JPS60159009A - ガラス／炭素繊維マツトにより強化されたオレフイン重合体のプレス加工し得る複合材及びその製造方法 - Google Patents

ガラス／炭素繊維マツトにより強化されたオレフイン重合体のプレス加工し得る複合材及びその製造方法

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JPS60159009A
JPS60159009A JP60002605A JP260585A JPS60159009A JP S60159009 A JPS60159009 A JP S60159009A JP 60002605 A JP60002605 A JP 60002605A JP 260585 A JP260585 A JP 260585A JP S60159009 A JPS60159009 A JP S60159009A
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mat
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composite
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Phillips Petroleum Co
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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】 発明の背景 本発明はオレフィン重合体の組成物に関し、最も詳しく
はポリエチレン組成物に関する。本発明はその一面にお
いてガラス／炭素繊維ラット強化材を含有する強化組成
物に関する。本発明はもう一つの面においてオレフィン
重合体を含有する強化組成物に関する。本発明はそのな
おもう一つの面においでガラス／炭素繊維マット強化材
を含有するプレス加工し得る（　ｓｔａｍｐａｂｌｅ　
）複合材に関する。本発明は更にもう一つの面において
オレフィン重合体を含有するプレス加工し得る強化複合
材に関する。本発明は別の一面において強化複合材の製
造方法及びこれら複合材のプレス加工した目的物の製造
方法に関する。
オレフィン重合体は繊維材料を使用して強化することの
できる、プレス加工し得る複合材の製造に有用であるこ
とが知られている。オレフィン重合体に対する強化材と
して炭素繊維及びガラス繊維の両方を使用することもま
た当業界に公知である。本発明は強化材として一緒に使
用されるガラス繊維及び炭素繊維の組合せが、ガラス繊
維により強化したオレフィン重合体、又は炭素繊維の入
により強化したオレフィン重合体のいずれよす４゜すぐ
れた物理的特性を強化組成物に対して与えることの発見
にもとすく。この物理的特性の増強は強化繊維混合物に
おけるガラス対炭素の比の成る範囲限度内におい℃特に
明白である。
したがって、繊維質マットにより強化したオレフィン重
合体のプレス加工し得るシートの製造方法を提供するこ
とが本発明の目的である。繊維質マットにより強化した
オレフィン重合体からプレス加工した目的物を製造する
方法を提供することが本発明のもう一つの目的である。
オレフィン重合体がガラス／炭素繊維質マットにより強
化されているプレス加工し得るシートを製造する方法を
提供することが本発明のなおもう一つの目的である。ガ
ラス／炭素繊維質マットにより強化されたオレフィン重
合体のプレス加工した目的物を製造する方法を提供する
ことが本発明の更にもう一つの目的である。がラス／炭
素繊維質マントにより強化されたオレフィン重合体のプ
レス加工し得る複合材を提供することが本発明の更にも
う一つの目的である。
本発明のその他の特徴、目的及び種々の利点については
本明細書及び特許請求の範囲の記載により明らかとなる
であろう。
発明の記述 本発明によりオレフィン重合体と、炭素繊維及びガラス
繊維の両方を有する被合繊維マットとのプレス加工し得
る複合材の製造方法が提供される。
本方法においては炭素とガラスとの混合物である繊維マ
ットをオレフィン重合体の母材により取り囲む。
本発明方法の更に詳しい実施態様においては、オレフィ
