JPH0411577B2

JPH0411577B2 -

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Publication number: JPH0411577B2
Application number: JP24753788A
Authority: JP
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1992-02-28
Also published as: JPH02191635A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、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り、更に詳しく
は、シートの表面平滑性に加えて、機械的物性に
も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。〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕熱可塑性樹脂と補強繊維とからなる繊維補強熱
可塑性樹脂シートとしては、チヨツプドガラス繊
維をマトリツクス樹脂に分散させたFRTP、ある
いは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る。然しながら、これらの繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートはガラス繊維を用いていることから成形品の
表面性は悪く、特にスワールマツトを補強繊維と
するときは、成形時に該マツト折れたり等して、
成形品の表面に突出するために表面平滑性は極め
て悪くなる。このスワールマツトを補強繊維として使用する
熱可塑性樹脂シート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〜50mmの長
さと13μm以下の直径を有する20重量％〜60重量
％の補強繊維と40重量％〜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、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。本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検
討を加えて「(A)熱可塑性樹脂40〜80重量％及び(B)
繊維径３〜20μm、繊維長１〜50mmの補強繊維60
〜20重量％からなる組成物50〜99重量％、(C)内挿
球の直径又は繊維径が補強繊維径の1/4以下であ
り、充填剤と熱可塑性樹脂との組成物の線膨脹率
が熱可塑性樹脂の線膨脹率の90％以下となる充填
剤50〜１重量％とからなることを特徴とする表面
平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂組成物」を
先に提案している。〔課題を解決するための手段〕本発明者等は、先に提案した発明をさらに発展
させるべく鋭意検討した結果、繊維補強熱可塑性
樹脂シートに添加する充填剤として山皮を使用す
ると、表面平滑性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して本発明を完成
した。即ち、本発明は、(A)熱可塑性樹脂40〜80重量％
及び(B)繊維径３〜20μm、繊維長１〜50mmの補強
繊維60〜20重量％、(A)＋(B)に対して(C)山皮を１〜
50重量％添加してなる表面平滑性に優れた繊維補
強熱可塑性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
リスチレン、ゴム補強ポリスチレン、アクリロニ
トリル−スチレン共重合体、ABS樹脂等のスチ
レン系樹脂；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などのポリエステル樹
脂；ナイロン６、ナイロン66、ナイロン46等のポ
リアミド樹脂；ポリフエニレンエーテル、変性ポ
リフエニレンエーテル等のポリエーテル系樹脂；
ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート、ポリフ
エニレンサルフアイド、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
リエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の超耐
熱樹脂、それに加えてポリカーボネート／ABS、
ポリフエニレンエーテル／ポリアミド、ポリカー
ボネート／ポリブチレンテレフタレート、ポリフ
エニレンエーテル／ポリブチレンテレフタレート
等のブレンド系ポリマー類が挙げられるが、これ
に限定されるものではなく、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。また、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
状及び（又は）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0.01〜２mm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。また、繊維状の熱可塑性樹脂の場合、その繊維
径は平均直径で３〜500μm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３〜25mm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個採取して各々を
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引張弾性率よ
りも高い引張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、鉱物繊維等の無機繊維；ステンレス、
黄銅等の金属繊維；超高分子量ポリエチレン繊
維、ポリオキシメチレン繊維、ポリビニルアルコ
ール繊維、液晶性芳香族ポリエステル繊維、ポリ
エチレンテレフタレート繊維、ポリ−ｐ−フエニ
レンテレフタレート繊維、ポリ−ｍ−フエニレン
イソフタルアミド繊維等のアラミド繊維、ポリフ
エニレンベンゾチアゾール繊維、ポリアクリロニ
トリル繊維、セルロース繊維等の有機繊維等が挙
げられる。補強繊維の系は３〜20μmであり、3μm未満で
は分散が困難であり好ましくなく、20μmを越え
るときは分散時に折れやすく好ましくない。補強繊維の長さは凡そ１〜50mmであり、大部分
の補強繊維が１mm未満のときは組成物の補強効果
は認められず、50mmを越えるときは均一分散が著
しく困難となる。また、本発明に用いる補強繊維の寸法は同一の
ものでもよく、あるいは寸法の異なる繊維からな
るものでもよい。例えば、本発明者等が先に提案
した「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３〜13μm、
繊維長３〜７mmであり、従たる構成分である長繊
維については、繊維径６〜20μm、繊維長７〜50
mmである」等はその一例である。補強繊維の配合量は20〜60重量％であり、20重
量％未満ではその補強効果はあまり認められず、
60重量％を越えるとシートは脆くなるので好まし
くない。本発明に用いる山皮は、その表面に水酸基を有
する粘土性鉱物であり、含水珪酸マグネシウム
（hydrous magnesium silicate）のセピオライ
ト、含水珪酸マグネシウム・アルミニウム
（hydrous magnesium aluminum silicate）のア
タパルジヤイト若しくはパリゴスカイという、通
称マウンテンコルク、マウンテンレザー、マウン
テンウツドと呼ばれている鉱物の総称であり、日
本の海泡石もこの一種である。上記山皮といわれる粘度性鉱物の結晶は、一辺
が約0.1μmの四片形断面を有する長繊維の集合体
で、外集合体内には、繊維の長さ方向に多数の孔
を有している。本発明で用いる山皮は、クラツシヤー等で粉砕
された繊維状のものであつて、その直径は5μm以
下、その長さは0.1μm〜５mmのものであるが、シ
ートに要求される表面平滑性の程度が高い場合に
あつては、その径は0.002〜0.1μm程度、その長さ
は0.1〜5μm程度とさらに細かくほぐしたものを
使用するとよい。山皮の添加量は、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範囲で、山皮
含有熱可塑性樹脂の線膨脹率が熱可塑性樹脂その
ものの線膨張率の90％以下となる添加量であれば
よいが、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の組合せによつても山皮
の最適添加量は異なり、一概にその量は決定でき
ないが、一般的には、熱可塑性樹脂と補強繊維の
合計重量に対して１〜50重量％添加するのがよ
い。なお、線膨脹率の測定は、セイコー電子工業(株)
製TMA−10型の線膨脹率測定器を用いて、昇温
速度10℃／minにて30℃から結晶性の熱可塑性樹
脂にあつては融点、非晶性の熱可塑性樹脂にあつ
てはガラス転移温度よりも30℃低い温度迄の範囲
で測定したものである。また、本発明の熱可塑性樹脂シートにアラミド
パルプを１〜50重量％添加すると、該シートの表
面平滑性がさらに良くなると共に、光沢も向上す
るので好ましい。本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートに、難燃
剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、着色剤等の各種添
加剤を、該シートの機械的物性を損なわない範囲
で添加してもよい。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できる。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。また、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
脂を用いることができる。本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートを抄紙法
によつて製造する場合には、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
及び（又は）乾燥強度を付与してもよい。また、前述の紙力増強剤の代わりに、セルロー
ズパルプ、ポリオレフインパルプ、ラテツクス等
を添加してもよい。〔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0.2mm）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90重量％と繊維
径0.2〜2μm、繊維長1μm〜２mmのセピオライト
10重量％からなる混合繊維、この混合繊維中のガ
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％添加してなる1.0重量
％混合繊維スラリー水とを夫々調製した後、〔ａ〕：〔ｂ〕を１：３の割合で混合して、ポリ
プロピレン50重量％、ガラス繊維45重量％、セピ
オライト５重量％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
トマシンを用いて秤量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℃の条件で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10
Kg／cm²の条件で10分間加熱し、続いて温度25℃、
圧力15Kg／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。なお、セピオライトの直径／ガラス繊維の直径
の比は１／50〜１／５であり、セピオライトとポ
リプロピレンとからなるシートの線膨脹率は、ポ
リプロピレンのそれの83％である。（ポリプロピ
レンとセピオライトの配合割合を10：１（重量ベ
ース）とし、繊維補強シートと同様に抄紙法を用
いて厚さ２mmのシートを形成し、このシートを用
いて線膨脹率を測定した結果は、190×10^-6cm／
cm℃であり、ポリプロピレン単独の線膨脹率は
230×10^-6cm／cm℃である。）このシートの特性は、第１表に示す通りであ
る。

