JPH07117115A - 繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法Info
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- JPH07117115A JPH07117115A JP26512593A JP26512593A JPH07117115A JP H07117115 A JPH07117115 A JP H07117115A JP 26512593 A JP26512593 A JP 26512593A JP 26512593 A JP26512593 A JP 26512593A JP H07117115 A JPH07117115 A JP H07117115A
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高度の機械的物性並びに外観が要求される部
材に適したスタンプ成形品を得る。 【構成】 繊維強化熱可塑性樹脂シートの両面に、該シ
ートのマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)の融
点又は軟化点より高い融点又は軟化点を有する熱可塑性
樹脂(b)の層を積層してなる複合シートを、該熱可塑
性樹脂(a)の融点又は軟化点以上で、かつ熱可塑性樹
脂(b)の融点又は軟化点未満の温度に予熱した後、ス
タンプすることによって賦形するスタンプ成形方法にお
いて、前記予熱の際に、該複合シートのスタンプ成形に
よって賦形する部分の外側の全周縁部3を熱可塑性樹脂
(a)の融点又は軟化点未満の温度に保持することを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法。
材に適したスタンプ成形品を得る。 【構成】 繊維強化熱可塑性樹脂シートの両面に、該シ
ートのマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)の融
点又は軟化点より高い融点又は軟化点を有する熱可塑性
樹脂(b)の層を積層してなる複合シートを、該熱可塑
性樹脂(a)の融点又は軟化点以上で、かつ熱可塑性樹
脂(b)の融点又は軟化点未満の温度に予熱した後、ス
タンプすることによって賦形するスタンプ成形方法にお
いて、前記予熱の際に、該複合シートのスタンプ成形に
よって賦形する部分の外側の全周縁部3を熱可塑性樹脂
(a)の融点又は軟化点未満の温度に保持することを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の外板、家電製
品のハウジング等、高度の機械的物性並びに外観が要求
される部材に適した成形品を得ることができる繊維強化
熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法に関するもので
ある。
品のハウジング等、高度の機械的物性並びに外観が要求
される部材に適した成形品を得ることができる繊維強化
熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車の外板、家電製品のハウジ
ング等の、高度の機械的物性と外観が要求される部材に
適した成形用素材の一つとして、熱可塑性樹脂(a)と
強化繊維から成る繊維強化熱可塑性樹脂シートが用いら
れている。このような繊維強化熱可塑性樹脂シートは、 熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上の温度に
予熱され、一対の雌雄型の間で比較的高圧下でプレス成
形されて、概ね均一な物性を有する成形品に成形される
ことが一般的であった。しかし、最近、成形品の外観を
改良するため、 繊維強化熱可塑性樹脂シートの片面又は両面に、該
シートのマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)の
融点又は軟化点より融点又は軟化点の高い、平滑性と光
沢に優れた熱可塑性樹脂(b)のフィルム又はシートを
積層した複合シートを、熱可塑性樹脂(a)の融点又は
軟化点以上の温度で、かつ熱可塑性樹脂(b)の融点又
は軟化点未満の温度に予熱した後、雌雄型の間でスタン
プ成形する方法が試みられている。
ング等の、高度の機械的物性と外観が要求される部材に
適した成形用素材の一つとして、熱可塑性樹脂(a)と
強化繊維から成る繊維強化熱可塑性樹脂シートが用いら
れている。このような繊維強化熱可塑性樹脂シートは、 熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上の温度に
予熱され、一対の雌雄型の間で比較的高圧下でプレス成
形されて、概ね均一な物性を有する成形品に成形される
ことが一般的であった。しかし、最近、成形品の外観を
改良するため、 繊維強化熱可塑性樹脂シートの片面又は両面に、該
シートのマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)の
融点又は軟化点より融点又は軟化点の高い、平滑性と光
沢に優れた熱可塑性樹脂(b)のフィルム又はシートを
積層した複合シートを、熱可塑性樹脂(a)の融点又は
軟化点以上の温度で、かつ熱可塑性樹脂(b)の融点又
は軟化点未満の温度に予熱した後、雌雄型の間でスタン
プ成形する方法が試みられている。
【0003】しかし、上記のプレス成形する方法にお
いては、100〜300kgf/cm2 の高圧を用いて
成形を行なうため、成形装置及び成形型が大規模で高価
なものとなるばかりか、強化繊維の流れ模様等により成
形品の外観が悪いとの欠点がある。また、前記の方法
においては、3〜50kgf/cm2 の比較的低い圧力
で成形できるので、成形装置及び成形型が簡易的なもの
で良く、経済的に有利であり、更に、外観にも優れてい
るので、これらの成形方法のうち、成形圧力が低くても
良いスタンプ成形法が特に注目されている。
いては、100〜300kgf/cm2 の高圧を用いて
成形を行なうため、成形装置及び成形型が大規模で高価
なものとなるばかりか、強化繊維の流れ模様等により成
形品の外観が悪いとの欠点がある。また、前記の方法
においては、3〜50kgf/cm2 の比較的低い圧力
で成形できるので、成形装置及び成形型が簡易的なもの
で良く、経済的に有利であり、更に、外観にも優れてい
るので、これらの成形方法のうち、成形圧力が低くても
良いスタンプ成形法が特に注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記繊維強化
熱可塑性樹脂シートを用いてスタンプ成形する時の一つ
の欠点として、原反シートを予熱する際に、熱可塑性樹