ン重合体のシートの少くとも１枚と繊維マットのルくと
も一方の側面とを、該繊維マットの周囲において該オレ
フィン重合体を流動させるのに十分な熱及び圧力を加え
ながら、接触させることにより、繊維マットをオレフィ
ン重合体により取り囲む。
本発明方法のもう一つの実施態様においては、キャリヤ
ー液中におけるオレフィン重合体のスラリーにより繊維
マットを含浸し、次いで該含浸マットを乾燥してキャリ
ヤー液を除去し、それにより乾燥含浸マットを製造し、
次いで乾燥含浸マットに、オレフィン重合体が該繊維プ
ツトの周りを流動するのに十分な熱及び圧力を加える。
本発明のなおもう一つの実施態様においでは、上記のよ
うにして製造した繊維マット複合材により強化したプレ
ス加工し得るオレフィン重合体の少くとも１種、好まし
くは一堆積をプレス加工に適した温度範囲に加熱し、こ
の間該複合材をプレス加工温度に維持し、型打プレス内
において該複合材に十分な圧力を加えて該複合材から目
的物を本発明の更にもう一つの実施態様においては、オ
レフィン重合体母材内のガラス繊維と炭素繊維とより成
る繊維質マット複合材のプレス加工し得る複合材を提供
する。
本発明における有用なオレフィン重合体は１分子当り炭
素原子２〜６個を有するα−オレフィン単量体の任意の
公知重合方法によって製造する。
本発明における有用な単量体はエチレン、プロピレン、
ブテン、ペンテン及びヘキセン、又はそれらの共重合体
であることができる。本発明においテ％に有用であるの
はエチレン及びゾロぎレンの各重合体であり、最も好ま
しくは約０．９５〜０．９８＆／ｃｃの密度を有する高
密度ポリエチレンである。
本発明において有用な強化材はガラス繊維と炭素繊維と
の混合物から製造される。強化材はマット形状であるの
が好ましい。繊維は連続状でもよく、あるいは切断され
、又は刻まれていてもよい。
連続繊維を使用しない場合は、ｆＲｌ、雄の長さは通常
には約０．１’　２５インチから約１０インチまでの範
囲内、好ましくは約０．５インチから約２インチまでの
範囲内にある。連続繊維から製造される繊維マツ目を結
合材を含有することができ、連続繊維を有しない繊維マ
ットは通常、特により短（・繊維長さに対して、結合材
を有する。結合剤は通２常には熱可塑性材料及び熱硬化
性プラスチックから選択する。
強化材として金属化した導電性繊維のマット材を包含す
ることもまた本発明の範囲内である。導電性を与えるの
に十分な量の金属を有する市販の金属化ガラスマット又
は金属化炭素マットを最終製品に使用して電磁誘導、特
に無線周波訪導力・らしゃへいする利益を得ることかで
きる。
炭素繊維とガラス繊維との混合物を使用するに当り、炭
素繊維対ガラス繊維の比を変動させｃＳ造されるマット
はすべて有用であることが下記実施例によって示される
。しかしながらガラス繊維対炭素繊維の比がガラス約３
０重量％：炭素約７０重量％からガラス約７０重量％；
炭素約６０重量％また、好ましくはガラス約４０重量％
：炭素約６０重！、％からガラス約６０重量％；炭素約
４０重量％までの範囲にわたる場合に組成物に対して、
より良好な物性が得られることがわかった。オレフィン
重合体母材対繊維強化材の比はオレフィン重合体約９０
重量％：繊維マット約１ＯＮ量％力・らオレフィン重合
体約１０重量％：繊維１ット約９０束量％まで、好まし
くはオレフィン重合体約８０重量％：繊維マット約２０
重量％からオンフィン重合体約２０重量％：繊維マット
約８０重量％まで、最も好ましくはオレフィン重合体約
７０重量％：繊維マット約６０重量るからオレフィン重
合体約６０重量％：繊維マット約７０１量％までの範囲
にある。
本発明の、オレフィン重合体と繊維マットとの強化され
たプレス加工し得る複合材の製造方法は、繊維プツト材
をオレフィン重合体の母材で囲むことのできる任意の方
法を包含する。′ｆプレス加工得る強化複合材の製造に
ついての、二つの好ましい実施態様を図面を参照して下
記に概説する。第１図はオレフィン重合体７−トと繊維
マットとの連続的積層方法を概略的に示し、第２図は繊
維マットをオレフィン重合体により含浸させて複合材を
製造する連続的方法を概略的に示し、第３図はプレス加
工し得る強化複合材から目的物をプレス加工する半連続
