JPH0569855B2

JPH0569855B2 -

Info

Publication number: JPH0569855B2
Application number: JP63322180A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Murao; Masato Hirasaka; Yoshiaki Fujiwara
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1993-10-01
Also published as: JPH02169632A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は繊維状フイラーを分散させたプラスチ
ツクシートの製造方法に関するものである。〔従来の技術〕繊維状フイラーとマトリツクス樹脂粉体を気相
中で混合攪拌し、得られた混合物を加熱加圧して
シート化する圧縮成形法による繊維強化熱可塑性
プラスチツクシートの製造方法は、特開昭56−
11229号公報、特開昭57−117661号公報、特開昭
62−208906号公報などに開示されている。これら
に開示されている方法はいずれも、繊維状フイラ
ーとマトリツクス樹脂粉体の２成分系のドライブ
レンド法についてのみで、第３又は第４成分以上
の同時混合方法については記述されていない。〔発明が解決しようとする課題〕マトリツクス樹脂として通常ポリマーの重合段
階で生じる粉体（プラントパウダー）が使われ
る。ところが、このプラントパウダーは無着色で
あり、製品シートを着色するためには、着色ペレ
ツトを粉砕して使用しなければならないため高価
となつていた。また、プラントパウダーは重合し
たばかりのポリマーであつて熱安定化剤、紫外線
吸収剤などの各種安定化剤が含まれていない。従
つて長期性能が低く、加工時に劣化を起こすとい
う問題もあつた。さらに、繊維状フイラーとマトリツクス樹脂の
界面接着性を向上させるためには、非常に高価な
変性樹脂の粉体を使用しなければならないという
問題もあつた。〔課題を解決するための手段〕本発明はこのような問題点を解決するべくなさ
れたものであり、マトリツクス樹脂と、繊維状フ
イラーに添加剤を混合してプラスチツクシートを
製造する方法において、該添加剤の平均粒径がマ
トリツクス樹脂の平均粒径に等しいか又はより小
さく、該添加剤の混合時の帯電極性がマトリツク
ス樹脂と同種で繊維状フイラーとは異種であり、
かつ該添加剤の単位重量当りの帯電量がマトリツ
クス樹脂に等しいか又はより大きくなるよう調整
し又は選択することを特徴としている。そして該
添加剤が熱可塑性樹脂をバインダーとして含んで
いない場合には、該添加剤をマトリツクス樹脂
100重量部に対して0.01〜１重量部混合し、一方、
熱可塑性樹脂を主成分又はバインダーとして含ん
でいない場合には、該添加剤をマトリツクス樹脂
100重量部に対して１〜400重量部混合することを
さらに特徴とする繊維状フイラーを分散させたプ
ラスチツクシートの製造方法によつてかかる目的
を達成したものである。マトリツクス樹脂は、熱可塑性樹脂であればよ
く、その種類は特に限定されないが、例としてポ
リエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン
−プロピレン共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体樹脂、エチレン−アクリル酸エステル
共重合体樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポ
リ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、メタクリ
ル樹脂、これらを含むブレンド樹脂などである。
マトリツクス樹脂は粉、粒体の形で混合され、粒
径は0.01〜５mm程度、特に0.05〜１mm程度が適当
であることが多い。繊維状フイラーはガラス繊
