JPH06238659A - 曲げ耐力に優れるスタンパブルシート膨張品 - Google Patents

曲げ耐力に優れるスタンパブルシート膨張品

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JPH06238659A
JPH06238659A JP2560193A JP2560193A JPH06238659A JP H06238659 A JPH06238659 A JP H06238659A JP 2560193 A JP2560193 A JP 2560193A JP 2560193 A JP2560193 A JP 2560193A JP H06238659 A JPH06238659 A JP H06238659A
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JP
Japan
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stampable sheet
expanded
fiber
braid
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP2560193A
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English (en)
Inventor
Seiji Hanatani
誠二 花谷
Yuichi Uchida
祐一 内田
Masabumi Komatsu
正文 小松
Masahiro Wakui
正浩 涌井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来品より、より軽く、より曲げ耐力に優れ
たスタンパブルシート膨張品の提供。 【構成】 マット状の繊維と熱可塑性樹脂からなるスタ
ンパブルシート膨張品の表裏面を繊維束のピッチが3〜
30mmの範囲の組布で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量でかつ強度が高い
という特徴を持つ繊維補強熱可塑性樹脂複合材料に関す
るものである。特に、軽量かつ曲げ特性に優れるという
特徴を持つスタンパブルシート膨張品に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂をマット状の補強繊維に含
浸させた繊維補強熱可塑性樹脂複合材料、いわゆるスタ
ンパブルシートが、近年急速に普及しつつある。その特
徴は、比重が 1.5以下と軽いこと、 200℃程度の温度を
与えてやれば数分のサイクル時間で容易に種々の成型体
にプレス加工できること、等である。
【0003】ことに、特公平2−48423 号公報において
開示される抄紙法によりガラス繊維と粒状の熱可塑性樹
脂とからなるウェブを一度調製し、このウェブに熱と圧
力を加えた後、冷却して得られるスタンパブルシート
は、ガラス繊維がほとんど単繊維の状態にまで開繊され
ているので、これを再度、熱可塑性樹脂の融点以上に加
熱すると、樹脂に拘束されていたガラス繊維がスプリン
グバックを起こし、均一に膨張したスタンパブルシー
ト、即ちスタンパブルシート膨張品を得ることができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このスタンパブルシー
ト膨張品の特徴は、軽いこと、比強度、比剛性が高いこ
とにある。ここで、比強度、比剛性は次式で定義され
る。 比強度=(曲げ強度)1/2 /スタンパブルシート膨張品
の密度 比剛性=(曲げ弾性率)1/3 /スタンパブルシート膨張
品の密度 通常、スタンパブルシートは膨張倍率と密度、曲げ強
度、曲げ弾性率が反比例の関係にある。例えば、膨張倍
率2のスタンパブルシート膨張品は膨張前のスタンパブ
ルシートに比して曲げ強度、密度とも1/2倍である
が、その比強度は1.4 倍となる。即ち、同一重量であれ
ば膨張倍率2のスタンパブルシート膨張品は膨張前のス
タンパブルシートよりも1.4 倍の曲げ荷重を支えること
ができる利点を持つ。ただし、当然ながらスタンパブル
シート膨張品の板厚は膨張前のスタンパブルシートの2
倍である。
【0005】同様に、同じ曲げ荷重を受けた時、比剛性
の差により、膨張倍率2のスタンパブルシート膨張品は
膨張前のスタンパブルシートよりも 0.6倍のたわみしか
示さない。このように、スタンパブルシート膨張品は軽
くかつ曲げ耐力に優れている。軽いということは低コス
ト化に大きく寄与する。ただし、用途によっては、さら
なる軽量化と高曲げ特性等を要求される。例えば、自動
車内装部品であるシートバックやリアパッケージ、コン
クリート型枠用パネル等である。このような要求に対し
ては、従来の単繊維を補強繊維とするスタンパブルシー
ト膨張品では対応しきれない。なぜなら、単繊維を補強
繊維とするスタンパブルシートを2倍を越えて膨張させ
た場合、必然的に発生する空隙の割合が高くなり過ぎて
強度欠陥となるからである。特に、曲げ荷重が付与され
た場合には表層に最大応力が発生するため、表層の空隙
が強度欠陥となり、曲げ耐力の著しい低下をもたらす。
【0006】本発明の目的は、より軽く、より曲げ耐力
が向上されたスタンパブルシート膨張品を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面層の空隙
欠陥をなるべく除去するとともに、併せて表層部分の強
度を向上させれば、曲げ耐力に優れたスタンパブルシー
ト膨張品が得られることに着眼してなされたものであ
る。表面層の空隙欠陥の除去と強度の向上を達成するに
は、表層に繊維束のピッチが3〜30mm好ましくは5〜15
mmの範囲にある組布を配置すればよい。
【0008】即ち、熱可塑性樹脂30〜80重量%と補強繊
維20〜70重量%が一体化して成るスタンパブルシート膨
