JPH0452106A - 繊維強化プラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

繊維強化プラスチック成形品の製造方法

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JPH0452106A
JPH0452106A JP2159655A JP15965590A JPH0452106A JP H0452106 A JPH0452106 A JP H0452106A JP 2159655 A JP2159655 A JP 2159655A JP 15965590 A JP15965590 A JP 15965590A JP H0452106 A JPH0452106 A JP H0452106A
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JP
Japan
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reactive
kneaded
thermoplastic resin
thermosetting resin
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Kazuyuki Nakamura
和之 中村
Shigeki Inoue
茂樹 井上
Tadaki Sakai
忠基 酒井
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Japan Steel Works Ltd
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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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、長繊維マットを補強材とした繊維強化プラス
チック成形品の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、繊維強化プラスチック成形品の製造方法としては
、下記（イ）乃至（ニ）の方法等が知られている。
（イ）第５図に示すように、予め２個の樹脂タンク２３
ａ、２３ｂ中で不飽和ポリエステル樹脂を揮発性のスチ
レンモノマーに溶解混合して樹脂ペースト２６を生成し
ておく。搬送ベルト２５により支持されて搬送されるポ
リエチレンフィルム２４ａ上に一対のドクターナイフ２
７ａ、２７ｂにより一方のタンク２３ａから供給された
樹脂ペーストを塗布し、その上からロービングカッター
２２により切断したガラス短繊維２１ａを散布し、さら
にその上から他方の樹脂タンク２３ｂより供給された樹
脂ペースト２６を一対のドクターナイフ２８ａ、２８ｂ
により塗布されたポリエチレンフィルム２４ｂをガイド
ロール３０で反転させて重ね合わせたのち、下流側に設
けられた複数の脱泡・含浸ロール対２９ａ、２９ｂ、２
９ｃ２９ｄで押圧してシート状に賦形し、いわゆるシー
トモールデイングコンパウンド（以下、ｒｓＭｃＪとい
う。）として巻取る方法（プラスチックス、　Ｖｏｌ　
３０．　ＮＯ，７，Ｐ、７０．１９７！ｌＩ’Ｊ照）。
（ロ）第６図に示すように、ホッパ３３の上方部に配設
されたカッター３２によりガラスロービング３１を切断
してチョツプドガラス３１ａとしてホッパ３３内に供給
し、ホッパ３３の出口から落下するチョツプドガラス３
１ａに液状のレジンコンパウンド３８を供給して一対の
含浸ロール３５により含浸させてＴＭＣコンパウンド３
６を生成する。この生成されたＴＭＣコンパウンド３６
は、搬送ベルト３７により搬送されるポリエチレンフィ
ルム３４ａ上に供給され、その上部にポリエチレンフィ
ルム３４ｂを重ね合わせたのち、コンパクションロール
３９で圧着してシート状に賦形してＳＭＣとする方法（
プラスチックス、　Ｖｏｌ　３６．　ＮＯ，８，Ｐ、７
２．１９８５参照）。
（）旬ガラスｍ維からなる長繊維マットを金型内にセッ
トして型閉ししたのち、該金型内に液状の熱硬化性樹脂
を注入して含浸し、ついで加熱・加圧して硬化反応を終
了させて成形品とする、いわゆるレジントランスファー
モールデインク方法（ＪＥＴＩ、　Ｖｏｌ　３７．　Ｎ
Ｏ，６，Ｐ、１５０．１９８９）。