脂(a)の融点又は軟化点を超える温度にまで予熱され
たシートは、熱可塑性樹脂(a)によって抑制されてい
た強化繊維の弾性力の回復によって、厚さが予熱前の厚
さの10倍程度にまで膨脹(スウェリング)して、該シ
ートの内部にまで空気を巻き込んだ低密度の加熱シート
となるため、これを比較的低圧でスタンプ成形した成形
品には空気が残存し、物性低下が生じたり、著しく外観
が損なったものになるとの問題があった。そして、この
ような問題は、その片面に熱可塑性樹脂(a)の融点又
は軟化点より高い融点又は軟化点を有する熱可塑性樹脂
(b)の層を積層した場合はもとより、該熱可塑性樹脂
(b)のフィルム又はシートを両面に積層した場合にお
いても約1.2〜3倍の膨脹が残存していることから完
全に防止されるには至っていない。本発明者は、このよ
うな予熱時の空気の巻き込みをできるだけ防止して、高
性能で外観に優れた成形品を、経済的に有利な低圧力下
でスタンプ成形することによって製造する方法の開発を
課題として検討した。
熱可塑性樹脂シートを用いてスタンプ成形する時の一つ
の欠点として、原反シートを予熱する際に、熱可塑性樹
脂(a)の融点又は軟化点を超える温度にまで予熱され
たシートは、熱可塑性樹脂(a)によって抑制されてい
た強化繊維の弾性力の回復によって、厚さが予熱前の厚
さの10倍程度にまで膨脹(スウェリング)して、該シ
ートの内部にまで空気を巻き込んだ低密度の加熱シート
となるため、これを比較的低圧でスタンプ成形した成形
品には空気が残存し、物性低下が生じたり、著しく外観
が損なったものになるとの問題があった。そして、この
ような問題は、その片面に熱可塑性樹脂(a)の融点又
は軟化点より高い融点又は軟化点を有する熱可塑性樹脂
(b)の層を積層した場合はもとより、該熱可塑性樹脂
(b)のフィルム又はシートを両面に積層した場合にお
いても約1.2〜3倍の膨脹が残存していることから完
全に防止されるには至っていない。本発明者は、このよ
うな予熱時の空気の巻き込みをできるだけ防止して、高
性能で外観に優れた成形品を、経済的に有利な低圧力下
でスタンプ成形することによって製造する方法の開発を
課題として検討した。
【0005】
[発明の概要]本発明者は、上記課題を解決するために
鋭意研究した結果、従来のスタンプ成形方法において
は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの両面に熱可塑性樹脂
(b)の層を積層した複合シートを用いてスタンプ成形
する際に行なわれる予熱の時に、溶融状態となった複合
シートは、熱可塑性樹脂(a)により抑制されていた強
化繊維の弾性力の回復により複合シートの周縁部側面か
ら空気を吸引して複合シートが膨脹し、それによって成
形品の内部に残存空気が存在するのが物性低下及び外観
不良の主原因であると考えて、シートの膨脹、すなわち
シートの周縁部側面からの空気の侵入を防止する方法を
詳しく検討することによって本発明を完成した。具体的
には、スタンプ成形によって賦形する原反シートの部分
は、熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上で、かつ
熱可塑性樹脂(b)の融点又は軟化点未満の温度にて予
熱するが、空気の侵入の発端となるシート周縁部は熱可
塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上とならないように
することにより実用的なスタンプ成形法を提案するに至
ったものである。すなわち、本発明の繊維強化熱可塑性
樹脂シートのスタンプ成形方法は、繊維強化熱可塑性樹
脂シートの両面に、該シートのマトリックスを形成する
熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点より高い融点又は
軟化点を有する熱可塑性樹脂(b)の層を積層してなる
複合シートを、該熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点
以上で、かつ熱可塑性樹脂(b)の融点又は軟化点未満
の温度に予熱した後、スタンプすることによって賦形す
るスタンプ成形方法において、前記予熱の際に、該複合
シートのスタンプ成形によって賦形する部分の外側の全
周縁部を熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点未満の温
度に保持することを特徴とするものである。
鋭意研究した結果、従来のスタンプ成形方法において
は、繊維強化熱可塑性樹脂シートの両面に熱可塑性樹脂
(b)の層を積層した複合シートを用いてスタンプ成形
する際に行なわれる予熱の時に、溶融状態となった複合
シートは、熱可塑性樹脂(a)により抑制されていた強
化繊維の弾性力の回復により複合シートの周縁部側面か
ら空気を吸引して複合シートが膨脹し、それによって成
形品の内部に残存空気が存在するのが物性低下及び外観
不良の主原因であると考えて、シートの膨脹、すなわち
シートの周縁部側面からの空気の侵入を防止する方法を
詳しく検討することによって本発明を完成した。具体的
には、スタンプ成形によって賦形する原反シートの部分
は、熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上で、かつ
熱可塑性樹脂(b)の融点又は軟化点未満の温度にて予
熱するが、空気の侵入の発端となるシート周縁部は熱可
塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上とならないように
することにより実用的なスタンプ成形法を提案するに至
ったものである。すなわち、本発明の繊維強化熱可塑性
樹脂シートのスタンプ成形方法は、繊維強化熱可塑性樹
脂シートの両面に、該シートのマトリックスを形成する
熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点より高い融点又は
軟化点を有する熱可塑性樹脂(b)の層を積層してなる
複合シートを、該熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点
以上で、かつ熱可塑性樹脂(b)の融点又は軟化点未満
の温度に予熱した後、スタンプすることによって賦形す
るスタンプ成形方法において、前記予熱の際に、該複合
シートのスタンプ成形によって賦形する部分の外側の全
周縁部を熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点未満の温
度に保持することを特徴とするものである。
