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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-19
(45)【発行日】2023-04-27
(54)【発明の名称】複合部材の製造方法及び板状複合部材
(51)【国際特許分類】
B29C 70/34 20060101AFI20230420BHJP
C08J 5/00 20060101ALI20230420BHJP
【ＦＩ】
B29C70/34
C08J5/00
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020108105
(22)【出願日】2020-06-23
(65)【公開番号】P2022002885
(43)【公開日】2022-01-11
【審査請求日】2022-12-13
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】519435049
【氏名又は名称】黒瀬 隆
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三宅 裕一
(72)【発明者】
【氏名】泉 美奈子
(72)【発明者】
【氏名】永井 隆之
(72)【発明者】
【氏名】黒瀬 隆
【審査官】▲高▼村 憲司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０４４２８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１９０５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３５０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４５２２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１３４８８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ７０／００ － ７０／８８
Ｃ０８Ｊ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性粒子及びフレーク状の無機粒子を含む混合液を調製することと、
前記混合液を抄いて抄造物を作製することと、
前記抄造物を熱加圧成形することと、
を含む、複合部材の製造方法であって、
前記混合液に含まれる無機粒子と熱可塑性粒子の合計体積に対する無機粒子の体積分率Ｖｆｘ及び熱可塑性粒子の体積分率Ｖｆｙ、並びに、無機粒子の平均体積ｖｘ、及び熱可塑性粒子の平均有効体積ｖｙが、下記式（１）：
【数1】
【請求項2】
熱可塑性材料と、前記熱可塑性材料中に分散したフレーク状の無機粒子と、
を含む板状複合部材であって、
前記無機粒子が前記板状複合部材の表面に平行に配向し、
下記式（２）：
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ （２）
（式（２）中、Ｅｃは前記板状複合部材の曲げ弾性率（ＧＰａ）、αは前記無機粒子による補強効率、Ｖｘは前記板状複合部材の体積に対する前記無機粒子の体積分率、Ｅｘは前記無機粒子の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは前記板状複合部材の体積に対する前記熱可塑性材料の体積分率、Ｅｙは前記熱可塑性材料の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される、前記無機粒子による補強効率αが、０．３７５を超える、板状複合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合部材の製造方法及び板状複合部材に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂に無機粒子等の充填材を添加して強度を向上させた複合材料は、種々の構造体材料として広く用いられている。例えば、特許文献１には、ポリマーマトリックスと約１０～約５０，０００のアスペクト比を有する充填材を含むポリマー複合体が記載され、このポリマー複合体は高い強度及び靱性を有することが記載されている。
【0003】
特許文献２には、熱可塑性樹脂に雲母フレークを混合し、溶融混練してフィルム又はシートに成形する際、押出装置により平板状に賦形した直後、圧延比（圧延前の厚み／圧延後の厚み）５／３以上で圧延する、実質的に雲母フレークがフィルム又はシート面に対して平行に配向した雲母充填熱可塑性樹脂フィルム又はシートの製造方法が記載されている。
