JPH03290440A

JPH03290440A - 繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの製造法

Info

Publication number: JPH03290440A
Application number: JP2093509A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Oono; 大野　賢祐; Hiroyuki Uchino; 洋之内野; Takao Kimura; 隆夫木村
Original assignee: Marubeni Corp; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Marubeni Corp; Mitsubishi Chemical Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1991-12-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の背景〕〈産業上の利用分野〉本発明は高温での剛性と低温での耐衝撃性に優れ、外観
の著しく改良された成形品及びその素材となる繊維強化
熱可塑性樹脂複合シートの製造法に関するものである。

詳しくは、高温での剛性と低温での耐衝撃性に優れると
共に、熱可塑性樹脂と繊維状強化材との分散を均一にす
ることによってシート表面への繊維状強化材の浮き上が
りを防止し、ひいては表面の外観を著しく改良した繊維
強化熱可塑性樹脂複合シートの製造法に関する。

〈従来の技術〉従来、熱可塑性樹脂と繊維状強化材とからなる複合シー
トを製造する方法として、例えば、ガラスのチョツプド
ストランドのような短繊維と熱可塑性樹脂の粉体とを水
中又は空気中で攪拌混きすることによって分散させた後
、マット状に賦形してウェブとなし、該ウェブを加熱・
加圧後冷却して複合シートを作る方法（特開昭５８５９２２４号、特開昭５６−１１２２９号各公報等）が
知られている。

これらの方法で製造された複合シートは熱可塑性スタン
パフルシートと呼ばれ、マトリックスとなる樹脂の成形
性や特性を活かし、更に繊維状強化材による剛性、耐衝
撃性、寸法安定性などを向上することができることと相
俟って、自動車の構造部材や土木建材用資材等として着
実に用途を広げている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、その殆んどのものは、複合シートの製造の際、
あるいは複合シートから成形品を製造（スタンピング成
形、フローモールディング成形など）する際に、繊維状
強化材の一部が複合シートや成形品の外表面に浮き上り
、該繊維状強化材に沿った色調の異る模様（フリーズマ
ーク）が発生し、外観を悪化させて商品価値を低下させ
ていた。更に、表面、の平滑度を損うため、主として目
につき難い部材への利用が中心となっている。

それ故、繊維状強化材が浮き上ることを防止するために
、複合シートの外表面に樹脂のシート又はフィルムを被
覆して成形する方法も実用化されている。しかしながら
、複雑な形状の成形品の成形などでは、樹脂の流動に伴
って、繊維状強化材の局部的な浮き上がりが避けられて
ないのが現状である。特に、フローモールディング成形
においては、成形品のデザインに応じて複数枚の予熱し
たブランクを金型内にフィードして成形することが多い
ので、ブランクの継ぎ目部分において繊維状強化材の浮
き上がりが生じ易−）。

一方、フリーズマークは、一般に繊維状強化材の含有量
が少い場合（例、１０〜２０重量％）や、繊維状強化材
の表面を適切なカップリング剤で予め処理した場合に若
干改良される傾向にあるが、外観が要求される用途には
適用され難いものである。また、フローモールディング
成形においては、通常、樹脂の溶融点よりはるかに低い
温度に保たれた型の内部を樹脂が流動するに伴って、フ
リーズマークの程度が著しく悪化することが多い。

〔発明の概要〕

く要旨〉本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねていく
課程で、複合シートの素材としてのウェブにおいて熱可
塑性樹脂粉体の繊維状強化材への付着が不十分であるが
故に上層側の樹脂粉体が下層側に脱落し、結果として上
層側において複合シートおよび成形品の成形時の繊維状
強化材の熱による動きを抑制すべき樹脂量が不足してい
ることが、繊維状強化材への表面への浮き上がりの一要
因であることを突き止めた。