【0006】[発明の具体的説明] [I] 複合シート (1) 繊維強化熱可塑性樹脂シート層 (i) 原材料強化用繊維 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法における複合シートの繊維強化熱可塑性樹脂シート層
において用いられる強化用繊維としては、ガラス繊維、
炭素繊維、金属繊維の他に、無機繊維、有機繊維等を挙
げることができるが、中でもガラス繊維が最も一般的で
ある。もちろん、ガラス繊維を主体として、カーボン繊
維、アラミッド繊維、金属繊維、セラミック繊維等の強
化用繊維を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で併用するこ
ともできる。ガラス繊維としては、ガラスチョップドス
トランドを用いるのが一般的であり、このガラスチョッ
プドストランドは用途に応じてアミノシランカップリン
グ剤、エポキシシランカップリング剤などのカップリン
グ剤、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウ
レタン等の集束剤等で表面処理を施したものを用いるこ
とができる。
法における複合シートの繊維強化熱可塑性樹脂シート層
において用いられる強化用繊維としては、ガラス繊維、
炭素繊維、金属繊維の他に、無機繊維、有機繊維等を挙
げることができるが、中でもガラス繊維が最も一般的で
ある。もちろん、ガラス繊維を主体として、カーボン繊
維、アラミッド繊維、金属繊維、セラミック繊維等の強
化用繊維を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で併用するこ
ともできる。ガラス繊維としては、ガラスチョップドス
トランドを用いるのが一般的であり、このガラスチョッ
プドストランドは用途に応じてアミノシランカップリン
グ剤、エポキシシランカップリング剤などのカップリン
グ剤、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウ
レタン等の集束剤等で表面処理を施したものを用いるこ
とができる。
【0007】熱可塑性樹脂(a) 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法における複合シートの繊維強化熱可塑性樹脂シート層
のマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル、ABS樹脂、SAN樹脂、ポリアミド、
ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル(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
ト等)、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリ
フェニレンスルファイド等を挙げることができる。これ
らは2種類又はそれ以上の混合物として用いることもで
きる。更に、これらに一般的に用いられる添加剤、充填
剤或いは耐衝撃性改良材等を混合して用いることもでき
る。これら熱可塑性樹脂(a)の中でも、ガラス繊維の
添加効果(強度、剛性、耐久性の向上)という観点から
見ると、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル
(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)等の結晶性樹脂を使用することが好ましく、中
でも成形性、物性及び経済性のバランスからポリプロピ
レンを使用することが特に好ましい。
法における複合シートの繊維強化熱可塑性樹脂シート層
のマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル、ABS樹脂、SAN樹脂、ポリアミド、
ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル(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
ト等)、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリ
フェニレンスルファイド等を挙げることができる。これ
らは2種類又はそれ以上の混合物として用いることもで
きる。更に、これらに一般的に用いられる添加剤、充填
剤或いは耐衝撃性改良材等を混合して用いることもでき
る。これら熱可塑性樹脂(a)の中でも、ガラス繊維の
添加効果(強度、剛性、耐久性の向上)という観点から
見ると、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル
(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)等の結晶性樹脂を使用することが好ましく、中
でも成形性、物性及び経済性のバランスからポリプロピ
レンを使用することが特に好ましい。
【0008】(ii) 配合割合 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法にて、成形素材として用いられる複合シートの繊維強
化熱可塑性樹脂シート層における熱可塑性樹脂(a)と
強化用繊維との配合は、熱可塑性樹脂(a)75〜45
重量%に対して強化用繊維25〜55重量%、好ましく
は熱可塑性樹脂(a)70〜50重量%に対して強化用
繊維30〜50重量%、特に好ましくは熱可塑性樹脂
(a)65〜55重量%に対して強化用繊維35〜45
重量%である。上記熱可塑性樹脂(a)の配合割合が7
5重量%より大きいと得られる成形品の強度・剛性が不
足して繊維強化材料としての意味が薄れる。また、45
重量%より小さいと得られる繊維強化材料の成形性、耐
衝撃性、外観が不良となる。
法にて、成形素材として用いられる複合シートの繊維強
化熱可塑性樹脂シート層における熱可塑性樹脂(a)と
強化用繊維との配合は、熱可塑性樹脂(a)75〜45
重量%に対して強化用繊維25〜55重量%、好ましく
は熱可塑性樹脂(a)70〜50重量%に対して強化用
繊維30〜50重量%、特に好ましくは熱可塑性樹脂
(a)65〜55重量%に対して強化用繊維35〜45
重量%である。上記熱可塑性樹脂(a)の配合割合が7
5重量%より大きいと得られる成形品の強度・剛性が不
足して繊維強化材料としての意味が薄れる。また、45
重量%より小さいと得られる繊維強化材料の成形性、耐
衝撃性、外観が不良となる。
【0009】(iii) 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製法 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製法としては、 強化用繊維マットに溶融状態の熱可塑性樹脂を含浸
