JP2013126749A

JP2013126749A - 複合シート及びその製造方法

Info

Publication number: JP2013126749A
Application number: JP2011277470A
Authority: JP
Inventors: Tadakuro Tanaka; 忠玄田中; Takashi Nakamura; 崇中村
Original assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27

Abstract

【課題】ガラス繊維と熱可塑性ポリウレタンシートとの複合シートにおいて、高強度で寸法安定性が高く取り扱い性も良好な複合シート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の複合シートは、ガラスクロスの両面に熱可塑性ポリウレタンシートが貼り合わされている複合シートであって、前記両面の熱可塑性ポリウレタンシートは、前記ガラスクロスの空間に充填されかつ全体が一体化している。本発明の複合シートの製造方法は、前記の複合シートの製造方法であって、ガラスクロス(1)の両面に熱可塑性ポリウレタンシート(2a,2b)を配置し、加熱加圧ロール(4a,4b,5a,5b)を通過させてラミネート加工する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス繊維と熱可塑性ポリウレタンシートとの複合シート及びその製造方法に関するものである。

熱可塑性ポリウレタンは、携帯電話、スマートフォン、ＧＰＳ(Global Positioning System)、パソコンなどの筐体、自動車部品、自動車のシート、クッションやヘッド用マットレス、建材や冷蔵庫品の各種断熱材、電気・電子機器、履物の靴底など様々な分野で使用されており、インモールド成形と呼ばれる転写技術で成形されるものも多い。弾性体で軟質であり、手触り感も良く、落下時のショックにも強い耐性がある。一方、ガラス繊維、特にガラスクロスは、強度が高く、厚みも薄く、コストも安いため繊維強化樹脂（ＦＲＰ）の補強繊維として有用である。

インモールド成形は、あらかじめデザイン模様が印刷されたポリエステルなどのフィルムを射出成形機の金型内に挟み込み、射出することにより樹脂の熱で印刷されたデザイン模様を樹脂に転写する成形法である。特許文献１には軟質高分子シートを射出成形金型内に供給し、射出樹脂と一体成形する方法が提案されている。また、繊維強化樹脂の成形法として、強化繊維としてポリエステル、ナイロン又はポリプロピレンからなるメッシュクロス又は不織布を使用し、熱可塑性ポリウレタン樹脂と一体成形する方法が特許文献２に提案されている。

しかし、強化繊維としてポリエステル、ナイロン又はポリプロピレンからなるメッシュクロス又は不織布では、特に熱可塑性ポリウレタン樹脂との組合せによる成形品の場合、物理的強度、特に引裂き強度については好ましい強度を得ることができないという問題があった。

特開２００４−０５０４５７号公報特開２０１１−１２１２８４号公報

本発明は、上記問題を解決するため、ガラス繊維と熱可塑性ポリウレタンシートとの複合シートにおいて、高強度で寸法安定性が高く取り扱い性も良好な複合シート及びその製造方法を提供する。

本発明の複合シートは、ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートが位置されている複合シートであって、前記両面の熱可塑性ポリウレタンシートは、前記ガラス繊維の空間に充填され、熱可塑性ポリウレタンがガラス繊維を介して接着することで、全体として一体化していることを特徴とする。

本発明の複合シートの製造方法は、前記の複合シートの製造方法であって、ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートを配置し、加熱加圧ロールを通過させてラミネート加工することを特徴とする。

本発明は、ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートが位置されており、両面の熱可塑性ポリウレタンシートはガラス繊維の空間に充填され、熱可塑性ポリウレタンがガラス繊維を介して接着することで、全体が一体化されていることにより、引き裂き強度が高くかつ寸法安定性が高く取り扱い性も良好な複合シートを提供できる。

図１は本発明の一実施例で得られた複合シートの模式的断面図である。図２は本発明の一実施例の製造工程を説明する模式的断面図である。図３Ａは本発明の一実施例で使用するガラスクロスの模式的斜視図、図３Ｂは同模式的断面図である。図４は本発明の実施例及び比較例で使用する引き裂き試験を説明する説明図である。図５は耐熱性評価試験の説明図であり、図５Ａは処理前のサンプルの説明図、図５Ｂは熱処理時の説明図である。図６は比較例１で得られた熱可塑性ポリウレタンの模式的断面図である。図７は比較例２で得られたガラスクロスの模式的断面図である。図８は本発明の実施例及び比較例で得られた引き裂き強度のグラフである。

本発明は、ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートが位置されており、両面の熱可塑性ポリウレタンがガラス繊維を介して接着することで、全体として一体化されている。ここでガラス繊維の空間とは、例えばガラスクロスを構成する経糸と緯糸の間の織り目の空間、及び経糸と緯糸との交錯点を含む空間をいう。この複合シートは、ガラスクロスの両面に熱可塑性ポリウレタンシートを配置し、加熱加圧ロールを通過させてラミネート加工することにより得られる。これにより、引き裂き強度が高くかつ寸法安定性が高く取り扱い性も良好な複合シートが得られる。

