JP2885038B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト及びその製造方法 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホットスタンピング成
形や高速圧縮成形等に用いられる繊維強化熱可塑性樹脂
の成形用シート材料及びその製造方法に関するものであ
る。
形や高速圧縮成形等に用いられる繊維強化熱可塑性樹脂
の成形用シート材料及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰ）と
して、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミド
繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、ボロン繊維に
代表される金属繊維などの強化繊維を、一方向に配列し
た後に組合わせたものや織物、組物、編物、不織布など
にしたものを、エポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱
硬化性樹脂、または、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエ−テルエ−テルケトンなどの熱可塑性樹脂をマト
リックスとして複合し、プレス成形などによって成形し
たものが用いられている。
して、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、アラミド
繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、ボロン繊維に
代表される金属繊維などの強化繊維を、一方向に配列し
た後に組合わせたものや織物、組物、編物、不織布など
にしたものを、エポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱
硬化性樹脂、または、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエ−テルエ−テルケトンなどの熱可塑性樹脂をマト
リックスとして複合し、プレス成形などによって成形し
たものが用いられている。
【０００３】上記ＦＲＰの内、マトリックスとして熱硬
化性樹脂を用いたＦＲＰとして、例えばＳＭＣ（シ−ト
モ−ルディングコンパウンド）成形品が用いられてい
る。ＳＭＣ成形品は、まず長さが約２５ｍｍの強化繊維
よりなる不織布マットなどに半硬化状態の熱硬化性樹脂
を含浸させたシ−ト状材料（ＳＭＣ）を作製し、これを
所定の金型に設置して約５分ほど押圧して得られる。し
かし、ＳＭＣ成形品は熱硬化性樹脂を用いているため、
脆性で、マトリックスにクラックが入り易く、衝撃強度
が充分に発揮できない等の問題を有する。このため、熱
硬化性樹脂をゴム変性によって高靭性化させる方法が提
案されているが、ゴム変性させた場合には成形品の剛性
や耐熱性が低下し、ＦＲＰとして充分な特性が得られた
とはいえない。また、熱硬化性樹脂は分解され難く再使
用することが不可能に近いため、環境保護の観点からも
大きな問題を有する。
化性樹脂を用いたＦＲＰとして、例えばＳＭＣ（シ−ト
モ−ルディングコンパウンド）成形品が用いられてい
る。ＳＭＣ成形品は、まず長さが約２５ｍｍの強化繊維
よりなる不織布マットなどに半硬化状態の熱硬化性樹脂
を含浸させたシ−ト状材料（ＳＭＣ）を作製し、これを
所定の金型に設置して約５分ほど押圧して得られる。し
かし、ＳＭＣ成形品は熱硬化性樹脂を用いているため、
脆性で、マトリックスにクラックが入り易く、衝撃強度
が充分に発揮できない等の問題を有する。このため、熱
硬化性樹脂をゴム変性によって高靭性化させる方法が提
案されているが、ゴム変性させた場合には成形品の剛性
や耐熱性が低下し、ＦＲＰとして充分な特性が得られた
とはいえない。また、熱硬化性樹脂は分解され難く再使
用することが不可能に近いため、環境保護の観点からも
大きな問題を有する。
【０００４】一方、マトリックスとして熱可塑性樹脂を
用いたＦＲＰとしては、例えばスタンパブルシ−ト成形
品が用いられている。スタンパブルシ−ト成形品は、非
連続（例えば、繊維長が２５ｍｍ）や連続の強化繊維よ
りなる不織布マットなどに熱可塑性樹脂を含浸させたシ
−ト状材料（スタンパブルシ−ト）を一度遠赤外線ヒ−
タ−で熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、所定の温度の
金型に積層した後、１分乃至２分ほど押圧して得られ