維、炭素繊維、金属繊維、石綿、アラミド繊維等
の合成繊維、パルプ、木綿等である。繊維状フイ
ラーの混合量はマトリツクス樹脂100重量部に対
し通常１〜400重量部程度であり、特に５〜200重
量部程度であることが多い。添加剤は、常温で粉、粒体であつて平均粒径が
マトリツクス樹脂の平均粒径に等しいか又はより
小さく、マトリツクス樹脂及び繊維状フイラーと
混合したときの帯電極性がマトリツクス樹脂と同
種で繊維状フイラーとは異種であり、かつ単位重
量当りの帯電量がマトリツクス樹脂に等しいか又
はより大きなものである。添加剤の平均粒径は望
ましくはマトリツクス樹脂の平均粒径より小さけ
ればよいが、1/2以下のものがよく、1/3以下、特
に1/5以下のものが好ましい。また、添加剤の平
均粒径は絶対値としても0.5mmφ以下、特に0.1mm
φ以下のものが好ましい。粒径が小さければ小さ
いだけ、同一の添加量に対して粉体の個数即ち表
面積が増大し、効果が大きい。本発明の方法にお
いては前記条件に適合する添加剤を選択しあるい
は前記条件に適合するよう調整する。平均粒径の
調整は粉砕等公知の手段によつて行なえばよく、
帯電極性と単位重量当りの帯電量は正帯電制御
剤、負帯電制御剤を適宜加えることによつて調整
することができる。単位重量当りの帯電量はその
他の手段によつて調整することもできる。帯電量
はブローオフ粉体帯電量測定装置で測定すること
ができる。ブローオフ粉体帯電量測定装置を用いて帯電量
を測定する方法としては、測定する粉体とそれよ
りも大きな粒径をもつ金属粉を重量比５：95の割
合で均一に混合し、充分帯電させる。この混合物
を約200mg秤量し、フアラデーケージ内に入れ、
１Kg／cm²の圧力でN₂ガスをブローし、測定粉体
のみをメツシユを通して排出する。ケージ内に残
つた金属粉の帯電量をエレクトロメータにて測定
し、排出された粉体の帯電量（〔μC／ｇ〕ただし
極性は逆）とする。このようにして測定した単位重量当りの添加剤
の帯電量がマトリツクス樹脂の帯電量に等しいか
又はより大きければよいが、２倍以上、特に５倍
以上であることが望ましい。極性が異なつたり、
帯電量が小さいとドライブレンド後の混合物が静
電的に付着せず、分離してしまう。本発明の方法で使用されるこのような添加剤は
２つのグループに分類される。そのひとつは熱可
塑性樹脂を添加剤のバインダーとして実質的に含
まないものであり、このグループの添加剤を混合
する場合の混合量はマトリツクス樹脂100重量に
対し0.01〜１重量部程度、特に0.01〜0.05重量部
程度が適当である。0.01重量部未満では、着色、
改質の効果がほとんどない。一方、１重量部を越
えると添加剤粉体が繊維表面をおおい、マトリツ
クス樹脂と繊維の接着性を著しく損なつて複合材
の物性が大きく低下する。もうひとつは熱可塑性
樹脂を主成分は又はバインダーとして含むもので
ある。熱可塑性樹脂はマトリツクス樹脂と相溶性
を有し、熱融解によつて均一に混和するものがよ
い。熱可塑性樹脂の含有量は５〜95重量％程度で
よい。このグループの添加剤を混合する場合の混
合量はマトリツクス樹脂100重量部に対し１〜400
重量部程度、特に５〜200重量部程度が適当であ
る。１重量部未満又は400重量部を越えると上記
と同じ問題を生じる。各グループの添加剤は２種
以上の添加剤の組み合せであつてもよく、また、
この２つのグループの添加剤を組み合せて混合し
てもよい。これらの添加剤はプラスチツクに添加される公
知の添加剤のなかから上記条件に適合するものを
選択すればよい。その際、必要により粉砕等の加
工が施されてもよいことはいうまでもない。添加
剤の例としては、各種染、顔料、安定剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、荷電制御剤、接着
性を高めた変性樹脂等を挙げることができる。一
方、本発明の方法は帯電による付着を利用してい
るところから帯電防止剤等は好ましくないものが
