JPS6159231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は繊維強化熱可塑性樹脂シートを芯部
とした積層成形体及びその成形方法に関する。

本発明で云う繊維強化熱可塑性樹脂シートとは
ガラス繊維等を強化材とし熱可塑性樹脂をマトリ
ツクスとしたもので、特にマツト状の比較的長繊
維からなる強化材に熱可塑性樹脂マトリツクスを
含浸したものである。

そして該シートは得ようとする成形体の大きさ
に応じてトリムカツトされ（成形前の截断物を以
後ブランクと称する）、次いで加熱炉中でマトリ
ツクス樹脂の軟化温度以上に加熱軟化され（以後
加熱ブランクと称する）、次いで該加熱ブランク
をマトリツクス樹脂の軟化温度以下の温度を保つ
たマツチドメタルダイ中でプレス成形し、固化さ
せることによつて所望曲面形状をもつた成形体に
成形することができる。

この方法によれば、比較的長繊維の強化材を含
む熱可塑性樹脂の大形プレス成形が可能であり、
また成形に要する時間も短かいという特徴があ
る。更にはこのようにして得られた成形体は長繊
維強化材の補強効果により優れた物性を示し、ス
チールに代る軽量構造材料として注目されてい
る。

しかしながら、該種成形体の短所としては強化
材繊維が成形体表面に浮き出して外観が悪いとい
う点が挙げられる。

したがつて、該成形体表面に別の装飾表面を積
層して形成することは該種繊維強化熱可塑性樹脂
シートからなる成形体に対し極めて有効となる。

この目的を達成するために、プレス成形を行う
に際して加熱ブランクをマツチドメタルダイの型
面に置くとき、装飾表面を有するシートをこれの
上面に重ねておき（以後該シートをオーバレイシ
ートと称する）、プレスにより賦形すると同時に
両者を結合して一体化することにより、成形品表
面に装飾表面を張付けることができれば、経済的
に極めて有利な方法である（以後本成形方法をオ
ーバレイ成形と称する）。

しかし、オーバレイシートとして通気性がなく
表面平滑なシートを、その平滑面が加熱ブランク
に接するようにしてオーバレイ成形を試みたとこ
ろ、ブランクより賦形された成形体とオーバレイ
シートとの間に密着していない部分があり、また
密着している部分にあつても結合力がなく、容易
に剥離されてしまうことが判明した。

この原因としてはブランクを加熱した段階で強
化繊維が膨化し、内部に空気を含有した状態とな
るが、この状態で加圧すると、該加熱ブランクと
オーバレイシート間の空気が十分に脱泡出来ず、
両者間に残留しているためである。また両者間の
結合力については加熱ブランク中の熱可塑性樹脂
成分がプレスにより流動し、賦形され、オーバレ
イシートの平滑な面と接触した状態で固化するの
であるから、両者間には特別な結合力を生ずるこ
とは期待できない。

本発明はオーバレイシートと成形体との間に気
泡を残すことなく両者を強固に結合して一体化さ
せるオーバレイ成形方法について種々検討した結
果、非通気性の装飾用表面をもつ装飾用表皮の裏
面に通気性多孔質層をラミネートして装飾用表皮
と一体化し、該一体化されたシートをその通気性
多孔質層が加熱軟化された繊維強化熱可塑性樹脂
シートの表面に接するように重ね合わせてプレス
成形することにより以上の目的を達成することを
見出だし、もつて本発明を完成するに至つた。

本発明に用いられる強化熱可塑性樹脂シートに
おける強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、アミド繊維等が挙げられる。

またマトリツクス樹脂である熱可塑性樹脂とし
てはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリメチルメタクリレート、ABS樹脂、
ポリアミド樹脂、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、ポリカーボネー
ト、ポリアセタール等の工業用材料が挙げられ、
これら熱可塑性樹脂はマツト、クロス、ヤーン等
の形態に形成された上記繊維強化材に適宜割合で
配合され、一体化された平板状の繊維強化熱可塑
性樹脂シートとして供される。

次に本発明に用いられる非通気性の装飾用表皮
としては平滑な表面、あるいは布、皮革模様、擬
革状等の種々のシボ付け加工が施されたプラスチ
ツクシート（又はフイルム）あるいは金属箔、金
属蒸着を施されたプラスチツクシート（又はフイ
ルム）等が挙げられる。