そして、繊維状の熱可塑性樹脂を用いることによって、
繊維状強化材からの熱可塑性樹脂の脱落を防止して両者
の分散を均一に保持し、従って複合シートの外表面に繊
維状強化材が浮き上がることは無く、これによって複合
シート及び成形品の外観が著しく改良されるとの知見を
得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの
製造法は、熱可塑性樹脂と繊維状強化材とを主成分とす
るウェブを加熱、加圧して繊維強化熱可塑性樹脂複合シ
ートを製造する方法において、前記熱可塑性樹脂中に繊
維状の熱可塑性樹脂成分が５重量す。以上混合されてい
ること、を特徴とするものである。

く効果〉熱可塑性樹脂と繊維状強化材とを主成分とするウェブ中
の熱可塑性樹脂中に、繊維状の熱可塑性樹脂成分を５重
量％以上混合することによって製造した本発明の繊維強
化熱可塑性樹脂複合シートは、繊維状熱可塑性樹脂を用
いているために、熱可塑性樹脂粉体のみを用いた従来の
繊維強化熱可塑性樹脂複合シートと異なり、繊維状強化
材が繊維状熱可塑性樹脂のウェブの下層側への剥脱、落
下を防止するので、熱可塑性樹脂と繊維状強化材の分散
を均一にすることができ、従って複合シート及び成形品
の外表面に繊維状強化材が浮き上がらない。

それ故、高温での剛性と低温での耐衝撃性に優れると共
に、フリーズマークの発生を防止し、複合シート表面あ
るいは成形品表面の外観を著しく改良して、自動車の内
装パネル、外板、エンジンルーム内部品、弱電製品のハ
ウジング、シャーシ及び建築用内外装資材などに適した
ものとすることができる。

〔発明の詳細な説明〕

〔Ｉ〕原材料（１）　　熱可塑性樹脂本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの製造法にお
いて用いられ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、ポリ塩化ビニール
、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、ポリオキシメチ
レン、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート
、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォン、
ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエ
ーテルケトン、或いは、これらの変性体やブレンド物及
び各種ポリマーアロイ等のあらゆる熱可塑性樹脂が適用
できるが、中でも繊維状強化材によって耐熱特性（例、
熱変形温度）が顕著に向上する結晶性樹脂を使用するこ
とが望ましい。

このような結晶性樹脂の具体例としては、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルなどがあ
るが特にポリプロピレン、ポリアミドが好ましい。

これら熱可塑性樹脂原料の形態としては、ベレット、パ
ウダー、フレーク、繊維などがあるが、本発明において
はその一部に繊維状の熱可塑性樹脂を用いることが重要
である。

このような繊維状熱可塑性樹脂としては、前述の熱可塑
性樹脂を繊維状にしたもので、その繊維径としては５０
０ミクロン以下であれば良く、好ましくは１５０ミクロ
ン以下である。繊維径の下限としては特に限界はないが
、実際には繊維状熱可塑性樹脂を製造する紡糸装置の限
界から数ミクロンとなる。

また繊維状熱可塑性樹脂の長さとしては余り短くなると
繊維状のものを用いる意味がなくなるので３ｍ１以上は
必要であり、特に６〜２５ｍ＋ｓのものが使用される。

このような繊維状熱可塑性樹脂の配合割合は前記熱可塑
性樹脂成分中に５重量％以上、好ましくは５〜５０重量
％である。上記配合割合以下では複合シート及び成形品
の外観の改良は達成できない。

また、前記熱可塑性樹脂成分には目的に応して添加剤、
フィラー、着色剤、発泡剤、架橋剤等を添加することが
できる。

（２）繊維状強化材本発明の繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの製造法にお
いて用いられる繊維状強化材としては、バルブ、木粉等
の天然繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維等の
無機繊維、及び、プラスチックス繊維、アラミツド繊維
等の合成繊維等及びそれらの混合物を挙げることができ
るが、特にガラス繊維が好んで用いられる。

