JP2023148924A - Method for manufacturing random sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ランダムシートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a random sheet.
一方向に配向して配列された複数の強化繊維と、上記強化繊維に含浸された樹脂組成物(マトリクス樹脂)と、を含む薄膜状の繊維強化樹脂(以下、単に「Uni-Direction (UD)シート」ともいう。)が知られている。このUDシートを切断して薄片とし、当該薄片を二次元状にランダムに敷き詰めて加熱および加圧し、シート状に成型することで、強化繊維が一方向に配向しているブロックがランダムに配置されてなるランダムシートを得ることができる(たとえば特許文献1など)。ランダムシートは、大理石調の独特な外観を有することや、スタンプ成形やプレス成型等による成形性(賦形性)が高いことから、各種用途への展開が期待されている。 A thin film-like fiber-reinforced resin (hereinafter simply referred to as "Uni-Direction (UD)") containing a plurality of reinforcing fibers arranged in one direction and a resin composition (matrix resin) impregnated into the reinforcing fibers. (also called "sheet") are known. This UD sheet is cut into thin pieces, and the thin pieces are spread randomly in a two-dimensional shape, heated and pressurized, and molded into a sheet shape, so that blocks with reinforcing fibers oriented in one direction are randomly arranged. (for example, Patent Document 1). Random sheets have a unique marble-like appearance and are highly moldable (shapeable) by stamp molding, press molding, etc., so they are expected to be used in a variety of applications.
特許文献1には、強化繊維として炭素繊維を用い、マトリクス樹脂としてポリアミド系樹脂等を含む上記薄片を平面状に敷き詰めた後、ポリアミド系樹脂等を材料とする透明樹脂の熱可塑性樹脂フィルムをロール成形により仮接着させ、その後、熱プレスおよび冷却プレスをする、ランダムシートの製造方法が記載されている。特許文献1によれば、上記方法では、熱ブレス時に溶融した透明樹脂が薄片の間に入り込む際に、炭素繊維がつられて移動するため、薄片の形状を歪ませて意匠性を高めたランダムシートを得ることができる、とされている。 Patent Document 1 discloses that after the above-mentioned thin pieces containing carbon fibers as reinforcing fibers and polyamide resin etc. as matrix resin are spread in a flat shape, a transparent thermoplastic resin film made of polyamide resin etc. is rolled. A method for producing random sheets is described in which the sheets are temporarily bonded by molding, and then hot-pressed and cool-pressed. According to Patent Document 1, in the above method, when the transparent resin melted during heat pressing enters between the flakes, the carbon fibers are dragged and moved, so the shape of the flakes is distorted to create a random sheet with improved design. It is said that it is possible to obtain
特許文献1では、マトリクス樹脂としてポリアミド系樹脂等を含む薄片を用いて、ランダムシートを作製している。しかし、ポリアミド系樹脂は融点が高く、ランダムシートの製造に時間がかかるという問題がある。そこで、本発明者らは、融点がより低いポリオレフィン樹脂を含む薄片を用いて、同様にランダムシートを作製しようと試みた。しかし、特許文献1に記載の方法では、ポリオレフィン樹脂を含む薄片を用いたときに、得られたランダムシートの外観が、大理石調の模様が流れたような外観からは程遠いことがあった。 In Patent Document 1, a random sheet is produced using a thin piece containing a polyamide resin or the like as a matrix resin. However, polyamide resins have a high melting point and have a problem in that it takes time to produce random sheets. Therefore, the present inventors attempted to similarly produce a random sheet using a thin piece containing a polyolefin resin with a lower melting point. However, in the method described in Patent Document 1, when a thin piece containing a polyolefin resin is used, the appearance of the obtained random sheet is sometimes far from the appearance of flowing marble-like patterns.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、外観がより良好なランダムシートを製造する方法を提供することを、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a random sheet with better appearance.
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に関するランダムシートの製造方法は、一方向に配向して配列された複数の強化繊維に第1のポリオレフィン樹脂が含浸してなる繊維強化樹脂の薄片を平面状に敷き詰める工程と、前記敷き詰められた薄片に接して、第2のポリオレフィン樹脂を含むフィルムを配置する工程と、前記フィルムを配置された薄片を加熱および加圧して、前記薄片同士を一体化させる工程と、を有する。 A method for manufacturing a random sheet according to an embodiment of the present invention to solve the above problems is a thin piece of fiber reinforced resin obtained by impregnating a plurality of reinforcing fibers arranged in one direction with a first polyolefin resin. a step of placing a film containing a second polyolefin resin in contact with the spread thin pieces, and a step of heating and pressurizing the thin pieces on which the film is placed to integrate the thin pieces. and a step of converting the method into one.
本発明によれば、外観がより良好なランダムシートを製造する方法が提供される。 According to the present invention, a method for manufacturing a random sheet with better appearance is provided.
以下、本発明の例示的な実施形態について説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態に関するランダムシートの製造方法を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態に関する製造方法は、繊維強化樹脂の薄片を敷き詰める工程(工程S110)と、敷き詰められた薄片に接してフィルムを配置する工程(工程S120)と、加熱および加圧により上記薄片を一体化させる工程(工程S130)と、を有する。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a random sheet according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the manufacturing method according to the present embodiment includes a step of spreading thin pieces of fiber-reinforced resin (step S110), a step of placing a film in contact with the spread thin pieces (step S120), and heating and The method includes a step of integrating the thin pieces by pressure (step S130).
1.敷き詰める工程(工程S110)
第1の工程において、繊維強化樹脂の薄片を二次元方向に敷き詰める。
1. Spreading process (process S110)
In the first step, thin pieces of fiber-reinforced resin are spread in two dimensions.
1-1.繊維強化樹脂の薄片
図2は、上記繊維強化樹脂の薄片(以下、単に「チョップドシート」ともいう。)の概要を示す模式図である。図2に示すように、チョップドシート100は、一方向に配向して配列された複数の強化繊維110にマトリクス樹脂120が含浸してなる、UDシートの薄片である。チョップドシートは、たとえば、UDシートを所定のサイズに裁断して作製することができる。
1-1. Fiber-reinforced resin thin piece FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of the fiber-reinforced resin thin piece (hereinafter also simply referred to as "chopped sheet"). As shown in FIG. 2, the chopped
強化繊維110の材料は、特に限定されない。たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、および金属繊維などを、上記強化繊維として用いることができる。これらのうち、炭素繊維およびガラス繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。
The material of the reinforcing
強化繊維110は、強化繊維による強度の向上効果を十分に高める観点からは、平均直径が1μm以上20μm以下であることが好ましく、4μm以上10μm以下であることがより好ましい。
The average diameter of the reinforcing
また、強化繊維110は、サイジング剤によりサイジング処理されていてもよい。
Further, the reinforcing
上記サイジング剤は特に限定されないが、変性ポリオレフィンが好ましく、得には、カルボン酸金属塩を含む変性ポリオレフィンであることがより好ましい。上記変性ポリオレフィンは、たとえば、未変性ポリオレフィンの重合体鎖に、カルボン酸基、カルボン酸無水物基またはカルボン酸エステル基をグラフト導入し、かつ上記官能基と金属カチオンとの間で塩を形成させたものである。 The sizing agent is not particularly limited, but is preferably a modified polyolefin, and more preferably a modified polyolefin containing a carboxylic acid metal salt. The above-mentioned modified polyolefin is produced by, for example, introducing a carboxylic acid group, a carboxylic acid anhydride group, or a carboxylic acid ester group into the polymer chain of an unmodified polyolefin, and forming a salt between the above-mentioned functional group and a metal cation. It is something that
上記未変性ポリオレフィンは、すべてのモノマーに由来する構成単位の合計量を100モル%としたとき、エチレンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上であるエチレン系重合体、またはプロピレンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上であるプロピレン系重合体であることが好ましい。上記エチレン系重合体の例には、エチレン単独重合体、およびエチレンと炭素原子数3以上10以下のα-オレフィンとの共重合体が含まれる。上記プロピレン系重合体の例には、プロピレン単独重合体、およびプロピレンとエチレンまたは炭素原子数4以上10以下のα-オレフィンとの共重合体が含まれる。上記未変性ポリオレフィンは、ホモポリプロピレン、ホモポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・1-ブテン共重合体、またはエチレン・プロピレン・1-ブテン共重合体であることが好ましい。 The above-mentioned unmodified polyolefin is an ethylene polymer in which the content of structural units derived from ethylene is 50 mol% or more when the total amount of structural units derived from all monomers is 100 mol%, or an ethylene polymer derived from propylene. It is preferable that the propylene-based polymer has a content of 50 mol % or more of the structural unit. Examples of the ethylene polymers include ethylene homopolymers and copolymers of ethylene and α-olefins having 3 or more and 10 or less carbon atoms. Examples of the propylene-based polymer include propylene homopolymers and copolymers of propylene and ethylene or α-olefins having 4 or more and 10 or less carbon atoms. The unmodified polyolefin is preferably homopolypropylene, homopolyethylene, ethylene/propylene copolymer, propylene/1-butene copolymer, or ethylene/propylene/1-butene copolymer.