張品であって、補強繊維が該スタンパブルシートの表層
に配置された組布層とそれらの中間に配置されたマット
状の繊維層で構成され、かつ組布を構成する繊維束のピ
ッチが3〜30mmの範囲内であり、密度が 0.4〜1.0 、好
ましくは 0.4〜 0.8の範囲にあることを特徴とするスタ
ンパブルシート膨張品である。
【0009】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。本発明でいう
組布とは、例えば図1に示すように、複数本の連続繊維
束が交差し、その交点において繊維束同士が好ましくは
接着された構造を持つ基材である。図1は繊維束の交差
角が60度の、いわゆる3軸組布であるが、本発明に用い
られる組布としては、2軸組布(格子状組布)、3軸組
布、あるいはそれ以上の多次元組布、いずれを用いても
良い。
【0010】このような組布を、単繊維が絡み合ったマ
ット状補強繊維を主体とするスタンパブルシートの表層
に配置することで高い曲げ耐力を保有するスタンパブル
シート膨張品が得られる。図2は本発明のスタンパブル
シート膨張品を説明したものである。本発明のスタンパ
ブルシート膨張品は特公平2−48423 号公報において開
示される抄紙法を利用し容易に製造することができる。
即ち、ガラス繊維と粒状の熱可塑性樹脂とからなるウェ
ブを一度調整し、このウェブを挟んだ両側に組布を配
し、これに熱と圧力を加えて繊維間に熱可塑性樹脂を溶
融含浸せしめ、その後冷却してスタンパブルシートを得
る。このスタンパブルシートを任意の倍率で膨張させて
本発明のスタンパブルシート膨張品を得ることができ
る。
【0011】ここで重要なのは、組布のピッチである。
ピッチとは組布を構成する繊維束の交差間隔のことであ
る。ウェブを熱ロールないしは熱プレスで圧下し、熱可
塑性樹脂を含浸一体化させてスタンパブルシートを得る
際、その圧下力により、マット状補強繊維を構成する単
繊維が組布の繊維束間に入り込んで組布と絡み合い、両
層の密着性を大幅に向上させる。この為、膨張処理を施
しても、表層の組布の繊維束間には強度欠陥となる空隙
が発生しにくくなる。かつ、組布自体は補強効果の高い
連続繊維の束で構成されているため、表層部分の強度は
非常に高い状態を維持されていることになる。しかし、
組布のピッチが3mm未満となるとマット状補強繊維層と
組布層の絡み合いが低下するため両層の剥離が生じ易く
なり、組布層の補強効果を発揮させることができなくな
る。従って、組布のピッチは3mm以上でなければならな
い。
【0012】一方、組布のピッチが30mmを超えても、組
布の補強効果が失われる。ピッチが3〜30mmの範囲にあ
れば、たとえマット状繊維補強部に空隙が存在していて
も、曲げ荷重が付与されて空隙で発生する亀裂の進展を
組布がくい止めるからである。ピッチが30mmを越えると
この機能が発揮されなくなる。従って、本発明を構成す
る組布のピッチは3〜30mmの範囲になければならない。
好ましくは5〜15mmの範囲である。
【0013】補強繊維の含有率は、スタンパブルシート
膨張品の強度を保証するために20〜70重量%必要であ
る。ここでいう補強繊維は、マット状繊維と組布の両者
を含む。特に、マット状繊維層の繊維含有率が20重量%
より大幅に少ない場合、いくら組布層を配置しても補強
効果は発現しない。本発明のスタンパブルシート膨張品
の密度は 0.4〜1.0 の範囲でなければならない。 0.4未
満であれば、いくら表層を組布で補強しても、内部空隙
の強度欠陥としての影響がより強く現われて、補強効果
が発現しない。 1.0超であれば通常のスタンパブルシー
トと何ら差がなくなり、比強度、比剛性の改善につなが
らない。好ましい密度範囲は 0.4〜 0.8である。
【0014】本発明で使用できる補強繊維としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、等が挙げられる
が、コストの面からはガラス繊維が好適である。本発明
に使用できる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリ
塩化ビニル等、ならびにこれらの樹脂を主成分とする共
重合体やグラフト化合物およびブレンド物、例えばエチ
レン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合
体等が挙げられる。
【0015】以下、本発明を実施例に基づいて説明す
る。
【0016】
【実施例】
実施例1 長さ13mm、繊維径10μmのガラス繊維(単繊維分散状
態)44重量%とポリプロピレン樹脂56重量%からなる目
付3000g/m2 のウェブを抄紙法で作製した。次に、ガ
ラス繊維組布(3軸組布、ピッチ: 5.2mm、ガラス繊維
目付:90g/m2 、商品名:KT−111C、日東紡績
製)片面2枚づつでこのウェブを挟み込み、 210℃で予
熱した。その後、25℃の冷却基盤に配置し、20 Kgf/cm2
の圧力でプレスしてガラス繊維にポリプロピレン樹脂を
含浸させ、厚み 2.2mmのスタンパブルシートを得た。こ
のスタンパブルシートのガラス繊維含有率は50重量%、
密度は1.30であった。
【0017】このスタンパブルシートを 210℃で再加熱
し、成形後の厚みが5mmとなるように膨張させてスタン
パブルシート膨張品Aを得た。このスタンパブルシート
膨張品Aの密度は0.57である。スタンパブルシート膨張
品Aの中央部から、JIS K7055 に従って曲げ試験片を切
り出し、3点曲げ試験に供した。
【0018】一方、スタンパブルシート膨張品Aの曲げ
耐力改善効果を確認するため、組布層の無いスタンパブ
ルシート膨張品A′を製造した。スタンパブルシート膨
張品A′を構成するガラス繊維は単繊維分散状態で、そ
の長さは13mm、繊維径10μmである。また、ガラス繊維
の含有率はAと同じく50重量%、厚みは5mmで密度も0.
