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公開番号2024117631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-29
出願番号2023023833
出願日2023-02-17
発明の名称連続繊維強化複合材料およびその製造方法
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C08J 5/04 20060101AFI20240822BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】優れた難燃性と機械的強度とを両立した連続繊維強化複合材料を提供する。
【解決手段】少なくとも連続強化繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤とを含む連続繊維強化複合材料であって、連続強化繊維の過密な連続強化繊維過密領域と前記連続強化繊維が過疎な連続強化繊維過疎領域とを有し、連続繊維強化複合材料の厚み方向断面において、連続強化繊維の径の45%よりも大きな粒径を有する難燃剤を面積割合で2%以上含み、連続強化繊維過疎領域における樹脂領域の面積に対する難燃剤の面積の割合が、連続強化繊維過密領域における樹脂領域の面積に対する難燃剤の面積の割合に対して1%以上高いことを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも連続強化繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤とを含む連続繊維強化複合材料であって、
前記連続強化繊維の過密な連続強化繊維過密領域と前記連続強化繊維が過疎な連続強化繊維過疎領域とを有し、
前記連続繊維強化複合材料の厚み方向断面において、
前記連続強化繊維の径の４５％よりも大きな粒径を有する前記難燃剤を面積割合で２％以上含み、
前記連続強化繊維過疎領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合が、前記連続強化繊維過密領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合に対して１％以上高いことを特徴とする連続繊維強化複合材料。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
カーボンブラックをさらに含む、請求項１に記載の連続繊維強化複合材料。
【請求項３】
ケイ素化合物をさらに含む、請求項１または２に記載の連続繊維強化複合材料。
【請求項４】
前記連続強化繊維がガラス繊維である、請求項１または２に記載の連続繊維強化複合材料。
【請求項５】
前記連続強化繊維が織物である、請求項１または２に記載の連続繊維強化複合材料。
【請求項６】
少なくとも熱可塑性樹脂及び難燃剤を含む樹脂フィルムと連続強化繊維とを積層して積層体とする積層工程と、
前記積層体を加熱して溶融した前記熱可塑性樹脂を前記連続強化繊維に含浸させる加熱工程と、
前記熱可塑性樹脂を含浸させた前記連続強化繊維を冷却することによって連続繊維強化複合材料を得る冷却工程と、
を含み、
前記連続繊維強化複合材料は、前記連続強化繊維の過密な連続強化繊維過密領域と前記連続強化繊維が過疎な連続強化繊維過疎領域とを有し、
前記連続繊維強化複合材料の厚み方向断面において、
前記連続強化繊維の径の４５％よりも大きな粒径を有する難燃剤を面積割合で２％以上含み、
前記連続強化繊維過疎領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合が、前記連続強化繊維過密領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合に対して１％以上高いことを特徴とする連続繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程において、室温から前記熱可塑性樹脂の融点までの昇温時間を６０秒以下とする、請求項６に記載の連続繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂と前記難燃剤とをコンパウンドしてペレットを得るコンパウンド工程と、前記ペレットをフィルム化して前記樹脂フィルムを得るフィルム化工程とをさらに含む、請求項６または７に記載の連続繊維強化複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記コンパウンド工程においてコンパウンドする前記難燃剤として、平均粒径が２μｍ以上、かつ吸水率が０．３質量％以上のものを用いる、請求項８に記載の連続繊維強化複合材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続繊維強化複合材料およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
連続繊維強化複合材料は、軽量で耐熱性に優れることから、自動車部品、航空機部品、鉄道部品等、各種産業用途に幅広く使用されている。こうした各種産業用途では、火災等による着火延焼を防ぐため、難燃性の向上が強く求められている。特に自動車においては電動化に伴う航続距離延長要求を満たすための軽量化要求が高まっているが、大量のバッテリーの搭載が必要になるため、筐体やセルホルダー等のバッテリー周辺部材において暴走時の火炎や熱に耐えうる軽量化可能な材料が求められている。特に近年のサステナビリティ―の機運の高まりから生産性の観点、リサイクル性の観点から熱可塑性樹脂をマトリックスとした材料が必要とされている。
【０００３】
例えば、特許文献１、２には、高強度と難燃性とを両立すべく、難燃剤及び難燃助剤としてホスフィン酸塩、ポリリン酸メラミン、及びホウ酸亜鉛と、連続ガラス繊維や連続炭素繊維とを含むポリアミド樹脂組成物が記載されている。
【０００４】
また、より高い難燃性を樹脂に付与する技術として、特許文献３には、難燃剤としてホスホン酸のアルミニウム塩、並びに１種又は複数の有機ホスフィン酸の塩及び／又は１種または複数のジホスフィン酸の塩と炭素繊維とを含む樹脂組成物が記載されている。さらに、特許文献４には、１つ又は複数の熱可塑性ポリアミド、ジアルキルホスフィン酸塩、亜リン酸の塩、メラミンの縮合生成物、フィラー及び／又は強化材、ホスファイト又はホスホナイト又はそれらの混合物、長鎖脂肪族カルボン酸のエステル又は塩を含む難燃性ポリアミド組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６６３３５６９号公報
特許第６７３４４４０号公報
特開２０１９－１７２９９１号公報
特表２０１９－５０７２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載のポリアミド樹脂組成物は、難燃性は向上しているものの十分ではなく、更に大量の難燃剤を使用していることから機械物性の観点からも改良の余地がある。
【０００７】
また、上記特許文献３、４に記載の難燃剤は、難燃効果が高いものの、連続繊維強化複合材料に適用しようとした場合、樹脂が高粘度化しすぎるため含浸し難いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、特に優れた難燃性と機械的強度とを両立した連続繊維強化複合材料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】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、難燃性と機械物性とを両立するには、難燃剤を効果的に配置すること、具体的には、強化繊維周辺の樹脂は燃焼しにくいため、強化繊維から離れた領域に難燃剤をより多く配置し、この領域の樹脂の難燃性を高めることが重要であることを見出した。また、本発明者らは、含浸性を高めるためには粘度の上昇を抑えた難燃剤の添加手法が必要であり、難燃剤の粒径を一定以上に大きくするほど樹脂の粘度が上昇し難いことを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、下記に示すとおりである。
［１］少なくとも連続強化繊維と、熱可塑性樹脂と、難燃剤とを含む連続繊維強化複合材料であって、
前記連続強化繊維の過密な連続強化繊維過密領域と前記連続強化繊維が過疎な連続強化繊維過疎領域とを有し、
前記連続繊維強化複合材料の厚み方向断面において、
前記連続強化繊維の径の４５％よりも大きな粒径を有する前記難燃剤を面積割合で２％以上含み、
前記連続強化繊維過疎領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合が、前記連続強化繊維過密領域における樹脂領域の面積に対する前記難燃剤の面積の割合に対して１％以上高いことを特徴とする連続繊維強化複合材料。
（【００１１】以降は省略されています）

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