方法を概略的に示す。第１図は実施例１に示される単位
操作に類似する連続法である。第２図は実施例乙に示さ
れる単位操作に類似する連続法である。第６図のプレス
加工操作は実施例１に示されるものに類似する。
第１図において、強化されたプレス加工し得るオレフィ
ン淑合体／繊維マット複合材の製造方法を説明すること
ができる。押出機１は融解オレフィン重合体をダイヘラ
ｒ３に通してオレフィン重合体のシート５を製造する。
該シートは加熱された鋼製ベル）７．９の間を通過する
。またオレフィン重合体のシート１１．１５ならびにロ
ール２１から解かれた繊維質材料のマット１９及びロー
ル２５から解かれた繊維質材料のマット２３も該加熱さ
れた鋼製ベルトの間を通過する。積層物から成るこれら
材料シートは加熱された鋼製ベルト７．９０間を通り、
加圧ロール２７．２９により、オレフィン重合体を繊維
マットの周りに流動させるのに十分な温度及び圧力下に
圧縮されて、オレフィン重合体母材に囲まれた繊維強化
された材料の単位シート３１を生成する。このシートは
支持ロール３３上を進行しつつ冷却し、切断装置３５に
至って予定の長さのシー）＆生成するか、又は巻上ロー
ル３７上に至る。
押出機１と、繊維マット強化材シート１９゜２３とのい
ずれかを省いて、すべての母材及び強化材を原料の予備
調製ロールから供給することができ、あるいは該巻き上
げられたオレフィン重合体シー）１３．１７の代りに押
し出された材料を置き換えることができるということは
明らかである。上記に説明した製造方法は、本発明方法
に対する多種多様の供給原料に対する基礎となるもので
ある。
第２図において、繊維マットのロール５１から繊維マッ
トのシート５３が解かれ゛、該繊維マットシート５３は
転向バー５５．５７の下を通り、オレフィン重合体及び
水溶液のスラリー浴５９に向けられ、十分なオレフィン
重合体が繊維マットに吸収されて、要求される繊維のコ
ーティングが得られるような速度で該スラリー浴５９を
通過する。
スラリー６１及び転向バー６３上を通過したスラリー含
有繊維マツトロ５は、ヒーター６７を通過させ、そこで
十分に加熱してキャリヤー液を除去し、かつ十分に加熱
して該重合体を粘着性とすることができる。次いで該乾
燥されたスラリー被覆繊維マツトロ９を鋼製ベル）７１
．７３の間に通し、加圧ロール７５．７７により加圧し
て十分な熱及び圧力を加えて該重合体を繊維マット強化
材の周りに流動させ、オレフィン重合体母材中の繊維マ
ツドア９を製造する。この複合材Ｔ９を支持ロール８１
上を通過させながら冷却し、切断装置８３又は巻上ロー
ル８５に至らせる。
第３図において、単層又は積１−されて積層物を形成し
た複合材シート１０１をベルト１０３によりヒーター１
０５に通し、そこで該複合材がプレス加工により成形さ
れるのに十分な温度に昇温させる。該加熱された、又は
堆積された複合材は次いで型打プレス１０７中に通す。
該型打プレスはハンダプレスでもよいが油圧プレスが好
ましい。
該複合材が未だプレス加工温度にある間に十分な圧力を
加えて該シートを加圧ダイ１０９の形状に成形する。成
形された形状が得られるのに十分な時間にわたって該複
合材をダイ中に保った後、成形された目的物を取り出す
ことができる。
前述した方法において押出機、供給ロール又はスラリー
用の原料としで使用される材料は下記実施例に示される
ように市場から容易に入手することができる。これらの
実施例は例証的なものであり排他的なものではない。
実施例１ 本実施例において、高密度ポリエチレン（ＰＥ）とガラ
ス−炭素混成繊維マットとのプレス加工し得る複合材の
製造についで記載する。密度０．９５９８９／ｃｃを有
する乾燥ＨＤＰＥペレットを、　ＮＲＭ押出機により幅
８インチ、高さ約１０ミル（０，０１インチ）を有する
スロットダイを通して、約２０℃の温度においてシート
に押出した。
使用したがラス繊維マット材は米国、ニューヨーク州ニ
ューヨーク市、ウェスト４５を街７７、インターナショ
ナル　ペーパー（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰａｐｅ
ｒ　）カンパニー製であり、１平方ヤーＶ当り約１．０
オンスのマット重量と約１インチの繊維長さとを有した