【表】比較例１〔ａ〕MFI14のポリプロピレン（内挿球の平
均直径0.2mm）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、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分
散剤を0.15重量％添加してなる1.0重量％のスラ
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％、ガ
ラス繊維50重量％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秤量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と全く同じ方法と条件とで行つた。このシートの特性は、第２表に示す通りであ
る。

【表】実施例２〔ａ〕MFI14のポリプロピレン（内挿球の平
均直径0.2mm）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83重量％と繊維
径0.2〜2μm、繊維長1μm〜２mmのセピオライト
17重量％からなる混合繊維、この混合繊維中のガ
ラス繊維に対してポリエチレングリコールエステ
ル型分散剤を0.15重量％添加してなる1.2重量％
混合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45重量％、ガラス繊維45重量％、セピオライト
10重量％からなる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0.4重量％とした後、手抄きシートマ
シンを用いて秤量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と全く同じ方法と条件で行つた。なお、セピオライトの直径／ガラス繊維の直径
の比は１／50〜１／５であり、セピオライトとポ
リプロピレンとからなるシートの線膨脹率は、ポ
リプロピレンのそれの74％である。（ポリプロピ
レンとセピオライトの配合割合を９：２（重量ベ
ース）とし、繊維補強シートと同様に抄紙法を用
いて厚さ２mmのシートを形成し、このシートを用
いて線膨脹率を測定した結果は、170×10^-6cm／
cm℃であり、ポリプロピレン単独の線膨脹率は
230×10^-6cm／cm℃である。）このシートの特性は、第３表に示す通りであ
る。