また他の例としては織布、編布、不織布、植毛
加工布等の繊維質表面で、通気性材料であるが、
裏面にフイルムをバツクアツプするか、コーテイ
ング処理が施されることにより通気性がなくなつ
た材料が挙げられる。

また本発明に用いられる多孔質層としては例え
ば各種繊維材料からなる織布、編布、不織布ある
いはガラス繊維のマツト、または紙のような繊維
状材料で構成された通気性多孔質層が挙げられ、
これを上記装飾用表皮の裏面にラミネートするこ
とには両者間に接着剤を介して接着させるか、あ
るいは上記装飾用表皮の少くとも裏面が熱可塑性
プラスチツクである場合には熱融着により接着す
ることができる。

次に以上の如く構成されたブランク繊維強化熱
可塑性樹脂及びオーバレイシート（通気性多孔質
シート）を用いた成形方法について図面を用いて
説明する。

先ずブランク１は所要成形品の形成にほぼ合わ
せてトリムカツトされ、次いで第１図にように赤
外線加熱炉３中に入れられ、その上下面より加熱
されそのマトリツクスを構成する樹脂の溶融する
温度以上に昇温され、軟化した加熱ブランク１′
となる。この加熱ブランク１′はマトリツクス樹
脂が溶融することによつてその強化材である繊維
の反撥力を抑え込むことができなくなり、厚み方
向に膨化する結果空気を多量に含有することにな
る。

この加熱ブランク１′を第２図に示す如くマツ
チドメタルダイの下型４の型面４ａ上に設置し、
次いでオーバレイシート２を、装飾用表皮２ａが
表面となるようその通気性多孔質２ｂが加熱ブラ
ンク１′と接するようにして積層し、次いで直ち
に上型５を下降させてプレス成形を行う。

軟化した加熱ブランクを構成する強化材繊維と
溶融樹脂はプレス成形時に上型５が下降して両金
型４，５間が閉じられてゆく過程で型内に形成さ
れるキヤビテイ内を流動してゆくが、オーバレイ
シート２と接する側においてそのプレス圧力はオ
ーバレイシート２を介して加熱ブランク１′に加
えられ、オーバレイシート２の通気性多孔質表面
に沿つて流動してゆく。そして、加熱ブランク
１′中の空気は上型５が下降し、プレス成形が進
行してゆく過程で両金型４，５の型面４ａ，５ａ
の周縁部分に向けて排気される。

第３図は同金型が閉じられた状態を示してお
り、その周縁部における上下金型４，５間はシエ
アエツジとなり、空気を排出するが樹脂の流出を
極力防止すべく微小なクリアランスｄが設けられ
ており、また上記通気性多孔質層２ｂは上述の脱
泡過程において気泡を分散させて通過させる通路
としての機能を有し、したがつてこのように多孔
質層２ｂを伝つて脱泡される空気は上記クリアラ
ンスｄを経て型外に排出されることになる。

なお、上記多孔質層２ｂを設けていないオーバ
レイシートの場合には加熱ブランク中に含まれる
空気が上述のクリアランスから全量脱泡されてし
まうのが困難であり、オーバレイシートと加熱ブ
ランク間に局所的に滞溜する結果、凹凸が生じ製
品外観を著しく損ねる結果となる。

また上記多孔質層２ｂの他の機能としては、成
形品表面にオーバレイシート２を強く結合させる
働きである。すなわち上述のプレス成形過程を経
てマツチドメタルダイ内部のキヤビテイは加熱ブ
ランクとオーバレイシートで完全に充満されてシ
エアエツジクリアランスｄを残して閉じられ、金
型内部には100〜150Kg／cm²の圧力が加えられる。
これにより脱泡がほぼ完了し、またオーバレイシ
ートの通気性多孔質層の内部に溶融した樹脂が繊
維組織の中に浸み込んでゆく。そして金型４，５
はマトリツクス樹脂の軟化温度より低温に保たれ
ているために、マトリツクス樹脂は金型内部で冷
却固化されるが、多孔質層内に浸入した樹脂はこ
の状態で固化する結果、多孔質層と強化熱可塑性
樹脂層との間に強固な結合を生ずることができ
る。