本発明において、熱可塑性ポリウレタンシートとして薄いシートを使用した場合は、ガラスクロスの織り目の凹凸が複合シートの表面に発現している複合シートとすることができる。この複合シートは、例えばインモールド成形する際の補強シートとして使用できる。

ガラス繊維としては、経糸及び緯糸からなるガラス繊維、例えばガラスメッシュ、ガラスネット、ガラスクロス等が好ましく、特にガラスクロスが好ましく用いられる。ガラスクロスは目留めされていてもよいが、目留めされていないほうが引き裂き強度が向上して好ましい。目留めされていないガラスクロスは、引裂く際にガラス糸が熱可塑性ポリウレタン樹脂から引く抜けることで引裂き荷重を緩和することができ、結果として引裂き強度が向上すると推測される。ここで目留めとは、ガラスクロス（織物）のタテ糸とヨコ糸の交錯点を樹脂で固定することをいう。なお、ガラス繊維の経糸の間隔は０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、特に引裂き強度向上の観点から０．１〜０．５ｍｍが好ましい。また、ガラス繊維の緯糸の間隔は、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、上記同様の観点から０．１〜０．５ｍｍが好ましい。

ガラスクロスの単位当たりの質量は任意のものとすることができるが、インモールド成形物の厚みを考慮すると２０〜１００ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。熱可塑性ポリウレタンシートの単位当たりの質量の任意のものとすることができるが、同理由により２０〜５０００ｇ／ｍ²、特に２０〜３００ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。複合シートの単位当たりの質量も任意のものとすることができるが、同理由により４０〜５０００ｇ／ｍ²の、特に４０〜５００ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。

本発明の製造方法は、ガラスクロスの両面に熱可塑性ポリウレタンシートを配置し、加熱加圧ロールを通過させてラミネート加工する。これにより効率よく合理的に本発明の複合シートを製造できる。ラミネート加工のロール温度は、熱可塑性ポリウレタンシートの融点以上１５０℃以下が好ましく、ロール圧力は線圧で５０〜５００ｃＮ／ｃｍであるのが好ましい。この範囲とあるとさらに効率よく製造できる。

以下図面を用いて説明する。下記の図面において、同一符号は同一物を示す。図１は本発明の一実施例で得られた複合シートの模式的断面図である。この複合シート３はガラスクロス１の両面に熱可塑性ポリウレタンシート２ａ，２ｂが貼り合わされ、ガラスクロス１の空間に充填されかつ全体が一体化している。この複合シート３は、引き裂き強度は高く、寸法安定性は良好である。

図２は本発明の一実施例の製造工程を説明する模式的断面図である。ガラスクロス１は供給ロール６から引き出され、熱可塑性ポリウレタンシート２ａ，２ｂは供給ロール７，８からそれぞれ引き出されて２対のラミネートロール４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂを通過する際に加熱加圧され、得られた複合シート３は巻き上げロール９に巻き上げられる。２対のラミネートロール４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂには複数回通しても良い。１０はラミネート加工装置であり、１１ａ，１１ｂはガイドロールである。

図３Ａは本発明の一実施例で使用するガラスクロス（平組織織物）の模式的斜視図である。ガラスクロス１４は、経糸１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、緯糸１３ａ，１３ｂ，１３ｃで構成される。経糸と緯糸の交錯点には目留め樹脂は存在しないのが好ましい。図３Ｂは同模式的断面図であり、経糸１２ａ，１２ｂの間に緯糸１３ａが存在する。このガラスクロス１４の両面に熱可塑性ポリウレタンシートが貼り合わされ、ポリウレタン樹脂はガラスクロスの空間に充填されかつ全体が一体化してされている。

以下実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

＜引き裂き強度の測定方法＞
引き裂き強度はＪＩＳＫ７１２８、トラウザー引裂法に従った。
（１）測定対象のシートを、幅50mm×長さ150mmにカットする。
（２）図４に示すように、幅25mmの部位から長さ方向に75mmカットし、試験サンプル１５とする。
（３）島津製作所製オートグラフにチャックを装着し、前記（２）のカットした部位の辺１６ａ，１６ｂをチャックで固定し、上辺も固定してセットする。
（４）辺１６ａ，１６ｂを試験速度200mm/minで引張ることで引裂き試験を行った。

＜寸法安定性の測定方法＞
（１）測定対象のシートを5cm×5cmサイズにカットした。
（２）図５Ａの矢印の様に経・緯線を引き、その長さを測定した。これを処理前とした。
（３）温度を、80℃、100℃、120℃、140℃に設定した恒温機に5分間入れて熱処理を行い、経・緯線の長さを測定し、その値をもとに収縮率を算出した。なお、熱処理は、フィルム上で評価を行うとTPUは加熱することでタック性（べとつき感）が増加することから、クリップで吊り下げて行った（図５Ｂ参照）。