このような繊維状強化材の形態としては、長さか３〜５
Ｃ１＋ｉ、直径が３〜２５μｍのものを用いることが好
ましい。

これら繊維状強化材は用途に応じて、これらの単繊維状
、ストランド状、織物状あるいはそれらの組合せのもの
を用いることができる。これらの繊維状強化材を表面処
理したり、改質剤を含浸したりして用いることもできる
。

〔■〕ウェブの製造前記原材料の熱可塑性樹脂および繊維状強化材とを用い
て以下に示す方法によりウェブを製造する。

例えば、前記繊維状強化材、特にガラス繊維、例えばチ
ョツプドストランドをあらかじめ開繊したものを２軸の
リボンブレンダーのような混合機に投入し、これに熱可
塑性樹脂を添加して攪拌しながら混合分散させるか、ま
たはチョツプドストランドと熱可塑性樹脂粉末を同時に
混合機に投入し混合攪拌して、チョツプドストランドを
開繊すると共に熱可塑性樹脂を分散させたものをマット
状に賦形する。

また、例えば、熱可塑性樹脂４０〜９０ｆｆｉ量９６、
好ましくは５０〜８０重量％と、ガラスのチョツプドス
トランドよりなる繊維状強化材６０〜１０重量％、好ま
しくは５０〜２０重量％との混合物を、予め界面活性剤
を加えて攪拌し充分に泡立てた水中に投入し、更に攪拌
を続けてチョツプドストランドを開繊すると共に両者を
分散させた後、フィルターを通して泡（水）を濾過して
得られた混抄物（ウェブ）を乾燥し、マット状に賦形す
る。

一方、フリーズマークは、一般に繊維状強化材の含有量
が少い場合（例、１０〜２０重量％）や、繊維状強化材
の表面を適切なカップリング剤で予め処理した場合に若
干改良される傾向にあるが、外観が要求される用途には
適用され難いものである。また、フローモールディング
成形においては、通常、樹脂の溶融点よりはるかに低い
温度に保たれた型の内部を樹脂が流動するに伴っ°Ｃ，
フリーズマークの程度が著しく悪化することが多い。

（Ｉｆｆ）繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの製造この
ようにして得られた繊維状強化材と熱可塑性樹脂とから
形成されたマット状のウェブを、更に加圧・加熱して熱
可塑性樹脂を溶融させ、加圧・冷却して５００〜１０，
０００ｇ／ｄ程度の繊維強化熱可塑性樹脂複合シートと
して作成する。

〔実験例〕

実施例１ポリプロピレンホモポリマー（Ｊ　Ｉ　Ｓ−に７２１０
によるメルトフローレー）；１３ｇ／１０分）のベレッ
トを機械粉砕し、平均粒径約３００ミクロンのパウダー
にしたちの４０重量％と、繊維状ポリプロピレンホモポ
リマー（ＪＩＳ−に７２１０によるメルトフローレート
；１３ｇ／１０分、繊維径１００ミクロン、長さ１０酌
）４０重量％と、ガラスチョツプドストランド（日本電
気硝子社製、ＥＣＳ−１８−ＩＰ−１４３Ｇ。

繊維径１０ミクロン、長さ１８ｍｍ）２０重量％との混
合物を、予め界面活性剤を加えて攪拌し充分に泡立てた
水中に投入し、更に５分間攪拌し均一に分散させた。

このものを、２００ミクロンのステンレス網を張った箱
型フィルターに移し、真空ポンプにより減圧下で気泡を
除去し、水分含有率約２５重量％のウェブを抄造した。

このウェブに少量のバインダーを噴霧した後１０５℃の
オーブン中で５時間乾燥し水分を除いた。

次にこのウェブを内寸３１ｃｍＸ３４ｃｍ、厚み３．５
ｍｍのスペイサ−を配した５０１−ン油圧プレスを用い
、２１０℃、０．　５１℃ｇｆ／ｃｄで１０分間加熱加
圧した後、圧力を２０ｋｇｆ／ｃ−に上げて５分間プレ
スした。次いで冷却盤に通水して２０分間冷却し、厚み
３．５關の複合シートを得た。