チョップドシート100の全質量に対する、強化繊維110の含有量は、20質量%以上80質量%以下であることが好ましく、30質量%以上75質量%以下であることがより好ましく、35質量%以上70質量%以下であることがさらに好ましい。
The content of reinforcing
チョップドシート100の全体積に対する、強化繊維110の含有量は、10体積%以上70体積%以下であることが好ましく、15体積%以上60体積%以下であることがより好ましく、20体積%以上60体積%以下であることがさらに好ましい。
The content of the reinforcing
マトリクス樹脂120の種類は、ポリオレフィン樹脂(第1のポリオレフィン樹脂)であれば特に限定されない。
The type of
第1のポリオレフィン樹脂は、すべてのモノマーに由来する構成単位の合計量を100モル%としたとき、α-オレフィンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上の樹脂である。具体的には、第1のポリオレフィン樹脂は、炭素数2以上18以下のα-オレフィンの単独重合体または共重合体とすることができる。 The first polyolefin resin is a resin in which the content of structural units derived from α-olefin is 50 mol% or more when the total amount of structural units derived from all monomers is 100 mol%. Specifically, the first polyolefin resin can be a homopolymer or copolymer of α-olefin having 2 or more and 18 or less carbon atoms.
上記炭素数2以上20以下のα-オレフィンは、直鎖状のα-オレフィンであってもよいし、分岐状のα-オレフィンであってもよい。 The α-olefin having 2 to 20 carbon atoms may be a linear α-olefin or a branched α-olefin.
上記炭素数2以上20以下の直鎖状のα-オレフィンの例には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、および1-エイコセンなどが含まれる。上記直鎖状のα-オレフィンの炭素数は、2以上10以下であることが好ましい。 Examples of the linear α-olefin having 2 to 20 carbon atoms include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1- Included are tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, and 1-eicosene. The number of carbon atoms in the linear α-olefin is preferably 2 or more and 10 or less.
炭素数3以上20以下の分岐状のα-オレフィンの例には、2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、3,3-ジメチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、トリメチル-1-ブテン、トリメチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、メチルエチルペンテン-1、ジエチルブテン-1、およびプロピルペンテン-1などが含まれる。上記分岐状のα-オレフィンの炭素数は、5以上20以下であることが好ましく、5以上10以下であることがより好ましい。 Examples of branched α-olefins having 3 to 20 carbon atoms include 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, 3,3-dimethyl-1-butene, and 3-methyl-1-butene. Pentene, 4-methyl-1-pentene, 3-ethyl-1-pentene, 4,4-dimethyl-1-pentene, trimethyl-1-butene, trimethyl-1-pentene, 4-methyl-1-hexene, 4, Included are 4-dimethyl-1-hexene, 4-ethyl-1-hexene, 3-ethyl-1-hexene, methylethylpentene-1, diethylbutene-1, and propylpentene-1. The number of carbon atoms in the branched α-olefin is preferably 5 or more and 20 or less, more preferably 5 or more and 10 or less.
上記オレフィン系重合体は、これらのα-オレフィンの単独重合体であってもよいし、これらのうち2種以上のα-オレフィンの共重合体であってもよい。 The olefin polymer may be a homopolymer of these α-olefins or a copolymer of two or more of these α-olefins.
上記オレフィン系重合体は、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセンまたはオクテンに由来する構造単位を主な構造単位とすることが好ましく、エチレン、プロピレンまたはブテンに由来する構造単位を主な構造単位とすることがより好ましく、エチレンまたはプロピレンに由来する構造単位を主な構造単位とすることがさらに好ましい。 The olefin polymer preferably has a structural unit derived from ethylene, propylene, butene, hexene, or octene as its main structural unit, and preferably has a structural unit derived from ethylene, propylene, or butene as its main structural unit. is more preferable, and it is even more preferable that the main structural unit is a structural unit derived from ethylene or propylene.
上記オレフィン系重合体は、上記α-オレフィンに由来する構造単位を、上記オレフィン系重合体が有するすべての構造単位のモル数に対して51モル%以上有すればよいが、60モル%以上有することがより好ましく、70モル%以上有することがさらに好ましい。なお、上記α-オレフィンに由来する構造単位の量の上限は特に規定されず、100モル%とすることができる。 The olefin polymer may have structural units derived from the α-olefin in an amount of 51 mol% or more, but not less than 60 mol%, based on the number of moles of all structural units possessed by the olefin polymer. It is more preferable that the content is 70 mol% or more. Note that the upper limit of the amount of the structural unit derived from the α-olefin is not particularly defined and can be 100 mol%.
上記オレフィン系重合体は、これらのα-オレフィンの他の化合物に由来する構造単位を有してもよい。上記他の化合物の例には、炭素数21以上のα-オレフィン、スチレンなどを含む芳香族ビニル化合物、ジエン、およびポリエンなどが含まれる。上記オレフィン系重合体は、上記他の化合物に由来する構造単位を、上記オレフィン系重合体が有するすべての構造単位のモル数に対して49モル%以下の量で有するが、1モル%以上40モル%以下であることが好ましい。 The olefin polymer may have a structural unit derived from other compounds of these α-olefins. Examples of the other compounds include α-olefins having 21 or more carbon atoms, aromatic vinyl compounds containing styrene, dienes, polyenes, and the like. The olefin polymer has structural units derived from the other compounds in an amount of 49 mol% or less based on the number of moles of all structural units possessed by the olefin polymer, but 1 mol% or more and 40 mol% or more. It is preferably less than mol%.