させ、加熱・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シートとす
る方法(ラミネート法)、 熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの強化用繊維を混合
・分散させた後、混合物をウェブ状となし、加熱・加圧
・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シートとする方法(乾
式分散法)、 熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの強化用繊維を水中
又は水泡中で混合・分散させた後、抄造によりウェブ状
となし、加熱・加圧・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートとする方法(湿式分散法)、 等が実施されている。本発明ではそのいずれにも制約さ
れないが基本的に強化用繊維の分散が均一になって安定
した高物性が得られること、優れた外観が得られ易いこ
と、等から分散法を、特に湿式分散法を用いることが好
ましい。
させ、加熱・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シートとす
る方法(ラミネート法)、 熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの強化用繊維を混合
・分散させた後、混合物をウェブ状となし、加熱・加圧
・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シートとする方法(乾
式分散法)、 熱可塑性樹脂粉粒体と一定長さの強化用繊維を水中
又は水泡中で混合・分散させた後、抄造によりウェブ状
となし、加熱・加圧・冷却して繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートとする方法(湿式分散法)、 等が実施されている。本発明ではそのいずれにも制約さ
れないが基本的に強化用繊維の分散が均一になって安定
した高物性が得られること、優れた外観が得られ易いこ
と、等から分散法を、特に湿式分散法を用いることが好
ましい。
【0010】(2) 熱可塑性樹脂(b)層 (i) 原材料熱可塑性樹脂(b) 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法における複合シートの熱可塑性樹脂(b)層において
用いられる熱可塑性樹脂(b)としては、上述の熱可塑
性樹脂(a)の中から選択されるが、該熱可塑性樹脂
(a)よりも融点又は軟化点が高いもの、好ましくは1
0℃以上、特に好ましくは30℃以上高いものを選択す
る。熱可塑性樹脂(b)は熱可塑性樹脂(a)に化学構
造的に同種類のものでも全く異なったものでも良く、こ
の熱可塑性樹脂(b)と一般的に用いられる添加剤、充
填剤或いは耐衝撃改良材等を混合して用いることができ
る。
法における複合シートの熱可塑性樹脂(b)層において
用いられる熱可塑性樹脂(b)としては、上述の熱可塑
性樹脂(a)の中から選択されるが、該熱可塑性樹脂
(a)よりも融点又は軟化点が高いもの、好ましくは1
0℃以上、特に好ましくは30℃以上高いものを選択す
る。熱可塑性樹脂(b)は熱可塑性樹脂(a)に化学構
造的に同種類のものでも全く異なったものでも良く、こ
の熱可塑性樹脂(b)と一般的に用いられる添加剤、充
填剤或いは耐衝撃改良材等を混合して用いることができ
る。
【0011】(ii) 層構成 上記熱可塑性樹脂(b)はフィルム又はシートの状態で
繊維強化熱可塑性樹脂シート層の両面に積層して用いら
れるが、該層の片方の厚みは10〜1,000μm、好
ましくは30〜500μm、特に好ましくは50〜20
0μmにて形成される。該熱可塑性樹脂(b)層の厚み
が10μm未満の場合はスタンプ成形の時に破損した
り、強化用繊維の突出により成形品の外観が損なわれ易
い。また、1,000μmを超える場合は繊維強化熱可
塑性樹脂シート本来の性能が阻害され易い。
繊維強化熱可塑性樹脂シート層の両面に積層して用いら
れるが、該層の片方の厚みは10〜1,000μm、好
ましくは30〜500μm、特に好ましくは50〜20
0μmにて形成される。該熱可塑性樹脂(b)層の厚み
が10μm未満の場合はスタンプ成形の時に破損した
り、強化用繊維の突出により成形品の外観が損なわれ易
い。また、1,000μmを超える場合は繊維強化熱可
塑性樹脂シート本来の性能が阻害され易い。
【0012】(3) 積 層(複合シートの製造) 熱可塑性樹脂(b)のフィルム又はシートを繊維強化熱
可塑性樹脂シートに積層して複合シートを製造する方法
としては、両者を、 熱融着させる方法、 接着剤で接着する方法、 繊維強化熱可塑性樹脂シートの表面に熱可塑性樹脂
(b)を押出コーティングする方法(必要であれば接着
性樹脂層を介在させても良い。) 等の方法を採用することが好ましい。しかし、本発明に
おいては、熱可塑性樹脂(b)のフィルム又はシートと
繊維強化熱可塑性樹脂シートとの間に空気層が存在しな
い状態となっている限り、両者は必ずしも強固に一体化
されていなくても良く、例えば仮着、被覆等で積層され
た状態のものであっても良い。
可塑性樹脂シートに積層して複合シートを製造する方法
としては、両者を、 熱融着させる方法、 接着剤で接着する方法、 繊維強化熱可塑性樹脂シートの表面に熱可塑性樹脂
(b)を押出コーティングする方法(必要であれば接着
性樹脂層を介在させても良い。) 等の方法を採用することが好ましい。しかし、本発明に
おいては、熱可塑性樹脂(b)のフィルム又はシートと
繊維強化熱可塑性樹脂シートとの間に空気層が存在しな
い状態となっている限り、両者は必ずしも強固に一体化
されていなくても良く、例えば仮着、被覆等で積層され
た状態のものであっても良い。
【0013】[II] スタンプ成形 (1) 予 熱 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法において、上記繊維強化熱可塑性樹脂シート層の両面
に熱可塑性樹脂(b)層を積層した複合シートをスタン
プ成形するに当たり、予め加熱処理(予熱)が施され
る。該予熱は、スタンプ成形によって賦形する部分の外
側の全周縁部に亘ってシートの温度を熱可塑性樹脂
(a)の融点又は軟化点未満に維持することが本発明に
おいて必須であり、それら未満の温度であれば特に制限
はない。
法において、上記繊維強化熱可塑性樹脂シート層の両面
に熱可塑性樹脂(b)層を積層した複合シートをスタン