る。スタンパブルシ−ト成形品は熱可塑性樹脂を用いて
いるため、上記のＳＭＣ成形品と比較し、靭性に富んで
おり、クラックが入り難いという利点がある。また、熱
可塑性樹脂は溶融することにより再使用することが可能
であり、環境保護の観点からも望ましい。しかし、上記
スタンパブルシ−ト成形品は強化繊維の体積含有率を大
きくすることが困難なため得られる成形品の強度は比較
的低く、特に深く絞られた場合などにはシ−トが大きく
引き伸ばされるため、強化繊維が損傷を受け強度が更に
低下したり、肉厚が局部的に低下するという問題点があ
る。また、一方向の強化繊維で補強した熱可塑性樹脂シ
−トでプレス成形を行なった場合、強度、弾性率などに
異方性を生じることとなる。
用いたＦＲＰとしては、例えばスタンパブルシ−ト成形
品が用いられている。スタンパブルシ−ト成形品は、非
連続（例えば、繊維長が２５ｍｍ）や連続の強化繊維よ
りなる不織布マットなどに熱可塑性樹脂を含浸させたシ
−ト状材料（スタンパブルシ−ト）を一度遠赤外線ヒ−
タ−で熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、所定の温度の
金型に積層した後、１分乃至２分ほど押圧して得られ
る。スタンパブルシ−ト成形品は熱可塑性樹脂を用いて
いるため、上記のＳＭＣ成形品と比較し、靭性に富んで
おり、クラックが入り難いという利点がある。また、熱
可塑性樹脂は溶融することにより再使用することが可能
であり、環境保護の観点からも望ましい。しかし、上記
スタンパブルシ−ト成形品は強化繊維の体積含有率を大
きくすることが困難なため得られる成形品の強度は比較
的低く、特に深く絞られた場合などにはシ−トが大きく
引き伸ばされるため、強化繊維が損傷を受け強度が更に
低下したり、肉厚が局部的に低下するという問題点があ
る。また、一方向の強化繊維で補強した熱可塑性樹脂シ
−トでプレス成形を行なった場合、強度、弾性率などに
異方性を生じることとなる。
【０００５】また、織物や編物の強化繊維を用いた熱可
塑性樹脂シ−ト用材料を成形して得られた成形品が用い
られているが、織物の強化繊維を用いた場合には強度及
び弾性率は共に充分な成形品が得られるが、強化繊維と
して織物を用いているため立体で湾曲した部分等で折り
目を生じることがある。この対策として、例えば熱可塑
性樹脂シ−ト用材料の周囲に所定の張力を与えながら成
形する方法（プラスチック成形技術、第９巻、第１号別
冊、田中寿弘、１９９２年）が採られているが、操作が
煩雑となっている。編物の強化繊維を用いた場合には賦
形性には優れるが、強度、弾性率が不充分となる。
塑性樹脂シ−ト用材料を成形して得られた成形品が用い
られているが、織物の強化繊維を用いた場合には強度及
び弾性率は共に充分な成形品が得られるが、強化繊維と
して織物を用いているため立体で湾曲した部分等で折り
目を生じることがある。この対策として、例えば熱可塑
性樹脂シ−ト用材料の周囲に所定の張力を与えながら成
形する方法（プラスチック成形技術、第９巻、第１号別
冊、田中寿弘、１９９２年）が採られているが、操作が
煩雑となっている。編物の強化繊維を用いた場合には賦
形性には優れるが、強度、弾性率が不充分となる。
【０００６】上記のような事情から、特開平０５−１４
７１４６には、充分な強度、弾性率で異方性を生じない
ようにし、立体で湾曲した部分にも追従できる熱可塑性
樹脂シ−トとして、強化繊維をランダムに配したスタン
パブルシ−トと織物の強化繊維を用いた熱可塑性樹脂シ
−トとをサンドイッチ構造にしたものが提案されている
が、この場合には樹脂を強化繊維に充分含浸させるため
に高い成形圧力が必要な上、積層に手間が掛かる等操作
上の問題がある。
７１４６には、充分な強度、弾性率で異方性を生じない
ようにし、立体で湾曲した部分にも追従できる熱可塑性
樹脂シ−トとして、強化繊維をランダムに配したスタン
パブルシ−トと織物の強化繊維を用いた熱可塑性樹脂シ
−トとをサンドイッチ構造にしたものが提案されている
が、この場合には樹脂を強化繊維に充分含浸させるため
に高い成形圧力が必要な上、積層に手間が掛かる等操作
上の問題がある。
【０００７】このように、異方性がなく、充分な強度及
び弾性率を有しながら、低い成形圧力で容易に成形でき
る成形用シート材料、並びに、該成形用シート材料の製
造方法は、未だ得られていないのが実状である。
び弾性率を有しながら、低い成形圧力で容易に成形でき
る成形用シート材料、並びに、該成形用シート材料の製
造方法は、未だ得られていないのが実状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、強化繊
