JPH05193012A - 液晶樹脂複合体の成形方法 - Google Patents
液晶樹脂複合体の成形方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は射出成形後成型品のマトリックス樹
脂内において均等に配分されて存在すべき液晶樹脂の繊
維化状態が一部または大部分が消滅しているという現象
の原因を究明するとともに、その不具合を解決すること
のできる成形方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は熱可塑性樹脂からなるマトリックス
樹脂と該熱可塑性樹脂の融点よりも液晶転移温度が高い
液晶樹脂からなり、繊維化された液晶樹脂により補強さ
れた複合体素材を用いて樹脂成形するにあたり、上記複
合体素材を平均昇温速度８０℃／分以上で上記マトリッ
クス樹脂の融点以上で液晶樹脂の液晶転移温度未満の範
囲にある成形温度に加熱して成形することを特徴とする
液晶樹脂複合体の成形方法にある。
脂内において均等に配分されて存在すべき液晶樹脂の繊
維化状態が一部または大部分が消滅しているという現象
の原因を究明するとともに、その不具合を解決すること
のできる成形方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は熱可塑性樹脂からなるマトリックス
樹脂と該熱可塑性樹脂の融点よりも液晶転移温度が高い
液晶樹脂からなり、繊維化された液晶樹脂により補強さ
れた複合体素材を用いて樹脂成形するにあたり、上記複
合体素材を平均昇温速度８０℃／分以上で上記マトリッ
クス樹脂の融点以上で液晶樹脂の液晶転移温度未満の範
囲にある成形温度に加熱して成形することを特徴とする
液晶樹脂複合体の成形方法にある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維化された液晶樹脂に
よりマトリックス樹脂を補強してなる複合体の成形方法
の改良に関するものである。
よりマトリックス樹脂を補強してなる複合体の成形方法
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス繊維などを補強材として用
いる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）のリサイクル性が問題とな
り、それに代わるプラスチック複合体として液晶樹脂を
補強材として用い、これをマトリックス樹脂内で繊維化
することにより引張強度の高い複合体を使用することが
提案される。そのため、図１に示すように一般に熱可塑
性樹脂であるマトリックス樹脂に所定量の液晶樹脂を配
合し、これを熱可塑性樹脂の融点以上、かつ液晶樹脂の
液晶転移温度以上の温度で押し出し成形することにより
マトリックス樹脂内に繊維化された液晶樹脂を形成し、
これを必要により延伸してフィルム状の素材を製造し、
この素材をプレス成形などにより成形をして構造強度の
高い成型品を製造する技術が提案されるに至っている。
いる繊維強化樹脂（ＦＲＰ）のリサイクル性が問題とな
り、それに代わるプラスチック複合体として液晶樹脂を
補強材として用い、これをマトリックス樹脂内で繊維化
することにより引張強度の高い複合体を使用することが
提案される。そのため、図１に示すように一般に熱可塑
性樹脂であるマトリックス樹脂に所定量の液晶樹脂を配
合し、これを熱可塑性樹脂の融点以上、かつ液晶樹脂の
液晶転移温度以上の温度で押し出し成形することにより
マトリックス樹脂内に繊維化された液晶樹脂を形成し、
これを必要により延伸してフィルム状の素材を製造し、
この素材をプレス成形などにより成形をして構造強度の
高い成型品を製造する技術が提案されるに至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな素材を使用して例えばプレス成形を行うにあたり、
この素材はマトリックス樹脂の融点以上でかつ液晶樹脂
の液晶転移温度未満の成形可能な温度に加熱された後プ
レス成形されるまで保温状態に置かれる。この際、上記
加熱温度範囲内において加熱するような場合であって
も、加熱時の昇温速度が遅いと、プレス成形後成型品の
マトリックス樹脂内において均等に配分されて存在すべ
き液晶樹脂の繊維化状態が一部または大部分が消滅して
いるという現象がおき、所定の構造強度を有する成型品
が得られないという不具合が発見されるに至った。そこ
