標準偏差である） 容易に理解されるように、上記した結果には有意差が存
在しない。 【０１２３】この実施例が示すように、部分的損傷後、
性質は完全に再生する。実施例３８ 実施例３７におけるように製造した損傷したディスク
は、計装落錘衝撃試験を用いる５回の衝撃で破壊した。
損傷は、衝撃子の断面より非常に大きくはない領域に局
在化し、そしてすべての破壊した部分は成形物の本体に
結合したままであった。 【０１２４】次いで、この破壊した成形物を再成形し、
そして新らしい衝撃が前に破壊されたスポットに向けら
れるように注意して、衝撃試験を実施した。次のような
結果が得られた。 初期エネルギー １．８（０．４）Ｊ 破損エネルギー ４．６（０．８）Ｊ （カッコ内の標準偏差である） 実施例３３および３４の結果と比較することにより、上
記の結果は、最も悪い起こりうる場合において、もとの
強さのほぼ７０％を記録できることを示す。 【０１２５】実施例３９ 実施例３６に従って製造した直径１３５mm、厚さほぼ１
mmのディスクを３８０℃に加熱し、次いで直径２００mm
の常温半球型の雌型の半分内に配置した。この型の雄型
の半分を手で下にプレスし、１００mmの曲率半径を有す
る半球の部分を形成した。直径約１００mmまでの部分
（一部分を形成する球の中心から約６０°の立体角が張
る）は二重の曲率によく合致するが、この領域の外部に
多少のくねりが起こった。 【０１２６】実施例４０ 幅５mmのテープから５枚の朱子織（百科辞典ブリタニカ
の織物の項に記載されている）を用いて織ったシートを
製造した。乾燥状態において、この織物は、二重にわん
曲した表面にきわめてすぐれた構成を与え、織物中に孔
を形成しなかった。５層の準等方性のシートを製造し、
そして実施例３６に記載するように成形した。この１mm
の厚さのシートを次いで３８０℃に加熱し、次のものを
含む種々の常温表面に対して成形した： １．直角、 ２．２５mmの曲率半径を有する円筒形表面、 ３．１５mmの曲率半径を有する球形表面。 【０１２７】上記１および２の場合において良好な合致
が得られた。二重の曲率について、球の中心から張る６
０°の立体角まで良好な合致が得られた（これは、実施
例３９の実験に類似するが、シートの厚さに関してより
きつい曲率半径においてである）。最も大きい構造物は
おだやかな二重曲率のみを要するが、きつい曲率に対し
ては狭い織りを必要として、とくに朱子織において、織
物工業の一般的経験に従い広いタビー織よりも好まし
い。 【０１２８】実施例４１ 幅２mm、厚さ０．１mmのテープから１枚の４０mm平方の
材料を織った（タビー織）。この材料のシートの成形適
性を、実施例３５に記載する広いテープの織物のそれと
比較した。狭いテープは形状変化に容易に適合できた。
これらの２種類の織物から形成した成形シートは、性質
が表面的に類似して見えた。 【０１２９】普通の織物技術を使用することを目的とし
て、狭いテープが実際に用いられるであろうと思われ
る。実施例４２ 実施例３２において形成したテープを重ねて、各層が異
なる配向をもつ多層複合材料を形成するように試みた。
テープは、形成したばかりのとき、室温において「粘着
性」ではないので、層は配置および成形作業の間に互い
に関して動く傾向をもっていたので、繊維は最終成形物
において設計した立体配置に配向しなかった。この問題
は、はんだゴテで層を一緒に局所的に粘着することによ
って、部分的に克服された。このようにして成形を行う
とき、シートは側壁を拘束して、繊維が側方に流れかつ
設計した配向のパターンを乱すのを防いで、成形しなく
てはならなかった。 【０１３０】これとは対照的に、織ったシートは取り扱
いが便利でありかつ容易であり、そしてインターロック
する組織自体が繊維の横方向の動きを防ぐので、側壁を
拘束しないで成形を行うことができた。側壁を拘束しな
いで好ましいシートを形成できる能力は、二重バンドの
プレスのような方法による連続シートの製作を考えると
き、ことに有利である。 【０１３１】実施例４３ 実施例３５による織ったシートを重ね、成形して、各層
がその上と下の層に対して±４５°で存在する、異なる
厚さのシートを形成した。これらのシートの衝撃挙動
を、計装落錘衝撃試験により決定した。得られた結果を
次の表に記載する。 【０１３２】 【表２３】 【０１３３】実施例４４ 実施例３２の手順に従い、ポリエーテルスルホン“Ｖｉ
ｃｔｒｅｘ”２００Ｐおよび炭素繊維（Ｃｏｕｒｔａｕ
ｌｄｓ ＸＡＳ，Ｎ．サイズ）からテープを製造した。
このポリマーは３５０℃で８００Ns／ｍ2 、そして４０
０℃で１００Ns／ｍ2 の溶融粘度を有した。スプレダー
を約３７０〜３８０℃にコントロールし、そして引っ張
り速度を０．２ｍ／分とした。この樹脂の高い粘度のた
め、テープは実施例３２に記載するものほどよくぬれな
かった。樹脂含量をわずかに増加させて、最終テープが
５０重量％の炭素繊維と５０重量％の樹脂を含有するよ
うにした。 【０１３４】試料を実施例３３に記載するように形成し
て、次の性質を有する一軸方向に配向したシートを形成
した： 曲げ弾性率 ６０GN／ｍ2 曲げ強さ ５００MN／ｍ2 横方向の曲げ強さ ２０MN／ｍ2 層間剪断強さ ２６MN／ｍ2 次いで、テープを実施例３５および３６に従って織り、
重ね、そして成形して、次のような性質を有する、ほぼ
１mmの厚さのシートを形成した： 曲げ剛性（最大） ２４GN／ｍ2 曲げ剛性（最小） ２１GN／ｍ2 衝撃エネルギー（初期） ２．９（０．３）Ｊ 衝撃エネルギー（破損） ７．１（０．３）Ｊ （カッコ内は標準偏差である） 破壊したシートを再成形し、そしてもとの衝撃損傷と同
じスポットにおいて試料が衝撃されるように注意して、
再試験した。 【０１３５】再成形したシートの曲げ剛性はもとのシー
トのそれより１０％低かったが、衝撃抵抗はもとの値の
６０％に減少した。実施例４５ ３５０℃で８Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテル
スルホンを使用して、炭素繊維のテープを含浸した。前
記の炭素繊維は、溶液サイジング法により５重量％のポ
リエーテルスルホンで前もってサイジングされていた。
この試料は、それを３５０℃に加熱された４つのスプレ
ダーの上を０．２ｍ／分の速度で引くことによって、含
浸した。最終の複合材料は、４７重量％の炭素繊維を含
有した。試料を実施例３０に従って成形し、そして試験
して、次のような結果を得た： 曲げ弾性率 ８５GN／ｍ2 曲げ強さ ６８０MN／ｍ2 層間剪断強さ ５０MN／ｍ2 この試料は、実施例４４において使用したものよりも低
い分子量のポリマーから製造したが、複合材料の性質は
すぐれていることが認められる。 【０１３６】実施例４６ ガラスのロービングをポリエチレンテレフタレート（２
７０℃で３Ns／ｍ2 の溶融粘度）で、実施例３２に記載
する手順に従うが但し２８０〜３００℃のバーを用い
て、含浸した。８０重量％までのガラス繊維が満足に混
入して、すぐれたぬれを与えることができた。６０重量
％のガラスにおいて、５ｍ／分の線速度は０．１mmの厚
さのテープについて容易に達成された。 【０１３７】実施例４７ ガラスのロービングを２７０℃で１０Ns／ｍ2 の溶融粘
度のポリプロピレンで、実施例３２と同じ装置を使用す
るが但しバーを２７０℃に維持して、含浸した。５０重
量％のガラス繊維において、非常によくぬれた０．１mm
の厚さのテープが得られ、これはポリプロピレンから作
った管および他の部分をオーバーラップするためにこと
に有用であった。 【０１３８】実施例４８ ヒドロキシナフトエ酸、テレフタル酸およびヒドロキノ
ンの残基を含有し、そして３２０℃で溶融粘度が７Ns／
ｍ2 である、熱互変ポリエステルで、炭素繊維（“Ｃｅ
ｌｉｏｎ”６Ｋおよび３Ｋのトウ）を含浸した。装置は
実施例３２に記載するものと同一であったが、但しバー
を３２０℃に維持した。６２重量％の炭素繊維を含有す
る０．１mmの厚さのテープは、すぐれた外観を有した。 【０１３９】実施例４９ 過剰の樹脂を含むある材料を含めて、実施例３２〜３８
から製造した種々のスクラップ材料片を破壊し、そして
通常のスクリュー押出機へ供給し、そして配合して、粒
体を形成した。粒体は０．２５mmまでの厚さの炭素繊維
を含有した。これらの粒体を、普通の成形技術に従い、
充填ＰＥＥＫについて標準の作業条件下に、射出成形し
た。成形物は、次表に記載のような性質を有した。ま
た、これらの性質を、普通の配合作業により製造した、
最良の入手可能な商用等級の炭素繊維充填ＰＥＥＫの性
質と比較する： スクラップ配合物 最良の商用等級 炭素繊維の重量％ ５５ ３０ モジュラス ３２GN／ｍ2 １３GN／ｍ2 引張強さ ２５０MN／ｍ2 １９０MN／ｍ2 表面品質 すぐれる すぐれる この実施例から明らかなように、本発明の生成物を普通
の加工法用の生成物に変えることができ、この生成物は
現在の技術によって得ることができる生成物よりもいく
つかの点ですぐれる。また、シートの製造、積層、フィ
ラメントの巻き取りなどの種々の長繊維作業からのスク
ラップを再生して、高い性能の材料にすることができ
る。再生可能性の特性は、炭素繊維のような高価な原料
を用いて作業するとき、大きい経済的意味を有する。 【０１４０】実施例５０ 実施例２９の方法に従って作業するときのロービング中
の最適の張力を、６０００本のフィラメントを含有する
個々のロービングにおいて、含浸前および引っ張り段階
において張力を測定することによって、決定した（１４
本のロービングを実施例２９において使用し、そして作
業の張力は実際には下記の値の１４倍であろう）。下記
の値は、特定のロービング、ポリマーの種類および使用
した装置について、最小の作業張力（ケース１）および
最大の作業張力（ケース２）であると判断した。ケース
１の値より小さい張力値を用いると、製造されたテープ
中に繊維の不整列と裂けが存在した。ケース２の値より
も大きい張力値を用いると、繊維の摩耗が観察され、そ
して解放された繊維がバンド上に蓄積した。異なる条件
（ロービング、ポリマーの種類など）の組について、得
られる値は異なるが、容易に最適化して、すぐれた品質
の生成物を得ることができた。 【０１４１】 【０１４２】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、繊維強化ペレット構造物において、 イ）繊維含有量を増加できる、 ロ）含浸ポリマーによってぬらされる個々のフィラメン
トのぬれの度合を高めることができる、 ハ）ペレット構造物を成形品となす場合、得られる成形
品の外観状態が良好となる、 ニ）ペレット構造物を成形品となす場合、フィラメント
の長さにロスが生じることがない、 などの効果を得ることができる。
レット構造物に関し、さらに詳しく述べると、熱可塑性
ポリマーと、強化用フィラメントとを含む熱成形用繊維
強化ペレット構造物に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の繊維強化ペレット構造物の製造
は、たとえば、溶媒含浸法、溶融物含浸法等を用いて実
施されている。溶融物含浸法は、たとえば、溶融物引出