Ｃ二）第７図に示すように、それぞれ熱可塑性樹脂シー
ト５４ａ、５４ｂと重ね合わされた２枚の長繊維からな
るガラスマット５１ａ、５１ｂを加圧ベルト５５により
連続的に搬送し、前記二枚のガラスマット５１ａ、５１
ｂ間に押出機５２によりポリプロピレン（ｐｐ）溶融シ
ートを押出してサンドウィッチ状とし、これを前記加圧
ベルト５５の溶融含浸積層ゾーン５５ａ、冷却ゾーン５
５ｂを順次通過させて高圧力で加圧含浸する方法（プラ
スチックエージ、　Ａｐｒ、、　Ｐ、１９４．１９８９
　参照）。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の技術のうち、Ｃイ）、１口）の方法では、液
状の樹脂をバッチ式のタンク内で混練しているので、使
用される樹脂は低粘度であって相溶性に富む樹脂に限定
されると共に、サイクルタイムが長く生産性が悪い。ま
た、短繊維を補強材としているので、製造された成形品
の剛性等が長繊維を補強材とした成形品に比較して劣る
という問題点がある。
（ハ）の方法は、長繊維マットをいちいち金型内にセッ
トして型閉じし、正確に計量した液状の樹脂を金型内に
注入するため、サイクルタイムが長くなると共に、使用
できる樹脂は相溶性に冨む樹脂に限定されてしまうとい
う問題点がある。
残る（二）の方法では、粘度の高いＰＰ樹脂を用いてい
るので、含浸工程において高圧力で加圧する必要がある
上に、長繊維マットの枚数が多くなると十分に含浸させ
ることができないという問題点がある。
本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなさ
れたものであって、生産性が高く、相溶性あるいは非相
溶性を問わずどのような樹脂にでも通用できる長繊維マ
ットを補強材とした繊維強化プラスチック成形品の製造
方法を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段コ 上記目的を達成するため、本発明の繊維強化プラスチッ
ク成形品の製造方法は、二軸スクリュ押出機に熱硬化性
樹脂成分および熱可塑性樹脂成分を供給して混線し、熱
硬化性樹脂成分のマトリックス中に熱可塑性樹脂成分を
微粒子状にミクロ分散させた溶融体を生成させたのち、
液体状のモノマを注入・混合して前記溶融体の粘度を低
粘度に調節し、ついで反応開始剤を注入して反応開始温
度以下の低温度で混合することによって反応性混練物を
生成し、該反応性混練物をタイから連続的に吐出させて
長繊維マットに塗布したのちこれを加圧すると同時に冷
却してシート状に賦形し、これを所定長さに切断したも
のをプレス成形機により所望形状に賦形し高湿で硬化反
応を終了させることからなるものである。
ｒ作用〕 二軸スクリュ押出機に供給された熱硬化性樹脂成分と熱
可塑性樹脂成分とは、混練されてダイ方向へ移送されつ
つスクリュのせん断力により熱硬化性樹脂成分のマトリ
ックス中に熱可塑性樹脂がミクロ分散された溶融物とな
る。該溶融物は供給された液状モノマによりその粘度が
調整されて低粘度となり、ついで供給される反応開始剤
と反応温度以下の低温度で混合されて、低粘度の反応開
始温度以下の反応性混練物となりダイから連続して吐出
される。この吐出された反応性混練物は連続的に搬送さ
れている長繊維マット上に注がれ、この反応性混練物が
塗布された長繊維マットは搬送方向下流側の加圧・冷却
手段によりシート状に賦形されると同時に冷却されて十
分に含浸された状態の未反応シート状コンパウンドが生
成される。そののち、前記未反応シート状コンパウンド
を所定長さに切断したものをプレス成形機により所望形
状に賦形して高湿で硬化反応を終了させることにより繊
維強化プラスチック成形品を得る。
［実施例〕 本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図に示すように、熱硬化性樹脂成分１９ａおよび熱
可塑性樹脂成分１９ｂを補助供給装置４により所定の割
合で二軸スクリュ押出機１のホッパ２内に供給する。ホ
ッパ２から第１の供給口３ａを軽で供給された熱硬化性
樹脂成分１９ａと熱可塑性樹脂成分１９ｂとは、二輪ス
クリュによってダイ方向へ移送されつつ混練され、せん
断力によって熱硬化性樹脂成分１９ａのマトリックスの
海に中に、微粒子の熱可塑性樹脂成分１９ｂか島状にミ
クロ分散された溶融物となる。ついで、図示しない液体
用プランジャーポンプ等により第２の供給口３ｂから二