。使用した炭素繊維マットもまたインターナショナル　
ペーパー　カンパニー製であり、しかも該ガラス繊維マ
ットと同一のオンス当りのマット重量と繊維長さとを有
した。
敬枚の厚さ１０インチのＰＥシー’ト（ＰＥシートの全
軍量１７５ｇ）と繊維マットの数層（繊維マットの全重
量７５ｇ）とを１ｏインチＸ１０インチＸ　Ｏ，１２フ
インチの「額ぶち」型内に積み上げｆ、：　（ｎ１ｉｅ
ｄ　ｕｐ　）。典型的な積層様式はＰＥシート６枚、繊
維１ット１枚、ＰＥシート６枚、繊維マット１枚、ＰＥ
シート３枚であった混合（混成）ガラス繊維−炭素繊維
を使用する場合は、２枚の単数マットを、より薄いマッ
ト１−に、手動で、部分的に分離し、次いで所望の比率
において混合させた。例えば実験２においてはガラス繊
維マット５６．２　ｇと炭素繊維マツ）　１８．８　ｇ
とを手動で混合し、次いで前述のようにしてＰＥシート
と共に積層した。
積み上げたＰＥシートとｍａマットを、油圧プレス〔パ
サデナ　ハイゾロ−リック　インダストリーズ（Ｐａ５
ａｄｅｎａ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ
ｓ　）製〕において約５トン（圧力ニ　１００　ｐｓｉ
ｇ　）の圧力下に約２分間にわたり約４５０°Ｆに加熱
した。次いで圧力を１５トン（圧力ニ　３００　ｐｓｉ
ｇ　）に上げ、材料を６分間にわたり４５０°Ｆにおい
て加熱した。最後に、該積層された複合材を１５トンの
圧力下ＫＷ温に冷却した。
実施例■ 実施例に記載の手順にしたがって積層した複合材の測定
された物性を表１に要約する。すべての複合材試料がＰ
Ｅ含量約７０重量％及び繊維マット含量約３０重量％を
有した。
表１におけるデータは、ガラス繊維−炭素繊維の比に対
する数種の重要な物性の依存関係は予想したように直線
的ではないこと示す。この非直線的態様を説明するため
に、曲げモジュラス及び曲げ強さと、２種のアイゾツト
衝盤パラメータとを第４図にプロットする。
第４図はガラスフ０カ／炭素６０％からガラス３０％／
炭素７０％までの範囲、特にガラス６゜％／炭素４０％
からガラス４ｏ％／炭素６ｏ％までの範囲において、曲
げモジュラス、曲げ強さ及び衝撃値の曲線が、それらの
傾斜を予想外に変化させ、しかも屈曲点を示すことを表
わしている。
広い７０／３０〜３０／７０の範囲において、高い曲げ
モジュラス（約４〜６　Ｘ　１０３ＭＰａ　）　、高い
曲げ強さく約８５〜１０　Ｑ　ＭＰａ　）　％高い切欠
きアイへ戸ット衝馨値（約６９０〜Ａ　５０　Ｊ　／　
ｍ　）及び高い非切欠きアイ・戸ット衝賑値（約５２０
〜７２０　Ｊ　／　ｍ　）の望ましい組合せが達成され
た。
より狭い４０／６０〜６０／４０の範囲においては、よ
り一層良好な物性の組合せが達成された。
実施例■ 木実施例において、ＰＫ含量約８ｏ重量％と繊維マット
含量約２０重量％とを有する複合材の製造及び性質につ
いて記載する。使用したガラス繊維マット及び炭素繊維
マットは実施例Ｉに記載のものであった。炭素繊維５０
重量％とガラス繊維５０重量５との混成繊維マットもま
たインターナショナル　ペーパー　カンパニー製であっ
た。重合体＋！　Ｉ（ＤＰＥ　５５２００　［密度：０
．９５５．ｌｉ’／Ｃｅ、米国オクラボマ州、パードレ
スビル市、フィリップス（Ｐｈ１ｌｌｉｐｓ　）ケミカ
ル　カンパニー発売〕であった。実質的に実施例１の手
順により製造した積層複合材の物性を表■に示す。
゛ぐ 表■におけるデータは、予想外にも混成マット複合材の
切欠き衝竹値及び加熱ひず２Ｌ温度（実験７）がガラス
マット複合材又は炭素マット複合材のいずれに対するよ
りも高いことを、示した。
の連続的積層方法を示す線図である。
第２図は９維マットをオレフィン重合体により含浸させ
て複合材を製造する連続方法を示す線図である。
第６図はプレス加工し得る強化複合材から目的物を型打
ちする半連続方法を示す凌図である。
第４図はガラス繊維−戻累絨維の比に対して曲げモジュ
ラス、曲げ強さ、及び２種のアイ・戸ット衝鴛値をプロ
ットした線図である。
第１図において： １：押出機　３：ダイヘッド ５ニオレフイン用合体シートＴ、９：鋼製ベルト１１．
１５ニオレフイン重合体シート １３．１７：ロール　１９．２３：槽雄マット２１．２