57であった。また曲げ強さは 4.5Kgf/mm2 、曲げ弾性率
は 195 Kgf/mm2であった。
【0019】スタンパブルシート膨張品Aの3点曲げ試
験結果を表1に示す。曲げ強さ、ならびに曲げ剛性の値
は、それぞれスタンパブルシート膨張品A′(ブランク
材)に対する曲げ強度、曲げ弾性率の比の値である。 実施例2 長さ13mm、繊維径10μmのガラス繊維(単繊維分散状
態)40重量%とポリプロピレン樹脂60重量%からなる目
付4000g/m2 のウェブを抄紙法で作製した。
【0020】次に、ガラス繊維組布(3軸組布、ピッ
チ:10mm、ガラス繊維目付:50g/m 2 )片面2枚づつ
でこのウェブを挟み込み、 210℃で予熱した。その後、
25℃の冷却基盤に配置し、20 Kgf/cm2の圧力でプレスし
てガラス繊維にポリプロピレン樹脂を含浸させ、厚み
2.8mmのスタンパブルシートを得た。このスタンパブル
シートのガラス繊維含有率は43重量%、密度は1.22であ
った。
【0021】このスタンパブルシートを 210℃で再加熱
し、成形後の厚みが4mmとなるように膨張させてスタン
パブルシート膨張品Bを得た。このスタンパブルシート
膨張品Bの密度は0.85である。スタンパブルシート膨張
品Bの中央部から、JIS K7055 に従って曲げ試験片を切
り出し、3点曲げ試験に供した。
【0022】一方、実施例1と同じく、スタンパブルシ
ート膨張品Bの曲げ耐力改善効果を確認するため、組布
層の無いスタンパブルシート膨張品B′を製造した。ガ
ラス繊維の含有率はBと同じく43重量%、厚みは5mmで
密度も0.85であった。また曲げ強さは6.2Kgf/mm2、曲げ
弾性率は 295 Kgf/mm2であった。スタンパブルシート膨
張品Bの3点曲げ試験結果を表1に示す。曲げ強さ、な
らびに曲げ剛性の値は、それぞれスタンパブルシート膨
張品B′(ブランク材)に対する曲げ強度、曲げ弾性率
の比の値である。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明によるスタンパブルシート膨張品
は、従来の膨張品より軽量化効果、曲げ耐力に優れる。
よって自動車の内装材やコンクリート型枠等に十分、適
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3軸組布の構造を示す平面図。
【図2】本発明の最外層に組布繊維層を配したスタンパ
ブルシート膨張品の断面概略図。
フロントページの続き (72)発明者 小松 正文 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 涌井 正浩 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂30〜80重量%と補強繊維20
    〜70重量%が一体化して成るスタンパブルシート膨張品
    であって、補強繊維が該スタンパブルシートの表層に配
    置された組布層とそれらの中間に配置されたマット状の
    繊維層で構成され、かつ組布を構成する繊維束のピッチ
    が3〜30mmの範囲内であり、密度が 0.4〜 1.0の範囲に
    あることを特徴とする曲げ耐力に優れるスタンパブルシ
    ート膨張品。
JP2560193A 1993-02-15 1993-02-15 曲げ耐力に優れるスタンパブルシート膨張品 Pending JPH06238659A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697275A3 (de) * 1994-08-20 1996-04-17 Basf Ag Biegesteifer Faserverbundwerkstoff
JP2006247985A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Murata Mach Ltd 熱可塑性frp及びその製造方法
WO2018199091A1 (ja) * 2017-04-28 2018-11-01 株式会社クラレ 積層複合体およびその製造方法
JP2021084315A (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 凸版印刷株式会社 内装材

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