【表】実施例３〔ａ〕MFI14のポリプロピレン（内挿球の平
均直径0.2mm）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54重量％と繊維
径0.2〜2μm、繊維長1μm〜２mmのセピオライト
46重量％からなる混合繊維、この混合繊維中のガ
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％添加してなる1.9重量
％の混合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35重量％、ガラス繊維35重量％、セピオ
ライト30重量％からなる2.2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秤量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と全く同じ方法と条件で行つた。なお、セピオライトの直径／ガラス繊維の直径
の比は１／50〜１／５であり、セピオライトとポ
リプロピレンとからなるシートの線膨脹率は、ポ
リプロピレンのそれの65％である。（ポリプロピ
レンとセピオライトの配合割合を７：６（重量ベ
ース）とし、繊維補強シートと同様に抄紙法を用
いて厚さ２mmのシートを形成し、このシートを用
いて線膨脹率を測定した結果は、150×10^-6cm／
cm℃であり、ポリプロピレン単独の線膨脹率は
230×10^-6cm／cm℃である。）このシートの特性は、第４表に示す通りであ
る。

【表】実施例４〔ａ〕MFI14のポリプロピレン（内挿球の平
均直径0.2mm）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90重量％と繊維
径0.2〜2μm、繊維長1μm〜２mmのセピオライト
５重量％とアラミドパルプ５重量％からなる混合
繊維、この混合繊維中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分散剤を0.15重量
％添加してなる1.0重量％混合繊維スラリー水を
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％、ガラス繊維
45重量％、セピオライト2.5重量％、アラミドパ
ルプ2.5重量％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
トマシンを用いて秤量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と全く同じ方法と条件で行つた。なお、セピオライトの直径／ガラス繊維の直径
の比は１／50〜１／５であり、セピオライトとポ
リプロピレンとからなるシートの線膨脹率は、ポ
リプロピレンのそれの87％である。（ポリプロピ
レンとセピオライトの配合割合を20：１（重量ベ
ース）とし、繊維補強シートと同様に抄紙法を用
いて厚さ２mmのシートを形成し、このシートを用
いて線膨脹率を測定した結果は、200×10^-6cm／
cm℃であり、ポリプロピレン単独の線膨脹率は
230×10^-6cm／cm℃である。）このシートの特性は、第５表に示す通りであ
る。

【表】実施例５〔ａ〕主繊維の径が5μm、その長さが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3.0
重量％のスラリー水、〔ｂ〕繊維径10μm、繊維長
25mmのカーボン繊維60重量％と繊維径0.2〜〜
2μm、繊維長5μm〜５mmのセピオライト40重量％
とからなる混合繊維と、この混合繊維中のカーボ
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
ソーダ型の増粘剤を10重量％添加してなる1.0重
量％の混合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、ナイロ
ン66樹脂50重量％、カーボン繊維30重量％、セピ
オライト20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0.3重量％とした後、手抄
きシートマシンを用いて秤量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、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15Kg／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。なお、セピオライトの直径／カーボン繊維の直
径の比は１／50〜１／５であり、セピオライトと
ナイロン66樹脂とからなるシートの線膨脹率は、
ナイロン66樹脂のそれの70％である。（ナイロン
66樹脂とセピオライトの配合割合を５：２（重量
ベース）とし、繊維補強樹脂シートと同様に、抄
紙法を用いて厚さ1.5mmのシートを形成し、この
シートを用いて線膨脹率を測定した結果は、140
×10^-6cm／cm℃であり、ナイロン66樹脂単独の線
膨脹率は200×10^-6cm／cm℃である）。このシートの特性は、第６表に示す通りであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の繊維補強熱可塑
性樹脂シートは、特定量の山皮を添加することに
よつて、極めて容易に表面平滑性に優れ、かつ機
械的物性も良好な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頻る
高いものである。従つて、表面平滑性が重視される用途分野、例
えば自動車用外板、パラボラアンテナ又は平面ア
ンテナ用板、その他産業用及び民生用各種機器の
外面板等として有用である。また、表面平滑性を向上させる種々の後加工、
例えばコーテイング、フイルムの積層、表面平滑
性付与のための特殊構造の成形用金型等も不要で
あり、シートの製造コストも安くできるという効
果も期待できる。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A)熱可塑性樹脂40〜80重量％及び(B)繊維径３
〜20μm、繊維長１〜50mmの補強繊維60〜20重量
％、(A)＋(B)に対して(C)山皮を１〜50重量％添加し
てなる表面平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂
シート。２ (D)アラミドパルプを(A)＋(B)＋(C)に対して１〜
50重量％添加してなる請求項１記載のシート。