JP2017039241A - Ｆｒｐシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軟化状態のシート状成形物を圧延ロールで挟み込んで所定厚さに成形でき、しかも、装置構造を複雑化させずに、圧延ロール通過時に生じるシート表面の荒れを抑制してシートの表面平滑性を改善できるＦＲＰシートの製造方法の提供。【解決手段】押出成形機のダイから押し出されたＦＲＰシートＳを、マトリックス樹脂が軟化状態のうちに圧延ローラＲで所定の厚さに成形するＦＲＰシートＳの製造方法において、圧延ローラＲに、表面部分がエラストマー材料から形成された一対のゴムローラを使用すると共に、これらのゴムローラを、圧延後のシートＳ厚みよりもローラ間の隙間が小さくなるように配置して、前記ダイから押し出されたＦＲＰシートＳを、これらのゴムローラＲ間の隙間にローラ表面を弾性変形させながら通過させるようにしたＦＲＰシートＳの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＲＰシートの製造方法の改良、詳しくは、軟化状態のシート状成形物を圧延ロールで挟み込んで所定厚さに成形でき、しかも、圧延ロール通過時に生じるシート表面の荒れを抑制してシートの表面平滑性を改善できるＦＲＰシートの製造方法に関するものである。

近年、多くの分野において、樹脂シートよりも強度や耐食性に優れたＦＲＰシートの利用が進んでおり、ＦＲＰシートは高機能シート材として周知となっている。また、このＦＲＰシートの製造に関しては、シートの面方向に配向させた強化繊維(ガラス繊維や炭素繊維等)にマトリックス樹脂を含浸させてシート状に成形するのが一般的である。

また特に、上記ＦＲＰシートを成形する場合には、軟化状態のシート状成形物を圧延ロールで挟み込んで厚さ調整が行われるが(特許文献１,２参照)、従来においては、圧延ローラに金属製のものが使用されていたため、圧延ローラを通過させた後のシート状成形物の表面が荒れて、ＦＲＰシートの表面平滑性が損なわれる問題があった。

ちなみに、上記表面平滑性が損なわれる原因としては、図２に示すように、金属製の圧延ローラ(符号Ｍ)とシート状成形物(符号Ｓ)の接触状態が線接触となるため、圧延ローラでシート状成形物を挟み込んだときに強化繊維の配向が乱れて、この乱れた強化繊維が圧延ローラを通過させた直後のシート表面を荒らすことが要因の一つと推測される。

また従来においては、金属製の無端ベルトで軟化状態のシート状成形物を挟み込むことによって、シートの厚さ調整と冷却を同時に行う技術も公知となっているが(特許文献３参照)、この従来技術では、無端ベルトをプーリに高緊張で張った状態で設置しなければならなかっため、装置構造が複雑になって装置コストが嵩む欠点があった。

特開平５―３０９６７９号公報 特開平８―２３００５５号公報 特開平１１―２０７７３８号公報

本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、軟化状態のシート状成形物を圧延ロールで挟み込んで所定厚さに成形でき、しかも、装置構造を複雑化させずに、圧延ロール通過時に生じるシート表面の荒れを抑制してシートの表面平滑性を改善できるＦＲＰシートの製造方法を提供することにある。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、押出成形機のダイから押し出されたＦＲＰシートを、マトリックス樹脂が軟化状態のうちに圧延ローラで所定の厚さに成形するＦＲＰシートの製造方法において、
前記圧延ローラに、表面部分がエラストマー材料から形成された一対のゴムローラを使用すると共に、これらのゴムローラを、圧延後のシート厚みよりもローラ間の隙間が小さくなるように配置して、前記ダイから押し出されたＦＲＰシートを、これらのゴムローラ間の隙間にローラ表面を弾性変形させながら通過させるようにした点に特徴がある。

また本発明では、上記一対のゴムローラを、圧延後のシート厚みよりもローラ間の隙間が小さくなるように配置することによって、より表面平滑性に優れたＦＲＰシートを製造することが可能となる。

また、上記圧延ロールに使用するゴムローラに関しては、シート表面側に飛び出した強化繊維を強く押さえ付けることができるように、ゴム硬度(Hs)が50〜90°のものを使用するのが好ましい。

加えて、上記ゴムローラに関しては、ローラの表面形状を転写したシート表面がより平滑になるように表面粗さがRa(算術平均粗さ)6.3以下のものを使用するのが好ましい。

また本発明では、上記ゴムローラによる表面平滑性の改善効果が得られるように、ＦＲＰシートの強化繊維に不連続繊維を使用するのが好ましい。

また本発明においては、上記ＦＲＰシートの強度と表面平滑性を両立させるために、シート中に含まれる強化繊維の配合量を20〜50wt％とするのが好ましい。

本発明では、圧延ローラにエラストマー製のものを使用したことにより、圧延ローラの接触部分を変形させてシート状成形物と面接触させることができるため、圧延ローラ通過時の強化繊維の配向の乱れを抑えられるだけでなく、多少乱れた場合でも乱れた強化繊維がシート表面に飛び出さないように押さえ付けることができる。そのため、シート状成形物の表面に、圧延ローラの表面形状を転写して表面を平滑に仕上げることができる。

また本発明では、従来装置の圧延ローラをエラストマー製のものに交換するだけでよいため、装置構造が複雑化するような問題も生じず、装置コストが嵩む心配もない。以上のように、本発明によって、製造上の課題であったＦＲＰシートの表面平滑性の問題を、過大なコストかけることなく改善できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。