成形法を包含する。溶融物引出成形法あるいは略記して
引出成形法は、ガラス繊維のトウまたはロービングを低
粘度の熱硬化性樹脂の浴に通して引いて繊維を含浸する
ことによって行うことができる。このようにして得られ
た構造物は、引き続いて、加熱によって硬化せしめられ
る。このような方法は少なくとも１０年間前から知られ
ているが、熱可塑性樹脂含浸構造物の製造に商業的にい
かなる程度にも使用されているわけでもない。この理由
は、粘稠な溶融樹脂中に通して引くとき、繊維をぬらす
のが困難であるからである。得られる製品は、ぬれに劣
る結果、許容し得ない性質を有する。 【０００３】繊維をぬらしかつ、これによって、連続し
た繊維、たとえばガラス繊維に固有の非常に高いレベル
の物理的性質を最大限に使用する基礎を提供するという
特定の方法の効率は、その方法が、理論的に達成し得る
曲げ弾性率に到達する曲げ弾性率を有する製品を提供す
る程度を測定することによって、評価することができ
る。 【０００４】理論的に達成しうる曲げ弾性率は、次のよ
うな混合物の簡単なルールを用いて計算する： ＥL ＝Ｖf Ｅf ＋Ｖm Ｅm ここで、 ＥL は、組成物の縦方向のモジュラスであり、 Ｖf は、繊維の体積分率であり、 Ｅf は、繊維の曲げ弾性率であり、 Ｖm は、マトリックスポリマーの体積分率であり、そし
て Ｅm は、マトリックスポリマーの曲げ弾性率である。 【０００５】ところで、連続ロービングの含浸にコンベ
ンショナルの高分子量の熱可塑性ポリマーの溶融物を使
用すると、高いレベルの曲げ弾性率を得ることができな
い。たとえば、米国特許第３，９９３，７２６号は、連
続したロービングを高圧下にクロスヘッド押出機中で含
浸し、ダイを通してロービングを引き、そしてロービン
グを冷却および成形して成形品を製造する改良された方
法を開示している。ポリプロピレンを用いて得られた製
品は、実施例１に示されていて、７３重量％のガラス繊
維の含量について、わずかに約６GN／ｍ2 の、すなわ
ち、理論的に達成できる値の２０％の、曲げ弾性率しか
示さないことが記載されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来の技術の問題点の認識のうえにたったもので、
特に繊維強化ペレット構造物において、繊維の含量が高
く、ポリマー溶融物によってぬらされた個々のフィラメ
ントのぬれの度合が高く、ペレット構造物から成形品を
製造する場合に得られる成形品の外観の状態が良好であ
りかつ成形品中においてフィラメントの長さにロスを生
じないような、改良された繊維強化ペレット構造物を提
供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記し
た目的を達成するための手段として、３〜１００mmの長
さを有し、そして熱可塑性ポリマーと、少なくとも３０
容量％の平行に整列された強化用フィラメントとを含む
ペレット構造物であって、該ペレット構造物が、次式
（Ｉ）により定義されるボイド含量： 【０００８】 【数２】 【０００９】が１５％未満である連続した構造物を細断
したペレットの形を有しており、そして該ペレット構造
物中に含まれる個々のフィラメントが、前記フィラメン
トを整列させて連続フィラメントのバンドを形成し、該
バンドを少なくとも１つのスプレダー表面の上を張力下
に引くことによって前記バンドとスプレダー表面との間
に形成されたニップのところで、前記フィラメントに前
記熱可塑性ポリマーの溶融物を含浸せしめることからな
る溶融物引出成形法において前記熱可塑性ポリマーによ
って実質的にぬらされているものであること、及び前記
ペレット構造物が、射出成形して、成形後に得られる成
形品中のフィラメントがランダムに分散せしめられた個
々のフィラメントの形を有しておりかつ該フィラメント
の少なくとも５０重量％が少なくとも３mmの長さを保持
しているような成形品に成形可能であること、を特徴と
する熱成形用繊維強化ペレット構造物が提供される。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明をその好ましい実施
の形態に関して詳細に説明する。なお、以下の記載で
は、本発明の理解を容易ならしめるために、本発明者ら
があわせて発明した繊維強化構造物、繊維強化組成物、
そして繊維強化成形品の説明との関連において本発明の
繊維強化ペレット構造物を説明することにする。 【００１１】本発明者らによりこのたび見い出された、
理論的に達成できるレベルに近づく曲げ弾性率レベルを
有する材料は、連続法によって製造されたものでありか
つ構造物の縦方向に延びる強化用フィラメントを構造物
の少なくとも３０容量％含有し、そしてＡＳＴＭＤ７９
０−８０に従って測定した構造物の曲げ弾性率が理論的
に達成できる曲げ弾性率の少なくとも７０％、好ましく
は少なくとも８０％であることを特徴とする、熱可塑性
ポリマーと強化用フィラメントとを含む繊維強化構造物
である。これらの構造物の層間剪断強さは、１０MN／ｍ
2 より大、好ましくは２０MN／ｍ2 より大である。この
発明における使用に好ましい熱可塑性ポリマーは、融点
が少なくとも１５０℃である結晶質ポリマーおよびガラ
ス転移点が少なくとも２５℃である非結晶質ポリマーで
ある。最適な剛性のために、熱可塑性ポリマーは、曲げ
弾性率が少なくとも１GN／ｍ2 、好ましくは少なくとも
１．５GN／ｍ2 であるべきである。 【００１２】上記した繊維強化構造物は、連続した整列
されたフィラメントを良好にぬらすことができる種々の
方法によって製造できる。これらの方法の１つにおい
て、溶融粘度が３０Ns／ｍ2 より小さく、好ましくは１
〜１０Ns／ｍ2 である熱可塑性ポリマーの溶融物中を通
して、複数の連続フィラメントを引いて、それらのフィ
ラメントを溶融ポリマーでぬらすことからなり、その
際、前記のフィラメントは引く方向にそって整列されて
いることを特徴とする、繊維強化組成物の製造法が提供
される。必要に応じて、含浸されたフィラメントを固め
て繊維強化ポリマー構造物にしてもよい。熱可塑性樹脂
の粘度は、剪断速度とともに変化し、低い剪断速度にお
けるほぼ一定の値から減少する。本願の場合、低い剪断
速度における粘度を参照する（通常ニュートン粘度と呼
ばれるもの）。この粘度は、直径１mmおよび長さ８mmの
ダイを用いる毛管粘度計を用いて便宜に測定され、そし
て溶融粘度は、１０3 〜１０4 Ｎ／ｍ2 の範囲の剪断応
力において測定される。 【００１３】驚ろくべきことには、このようなポリマー
は、満足すべき物理的性質を達成するために熱可塑性ポ
リマーの分野において通常適当であると考えられている
よりもその分子量が低いという事実があるにもかかわら
ず、強化された組成物は、極めてすぐれた物理的性質を
有している。強化された熱硬化性ポリマー組成物を引出
成形法により製造するとき、含浸浴中の熱硬化性プレポ
リマーの粘度は、繊維を良好にぬらすためには、典型的
には１Ns／ｍ2 より小である。この低い粘度値を使用で
きる理由は、プレポリマーを引き続いて熱硬化法により
固体の形態に変えることにある。これとは対照的に、熱
可塑性ポリマーは、通常、完全に重合した固体材料であ
り、そして熱可塑性ポリマーを加熱して溶融することに
よってのみ液体の形態で得られる。しかしながら、許容
しうる物理的性質を有するコンベンショナルな高分子量
のポリマーの溶融粘度は、通常、１００Ns／ｍ2 を超え
る。このように高い粘度の溶融物を用いる引出成形法
で、繊維の適切なぬれを得ることは不可能である。溶融
物の温度を上げることにより、溶融粘度をある程度下げ
ることができるが、熱可塑性ポリマーの分解温度を下回
る温度下において可能な粘度の低下は、通常不十分であ
る。 【００１４】十分に低い溶融粘度を与えるのに十分に低
い分子量を有する熱可塑性ポリマーを使用して、引出成
形法において繊維を適切にぬらすと、驚ろくべきこと
に、高強度の製品が得られる。したがって、溶融粘度が
３０Ns／ｍ2 より小さく、好ましくは１〜１０Ns／ｍ2
の間である熱可塑性ポリマーの溶融物を通して、複数の
連続フィラメントを引いて、それらのフィラメントを溶
融ポリマーでぬらすことによって得られ、その際、それ
らのフィラメントが引く方向にそって整列されているこ
とを特徴とする、繊維強化熱可塑性組成物が提供され
る。製造された繊維強化構造物は、１５％未満、好まし
くは５％未満のボイド含量を有するべきである。 【００１５】「連続繊維」または「複数の連続フィラメ
ント」という用語は、採用する処理条件下で、処理を実
施不能とする頻度での破断を伴うことなく、溶融ポリマ
ー中を引っ張るのに十分な強度のロービングまたはトウ
を形成するために十分な長さを繊維が有しているよう
な、任意の繊維製品を意味する。適当な材料は、ガラス
繊維、炭素繊維、ジュートおよび高モジュラスの合成ポ
リマー繊維である。後者の場合において、ポリマー繊維
は、処理を乱す破断を起こさないでポリマー溶融物中を
引っ張ることができるのに十分な強さを有するという条
件を満足することが重要である。破断を伴なわずに含浸
系を通して引っ張られるのに十分な強度を有するために
は、繊維製品の連続繊維の大部分が１つの方向に向けら
れていて、繊維製品が、連続繊維の大部分を整列させ
て、溶融ポリマー中を通して引っ張られるべきである。
不規則に配置された連続繊維から構成されたマットのよ
うな繊維製品は、繊維の少なくとも５０容量％が引く方
向に整列されている繊維構造物の一部分を形成しないか
ぎり、本発明における使用に不適当である。 【００１６】連続繊維は、溶融ポリマー中を通して引か
れるのに十分な一体性をもついかなる形態であることも
できるが、便利には、実質的にすべての繊維が束の長さ
に沿って整列されているような個々の繊維またはフィラ
メントの束（以後“ロービング”と呼ぶ）から成る。こ
のようなロービングを任意の数で使用することができ
る。商業的に入手できるガラスロービングの場合におい
て、各ロービングは、８０００本もしくはそれ以上まで
の連続したガラスフィラメントから成ることができる。
６０００本もしくはそれ以上までの炭素繊維を含有する
炭素繊維テープを使用してもよい。ロービングから織っ
た布帛もまた本発明における使用に適している。連続フ
ィラメントは、任意のコンベンショナルの表面サイズ
剤、とくに繊維とマトリックスポリマーとの間の結合を
最大にするように設計されたサイズ剤で処理されていて
もよい。 【００１７】本発明の使用により可能となる高レベルの
曲げ弾性率を達成するためには、連続フィラメントの表
面のできるだけ多くが溶融ポリマーでぬらされることが
必要である。したがって、繊維が複数のフィラメントか
ら成るようなところでは、繊維を構成する個々のフィラ
メントの表面が、最適の効果を得るため、ぬらされなく
てはならない。フィラメントが表面サイズ剤あるいは定
着剤で処理されているところでは、サイズ剤が介在する
ため、ポリマーは、繊維またはフィラメントの表面と直
接に接触しないであろう。しかしながら、繊維とサイズ
剤との間およびサイズ剤とポリマーとの間において良好
な接着が達成されるかぎり、本発明の製品は、高い曲げ