軸スクリュ押出機１内へ供給されたモノマが混合され、
これにより前記溶融物は比較的低温度で低粘度化される
。次に図示しない液体用プランジャーポンプ等により第
３供給口３ｃから千ツマに溶解した反応開始剤を注入し
て反応開始温度以下の低温度で混練し、前記低粘度化し
た溶融物中に均一に反応開始剤を混合することにより反
応開始剤を含む低粘度化した反応性混練物７を生成し、
二軸スクリュ押出機１のダイ５より連続的に吐出する。
符号６は、図示しない貯蔵部から連続的に供給されるガ
ラス繊維等からなる長繊維マットであって、該長繊維マ
ツトロは互いに間隔をおいて基台２０に回転自在に軸支
されたガイドロール８ａおよび２個のロール１０．１２
にかけ回ゎされたベルト８に粘着防止用の薄いプラスチ
ックフィルム１４を介して支持されて連続的に搬送され
る。
ダイ５から前記のように吐出された反応性混練物７が塗
布された長繊維マツトロは、前記各ロール１０．１２に
対応して配設された２個のロール９．１１により粘着防
止用の薄いプラスチックフィルム１３を介して加圧され
てシート状に賦形されて前方（図示左側方向）へ移送さ
れる。このとき前記各ロール９，１０，１１．１２はそ
ゎぞれ水冷されているので反応性混練物７の反応が中断
する温度以下に冷却されてＳＭＣ１５が形成される。
ついで、前記ＳＭＣ１５はシートカッタ１６上に移送さ
れ、該シートカッタ１６により所定の長さに切断される
。
符号１７は公知のプレス成形機であって、該プレス成形
機に上金型１８ａおよび下金型１８ｂを取付け、前記切
断されたＳＭＣ１５を加熱・加圧して所望の形状に賦形
し、高湿で硬化反応を終了させることにより繊維強化プ
ラスチック成形品を製造する。
本実施例において、ダイとしてシートダイを用いると反
応性混練物をシート状に押し出して長繊維マツトロ上に
積層させることかできる。
また、粘着防止用の薄いプラスチックフィルム１３．１
４としてはポリエチレンからなるものが好ましいが、ポ
リプロピレンフィルム等を用いることがてきる。
さらに、熱硬化性樹脂成分としては不飽和ポリエステル
樹脂のほかフェノール樹脂等が使用でき、熱可塑性樹脂
成分としては架橋ＮＢＲのばかブタジェン・メタクリル
エステル・スチレン共電（実験例１） 二軸スクリュ式押出機として、スクリュ外径が４４１１
１１Ｄ、スクリュ長はスクリュ外径の３９倍のかみ合い
型二軸スクリュ押出機を用いた。この二軸スクリュ押出
機は３個の供給口を有している。第１の供給口からマト
リックスの温和を形成する熱硬化性樹脂成分としての不
飽和アルキッドと靭性材料としての島相を形成する熱可
塑性成分としてのエマルジョン重合によフて得られたパ
ウダー状部分架橋ＮＢＲ（ブタジェン・アクリロニトリ
ルゴム）をそれぞれの補助供給装置から投入した。
そして、二軸スクリュ押出機内でＮＢＲと不飽和アルキ
ッドをシリンダ温度１１０℃下で良く混練した。次の第
２の供給口から液体状の二官能性オリゴマーをプランジ
ャーポンプにて投入し、シリンダ温度１００℃下で良く
混練した。次の第３の供給口から過酸化物触媒を二官能
性オリゴマーに溶解して投入し、シリンダ温度９５℃下
で良く混練した。スクリュ回転数は１００　ｒｐｍで、
押出量は１５　ｋｇ／ｈｒ　、タイより吐出された反応
性混練物の温度は１０５℃であった。
吐出された反応性混練物が塗布された長繊維マットをプ
レス機にて冷却しなから加圧して含浸させてＳＭＣを生
成し、該ＳＭＣを縦型のスタンピンクプレス成形機に上
下内金型を取付けて賦形し、高湿で硬化反応を終了させ
て繊維強化プラスチック成形品を製造した。この場合の
金型温度は１６０℃で硬化時間は１０分とした。
得られた繊維強化プラスチック成形品の機械的特性の測
定結果を第１表に示す。
第１表　機械的特性 軸スクリュ式押出機として、スクリュ外径が４４ｍｍ、
スクソユ長はスクリュ外径の３９倍のかみ合い型二輪ス
クリュ押出機を用いた。この二軸スクリュ押出機は３個
の供給口を有している。第１の供給口からマトリックス
の温和を形成する熱硬化性樹脂成分としての不飽和アル
キッドと靭性材料としての島相を形成する熱可塑性成分
としてのエマルジョン重合によって得られたパウダー状
部分架橋ＮＢＲ（ブタジェン・アクリロニトリルゴム）
をそれぞれの補助供給装置から投入した。
そして、二軸スクリュ押出機内でＮＢＲと不飽和アルキ
ッドをシリンダ温度１１０℃下で良く混練した。次の第
２の供給口から液体状の二官能性オリゴマーまたはスチ