で、本発明はかかる原因を究明するとともに、その不具
合を解決することのできる成形方法を提供することを目
的とする。
うな素材を使用して例えばプレス成形を行うにあたり、
この素材はマトリックス樹脂の融点以上でかつ液晶樹脂
の液晶転移温度未満の成形可能な温度に加熱された後プ
レス成形されるまで保温状態に置かれる。この際、上記
加熱温度範囲内において加熱するような場合であって
も、加熱時の昇温速度が遅いと、プレス成形後成型品の
マトリックス樹脂内において均等に配分されて存在すべ
き液晶樹脂の繊維化状態が一部または大部分が消滅して
いるという現象がおき、所定の構造強度を有する成型品
が得られないという不具合が発見されるに至った。そこ
で、本発明はかかる原因を究明するとともに、その不具
合を解決することのできる成形方法を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は成形後の成型品
内の繊維化された液晶樹脂の消滅原因は上記加熱温度範
囲内における所定の保温温度で素材を保持すると時間と
ともにマトリックス樹脂内で液晶樹脂の繊維化が消滅し
て行くことにあり、この消滅速度は素材の保温温度への
昇温速度が深く関与することを見い出し、完成したもの
で、熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂と該熱可塑
性樹脂の融点よりも液晶転移温度が高い液晶樹脂からな
り、繊維化された液晶樹脂により補強された複合体素材
を用いて樹脂成形するにあたり、上記複合体素材を平均
昇温速度８０℃／分以上で上記マトリックス樹脂の融点
以上で液晶樹脂の液晶転移温度未満の範囲にある成形温
度に加熱して成形することを特徴とする液晶樹脂複合体
の成形方法にある。
内の繊維化された液晶樹脂の消滅原因は上記加熱温度範
囲内における所定の保温温度で素材を保持すると時間と
ともにマトリックス樹脂内で液晶樹脂の繊維化が消滅し
て行くことにあり、この消滅速度は素材の保温温度への
昇温速度が深く関与することを見い出し、完成したもの
で、熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂と該熱可塑
性樹脂の融点よりも液晶転移温度が高い液晶樹脂からな
り、繊維化された液晶樹脂により補強された複合体素材
を用いて樹脂成形するにあたり、上記複合体素材を平均
昇温速度８０℃／分以上で上記マトリックス樹脂の融点
以上で液晶樹脂の液晶転移温度未満の範囲にある成形温
度に加熱して成形することを特徴とする液晶樹脂複合体
の成形方法にある。
【０００５】
【作用効果】本発明によれば、図１に示すように上記複
合体素材は昇温臨界ラインＢに示す平均昇温速度８０℃
／分以上で所定の成形可能温度に昇温すれば、実際の成
形ラインで最低必要とされる準備時間の間保温された状
態においても液晶樹脂の繊維化状態は害されず、健全な
状態に保持されたまま、プレス成形などの成形加工に付
され、構造強度を害することなく成形することができ
る。さらに、昇温速度が速くなればなるほど上記保温時
間が多少長くなっても液晶樹脂の繊維化状態は健全に保
持することができる。これに対し、上記昇温臨界速度よ
りも昇温速度が遅くなればなるほど（ＣラインからＤラ
イン）健全な液晶樹脂の繊維化状態を保持できる保温時
間は短く（Ｃ点からＤ点へ）、実際ラインで必要とされ
る準備時間、保温状態におくと、液晶樹脂の繊維化状態
は一部消滅することになる。健全な繊維化組織を有する
成形品を得ることができなくなる。
合体素材は昇温臨界ラインＢに示す平均昇温速度８０℃
／分以上で所定の成形可能温度に昇温すれば、実際の成
形ラインで最低必要とされる準備時間の間保温された状
態においても液晶樹脂の繊維化状態は害されず、健全な
状態に保持されたまま、プレス成形などの成形加工に付
され、構造強度を害することなく成形することができ
る。さらに、昇温速度が速くなればなるほど上記保温時
間が多少長くなっても液晶樹脂の繊維化状態は健全に保
持することができる。これに対し、上記昇温臨界速度よ
りも昇温速度が遅くなればなるほど（ＣラインからＤラ
イン）健全な液晶樹脂の繊維化状態を保持できる保温時
間は短く（Ｃ点からＤ点へ）、実際ラインで必要とされ
る準備時間、保温状態におくと、液晶樹脂の繊維化状態
は一部消滅することになる。健全な繊維化組織を有する
成形品を得ることができなくなる。
【０００６】本発明で使用される熱可塑性樹脂として