弾性率を有し、そしてサイズ剤は、一般に、得られる性
質を高めるであろう。 【００１８】上記した方法において用いられる熱可塑性
ポリマーは、溶融物が３０Ns／ｍ2未満、好ましくは１
０Ns／ｍ2 未満の粘度を有するかぎり、溶融して凝集性
の塊を形成するいかなるポリマーであってもよい。強化
組成物において許容しうる物理的性質を達成するため
に、溶融粘度は、１Ns／ｍ2 を越えることが好ましい。
先に示したように、要求された溶融粘度範囲におけるポ
リマーの選択は、主としてポリマーの分子量に従う。適
当なポリマーの例は、熱可塑性ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアリーレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
シド／ポリスチレンブレンド、ポリエーテルエーテルケ
トンおよびポリエーテルケトンである。種々のその他の
熱可塑性ポリマーを本発明の方法に使用できるが、たと
えばポリエチレンのようなポリマーはこのような高強度
の組成物を与えないであろう。 【００１９】ロービングの繊維を含浸する方法におい
て、適切なぬれを達成するために適当な溶融粘度のポリ
マーを使用することに加えて、ロービング中への溶融物
の浸透を最大にすることが必要である。これは、ロービ
ングを個々の構成繊維に、たとえば、ロービングが溶融
ポリマー中へ入る前にロービングへ静電荷を加えるか、
あるいは、好ましくは、ロービングが溶融ポリマー中に
存在する間、ロービングを広げて構成フィラメントに分
離することによって、できるかぎり分離することによっ
て行うことができる。このことは、ロービングを張力下
に少なくとも１つの、好ましくはいくつかの、スプレダ
ー表面の上に通すことによって、便宜に達成される。開
繊され、ポリマーで含浸された繊維に、たとえば、含浸
されたロービングを溶融物からダイを通して引くことに
よって前記の開繊された繊維を固めることによって、さ
らなる仕事を加えると、ぬれの一層の向上が得られる。
このダイは、含浸ロービングに望むプロフィルを有する
ことができ、あるいは、ポリマーがなおも流動性を有す
る間、含浸ロービングを追加のサイジングダイに通過さ
せることができる。驚ろくべきことには、もしもこのダ
イを冷却して満足すべきサイジングおよびダイ内のスム
ーズな通過を達成すると、有利である。含浸ロービング
が浴から平らなシートの形で排出されるとき、このシー
トを一対のローラーの間に通すことによって、さらなる
仕事を加えることができる。 【００２０】ロービングを含浸浴中に通して引っ張るこ
とができる速度は、個々の繊維は適切にぬらされるべき
であるという要件に依存している。このことは、大きい
程度に、溶融ポリマーの浴を経る通路の長さ、とくにロ
ービングが浴中で受けるであろう機械的拡大作用の程度
に依存するであろう。本発明の方法において達成できる
速度は、熱硬化性物質の引出成形法において達成できる
速度に少なくとも匹敵可能である。なぜなら、引出成形
法は、含浸工程後に必要な化学反応を完成するために要
する時間によって制限を受けるからである。 【００２１】１つの好ましい実施態様において、ロービ
ングを開繊するためにロービングをその上で引くスプレ
ダー表面は、ロービングの含浸に使用すべき特定のポリ
マーの融点以上の温度にスプレダー表面を加熱するため
の外部熱入力部を装備している。この手段により、スプ
レダー表面の局所領域におけるポリマーの溶融粘度は、
含浸浴の大部分におけるポリマーのそれよりもかなり低
い値に維持されうる。この方法の利点は、ポリマーの非
常に小さい部分を比較的高い温度に昇温し、これによっ
て浴中のポリマーの主要部分が分解する危険を最小にし
て、低い含浸粘度を得ることができるということにあ
る。このことにより、浴中へのポリマー供給物は連続的
に補充されるので、一部のポリマーは所定の処理期間
中、ほとんど制限されない期間にわたって浴中に残留す
ることが可能であるという事実から発生する問題が大き
く軽減される。したがって、処理期間の開始時に存在す
るポリマーのあるものは、処理期間の終了時になおも浴
中に存在することがある。浴中のこの長い滞留時間にか
かわらず、このようなポリマーは、浴中のポリマーの全
体が浴全体を通じて低粘度を得るように高温にさらされ
るという場合よりも、きびしくない熱履歴を受けるであ
ろう。 【００２２】局所加熱法のさらなる利点は、熱安定性に
劣るポリマーを使用できるということである。さらに、
低い全熱履歴から生ずる低い劣化は、より低い粘度の溶
融物の生成により高い温度を局所的に使用可能とするの
で、分子量のより高い樹脂を使用できる。含浸浴へのポ
リマーの供給物は、外部加熱要素によるかもしくは内部
に配置された加熱されたスプレダー表面により、浴中で
溶融されるポリマー粉末の形であることができ、あるい
は、別法として、浴に溶融ポリマーを、たとえば、普通
のスクリュー押出機を使用して、供給することができ
る。もしも浴が加熱されたスプレダー表面を備えるなら
ば、押出機から送られるポリマー溶融物は、できるだけ
低い温度にして熱分解を最小にすべきである。溶融供給
物の使用は、開始が容易であり、温度制御が良好であ
り、そして、とくに非常に薄い構造物を製造するとき、
種々の処理上の問題を生ずる未溶融のポリマーの塊の形
成が回避される、という利点を有する。 【００２３】含浸された繊維生成物は、その生成物を固
めるための手段、たとえばサイジングダイに通して引く
ことができる。このダイの温度は、この方法に対して重
要な効果を奏することがわかった。熱ダイを使用してダ
イ中の摩擦を最小にしかつ固化を促進すべきであること
が予測されるところであるが、判明したところによる
と、使用されるポリマーの融点以上の温度に保持された
ダイは、生成物がダイを通して引かれるとき、並はずれ
た粘着スリップの挙動を引き起こす。冷却されたダイを
使用すること、そしてダイに入る引出成形部分の表面温
度がポリマーの軟化温度よりも２０℃より高くない温度
にあることを確保することが好ましいことが判明した。
「軟化温度」とは、ポリマーを焼結できる最低温度を意
味する。これは、含浸浴とダイとの間の通路においてレ
ースに空気を吹付けることにより、および／またはダイ
を含浸浴から隔置することにより、達成できる。もしも
引出成形部分を加熱し過ぎると、生成物がダイに入ると
きにポリマーが絞り出される。このことは、ダイへの入
口に付着物を残し、そしてこの付着物が蓄積しかつ、引
出成形部分がダイを通過するとき、その部分に筋をつけ
ることがある。引出成形部分は、ポリマーの軟化点より
低い温度に冷却すべきではない。なぜなら、生成物をサ
イジングダイで成形することはあまりにも困難であるか
らである。 【００２４】繊維強化生成物の寸法は、必要に応じて変
更することができる。薄いシートは、繊維が隣接した関
係でバンドを形成するように、多数のロービングをスプ
レダー表面の上に通すことによってそれらのロービング
の繊維を分離することによって、製造することができ
る。繊維を固めるためにダイを使用したとき、構造物
は、サイジングダイの断面の形をとるであろう。このこ
とによって、任意の要求される厚さ、たとえば０．２５
mm〜５０mmの厚さまたは線状プロファイルの物品を形成
できる。固めるための手段が少なくとも１対の回転ロー
ラーから形成されたニップを含むとき、０．０５mmもし
くはそれ以下の厚さを有するシートを製造できる。 【００２５】繊維強化構造物を製造するさらなる方法に
おいて、使用される熱可塑性ポリマーが３０Ns／ｍ2 を
有意に超える溶融粘度を有するときでさえ、満足し得る
ぬれを達成できるということがわかった。したがって、
複数の連続フィラメントに張力を加えかつそれを整列さ
せて隣接フィラメントのバンドを形成し、このバンドを
加熱されたスプレダー表面の上に、バンドとスプレダー
表面との間にニップが形成されるようにして通し、熱可
塑性ポリマーの供給をそのニップのところで維持するこ
とを含み、その際、スプレダー表面の温度は、連続フィ
ラメントがその上を引かれるとき、連続フィラメントを
ぬらすことができる粘度のポリマー溶融物を形成するの
に十分に高いような、繊維強化組成物を製造するための
方法が提供される。ニップの先端におけるポリマー溶融
物は、３０Ns／ｍ2 より小さい粘度を有することが好ま
しいが、スプレダー表面へ供給すべきフィラメントへか
かる高い逆張力は、ニップ領域におけるポリマーの含浸
が好適であることを保証し、その結果、３０Ns／ｍ2 よ
り有意に高い粘度においてく含浸されたバンドを製造す
ることを可能とする。こうして、この方法は、熱可塑性
ポリマーの引出成形法において使用できるポリマーの分
子量を最大とする手段を提供する。 【００２６】この方法の１つの実施態様において、連続
フィラメントは、ロールまたはリールから一連のスプレ
ダー表面、たとえばロッドの表面上へそれらのフィラメ
ントを引張ることによって、最も適当に張力を加えら
れ、そして整列される。これにより、フィラメントの束
はできるだけばらばらに、かなりの張力下に個々のフィ
ラメントに広げられることができる。これらのフィラメ
ントは、加熱されたスプレダー表面の上を通るとき、案
内されて隣接フィラメントのバンドを形成する。スプレ
ダー表面の形状およびフィラメントバンドとスプレダー
表面との接触角度は、バンドと加熱されたスプレダー表
面との間にニップが形成されるようにすべきである。熱
可塑性ポリマーの粉末をニップへ供給し、そして加熱さ
れたスプレダー表面を、熱可塑性ポリマーを溶融するの
に十分な温度に維持する。加熱されたスプレダー表面の
上をバンドが通過するとき、溶融物がバンドの繊維を含
浸させ、ぬらす。 【００２７】この方法は、さらに、少なくとも１つの追
加の加熱されたスプレダー表面を準備し、このスプレダ
ー表面とともに少なくとも部分的に樹脂含浸された繊維
のバンドで第２のニップを形成し、この第２のニップに
よって、ポリマーの追加の供給物を繊維のバンド中に含
浸できるようにすることにより、変更することができ
る。部分的に含浸されたバンドのいずれか一方の表面を
用いて、ニップの作用面を形成することもできる。 【００２８】強化された構造物中のポリマーの量は、バ
ンドに加える張力およびバンドが加熱スプレダー表面と
接触する通路の長さによって大きくコントロールされ
る。こうして、バンドが高い張力下にありかつスプレダ
ー表面と実質的な表面で接触しており、その結果バンド
がスプレダー表面に対して強く押しつけられるとき、強
化構造物のポリマー含量は、低い張力／短かい接触通路
の条件下よりも少ないであろう。 【００２９】含浸を改良するかもしくは表面仕上げを改
良するために用いられる、加熱されたスプレダー表面お
よび任意の引き続く加熱または冷却された表面は、好ま
しくは円筒形のバーまたはローラーの形である。たとえ
ば、第１の含浸表面は自由に回転するローラーであるこ
とができ、このローラーは、バンドにより、バンドの速
度で回転させられ、その結果溶融物による含浸またはサ
イジング前の繊維の摩耗を最小値に減少するようにする
