JPH0411576B2

JPH0411576B2 -

Info

Publication number: JPH0411576B2
Application number: JP20265988A
Authority: JP
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1992-02-28
Also published as: JPH0251536A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、繊維補強熱可塑性樹脂シートに関す
るものであり、更に詳しくは、機械的物性とシー
トの表面平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートに関するものである。〔従来技術〕熱可塑性樹脂と補強繊維とからなる繊維補強熱
可塑性樹脂シートは、これ迄に種々検討されてき
ている。例えば、ガラスの長繊維からなるスワー
ルマツトを補強層とする繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートがあげられる。〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、この補強シートは、長繊維のガ
ラス繊維を用いていることから、成形品の表面平
滑性は極めて悪く、その上、長繊維のガラス繊維
が不定方向に渦状に延びていることから、スタン
ピング成形時のガラス繊維の動きは鈍く、熱可塑
性樹脂の流動に追従できないという欠点を持つて
いるので、均一な繊維分布を有する深絞り成形品
を得ることは困難である。これらの欠点を克服するものとして、特開昭60
−158228号公報に記載されている、「高い弾性率
を有し且つ大部分が７mmから50mmの長さと13μm
以下の直径を有する20重量％から60重量％の補強
繊維と40重量％から80重量％の熱可塑性物質とか
らなる繊維補強シート」があるが、これも深絞り
性は改良されているものの、シートの表面平滑性
は今一つ不足で満足のできるものではない。〔課題を解決するための手段〕本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検
討した結果、補強繊維の寸法に着目して、補強繊
維の主たる構成は短繊維とし、これにこれより長
い特定量の繊維を混合したものを用いると、シー
トの表面平滑性と深絞り性共に優れた繊維補強熱
可塑性樹脂シートを提供できることを見出だして
本発明を完成した。即ち、本発明は、(A)熱可塑性樹脂と(B)繊維径
3μm〜13μm、繊維長３mm〜７mmの補強繊維60重
量％〜95重量％と繊維径6μm〜20μm、繊維長７
mm〜50mmの補強繊維40重量％〜５重量％とからな
る混合繊維とからなり、かつ、(A)が40重量％〜80
重量％、(B)が60重量％〜20重量％である混合物か
らなることを特徴とする繊維補強樹脂シートを提
供するものである。本発明に用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフイン樹脂、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル樹脂、ナイロン６、ナ
イロン66等のポリアミド樹脂、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルイミド等のいわゆるスーパーエ
ンプラ樹脂といわれるものの他、何等かの手段で
シート化可能な熱可塑性の樹脂であれば何でもよ
い。又、抄紙法によつて繊維補強熱可塑性樹脂シー
トを製造する場合に用いる樹脂の形状は、粉末状
又は（及び）繊維状であることが好ましい。粉末状熱可塑性樹脂の場合、その粒径は内挿球
の平均直径で0.01mm〜２mmでありその形状は、繊
維状、球状、円柱状、サイコロ状等の任意の形状
でよく、フイブリル化した主繊維の長さが３mm以
下のパルプ状のものも含まれる。又、繊維状の熱可塑性の樹脂の場合、その繊維
径は平均直径で3μm〜500μmであり、抄紙上問題
がなければ、その断面形状は、円状、多角形状等
任意のものでよく、その長さは３mm〜25mmのもの
である。ここに内挿球の直径とは、任意の形状のものを
同一体積の球に換算し、そのときの直径をもつて
表したものである。内挿球の平均直径の算出にあたつては、篩い分
けによつて粒度分布を測定し、隣接する篩の目開
きの算術平均値をもつて、この区分の粒子の代表
粒径とし、重量をベースとしてRosin−Rammler
の式を用いて篩上50％の粒径を求め、篩分け試料
よりこれに該当する粉粒状物を10個採取して各各
を内挿球の直径に換算し、その算術平均値を内挿
球の平均直径とする。本発明に用いる補強繊維は、繊維補強熱可塑性
樹脂シートに用いる熱可塑性樹脂の弾性率よりも
高い弾性率を持つものであれば何でもよく、例え
ば、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミツク繊
維、ステンレス等の金属繊維、鉱物繊維、アラミ
ド繊維等があげられる。補強繊維の寸法は、補強繊維の主たる構成分で
ある短繊維については、繊維径3μm〜13μm、繊
維長３mm〜７mmであり、従たる構成分である長繊
維については、繊維径6μm〜20μm、繊維長７mm
〜50mmである。補強繊維の主たる構成分である短繊維は、シー