維及び熱可塑性樹脂からなり、異方性がなく、充分な強
度及び弾性率を有しながら、低い成形圧力で容易に成形
できる繊維強化熱可塑性樹脂シートを得るために、強化
繊維と熱可塑性樹脂よりなる中間体の構成及びその配合
方法について鋭意検討した結果、まず特定の要件を満た
した強化繊維の７０％以上が熱可塑性樹脂により濡らさ
れた状態のテープ状材料（中間体）を作製し、次にこの
テープ状材料が均一に分散するようにしてシート状材料
を作製した場合には、その後の成形工程において低い成
形圧力で容易に成形品を得ることができ、且つ得た成形
品は異方性なく、極めて優れた強度及び弾性率を有する
ことを見出した。
維及び熱可塑性樹脂からなり、異方性がなく、充分な強
度及び弾性率を有しながら、低い成形圧力で容易に成形
できる繊維強化熱可塑性樹脂シートを得るために、強化
繊維と熱可塑性樹脂よりなる中間体の構成及びその配合
方法について鋭意検討した結果、まず特定の要件を満た
した強化繊維の７０％以上が熱可塑性樹脂により濡らさ
れた状態のテープ状材料（中間体）を作製し、次にこの
テープ状材料が均一に分散するようにしてシート状材料
を作製した場合には、その後の成形工程において低い成
形圧力で容易に成形品を得ることができ、且つ得た成形
品は異方性なく、極めて優れた強度及び弾性率を有する
ことを見出した。
【０００９】本発明者らは、かかる知見に基づき更に重
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
ねて検討した結果、本発明を完成するに至ったものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、熱
可塑性樹脂と強化繊維からなる繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートであって、下記のＡ〜Ｄの要件を満たし且つ上記熱
可塑性樹脂中に上記強化繊維が均一に分散されているこ
とを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シート、 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記繊維強化熱可塑性樹脂シート中の上記強化繊維
の体積含有率が３０％乃至８０％であり、 Ｄ．強化繊維の少なくとも７０％が上記熱可塑性樹脂に
より濡らされた状態である。並びに、繊維強化熱可塑性
樹脂シートの製造方法であって、強化繊維と熱可塑性樹
脂からなり且つ下記のＡ〜Ｄの要件を満たすテープ状材
料を作製する工程と、該テープ状材料を切断し、均一に
金型内に分散する工程、および該金型内で加熱加圧成形
する工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の繊維
強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供するものであ
る。 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記テープ状材料中の上記強化繊維の体積含有率が
３０％乃至８０％であり、 Ｄ．上記テープ状材料中の強化繊維の少なくとも７０％
が上記熱可塑性樹脂により濡らされた状態である。
可塑性樹脂と強化繊維からなる繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートであって、下記のＡ〜Ｄの要件を満たし且つ上記熱
可塑性樹脂中に上記強化繊維が均一に分散されているこ
とを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シート、 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記繊維強化熱可塑性樹脂シート中の上記強化繊維
の体積含有率が３０％乃至８０％であり、 Ｄ．強化繊維の少なくとも７０％が上記熱可塑性樹脂に
より濡らされた状態である。並びに、繊維強化熱可塑性
樹脂シートの製造方法であって、強化繊維と熱可塑性樹
脂からなり且つ下記のＡ〜Ｄの要件を満たすテープ状材
料を作製する工程と、該テープ状材料を切断し、均一に
金型内に分散する工程、および該金型内で加熱加圧成形
する工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の繊維
強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供するものであ