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、Ａ
ＢＳ、ポリアミド（ナイロン）、ポリカーボネート、ポ
リブチレテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）ポリフェニ
レンサルファイド、ポリエーテルサルフォン等、一般
に、熱過塑性樹脂として分類されるもの、及びこれらの
変性品、ブレンド品（ポリマーアロイ）を使用すること
ができる。
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、Ａ
ＢＳ、ポリアミド（ナイロン）、ポリカーボネート、ポ
リブチレテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）ポリフェニ
レンサルファイド、ポリエーテルサルフォン等、一般
に、熱過塑性樹脂として分類されるもの、及びこれらの
変性品、ブレンド品（ポリマーアロイ）を使用すること
ができる。
【０００７】他方、液晶樹脂としては上記マトリックス
樹脂の融点よりも液晶転移温度が高いもの、好ましくは
２０℃以上高いものであれば、特に限定されるものでな
いが、熱可塑性液晶ポリエステル、熱可塑性液晶ポリエ
ステルアミドが好ましく、具体的には商品名ベクトラ、
エコノール、ザイダー等として市販されている。
樹脂の融点よりも液晶転移温度が高いもの、好ましくは
２０℃以上高いものであれば、特に限定されるものでな
いが、熱可塑性液晶ポリエステル、熱可塑性液晶ポリエ
ステルアミドが好ましく、具体的には商品名ベクトラ、
エコノール、ザイダー等として市販されている。
【０００８】マトリックス樹脂に対する液晶樹脂の配合
は組成物全体としてその相反転以下の繊維化可能領域と
なるように調整配合する必要があり（図３参照）、例え
ばマトリックス樹脂がポリアミド樹脂である場合は４０
〜８０重量％、ＡＢＳ（アクリルーブタジエンースチレ
ン共重合体）樹脂の場合は３０〜７５重量％、ポリカー
ボネート（ＰＣ）／ＡＢＳ樹脂の場合は３〜７０重量
％、ポリフェニレンオキシド／ナイロンの場合は３〜６
０重量％、ポリプロピレンの場合は２〜７０重量％、ポ
リカーボネートの場合は３〜７０重量％の範囲が適当で
ある。
は組成物全体としてその相反転以下の繊維化可能領域と
なるように調整配合する必要があり（図３参照）、例え
ばマトリックス樹脂がポリアミド樹脂である場合は４０
〜８０重量％、ＡＢＳ（アクリルーブタジエンースチレ
ン共重合体）樹脂の場合は３０〜７５重量％、ポリカー
ボネート（ＰＣ）／ＡＢＳ樹脂の場合は３〜７０重量
％、ポリフェニレンオキシド／ナイロンの場合は３〜６
０重量％、ポリプロピレンの場合は２〜７０重量％、ポ
リカーボネートの場合は３〜７０重量％の範囲が適当で
ある。
【０００９】上記繊維化可能領域の配合組成物をマトリ
ックス樹脂の溶融温度以上かつ液晶樹脂の液晶温度以上
の温度で、すなわち図３に示す材料調製温度領域で押し
出し成形することにより液晶樹脂はマトリックス樹脂内
において押し出し方向に繊維化される。このようにして
押出成形されたフィルム状素材を適当な寸法に切断し、
重ね合わせることにより成形用素材が製造される。その
際の押し出し時の樹脂に作用する見かけの剪断速度は３
×１０2〜１０5sec-1とするのが以後の延伸作用により
引張強度の向上を受け易い繊維化状態が得られるので好
ましい。なお、押し出し形態はストランド形態であって
もよい。
ックス樹脂の溶融温度以上かつ液晶樹脂の液晶温度以上
の温度で、すなわち図３に示す材料調製温度領域で押し
出し成形することにより液晶樹脂はマトリックス樹脂内
において押し出し方向に繊維化される。このようにして
押出成形されたフィルム状素材を適当な寸法に切断し、
重ね合わせることにより成形用素材が製造される。その
際の押し出し時の樹脂に作用する見かけの剪断速度は３
×１０2〜１０5sec-1とするのが以後の延伸作用により
引張強度の向上を受け易い繊維化状態が得られるので好
ましい。なお、押し出し形態はストランド形態であって
もよい。
【００１０】
【実施例】マトリックス樹脂としてポリスチレン（商品
名ＨＨ１０５、三菱化成ポリテック(株)社製造）６０重
量部に液晶樹脂として芳香族ポリエステル（商品名ベク
トラＡ９５０、ポリプラスチックス(株)社製造、融点
（液晶転移温度）約２８０℃）ペレット４０重量部を混
合し、２軸押出機（型式ＳＴ−３０−Ｓ２−３６Ｌ、
（株）プラスチック工学研究所製造）を用いてスクリュ