プ成形するに当たり、予め加熱処理(予熱)が施され
る。該予熱は、スタンプ成形によって賦形する部分の外
側の全周縁部に亘ってシートの温度を熱可塑性樹脂
(a)の融点又は軟化点未満に維持することが本発明に
おいて必須であり、それら未満の温度であれば特に制限
はない。
【0014】前記複合シートの賦形する部分の外側の全
周縁部の温度を上記熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化
点未満に制御する方法としては 予熱装置の有効予熱面積より大きな面積の原反シー
トを用い、その周縁部が予熱されないようにする方法、 予熱装置の有効予熱面積は原反シートの面積より大
きいが、原反シートの周縁部の全周に亘って金属、セラ
ミックス、耐熱プラスチックス、耐熱テープ、塗料等の
耐熱性素材でできたマスキング材でマスクし、周縁部の
予熱される速度を賦形する部分よりも遅らせる方法、 等が考えられるが、本発明はその方法に制限はない。し
かし、工業的な成形方法においては上記の方法がより
実用的であろう。また、上記の方法によって予熱する
際のマスキング部分の幅は特別に限定されないが、3〜
50mmの幅とするのが一般的である。上記の方法で
金属、セラミックス等のマスキング材を用いて成形する
場合、必要に応じてマスキング材に冷却機構を設け、積
極的に冷却することも有効となる。
周縁部の温度を上記熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化
点未満に制御する方法としては 予熱装置の有効予熱面積より大きな面積の原反シー
トを用い、その周縁部が予熱されないようにする方法、 予熱装置の有効予熱面積は原反シートの面積より大
きいが、原反シートの周縁部の全周に亘って金属、セラ
ミックス、耐熱プラスチックス、耐熱テープ、塗料等の
耐熱性素材でできたマスキング材でマスクし、周縁部の
予熱される速度を賦形する部分よりも遅らせる方法、 等が考えられるが、本発明はその方法に制限はない。し
かし、工業的な成形方法においては上記の方法がより
実用的であろう。また、上記の方法によって予熱する
際のマスキング部分の幅は特別に限定されないが、3〜
50mmの幅とするのが一般的である。上記の方法で
金属、セラミックス等のマスキング材を用いて成形する
場合、必要に応じてマスキング材に冷却機構を設け、積
極的に冷却することも有効となる。
【0015】(2) 原反シートのクランプ スタンプ成形によって賦形が行なわれる前に、圧力をか
けて押圧して成形する途中で原反シートが型内へ流入す
ることにより製品に皺が生じて商品価値を落とすことが
あるので、多くの場合、押圧に先だって予熱した原反シ
ートの周辺部をクランプしてから押圧する方法を採用す
ることが好ましい。該クランプは、原反シートのスタン
プ成形により賦形する部分の外側の部分のクランプ代の
部分を上下金型の縁部で挟着することによって行なわれ
る。該クランプ代の部分はその後の工程でトリミングさ
れて製品となる。該クランプ代の部分には通常本発明の
予熱時のマスキングを施す部分が含まれていることか
ら、該マスキングを施す部分の外寸が原反シートの寸法
にほぼ等しい大きさとなる。
けて押圧して成形する途中で原反シートが型内へ流入す
ることにより製品に皺が生じて商品価値を落とすことが
あるので、多くの場合、押圧に先だって予熱した原反シ
ートの周辺部をクランプしてから押圧する方法を採用す
ることが好ましい。該クランプは、原反シートのスタン
プ成形により賦形する部分の外側の部分のクランプ代の
部分を上下金型の縁部で挟着することによって行なわれ
る。該クランプ代の部分はその後の工程でトリミングさ
れて製品となる。該クランプ代の部分には通常本発明の
予熱時のマスキングを施す部分が含まれていることか
ら、該マスキングを施す部分の外寸が原反シートの寸法
にほぼ等しい大きさとなる。
【0016】(3) 賦 形 本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方
法におけるスタンプ成形の方法としては、最終成形品の
投影面積より大きな面積を有する原反シートを予熱し、
これを一対の雌雄型の間で3〜50kgf/cm2 、好
ましくは5〜30kgf/cm2 程度の圧力をかけて押
圧して成形する方法を採ることができる。
法におけるスタンプ成形の方法としては、最終成形品の
投影面積より大きな面積を有する原反シートを予熱し、
これを一対の雌雄型の間で3〜50kgf/cm2 、好
ましくは5〜30kgf/cm2 程度の圧力をかけて押
圧して成形する方法を採ることができる。
【0017】本発明によりスタンプ成形する方法につい
て、以下に図1〜6を参照しながら、更に詳細に説明す
る。図1は、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのス
タンプ成形方法において製造された評価用スタンプ成形
品の斜視図である。成形品本体1の外寸は、長さ190
×幅140mm×最大深さ40mmである。該成形品本
体1の周縁部分にはスタンプ成形時に原反シート4をク
ランプするためのクランプ代2の部分が残存しており、
実質上スタンプ成形により賦形された部分の寸法は15
0×100mmである。該クランプ代2の部分はその後
の工程でトリミングされて製品となる。該クランプ代2
の部分には本発明の予熱時のマスキングを施した部分
(斜線で示す部分)3が含まれており、該マスキングを
施した部分3の外寸(約230×180mm)が原反シ
ート4の寸法にほぼ等しい大きさである。
て、以下に図1〜6を参照しながら、更に詳細に説明す
る。図1は、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートのス
タンプ成形方法において製造された評価用スタンプ成形
品の斜視図である。成形品本体1の外寸は、長さ190
×幅140mm×最大深さ40mmである。該成形品本
体1の周縁部分にはスタンプ成形時に原反シート4をク
ランプするためのクランプ代2の部分が残存しており、
実質上スタンプ成形により賦形された部分の寸法は15
0×100mmである。該クランプ代2の部分はその後
の工程でトリミングされて製品となる。該クランプ代2
の部分には本発明の予熱時のマスキングを施した部分
(斜線で示す部分)3が含まれており、該マスキングを
施した部分3の外寸(約230×180mm)が原反シ
ート4の寸法にほぼ等しい大きさである。
【0018】図2は、原反シート4を赤外線ヒーター炉
5内で予熱している状態の赤外線ヒーター炉の概略断面
図である。原反シート4は外寸は、長さ230×幅18
0mm×厚さ約3.2mmであり、該原反シート4の全