る。 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記テープ状材料中の上記強化繊維の体積含有率が
３０％乃至８０％であり、 Ｄ．上記テープ状材料中の強化繊維の少なくとも７０％
が上記熱可塑性樹脂により濡らされた状態である。
【００１１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートに用
いられる熱可塑性樹脂の素材としては、ナイロン６、ナ
イロン１２、ナイロン６６等に代表されるポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレ−トやポリブチレンテレフ
タレ−トなどのポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリ
プロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエ−テル
エ−テルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、ポリエ−テルイミド樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂な
どが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではな
い。なお、物性ならびに価格の点からポリオレフィン系
樹脂を、また、靭性の点からナイロン６などを選択する
のが好ましい。
いられる熱可塑性樹脂の素材としては、ナイロン６、ナ
イロン１２、ナイロン６６等に代表されるポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレ−トやポリブチレンテレフ
タレ−トなどのポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリ
プロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエ−テル
エ−テルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、ポリエ−テルイミド樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂な
どが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではな
い。なお、物性ならびに価格の点からポリオレフィン系
樹脂を、また、靭性の点からナイロン６などを選択する
のが好ましい。
【００１２】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートに用
いられる強化繊維の素材としては、ガラス繊維、炭素繊
維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維な
どの有機繊維、更に、ボロン繊維、アルミナ繊維などの
金属繊維などがあるが、特に、これらに限定されるもの
ではない。なお、用途に応じて適宜選択するのが好まし
く、例えば、非磁性が必要な場合には炭素繊維などを、
静電性が必要な場合には金属繊維などを用いると有効で
あるが、通常は性能ならびにコストの点からガラス繊維
を用いることが好ましい。また、これらの強化繊維を２
種類以上を混合して用いてもよい。
いられる強化繊維の素材としては、ガラス繊維、炭素繊
維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維な
どの有機繊維、更に、ボロン繊維、アルミナ繊維などの
金属繊維などがあるが、特に、これらに限定されるもの
ではない。なお、用途に応じて適宜選択するのが好まし
く、例えば、非磁性が必要な場合には炭素繊維などを、
静電性が必要な場合には金属繊維などを用いると有効で
あるが、通常は性能ならびにコストの点からガラス繊維
を用いることが好ましい。また、これらの強化繊維を２
種類以上を混合して用いてもよい。
【００１３】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートに用
いられる強化繊維は、実質的に無撚であることが必要で
ある。強化繊維に撚がある場合、繊維強化熱可塑性樹脂
シートの強度及び弾性率が低下するため好ましくない。
いられる強化繊維は、実質的に無撚であることが必要で
ある。強化繊維に撚がある場合、繊維強化熱可塑性樹脂
シートの強度及び弾性率が低下するため好ましくない。
