JPS5890920A - 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は繊組強化熱可塑樹脂成形品の製造方法、特にプ
レス成形素材として用いられる繊維強化熱可塑性樹脂素
板の加熱方法、更に詳しくは事情用。

一般産業用等にプレス成形用型打素材として、繊維素材
を強化材とし熱可塑性樹脂を結合イオとする繊維強化熱
可塑性樹脂素板の改良された加熱方法に関する。

この種のプレス成形用型打素材は、種々のものが広く市
販されている。それらの樹脂板には、その使用目的に応
じて結合材の熱可塑性樹脂をポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネイト、Ｐ
ＢＴ樹脂等としたもの、またはこれらの共重合体または
変性したもの及びこれらを混合したもの等があり、また
強化材である繊維としては、カーボン繊髄、ガラス繊紺
。

蚤 ケブラー繊維等、素材種類別に加えて繊維径や繊維長さ
、あるいは含有量を変えたもの更には積重構造を変えた
ものなど、数多くの製品がみられる。

結合材として、熱可塑性樹脂を用いたものは、加熱軟化
させて流動状態下にある間に、冷間金型内に供給して加
圧成形し次いで該金型内で冷却固化せしめるだけで成型
品が得られるので４］ミ産速度が、熱硬化性樹脂を用い
た同種の型押素イ′Ａに比し飛躍的に向上すると同時に
金型加熱も不要な為、簡単な構造の金型で良く、従って
金型の保守、維持も容易である等の成形品製造］二の種
々の利点を有している。

例えば、熱可塑性樹脂であるポリプロピレンＭＩ　Ｉｔ
）ｔを結合４１としたものは熱硬化性樹脂である不飽和
ポリエステル樹脂を結合材としたものに比較してその成
形速度は約２〜３倍であり、このようなことから最近既
存の成形品についても次第に生産性の高いｔａｆ！ｌ（
、強化熱可塑性樹脂板へと素利切り換えが行なわれてい
る例も多い。

これらのｔａＭ１強化熱可塑性樹脂素飯の代表的な製造
方法は、たとえば特開昭３！；−７７３２！；に記載さ
れているようなダブルスチールベルトコンベヤ一方式に
よって広く行１．ｒわれている。ダブルスチールベルト
コンベヤ一方式では、熱可塑性樹脂と繊維素イオとから
なる被成形物は、スチールベルト間に挾持されて連続的
に移動しつづけ、その間にスチールベルトの外側に設り
られたロールにより該スチールベルトを介して該被成形
物を加圧加熱し、次いで加圧冷却される。熱可塑性樹脂
は加圧冷却によって固化し、強化４４であるｔａＪｉｌ
ｔ素材を内蔵した形でスチールベルト間から板状に連続
して引き出され繊維強化熱可塑性樹脂素板となる。

強化相である繊λイ［素拐は通常マットの形態で用い（
３） られることか多く、織布または不織布マントである。マ
ントの形態のものとしては熱可塑性樹脂が含浸し易いよ
う嵩高のものが用いられ、−［−記の含浸固化される製
法から明らかの如＜、１１１強化強化熱可塑性樹脂板紐
素拐マットよりも厚みの小さい平滑な板状体となってい
る。

そしてこの種の繊維強化熱可塑性樹脂素板（以下単に素
板ともいう）は、所定寸法に切断され、プレス成形に際
してその合計が製品容積と等しくなる様に且つプレス型
への配置を考慮した切断片とする。従って素板形状は、
種々の組合せのものとなるのが一般的である。

素板は、市販の遠赤外または近赤外炉の加熱用搬送体の
上へ載架され熱源下に移送され加熱される。

素板は加熱をうけると結合材である熱可塑性樹脂の融点
または軟化点以上になり、強化材である繊維素材はもと
のマントの形状にもどろうとするために、素板は板厚方
向に膨張（いわゆるスプリングバック）する。加熱によ
り軟化した素板をする。

流動状態下にある間についで冷間金型内へ供給しくｙ＞ て加圧成形し、次いで該金型内で冷却固化させ、所定形
状の製品として取り出される。

」二記膨張は板厚方向の表面からガｉまり、次第に加熱
が板厚中央部に及ぶにつれ、全体が膨張するが表面層の
繊ｆｄｌｉ体の膨張で素板表面層に断熱空気層が形成さ
れ、この軟化に伴う膨張開始を境として素板内部の昇温
が」−配字気層に妨げられて加熱効率が低下するという
不都合が生じる。

また、膨、脹した繊維体の表面にイク」着している熱可
塑性樹脂は、素板本体から離れて空間に突き出した状態
で更に加熱をう４Ｊるため、熱容量が小さいことで局部
的に湿度が急−ＩＪＮシて、熱分解を受は表面樹脂が変
質してしまうという欠点が生ずる。