ー径３６mm、樹脂温度２７０℃、スクリュー回転数１０
０rpm、ダイス１００×２mmに設定し、剪断速度１７００
sec-1でフィルム形態に押し出し、これを延伸機（自社
製）を用いて延伸比１３で延伸した。得られた成形用フ
ィルム形態の複合体を大きさ１ｍｍ×１ｍｍに切断して
試料を得る。 次に、上記試料をカバーグラス（２４×２４×０．１５
ｍｍ）に載せ、オーブン中で所定時間、所定温度に放置
後、光学顕微鏡で液晶樹脂の繊維状態の変化を観測し
た。そこで、成形用素材を約９０秒で樹脂温度２６０℃
に昇温した場合の液晶樹脂の繊維化状態の変化を光学顕
微鏡で観測してみると、図４の熱履歴無しの初期から図
５の保温時間５分まではマトリックス樹脂中の繊維化状
態は健全であるが、保温時間１０分では図６に示すよう
に比較的細い繊維は消滅し、比較的太い繊維だけが残る
ことになり、保温時間３０分では図７に示すようにその
残る太い繊維も分断されることになる。そこで、昇温速
度を２６０℃／分から２６℃／分まで段階的に変化さ
せ、樹脂温度２６０℃でのマトリックス樹脂中の健全な
繊維化状態を維持可能な限界点を調査すると、図１に示
すように昇温速度２６０℃／分では７分後にマトリック
ス樹脂中の液晶樹脂の繊維化状態が消滅し始める。昇温
速度８０℃／分では５分後にマトリックス樹脂中の液晶
樹脂の繊維化状態が消滅し始めた。また、昇温速度５２
℃／分では４分２０秒で、昇温速度２６℃／分では３分
後にマトリックス樹脂中の液晶樹脂の繊維化状態が消滅
し始めるのを確認した。したがって、実際のラインでは
例えば、プレス成形までに約５分間位を必要とするの
で、この昇温速度８０℃／分が臨界昇温速度となること
がわかる。なお、上記保温可能な時間は昇温速度が同一
であるとすると、液晶樹脂含有量が高くなる程、素材延
伸比が大きくなる程、マトリックス樹脂のＴＧ（ガラス
転移温度）が高くなる程長く保持できる傾向にあること
が見い出されている。以上、本発明をプレス成形の場合
における加熱保温時間を例にして説明したが、他の適用
例として、「射出成形工程におけるバレル内での加熱、
および滞留」、「フィラメントワインディング成形工程
における加熱」等が挙げられる。
名ＨＨ１０５、三菱化成ポリテック(株)社製造）６０重
量部に液晶樹脂として芳香族ポリエステル（商品名ベク
トラＡ９５０、ポリプラスチックス(株)社製造、融点
（液晶転移温度）約２８０℃）ペレット４０重量部を混
合し、２軸押出機（型式ＳＴ−３０−Ｓ２−３６Ｌ、
（株）プラスチック工学研究所製造）を用いてスクリュ
ー径３６mm、樹脂温度２７０℃、スクリュー回転数１０
０rpm、ダイス１００×２mmに設定し、剪断速度１７００
sec-1でフィルム形態に押し出し、これを延伸機（自社
製）を用いて延伸比１３で延伸した。得られた成形用フ
ィルム形態の複合体を大きさ１ｍｍ×１ｍｍに切断して
試料を得る。 次に、上記試料をカバーグラス（２４×２４×０．１５
ｍｍ）に載せ、オーブン中で所定時間、所定温度に放置
後、光学顕微鏡で液晶樹脂の繊維状態の変化を観測し
た。そこで、成形用素材を約９０秒で樹脂温度２６０℃
に昇温した場合の液晶樹脂の繊維化状態の変化を光学顕
微鏡で観測してみると、図４の熱履歴無しの初期から図
５の保温時間５分まではマトリックス樹脂中の繊維化状
態は健全であるが、保温時間１０分では図６に示すよう
に比較的細い繊維は消滅し、比較的太い繊維だけが残る
ことになり、保温時間３０分では図７に示すようにその
残る太い繊維も分断されることになる。そこで、昇温速
度を２６０℃／分から２６℃／分まで段階的に変化さ
せ、樹脂温度２６０℃でのマトリックス樹脂中の健全な
繊維化状態を維持可能な限界点を調査すると、図１に示
すように昇温速度２６０℃／分では７分後にマトリック
ス樹脂中の液晶樹脂の繊維化状態が消滅し始める。昇温
速度８０℃／分では５分後にマトリックス樹脂中の液晶
樹脂の繊維化状態が消滅し始めた。また、昇温速度５２
℃／分では４分２０秒で、昇温速度２６℃／分では３分
後にマトリックス樹脂中の液晶樹脂の繊維化状態が消滅
し始めるのを確認した。したがって、実際のラインでは
例えば、プレス成形までに約５分間位を必要とするの
で、この昇温速度８０℃／分が臨界昇温速度となること
がわかる。なお、上記保温可能な時間は昇温速度が同一
であるとすると、液晶樹脂含有量が高くなる程、素材延
伸比が大きくなる程、マトリックス樹脂のＴＧ（ガラス
転移温度）が高くなる程長く保持できる傾向にあること