本発明におけるＦＲＰシートの製造方法を表す説明図である。 従来におけるＦＲＰシートの製造方法を表す説明図である。

次に、本発明を実施するための具体的態様及び好ましい条件について説明する。

[ＦＲＰシートの製造方法］
本発明のＦＲＰシートの製造方法について図１に基いて以下に説明する。まず図１に示すように、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、かつ、このマトリックス樹脂中に強化繊維を含むＦＲＰシートＳを押出成形機のダイからシート状に押し出す。その後、ＦＲＰシートＳを軟化状態のまま一対の圧延ロールＲ・Ｒ間の隙間を通して所定の厚さに成形する。

なお、上記圧延ローラＲ・Ｒに関しては、表面部分がエラストマー材料から形成された一対のゴムローラを使用し、これらのゴムローラを、圧延後のシート厚みよりもローラ間の隙間が小さくなるように配置する。そして、軟化状態のＦＲＰシートＳを、これらのゴムローラ間の隙間にローラ表面を弾性変形させながら通過させる。

［圧延ローラに使用するゴムローラの条件]
[１]表面層の材質・厚み
上記ゴムローラの表面を形成するエラストマー材料に関しては、シリコーンゴムを好適に使用できるが、天然ゴムや合成ゴム、他の熱可塑性エラストマーを使用することもできる。また、エラストマー材料によって形成されるゴムローラ表面層の厚みも、上記ＦＲＰシート通過時の弾性変形量より大きい範囲で自由に設計できる。

[２]表面硬度
上記ゴムローラのゴム硬度に関しては、50〜90°(より好ましくは60〜80°)の範囲内とするのが好ましい。これは表面硬度が、50°よりも小さいとローラ表面が柔らか過ぎてシート表面側に飛び出した強化繊維を押さえ付けるのが難しくなり、90°よりも大きいとゴムローラが変形し難くなるためである。

[３]表面粗さ
また、上記ゴムローラの表面粗さに関しては、Ra6.3以下(より好ましくはRa1.6以下)とするのが好ましい。これは、ゴムローラの表面粗さがRa6.3よりも大きいと、ローラの表面形状が転写されたシート表面も粗くなり、シート表面を平滑に仕上げることができなくなるためである。

[４]ローラ間の隙間の大きさ
また、上記ゴムローラ間に設ける隙間の大きさに関しては、ローラ表面を弾性変形させるため、成形後のシート厚みよりも小さくするのが好ましいが、隙間を小さくし過ぎるとローラ上に軟化した樹脂が溜まって強化繊維の密度や配向が崩れ、シート表面の平滑性を悪化させる要因となるため、マトリックス樹脂の特性に合わせて適宜調節する。

［ＦＲＰシートに使用するマトリックス樹脂の条件］
上記ＦＲＰシートＳに使用するマトリックス樹脂の材料に関しては、熱可塑性樹脂であればよく、ポリカーボネート樹脂やポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂等から選択して使用することができる。但し、使用する樹脂の成形温度に合わせてゴムローラの耐熱性等を考慮する必要がある。

［ＦＲＰシートに使用する強化繊維の条件］
上記ＦＲＰシートの強化繊維には、不連続繊維(長繊維や短繊維、チョップドストランド等)または連続繊維を使用することができる。なお、不連続繊維の方が、ローラ間を通過する際の配向の崩れによってシート表面の平滑性に与える悪影響が大きいため、本発明の製造方法を採用することによるシート表面の平滑性の改善効果は大きくなる。また強化繊維の配合量については、ＦＲＰシートの強度と表面平滑性を両立させるために、ＦＲＰシートに対し20〜50wt％配合させるのが好ましい。

［ＦＲＰシートの表面粗さ］
上記ゴムロールを用いた圧延により所定厚さに成形されたＦＲＰシートに関しては、成形後の表面粗さがRa6.3以下(好ましくは、Ra3.2以下)となるようにすることで、強化繊維のシート厚さ方向に対する配向の乱れが少なく表面平滑性に優れたＦＲＰシートとして幅広い分野で利用できる。

[効果の実証試験]
次に、本発明の効果の実証試験について以下に説明する。まず本試験では、表面部分がシリコーンゴムから成り、かつ、ゴム硬度が70°、ローラの表面粗度がRa1.6のゴムローラを使用して成形を行った。またＦＲＰシートのマトリックス樹脂には、ポリカーボネート樹脂を使用し、強化繊維には不連続繊維状のガラス繊維を使用した。その結果、表側の表面粗さがRa1.2、裏側の表面粗さがRa2.2〜2.5の表面平滑性に優れたＦＲＰシートが得られた。

Ｒ 圧延ローラ
Ｓ ＦＲＰシート

Claims (6)

1. 押出成形機のダイから押し出されたＦＲＰのシートを、マトリックス樹脂が軟化状態のうちに圧延ローラで所定の厚さに成形するＦＲＰシートの製造方法において、
   前記圧延ローラに、表面部分がエラストマー材料から形成された一対のゴムローラを使用すると共に、前記ダイから押し出されたＦＲＰシートを、これらのゴムローラ間の隙間にローラ表面を弾性変形させながら通過させることを特徴とするＦＲＰシートの製造方法。
2. 一対のゴムローラを、圧延後のシート厚みよりもローラ間の隙間が小さくなるように配置することを特徴とする請求項１記載のＦＲＰシートの製造方法。
3. ゴムローラのゴム硬度が50〜90°であることを特徴とする請求項１または２に記載のＦＲＰシートの製造方法。
4. ゴムローラの表面粗さがRa6.3以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のＦＲＰシートの製造方法。
5. ＦＲＰシートの強化繊維に不連続繊維を使用することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のＦＲＰシートの製造方法。
6. ＦＲＰシート中に強化繊維を20〜50wt％配合することを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のＦＲＰシートの製造方法。