またこの結合は多孔質層を構成する繊維がマト
リツクス樹脂中に埋め込まれてできた広い接触表
面積に働く物理的投錨作用と考えることができ
る。

これに対し、多孔質層を設けないオーバレイシ
ートの場合には、そのオーバレイシートが成形品
表面に密着している場合でもその間は平担面であ
るため、このような結合力が生ずることがなく、
結果的に剥離し易いものとなる。

よつて本発明によつて得られるオーバレイ成形
体にあつては、上述の如くその表面に気泡が残留
することなく平滑な面を得られ、しかもブランク
との結合力も大であるとともに、その中間に介在
された通気性多孔質層によりクツシヨン効果もあ
るため、このものは構造材としての強度と外観を
要求される部品として例えば自動車の外装及び内
装材あるいは家庭電気製品等のケーシング部品、
家具、調度品、または表面に金属層を要する工業
部品等に広汎な用途を有する。

次に本発明の具体的実施例について説明する。
但し本発明は以下の実施例のみに限定されるもの
でない。

実施例 １ マツト状ガラス繊維強化材40重量％、マトリツ
クス樹脂としてポリプロピレン60重量％からなる
強化熱可塑性樹脂シート（商品名アズデル、PPG
社製）で厚み3.7mm単重4.3Kg／m²のものを160mm
×300mmの寸法に截断したブランク２枚を用い
た。ブランクを内部樹脂温度が200℃に達するま
で加熱して加熱ブランクを得た。ブランクは、加
熱によりマトリツクスであるポリプロピレンが溶
融し強化材ガラス繊維マツトの反撥力でもとの厚
みの３倍程度にまで膨張して空気を含有した状態
になつていた。プレス成形は第２図に示したよう
なマツチドメタルダイで箱形成形品を得る金型を
用いて行つた。箱の概略寸法は190L×390W×
40H、厚み4t、コーナー部外面R7、内面R3、抜
き勾配外面１゜、内面５゜となつている。第３図
に金型を閉じた時の状態を示すが周縁部は符号ｄ
で示したようにシエアエツジとなり下型マツチド
メタル及び上型ダイ間のシエアエツジクリアラン
スは0.5mmとなつている。

オーバーレイシートとして厚み0.3mmの硬質塩
化ビニルシートの裏面に厚み0.2mmのクラフト紙
を合成ゴムラテツクスを接着剤として予め接着し
たものを用意した。

第２に示したようにプレス成形用金型の下型マ
ツチドメタル４上に加熱ブランク２を２枚重ねて
置きオーバーレイシートをクラフト紙を張つた面
が加熱ブランクに接するように重ねてかぶせた。

オーバーレイシートに前以つて熱風炉中で120
℃30秒程度加熱して軟化させておいた。直ちに上
型ダイを降下させた。軟化したオーバーレイシー
トは上型ダイの降下につれて絞られて箱の外面を
覆う形で成形された。プレスが進行する過程で加
熱ブランク中に含有された空気は周縁部クリアラ
ンスから排気されるが、この際オーバーレイシー
トの裏面に張られた紙の層が空気を分散して通過
させ、シエアエツジクリアランスを通して逃がす
役目をはたした。第３図に示すように金型が周縁
部の微小なシエアエツジクリアランスを残して閉
じられた状態で100トンの圧力を加えて20秒間保
持した。金型温度は50℃に保つた。この状態でシ
エアエツジクリアランスを通じての脱気が完了
し、加熱ブランクとオーバーレイシートは密着さ
れ、更に溶融したポリプロピレンがオーバーレイ
シート裏面の紙の層の組織空間内に浸透した状態
で固化した。このようにしてオーバーレイ成形品
が得られたが、オーバーレイ層と下地層との間の
剥離強度を測定した結果0.5Kg／cmであつた。こ
の強度は下地層に埋め込まれたセルロース繊維が
引きちぎられる力に相当する。