トの表面平滑性の向上に寄与し、補強繊維の従た
る構成分である長繊維は、シートの機械的物性の
向上に寄与する。長繊維の補強繊維の混合量を増加させると、シ
ートの機械的物性は向上するが、これに反比例し
て、シートの深絞り成形性は悪くなる。従つて、シートの機械的物性、シートの表面平
滑性、そしてシートの深絞り成形性を左右する重
要な因子は、補強繊維の主たる構成分である短繊
維と、補強繊維の従たる構成分である長繊維の混
合割合である。補強繊維の主たる構成分である短繊維の混合割
合を、60重量％〜95重量％の範囲とし、補強繊維
の従たる構成分である長繊維の混合割合を40重量
％〜５重量％の範囲とすると、シートの機械的物
性も良く、シートの表面平滑性とシートの深絞り
性にも優れている繊維補強熱可塑性樹脂シートと
することが出来る。繊維補強熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑
性樹脂の配合割合は、40重量％〜80重量％の範囲
であり、好ましくは50重量％〜70重量％の範囲で
ある。熱可塑性樹脂の配合割合が40重量％を下回ると
きは、繊維補強熱可塑性樹脂シートのシーテイン
グが困難であり、配合割合が80重量％を上回ると
きは、繊維補強熱可塑性樹脂シートの繊維補強の
効果はなく機械的物性は低下する。繊維補強熱可塑性樹脂シートの不透明性の付
与、熱収縮率の低減、成形加工時のシートの流動
性の調節、線膨張率の調節等を目的として、少な
くとも一種の無機又は（及び）有機充填剤を添加
することが出来る。添加する無機の充填剤としては、シリカ化合
物、炭酸カルシユーム、ウラストナイト、マイ
カ、マイクロガラス等があげられる。又、有機の充填剤としては、マイクロセルロー
ズ、熱硬化性樹脂のパウダー、繊維補強熱可塑性
樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂の融点よりも
高い融点を有する熱可塑性樹脂のパウダー等があ
げられる。充填剤の添加量は、繊維補強熱可塑性樹脂シー
トの機械的物性等の特徴を阻害しない限りで、状
況に応じて、繊維補強熱可塑性樹脂シートを構成
する熱可塑性樹脂と補強繊維との合計重量に対し
て、１重量％〜50重量％の範囲で、好ましくは５
重量％〜30重量％の範囲で決定するとよい。本発明になる繊維補強熱可塑性樹脂シートは、
アニオン性又はカチオン性の高分子架橋結合剤、
ポリエチレンイミン、ジアルデヒド澱粉、メチロ
ール化ポリアミド等の湿潤紙力増強剤、CMC、
PVA、変性澱粉等の乾燥紙力増強剤等を、適宜
内添法又は外添法によつて添加することにより、
該シートの湿潤強度又は（及び）乾燥強度を付与
してもよい。又、前述の紙力増強剤の代わりに、セルロース
パルプ、アラミドパルプ、タテツクス等を添加し
てもよい。本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートの製造に
は、種々の公知の技術を用いることが出来る。例えば、熱可塑性樹脂繊維と補強繊維とから、
乾式不織布の製造法によつて、繊維補強熱可塑性
樹脂シートの原反を製造し、次いで、ホツトプレ
スを用いて該樹脂を溶融すると共に補強繊維と結
合一体化させる方法がある。又、特開昭57−28135号公報、特開昭58−59224
号公報等に記載されているように、粉末状熱可塑
性樹脂と補強繊維とから、抄紙法によつて、繊維
補強熱可塑性樹脂シートの原反を製造し、インラ
イン又はオフラインでベルトプレス等のホツトプ
レスを用いて、該樹脂を溶融すると共に補強繊維
と結合一体化させる方法がある。いずれの製造方法を採用するにしても、例え
ば、0.5mm以上の厚みのシートを作成する場合に
は、シート原反を複数枚積層してホツトプレスを
通すことになる。シートを積層する際に、スキン
層とコア層の補強繊維の配合割合を変えたり、あ
るいは、スキン層とコア層で異なつた熱可塑性樹
脂を用いることが出来る。〔実施例〕次に本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
るが、これに限定されるものではない。実施例１ (a)MFI14のポリプロピレン（内挿球の平均直
径0.3mm）と、このポリプロピレンに対してアミ
ン型の非イオン界面活性剤を0.2重量％添加して
なる3.0重量％のスラリー水、(b)繊維径10μm、繊
維長６mmのガラス繊維70重量％と繊維径10μm、
繊維長13mmのガラス繊維30重量％ととからなる混
合補強繊維と、この混合補強繊維に対してポリエ
チレングリコールエステル型の分散剤を0.15重量
％添加してなる1.0重量％の混合補強繊維スラリ
ー水を夫々調製した後、(a)：(b)を１：３の割合で
混合して、ポリプロピレン50重量％と混合補強繊
維50重量％とからなる1.5重量％のスラリー水を
作成し、次いでこのスラリー水を水で希釈してス
ラリー濃度0.4重量％とした後、手抄きシートマ
シンを用いて坪量260gのウエブを作成した。このウエブを10枚積層してプレスを用いて脱水
し、引続き120℃で１時間乾燥した後、シート成
形プレスを用いて、温度190℃、圧力10Kg／cm²の
条件で16分間加熱し、続いて温度25℃、圧力15
Kg／cm²の条件で20分間冷却して厚さ２mmの繊維補
強熱可塑性樹脂シートを形成した。このシートの特性は第１表に示す通りである。