【0004】
特許文献３には、無機層間イオンを有機官能基で置換した合成マイカを、ポリアミド繊維等の繊維と混合して抄造してマイカ薄葉材を得、該マイカ薄葉材にエポキシ樹脂等の樹脂を含浸し、加熱して樹脂を硬化させることにより、電気絶縁材料を製造することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特表２０１３－５３５５３２号公報
【文献】特開昭５４－１６１６６７号公報
【文献】特開昭５３－０１８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
樹脂等のマトリクス材料に充填材（フィラー）を添加した複合部材は、より一層高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することが求められる。そこで、本発明の一態様は、高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有する複合部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の一態様は、高い曲げ弾性率を有する強化部材として用いられる、又は高い曲げ弾性率を有する強化部材を製造するために用いられる、板状複合部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に従えば、
熱可塑性粒子及びフレーク状の無機粒子を含む混合液を調製することと、
前記混合液を抄いて抄造物を作製することと、
前記抄造物を熱加圧成形することと、
を含む、複合部材の製造方法が提供される。
熱可塑性粒子及びフレーク状の無機粒子を含む混合液を調製することと、
前記混合液を抄いて抄造物を作製することと、
前記抄造物を熱加圧成形することと、
を含む、複合部材の製造方法が提供される。
【0008】
本発明の一態様に従えば、
熱可塑性材料と、
前記熱可塑性材料中に分散したフレーク状の無機粒子と、
を含む板状複合部材であって、
前記無機粒子が前記板状複合部材の表面に平行に配向し、
下記式：
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ
（式中、Ｅｃは前記板状複合部材の曲げ弾性率（ＧＰａ）、αは前記無機粒子による補強効率、Ｖｘは前記板状複合部材の体積に対する前記無機粒子の体積分率、Ｅｘは前記無機粒子の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは前記板状複合部材の体積に対する前記熱可塑性材料の体積分率、Ｅｙは前記熱可塑性材料の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される、前記無機粒子による補強効率αが、０．３７５を超える、板状複合部材が提供される。
熱可塑性材料と、
前記熱可塑性材料中に分散したフレーク状の無機粒子と、
を含む板状複合部材であって、
前記無機粒子が前記板状複合部材の表面に平行に配向し、
下記式：
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ
（式中、Ｅｃは前記板状複合部材の曲げ弾性率（ＧＰａ）、αは前記無機粒子による補強効率、Ｖｘは前記板状複合部材の体積に対する前記無機粒子の体積分率、Ｅｘは前記無機粒子の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは前記板状複合部材の体積に対する前記熱可塑性材料の体積分率、Ｅｙは前記熱可塑性材料の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される、前記無機粒子による補強効率αが、０．３７５を超える、板状複合部材が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一態様に係る製造方法により得られる複合部材は、高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有する。また、本発明の一態様に係る板状複合部材は、高い曲げ弾性率を有し、高い曲げ弾性率を有する強化部材として、又は高い曲げ弾性率を有する強化部材を製造するために、用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜複合部材の製造方法＞