【００１４】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートに用
いられる強化繊維の長さは、１０ｍｍ乃至５０ｍｍであ
ることが必要である。強化繊維の長さが１０ｍｍ未満の
場合には強化繊維によるシートの強化効率が低下し、５
０ｍｍを超える場合には強化繊維を熱可塑性樹脂中に均
一に分散させることが困難となるためである。また、上
記の強化効率と均一分散の点から強化繊維の長さは１５
ｍｍ乃至４５ｍｍであればより好ましい。
いられる強化繊維の長さは、１０ｍｍ乃至５０ｍｍであ
ることが必要である。強化繊維の長さが１０ｍｍ未満の
場合には強化繊維によるシートの強化効率が低下し、５
０ｍｍを超える場合には強化繊維を熱可塑性樹脂中に均
一に分散させることが困難となるためである。また、上
記の強化効率と均一分散の点から強化繊維の長さは１５
ｍｍ乃至４５ｍｍであればより好ましい。
【００１５】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートにつ
いて強化繊維が熱可塑性樹脂中に均一に分散されている
こととは、強化繊維の分布状態に斑がなく、且つ、強化
繊維に方向性がない状態にあることをいう。ここで、強
化繊維の分布状態に斑がないとは、繊維強化熱可塑性樹
脂シ−トについて、例えば、２ｇ乃至３ｇの試料を任意
に５箇所以上抽出し、ＪＩＳ Ｋ７０５２に従って計測
した体積含有率の最大値と最小値の差が３％以内である
ことをいう。但し、上記評価法は強化繊維の種類によっ
て異なるので特に限定されるものではなく、上記と実質
的に同様の分布状態であればよい。また、強化繊維に方
向性がない状態とは、繊維強化熱可塑性樹脂シートを目
視により観察した場合に、殆どの強化繊維の長手方向が
互いに非平行に存在することをいう。
いて強化繊維が熱可塑性樹脂中に均一に分散されている
こととは、強化繊維の分布状態に斑がなく、且つ、強化
繊維に方向性がない状態にあることをいう。ここで、強
化繊維の分布状態に斑がないとは、繊維強化熱可塑性樹
脂シ−トについて、例えば、２ｇ乃至３ｇの試料を任意
に５箇所以上抽出し、ＪＩＳ Ｋ７０５２に従って計測
した体積含有率の最大値と最小値の差が３％以内である
ことをいう。但し、上記評価法は強化繊維の種類によっ
て異なるので特に限定されるものではなく、上記と実質
的に同様の分布状態であればよい。また、強化繊維に方
向性がない状態とは、繊維強化熱可塑性樹脂シートを目
視により観察した場合に、殆どの強化繊維の長手方向が
互いに非平行に存在することをいう。
【００１６】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シート中の
強化繊維の体積含有率は、３０％乃至８０％であること
が必要である。体積含有率が３０％未満の場合、目的の
物性を得ることが困難であり、体積含有率が８０％を超
える場合、成形の際に成形品表層に強化繊維が暴露し易
く成形品の外観を損なう可能性があるためである。な
お、本発明の製造方法において用いられるテープ状材料
中の強化繊維の体積含有率としては、３０％乃至８０％
であることが必要であるが、その理由は上記と同様であ
る。
強化繊維の体積含有率は、３０％乃至８０％であること
が必要である。体積含有率が３０％未満の場合、目的の
物性を得ることが困難であり、体積含有率が８０％を超
える場合、成形の際に成形品表層に強化繊維が暴露し易
く成形品の外観を損なう可能性があるためである。な
お、本発明の製造方法において用いられるテープ状材料
中の強化繊維の体積含有率としては、３０％乃至８０％
であることが必要であるが、その理由は上記と同様であ
る。
【００１７】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製
造方法においてテープ状材料を均一に分散させる工程と
は、例えばテープ状材料を箱のような空間で空気などに
よって飛翔させたり、液状流体内で撹拌させてから堆積
させることにより均一に分散させる工程をいうが、特に
これらに限定される訳ではない。
造方法においてテープ状材料を均一に分散させる工程と
は、例えばテープ状材料を箱のような空間で空気などに
よって飛翔させたり、液状流体内で撹拌させてから堆積
させることにより均一に分散させる工程をいうが、特に
これらに限定される訳ではない。
【００１８】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製
造方法において用いられるテ−プ状材料中の強化繊維
は、その総本数の少なくとも７０％が熱可塑性樹脂によ