５：ロール　２７．２９：加圧ロール３１：繊維強化材
シート３３：支持ロール３５：切断装置　３７：巻上ロ
ール 第２図において： ５１：繊維マツトロール５３：繊維マットシート５５　
、５７　：転向バー　５９ニスラリ−浴６１ニスラリ−
６３：転向バー ６５ニスラリー含有繊維マット ６７：ヒーター　６９ニスラリ−被覆繊維マッド ア１．７３：潰裂ベルト７５，７７：加圧ロール７９：
繊維マット　８１：支持ロール ８３：切断装置　８５：巻上ロール 第６図において： １０１：複合材シート　１０３：ベルト１０５：ヒータ
ー　１０７：型打プレス１０９：加圧ダイ 代理人　浅　村　皓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）オレフィン重合体と繊維マットとのプレス加工し
    得る複合材又はそのプレス加工生成物において、前記複
    合材が１分子当り炭素原子２〜６個を有するα−オレフ
    ィンの重合体の母材内におけるガラス繊維と炭素繊維と
    の混合物より成り、該ガラス繊維と炭素繊維との混合物
    がガラス繊維約６０重量％対炭素繊維約７０重量％から
    ガラス繊維約７０重骨％対炭素繊維約３０重量％までの
    比にあることを特徴とする前記複合材又はそのプレス加
    工生成物。 （２）　ガラス繊維と炭素繊維との混合物がガラス繊維
    約４０重量５対炭素繊維約６０重量％からガラス繊維約
    ６０重骨％対炭素繊維約４０重量％までの比である特許
    請求の範囲第１１）項記載の複合材。 ｆ３）　α−オレフィンがエチレン又ハテロピレンであ
    る特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の複合
    材。 （４）重合体がポリエチレンである特許請求の範囲第（
    ３）項記載の複合材。 （５）エチレン重合体が密度的０．９５〜約０．９８　
    ｇ／ｃｃを有する特許請求の範囲第（４１項記載の複合
    材。 （６）繊維マットが約０．２５インチから約１０インチ
    までの範囲における長さを有する切断繊維より成る特許
    請求の範囲第（１）〜（５）項のうち任意の項記載の複
    合材。 （７）重合体対繊維マットの比が約９０：１０から約１
    ０：９０までの範囲にある特許請求の範囲第（１）〜（
    ６）項のうち任意の項記載の複合材。 （８）　ガラス繊維と炭素繊維との混合物より成る繊維
    マット複合材をオレフィン重合体の母材により囲み、 所望により、得られたオレフィン重合体と繊維マットと
    のプレス加工し得る複合材の少くとも１種をプレス加工
    に適当な温度範囲に加熱し、次いで該複合材を前記プレ
    ス加工湛帝に保ちつ・・つ、型打プレス内の該複合材に
    十分な圧力を加えて前記複合材から目的物を形成する、 ことを特徴とするオレフィン重合体と繊維マットとのプ
    レス加工し得る複合材又はそのプレス加工生成物を製造
    する方法。 ＋９１少くトも１枚のオレフィン重合体のシートとｆＭ
    、Ｒマットの少くとも１側面とを接触させ、この間に十
    分な熱及び圧力を加えて前記オレフィン重合体を前記繊
    維マットの周りに流動させることを包含する、繊維マッ
    トをオレフィン重合体により囲む特許請求の範囲第（８
    ）項記載の方法。 ｆｌ（ｌｌ　オレフィン重合体のシートを繊維マットの
    両側面と接触させる特許請求の範囲第（８）項記載の方
    法。 Ｏυ（１）　繊維マットを、キャリヤー液中のオレフィ
    ン重合体のスラリーにより含浸し、 （１１）前記含浸したマットを乾燥してキャリヤー液を
    除去し、それにより乾燥かつ含浸されたマットを製造し
    、次いで （ｌｉｉｌ　前記乾燥かつ含浸されたマットに十分な熱
    及び圧力を加えて前記オレフィン重合体を前記繊維マッ
    トの周りに流動させる、 ことを包含する、オレフィンＮ合体により繊維マットを
    囲む特許請求の範囲第（８）項記載の方法。
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