外周縁部3が、幅15mm×厚さ5mmの鉄製マスキン
グ材6により上面及び下面からマスクされていて、この
原反シート4が上記赤外線ヒーター炉5内を通過して予
熱されても原反シート4の外周縁部3は予熱される速度
が遅くなり、上記赤外線ヒーター炉5内を通過しても熱
可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上の温度とならな
いように工夫されている。
5内で予熱している状態の赤外線ヒーター炉の概略断面
図である。原反シート4は外寸は、長さ230×幅18
0mm×厚さ約3.2mmであり、該原反シート4の全
外周縁部3が、幅15mm×厚さ5mmの鉄製マスキン
グ材6により上面及び下面からマスクされていて、この
原反シート4が上記赤外線ヒーター炉5内を通過して予
熱されても原反シート4の外周縁部3は予熱される速度
が遅くなり、上記赤外線ヒーター炉5内を通過しても熱
可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上の温度とならな
いように工夫されている。
【0019】図3は、予熱された原反シート4を成形型
(雄型7、雌型8)にセットした状態の概略断面図であ
る。原反シート4の外周縁部2は完全にクランプ9さ
れ、スタンプ成形を可能にしている。原反シート4の温
度が熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以下の温度に
低下しない間に型締めを行なう。雄型7及び雌型8の温
度は熱可塑性樹脂(a)の熱変形温度より十分低い温度
に保たれる。雄型7及び雌型8にはそれぞれガス抜き孔
10,11が設けられており、型締め終了までに原反シ
ート4と金型7,8との間の型空間(キャビティー)内
に存在する空気を排除して成形が行なわれる。
(雄型7、雌型8)にセットした状態の概略断面図であ
る。原反シート4の外周縁部2は完全にクランプ9さ
れ、スタンプ成形を可能にしている。原反シート4の温
度が熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以下の温度に
低下しない間に型締めを行なう。雄型7及び雌型8の温
度は熱可塑性樹脂(a)の熱変形温度より十分低い温度
に保たれる。雄型7及び雌型8にはそれぞれガス抜き孔
10,11が設けられており、型締め終了までに原反シ
ート4と金型7,8との間の型空間(キャビティー)内
に存在する空気を排除して成形が行なわれる。
【0020】図4は、成形品12の成形が終了して型開
きが開始される直前の状態の概略断面図である。本発明
方法によりスタンプ成形された成形品12は、予熱時に
原反シート4の端部から空気が侵入することがなく、強
化繊維の弾性回復による原反シート4の膨脹が殆ど起こ
らないので、スタンプ成形により、3〜50kgf/c
m2 程度の低い圧力で成形した場合でも成形品12に残
存空気が存在せず、従来法よりも遥かに寸法精度並びに
外観の優れた製品となる。
きが開始される直前の状態の概略断面図である。本発明
方法によりスタンプ成形された成形品12は、予熱時に
原反シート4の端部から空気が侵入することがなく、強
化繊維の弾性回復による原反シート4の膨脹が殆ど起こ
らないので、スタンプ成形により、3〜50kgf/c
m2 程度の低い圧力で成形した場合でも成形品12に残
存空気が存在せず、従来法よりも遥かに寸法精度並びに
外観の優れた製品となる。
【0021】図5は、本発明の方法によりスタンプ成形
した成形品12の最も絞りの深いコーナー部分における
賦形の状態を示す成形品12の部分断面図であり、13
は熱可塑性樹脂(b)層、14は繊維強化熱可塑性樹脂
シート層である。
した成形品12の最も絞りの深いコーナー部分における
賦形の状態を示す成形品12の部分断面図であり、13
は熱可塑性樹脂(b)層、14は繊維強化熱可塑性樹脂
シート層である。
【0022】図6は、従来法によりスタンプ成形した成
形品12の最も絞りの深いコーナー部分における賦形の
状態を示す成形品12の部分断面図であり、15は残存
空気である。この図5及び図6から、成形品12の最も
絞りの深いコーナー部分においてその差が生じ、本発明
の方法によりスタンプ成形した成形品12の方が、従来
法によりスタンプ成形した成形品12よりも優れている
ことが理解できる。
形品12の最も絞りの深いコーナー部分における賦形の
状態を示す成形品12の部分断面図であり、15は残存
空気である。この図5及び図6から、成形品12の最も
絞りの深いコーナー部分においてその差が生じ、本発明
の方法によりスタンプ成形した成形品12の方が、従来
法によりスタンプ成形した成形品12よりも優れている
ことが理解できる。
【0023】
実施例1繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 水9リットルに界面活性剤を加え、良く攪拌して約27
リットルに泡立てた水泡中に、MFRが135g/10
分、融点が165℃のポリプロピレンペレットを機械粉
砕した平均粒径約350μmのポリプロピレンパウダー
261g、直径10μm、長さ13mmのガラスチョッ
プドストランド112gを加えて再度良く撹拌し、抄紙
法により製造したウェブを加熱・加圧・冷却することに
より、310×340×3mmtの繊維強化熱可塑性樹
脂シートを製造した。複合シートの製造 このシートの両面に融点が215℃のポリアミド6のフ
ィルム(厚さ100μm)の片面に無水マレイン酸変性
ポリプロピレンのフィルム(厚さ20μm)をラミネー
トしたフィルムを熱融着して複合シートを作成した。
リットルに泡立てた水泡中に、MFRが135g/10
分、融点が165℃のポリプロピレンペレットを機械粉
砕した平均粒径約350μmのポリプロピレンパウダー
261g、直径10μm、長さ13mmのガラスチョッ
プドストランド112gを加えて再度良く撹拌し、抄紙
法により製造したウェブを加熱・加圧・冷却することに
より、310×340×3mmtの繊維強化熱可塑性樹
脂シートを製造した。複合シートの製造 このシートの両面に融点が215℃のポリアミド6のフ
ィルム(厚さ100μm)の片面に無水マレイン酸変性
ポリプロピレンのフィルム(厚さ20μm)をラミネー
トしたフィルムを熱融着して複合シートを作成した。
【0024】予 熱 このシートを230×180mmに裁断したブランク
を、外寸230×180mm、内寸200×150m
m、厚さ5mmの鉄製の枠で上下から挟み、赤外線ヒー
ターで表面温度が200℃(枠部の温度は約140℃)
になるように予熱し、60℃に保った雌型に載置した。スタンプ成形 次に、型締めを行ない、圧力30kgf/cm2 で原反