多い。この添加剤はカーボンブラツクのような導
電性を示すものではなく、一般に帯電した電荷を
ある時間保つ絶縁体のものである。上記の変性樹脂を加えることによつて繊維状フ
イラーとマトリツクス樹脂との界面接着性を向上
させることができる。この変性樹脂はマトリツク
ス樹脂と相溶性のよいものがよく、マトリツクス
樹脂と同じ樹脂の変性樹脂が特に好ましい。変性
樹脂は前記の第２グループに属し、従つて混合量
はマトリツクス樹脂100重量部に対し１〜400重量
部が適当である。マトリツクス樹脂、繊維状フイラー、及び添加
剤の混合順序は問うところではなく、いずれを先
にしてもよいが三者を同時にドライブレンドする
のが簡便である。混合機は公知の機種を用いれば
よく、例えばドライブレンダー、Ｖ型ブレンダ
ー、リボンブレンダー、コーンミキサー、ヘンシ
エルミキサー等を利用できる。ドライブレンド後
は一旦ペレツト化してから所定場所でプラスチツ
クシートを製造してもよく、混合物を直接加熱加
圧してプラスチツクシートを製造してもよい。〔作用〕従来のマトリツクス樹脂と繊維との２成分系で
のドライブレンドでは両者間の静電気的付着を生
じても、第３，第４などの他成分が加えられるこ
とにより、その静電気的現象が全く異なつてあら
われ、付着しなくなつたり、物性が低下したりす
ることがあつた。本発明者らは、この現象を解明
し、第３，第４成分として加える物質がマトリツ
クス樹脂粉体と極性が同じ、従つて繊維状フイラ
ーとは極性が逆で平均重量当りの帯電量がマトリ
ツクス粉体よりも大きな帯電性をもつていれば、
この混合系はドライブレンド後も静電気的に付着
し容易に均質なプラスチツクシートを作製できる
ことを見出した。添加剤の極性がマトリツクスと
同じ場所、添加剤はマトリツクスと繊維の静電気
的付着を助ける役目をするが、極性が逆だと、分
離をうながす働きをする。マトリツクス樹脂粉体、繊維状フイラー及び添
加剤を本発明の方法によりドライブレンドした後
の付着状態を第１図に、そして従来の方法により
ドライブレンドした後の状態を第２図にそれぞれ
模式的に示す。第１図の状態においてはマトリツクス及び添加
剤は負にそしてフイラーは正に帯電し、添加剤は
マトリツクスとフイラーを付着させる役目をす
る。一方、第２図の状態においてはマトリツクス
及びフイラーが負にそして添加剤は正に帯電し、
添加剤はマトリツクスとフイラーを分離させる役
目をする。〔実施例〕実施例１〜４市販ポリプロピレンのプラントパウダー（粒径
0.3〜1.0mmφ、平均粒径0.7mmφ、三井石油化学製
「J900P」）135ｇと、市販ガラス繊維チヨツプド
ストランド（繊維径11μｍ、長さ13mm、富士フア
イバーグラス製「FES−13−1250」）90ｇを表１
又は表２に記載の添加剤とともにドライブレンド
した。混合機はヘンシエル型ミキサー（三井三池化工
機製「FM−10B」）を使用し、素材投入後、
1900rpmの回転数で30秒間混合した。回転羽根は
ZOSOを使用した。添加剤粉体およびマトリツクス粉体の帯電量
は、東芝ケミカル製ブローオフ粉体帯電量測定装
置TB−200型により常法にて測定した。測定に
は100〜145メツシユのSUS粒子を使用した。そ
の結果、マトリツクス樹脂粉体の帯電量は−1.5
〔μC／ｇ〕であり、添加剤の帯電量は表１に示す
通りであつた。また、混合物の付着率は、綿状混
合物を篩にかけ、静電気的に付着していないマト
リツクス粉体を落とした後、付着していたマトリ
ツクスの重量％で評価した。付着率80％以上を
「付着」、80％以下を「分離」とした。プラスチツクシートの強度物性の評価は以下の
通りに行つた。綿状混合物を４×160×160mm（内
寸）のスペーサーとともに２枚の鋼板（２mm厚）
中にはさみ、ホツトプレスにて200℃で３分加熱
した後、10Kg／cm²の圧力を加えてシート状にし、
20℃のコールドプレスにて10Kg／cm²の圧力で４分
間冷却して試験片シートを作製した。このシート
から引張強さ（TS）およびアイゾツト衝撃強さ
を求めた。