実施形態に係る複合部材の製造方法は、図１に示すように、混合液を調製するステップ（Ｓ１）と、混合液を抄いて抄造物を作製するステップ（Ｓ２）と、抄造物を熱加圧成形するステップ（Ｓ３）と、を含む。
実施形態に係る複合部材の製造方法は、図１に示すように、混合液を調製するステップ（Ｓ１）と、混合液を抄いて抄造物を作製するステップ（Ｓ２）と、抄造物を熱加圧成形するステップ（Ｓ３）と、を含む。
【0012】
（１）混合液の調製
空気中又は窒素雰囲気等の不活性雰囲気下で、熱可塑性粒子とフレーク状の無機粒子を、水、アルコール等の溶媒中で混合し、混合液を調製する。
空気中又は窒素雰囲気等の不活性雰囲気下で、熱可塑性粒子とフレーク状の無機粒子を、水、アルコール等の溶媒中で混合し、混合液を調製する。
【0013】
熱可塑性粒子は、熱可塑性材料を主成分として含む。熱可塑性材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の熱可塑性樹脂、ガラス、セルロース、竹やケナフ等の植物を原料とする天然繊維が挙げられる。熱可塑性粒子は、繊維状、フレーク状、又は球状の形状を有してよい。
【0014】
繊維状の熱可塑性粒子は、例えば、０．０１～１０００μｍの平均繊維径Ｄｆｉｂを有してよく、０．１μｍ～５０ｍｍの平均繊維長Ｌｆｉｂを有してよい。また、繊維状の熱可塑性粒子のアスペクト比、すなわち、平均繊維長と平均繊維径の比Ｌｆｉｂ／Ｄｆｉｂは、例えば１０～１０，０００であってよい。平均繊維長Ｌｆｉｂは、光学顕微鏡像を用いて測定することができる。平均繊維径Ｄｆｉｂは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて得た粒子の断面像から、３０個以上の粒子の直径（円相当径）を測定して平均することにより求められる。
【0015】
本願において、フレーク状とは、投影面積が最大となる面（扁平面）の円相当径が、この面に垂直な方向の長さ（厚さ）の最大値よりも大きいことを意味し、鱗片状、板状、薄片状ともいうことができる。フレーク状の熱可塑性粒子は、例えば、１～５，０００μｍの平均直径Ｄｆｌを有してよく、０．１～１００μｍの平均厚さＴｆｌを有してよい。また、フレーク状の熱可塑性粒子のアスペクト比、すなわち、平均直径と平均厚さの比Ｄｆｌ／Ｔｆｌは、例えば１０～１０，０００であってよい。フレーク状の熱可塑性粒子の平均直径Ｄｆｌとしては、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて計測されるメジアン径ｄ５０の値が用いられる。フレーク状粒子の平均厚さＴｆｌは、ＳＥＭ又はＴＥＭを用いて得た粒子の断面像から、３０個以上の粒子の厚さを測定して平均することにより求められる。
【0016】
球状の熱可塑性粒子は、例えば、１０ｎｍ～１，０００μｍの平均直径Ｄｓｐを有してよい。球状の熱可塑性粒子の平均直径Ｄｓｐとしては、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて計測されるメジアン径ｄ５０の値が用いられる。
【0017】
フレーク状の無機粒子としては、例えば、天然マイカ、合成マイカ、スメクタイト、タルク、炭酸塩、ケイ酸塩、シリカの粒子を用いることができる。フレーク状の無機粒子は、例えば、１００ｎｍ～５，０００μｍの平均直径ｄを有してよく、１０ｎｍ～１０μｍの平均厚さｔを有してよい。また、フレーク状の無機粒子のアスペクト比、すなわち、平均直径と平均厚さの比ｄ／ｔは、例えば５～１００００であってよい。フレーク状の無機粒子の平均直径ｄ及び平均厚さｔは、フレーク状の熱可塑性粒子と同様の方法で測定することができる。
【0018】
混合する熱可塑性粒子と無機粒子の合計体積に対する無機粒子の体積分率Ｖｆｘは、５～９９％、特に４０～６０％であってよい。それにより、実施形態に係る製造方法により製造される複合部材がより高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することができる。
【0019】
また、無機粒子と熱可塑性粒子の合計体積に対する無機粒子の体積分率Ｖｆｘ及び熱可塑性粒子の体積分率Ｖｆｙ、並びに、無機粒子の平均体積ｖｘ、及び熱可塑性粒子の平均有効体積ｖｙは、下記式（１）
を満たしてよい。ここで、無機粒子の平均体積ｖｘは、上述の無機粒子の平均直径ｄ及び平均厚さｔに基づいて計算される。熱可塑性粒子が繊維状で、且つ、その平均繊維長Ｌｆｉｂが、無機粒子の平均直径ｄを超える場合は、熱可塑性粒子の平均有効体積ｖｙは下記式（２）
ｖｙ＝πｄ（Ｄｆｉｂ／２）２ （２）