上記オレフィン系重合体は、融点が低く短時間での成形が可能であり、かつ吸水性を下げて寸法安定性をより向上させる観点から、プロピレンに由来する構造単位を主な構造単位とする重合体(ポリプロピレン)であることが好ましい。 The above olefin polymer has a low melting point and can be molded in a short time, and from the viewpoint of lowering water absorption and further improving dimensional stability, the olefin polymer is a polymer whose main structural unit is a structural unit derived from propylene. Polypropylene (polypropylene) is preferred.
上記ポリプロピレンの例には、プロピレン・1-ブテンランダム共重合体、プロピレン・4-メチル-1-ペンテンランダム共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1-ブテンランダム共重合体、プロピレン・オクテンランダム共重合体、およびプロピレン単独重合体などが含まれる。 Examples of the above polypropylene include propylene/1-butene random copolymer, propylene/4-methyl-1-pentene random copolymer, propylene/ethylene random copolymer, propylene/ethylene/1-butene random copolymer. , propylene-octene random copolymers, and propylene homopolymers.
上記ポリプロピレンは、すべてのモノマーに由来する構成単位の合計量を100モル%としたとき、プロピレンに由来する構成単位の含有量が50モル%以上であればよい。プロピレンに由来する構成単位の含有量は、70モル%以上100モル%以下であることが好ましく、80モル%以上100モル%以下であることがより好ましく、100モル%(すなわち単独重合体)であることがさらに好ましい。共重合体であるとき、上記ポリプロピレンはランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。 The polypropylene may have a content of structural units derived from propylene of 50 mol% or more when the total amount of structural units derived from all monomers is 100 mol%. The content of structural units derived from propylene is preferably 70 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 80 mol% or more and 100 mol% or less, and 100 mol% (i.e., homopolymer). It is even more preferable that there be. When it is a copolymer, the polypropylene may be a random copolymer or a block copolymer.
上記ポリプロピレンは、イソタクチック、シンジオタクチックおよびアタクチックのいずれの立体規則性を有していてもよい。これらのうち、イソタクチックおよびシンジオタクチックが好ましい。 The above-mentioned polypropylene may have any stereoregularity of isotactic, syndiotactic, or atactic. Among these, isotactic and syndiotactic are preferred.
上記ポリプロピレンは、カルボン酸構造やカルボン酸塩構造を導入された変性ポリプロピレンであってもよいし、上記導入をなされていない未変性ポリプロピレンであってもよいが、これらの両者を含むことが好ましい。このときの未変性ポリプロピレン/変性ポリプロピレンの質量比は、80/20~99/1であることが好ましく、89/11~99/1であることがより好ましく、89/11~93/7であることがさらに好ましく、90/10~95/5であることが特に好ましい。 The polypropylene may be a modified polypropylene into which a carboxylic acid structure or a carboxylate structure has been introduced, or may be an unmodified polypropylene into which the above-mentioned structure has not been introduced, but preferably contains both of these. The mass ratio of unmodified polypropylene/modified polypropylene at this time is preferably 80/20 to 99/1, more preferably 89/11 to 99/1, and more preferably 89/11 to 93/7. More preferably, the ratio is from 90/10 to 95/5.
上記ポリプロピレンは、重量平均分子量(Mw)が、50000以上350000以下であることが好ましく、100000以上330000以下であることがより好ましく、150000以上320000以下であることがさらに好ましい。なお、ポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)は、ゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)により測定された、ポリスチレン換算値の分子量であるとする。 The weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene is preferably 50,000 or more and 350,000 or less, more preferably 100,000 or more and 330,000 or less, and even more preferably 150,000 or more and 320,000 or less. Note that the weight average molecular weight (Mw) of polypropylene is the molecular weight measured by gel filtration chromatography (GPC) in terms of polystyrene.
上記ポリプロピレンは、ASTM D-1238に準拠して230℃、荷重2160gで測定した当該メルトフローレート(MFR)が、10.0g/10min以上であることが好ましく、50.0g/10min以上であることがより好ましく、100.0g/10min以上であることがさらに好ましい。ポリプロピレンのMFRの上限値は特に限定されないものの、400.0g/10min以下とすることができ、350.0g/10min以下とすることが好ましい。 The melt flow rate (MFR) of the above polypropylene measured at 230°C and a load of 2160 g in accordance with ASTM D-1238 is preferably 10.0 g/10 min or more, and preferably 50.0 g/10 min or more. is more preferable, and even more preferably 100.0 g/10 min or more. Although the upper limit of MFR of polypropylene is not particularly limited, it can be set to 400.0 g/10 min or less, and preferably 350.0 g/10 min or less.
なお、上記オレフィン系重合体を構成する構造単位の含有率は、たとえば、13C-NMR法で測定することができる。 The content of the structural units constituting the olefin polymer can be measured, for example, by 13 C-NMR method.
マトリクス樹脂120は、添加剤を含む樹脂組成物であってもよい。上記添加剤の例には、公知の充填材(無機充填材、有機充填材)、顔料、染料、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、酸化防止剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、および軟化剤などが含まれる。
The
また、マトリクス樹脂120は、第1のポリオレフィン樹脂以外の樹脂や、上記強化繊維よりも短い長さの短繊維などの他の成分を含んでいてもよい。
Further, the
チョップドシート100の全質量に対する、マトリクス樹脂120の含有量は、20質量%以上80質量%以下であることが好ましく、25質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、35質量%以上70質量%以下であることがさらに好ましく、40質量%以上65質量%以下であることが特に好ましい。
The content of
チョップドシート100は、単層の薄片であってもよいが、強化繊維110の配向方向が異なる複数の配列繊維層の積層体であってもよい。積層体であるとき、ひとつのチョップドシート100に含まれる配列繊維層の数(積層数)は、ランダムシートの成形中にムラを生じにくくする観点から、2層以上5層以下であることが好ましく、2層以上3層以下であることがより好ましく、2層であることがさらに好ましい。また、積層体であるとき、敷き詰められるチョップドシート全体の積層数の平均値は、1.25層以上5.0層以下であることが好ましく、1.5層以上4.0層以下であることがより好ましく、1.75層以上2.5層以下であることがさらに好ましい。また、上記複数の配列繊維層は、ランダムシートにおける強化繊維の配向方向のランダム性をより高める観点から、一の配列繊維層が有する強化繊維に対する、他の配列繊維層の強化繊維の配向方向がなす角度が、180°/n(nは配列繊維層の数)±10°であることが好ましい。
The chopped
チョップドシート100は、強化繊維110の配向方向への長さ(L)が、1mm以上80mm以下であることが好ましく、3mm以上60mm以下であることがより好ましく、5mm以上50mm以下であることがより好ましい。チョップドシート100の長さ(L)を上記範囲とすることにより、ランダムシート中における強化繊維の配向方向をよりランダムにして、ランダムシートの曲げ弾性率をより高め、かつ大理石により近い外観を生じさせることができる。なお、チョップドシート100が、強化繊維の配向方向が異なる複数の層の積層体であるときは、長さ(L)が最も大きくなるように定めた1つの層について測定した強化繊維110の配向方向への長さを、チョップドシート100の長さ(L)とする。チョップドシート100の長さ方向とは、強化繊維110が配向する方向を意味し、チョップドシート100の長さとは、長さ方向における両端部間の最大の距離を意味する。
In the chopped
チョップドシート100は、長さ方向に直行する方向への幅(W)が、1mm以上50mm以下であることが好ましく、3mm以下30mm以上であることがより好ましく、5mm以上20mm以下であることがさらに好ましい。チョップドシート100の幅(W)を上記範囲とすることにより、ランダムシートの曲げ弾性率をより高め、かつ大理石により近い外観を生じさせるという効果がある。
The width (W) of the chopped
また、チョップドシート100は、幅(W)に対する、長さ(L)の比率であるアスペクト比(L/W)が0.1以上10.0以下であることが好ましく、0.3以上8.0以下であることがより好ましく、0.5以上6.0以下であることがさらに好ましい。チョップドシート100のアスペクト比(L/W)を上記範囲とすることにより、ランダムシートの曲げ弾性率をより高め、かつ大理石により近い外観を生じさせることができる。