比較例 １ 実施例１においてオーバーレイシートとして厚
さ0.3mmの硬質塩化ビニルシートをそのまま用い
て同様にしてオーバーレイ成形を行つた。オーバ
ーレイシートは成形されて、成形品表面を覆つて
いるが成形された箱の上面においてオーバーレイ
シートと成形品下地との間に広い面積にわたつて
空気が残留された状態になつており、この部分が
密着していない。又箱の側面において見かけ上密
着している部分についてもオーバーレイ層と下地
層との剥離強度は０であつた。

実施例 ２ 実施例１においてオーバーレイシートを次のも
のに代えた。0.25mm厚のアルミニウム箔の裏面に
ポリエチレンテレフタレート繊維不織布（商品名
スパンレースsontara＃8000、東洋プロダクツ
製、単重40ｇ／m²）をエポキシ接着剤により接着
した。このシートを予め成形品である箱の外面に
沿う形になるようプレスにより絞り成形を行つ
た。このとき不織布を張りつけた面が内面になる
ようにした。

実施例１と同じ金型により同様の方法でオーバ
ーレイ成形を行う際に、下型の上に加熱ブランク
を２枚重ねて置き、一方オーバーレイシートとし
て先に作成したアルミニウム箔と不織布の積層シ
ートの絞り成型物を上型ダイ内に挿入した状態で
上型を降下させてプレスを行つた。アルミニウム
層と下地層との密着結合は良好で気泡は残留して
いなかつた。両者間の剥離強度を測定したところ
2.4Kg／cmであり、これは不織布を構成している
ポリエチレンテレフタレート繊維をひきちぎる強
さに相当する。

実施例 ３ 実施例１においてオーバーレイシートを次のも
のに代えた。ポリプロピレン繊維のニードルパン
チカーペツト（ダイニツク製、単重420ｇ／m²）
の裏面に合成ゴムラテツクスを塗布して通気性の
ないシートとし、更にラテツクスを乾燥する前に
メリヤス編布地（単重80ｇ／m²）を張りつけてか
ら乾燥した。このようにして通気性のない装飾表
面層を持ちかつ裏面に通気性多孔質層をもつオー
バーレイシートを得た。

実施例１と同じ金型により同様の方法でオーバ
ーレイ成形を行う際に、まずニードルパンチカー
ペツトの面が下型マツチドメタルに接するように
オーバーレイシートを下型に沿つてかぶせ、下型
の外面に沿つて成形されるようにオーバーレイシ
ートの四隅の折り重なり部分はあらかじめ切り取
つて除いた。オーバーレイシートはメリヤス編布
地面を上にして下型の上にかぶせてあるがこの上
に加熱ブランク２枚を重ねて置き、直ちに上型を
降下させてプレス成形行つた。成形品である箱の
内面にニードルパンチカーペツトが強固に張りつ
けられた成形品が得られた。剥離強度は２Kg／cm
であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の工程を説明す
るためのもので、第１図はブランクの加熱工程を
示す説明図、第２図はプレス成形金型上にブラン
ク及びオーバレイシートをセツトした状態を示す
断面図、第３図は同プレス成形金型の係合状態を
示す断面図である。 １……ブランク（繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト）、１′……加熱ブランク、２……オーバレイシ
ート、２ａ……非通気性装飾用表皮、２ｂ……通
気性多孔質層、３……赤外線加熱炉、４……下
型、４ａ……型面、５……上型、５ａ……型面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所要成形品形状に成形された繊維強化熱可塑
   性樹脂シートからなる芯部と、この芯部の熱可塑
   性樹脂が軟化状態で繊維組織中に侵入して固化す
   ることにより該芯部と投錨結合された通気性繊維
   状多孔質シートと、この多孔質シートの片面に接
   着された非通気性の装飾用表皮とからなることを
   特徴とする積層成形体。 ２ 非通気性の装飾用表面をもつ装飾用表皮の裏
   面に通気性繊維状多孔質シートをラミネートして
   装飾用表皮と一体化し、該一体化されたシートを
   その通気性繊維状多孔質シートが、加熱して軟化
   させられ一方の型面上に載置された繊維強化熱可
   塑性樹脂シートの表面に接するように重ね合わ
   せ、しかる後他方の金型を該軟化させた繊維強化
   熱可塑性樹脂が該通気性繊維状多孔質シートの繊
   維組織に侵入するように係合加圧して固化させる
   ことを特徴とする積層成形体の成形方法。