が見い出されている。以上、本発明をプレス成形の場合
における加熱保温時間を例にして説明したが、他の適用
例として、「射出成形工程におけるバレル内での加熱、
および滞留」、「フィラメントワインディング成形工程
における加熱」等が挙げられる。
【図１】 成形用素材の成形可能温度への昇温速度と健
全な繊維化状態が保持できる時間との関係を示すグラフ
である。
全な繊維化状態が保持できる時間との関係を示すグラフ
である。
【図２】 液晶樹脂複合体のマトリックス樹脂と液晶樹
脂との温度変化を示す説明図である。
脂との温度変化を示す説明図である。
【図３】 液晶樹脂複合体のマトリックス樹脂に対する
液晶樹脂の含有量が及ぼす複合体の状態変化を示す説明
図である。
液晶樹脂の含有量が及ぼす複合体の状態変化を示す説明
図である。
【図４】 実施例１における保温時間とマトリックス樹
脂中の液晶樹脂の繊維化状態の初期状態の顕微鏡写真で
ある。
脂中の液晶樹脂の繊維化状態の初期状態の顕微鏡写真で
ある。
【図５】 図４の状態から５分後の変化状態を示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図６】 図４の状態から１０分後の変化状態を示す顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図７】 図４の状態から３０分後の変化状態を示す顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:06 (72)発明者 安達 大三郎 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂
と該熱可塑性樹脂の融点よりも液晶転移温度が高い液晶
樹脂からなり、繊維化された液晶樹脂により補強された
複合体素材を用いて樹脂成形するにあたり、 上記複合体素材を平均昇温速度８０℃／分以上で上記マ
トリックス樹脂の融点以上で液晶樹脂の液晶転移温度未
満の範囲にある成形温度に加熱して成形することを特徴
とする液晶樹脂複合体の成形方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006332A JPH05193012A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 液晶樹脂複合体の成形方法 |
| EP93100584A EP0551917A1 (en) | 1992-01-17 | 1993-01-15 | A method for molding a composite material reinforced by a liquid crystal resin |
| KR1019930000544A KR960007306B1 (ko) | 1992-01-17 | 1993-01-18 | 액정수지 복합체의 성형방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006332A JPH05193012A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 液晶樹脂複合体の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05193012A true JPH05193012A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11635409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4006332A Pending JPH05193012A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 液晶樹脂複合体の成形方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0551917A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05193012A (ja) |
| KR (1) | KR960007306B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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