レンモノマーをプランジャーポンプにて供給し、シリン
ダ温度９５℃下で良く混練した。スクリュ回転数は１０
０　ｒｐｍで、押出量は１５　ｋｇ／ｈｒ　、タイより
吐出された反応性混練物の温度は１０５℃であった。
吐出された反応性混練物を枚数を２枚、５枚、１０枚と
変化させた長繊維マットにそれぞれ塗布し、プレス機に
て冷却しながら加圧して含浸させてそれぞれＳＭＣを生
成した。縦型のスタンピングブレス成形機に上下両全型
を取付けて、各ＳＭＣをそれぞれ賦形し、高湿で硬化反
応を終了させて繊維強化プラスチック成形品を製造した
。
この場合の金型温度は１６０℃で硬化時間は１０分とし
た。
液体状の二官能性オリゴマーまたはスチレンモノマーを
配合したものについて物性測定をしたので、その結果に
ついて比較評価を行った。
第２図は、曲げ強さとガラス繊維からなる長繊維マット
の枚数との関係、第３図は、曲げ弾性率と前記長繊維マ
ットの枚数との関係、第４図はシャルピー衝撃強さと前
記長ａｍマットとの関係をそれぞれ示す。
第２図乃至第４図から明らかなように、前記長繊維マッ
トの枚数が増えるほど強度が高く、曲げ強さは、スチレ
ンモノマーを配合したものの方が官能性オリゴマーを配
合したものより強度的に有利である。
（実験例３） 上記実験例２と同様にして製造した繊維強化プラスチッ
ク成形品の熱変形温度（以下、ｒＨＤＴ」という。）を
測定した。その結果を第２表にボす。
第２表 〔発明の効果〕 本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載
するような効果を奏する。
二軸スクリュ押出機による混練により、熱硬化性樹脂成
分をマトリックスとし微粒子状の熱可塑性樹脂成分を島
状にミクロ分散させたものなので、低温で低粘度な反応
性混練物を生成することかてさ、長繊維マットに十分に
含浸させることかできる。加えて、例え非相溶性の樹脂
同志でも、あるいは粘度差のある高粘度なものでも良好
に混練することができるので各種組成の反応性混練物を
生成することが可能である。
さらに、反応性混練物を連続してタイから吐出し長繊維
マットに塗布することができるのて、生産性が高く、剛
性、耐衝撃性に勝れた繊維強化プラスチック成形品を製
造することかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す繊維強化プラスチック
成形品の製造装置の説明図、第２図乃至第４図はそれぞ
れ本発明の方法により製造した繊維強化プラスチック成
形品の物性を示し、第２図は曲げ強さと長繊維マットの
枚数との関係を示すグラフ、第３図は曲げ弾性率と長繊
維マットの枚数との関係を示すグラフ、第４図はシャル
ピー衝撃強さと長繊維マットの枚数との関係を示すグラ
フ、第５図乃至第７図はそれぞれ従来の繊維強化プラス
チック成形品の製造方法を示す説明図である。 １・・・二軸スクリュ押出機、　　２・・・ホッパ、３
ａ、３ｂ、３ｃｍ供給口、４・・・補助供給装置、５・
・・ダイ、　　　　　　　　　６・・・長繊維マット、
７・・・反応性混練物、　　　　８・・・ベルト、９．
１０，１１．１２−・・ロール、 １３．１４−・・プラスチックフィルム、１５−ＳＭＣ
。 １６−・・シートカッタ、　　　１７−・・プレス成形
機、１８　ａ　−−−上金型、　　　　　１８　ｂ　−
・・下金型。 特許出願人　株式会社日本製鋼所

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、二軸スクリュ押出機に熱硬化性樹脂成分および熱可
    塑性樹脂成分を供給して混練し、熱硬化性樹脂成分のマ
    トリックス中に熱可塑性樹脂成分を微粒子状にミクロ分
    散させた溶融体を生成させたのち、液体状のモノマを注
    入・混合して前記溶融体の粘度を低粘度に調節し、つい
    で反応開始剤を注入して反応開始温度以下の低温度で混
    合することによって反応性混練物を生成し、該反応性混
    練物をタイから連続的に吐出させて長繊維マットに塗布
    したのちこれを加圧すると同時に冷却してシート状に賦
    形し、これを所定長さに切断したものをプレス成形機に
    より所望形状に賦形し高湿で硬化反応を終了させること
    からなる繊維強化プラスチック成形品の製造方法。
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