この複合シートは極めて平滑で優れた光沢を有した。こ
の複合シートから試験片を切りたし、ＪＩＳ−に７１１
３による２３℃の曲げ弾性率、ＪＩＳ−に７１１０によ
る２３℃のアイゾツト衝撃強度を測定したところ、それ
ぞれ１１，０００ｋｇ　ｆ　／　ｃｄ、２８ｋｇｆ−ｃ
ＩＴｌ／ｃｍであった。

次に、この複合シートを１５ｃｍＸ１１ｃｍの大きさに
切断し、セラミック製遠赤外線ヒーター（表面温度２８
０℃、ヒーターとシートの間隔２５（１））で約５分間
加熱し、第１図に示す成形品（第１図において、Ａは凸
面、Ｂは平面、Ｃは凸面Ａのコーナ一部を示す。）を成
形出来るフローモールディング金型を設置した７０トン
の油圧プレスを用い、圧力２００ｋｇｆ　／ｃｄ、金型
温度８０℃にてフローモールディング成形を行なった。

出来上がった成形品の表面はガラスファイバーの浮き上
がりが無く優れた外観を示すものであった。

実施例２ポリプロピレンホモポリマー（ＪＩＳ−に７２１０によ
るメルトフローレート；２３ｇ／１０分）のベレットを
機械粉砕し、平均粒径約２００ミクロンのパウダーにし
たちの３０重量％と、繊維状ポリプロピレンホモポリマ
ー（ＪＩＳ−に７２１０によるメルトフローレート；２
３ｇ７１０分、繊維径８０ミクロン、長さ１０龍）３０
重量％と、ガラスチョツプドストランド（日本電気硝子
社製、ＥＣ３−１３−ＩＰ−１４０Ｇ、繊維径１０ミク
ロン、長さ１３ｍ＋１）４０重量％との混合物を用いた
以外は、実施例】と全く同様の方法てウェブを作製した
。

次にこのウェブを内寸３１ｃ＋ｎＸ３４ｃ＋ｎ、厚み３
．０＋ａｍのスペイサ−を配した５０トン浦圧ブレスを
用いて、２１０℃、５ｋｇｆ／ｃ−で１０分間加熱加圧
した後、圧力を４０ｋｇｆ／ｃ−に上げて５分間プレス
した。次いで冷却盤に通水して２０分間冷却し、厚み３
．１＋ｍの複合シートを得た。

この複合シートは平滑で優れた光沢を有し、表面はガラ
スファイバーの浮き上がりがほとんど無く、フリーズマ
ークも見られなかった。

次に、この複合シートを１５ｃｍＸ１１ｃｍの大きさに
切断し、セラミック製遠赤外線ヒーター（表面温度２７
０℃、ヒーターとシートの間隔２０ｃ＋＋＋）で約４分
間加熱し、実施例１と同じフローモールディング金型を
設置した７０トンの油圧プレスを用い；圧力２５０ｋｇ
ｆ／ｃｄ、金型温度９０℃にてフローモールディング成
形を行なった。

出来上がった成形品の表面はガラスファイバーの浮き上
がりがほとんど無く、優れた外観を示すものであった。

また、この成形品のＪＩＳ−に７１１０による２３℃の
アイゾツト衝撃強度を測定したところ５８ｋｇ　ｆ　−
ｃｍ／ｃｍであった。

比較例１ポリプロピレンホモポリマー（ＪＩＳ−に７２１０によ
るメルトフローレート；１３ｓｒ／１０分）のペレット
を機械粉砕し、平均粒径約２５０ミクロンのパウダーに
したちの８０重量％と、ガラスチョツプドストランド（
日本電気硝子社製、ＥＣＳ−１８−ＩＰ−１４３Ｇ、繊
維径１０ミクロン、長さ１８ｍｍ）　２０ｆＥｆｆｉ％
との混合物を用いた以外は、実施例１と全く同様の方法
でウェブを作製した。