Further, the chopped
チョップドシート100は、厚みが0.1mm以上1.0mm以下であることが好ましく、0.2mm以上0.5mm以下であることがより好ましい。厚みを0.1mm以上とすることで、ランダムシートの生産性をより高めることができる。厚みを1.0mm以下とすることで、ランダムシートの成形中にムラを生じにくくすることができる。
The thickness of the chopped
チョップドシート100の平面形状は特に限定されず、正方形、長方形、平行四辺形、台形およびその他の四角形形状、正三角形およびその他の三角形形状、その他の多角形形状、円形および楕円形、ならびにその他の任意の形状とすることができる。
The planar shape of the chopped
1-2.敷き詰め
本工程において、チョップドシート100を、平面状に敷き詰める。たとえば、プレス成型用の型枠の内部等に、チョップドシート100を隙間なく敷き詰めればよい。
1-2. Spreading In this step, the chopped
図3は、本工程において型枠212の内部にチョップドシート100を敷き詰めた様子を示す模式図である。図3に示すように、本工程では、チョップドシート100を、型枠212の内部にランダムに隙間なく散りばめる。このとき、隙間が生じないように、チョップドシート100を重ねて複数層となるように敷き詰めることが好ましい。また、このとき、それぞれのチョップドシート100が有する強化繊維の配向方向が揃わないように、チョップドシート100の向き(チョップドシート100に含まれる強化繊維の向き)がランダムになるように敷き詰めることが好ましい。たとえば、手作業でチョップドシート100の向きを調整してもよいし、あらかじめ振蕩するなどして向きを不均一にしたチョップドシート100を型枠内部に散布してもよい。
FIG. 3 is a schematic diagram showing how chopped
敷き詰められたチョップドシート100の平面形状および厚みは、成形するランダムシートの形状にあわせて定めればよい。
The planar shape and thickness of the spread chopped
2.フィルムを配置する工程(工程S120)
次に、上記敷き詰められたチョップドシート100に接して、ポリオレフィン樹脂(第2のポリオレフィン樹脂)を含むシートを配置する。
2. Step of arranging the film (step S120)
Next, a sheet containing a polyolefin resin (second polyolefin resin) is placed in contact with the spread chopped
図4は、本工程において型枠212の内部に敷き詰められたチョップドシート100に接して第2のポリオレフィン樹脂を含むフィルム410を付与する様子を示す模式図である。フィルム410の配置方法は特に限定されず、図4に示すように敷き詰められたチョップドシート100の全面を覆うように配置してもよいし、一部のみを覆うように配置してもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram showing how a
本工程で付与されたフィルム410に含まれる第2のポリオレフィン樹脂は、次の工程でチョップドシート100を加熱および加熱したときに、溶融してチョップドシート100の間隙に入り込むように流動する。そして、上記流動により、同じく溶融しているチョップドシート100のマトリクス樹脂120から強化繊維110が流されるように移動される。この結果、もとのチョップドシート100の形状から離れた、流線形の模様が不規則に配置された大理石調の外観が生じると考えられる。第2のポリオレフィン樹脂は、大理石により近い外観を生じさせやすいと考えられる。
The second polyolefin resin contained in the
上記第2のポリオレフィン樹脂の種類は、ポリオレフィンであれば特に限定されない。第2のポリオレフィン樹脂は、第1のポリオレフィン樹脂と同種の樹脂であってもよいし、異なる種類の樹脂であってもよい。なお、同種の樹脂とは、主な構造単位が同一である樹脂、より具体的に説明するとモル比が最も多い構成単位を導くモノマーの種類が同一である樹脂、を意味する。 The type of the second polyolefin resin is not particularly limited as long as it is a polyolefin. The second polyolefin resin may be the same type of resin as the first polyolefin resin, or may be a different type of resin. Note that the same type of resin means resins in which the main structural units are the same, and more specifically, resins in which the types of monomers leading to the structural units having the highest molar ratio are the same.
第2のポリオレフィン樹脂の例には、上述した第1のポリオレフィン樹脂と同様の各種ポリオレフィン樹脂が含まれる。 Examples of the second polyolefin resin include various polyolefin resins similar to the first polyolefin resin described above.
これらのうち、溶融時の流動性を向上させる観点からは、第2の熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンであることがより好ましい。 Among these, from the viewpoint of improving fluidity during melting, the second thermoplastic resin is more preferably polypropylene.
第2のポリオレフィン樹脂の流動による強化繊維110の移動をより効果的に生じさせる観点から、第2のポリオレフィン樹脂は、メルトフローレート(MFR)がより大きいことが好ましい。たとえば、第2の熱可塑性樹脂がポリプロピレンであるとき、ASTMD-1238に準拠して230℃、荷重2160gで測定した当該ポリプロピレンのMFRは、5.0g/10min以上であることが好ましく、30.0g/10min以上であることがより好ましく、100.0g/10min以上であることがさらに好ましい。ポリプロピレンのMFRの上限値は特に限定されないものの、3000.0g/10min以下とすることができ、2000.0g/10min以下とすることが好ましい。たとえば、一度合成されたMFRが低いポリプロピレン(あるいは購入した市販のポリプロピレン)を加熱して適度に熱分解させることで、ポリプロピレンのMFRを上記範囲に高めることができる。
From the viewpoint of more effectively causing movement of the reinforcing
フィルム410の付与量は特に限定されないが、上記流動による外観の変化をより効果的に生じさせる観点から、20.0g/m2以上であることが好ましく、40.0g/m2以上であることがより好ましく、100.0g/m2以上であることがさらに好ましい。フィルム410の付与量の上限値は特に限定されないものの、樹脂量が過剰になることによる反りの発生を抑制する観点から、1000.0g/m2以下とすることができ、500.0g/m2以下とすることが好ましく、300.0g/m2以下とすることがより好ましい。
The amount of the
3.一体化させる工程(工程S130)
次に、上記敷き詰められてフィルム410を配置されたチョップドシート100を加熱および加圧して、チョップドシート100同士を一体化させる。これにより、強化繊維110がランダムに配向しているランダムシートが得られる。
3. Integrating process (process S130)
Next, the chopped
図5は、本工程においてチョップドシート100を加熱および加圧する様子を示す模式図である。図5に示すように、プレス成型機の、型枠212を保有する下型210と、上型220とを、加熱しながら互いに加圧することで、型枠212の内部に敷き詰められたチョップドシート100を互いに融着させて一体化させることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing how the chopped
図6は、本工程の例示的なフローを示すフローチャートである。図6に示すように、本工程における薄片の一体化は、敷き詰められたチョップドシート100およびフィルム410を予熱する工程(工程S610)と、チョップドシート100をバンピングする工程(工程S620)と、チョップドシート100を加熱および加圧する工程(工程S630)と、加熱および加圧されたチョップドシート100を冷却する工程(工程S640)と、を有してもよい。なお、図6には予熱(工程S610)の後にバンピング(工程S620)を行うとしているが、これらの順番は限定されず、予熱(工程S610)の前にバンピング(工程S620)を行ってもよい。また、予熱(工程S610)およびバンピング(工程S620)を行わなくてもよい。
FIG. 6 is a flowchart showing an exemplary flow of this process. As shown in FIG. 6, the integration of the thin pieces in this process includes a step of preheating the spread chopped
3-1.予熱する工程(工程S610)
本工程では、敷き詰められたチョップドシート100およびフィルム410を予熱する。これにより、この後で行うバンピングおよび一体化をより短時間で効果的に行うことができる。
3-1. Preheating step (step S610)
In this step, the spread chopped
予熱の条件は特に限定されない。バンピングおよび一体化をより効果的に行う観点からは、予熱の温度は、第1の熱可塑性樹脂および第2の熱可塑性樹脂のうち、融点が高いものの融点よりも高い温度とすることが好ましい。一方で、予熱の温度は、樹脂の分解が生じにくい程度の温度とすることが好ましい。たとえば、予熱の温度は、上記融点が高いものの融点に対して1℃以上80℃以下高い温度とすることが好ましく、3℃以上70℃以下高い温度とすることがより好ましく、5℃以上60℃以下高い温度とすることがさらに好ましい。 Preheating conditions are not particularly limited. From the viewpoint of performing bumping and integration more effectively, the preheating temperature is preferably higher than the melting point of the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin, which have a higher melting point. On the other hand, the preheating temperature is preferably set to a temperature at which decomposition of the resin is unlikely to occur. For example, the preheating temperature is preferably 1°C or more and 80°C or less higher than the melting point of the above-mentioned high melting point, more preferably 3°C or more and 70°C or less, and 5°C or more and 60°C higher. It is more preferable to set the temperature to a higher temperature than below.