で計算され、それ以外の場合は、熱可塑性粒子の平均有効体積ｖｙは、上述の熱可塑性粒子の各種寸法を用いて計算される熱可塑性粒子の体積を指す。上記式（１）を満たす量の無機粒子と熱可塑性粒子を用いることにより、実施形態に係る製造方法により製造される複合部材がより高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することができる。
【数1】
ｖｙ＝πｄ（Ｄｆｉｂ／２）２ （２）
で計算され、それ以外の場合は、熱可塑性粒子の平均有効体積ｖｙは、上述の熱可塑性粒子の各種寸法を用いて計算される熱可塑性粒子の体積を指す。上記式（１）を満たす量の無機粒子と熱可塑性粒子を用いることにより、実施形態に係る製造方法により製造される複合部材がより高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することができる。
【0020】
（２）抄造物の作製
調製した混合液を抄いて、抄造物を作製する。抄造は、ＪＩＳ Ｐ ８２２２：２０１５に従って行うことができる。具体的には、製紙工業で使われる抄紙装置を使用して混合液を抄いて、メッシュ上にウェットマットを得、ウェットマットに含まれる溶媒を乾燥除去することにより、シート状の抄造物を得ることができる。
調製した混合液を抄いて、抄造物を作製する。抄造は、ＪＩＳ Ｐ ８２２２：２０１５に従って行うことができる。具体的には、製紙工業で使われる抄紙装置を使用して混合液を抄いて、メッシュ上にウェットマットを得、ウェットマットに含まれる溶媒を乾燥除去することにより、シート状の抄造物を得ることができる。
【0021】
抄造物において、フレーク状の無機粒子は、重なりあって配置され、無機粒子の厚さ方向が、抄造物の厚さ方向に略平行になるように配向する。重なった無機粒子の間には、熱可塑性材料が存在する。
【0022】
（３）熱加圧成形
抄造物を熱加圧成形して、複合部材を作製する。作製する複合部材の形状に応じて、抄造物を複数枚重ねて熱加圧成形を行ってもよい。さらに、ハンドリング性を向上させるために、熱加圧成形前に、重ねた抄造物を予備的に圧着してもよい。圧着時には、熱可塑性粒子の溶融温度未満の温度に抄造物を加熱してもよい。熱加圧成形は、熱可塑性粒子の溶融温度以上、分解温度以下に抄造物を加熱して行う。それにより、熱可塑性粒子が、溶融し、無機粒子の間の空間を満たすように広がる。その後、冷却して熱可塑性材料を固化する。それにより、抄造物が成形され、複合部材が得られる。複合部材は、マトリクス材料として熱可塑性材料と、マトリクス中に分散したフィラーとして配向したフレーク状の無機粒子とを含む。
抄造物を熱加圧成形して、複合部材を作製する。作製する複合部材の形状に応じて、抄造物を複数枚重ねて熱加圧成形を行ってもよい。さらに、ハンドリング性を向上させるために、熱加圧成形前に、重ねた抄造物を予備的に圧着してもよい。圧着時には、熱可塑性粒子の溶融温度未満の温度に抄造物を加熱してもよい。熱加圧成形は、熱可塑性粒子の溶融温度以上、分解温度以下に抄造物を加熱して行う。それにより、熱可塑性粒子が、溶融し、無機粒子の間の空間を満たすように広がる。その後、冷却して熱可塑性材料を固化する。それにより、抄造物が成形され、複合部材が得られる。複合部材は、マトリクス材料として熱可塑性材料と、マトリクス中に分散したフィラーとして配向したフレーク状の無機粒子とを含む。
【0023】
実施形態に係る製造方法において、抄造プロセスを用いることにより、フレーク状の無機粒子が高度に配向した複合部材を製造することができる。また、予め熱可塑性粒子と無機粒子を混合して得た混合液を用いて抄造物を作製するため、抄造物において、熱可塑性粒子と無機粒子が均一に分散し、無機粒子の間に熱可塑性粒子が挟まれる。このような抄造物を熱加圧成形することにより、熱可塑性材料のマトリクス中にフィラーである無機粒子が均一に分散した複合部材を製造することができる。複合部材がこのような構造を有することにより、複合部材は、高い曲げ弾性率及び高い曲げ強度を有することができる。特に、上述した式（１）を満たす量の熱可塑性粒子と無機粒子を用いる場合、混合液中に含まれる熱可塑性粒子と無機粒子の数の比が特に好適となり、抄造物において無機粒子間に熱可塑性粒子がより確実に存在することができ、その結果、製造される複合部材における無機粒子の分散性がより向上する。それにより、複合部材が一層高い曲げ弾性率及び曲げ強度を有することができる。
【0024】