次いで、内寸３１Ｃ１１１Ｘ３４ＣＩ１１％厚み３．５
關のスペイサ−を配した５Ｃｌン油圧プレスを用い、２
１０℃、１噌ｆ／ｃ−で１０分間加熱加圧した後、圧力
を２０ｋｇｆ／ｃ−に上げて５分間プレスし、次いで冷
却盤に通水して２０分間冷却し、厚み３．５ａｍの複合
シートを得た。

この複合シートは平滑ではあるがガラスファイバーの浮
き上がりが多少あり若干光沢も悪かった。

この複合シートから試験片を切りだし、ＪＩＳ−に７１
１３による２３℃の曲げ弾性率、ＪＩＳ−に７１１０に
よる２３℃のアイゾツト衝撃強度を測定したところ、そ
れぞれ１０．　５００ｋｇ　ｆ　／ｃｄ、２９ｋｇｆ−
ｃｍ／ａｍであった。

次に、この複合シートを１５ｃｍＸ１１ｃｍの大きさに
切断し、セラミック製遠赤外線ヒーター（表面温度２８
０℃、ヒーターとシートの間隔２５印）で約５分間加熱
し、実施例１と同じフローモールディング金型を設置し
た７Ｃｌンの油圧プレスを用い、圧力２２０　）ｃｇ　
ｆ　／ｃｄ、金型温度８０℃にてフローモールディング
成形を行なった。

出来上がった成形品の表面はガラスファイバーの浮き上
がりが目立ち、特にフリーズマークが内側の表面にくっ
きり残り、外観も悪いものであった。

比較例２ポリプロピレンホモポリマー（ＪＩＳ−に７２１０によ
るメルトフローレート：２３ｇ／１０分）のベレットを
機械粉砕し、平均粒径約２００ミクロンのパウダーにし
たちの６０重量％と、ガラスチョツプドストランド（日
本電気硝子社製、ＥＣ５−１３−Ｉ　Ｐ−１４０Ｇ、繊
維径１０ミクロン、長さ１３＋ｏｎ）４０重量％との混
合物を用いた以外は、実施例１と全く同様の方法でウェ
ブを作製した。

次に、内寸３１ｃｍＸ３４ｃｍ、厚み３．０ｍｍのスペ
イサ−を配した５０トン油圧プレスを用い、２１０℃、
５　ｋｇ　ｆ　／　ｃ−で１０分間加熱加圧した後、圧
力を４０ｋｇｆ／ｃ−に上げて５分間プレスし、次いで
冷却盤に通水して２０分間冷却し、厚み３．２ｍｍの複
合シートを得た。

そして、この複合シートを１５ｃｍＸ１１ｃ＋ｎの大き
さに切断し、セラミック製遠赤外線ヒーター（表面塩度
２７０℃、ヒーターとシートの間隔２０ｃｍ）で約４分
間加熱し、実施例１と同しフローモールディング金型を
設置した７０１−ンの浦圧プレスを用い、圧力２５０ｋ
ｇｆ／ｃｄ、金型温度９０℃にてフローモールディング
成形を行なった。

出来上った成形品の表面はガラスファイバーが浮き上が
り、特にくっきりフリーズマークが上下の表面に残り、
成形品としてほとんど通用しない外観を示すものであっ
た。

この成形品のＪＩＳ−に７１１０による２３ｘのアイゾ
ツト衝撃強度を測定したところ４１ｋｇｆ・ｃｆｆｌ／
ｃＩ１１であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の繊維強化熱可塑性樹脂複合シー
トの製造法によるフローモールディング成形品の斜視図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

熱可塑性樹脂と繊維状強化材とを主成分とするウェブを
加熱、加圧して繊維強化熱可塑性樹脂複合シートを製造
する方法において、前記熱可塑性樹脂中に繊維状の熱可
塑性樹脂成分が５重量％以上混合されていることを特徴
とする、繊維強化熱可塑性樹脂複合シートの製造法。