予熱の持続時間も同様に、バンピングおよび一体化をより効果的に行い、かつ樹脂の分解が生じにくい程度の条件で行えばよい。たとえば、予熱の持続時間は、2分以上20分以下であることが好ましく、4分以上20分以下であることがより好ましく、6分以上20分以下であることがさらに好ましい。 Similarly, the duration of preheating may be set to a condition that allows for more effective bumping and integration and less likely to cause decomposition of the resin. For example, the duration of preheating is preferably 2 minutes or more and 20 minutes or less, more preferably 4 minutes or more and 20 minutes or less, and even more preferably 6 minutes or more and 20 minutes or less.
予熱時に、チョップドシート100およびフィルム410を加圧してもよいが、本工程ではチョップドシート100の一体化を生じさせる必要はないので、加圧は必ずしも必要ではない。たとえば、予熱時の圧力は、0MPa以上1MPa以下であることが好ましく、0MPa以上0.7MPa以下であることがより好ましく、0MPa以上0.5MPa以下であることがさらに好ましい。
Although the chopped
3-2.バンピングする工程(工程S620)
本工程では、敷き詰められたチョップドシート100に対し、短時間での加圧および減圧を繰り返し行う。本工程において、チョップドシート100の間のエアを除去することで、残存したエアによる白化部位の発生を抑制することができる。上記白化部位は、フィルム410の付与により発生しやすくなり、またフィルム410の付与重量が多いほど、発生頻度がより高まる傾向がある。そのため、白化部位の発生を抑制する観点からは、バンピング工程を含むことが好ましい。
3-2. Bumping step (step S620)
In this step, the spread chopped
バンピングの条件は特に限定されない。白化部位の発生を効率的に抑制する観点からは、加圧時の圧力は0.5MPa以上20MPa以下であることが好ましく、1MPa以上20MPaであることがより好ましく、3MPa以上20MPaであることがさらに好ましい。減圧時の圧力は、大気圧とすることができるが、加圧時の圧力の1/5以下であってもよい。 Bumping conditions are not particularly limited. From the viewpoint of efficiently suppressing the occurrence of whitening sites, the pressure during pressurization is preferably 0.5 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 1 MPa or more and 20 MPa, and even more preferably 3 MPa or more and 20 MPa. preferable. The pressure at the time of depressurization can be atmospheric pressure, but may be 1/5 or less of the pressure at the time of pressurization.
1回の加圧および1回の減圧による1サイクルにかける時間は、エアの除去効率に応じて定めればよいが、たとえば、0.1秒以上20秒以下が好ましく、0.1秒以上10秒以下がより好ましく、0.1秒以上7秒以下がさらに好ましい。また、本工程におけるサイクル数も、エアの除去効率に応じて定めればよいが、たとえば、1回以上20回以下が好ましく、3回以上20回以下がより好ましく、5回以上20回以下がさらに好ましい。 The time required for one cycle of one pressurization and one depressurization may be determined depending on the air removal efficiency, but for example, it is preferably 0.1 seconds or more and 20 seconds or less, and 0.1 seconds or more and 10 seconds or less. The time is more preferably 0.1 seconds or more and 7 seconds or less. The number of cycles in this step may also be determined depending on the air removal efficiency, but for example, it is preferably 1 to 20 times, more preferably 3 to 20 times, and 5 to 20 times. More preferred.
3-3.加熱および加圧する工程(工程S630)
本工程では、チョップドシート100に対し、加熱および加圧をすることで、型枠212の内部に敷き詰められたチョップドシート100を互いに一体化させる。本工程において、チョップドシート100を一体化させる際に、上述した第2のポリオレフィン樹脂の流動による強化繊維110の移動を生じさせて、大理石調の外観を有する成形体を得ることができる。
3-3. Heating and pressurizing step (step S630)
In this step, the chopped
加熱の温度は、第1の熱可塑性樹脂および第2の熱可塑性樹脂のうち、融点が高いものの融点よりも高い温度(第1の熱可塑性樹脂の融点以上かつ第2の熱可塑性樹脂の融点以上の温度)とする。一方で、加熱の温度は、樹脂の分解が生じにくい程度の温度とすることが好ましい。たとえば、加熱の温度は、上記融点が高いものの融点に対して1℃以上80℃以下高い温度とすることが好ましく、3℃以上70℃以下高い温度とすることがより好ましく、5℃以上60℃以下高い温度とすることがさらに好ましい。加圧の圧力は、0.5MPa以上20MPaであることが好ましく、1MPa以上20MPaであることがより好ましく、3MPa以上20MPaであることがさらに好ましい。 The heating temperature is a temperature higher than the melting point of the one having a higher melting point among the first thermoplastic resin and the second thermoplastic resin (a temperature higher than the melting point of the first thermoplastic resin and higher than the melting point of the second thermoplastic resin). temperature). On the other hand, the heating temperature is preferably a temperature at which decomposition of the resin is unlikely to occur. For example, the heating temperature is preferably 1°C or more and 80°C or less higher than the melting point of the above-mentioned high melting point, more preferably 3°C or more and 70°C or less, and 5°C or more and 60°C higher. It is more preferable to set the temperature to a higher temperature than below. The pressurizing pressure is preferably 0.5 MPa or more and 20 MPa, more preferably 1 MPa or more and 20 MPa, and even more preferably 3 MPa or more and 20 MPa.