また、特許文献２に記載されるような、熱可塑性材料とフレーク状の無機粒子を溶融混練する方法では、粘度の高い溶融した熱可塑性材料と無機粒子を混練する間に無機粒子が割れる等により、無機粒子のアスペクト比が低下する。一方、実施形態に係る製造方法では、このような混練プロセスを用いていないため、無機粒子のアスペクト比の低下が抑制される。そのため、製造される複合部材に含まれる無機粒子は、高いアスペクト比を有することができ、その結果、複合部材は、より高い曲げ弾性率及び曲げ強度を有することができる。
【0025】
＜板状複合部材＞
実施形態に係る板状複合部材は、上述の実施形態に係る複合部材の製造方法により製造することができる。図２に示すように、板状複合部材１０は、熱可塑性材料２と、熱可塑性材料２中に分散したフレーク状の無機粒子４と、を含む。なお、本願において、「板状」は、図２に示すような平板状のみならず、曲面状に湾曲した部分を有する湾曲板状も含む。
実施形態に係る板状複合部材は、上述の実施形態に係る複合部材の製造方法により製造することができる。図２に示すように、板状複合部材１０は、熱可塑性材料２と、熱可塑性材料２中に分散したフレーク状の無機粒子４と、を含む。なお、本願において、「板状」は、図２に示すような平板状のみならず、曲面状に湾曲した部分を有する湾曲板状も含む。
【0026】
熱可塑性材料２及びフレーク状の無機粒子４の材料例、無機粒子４の形状、並びに熱可塑性材料２と無機粒子４の体積分率は、上述の実施形態に係る複合部材の製造方法と同様であるため説明を省略する。
【0027】
フレーク状の無機粒子４は、板状複合部材１０の表面１０ａに平行に配向する。それにより、板状複合部材１０は、高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することができる。なお、本願において、「フレーク状の無機粒子４が、板状複合部材１０の表面１０ａに平行に配向する」とは、フレーク状の無機粒子４の扁平面４ａと板状複合部材１０の表面１０ａのなす角度の平均が３０度以下であることを意味する。フレーク状の無機粒子４の扁平面４ａと板状複合部材１０の表面１０ａのなす角度の平均は、好ましくは２０度以下、より好ましくは１０度以下、特に好ましくは５度以下であってよい。フレーク状の無機粒子４の扁平面４ａと板状複合部材１０の表面１０ａのなす角度の平均は、板状複合部材１０の断面ＳＥＭ像又は断面ＴＥＭ像から、３０個以上の無機粒子４の扁平面４ａと板状複合部材１０の表面１０ａのなす角度を求め、平均することにより求められる。
【0028】
板状複合部材１０において、下記式（３）
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ （３）
（式（３）中、Ｅｃは板状複合部材１０の曲げ弾性率（ＧＰａ）、Ｖｘは板状複合部材１０の体積に対する無機粒子４の体積分率、Ｅｘは無機粒子４の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは板状複合部材１０の体積に対する熱可塑性材料２の体積分率、Ｅｙは熱可塑性材料２の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される無機粒子４による補強効率αは、０．３７５を超え、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．５以上、特に好ましくは０．５５以上である。このような高い補強効率αを有する板状複合部材１０は、上述の実施形態に係る製造方法により初めて実現されたものである。
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ （３）
（式（３）中、Ｅｃは板状複合部材１０の曲げ弾性率（ＧＰａ）、Ｖｘは板状複合部材１０の体積に対する無機粒子４の体積分率、Ｅｘは無機粒子４の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは板状複合部材１０の体積に対する熱可塑性材料２の体積分率、Ｅｙは熱可塑性材料２の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される無機粒子４による補強効率αは、０．３７５を超え、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．５以上、特に好ましくは０．５５以上である。このような高い補強効率αを有する板状複合部材１０は、上述の実施形態に係る製造方法により初めて実現されたものである。
【0029】