【表】

【表】添加剤（熱安定化剤）の効果を、未添加の場合
に対する酸化開始温度（DSC空気中測定）ΔTで
評価した。添加量0.01部以下では効果がなく、
1.0部以下では、プラスチツクシートの強度物性
の低下が著しい。実施例５〜７着色剤として以下のものを使用した。ポリプロ
ピレン90部、顔料（酸化チタンおよびカーボンブ
ラツク）10部、正帯電制御剤（オリエント化学工
業製「BONTRON Ｎ−01」）及び負帯電制御剤
（同「BONTRON Ｓ−34」）を適宜加えて２軸
押出機にて混練し、冷凍粉砕により約75μｍ粒径
の粉体よりなる着色剤を作製した。この粉体は、
顔料が熱可塑性樹脂により包み込まれた構造を有
していた。正および負帯電制御剤を適宜加えるこ
とにより、この粉体の帯電量を変化させた。この着色剤13.5倍を、実施例１〜４で用いたも
のと同じ市販ポリプロピレンのプラントパウダー
（「J900P」）121.5部、及び市販ガラス繊維チヨツ
プドストランド（「FES−13−1250」）90部に加え
て実施例１〜４と同じ条件で混合した。ドライブ
レンド後のマトリツクス樹脂粉体の付着率を次表
３に示す。

【表】着色剤の極性がマトリツクス樹脂粉体と同じ
で、その帯電量がマトリツクスよりも大きい場
合、混合系は付着する。実施例８比較例５の構成に負帯電制御剤（オリエント化
学工業製「BONTORON Ｅ−84」）を0.05部直
接加えてドライブレンドしたところ、マトリツク
ス粉体の付着率は95％と大幅に向上した。この
時、着色剤粉体と負帯電制御剤の混合物の帯電量
は−20〔μC／ｇ〕であつた。このことから、マトリツクス粉体以外に添加す
る添加剤が複数の場合、添加剤混合物の総帯電量
がマトリツクス粉体と同じ極性でより大きな値で
あればよいことがわかる。実施例９〜12 実施例１〜４と同じポリプロピレンプラントパ
ウダー（「J900P」）と接着変性ポリプロピレン樹
脂粉体（三井石油化学製「QE050」、平均粒径75μ
ｍ）を下記の表４に示す構成でガラス繊維
（「FES−13−1250」）90ｇとドライブレンドした。
混合条件は実施例１〜４と同じにした。その結
果、変性ポリプロピレンの帯電量は−6.5〔μC／
ｇ〕であつた。ドライブレンド後の綿状混合物は
いずれもマトリツクス粉体90％以上付着してお
り、粒径の小さな変性ポリプロピレン粉体も繊維
表面に均一に付着していた。この混合物を実施例１〜４と同じ方法によりシ
ート化し、引張長さ及び気密性を測定した結果を
表４に示す。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法により、繊維強化プラスチツ
クシートを安価に着色、改質等を物性の低下を起
こさずにできる。また、繊維とマトリツクスの界
面接着性も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で混合することによつて
得られるマトリツクス樹脂及び添加剤の繊維状フ
イラーへの付着状態を模式的に示した図であり、
第２図は従来の方法で混合した場合の繊維状フイ
ラーへの付着状態を模式的に示した図である。１……マトリツクス樹脂、２……繊維状フイラ
ー、３……添加剤。

Claims

【特許請求の範囲】１マトリツクス樹脂と、繊維状フイラーと、熱
可塑性樹脂をバインダーとして含まない添加剤を
混合してプラスチツクシートを製造する方法にお
いて、該添加剤の平均粒径がマトリツクス樹脂の
平均粒径に等しいか又はより小さく、該添加剤の
混合時の帯電極性がマトリツクス樹脂と同種で繊
維状フイラーとは異種であり、かつ該添加剤の単
位重量当りの帯電量がマトリツクス樹脂に等しい
か又はより大きくなるよう調整し又は選択し、該
添加剤をマトリツクス樹脂100重量部に対して
0.01〜１重量部混合することを特徴とする繊維状
フイラーを分散させたプラスチツクシートの製造
方法。２マトリツクス樹脂と、繊維状フイラーと、熱
可塑性樹脂を主成分又はバインダーとして含む添
加剤を混合してプラスチツクシートを製造する方
法において、該添加剤の平均粒径がマトリツクス
樹脂の平均粒径に等しいか又はより小さく、該添
加剤の混合時の帯電極性がマトリツクス樹脂と同
種で繊維状フイラーとは異種であり、かつ該添加
剤の単位重量当りの帯電量がマトリツクス樹脂に
等しいか又はより大きくなるよう調整し又は選択
し、該添加剤をマトリツクス樹脂100重量部に対
して１〜400重量部混合することを特徴とする繊
維状フイラーを分散させたプラスチツクシートの
製造方法。