シートを押圧して成形を行なった。評 価 予熱後の原反シートの膨脹率(予熱後の原反シートの厚
みを予熱前の原反シートの厚みで除した値)、成形品の
底部の板厚と密度、成形品の外観(成形の完全さ、残存
空気の有無、強化繊維の浮き上がりによる凹凸、光沢を
目視判定)及び成形品の底部から切り出した試験片の曲
げ特性を評価した。その結果を表1に示す。
を、外寸230×180mm、内寸200×150m
m、厚さ5mmの鉄製の枠で上下から挟み、赤外線ヒー
ターで表面温度が200℃(枠部の温度は約140℃)
になるように予熱し、60℃に保った雌型に載置した。スタンプ成形 次に、型締めを行ない、圧力30kgf/cm2 で原反
シートを押圧して成形を行なった。評 価 予熱後の原反シートの膨脹率(予熱後の原反シートの厚
みを予熱前の原反シートの厚みで除した値)、成形品の
底部の板厚と密度、成形品の外観(成形の完全さ、残存
空気の有無、強化繊維の浮き上がりによる凹凸、光沢を
目視判定)及び成形品の底部から切り出した試験片の曲
げ特性を評価した。その結果を表1に示す。
【0025】実施例2 ポリアミド6のフィルムの厚みを30μmとした以外は
実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と
全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と
全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
【0026】実施例3 ポリアミド6のフィルムの厚みを200μmとした以外
は実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1
と全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
は実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1
と全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
【0027】実施例4 ポリアミド6のフィルムの代わりに軟化点が230℃の
ポリカーボネートのフィルムを用いた以外は実施例1と
全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の
評価を行なった。その結果を表1に示す。
ポリカーボネートのフィルムを用いた以外は実施例1と
全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の
評価を行なった。その結果を表1に示す。
【0028】実施例5 原反シートの予熱の際、鉄製の枠の代わりに厚み1mm
のシリコンゴムシートの枠を用いた以外は実施例1と全
く同様の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の評
価を行なった。その結果を表1に示す。
のシリコンゴムシートの枠を用いた以外は実施例1と全
く同様の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の評
価を行なった。その結果を表1に示す。
【0029】比較例1 原反シートの予熱の際、鉄製の枠を用いなかった以外は
実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と
全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
実施例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1と
全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
【0030】比較例2 ポリアミド6のフィルムの厚みを200μmとした以外
は比較例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1
と全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
は比較例1と全く同様の方法で成形を行ない、実施例1
と全く同様の評価を行なった。その結果を表1に示す。
【0031】比較例3 原反シートの表面温度が210℃(枠部の温度は約18
0℃)になるように予熱した以外は実施例1と全く同様
の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の評価を行
なった。その結果を表1に示す。
0℃)になるように予熱した以外は実施例1と全く同様
の方法で成形を行ない、実施例1と全く同様の評価を行
なった。その結果を表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】このような本発明の繊維強化熱可塑性樹
脂シートのスタンプ成形方法によって得られる繊維強化
熱可塑性樹脂よりなる成形品は、成形前の予熱時に、複
合シートの全周縁部を熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟
化点未満の温度に保持して密封していることから、空気
の巻き込みによる外観上の欠陥が無く、寸法精度、光沢
にも優れているので、高度の機械的物性と外観の要求さ
れる自動車の外板、家電製品のハウジング等の用途に有
用である。
脂シートのスタンプ成形方法によって得られる繊維強化
熱可塑性樹脂よりなる成形品は、成形前の予熱時に、複
合シートの全周縁部を熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟
化点未満の温度に保持して密封していることから、空気
の巻き込みによる外観上の欠陥が無く、寸法精度、光沢
にも優れているので、高度の機械的物性と外観の要求さ
れる自動車の外板、家電製品のハウジング等の用途に有
用である。
【図1】図1は、本発明の実施例及び比較例にてスタン
プ成形して得られた評価用繊維強化熱可塑性樹脂の成形
品の斜視図である。
プ成形して得られた評価用繊維強化熱可塑性樹脂の成形
品の斜視図である。
【図2】図2は、原反シートを赤外線ヒーター炉内で予
熱している状態の赤外線ヒーター炉の概略断面図であ
る。
熱している状態の赤外線ヒーター炉の概略断面図であ
る。
【図3】図3は、予熱された原反シートをスタンプ成形
型にセットした状態の概略断面図である。
型にセットした状態の概略断面図である。
【図4】図4は、スタンプ成形が終了して、型開きが開
始される直前の状態の概略断面図である。
始される直前の状態の概略断面図である。
【図5】図5は、本発明の方法によりスタンプ成形した