板状複合部材１０は、フィラーである無機粒子４による補強効率αの高い強化複合部材として用いることができる。また、板状複合部材１０をさらに成形してもよい。すなわち、板状複合部材１０は、最終製品である強化複合部材を製造するための中間素材として用いることもできる。
【0030】
熱可塑性材料２が結晶性材料の場合、板状複合部材１０の製造過程において、熱可塑性材料２を固化させたときに、無機粒子４との界面において結晶成長しやすい。そのため、板状複合部材１０において、無機粒子４に挟まれた熱可塑性材料２は、高い結晶性を有する。また、熱可塑性材料２が非晶性材料の場合、板状複合部材１０の製造過程において、熱加圧成形したときに、熱可塑性材料２の分子が、無機粒子４の扁平面４ａに平行な方向に延伸する。そのため、板状複合部材１０において、熱可塑性材料２の分子が、無機粒子４の扁平面４ａに平行な方向に延伸する。これらに起因して、熱可塑性材料２が結晶性、非晶性のいずれの場合も、板状複合部材１０にマトリクス材料として含まれる熱可塑性材料２は、それ自体が高い曲げ強度及び曲げ弾性率を有することができる。熱可塑性材料２の代わりに熱硬化性樹脂を用いた場合、熱硬化性樹脂の分子はランダムに架橋されて特定の配向を持たないため、熱硬化性樹脂自体の曲げ強度及び曲げ弾性率は特段高くはならない。
【0031】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。
【実施例】
【0032】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0033】
実施例１
（１）混合液の調製
熱可塑性粒子として、繊維状のポリアミド６（ＰＡ６）粒子（東レ株式会社製）（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）を、フレーク状の無機粒子として、白雲母を湿式粉砕したマイカ粒子（平均直径４００μｍ、平均厚さ１μｍ）を用意した。なお、ＰＡ６粒子の平均繊維径及びマイカ粒子の平均厚さは、後述するＳＥＭ画像から求めた。ＰＡ６粒子の繊維長は、光学顕微鏡観察により求めた。マイカ粒子の平均直径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（Ｍａｌｖｅｒｎ社製Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ３０００）を用いて測定したメジアン径ｄ５０の値である。
（１）混合液の調製
熱可塑性粒子として、繊維状のポリアミド６（ＰＡ６）粒子（東レ株式会社製）（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長３ｍｍ）を、フレーク状の無機粒子として、白雲母を湿式粉砕したマイカ粒子（平均直径４００μｍ、平均厚さ１μｍ）を用意した。なお、ＰＡ６粒子の平均繊維径及びマイカ粒子の平均厚さは、後述するＳＥＭ画像から求めた。ＰＡ６粒子の繊維長は、光学顕微鏡観察により求めた。マイカ粒子の平均直径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（Ｍａｌｖｅｒｎ社製Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ３０００）を用いて測定したメジアン径ｄ５０の値である。
【0034】
１．３５ｇのＰＡ６粒子を４００ｍＬの水に加えて懸濁液を得た。２．４ｇのマイカ粒子を４００ｍＬの水に加えて懸濁液を得た。これら懸濁液を混合して、混合液を得た。
【0035】
なお、混合したマイカ粒子とＰＡ６粒子の合計体積に対するマイカ粒子の体積分率Ｖｆｘ及びＰＡ６粒子の体積分率Ｖｆｙを、ＰＡ６の密度（１．１３ｇ／ｃｍ３）とマイカの密度（３．０ｇ／ｃｍ３）を用いて計算したところ、マイカ粒子の体積分率Ｖｆｘは４０％、ＰＡ６粒子の体積分率Ｖｆｙは６０％であった。
【0036】
また、マイカ粒子の平均体積ｖｘは、１．３×１０－１３ｍ３であった。また、ＰＡ６粒子の平均有効体積ｖｙは、３．８×１０－１４ｍ３であった。ただし、ＰＡ６粒子の平均繊維長がマイカ粒子の平均直径よりも大きかったため、ＰＡ６粒子の平均有効体積ｖｙの計算には、上述の式（２）を用いた。Ｖｆｘ／ｖｘは、３．２×１０１２ｍ－３、Ｖｆｙ／ｖｙは、１．６×１０１３ｍ－３と計算された。
【0037】
（２）抄造物の作製
抄造装置に２Ｌの水を加えて、水面が抄造装置の金網よりも高くなるようにした。次いで、抄造装置に上記の混合液を加えて撹拌した後、抄造装置の下部から排水した。それにより、金網で混合液が濾過されて、金網上にウェットマットが形成された。