湿度差を板厚方向に対して大きくさせない加熱方法とし
て、炉内雰囲気湿度を低く設定し、できるだけゆっくり
加熱昇温させる方法もとられる。

しかし、加熱にザする時間が長くなり、製品成形サイク
ルを早めたいという要請と相反する。

また素板の加熱において、加熱時間を比較的に短い成形
サイクルに合せ、表面樹脂の変質をも出来るだけ防止し
ながら短時間に加熱を終らせようとすると加熱不充分の
ため製品成形で欠肉等の不充填トラブルを発生し易く、
また樹脂変質をある程度認めた成形サイクル向上を主体
とすると、製品の外観悪化（これは繊維への樹脂の再流
動含浸ぬれが不充分のためおこる）や強度特性の低下を
きたす。

本発明の目的は、上記の欠点を除去して加熱効率が高い
繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、プレス成形で得られる製品品質の
均質化と外観特性向上を達成することにある０ 更に本発明の他の目的は、製品成形歩留りを向上させ、
結果として製品成形に要する加工コストを低減させる方
法を提供することにある。

本発明の更に他の目的及び利点は、以下の説明から明ら
かとなろう。

すなわち、本発明は繊維強化熱可塑性樹脂素板を加熱し
、ついで加熱により軟化した前記素板をプレス成形して
繊組強化熱可塑性樹脂成形品を製造する方法において、
十記素叛をその両面から７対の穴明き板状体で挟圧保持
しながら前記加熱をおこなうことを特徴とする繊Ｍ［強
化熱可塑性樹脂成形品を製造する方法である。

本発明において、プレス成形用繊Ｍ１強化熱可塑性樹脂
素板は必要に応して所定寸法に切断され、加熱装置へ供
給され加熱される。加熱装置は、相対向されて設置され
る加熱源の間に二枚の相対向する金属製または耐熱樹脂
製などの孔明きの板状体でできた搬送具とからなる。

素板はこの搬送具の間に挟圧保持されて、加熱炉内に移
送される。

加熱炉内で素板は昇流していくが、樹脂が軟化して繊祁
素イオが膨張しうる状態となっても挟圧保持されている
為、膨張は抑制され、素板はその厚みをほとんど増加さ
せることなく板状の形態を維持したままである。

したがって、１Ｎ持の膨張がないことにより、断熱空気
層が素板表層部に形成されることなく、従っ（７） て素板の表層部と中央部の温度差が拡大することなく、
加熱しつづけることが可能である。

また、繊維の膨張が孔明き板状体の挟圧により抑制され
るため繊維の浮き」ニリがなく、それ故に表層樹脂が急
激に加熱されて分解変質するというおそれも解消される
。孔明き板状体の間で挟圧保持された素板は加熱源の間
で停止し、または加熱源の間を進行しながら所定時間加
熱され、樹脂粘度を流動に好適な域にまで低下させられ
た素板は加熱装置の外へ搬送具に挟圧保持されたまま取
出され、搬送具の間から取出してプレス型へ供給する。

搬送具の孔明き板状体は素板の表面に当接することがで
きる表面を有し、その表面には多数の貫通孔が設けられ
ている。

孔明き板状体は可撓性を有するものでもよく、エンドレ
スベルト状のものが好ましい。

素板の膨張力はきわめて小さいのでそれを防止するため
に必要な孔明き板状体による挟圧は非常に小さく、エン
ドレスベルト状の孔明き板状体を用いる場合にはベルト
の張力または自重によって生（Ｊ’） する挟圧のみで充分なことが明いが、特別に加圧しても
差し支えないのは勿論である。

加熱を完了した素板は、それを挟圧保持していた孔明き
板状体からとり出される。軟化した樹脂によって粘着性
を有する素板とその両側の孔明き板状体とが相互に引き
耶され、Ｊ：うとする際に、孔明き板状体の素板に接当
しない側の孔から空気が流入して孔明き板状体と素板と
の間隙を広げる作用をするため、素板は孔明き板状体に
粘着することなくそわから容易に引き離される。

孔明き板状体の孔の寸法は、あまり大きいき孔に面する
素板部分の膨張を防止することが困難となり、またあま
り小さいと加熱後の引き部しが困難となるので、孔の直
径は／Ｑｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下であり、７ｍ
ｍ以−１−であることが好ましい。また孔明き板状体の
表面開化率は、あまり小さいと引き離しか困難となるた
め１０％以上であることが好ましい。

孔明き板状体の例として、ステンレススチールなどの金
属製の孔明きシートまたは金属製の網その他耐熱性を右
するフッ素樹脂などの材料をあげることができる。

本発明において、加熱源としては遠赤外または近赤外の
輻射熱源を用いることができ、また伝導式加熱方式を用
いてもよい。後述のように加熱源を孔明き板状体から離
して配置してもよいが、電気加熱素子を埋込んだプレス
熱板の間に孔明き板状体をはさみこみ、この間に素板を
保持させ加熱する方法を用いてもよく、さらに孔明き板
状体内に加熱体を埋め込んで孔明き板状体自体を加熱体
として兼用することもできる。