成形品の最も絞りの深いコーナー部分における残存空気
の状態を示す成形品の部分断面図である。
成形品の最も絞りの深いコーナー部分における残存空気
の状態を示す成形品の部分断面図である。
【図6】図6は、従来法によりスタンプ成形した成形品
の最も絞りの深いコーナー部分における残存空気の状態
を示す成形品の部分断面図である。
の最も絞りの深いコーナー部分における残存空気の状態
を示す成形品の部分断面図である。
1 成形品本体 2 スタンプ成形時にシートを金型でクランプするため
のクランプ代 3 予熱時にマスキングを施す外周縁部 4 原反シート 5 赤外線ヒーター 6 マスキング材 7 雄型 8 雌型 9 クランプ 10,11 ガス抜き孔 12 成形品 13 融点又は軟化点の高い熱可塑性樹脂(b)層 14 繊維強化熱可塑性樹脂シート層 15 残存空気
のクランプ代 3 予熱時にマスキングを施す外周縁部 4 原反シート 5 赤外線ヒーター 6 マスキング材 7 雄型 8 雌型 9 クランプ 10,11 ガス抜き孔 12 成形品 13 融点又は軟化点の高い熱可塑性樹脂(b)層 14 繊維強化熱可塑性樹脂シート層 15 残存空気
Claims (4)
- 【請求項1】繊維強化熱可塑性樹脂シートの両面に、該
シートのマトリックスを形成する熱可塑性樹脂(a)の
融点又は軟化点より高い融点又は軟化点を有する熱可塑
性樹脂(b)の層を積層してなる複合シートを、該熱可
塑性樹脂(a)の融点又は軟化点以上で、かつ熱可塑性
樹脂(b)の融点又は軟化点未満の温度に予熱した後、
スタンプすることによって賦形するスタンプ成形方法に
おいて、前記予熱の際に、該複合シートのスタンプ成形
によって賦形する部分の外側の全周縁部を熱可塑性樹脂
(a)の融点又は軟化点未満の温度に保持することを特
徴とする、繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形
方法。 - 【請求項2】予熱の際に、該複合シートのスタンプ成形
によって賦形する部分の外側の全周縁部を耐熱性部材で
挟持することによって熱可塑性樹脂(a)の融点又は軟
化点未満の温度に保持する、請求項1に記載の繊維強化
熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法。 - 【請求項3】繊維強化熱可塑性樹脂シートが、熱可塑性
樹脂(a)75〜45重量%と強化用繊維25〜55重
量%から形成され、その両面に厚み10〜1,000μ
mの熱可塑性樹脂(b)層が積層された複合シートより
なるものである、請求項1又は2に記載の繊維強化熱可
塑性樹脂シートのスタンプ成形方法。 - 【請求項4】繊維強化熱可塑性樹脂シートが、熱可塑性
樹脂(a)の粉粒体と強化用繊維とを用いて湿式分散法
によって製造されたシートである、請求項1〜3のいず
れかに記載の繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成
形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26512593A JP2726226B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26512593A JP2726226B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07117115A true JPH07117115A (ja) | 1995-05-09 |
| JP2726226B2 JP2726226B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17412972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26512593A Expired - Lifetime JP2726226B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートのスタンプ成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726226B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121079A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | 熱成形用シートの成形方法および成形装置 |
| JP2011161807A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Honda Motor Co Ltd | シート体の加熱方法及びその装置 |
| JP2017136794A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 樹脂部材の成形方法及び成形装置 |
| CN116160664A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-05-26 | 中航(成都)无人机系统股份有限公司 | 一种高性能热塑性复合材料帽型长桁件的冲压成型方法 |
-
1993
- 1993-10-22 JP JP26512593A patent/JP2726226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006121079A1 (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | 熱成形用シートの成形方法および成形装置 |
| JP2011161807A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Honda Motor Co Ltd | シート体の加熱方法及びその装置 |
| JP2017136794A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 樹脂部材の成形方法及び成形装置 |
| CN116160664A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-05-26 | 中航(成都)无人机系统股份有限公司 | 一种高性能热塑性复合材料帽型长桁件的冲压成型方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2726226B2 (ja) | 1998-03-11 |
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