加熱および加圧の持続時間は、チョップドシート100の一体化が十分に生じる程度であればよく、たとえば、30秒以上20分以下であることが好ましく、50秒以上20分以下であることがより好ましく、1分以上20分以下であることがさらに好ましい。
なお、加熱および加圧の方法はプレス成型機を用いたプレス成形法に限定されない。加熱および加圧の他の方法の例には、ダブルベルトプレス機を用いたプレス成型法や、オートクレーブ装置を用いたオートクレーブ法などが含まれる。
The duration of heating and pressurization may be such that the chopped
Note that the method of heating and pressurizing is not limited to a press molding method using a press molding machine. Examples of other heating and pressurizing methods include a press molding method using a double belt press machine, an autoclave method using an autoclave device, and the like.
3-4.冷却する工程(工程S640)
本工程では、上記加熱および加圧により一体化したチョップドシート100を冷却する。第1のポリオレフィンおよび第2のポリオレフィンの熱収縮による白化部位の発生を抑制する観点からは、本工程において、チョップドシート100を加圧しながら冷却することが好ましい。上記加圧による白化部位の発生を抑制する効果は、第2のポリオレフィンの付与量が多いほど発現しやすい傾向がある。冷却時の温度は5℃以上90℃以下であることが好ましく、5℃以上70℃以下であることがより好ましい。このときの加圧の圧力は、0.5MPa以上20MPa以下であることが好ましく、1MPa以上20MPa以下であることがより好ましい。
3-4. Cooling step (step S640)
In this step, the chopped
その後、十分に冷却させてから取り出すことで、ランダムシートを得ることができる。得られたランダムシートは、各チョップドシートに由来する強化繊維110の配向方向がそれぞれランダムに変化させられた、従来のランダムシートよりも大理石により近い外観を有する。
Thereafter, a random sheet can be obtained by sufficiently cooling and then taking it out. The obtained random sheet has an appearance closer to marble than a conventional random sheet in which the orientation direction of the reinforcing
4.その他の実施形態
なお、上述の実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な各実施形態も可能であることは言うまでもない。
4. Other Embodiments It should be noted that the above-mentioned embodiments show an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. It goes without saying that each embodiment is also possible.
たとえば、フィルムを配置した後、さらにその上にチョップドシートを敷き詰めてから加熱および加圧によるチョップドシートの一体化を行ってもよい。これにより、表面と裏面とで大理石調の度合いが異なるランダムシートを作製することもできる。 For example, after arranging the film, chopped sheets may be spread over the film, and then the chopped sheets may be integrated by heating and pressurizing. Thereby, it is also possible to produce a random sheet with different degrees of marble-like appearance on the front and back sides.
また、チョップドシートのマトリクス樹脂や、配置するフィルムに、顔料および染料などの色素を添加してもよい。これにより、多種多様な色調を有するランダムシートを作製することもできる。 Further, pigments such as pigments and dyes may be added to the matrix resin of the chopped sheet or the film to be placed. Thereby, it is also possible to produce random sheets having a wide variety of color tones.
5.用途
上記方法で製造されたランダムシートの用途は限定されないが、電気部品、PC筐体、携帯カバー、自動車部品、バイク部品、家具、パーティション、スクリーンウォール、ドア、引き戸等の軽量でかつ比較的強度が要求される物品の用途において非常に有用である。さらに、建築材の壁紙、床材、化粧ボード等の意匠性が要求される物品の用途においても非常に有用である。
5. Applications The applications of the random sheets manufactured by the above method are not limited, but are lightweight and relatively strong, such as electrical parts, PC cases, mobile covers, automobile parts, motorcycle parts, furniture, partitions, screen walls, doors, sliding doors, etc. It is very useful in the application of articles that require the following. Furthermore, it is also very useful in applications that require good design, such as building materials such as wallpaper, flooring, and decorative boards.
本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 The present invention will be explained in detail based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
1.ランダムシートの作製
1-1.材料の用意
1-1-1.チョップドシート
テープカッター(株式会社ハシマ製、H510)を用いて、繊維の配向方向への長さ13mm×長さ方向に直交する方向への幅12.5mmの大きさに、UDシート(三井化学株式会社製、TAFNEX (「TAFNEX」は同社の登録商標))を裁断して、チョップドシートを得た。このUDシートは、ポリプロピレンと炭素繊維とを含有するUDシートであり、繊維体積分率(Vf)は50体積%、厚さは160μmだった。
1. Preparation of random sheet 1-1. Preparation of materials 1-1-1. Using a chopped sheet tape cutter (manufactured by Hashima Co., Ltd., H510), chop a UD sheet (Mitsui Chemicals Co., Ltd.) into a length of 13 mm in the direction of fiber orientation x 12.5 mm in width in the direction perpendicular to the length direction. A chopped sheet was obtained by cutting TAFNEX ("TAFNEX" is a registered trademark of the company) manufactured by the company. This UD sheet contained polypropylene and carbon fibers, had a fiber volume fraction (Vf) of 50% by volume, and a thickness of 160 μm.
1-1-2.フィルム1
ポリプロピレン(株式会社プライムポリマー製、プライムポリプロJ108M)に過酸化物(日本油脂株式会社製パーブチルP-40)を0.1重量%添加して240℃で熱分解し、PP熱分解物を得た。このPP熱分解物の、JIS K 7121に準拠しDSC法により測定した融点は168℃であり、ASTM D-1238に準拠して230℃、荷重2160gで測定したメルトフローレート(MFR)は200.0g/10minであった。
1-1-2. film 1
0.1% by weight of peroxide (Perbutyl P-40, manufactured by NOF Corporation) was added to polypropylene (Prime Polypro J108M, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and thermally decomposed at 240°C to obtain a PP thermal decomposition product. . The melting point of this PP thermal decomposition product measured by the DSC method according to JIS K 7121 is 168°C, and the melt flow rate (MFR) measured at 230°C and a load of 2160 g according to ASTM D-1238 is 200. It was 0g/10min.
上記PP熱分解物をプレス機により170℃、圧力10MPaの条件で10分間加熱および加圧して、厚み55μmの、ポリオレフィン樹脂のフィルム1を得た。 The above PP thermal decomposition product was heated and pressed for 10 minutes at 170° C. and 10 MPa using a press to obtain a polyolefin resin film 1 having a thickness of 55 μm.
1-1-3.フィルム2
上記PP熱分解物のプレス機への投入量を変更した以外はフィルム1の作製と同様にして、厚み100μmの、ポリオレフィン樹脂のフィルム2を得た。
1-1-3. film 2
A film 2 of polyolefin resin having a thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in the production of film 1 except that the amount of the PP pyrolyzed product charged into the press was changed.
1-1-4.フィルム3
ポリアミド6(東レ株式会社製、Amilan CM1046、メーカー公表の融点:225℃)を、プレス機により温度240℃、圧力10MPaの条件で5分間加熱および加圧して、厚み100μmの、熱可塑性樹脂のフィルム1を得た。
1-1-4. film 3
Polyamide 6 (manufactured by Toray Industries, Inc., Amilan CM1046, melting point announced by the manufacturer: 225°C) was heated and pressurized for 5 minutes at a temperature of 240°C and a pressure of 10 MPa using a press machine to form a thermoplastic resin film with a thickness of 100 μm. I got 1.