抄造装置に２Ｌの水を加えて、水面が抄造装置の金網よりも高くなるようにした。次いで、抄造装置に上記の混合液を加えて撹拌した後、抄造装置の下部から排水した。それにより、金網で混合液が濾過されて、金網上にウェットマットが形成された。
【0038】
ウェットマットにセルロース製の濾紙を重ね、さらにその上にステンレス板を重ねた。ステンレス板の上から金属ローラーで転圧して、ウェットマットを圧縮するとともに、ウェットマット中の水を濾紙で吸収した。
【0039】
金網及び濾紙からウェットマットを取り外し、空気中で乾燥させた。それによりシート状の抄造物を得た。同様にして、抄造物を合計で８枚作製した。
【0040】
（３）熱加圧成形
８枚の抄造物を重ね、２２０℃で圧着した。圧着体を５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形に切り出し、熱プレス機（株式会社東洋精機製作所製）を用いて、２７０℃で５分間加熱し、さらに２７０℃に維持しながら５分間１０ＭＰａの圧力でプレスした。それにより、板状の成形体（複合部材）を得た。
８枚の抄造物を重ね、２２０℃で圧着した。圧着体を５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形に切り出し、熱プレス機（株式会社東洋精機製作所製）を用いて、２７０℃で５分間加熱し、さらに２７０℃に維持しながら５分間１０ＭＰａの圧力でプレスした。それにより、板状の成形体（複合部材）を得た。
【0041】
実施例２
０．９ｇのＰＡ６粒子と、３．６ｇのマイカ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、成形体を作製した。なお、マイカ粒子の体積分率Ｖｆｘは６０％、ＰＡ６粒子の体積分率Ｖｆｙは４０％であった。また、Ｖｆｘ／ｖｘは、４．８×１０１２ｍ－３、Ｖｆｙ／ｖｙは、１．１×１０１３ｍ－３と計算された。
０．９ｇのＰＡ６粒子と、３．６ｇのマイカ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、成形体を作製した。なお、マイカ粒子の体積分率Ｖｆｘは６０％、ＰＡ６粒子の体積分率Ｖｆｙは４０％であった。また、Ｖｆｘ／ｖｘは、４．８×１０１２ｍ－３、Ｖｆｙ／ｖｙは、１．１×１０１３ｍ－３と計算された。
【0042】
比較例
２．２６ｇのＰＡ６粒子を用い、マイカ粒子を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、成形体を作製した。
２．２６ｇのＰＡ６粒子を用い、マイカ粒子を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、成形体を作製した。
【0043】
＜曲げ試験＞
実施例１、２、及び比較例の成形体から幅１０ｍｍの試験片を４枚切り出し、曲げ強度及び曲げ弾性率Ｅｃを測定した。測定には、（株）島津製作所製オートグラフＡＧＳ－１０ｋＮＸを用い、ＪＩＳ Ｋ ７０１７：１９９９（３点曲げ試験）に準じて、支点間距離２４ｍｍ、試験速度１ｍｍ／分で行った。結果を表１に示す。実施例１、２の成形体は、比較例の成形体と比べて高い曲げ強度及び曲げ弾性率を示した。
実施例１、２、及び比較例の成形体から幅１０ｍｍの試験片を４枚切り出し、曲げ強度及び曲げ弾性率Ｅｃを測定した。測定には、（株）島津製作所製オートグラフＡＧＳ－１０ｋＮＸを用い、ＪＩＳ Ｋ ７０１７：１９９９（３点曲げ試験）に準じて、支点間距離２４ｍｍ、試験速度１ｍｍ／分で行った。結果を表１に示す。実施例１、２の成形体は、比較例の成形体と比べて高い曲げ強度及び曲げ弾性率を示した。
【0044】
＜補強効率＞
実施例１、２の成形体の曲げ弾性率Ｅｃの測定結果に基づき、下記式：
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ
（式中、Ｅｃは成形体の曲げ弾性率（ＧＰａ）、αはマイカ粒子による補強効率、Ｖｘは成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率、Ｅｘはマイカ粒子の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは成形体の体積に対するＰＡ６の体積分率、ＥｙはＰＡ６の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される、マイカ粒子による補強効率αを求めた。なお、マイカ粒子の弾性率Ｅｘ、ＰＡ６の弾性率Ｅｙは、それぞれ、１７２ＧＰａ、２．６ＧＰａとした。また、実施例１の成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率ＶｘとＰＡ６の体積分率Ｖｙは、それぞれ、０．４、０．６であり、実施例２の成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率ＶｘとＰＡ６の体積分率Ｖｙは、それぞれ、０．６、０．４である。求めた補強効率αの値を表１に示す。実施例１、２の成形体は、０．３７５を超える高い補強効率αを示した。