（実施例１）
（１）熱可塑性ポリウレタンシートとして、シーダム社製 TPU（品番：DUS214-CDB、厚さ：0.05mm、目付け：60ｇ／ｍ²）シートをA4サイズ（ヨコ：210mm，縦：300mm）に２枚カットした。
（２）ガラスクロスとして、ユニチカ社製ガラスクロス（経糸繊度：11.2tex、緯糸繊度：11.2tex、経糸間隔：約0.17mm、緯糸間隔：約0.25mm、経糸織物密度：55本/inch、緯糸織物密度：50本/inch、目付け：47ｇ／ｍ²）も前記（１）と同様にA4サイズ（210mm×300mm）に1枚カットした。このガラスクロスは目留無し（未処理）である。
（３）前記（１）でカットしたTPUフィルムの間に前記（２）のガラスクロスを重ね合わせた。
（４）MCK社製ラミネーター（HARD MRK-650Y，図２に図示）で、表面温度170℃、線圧115cN/cm、になるようセットした。
（５）前記（４）のラミネーターに前記（３）のシートを２回通すことで図１のような複合シートを得た。
（６）図８に引き裂き強度とストロークの関係をまとめて示す。

（実施例２）
（１）実施例1と同一の熱可塑性ポリウレタンシート、シーダム社製 TPU（品番：DUS214-CDB，厚さ：0.05mm）をA4サイズ（210mm×300mm）に2枚カットした。
（２）ユニチカ製ガラスクロス（経糸繊度：11.2tex、緯糸繊度：11.2tex、経糸間隔：約0.17mm、緯糸間隔：約0.25mm、経糸織物密度：55本/inch、緯糸織物密度：50本/inch、目付け：47ｇ／ｍ²）も前記（１）と同様A4サイズ（210mm×300mm）に1枚カットした。このガラスクロスは目留有（ウレタン樹脂加工）である。
（３）１でカットしたTPUフィルムの間に２のガラスクロスを重ね合わせた。
（４）〜（６）実施例１と同様とした。

（比較例１）
比較例１は、ガラスクロス抜きの例である。
（１）熱可塑性ポリウレタンシート、シーダム社製 TPU（品番：DUS214-CDB，厚さ：0.05mm）をA4サイズ（210mm×300mm）に2枚カットした。
（２）MCK社製 HARD MRK-650Y（ラミネーター）で、表面温度170℃、線圧115cN/cm、になるようセットした。
（３）前記ラミネーターに前記（１）のシートを２回通すことで図６のようなサンプルを得た。図６において、熱可塑性ポリウレタンシート２ａ，２ｂはラミネーターにより一体化されて２枚積層品１７となっている。

（比較例２）
比較例２は、熱可塑性ポリウレタンシート（ＴＰＵ）無しの例である。
（１）ユニチカ社製のガラスクロス（経糸繊度：11.2tex、緯糸繊度：11.2tex、経糸間隔：約0.17mm、緯糸間隔：約0.25mm、経糸織物密度：55本/inch、緯糸織物密度：50本/inch、目付け：47ｇ／ｍ²）をA4サイズ（210mm×300mm）に1枚カットした。このガラスクロスは目留無し（未処理）である。
（２）MCK社製 HARD MRK-650Y（ラミネーター）に前記（１）のシートを２回通すことで図７のようなサンプルを得た。図７にガラスクロス１の断面図を示す。

以上の実施例１〜２、比較例１〜２の引裂き強度及び取り扱い性結果を表１にまとめて示す。

次に実施例１〜２、比較例１の耐熱性評価結果を表２〜５にまとめて示す。

表１〜５及び図８から明らかなとおり、実施例１で得られた複合シートは引き裂き強度が高く、寸法安定性・耐熱性も高く、取り扱い性も良好であった。実施例２は実施例１より引き裂き強度は低かったが、寸法安定性・耐熱性は高く、取り扱い性も良好であった。比較例１は引き裂き強度は低く、寸法安定性・耐熱性も低く、取り扱い性は不良であった。比較例２は引き裂き強度は高かったが、取り扱い性は不良であった。また、寸法安定性試験後、実施例１及び実施例２には皺等の外観不良は見られなかったが、比較例１には皺が生じていた。

本発明の複合シートは、携帯電話、スマートフォン、ＧＰＳ(Global Positioning System)、パソコンなどの筐体、自動車部品など様々な分野に適用が可能である。また本発明の複合シートは、インモールド成形や深絞り成形の補強シートとして有用である。

１，１４ガラスクロス
２ａ，２ｂ熱可塑性ポリウレタンシート
３複合シート
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂラミネートロール
６，７，８供給ロール
９巻き上げロール
１０ラミネート加工装置
１１ａ，１１ｂガイドロールである。
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ経糸
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ緯糸

Claims

ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートが位置されている複合シートであって、
前記両面の熱可塑性ポリウレタンシートは、前記ガラス繊維の空間に充填され、熱可塑性ポリウレタンがガラス繊維を介して接着することで、全体として一体化していることを特徴とする複合シート。
前記ガラス繊維は、経糸及び緯糸からなるガラスクロスである請求項１に記載の複合シート。
前記ガラスクロスは目留めされていない請求項１又は２に記載の複合シート。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合シートの製造方法であって、
ガラス繊維の両面に熱可塑性ポリウレタンシートを配置し、加熱加圧ロールを通過させてラミネート加工することを特徴とする複合シートの製造方法。