ことができるであろう。第１ロールが繊維の移動方向に
繊維の速度までにおいて回転する（自由にあるいは駆動
されて）とき、バンド上におけるルーズな繊維の蓄積が
この系を通じて実施されることが観察された。このセル
フクリーニング作用は、バンドを分割させうる第１ロー
ルにおける繊維の蓄積を防ぐ上で、とくに有効である。
バンドが一部の溶融ポリマーを取り込んだ後、好ましく
はバンドの他方の側面上に追加の溶融ポリマーが第２の
自由に回転可能な加熱された表面により供給された後、
繊維は、摩耗を受ける傾向が非常に少なく、そして繊維
のぬれを改良するための処理に付されることができる。
こうして、ポリマー含有バンドは、バンドの移動方向と
反対方向に駆動される少なくとも１つのローラーの上を
通過させて、バンドへの局所的仕事の入力を増加しかつ
ぬれを最大にすることができる。一般に、ぬれの程度お
よびこの方法の速度は、仕事の入力が存在する表面の数
を増加することにより増加できる。 【００３０】溶融ポリマーの浴の使用を必要とする方法
に比べて、繊維のバンドを使用してニップを形成する方
法が奏することのできるほかの利点は、分解の危険を減
少することにある。したがって、繊維のバンドとスプレ
ダー表面との間のニップ中に存在するポリマーは比較的
に少量であるため、多量のポリマーを長期間高温に保持
しなくてよい。ポリマーがニップへ供給される位置にス
クレーパーブレードを設置して、処理の間に蓄積しかつ
熱分解を受けることがある過剰のポリマーを除去するこ
とができる。 【００３１】前述の方法の生成物が薄い強化されたシー
トとして要求されるとき、ニップにおける含浸により製
造された生成物を、加熱または冷却された追加のローラ
ーの上または間を通過させることによってさらに処理し
て、含浸を改良し、あるいはシートの表面仕上げを改良
することができる。薄いシートは、その一方の側面が他
方の側面よりも多量のポリマーを含有するとき、カール
する傾向がある。これは、ローラー系における最後のロ
ーラーに近接して調整可能な加熱されたスクレーパーを
配置して、シートの表面上の過剰のポリマーを除去する
ことによって、避けることができる。スクレーパーバー
は、ポリマーの融点をちょうど超える温度であるべきで
ある。たとえば、含浸帯域において約３８０℃の温度に
達するポリエーテルエーテルケトンの場合において、ス
クレーパーバーの温度は約３５０℃であるべきである。 【００３２】次いで、含浸されたバンドは、最終製品の
意図する形状および目的に依存して、さらに処理するこ
とができる。含浸されたバンド中の開繊されたフィラメ
ントは、たとえば、ダイに通して一緒に引いて、含浸さ
れたバンドよりもかなり大きい厚みをもったプロファイ
ルとすることができる。制限された量の成形をこのよう
なダイにおいて実施して、成形されたプロファイルを得
ることができる。 【００３３】前述の方法の含浸された生成物は、連続な
生成物を必要とする成形加工法におけるその後の使用の
ため、ロールに巻くか、あるいはその後に続く成形加工
のため、長尺物に細断することができる。連続した長尺
物は、たとえば、熱軟化した生成物をフォーマーのまわ
りに巻くことにより、あるいは、たとえば、生成物のテ
ープまたはストリップからマットを織製することによ
り、物品の製作に使用できる。含浸生成物は、整列され
た繊維が３mmから１００mmまでの長さを有するペレット
または粒体に細断することができる。これらのものは、
常用の成形法または押出法に使用できる。 【００３４】ガラス繊維を使用するとき、生成物の物理
的性質を最高にするため、本発明の生成物の繊維含量
は、生成物の少なくとも５０重量％である。繊維含量の
上限は、ロービングの個々の繊維をぬらすのに要するポ
リマーの量によって決定される。一般に、２０重量％よ
り少ないポリマーを用いてすぐれたぬれを達成すること
は困難であるが、すぐれた結果は、本発明の方法を使用
して、３０重量％のポリマーを繊維強化組成物に混入す
ることによって得ることができる。 【００３５】バンドと加熱スプレダー表面とによって形
成されたニップにおいて隣接したロービングのバンドを
含浸する方法によって形成された、本発明の生成物は、
通常、材料のバンドまたはシートとして含浸系を引っ張
られるであろう。これにより、多くの用途に有用な中間
体が得られる。薄いバンドまたはシート、すなわち０．
５mmより小さくかつ０．０５mmより大きい厚さのものが
とくに有用であり、そして融通性がある。 【００３６】テープは、タビー織または朱子織（これら
の用語は、織物の分野で使用されており、そして百科辞
典ブリタニカの“Ｗｅａｖｉｎｇ”（織物）の項に記載
されている）を用いて織製した物品を形成するのにとく
に有用である。朱子織は、本願明細書の実施例に示すよ
うに、とくに良好な製品を与える。極めて高い性能を有
する織物は、本発明に従って製造されかつ幅が厚さの少
なくとも１０倍であるテープを用いて得られる。１つの
重要な用途は、薄い強化されたシートとしてであり、こ
のシートは、多数枚の強化されたシートのプライから、
強化された物品を形成するために使用することができ、
その際、各層の強化材を層の平面内において選択された
方向に配置し、そして層のポリマーを融合させるのに十
分な温度において層を圧縮する。層は、融合工程の間ま
たはその後に型内で成形できる平らなシートとして使用
することができ、さもなければ、成形マンドレルに巻く
かまたはその上で成形し、融合工程後、マンドレルの形
状を有する物品を得ることができる。 【００３７】強化用フィラメントを成形マンドレル上に
巻き、そしてフィラメントの層の間にポリマーフィルム
の層をはさみ込み、引き続いてポリマーフィルムを融合
することによって、強化された成形品を製造すること
は、たとえば、英国特許第１，４８５，５８６号明細書
に開示されているように、すでに知られている。本発明
は、このような方法よりもすぐれている。主要な利点
は、高いコストの予備形成したポリマーフィルムの使用
が回避できること、バンドの張力によりポリマーの含量
をコントロールすることができるので、種々の厚さのフ
ィルムを用意することが回避できること、そして本発明
の方法の連続的性質から誘導される利点、である。 【００３８】本発明の引出成形品は、また、適当な寸法
に細断して、ポリマー材料から成形した成形品を選択的
に強化するのに適しており、その際に用いられる方法に
おいて、本発明による生成物から成る少なくとも１つの
予備形成された要素を型内に配置して、仕上げた成形品
の選択部分を強化し、そしてポリマー材料をその場の強
化材のまわりに成形して造形品を形成する。 【００３９】本発明は、繊維の強化材を成形品中に配置
させて、成形品が使用時に受ける応力に関して最大の効
果を得ることができるばかりでなく、また、このような
高い強度の物品を別の方法で製造するとき直面する加工
の問題を克服する。とくに、この方法は、溶融粘度が１
００Ns／ｍ2 もしくはそれ以上である普通の熱可塑性ポ
リマーを使用して高い生産性の射出成形法により、この
ような強化物品を製造するために用いることができる。 【００４０】ある用途において、予備形成した要素を、
それが可撓性である温度において使用し、その結果、た
とえば加熱軟化された予備形成要素を型のインサートに
巻きつけることによって、それを型内にいっそう容易に
配置できるようにすることは、有利であろう。用いられ
る成形法は、成形品を型内でポリマー材料から形成する
いかなる方法であってもよい。ポリマー材料は、型の内
部に、射出成形法におけるように、溶融物として、ある
いは、圧縮成形法におけるように、粉末として、導入す
る熱可塑性材料であってよい。「圧縮成形法」という語
には、溶融せずにポリマー粉末を圧縮し、引き続いてこ
の「生の」成形品を型外で焼結する方法が包含される。
型内で成形される熱可塑性ポリマー材料は、型内に、た
とえば、熱または化学的活性化剤もしくは開始剤の作用
下に完全に重合するまで保持される、１種類もしくは複
数種類のモノマーまたは部分的に重合した媒体を導入す
ることによって、誘導することもできる。 【００４１】予備形成したインサートのまわりに成形さ
れるポリマーは、予備形成インサートを含浸するために
使用したポリマーと同一であるか、あるいはそれと少な
くとも相容性であることが好ましい。前述の方法により
得られる含浸生成物は、含まれる強化用繊維が少なくと
も３mm、好ましくは少なくとも１０mmの長さを有するペ
レットまたは粒体に細断する場合において特別の実用性
をもたらすことができる。これらの生成物は、射出成形
のような常用の成形加工法に使用することができ、そし
てペレットの形をとっている先行技術の生成物よりもす
ぐれている。なぜならば、ペレット中の繊維の長さは、
先行技術の生成物を使用するときよりも、非常に大きい
程度に保持されるからである。このより大きい繊維長さ
の保持は、前述の方法の使用から生ずるポリマーによる
すぐれたぬれのおかげで、本発明の生成物中の個々の強
化用フィラメントへ付与される保護が大きい結果である
と信じられる。 【００４２】本発明のこの面は、とくに重要である。な
ぜなら、これは、強化物品を、たとえば射出成形のよう
な融通性のある作業で形成することを可能とし、射出成
形はスクリュー押出法を用いて供給材料を溶融しかつ均
一にし、繊維長さは驚ろくほどに高度に保持され、結局
物理的性質が向上するからである。こうして、本発明の
生成物は、スクリュー押出しを用いる成形加工法から成
形品を得ることを可能とし、この成形品は長さが少なく
とも３mmの繊維を少なくとも５０重量％、好ましくは少
なくとも７０重量％含有する。これは、商業的に入手で
きる強化された製品から通常に得られるものよりもかな
り長い。短かい長さのもの、すなわち２〜１００mmの本
発明の強化生成物を溶融しかつ均質にすることによって
成形品を形成するための別の方法は、カレンダー加工に
よるものである。たとえば、シート製品はこの方法で製
造できる。 【００４３】射出成形に適する本発明の生成物は、直接
使用するか、あるいは他の熱可塑性生成物のペレットと
ブレンドすることができる。これらの他の生成物は、分
子量が高い以外同じポリマーであることができ、あるい
は、異なるポリマーの存在が組成物の性質の全体のバラ
ンスに悪影響を及ぼさないかぎり、異なるポリマーであ
ることができる。他の生成物は、充填材のないポリマー
であってもよく、あるいは粒状または繊維状の充填材を
含有してもよい。常法で製造された強化成形用粉末、す
なわち長さが約０．２５mmまでの強化用繊維を含む成形
用粉末を含有する材料とのブレンドは、とくに適当であ
る。なぜなら、短かい強化用繊維は、本発明の生成物か
ら提供される長い繊維ほど効果的に寄与しないが、ブレ
ンドの全体の強化用繊維の含量を高く保持できるからで
ある。 【００４４】連続引出成形物の細断された形状は、同時
係属中の英国特許出願第８１０１８２２号に記載される
方法に対する供給原料としてもまた非常に有用である。
この英国特許出願の方法において、繊維強化成形品は、
少なくとも５mmの長さの繊維の担体として硬化可能な流
体を含む組成物を、ダイに通し、これによって、押出物