実施例１、２の成形体の曲げ弾性率Ｅｃの測定結果に基づき、下記式：
Ｅｃ＝αＶｘＥｘ＋ＶｙＥｙ
（式中、Ｅｃは成形体の曲げ弾性率（ＧＰａ）、αはマイカ粒子による補強効率、Ｖｘは成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率、Ｅｘはマイカ粒子の弾性率（ＧＰａ）、Ｖｙは成形体の体積に対するＰＡ６の体積分率、ＥｙはＰＡ６の弾性率（ＧＰａ）を表す。）で定義される、マイカ粒子による補強効率αを求めた。なお、マイカ粒子の弾性率Ｅｘ、ＰＡ６の弾性率Ｅｙは、それぞれ、１７２ＧＰａ、２．６ＧＰａとした。また、実施例１の成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率ＶｘとＰＡ６の体積分率Ｖｙは、それぞれ、０．４、０．６であり、実施例２の成形体の体積に対するマイカ粒子の体積分率ＶｘとＰＡ６の体積分率Ｖｙは、それぞれ、０．６、０．４である。求めた補強効率αの値を表１に示す。実施例１、２の成形体は、０．３７５を超える高い補強効率αを示した。
【0045】
【表1】
【0046】
＜ＳＥＭ観察＞
実施例１と同様にして作製した、熱プレス成形前の圧着体と熱プレス成形後の成形体の断面を、ＳＥＭ（（株）日立ハイテク製ＴＭ３０３０Ｐｌｕｓ）にて観察した。得られたＳＥＭ画像を図３及び図４に示す。図３、４のＳＥＭ画像において、白色部分はマイカ粒子の断面を表している。図３の灰色の略円状の部分はＰＡ６粒子の断面を表し、それ以外の灰色部分は、断面観察用試料の作製に用いたエポキシ樹脂を表している。図４の灰色部分は、ＰＡ６樹脂を表している。図３から、圧着体においてマイカ粒子が重なるように配向していることが示された。また、圧着体において、マイカ粒子とＰＡ６粒子が十分に混合されており、マイカ粒子の間にはＰＡ６粒子が存在することが確認された。図４から、成形体においても、マイカ粒子が成形体の表面に平行に高度に配向していることが示された。また、マイカ粒子の間はＰＡ６樹脂で満たされていた。すなわち、ＰＡ６粒子が熱プレスにより溶融したことにより形成されたＰＡ６マトリクス中に、成形体の表面に平行に高度に配向したマイカ粒子が良好に分散していた。実施例２の成形体の断面も同様にＳＥＭにて観察した。得られたＳＥＭ画像を図５に示す。実施例２の成形体においても、ＰＡ６マトリクス中に、成形体の表面に平行に高度に配向したマイカ粒子が良好に分散していることが確認された。このような成形体の構造に起因して、高い曲げ強度及び曲げ弾性率が得られたと考えられる。
実施例１と同様にして作製した、熱プレス成形前の圧着体と熱プレス成形後の成形体の断面を、ＳＥＭ（（株）日立ハイテク製ＴＭ３０３０Ｐｌｕｓ）にて観察した。得られたＳＥＭ画像を図３及び図４に示す。図３、４のＳＥＭ画像において、白色部分はマイカ粒子の断面を表している。図３の灰色の略円状の部分はＰＡ６粒子の断面を表し、それ以外の灰色部分は、断面観察用試料の作製に用いたエポキシ樹脂を表している。図４の灰色部分は、ＰＡ６樹脂を表している。図３から、圧着体においてマイカ粒子が重なるように配向していることが示された。また、圧着体において、マイカ粒子とＰＡ６粒子が十分に混合されており、マイカ粒子の間にはＰＡ６粒子が存在することが確認された。図４から、成形体においても、マイカ粒子が成形体の表面に平行に高度に配向していることが示された。また、マイカ粒子の間はＰＡ６樹脂で満たされていた。すなわち、ＰＡ６粒子が熱プレスにより溶融したことにより形成されたＰＡ６マトリクス中に、成形体の表面に平行に高度に配向したマイカ粒子が良好に分散していた。実施例２の成形体の断面も同様にＳＥＭにて観察した。得られたＳＥＭ画像を図５に示す。実施例２の成形体においても、ＰＡ６マトリクス中に、成形体の表面に平行に高度に配向したマイカ粒子が良好に分散していることが確認された。このような成形体の構造に起因して、高い曲げ強度及び曲げ弾性率が得られたと考えられる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