【表】

【表】比較例１ (a)MFI14のポリプロピレン（内挿球の平均直
径0.3mm）と、このポリプロピレンに対してアミ
ン型のイオン界面活性剤を0.2重量％添加してな
る3.0重量％のスラリー水、(b)繊維径10μm、繊維
長13mmのガラス繊維と、このガラス繊維に対して
ポリエチレングリコールエステル型の分散剤を
0.2重量％、これに加えて、ポリ燐酸ソーダ型の
増粘剤を10重量％添加してなる0.3重量％のガラ
ス繊維スラリー水を夫々調成した後、(a)：(b)を
１：10の割合で混合して、ポリプロピレン50重量
％とガラス繊維50重量％のスラリー水を作成し、
次いでこのスラリー水を水で希釈してスラリー濃
度を0.3重量％とした後、手抄きシートマシンを
用いて、坪量260gのウエブを作成した。厚さ２
mmの繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例１と全く同じ方法で行つた。このシートの特性は第２表に示す通りである。

【表】尚、像鮮明度は一つの目安としてその数値10以
上、深絞り性はその数値５以下を良好なものとす
る。引張り破断強さ、Izod衝撃強さ等の機械的物性
は相対的なものであり、その優劣の判断は、繊維
補強熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂
と混合補強繊維の種類及びその配合割合によつて
決まるものである。比較例１の場合、実施例１に比較して機械的物
性は多少優れているが、像鮮明度と深絞り性は非
常に劣つている。比較例２ (a)FI14のポリプロピレン（内挿球の平均直径
0.3mm）と、このポリプロピレンに対してアミン
型の非イオン界面活性剤を0.2重量％添加してな
る3.0重量％のスラリー水、(b)繊維径10μm、繊維
長６mmのガラス繊維と、このガラス繊維に対して
ポリエチレングリコールエステル型の分散剤を
0.15重量％を添加してなる1.0重量％のガラス繊
維スラリー水を夫々調成した後、(a)：(b)を１：３
の割合で混合して、ポリプロピレン50重量％とガ
ラス繊維50重量％とからなる1.5重量％のスラリ
ー水を作成し、次いでこのスラリー水を水で希釈
してスラリー濃度を0.4重量％とした後、手抄き
シートマシンを用いて坪量260gのウエブを作成
した。厚さ２mmの繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成
は、実施例１と全く同じ方法で行つた。このシー
トの特性は第３表に示す通りである。