がダイを去るとき、繊維を緩和させて押出物を膨張し
て、繊維が不規則に分散している解放繊維構造物を形成
し、そして担体が流動状態にある間、製造された多孔質
構造物を圧縮して成形品にすることによって、製造され
る。 【００４５】「硬化可能な」という語は、押出しのとき
生ずる不規則な配向状態に、流体が繊維を保持するよう
な形態に流体が「固化」されることを意味する。こうし
て、たとえば、硬化可能な流体は、溶融状態で押出し、
次いでそれが凍結するまで冷却することによって固化す
る溶融した熱可塑性材料であることができる。好ましく
は、膨張した押出物は、多孔質押出物を成形品に圧縮す
る手段を有する型チャンバーの内部へ直接的に押出し、
そして、押出物が固化されるかあるいは固化する前、押
出し物を圧縮して成形品に加工する。 【００４６】この方法で形成した押出し物は、不規則に
分散した繊維を含有するので、成形品中の繊維の配向の
みが、圧縮プロセスの結果生じたものである。この方法
は、高い繊維の配合量、すなわち３０容量％を上回る繊
維において使用できる。繊維の破断はほとんど起こらな
いので、製品のすべての方向において測定して、極めて
高い強度を有する成形品を得ることができる。 【００４７】本発明の引出成形生成物を少なくとも５m
m、好ましくは少なくとも１０mmの長さに細断すること
によって得られるペレットが有利である。長さの上限
は、生成物を溶融する押出機へ供給する材料において直
面する問題の程度によって決定される。少なくとも５０
mmまでの長さを用いることができるが、その長さが大き
いと、破断する繊維の量が増加するので、大きい繊維長
さの利点は、部分的に損なわれる。 【００４８】ロービングの適切なぬれを達成するため
に、比較的に低分子量のポリマー、たとえば、３０Ns／
ｍ2 を下回り、好ましくは１０Ns／ｍ2 を下回る溶融粘
度のポリマーを使用することが必要であり、そして、こ
のような生成物がかかる高レベルの物理的性質をもつこ
とは驚ろくべきことであるが、本発明は、組成物中のポ
リマーの分子量を既知の方法により増加させるような後
続の処理工程を排除するわけではない。このような技術
として、縮合ポリマーの場合における固相重合、架橋剤
の使用または照射技術を包含する。架橋剤を使用して分
子量を増加する場合において、これらを組成物中に均質
に混合することが必要である。これは、それらが含浸の
間にすでに存在する場合にのみ実施可能であるが、この
ような場合において、ぬらす工程の完了前に架橋剤が活
性化されないように注意しなくてはならない。 【００４９】 【実施例】以下、典型的な実施例を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではないことを理解されたい。実施例１ テレフタル酸の２０重量％がイソフタル酸で置換されて
おり、そして下記の表１に記載する固有粘度値を有す
る、ポリエチレンテレフタレートのコポリマーを使用し
て、ほぼ２９０℃の温度の浴中でポリマー溶融物を調製
した。１６０００本の個々のフィラメントを含有するガ
ラスのロービングを、溶融したポリマー中を通して、浴
中に配置された１つのスプレダーの上を、３０秒の浴中
滞留時間を与える３０cm／分の速度で、引いた。含浸さ
れたロービングを浴壁中の直径３mmのダイを通して引
き、次いで冷却した。 【００５０】溶融物の粘度とポリマー供給原料および強
化された組成物中のポリマーの固有粘度を測定した。繊
維のぬれの程度とボイド含量を、含浸された生成物の完
全にぬれた長さの重量を、未知のぬれの程度の生成物の
同じ長さと比較することによって、評価した。完全にぬ
れた対照材料は、完全に透明な生成物が得られるよう
に、低い粘度の溶融物を非常に遅い速度で引出成形する
ことによって得た。こうして、完全にぬれた標準を、透
明でありかつぬれに好適なパラメーターを最適にする条
件下で製造したところの試料であるとした。下記の表１
に記載したぬれの程度の値は、次の関係式から導びかれ
る： 【００５１】 【数３】 【００５２】ここで、Ｍ0 ，Ｍ1 そしてＭ2 は、それぞ
れ、前記定義に同じである。なお、ボイド含量（％）
は、先に示したように、ぬれの程度の値を１００％から
減ずることによって得ることができる。生成物の強さ
は、６４mmのスパンを横切って配置した３mmのロッドの
試料を曲げて破壊するのに要する力を測定することによ
って、評価した。得られた結果を次の表１に記載する。 【００５３】 【表１】 【００５４】実施例２ 実施例１において使用した０．４５dl／ｇの固有粘度を
有するポリマーをある範囲の溶融物温度および引っ張り
通過速度にわたって評価した。得られた結果を次の表２
に記載する。 【００５５】 【表２】【００５６】実施例３ ２８０℃において６Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するＰＥＴ
ホモポリマーを、実施例１に記載するように、直径１７
μｍのフィラメントから構成されたガラス繊維を２８０
℃で使用して、単一スプレダー棒および３０cm／分の線
速度を用いて、引出成形して、直径ほぼ３mmの引出成形
棒を得た。生成物のガラス含量は、浴へ供給するロービ
ング中のストランドの数を変えることによって変更し
た。曲げ弾性率および破壊時の力を、６４mmのスパンを
用いてガラス含量の関数として決定した。得られた結果
を次の表３に記載する。 【００５７】 【表３】 【００５８】これらの結果は、範囲が５０〜６５重量％
のガラス含有量において弾性率および強度が近似プラト
ーであることを示す。実施例４ コンベンショナルグレードのポリプロピレンは、より低
い剪断速度において１００Ns／ｍ2 を超える粘度を有
し、そして引出成形により好適に加工されない。たとえ
ば、“Ｐｒｏｐａｔｈｅｎｅ”ＨＦ１１、すなわちポリ
プロピレンホモポリマーの溶融粘度は、低い剪断速度に
おいて２８０℃で約３０００Ns／ｍ2 であり、そして２
３０℃で約１００００Ns／ｍ2 である。引出成形に適当
なポリマーを調製するために、“Ｐｒｏｐａｔｈｅｎ
ｅ”ＨＦ１１を０．１％のステアリン酸カルシウム、
０．１％の“Ｉｒｇａｎｏｘ”１０１０および０．５％
の“Ｌｕｐｅｒｃｏ”１０１ＸＬ（“Ｌｕｐｅｒｃｏ”
１０１ＸＬは炭酸カルシウムとともに分散した有機過酸
化物である）と配合して、分解が起こるようにした。こ
の配合物を、３０cm／分で単一スプレダーを使用して２
３０℃および２９０℃の温度において引出成形した。２
３０℃（溶融粘度３０Ns／ｍ2 ）において、ぬれは劣っ
ていた。２９０℃（溶融粘度１７Ns／ｍ2 ）において、
ぬれは適度であった。 【００５９】実施例５ 相対粘度が０．３である“Ｖｉｃｔｒｅｘ”ポリエーテ
ルスルホンの試料を、実施例３において使用したガラス
繊維とともに４０５℃、２１cm／分において単一スプレ
ダーバーを用いて引出成形して（３０Ns／ｍ2 の溶融粘
度）、適度にぬれた引出成出物を得た。より低い温度に
おいて、粘度が高いとき、試料はぬれに劣っていた。 【００６０】実施例６ ロービングのぬれは、スプレダーバーの数により明りょ
うに影響を受け、そして、同じ作業条件の下で、スプレ
ダーの数の増加により、任意のぬれの程度について線速
度の増加を達成できる。実施例３において使用したガラ
ス繊維を、２８０℃でＰＥＴホモポリマーを使用し、単
一スプレダーおよび２０cm／分の速度を用いて引出成形
して、完全にぬれた生成物（透明）を得た。これらの条
件下の浴中の滞留時間は、約３０秒であった。３個のス
プレダーを使用すると、線速度を１２０cm／分に増加し
て、透明なよくぬれた引出成形物を得ることができた。
これらの条件下の滞留時間は、約１０秒であった。 【００６１】実施例７ 数種類のポリマーを実施例１の一般的手順に従って使用
して、１６０００本のフィラメントを含有するガラスロ
ービングから引出成形部分を製造した。ロービングを溶
融ポリマー内を１個のスプレダーバーの上を通して１５
cm／分の速度で引いて、各場合に約６５重量％のガラス
を含有する生成物を得た。使用したポリマー、用いた溶
融温度、それらの温度における溶融粘度および得られた
性質を次の表４に詳しく記載する。 【００６２】 【表４】 【００６３】ポリエチレンテレフタレートの場合におい
て、引く速度を約１５cm／分以上に増加して、物理的性
質へのボイド含量の影響を調べた。下記の表５に、製造
した直径３mmのロッドについて測定した性質を記録す
る。これらのデータが示すように、約５％より少ないボ
イド含量は、すぐれた性質を与える。 【００６４】 【表５】 【００６５】実施例８ 炭素繊維で強化されたポリエーテルケトンの試料を、６
０００本の個々のフィラメントを含有する炭素繊維のテ
ープを溶融したポリエーテルケトンの浴中を通して４０
０℃の温度および２５cm／分の速度で引くことによって
製造した。８０GN／ｍ2 の曲げ弾性率、１２００MN／ｍ
2 の破断応力および７０MN／ｍ2 の層間剪断応力を有す
る生成物が得られた。 【００６６】実施例９ この実施例は、引出成形物の機械的性質が繊維の体積分
率および樹脂の種類とともにどのように変わるかを明ら
かにするためのものである。試料を固定した体積濃度で
比較した。ポリプロピレンを主成分とする複合体の低い
曲げ強さは、剛性に劣る樹脂の圧縮モードにおいて破壊
する傾向を反映する。ポリプロピレン樹脂は約１GN／ｍ
2 のモジュラス（弾性率）を有するが、ポリエチレンテ
レフタレートは約２GN／ｍ2 のモジュラスを有する。引
出成形物は、実施例１の一般手順に従い、好ましい粘度
レベル、約３Ns／ｍ2 の樹脂を用いて製造した。 【００６７】 【表６】【００６８】この実施例が示すように、高い圧縮強さを
必要とする用途に、高いモジュラスの樹脂が明らかにす
ぐれる。実施例１０ ＰＥＴ中の６４重量％のガラスの試料を引出成形して、
幅６mm×厚さ１．４mmのテープを作成した。このテープ
を再溶融し、直径４５mmのフォーマー上に張力下に巻
き、フォーマー上で固め、次いで放冷した。冷却後、フ
ォーマーを抜き取ってフィラメントの巻物の管を得た。
４mmまでの厚さを異にする管をこのようにして巻いて形
成した。 【００６９】実施例１１ ６４重量％のガラスを含有するＰＥＴを主成分とする直
径３mmの一軸配向引出成形試料を再溶融し、そして繊維
がらせん形になるように加撚した。これらの加撚したロ
ッドを曲げ試験し、そして剛性破壊力および破損までの
合計仕事を測定した。破損の合計仕事は、破損までの力
変形曲線の下の面積として決定し、そして、便宜上、こ
こで加撚していない対照試料の下の面積の関数として表
わす。 【００７０】 【表７】 【００７１】上記の結果から認められるように、１１°
において、剛性および破壊力のわずかに１０％の減少が
存在し、一方破損までの合計仕事は３０％増加して、性
質のバランスが改良される。２３°において、剛性およ
び強さの両方は約６０％減少し、そして破損の仕事は６
０％増加するだけである。これにより、最適な加撚は１
１°程度であることが示される。 【００７２】熱可塑性材料の引出成形物は、後成形を容
易に行うことができるため、このエネルギー吸収機構の
利点が得られるので、熱硬化性引出成形物よりも適当で