本発明は、加熱によりもとの板厚の約１．３倍またはそ
れ以上に膨張するような繊維強化熱可塑性樹脂素板に適
用する場合に好適である。

以下本発明における実ｆＩｉ態様について図面に従って
詳述する。

第１図は本発明による加熱装置例を図示したもので本方
式では繊維強化熱可塑性樹脂素板（ブランク）／は、二
枚の相対向する金属製ネットのエンドレスコンベヤーＳ
、Ｓｔ間に挟圧保持され、加熱炉３中に移送される。

加熱炉３の中には赤外線加熱素子ｌｌが設置されており
、そこを通過するブランク／に対してその上下面から加
熱する。

ブランク／はその加熱の間、コンベヤー！、！；ｌの間
に挟圧保持されているためブランク／の樹脂が軟化して
も繊紐素イオは浮き一１ニリを防市され、表面樹脂の発
煙・変質もおさえられる。そしてプレス成形するに充分
な湿度に加熱されたブランクはネットコンベヤーから取
り出される。

本発明による加熱に伴うブランクの昇温状況は、第２図
で示される。図中、ブランクの表面温度と内部温度の昇
温曲線は、それぞれ点線と実線で示されているように、
表面と内部との温度差も比較的小さく、表面湿度の急激
な」二界はなく、より好適な加熱が行なわれていること
が理解できよう。

これに対して従来の加熱方式、すなわちブランクを挟圧
することなく加熱する場合のブランクの表面温度と内部
温度との昇温曲線は第３図にそれぞれ点線および実線に
示しているが、加熱の途中で（／／） 生ずる膨張のために内部温度の上昇速度が小となり、表
面と内部の温度差が大きくなることが明らかである。

第１図〜第３図を用いて本発明をその実施態様に関して
説明し、また次に本発明の詳細な説明するが、本発明の
製造方法が繊組強化熱可塑性樹脂板の積層構成、または
数、或いは加熱源の種類。

炉構造等に何ら限定されないことは理解されよう。

実施例 熱源として、市販のセラミックの中にニクロム線を埋め
こんだ２００　Ｖ電源を用いる近赤外線式のヒーターｌ
を複数個相対向して設置した第１図の如き加熱装置を準
備した。加熱装置はその加熱容量をｊ４（ＫＷとし、炉
内雰囲気温度をオンオフ制御で２ＩＯ″Ｃに調節した。

加熱炉内へ設置された加熱用搬送具ｊＪ’は」１下とも
、ステンレス製の線径００９ｍｍ開き口１１ｍｍのステ
ンレス製菱型金網製のエンドレスネットコンベヤーを用
い、繊維強化熱可塑性樹脂素板を挟圧保持して移送が可
能な構造にとりつけた。

（／２） 厚さ３．ざｍｍ　、３００Ｘ３００ｍｍ寸法の、ガラス
繊糾不織布マツトゲＯ重晴％で強化されたポリプロピレ
ン萌脂素板／を搬送具ｊ／Ｊ−へ設置し、搬送具５Ｊ／
の間に挟圧保持さぜながら、炉内を移送させた。

移送開始してからコ分ＳＯ秒経過して搬送具の出口側か
ら取出された素板６ｊ表面内部とも約２０夕°Ｃに加熱
されており、内部まで樹脂が軟化し最初とほぼ等しい３
．ｆ　ｍｍの厚みを有し、プレス型に供給して加圧成形
しうる状態であった。そして取り出しに際して素板が搬
送具に粘着するというトラブルは全く生じなかった。つ
いで取り出した軟化状態の素板をプレス成形して得られ
た製品は外観も良く観察しうるその他の欠点もなかった
。

比較のため、」二側の搬送具５を移動させてより高い位
置にずらして素板を挟圧することなく搬送具５１のみで
移送した。２分ｊＯ秒後、搬送具出口側から取り出され
た素板は、約７ｊ；ｍｍの厚さに膨張し、その表面が発
煙してやや変質しており、しかも素板の厚みの中央の温
度は表面温度、２３０°Ｃに対し／１０″Ｃと低く、プ
レス成形しつる状態になかった。

搬送具の速度を小さくすることにより加熱時間を増加さ
せ３分ＩＯ秒後に素板から搬送具出０に達するようにし
たところ素板は内部までプレス成形しうる温度に上昇し
ていたものの、その表面の変質が著しかった。これをプ
レス成形した製品は、ガラス繊維の浮き上りが目立ち外
観不良で樹脂も一部白化していた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための繊維強化熱可塑性樹脂
素板の加熱装置の横断面図、第２図および第３図はそれ
ぞれ本発明および従来法による被加熱板の昇温曲線を示
すグラフである。 ／：繊維強化熱可塑性樹脂素板 、２：搬送具　　Ｓ　、　Ｓｔ　：孔明き板状体３：加
熱炉　　り：加熱源 特許出願人　日本板硝子株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ］）繊維強化熱可塑性樹脂素板を加熱し、ついで加熱に
   より軟化した前記素板をプレス成形して繊組強化熱可塑
   性樹脂成形品を製造する方法において、上記素板をその
   両面から／対の穴明き板状体で挟圧保持しながら前記加
   熱をおこなうことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂成
   形品をｉＬＩ！！造する方法０