【表】実施例２ (a)MFI14のポリプロピレン（内挿球の平均直
径0.3mm）と、このポリプロピレンに対してアミ
ン型の非イオン界面活性剤を0.2重量％添加して
なる3.0重量％のスラリー水を作成し、(b)このス
ラリー水にタルク（内挿球の平均直径0.5mm）を
ポリプロピレンに対して20重量％添加してなるポ
リプロピレンとタルクとの3.6重量％の混合スラ
リー水、(c)繊維径10μm、繊維長６mmのガラス繊
維80重量％と繊維径13μmのガラス繊維20重量％
とからなる混合補強繊維と、この混合補強繊維に
対してポリエチレングリコールエステル型の分散
剤を0.15重量％添加してなる1.0重量％の混合補
強繊維スラリー水を夫々調成した後、(b)：(c)を
１：３割合で混合して、ポリプロピレン50重量％
と混合補強繊維50重量％（ポリプロピレンと混合
補強繊維の合計重量に対してタルクは５重量％）
とからなるおよそ1.7重量％のスラリー水を作成
し、次いでこのスラリー水を水で希釈してスラリ
ー濃度を0.3重量％とした後、手抄きシートマシ
ンを用いて坪量260gのウエブを作成した。厚さ２mmの繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成
は、実施例１と全く同じ方法で行つた。このシー
トの特性は第４表に示す通りである。

【表】実施例３ (a)主繊維の長さが３mmのパルプ状ナイロン66樹
脂と、このナイロン66樹脂に対して、ポリエチレ
ンオキサイド−ポリアクリルアマイド型分散剤を
0.15重量％添加してなる3.5重量％のスラリー水、
(b)繊維径8μm、繊維長６mmのカーボン繊維70重量
％と繊維径10μm、繊維長25mmのカーボン繊維と、
この混合カーボン繊維に対して、ポリエチレング
リコールエステル型の分散剤を0.2重量％、これ
に加えてポリ燐酸ソーダ型増粘剤を10重量％添加
してなる0.2重量％の混合補強繊維スラリー水を
夫々調成した後、(a)：(b)を１：7.5の割合で混合
して、ナイロン66樹脂70重量％と混合補強繊維30
重量％とからなるおよそ0.59重量％のスラリー水
を作成し、次いでこのスラリー水を水で希釈して
スラリー濃度を0.3重量％とした後、手抄きシー
トマシンを用いて坪量195gのウエブを作成した。このウエブを10枚積層してプレスを用いて脱水
し、引続き120℃で１時間乾燥した後、シート成
形プレスを用いて、温度280℃、圧力10Kg／cm²の
条件で15分間加熱し、続いて温度25℃、圧力15
Kg／cm²の条件で20分間冷却して厚さ1.5mmの繊維
補強熱可塑性樹脂シートを作成した。このシート
の特性は第５表に示す通りである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明になる繊維補強熱
可塑性樹脂シートは、機械的物性も良好であり、
シートの表面平滑性と深絞り性共に優れた繊維補
強熱可塑性樹脂シートを提供できるという優れた
効果を奏するので、その工業的利用価値は極めて
高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A)熱可塑性樹脂と(B)繊維径3μm〜13μm、繊
維長３mm〜７mmの補強繊維60重量％〜95重量％と
繊維径6μmm〜20μmm、繊維長７mm〜50mmの補強繊
維40重量％〜５重量％とからなる混合補強繊維と
からなり、かつ、(A)が40重量％〜80重量％、(B)が
60重量％〜20重量％である混合物からなることを
特徴とする繊維補強熱可塑性樹脂シート。２ (A)と(B)との合計重量に対して、(C)少なくとも
一種の無機又は（及び）有機充填剤を１重量％〜
50重量％添加してなる請求項第１項記載のシー
ト。