ある。実施例１２ ＰＥＴ中に５０容量％のガラス繊維を含有する直径３mm
の引出成形物を２８０℃で溶融し、次いで一緒に編組し
た。この編組した生成物は、一軸方向に整列した材料よ
りも剛性に劣るが、衝撃破損の試験において、より多く
のエネルギーを吸収した。 【００７３】実施例１３ ＰＥＴ中に５０容量％（６４重量％）のガラス繊維を含
む材料から形成した、ほぼ１．４mmの厚さおよび６mmの
幅の平らなテープを、解放（オープン）タビー織で一緒
に織った。得られた織物の４層を一緒に積み重ね、２８
０℃で圧縮成形して３mmの厚さのシートを製造した。こ
のシートは、次のような性質を有した： * 多少低い値は、織物の自然の配向に対して４５°の角
度において期待されるであろう。 【００７４】実施例１４ 種々の引出成形物の試料を常用の射出成形物の型内に配
置し、そして相容性ポリマーをそれらのまわりに成形し
た。成形物は、増大した剛性および強さを有した。熱可
塑性引出成形物は、強化材のまわりに成形すべきポリマ
ーと完全に相容し得るポリマーを用いて製作できるの
で、この方法で成形品を強化する目的のためにとりわけ
適当である。 【００７５】実施例１５ ＰＥＴ中に６５重量％のガラス繊維を含む材料を１cmの
長さに細断し、そしてＰＥＴ中に３０重量％の短かいガ
ラス繊維を含有する常法で配合された材料で、５０／５
０基準で希釈した。この混合物を、標準の技術を用いて
射出成形して、ＡＳＴＭバーを製造し、そしてＰＥＴ中
に５０重量％のガラス繊維を含有する常法で配合した材
料と、性質を比較した。 【００７６】 【表８】 【００７７】成形品の灰化部分を検査すると、長繊維の
大部分は成形作業を通じて保持されることが明らかにさ
れた。この予期されない性質は、細断された引出成形材
料中の低いボイド含量または繊維のポリマーによる高度
のぬれから生ずるものと信じられる。実施例１６ ６０重量％のガラス繊維を含有するＰＥＴおよび６０重
量％の炭素繊維を含有するＰＥＥＫを含む引出成形した
種々の試料を１cmの長さに切り、そして英国特許出願第
８１０１８２２号に記載されている方法に従い、成形し
た。この英国出願の方法において、膨張した強化材料を
短かい長さ、好ましくは長さゼロのダイに通す押出しに
より製造し、引き続いて圧縮成形して、６０重量％の長
い繊維を含有する三次元の成形品を製造した。 【００７８】引出成形された材料は、得られた高いレベ
ルのぬれが繊維を効果的に保護し、そして繊維の破断を
生ずる繊維間の摩耗を減少するので、この応用にとりわ
け適当である。実施例１７ 実施例１の手順に従い、２８０℃で３Ns／ｍ2 の溶融粘
度を有するＰＥＴを使用し、ほぼ厚さ１．４mm×幅６mm
の冷却されたサイジングダイで約０．２ｍ／分の線速度
で形成されたテープを製造した。 【００７９】すべての商用ガラス繊維が、熱可塑性樹脂
を用いる引出成形に理想的であるというわけではない。
最も重要な差は、使用するサイズ系にある。いくつかの
商業的に入手できる等級を、結晶化度の効果の研究とあ
わせて、比較した。製造時、引出成形物は非結晶質であ
ったが、１５０℃に加熱することによって容易に結晶化
した。次の表９において、いろいろなガラスを使用した
すべての試料を６４重量％のガラス繊維の同じ重量分率
で比較する。 【００８０】 【表９】【００８１】高い剛性を与える結晶質の形態は、多くの
用途において好ましいが、層間の剪断応力（ＩＬＳＳ）
の高い値、好ましくは２０MN／ｍ2 より大きい値を保持
することが重要である。実施例１８ 高性能の複合材料は、高温における使用を可能とするた
めにしばしば必要とされる。ＰＥＴ中に実施例１７にお
いて使用したガラスＥの６４重量％を含む材料を使用す
ると、結晶質の引出成形材料について高温において次表
に記載のような性質が測定された。 【００８２】 【表１０】 【００８３】実施例１９ 熱湯は、複合材料がその性質の保持を要求される一般的
な攻撃的環境である。実施例１７において使用したガラ
ス繊維Ｅの６４重量％を主成分とする試料をＰＥＴとと
もに引出成形し、そして９５℃の水浴中にいろいろな時
間にわたって浸漬した。試料は、非結晶質および結晶質
の両方を試験した。性質は、時間とともに劣化し、層間
剪断強さ（ＩＬＳＳ）は最も敏感な性質であった。 【００８４】 【表１１】【００８５】いくつかの他のガラス系において、層間剪
断強さは、４時間の暴露後、１０MN／ｍ2 未満まで劣化
した。実施例２０ 耐疲れ性は、複合材料の使用性質のうちの重要なファク
ターである。よくぬれた引出成形物の試料を、ＰＥＴ中
に実施例１７において使用したガラス繊維Ｅの６４重量
％を含む材料を主成分として製造した。試料を曲げ試験
に供して、２３°における応力／歪の関係を研究した。
得られた結果を次の表に記載する。 【００８６】 【表１２】 【００８７】試料は、１％の歪において直線の弾性限界
を有した。試料を、３点の曲げにおいて、７０mmのスパ
ンを用いて１サイクル／２秒の速度で屈曲させた。サイ
クル数を、誘発されるべき有意の損傷（引出成形物の白
化により判断）について記録した。得られた結果を次の
表に記載する。 【００８８】 【表１３】【００８９】試料に０．１％の歪において歪を加え、そ
して試料の性質を異なる履歴後に評価した。得られた結
果を次の表に記載する。 【００９０】 【表１４】 【００９１】これらの試験には、圧縮および引張の両方
における疲れ履歴の間張力下にあった表面を有する試料
を評価することも含めた。これらの２つのモードにおい
て、差異は観察されなかった。引出成形物の性質は、こ
の疲れ履歴によって影響を受けなかった。実施例２１ ほぼ１．４mmの厚さ×６mmの幅のテープの試料を、ＰＥ
Ｔ中に実施例１７において使用したガラス繊維を含む材
料を主成分として製造した。ガラス含量を変更した。す
べての場合において、引出成形物は透明であった。 【００９２】 【表１５】【００９３】実施例２２ 高い線速度は、経済的生産のために高度に望ましい。Ｐ
ＥＴ中に実施例１７において使用したガラス繊維Ｄの６
９重量％を含有する引出成形物を、５個のスプレダーバ
ーを含有する溶融浴を通して引出成形物を引くことによ
って形成した。よくぬれた引出成形物が次の速度におい
て得られ、そしてそれらの性質を曲げにおいて測定し
た。 【００９４】 【表１６】 【００９５】実施例２３ ＰＥＴ中に実施例１７において使用したガラス繊維Ｅを
含む材料から、２８０℃において単一のスプレダーを用
いて、引出成形物を製作した。樹脂の粘度を変更した。
非常に低い粘度の樹脂を用いると、引出成形物を６mmの
幅×１．４mmの厚さに圧縮する成形段階において、多少
の樹脂が引出成形物から絞り出された。線速度を０．２
ｍ／分に固定した。引出成形物を非結晶質および結晶質
の両方の形態において曲げ試験した。結晶質の形態を試
料を短時間１５０℃に加熱することによって得た。 【００９６】 【表１７】【００９７】上記の結果から明らかなように、非常に低
い粘度の試料は、非結晶質の状態で有用な性質を与えた
が、結晶化すると、性質は劣化した。高い粘度におい
て、ガラスはぬれに劣った（それゆえ低い樹脂濃度を与
えた）。実施例２４ 実施例１７において使用したガラス繊維Ｅのテープを、
単一のスプレダーの上で引出成形して（２８０℃におい
て３Ns／ｍ2 の溶融粘度をもつＰＥＴ中で）、よくぬれ
た、６mmの幅であるが、異なる量のガラスを混入するこ
とにより、厚さを変化させた、テープを得た。試験した
試料は、非結晶質であった。 【００９８】 【表１８】 【００９９】実施例２５ 異なる直径を有するガラス繊維をＰＥＴと一緒に引出成
形した。非結晶質で試験した試料は、次のような性質を
有した。 【０１００】 【表１９】【０１０１】実施例２６ ３５０℃で８Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテル
スルホンを用いて、実施例１７において使用したガラス
繊維Ｅを、単一のスプレダー系を使用し、０．２ｍ／分
の線速度において、含浸した。次のような性質が得られ
た。 【０１０２】 【表２０】 【０１０３】実施例２７ ３８０℃で３０Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するＰＥＥＫを
使用して、炭素繊維を単一スプレダーの引出成形装置に
おいて０．２ｍ／分で含浸した。６０重量％の炭素繊維
を含有する直径３mmのロッドが形成された。実施例２８ コンベンショナルのガラス充填ＰＥＴ（固有粘度０．７
５のＰＥＴとともに押出配合することにより製造した短
繊維配合材料）からブレンドを調製し、そして１０mmの
引出成形物に細断した（実施例３に従って製造した）。
これらのブレンドを射出成形して、厚さ１．５mm×幅１
０mmの長方形の側面のゲートから充填して、直径１１４
mm、厚さ３mmのディスクを形成した。これらの試料を計
装落錘衝撃試験において衝撃に暴露し、そして破損エネ
ルギーを記録した。 【０１０４】 【表２１】【０１０５】すべての試料は、同様な容易さで型に充填
された。なぜなら、引出成形物を製造するために使用し
たポリマーは短繊維の配合物の製造に使用したポリマー
よりも低い分子量であり、そしてこの低分子量のポリマ
ーは長繊維による流れの抵抗の増大を相殺したからであ
る。結果は、もろさに寄与することが通常期待されるポ
リマーの低分子量にかかわらず、長繊維充填材料の破損
エネルギーの増大を明りょうに示す。ことに、試験No．
２およびNo．４および繊維の同一の合計重量％を比較す
べきである。 【０１０６】さらに、短繊維の成形物は、衝撃を受けた
ときに裂けて、鋭いプラスチック片を飛びちらせるが、
重量分率の半分より大が長繊維であるとき、成形物は安
全な方法で破壊し、すべての破壊片は主要部分へ結合し
て残ったことが、認められた。試験後成形物を灰化する
と、長いガラス繊維の多くはそのもとの長さの大部分を
保持したことが明らかにされた。成形物中のもとの長さ
の繊維の５０重量％よりかなり多くは、３mmより大きい
長さであった。 【０１０７】また、試料を曲げ弾性率、異方性比、アイ
ゾッド衝撃強さ、および成形物中のポリマーの固有粘度
（ＩＶ）について評価した。下記の表２２の値は、短か
い繊維の生成物に関しての、減少した異方性および良好
なノッチ付衝撃強さを示すものである。 【０１０８】 【表２２】【０１０９】実施例２９ 各々が６０００本の個々のフィラメントを含有する連続
炭素繊維（コートランド社から供給され、ＸＡＳと表示
される炭素繊維）の１４本のテープを、２５cm／分の速
度で一系列の静止ガイドバーの上を引いて、約１００ポ
ンド（４５．４kg）の張力を有する約５０mmの幅のバン
ドを形成した。繊維を案内して隣接関係にしたとき、そ
れらの繊維を直径１２．５mmの単一の固定した加熱され
た円筒形バーの上において引いた。このバーの温度を約
３８０℃に維持した。この温度で２０Ns／ｍ2 の溶融粘
度をもつポリエーテルエーテルケトンの粉末を、炭素繊
維のバンドと固定ローラーとの間に形成されたニップへ
供給した。粉末は急速に溶融して、ニップ中に溶融物の
プールを形成し、この溶融物はローラーの上を通る繊維