1-1-5.フィルム4
テレフタル酸2774g(16.7モル)、イソフタル酸1196g(7.2モル)、1,6-ジアミノヘキサン2800g(24.1モル)、安息香酸36.6g(0.3モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7g(5.4×10-2モル)および蒸留水545gを、内容量1Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけてオートクレーブの内部温度を250℃まで昇温した。このとき、オートクレーブの内圧を3.03MPaまで昇圧した。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低縮合物を抜き出した。抜き出された低縮合物を、室温(23℃)まで冷却した後、粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥した。得られた低縮合物の水分量は、4100ppm、極限粘度[η]は0.15dl/gであった。次に、この低縮合物を棚段式固相重合装置にいれ、窒素置換した後、約1時間30分かけて180℃まで昇温した。その後、1時間30分反応させ、室温(23℃)まで降温した。その後、スクリュー径30mm、L/D=36の二軸押出機にて、バレル設定温度330℃、スクリュー回転数200rpm、10Kg/hの樹脂供給速度で溶融重合して、ポリアミド樹脂(PA6T6I)を得た。
1-1-5. film 4
Terephthalic acid 2774g (16.7mol), isophthalic acid 1196g (7.2mol), 1,6-diaminohexane 2800g (24.1mol), benzoic acid 36.6g (0.3mol), hypophosphorous acid 5.7 g (5.4×10 −2 mol) of sodium monohydrate and 545 g of distilled water were placed in an autoclave having an internal capacity of 1 L, and the autoclave was purged with nitrogen. Stirring was started at 190°C, and the internal temperature of the autoclave was raised to 250°C over 3 hours. At this time, the internal pressure of the autoclave was increased to 3.03 MPa. After continuing the reaction for 1 hour, the low condensate was extracted by releasing it into the atmosphere from a spray nozzle installed at the bottom of the autoclave. The extracted low condensate was cooled to room temperature (23°C), then ground to a particle size of 1.5 mm or less using a grinder, and dried at 110°C for 24 hours. The water content of the obtained low condensate was 4100 ppm, and the intrinsic viscosity [η] was 0.15 dl/g. Next, this low condensate was placed in a plated solid phase polymerization apparatus, and after purging with nitrogen, the temperature was raised to 180° C. over about 1 hour and 30 minutes. Thereafter, the reaction was carried out for 1 hour and 30 minutes, and the temperature was lowered to room temperature (23°C). Thereafter, polyamide resin (PA6T6I) was obtained by melt polymerization using a twin-screw extruder with a screw diameter of 30 mm and L/D = 36 at a barrel setting temperature of 330°C, a screw rotation speed of 200 rpm, and a resin supply rate of 10 kg/h. Ta.
得られたポリアミド樹脂の極限粘度[η]は1.0dl/g、融点Tmは330℃、融解熱量(ΔH)は51J/gであった。 The resulting polyamide resin had an intrinsic viscosity [η] of 1.0 dl/g, a melting point Tm of 330°C, and a heat of fusion (ΔH) of 51 J/g.
なお、上記ポリアミド樹脂の極限粘度[η]は、ポリアミド樹脂0.5gを96.5%硫酸溶液50mlに溶解させ、得られた溶液の、25℃±0.05℃の条件下での流下秒数を、ウベローデ粘度計を使用して測定し、「数式:[η]=ηSP/(C(1+0.205ηSP))」に基づき算出した。
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
ηSP=(t-t0)/t0
In addition, the intrinsic viscosity [η] of the above polyamide resin is determined by dissolving 0.5 g of the polyamide resin in 50 ml of 96.5% sulfuric acid solution and flowing down the resulting solution in seconds at 25°C ± 0.05°C. The number was measured using an Ubbelohde viscometer and calculated based on the formula: [η]=ηSP/(C(1+0.205ηSP)).
[η]: Intrinsic viscosity (dl/g)
ηSP: Specific viscosity C: Sample concentration (g/dl)
t: Number of seconds for sample solution to flow down (seconds)
t0: Number of seconds for blank sulfuric acid flow (seconds)
ηSP=(t-t0)/t0
また、上記ポリアミド樹脂の融点Tmおよび融解熱量(ΔH)は、示差走査熱量計(DSC220C型、セイコーインスツル社製)を用いて測定した。具体的には、約5mgのポリアミド樹脂を測定用アルミニウムパン中に密封し、示差走査熱量計にセットした。そして、室温から10℃/minで350℃まで加熱した。当該樹脂を完全融解させるために、360℃で3分間保持し、次いで、10℃/minで30℃まで冷却した。30℃で5分間置いた後、10℃/minで360℃まで2度目の加熱を行った。この2度目の加熱における吸熱ピークの温度(℃)をポリアミド樹脂の融点(Tm)とした。融解熱量ΔHは、JIS K7122に準じて、1度目の昇温過程での結晶化の吸熱ピークの面積から求めた。 Further, the melting point Tm and heat of fusion (ΔH) of the polyamide resin were measured using a differential scanning calorimeter (Model DSC220C, manufactured by Seiko Instruments Inc.). Specifically, about 5 mg of polyamide resin was sealed in an aluminum pan for measurement, and the pan was set in a differential scanning calorimeter. Then, it was heated from room temperature to 350°C at a rate of 10°C/min. To completely melt the resin, it was held at 360°C for 3 minutes and then cooled to 30°C at 10°C/min. After leaving it at 30°C for 5 minutes, it was heated a second time to 360°C at 10°C/min. The temperature (°C) of the endothermic peak in this second heating was defined as the melting point (Tm) of the polyamide resin. The heat of fusion ΔH was determined from the area of the endothermic peak of crystallization during the first temperature raising process according to JIS K7122.
上記ポリアミド樹脂をプレス機により340℃、圧力10MPaの条件で5分間加熱および加圧して、厚み80μmの、熱可塑性樹脂のフィルム3を得た。 The polyamide resin was heated and pressurized for 5 minutes at 340° C. and 10 MPa using a press to obtain a thermoplastic resin film 3 having a thickness of 80 μm.
1-1-6.熱可塑性樹脂のペレット1
上記PP熱分解物を造粒してペレット化し、長さ4000μm、直径幅3000μm、 円柱状の熱可塑性樹脂のペレット1を得た。
1-1-6. Thermoplastic resin pellets 1
The above PP thermal decomposition product was granulated and pelletized to obtain cylindrical thermoplastic resin pellets 1 having a length of 4000 μm, a diameter and width of 3000 μm.
1―2.ランダムシートの作製
1-2-1.ランダムシート1の作製(実施例)
縦220mm×横220mmの金型内に、65gの上記チョップドシートを、繊維の配向方向がランダムになるように敷き詰めた。その後、縦220mm×横220mmに裁断したフィルム1を、敷き詰められたチョップドシート上に配置した。
1-2. Preparation of random sheet 1-2-1. Production of random sheet 1 (Example)
In a mold measuring 220 mm long x 220 mm wide, 65 g of the above chopped sheet was spread so that the orientation direction of the fibers was random. Thereafter, the film 1 cut to a length of 220 mm x width of 220 mm was placed on the spread chopped sheet.
プレス機(株式会社東洋精機製作所製、ミニテストプレス機)に上記金型を入れ、以下の成形条件でプレス成型をして、縦220mm、横220mm、厚み1.1mmのランダムシート1を得た。
―成形条件―
予熱:温度175℃、圧力0.3MPa、8分間
バンピング:温度175℃、圧力10MPa、5回
加圧保持:温度175℃、圧力10MPa、2分間
冷却:温度15℃、10MPa、3分間
なお、予熱、バンピング、加圧保持、冷却の順で実施した。
The above mold was placed in a press machine (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., mini test press machine), and press molding was performed under the following molding conditions to obtain a random sheet 1 with a length of 220 mm, a width of 220 mm, and a thickness of 1.1 mm. .