のバンドを含浸した。この構造物を、追加量のポリマー
を加えないで、５個の追加の加熱されたバーの上と下に
通した。５８容量％の炭素繊維を含有しかつ厚さが０．
１２５mmである炭素繊維強化シートを製造した。この生
成物は、次のような性質を有することがわかった。 【０１１０】 曲げ弾性率 １３０GN／ｍ2 曲げ強さ １４００MN／ｍ2 層間剪断強さ ９０MN／ｍ2 実施例３０ 実施例２９の手順に従った。この実施例では、３６０℃
において３Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテルス
ルホンを使用して、４０容量％の炭素繊維を含有する強
化された生成物を製造した。ローラーの温度は、約３６
０℃に維持した。この生成物は、８０GN／ｍ2 の曲げ弾
性率および７００MN／ｍ2 の曲げ強さを有した。 【０１１１】実施例３１ 実施例２９の手順に従った。この実施例では、３６０℃
で８００Ns／ｍ2 の粘度を有する商業的に入手できるポ
リエーテルスルホンＰＥＳ ２００Ｐ（インペリアル・
ケミカカル・インダストリーズＰＬＳから入手できる）
を使用した。ローラーの温度は、約３６０℃に維持し
た。４４容量％の炭素繊維を含有する生成物が製造され
た。この生成物は、次のような性質を有した。 【０１１２】 曲げ弾性率 ６０GN／ｍ2 曲げ強さ ５００MN／ｍ2 層間剪断強さ ２５MN／ｍ2 実施例３２ 実施例２９の一般的手順に従った。この実施例では、連
続炭素繊維（“Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ”ＸＡＳ，６Ｋト
ウ）の１４本のテープおよび３７０℃で３０Ns／ｍ2 の
溶融粘度を有するポリエーテルエーテルケトンを用いて
含浸シートを製造した。装置において、各直径が１２．
５mmである５本の円筒形バーを３８０℃に加熱した。１
４本のテープを張力下に引いて幅５０mmのバンドを形成
し、このバンドを、縦軸を水平にした最初の２本のバー
により形成した調整可能なニップ中に通した。このバン
ドを引き続いて、縦軸を同様に水平にした３本の追加の
加熱されたバーの下と上に通した。最初の２本のバーを
使用してニップを形成し、これによってポリマーをバン
ドの両側に供給できるようにした。ポリマーのこぼれを
防ぐために、２枚の保持用金属シートを２本の加熱され
たバーに接触させかつバーの長さに沿って配置して、供
給トラフを形成した。最初の２本の加熱されたバーを通
過するバンドの両側にポリマーの粉末を供給した。粉末
は急速に溶融して、バンドの両側と各加熱バーとの間に
形成された２つのニップにおいて溶融物のプールを形成
した。最初の２本のバーの間のギャップを調整して、引
っ張り速度が０．５ｍ／分であるとき、炭素繊維がポリ
マーで被覆され、そして生ずる含浸されたテープがほぼ
６０重量％の炭素繊維と４０重量％のポリマーを含有す
るようにした。繊維含量の調整は、いくつかの方法で達
成できることがわかった。 【０１１３】 １．ニップのギャップを変えること、 ２．予備張力を変えること、 ３．ニップへのフィラメントの供給本数を変えること、 ４．粉末の供給速度を変えること、 ５．ニップにおけるバーの温度を変えること（この実施
例において使用した樹脂では、好ましい温度範囲は、分
解のために、４００℃以下であり、そして結晶化の開始
のために３６０℃以上であった）、 ６．引っ張り速度を変えること。 このように形成したテープは、よくぬれているように見
え、そして約０．１mmの厚さであった。 【０１１４】実施例３３ 実施例３２に記載するテープを１５０mmの長さに切断
し、そしてマッチドダイ圧縮成形機内に積み重ねた。こ
の成形機を常用の実験室用プレス内で３８０℃に加熱
し、そして成形物が２〜５×１０6 Ｎ／ｍ2 の圧力を受
けるように圧縮した。この成形物を１０分間その圧力に
保持し（型および試料が平衡温度に到達するまで、その
時間の半分を要した）、次いでプレスからの取り出し前
に加圧下に１５０℃に冷却した。冷却段階はほぼ２０分
を要した。型を周囲温度に冷却し、次いで成形物を取り
出した。 【０１１５】上記のようにして、厚さが０．５mm（４プ
ライ）〜４mm（３８プライ）の範囲である成形物が形成
された。成形作業中、少量のポリマーをフラッシュとし
て型から絞り出し、その結果成形物はもとのテープ中の
６０重量％に比べて６２重量％の炭素繊維を含有した。
次いで、成形物をダイヤモンドのウエハーのこぎりで切
断して、曲げ技術による機械的試験に適当な試料を形成
した。次のような結果が得られた。 【０１１６】 試 料 性 質 スパン／深さの比 値 曲げ弾性率 ７０：１ １３０ GN／ｍ2 曲げ弾性率 ３０：１ １１５ （６）GN／ｍ2 曲げ強さ ３０：１ １１９１（５５）MN／ｍ2 横方向の曲げ強さ ５：１ ９８（１１）MN／ｍ2 層間の剪断強さ ５：１ ８１ （４）MN／ｍ2 （カッコ内の数字は標準偏差を示す）実施例３４ 実施例３２と同じ装置を用い、テープのある部分におい
て供給を少なくし、他の部分において供給を多くするこ
とによって、いくつかのぬれに劣るテープを製造した。
テープの全体の繊維含量は実施例４と同一であるが、多
くの解放された繊維はテープの表面上に現われ、他の領
域は樹脂に富んでいた。 【０１１７】１つのテープのぬれに劣る領域が次のテー
プの樹脂に富んだ領域に隣接して配置されるように注意
して、これらのテープを実施例３３に記載するように積
み重ね、成形した。成形物を目視的に検査すると、実質
的にぬれない領域が残り、そして解放された繊維は表面
から容易に引くことができた。これらの成形物の機械的
性質は実施例３３において認められた性質に劣ってお
り、そしてとくに層間剪断強さは変化し、そして１０MN
／ｍ2 の低い値（よくぬれた試料についての８１に比べ
て）は共通であった。 【０１１８】この実施例が示すように、繊維のぬれは主
として含浸段階において主として起こり、二次の成形段
階で起こらない。しかしながら、圧力を高くしかつ滞留
時間を長くすると、ある程度のぬれを達成できるであろ
うと、信じられる。実施例３５ 実施例２９において作製したテープを裂いてほぼ１５mm
の幅のテープを形成し、そしてこれらのテープをタビー
織（百科辞典ブリカニカの織物の項に記載されている）
で織って、ほぼ１５０mm平方のシートを形成した。 【０１１９】実施例３６ 実施例３５に記載した単一の織ったシートを実施例３３
に記載するように圧縮成形したが、ただし成形は側壁を
拘束しないでアルミニウムシートの間で単に実施した。
成形物は、厚さ０．２mmの平らなシートであった。追加
の実験において、実施例７に記載するような５枚の織っ
たシートを、各層がその上と下の層に対して±４５°で
配向するように、一緒に層状に重ね合わせた。この積層
体を、側壁を拘束しないで、圧縮成形して厚さ１mmのシ
ートを形成した。直径１３５mmのディスクをこのシート
から切り取り、そしてこのディスクの剛性および強さを
Ｃ．Ｊ．ホーリー（Ｈｏｏｌｅｙ）およびＳ．ターナー
（Ｔｕｒｎｅｒ）が記載する技術（Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆＰｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｓｔ
ｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｓ，Ｊｕｎｅ／Ｊｕｌｙ １９７９，Ａｕｔｏｍ
ｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ）に従い、ディスク曲げ
試験および自動化された落錘衝撃試験を用いて測定し
た。 【０１２０】板の曲げ剛性は５０GN／ｍ2 の最大値およ
び３６GN／ｍ2 の最小値を有した。シートの耐衝撃性
は、次のとおりであった： 初期エネルギー １．７（０．３）Ｊ 破損エネルギー ６．６（１．１）Ｊ （カッコ内の標準偏差である） 最大の剛性の線に沿って切った平行の側面を有する試料
を、通常の曲げ試験において測定して、次のような結果
を得た。 【０１２１】 曲げ弾性率 ５１GN／ｍ2 曲げ強さ ７００GN／ｍ2 実施例３７ 直径１３５mmおよび厚さ１mmのディスクを実施例３６の
手順に従って製造し、そしてこのディスクの表面にわた
って均一に分散した３Ｊの１９回の衝撃に付した。これ
らの衝撃は多少の剥離を起こしたが、損傷した成形物は
凝着性を維持した。 【０１２２】次いで、損傷したディスクを再成形し、次
いで実施例３６に記載のように試験した。次のような結
果が得られた。 損傷し、再成 もとのもの 形したもの （実施例５） 曲げ剛性（最大） ５１GN／ｍ2 ５０GN／ｍ2 曲げ剛性（最小） ３７GN／ｍ2 ３６GN／ｍ2 衝撃 初期 １．９（０．１）Ｊ １．７（０．３）Ｊ 衝撃 破損 ６．５（２．８）Ｊ ６．６（１．１）Ｊ （カッコ内は標準偏差である） 容易に理解されるように、上記した結果には有意差が存
在しない。 【０１２３】この実施例が示すように、部分的損傷後、
性質は完全に再生する。実施例３８ 実施例３７におけるように製造した損傷したディスク
は、計装落錘衝撃試験を用いる５回の衝撃で破壊した。
損傷は、衝撃子の断面より非常に大きくはない領域に局
在化し、そしてすべての破壊した部分は成形物の本体に
結合したままであった。 【０１２４】次いで、この破壊した成形物を再成形し、
そして新らしい衝撃が前に破壊されたスポットに向けら
れるように注意して、衝撃試験を実施した。次のような
結果が得られた。 初期エネルギー １．８（０．４）Ｊ 破損エネルギー ４．６（０．８）Ｊ （カッコ内の標準偏差である） 実施例３３および３４の結果と比較することにより、上
記の結果は、最も悪い起こりうる場合において、もとの
強さのほぼ７０％を記録できることを示す。 【０１２５】実施例３９ 実施例３６に従って製造した直径１３５mm、厚さほぼ１
mmのディスクを３８０℃に加熱し、次いで直径２００mm
の常温半球型の雌型の半分内に配置した。この型の雄型
の半分を手で下にプレスし、１００mmの曲率半径を有す
る半球の部分を形成した。直径約１００mmまでの部分
（一部分を形成する球の中心から約６０°の立体角が張
る）は二重の曲率によく合致するが、この領域の外部に
多少のくねりが起こった。 【０１２６】実施例４０ 幅５mmのテープから５枚の朱子織（百科辞典ブリタニカ
の織物の項に記載されている）を用いて織ったシートを
製造した。乾燥状態において、この織物は、二重にわん
曲した表面にきわめてすぐれた構成を与え、織物中に孔
を形成しなかった。５層の準等方性のシートを製造し、
そして実施例３６に記載するように成形した。この１mm
の厚さのシートを次いで３８０℃に加熱し、次のものを
含む種々の常温表面に対して成形した： １．直角、 ２．２５mmの曲率半径を有する円筒形表面、 ３．１５mmの曲率半径を有する球形表面。 【０１２７】上記１および２の場合において良好な合致
が得られた。二重の曲率について、球の中心から張る６
０°の立体角まで良好な合致が得られた（これは、実施
例３９の実験に類似するが、シートの厚さに関してより
きつい曲率半径においてである）。最も大きい構造物は
おだやかな二重曲率のみを要するが、きつい曲率に対し
ては狭い織りを必要として、とくに朱子織において、織
物工業の一般的経験に従い広いタビー織よりも好まし
い。 【０１２８】実施例４１ 幅２mm、厚さ０．１mmのテープから１枚の４０mm平方の
材料を織った（タビー織）。この材料のシートの成形適
性を、実施例３５に記載する広いテープの織物のそれと
比較した。狭いテープは形状変化に容易に適合できた。
これらの２種類の織物から形成した成形シートは、性質
が表面的に類似して見えた。 【０１２９】普通の織物技術を使用することを目的とし
て、狭いテープが実際に用いられるであろうと思われ
る。実施例４２ 実施例３２において形成したテープを重ねて、各層が異
なる配向をもつ多層複合材料を形成するように試みた。
テープは、形成したばかりのとき、室温において「粘着
性」ではないので、層は配置および成形作業の間に互い
に関して動く傾向をもっていたので、繊維は最終成形物
において設計した立体配置に配向しなかった。この問題
は、はんだゴテで層を一緒に局所的に粘着することによ
って、部分的に克服された。このようにして成形を行う
とき、シートは側壁を拘束して、繊維が側方に流れかつ
設計した配向のパターンを乱すのを防いで、成形しなく
てはならなかった。 【０１３０】これとは対照的に、織ったシートは取り扱
いが便利でありかつ容易であり、そしてインターロック
する組織自体が繊維の横方向の動きを防ぐので、側壁を
拘束しないで成形を行うことができた。側壁を拘束しな
いで好ましいシートを形成できる能力は、二重バンドの
プレスのような方法による連続シートの製作を考えると
き、ことに有利である。 【０１３１】実施例４３ 実施例３５による織ったシートを重ね、成形して、各層
がその上と下の層に対して±４５°で存在する、異なる
厚さのシートを形成した。これらのシートの衝撃挙動
を、計装落錘衝撃試験により決定した。得られた結果を
次の表に記載する。 【０１３２】 【表２３】 【０１３３】実施例４４ 実施例３２の手順に従い、ポリエーテルスルホン“Ｖｉ
ｃｔｒｅｘ”２００Ｐおよび炭素繊維（Ｃｏｕｒｔａｕ
ｌｄｓ ＸＡＳ，Ｎ．サイズ）からテープを製造した。
このポリマーは３５０℃で８００Ns／ｍ2 、そして４０
０℃で１００Ns／ｍ2 の溶融粘度を有した。スプレダー
を約３７０〜３８０℃にコントロールし、そして引っ張
り速度を０．２ｍ／分とした。この樹脂の高い粘度のた
め、テープは実施例３２に記載するものほどよくぬれな
かった。樹脂含量をわずかに増加させて、最終テープが
５０重量％の炭素繊維と５０重量％の樹脂を含有するよ
うにした。 【０１３４】試料を実施例３３に記載するように形成し
て、次の性質を有する一軸方向に配向したシートを形成
した： 曲げ弾性率 ６０GN／ｍ2 曲げ強さ ５００MN／ｍ2 横方向の曲げ強さ ２０MN／ｍ2 層間剪断強さ ２６MN／ｍ2 次いで、テープを実施例３５および３６に従って織り、
重ね、そして成形して、次のような性質を有する、ほぼ
１mmの厚さのシートを形成した： 曲げ剛性（最大） ２４GN／ｍ2 曲げ剛性（最小） ２１GN／ｍ2 衝撃エネルギー（初期） ２．９（０．３）Ｊ 衝撃エネルギー（破損） ７．１（０．３）Ｊ （カッコ内は標準偏差である） 破壊したシートを再成形し、そしてもとの衝撃損傷と同
じスポットにおいて試料が衝撃されるように注意して、
再試験した。 【０１３５】再成形したシートの曲げ剛性はもとのシー
トのそれより１０％低かったが、衝撃抵抗はもとの値の
６０％に減少した。実施例４５ ３５０℃で８Ns／ｍ2 の溶融粘度を有するポリエーテル
スルホンを使用して、炭素繊維のテープを含浸した。前
記の炭素繊維は、溶液サイジング法により５重量％のポ
リエーテルスルホンで前もってサイジングされていた。
この試料は、それを３５０℃に加熱された４つのスプレ
ダーの上を０．２ｍ／分の速度で引くことによって、含
浸した。最終の複合材料は、４７重量％の炭素繊維を含
有した。試料を実施例３０に従って成形し、そして試験
して、次のような結果を得た： 曲げ弾性率 ８５GN／ｍ2 曲げ強さ ６８０MN／ｍ2 層間剪断強さ ５０MN／ｍ2 この試料は、実施例４４において使用したものよりも低
い分子量のポリマーから製造したが、複合材料の性質は
すぐれていることが認められる。 【０１３６】実施例４６ ガラスのロービングをポリエチレンテレフタレート（２
７０℃で３Ns／ｍ2 の溶融粘度）で、実施例３２に記載
する手順に従うが但し２８０〜３００℃のバーを用い
て、含浸した。８０重量％までのガラス繊維が満足に混
入して、すぐれたぬれを与えることができた。６０重量
％のガラスにおいて、５ｍ／分の線速度は０．１mmの厚
さのテープについて容易に達成された。 【０１３７】実施例４７ ガラスのロービングを２７０℃で１０Ns／ｍ2 の溶融粘
度のポリプロピレンで、実施例３２と同じ装置を使用す
るが但しバーを２７０℃に維持して、含浸した。５０重
量％のガラス繊維において、非常によくぬれた０．１mm
の厚さのテープが得られ、これはポリプロピレンから作
った管および他の部分をオーバーラップするためにこと
に有用であった。 【０１３８】実施例４８ ヒドロキシナフトエ酸、テレフタル酸およびヒドロキノ
ンの残基を含有し、そして３２０℃で溶融粘度が７Ns／
ｍ2 である、熱互変ポリエステルで、炭素繊維（“Ｃｅ
ｌｉｏｎ”６Ｋおよび３Ｋのトウ）を含浸した。装置は
実施例３２に記載するものと同一であったが、但しバー
を３２０℃に維持した。６２重量％の炭素繊維を含有す
る０．１mmの厚さのテープは、すぐれた外観を有した。 【０１３９】実施例４９ 過剰の樹脂を含むある材料を含めて、実施例３２〜３８
から製造した種々のスクラップ材料片を破壊し、そして
通常のスクリュー押出機へ供給し、そして配合して、粒
体を形成した。粒体は０．２５mmまでの厚さの炭素繊維
を含有した。これらの粒体を、普通の成形技術に従い、
充填ＰＥＥＫについて標準の作業条件下に、射出成形し
た。成形物は、次表に記載のような性質を有した。ま
た、これらの性質を、普通の配合作業により製造した、
最良の入手可能な商用等級の炭素繊維充填ＰＥＥＫの性
質と比較する： スクラップ配合物 最良の商用等級 炭素繊維の重量％ ５５ ３０ モジュラス ３２GN／ｍ2 １３GN／ｍ2 引張強さ ２５０MN／ｍ2 １９０MN／ｍ2 表面品質 すぐれる すぐれる この実施例から明らかなように、本発明の生成物を普通
の加工法用の生成物に変えることができ、この生成物は
現在の技術によって得ることができる生成物よりもいく
つかの点ですぐれる。また、シートの製造、積層、フィ
ラメントの巻き取りなどの種々の長繊維作業からのスク
ラップを再生して、高い性能の材料にすることができ
る。再生可能性の特性は、炭素繊維のような高価な原料
を用いて作業するとき、大きい経済的意味を有する。 【０１４０】実施例５０ 実施例２９の方法に従って作業するときのロービング中
の最適の張力を、６０００本のフィラメントを含有する
個々のロービングにおいて、含浸前および引っ張り段階
において張力を測定することによって、決定した（１４
本のロービングを実施例２９において使用し、そして作
業の張力は実際には下記の値の１４倍であろう）。下記
の値は、特定のロービング、ポリマーの種類および使用
した装置について、最小の作業張力（ケース１）および
最大の作業張力（ケース２）であると判断した。ケース
１の値より小さい張力値を用いると、製造されたテープ
中に繊維の不整列と裂けが存在した。ケース２の値より
も大きい張力値を用いると、繊維の摩耗が観察され、そ
して解放された繊維がバンド上に蓄積した。異なる条件
（ロービング、ポリマーの種類など）の組について、得
られる値は異なるが、容易に最適化して、すぐれた品質
の生成物を得ることができた。 【０１４１】 【０１４２】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、繊維強化ペレット構造物において、 イ）繊維含有量を増加できる、 ロ）含浸ポリマーによってぬらされる個々のフィラメン
トのぬれの度合を高めることができる、 ハ）ペレット構造物を成形品となす場合、得られる成形
品の外観状態が良好となる、 ニ）ペレット構造物を成形品となす場合、フィラメント
の長さにロスが生じることがない、 などの効果を得ることができる。
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 ８１３４５９７
(32)優先日 1981年11月17日
(33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ）
(31)優先権主張番号 ８１３４５９８
(32)優先日 1981年11月17日
(33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ）
(72)発明者 デビット ジョン ヘッゼル
イギリス国，ハーツ エーエル７ １エ
イチデー，ウェルウィン ガーデン シ
ティ，ベセマー ロード，ピー オー
ボックス ナンバー ６
(72)発明者 ピーター ジョン ウィリアムス
イギリス国，ハーツ エーエル７ １エ
イチデー，ウェルウィン ガーデン シ
ティ，ベセマー ロード，ピー オー
ボックス ナンバー ６
(56)参考文献 特開 昭48−32155（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−105854（ＪＰ，Ａ)
特公 昭44−457（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
B29B 9/14,15/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．３〜１００mmの長さを有し、そして熱可塑性ポリマ
ーと、少なくとも３０容量％の平行に整列された強化用
フィラメントとを含むペレット構造物であって、 該ペレット構造物が、次式（Ｉ）により定義されるボイ
ド含量： 【数１】が１５％未満である連続した構造物を細断したペレット
の形を有しており、そして該ペレット構造物中に含まれ
る個々のフィラメントが、前記フィラメントを整列させ
て連続フィラメントのバンドを形成し、該バンドを少な
くとも１つのスプレダー表面の上を張力下に引くことに
よって前記バンドとスプレダー表面との間に形成された
ニップのところで、前記フィラメントに前記熱可塑性ポ
リマーの溶融物を含浸せしめることからなる溶融物引出
成形法において前記熱可塑性ポリマーによって実質的に
ぬらされているものであること、及び前記ペレット構造
物が、射出成形して、成形後に得られる成形品中のフィ
ラメントがランダムに分散せしめられた個々のフィラメ
ントの形を有しておりかつ該フィラメントの少なくとも
５０重量％が少なくとも３mmの長さを保持しているよう
な成形品に成形可能であること、 を特徴とする熱成形用繊維強化ペレット構造物。
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