-Molding condition-
Preheating: Temperature 175°C, pressure 0.3MPa, 8 minutes Bumping: Temperature 175°C, pressure 10MPa, 5 times Pressure holding: Temperature 175°C, pressure 10MPa, 2 minutes Cooling: Temperature 15°C, pressure 10MPa, 3 minutes Note that preheating , bumping, pressure holding, and cooling were performed in this order.
1-2-2.ランダムシート2の作製(実施例)
フィルム1をフィルム2とした以外はランダムシート1の作製と同様にして、ランダムシート2を得た。散布された直後のチョップドシートの外観を撮像して得られた画像データを図7に示す。また、ランダムシート2の外観を撮像して得られた画像データを図8に示す。
1-2-2. Production of random sheet 2 (Example)
Random Sheet 2 was obtained in the same manner as in the production of Random Sheet 1 except that Film 1 was changed to Film 2. FIG. 7 shows image data obtained by imaging the appearance of the chopped sheets immediately after being spread. Further, image data obtained by capturing an image of the appearance of the random sheet 2 is shown in FIG.
1-2-3.ランダムシート3の作製(実施例)
バンピングを行わなかったこと以外はランダムシート1の作製と同様にして、ランダムシート3を得た。
1-2-3. Production of random sheet 3 (Example)
Random sheet 3 was obtained in the same manner as random sheet 1 except that bumping was not performed.
1-2-4.ランダムシート4の作製(比較例)
フィルム1を配置しなかった以外はランダムシート1の作製と同様にして、ランダムシート4を得た。ランダムシート4の外観を撮像して得られた画像データを図9に示す。
1-2-4. Production of random sheet 4 (comparative example)
Random Sheet 4 was obtained in the same manner as in the production of Random Sheet 1 except that Film 1 was not placed. FIG. 9 shows image data obtained by imaging the appearance of the random sheet 4.
1-2-5.ランダムシート5の作製(比較例)
フィルム1の代わりに、同量の上記ペレットを散布した以外はランダムシート1の作製と同様にして、ランダムシート5を得た。
1-2-5. Production of random sheet 5 (comparative example)
Random sheet 5 was obtained in the same manner as in the production of random sheet 1 except that the same amount of the above pellets was sprinkled instead of film 1.
1-2-6.ランダムシート6~ランダムシート7の作製(実施例)
フィルム1をフィルム2~フィルム4とした以外はランダムシート1の作製と同様にして、ランダムシート6~ランダムシート7を得た、
1-2-6. Production of Random Sheet 6 to Random Sheet 7 (Example)
Random sheets 6 to 7 were obtained in the same manner as in the production of random sheet 1, except that film 1 was changed to films 2 to 4.
1-3.評価
1-3-1.大理石調の程度の外観評価
大理石を撮像して得られた画像データ(図10)を目標外観とし、図10を10点、プレス前の図7を1点として、訓練された5人の採点者により、各ランダムシートの外観を1点刻みで評価した。5人の評価者による評価の平均点を、当該ランダムシートの外観評価点とした。
1-3. Evaluation 1-3-1. Appearance evaluation of degree of marble appearance The image data obtained by imaging marble (Figure 10) was set as the target appearance, and 5 trained scorers assigned 10 points to Figure 10 and 1 point to Figure 7 before pressing. The appearance of each random sheet was evaluated in units of one point. The average score of the evaluations by the five evaluators was taken as the appearance evaluation score of the random sheet.
1-3-2.白化部位の外観評価
各ランダムシートの表面を目視により観察し、各シート表面の白化部位を以下の評価基準に従って評価した。
―評価基準―
◎:目視可能な白化部位が存在しない
〇:目視可能な白化部位が存在するが、いずれも大きさが2.0mm未満である
△:大きさ2.0mm以上の白化部位が1個以上5個未満存在する
×:大きさ2.0mm以上の白化部位が5個以上存在する
1-3-2. Appearance evaluation of whitening site The surface of each random sheet was visually observed, and the whitening site on the surface of each sheet was evaluated according to the following evaluation criteria.
-Evaluation criteria-
◎: There are no visible whitening areas. ○: There are visible whitening areas, but all of them are less than 2.0 mm in size. △: There are 1 to 5 whitening areas with a size of 2.0 mm or more. Less than or equal to present ×: 5 or more whitening areas with a size of 2.0 mm or more are present
表1に、チョップドシートに添加した添加物の種類、添加物の樹脂種、MFRおよび添加量、フィルムを配置したときはその厚み、ならびに外観評価点を示す。なお、添加物してポリアミド樹脂を用いたときは、規格化されたMFRの評価基準がポリプロピレンとは異なり、同じ条件での比較ができなかいため、MFRは表には記載しない。 Table 1 shows the type of additive added to the chopped sheet, the resin type, MFR and amount of the additive added, the thickness of the film when it was placed, and the appearance evaluation score. Note that when polyamide resin is used as an additive, the MFR is not listed in the table because the standardized evaluation criteria for MFR are different from those for polypropylene, and comparison under the same conditions is not possible.
表1から明らかなように、ポリオレフィン樹脂を含むチョップドシートを敷き詰めた後、ポリオレフィン樹脂を含むシートを配置してランダムシートを作製すると、外観がより大理石調になることがわかる。また、バンピングを行うことで、白化部位の発生をより押させることができることがわかる。 As is clear from Table 1, when chopped sheets containing polyolefin resin are laid down and then sheets containing polyolefin resin are arranged to produce a random sheet, the appearance becomes more marble-like. It is also seen that by performing bumping, it is possible to further suppress the occurrence of whitening sites.
本発明に関するランダムシートは、従来のランダムシートよりも良好な外観を有する。そのため、本発明は、特には意匠性が求められる用途へのランダムシートの利用の可能性を広げ、ランダムシートに関する各種分野の発展に寄与すると期待される。 The random sheets according to the invention have a better appearance than conventional random sheets. Therefore, the present invention is expected to expand the possibilities of using random sheets in applications that particularly require good design, and contribute to the development of various fields related to random sheets.
100 チョップドシート
110 強化繊維
120 マトリクス樹脂
210 下型
212 型枠
220 上型
410 フィルム
100 Chopped
Claims (5)
前記敷き詰められた薄片に接して、第2のポリオレフィン樹脂を含むフィルムを配置する工程と、
前記フィルムを配置された薄片を加熱および加圧して、前記薄片同士を一体化させる工程と、を有する、
ランダムシートの製造方法。 A step of laying thin pieces of fiber-reinforced resin in a flat shape, which are obtained by impregnating a plurality of reinforcing fibers arranged in one direction with a first polyolefin resin;
arranging a film containing a second polyolefin resin in contact with the spread thin pieces;
heating and pressurizing the thin pieces on which the film is placed to integrate the thin pieces;
Method of manufacturing random sheets.
前記敷き詰められた薄片および前記フィルムを、前記第1のポリオレフィン樹脂の融点以上かつ前記第2のポリオレフィン樹脂の融点以上の温度に加熱および加圧して、前記薄片同士を一体化させる工程とを、この順に含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載のランダムシートの製造方法。 The step of integrating the thin pieces includes a bumping step of removing air from gaps between the spread thin pieces;
heating and pressurizing the spread thin pieces and the film to a temperature higher than the melting point of the first polyolefin resin and higher than the melting point of the second polyolefin resin to integrate the thin pieces; including in order,
The method for producing a random sheet according to any one of claims 1 to 4.
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JP2022057215A JP2023148924A (en) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | Method for manufacturing random sheet |
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