り濡らされた状態であることが必要である。濡らされた
状態が７０％未満の場合、シート状材料を作製する際に
強化繊維の毛羽などにより作業性が損なわれたり、暴露
した強化繊維が損傷を受け強度の低下などを生じ、また
プレス成形などで該シ−トの成形を行なう場合、強化繊
維と熱可塑性樹脂の一体化に高い成形圧力、及び／叉
は、長い成形時間が必要とされるためである。なお、こ
こでいう濡らされた状態とは、任意に選択したテ−プ状
材料の断面において強化繊維の周囲長の５０％以上が樹
脂と接触した状態にあることをいい、該状態にある強化
繊維の含有率（％）は、該断面にある強化繊維の総本数
に対する百分率で示す。
造方法において用いられるテ−プ状材料中の強化繊維
は、その総本数の少なくとも７０％が熱可塑性樹脂によ
り濡らされた状態であることが必要である。濡らされた
状態が７０％未満の場合、シート状材料を作製する際に
強化繊維の毛羽などにより作業性が損なわれたり、暴露
した強化繊維が損傷を受け強度の低下などを生じ、また
プレス成形などで該シ−トの成形を行なう場合、強化繊
維と熱可塑性樹脂の一体化に高い成形圧力、及び／叉
は、長い成形時間が必要とされるためである。なお、こ
こでいう濡らされた状態とは、任意に選択したテ−プ状
材料の断面において強化繊維の周囲長の５０％以上が樹
脂と接触した状態にあることをいい、該状態にある強化
繊維の含有率（％）は、該断面にある強化繊維の総本数
に対する百分率で示す。
【００１９】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは、
例えば、本発明のテ−プ状材料を構成する熱可塑性樹脂
の少なくとも一部を溶融・固化させて一体化させたり、
熱可塑性バインダ−やエラストマ−などでテ−プの一部
あるいは全部を固着して一体化させて作製するが、作製
方法は特にこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明のテ−プ状材料を構成する熱可塑性樹脂
の少なくとも一部を溶融・固化させて一体化させたり、
熱可塑性バインダ−やエラストマ−などでテ−プの一部
あるいは全部を固着して一体化させて作製するが、作製
方法は特にこれらに限定されるものではない。
【００２０】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トを成
形する場合の成形圧力は、強化繊維と熱可塑性樹脂との
組み合わせ等によって選択する必要があるが、５ｋｇｆ
／ｃｍ2 乃至５０ｋｇｆ／ｃｍ2 が好ましい。成形方法
としてはホットスタンピング成形、高速圧縮成形などが
考えられるが、その際、成形圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ2以
下では、材料流動が完全に行なわれず、強化繊維の均一
分散が困難となり、成形圧力が５０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上
では、材料流動により大量のバリが発生するため好まし
くない。
形する場合の成形圧力は、強化繊維と熱可塑性樹脂との
組み合わせ等によって選択する必要があるが、５ｋｇｆ
／ｃｍ2 乃至５０ｋｇｆ／ｃｍ2 が好ましい。成形方法
としてはホットスタンピング成形、高速圧縮成形などが
考えられるが、その際、成形圧力が５ｋｇｆ／ｃｍ2以
下では、材料流動が完全に行なわれず、強化繊維の均一
分散が困難となり、成形圧力が５０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上
では、材料流動により大量のバリが発生するため好まし
くない。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。
【００２２】なお、各評価については以下の通りに行っ
た。シート状材料の含浸状態は、５枚のシ−ト状材料を
用いて、各シ−ト状材料の角部（４点）と中央部（１
点）の５点について、各点ごとに幅２０ｍｍ、長さ２０
ｍｍの試料を５個づつ計２５個採取し、その各試料の断
面において観察される強化繊維の内、周囲長の５０％以
上が樹脂と接触した状態にある強化繊維の含有率（％）
の平均値を求め、その平均値が９５％以上の場合は○、
７５〜９５％の場合は△、７５％未満の場合は×とし
た。シート状材料のボイドは、上記と同様に試料を採取
し、その各試料の断面において認められる直径０．１ｍ
ｍ以上のボイドの個数のシート１枚あたりの平均値を求
め、その平均値が１個以下の場合は○、２〜１０個の場
合は△とした。シ−ト状材料の強度及び弾性率は、ＪＩ
Ｓ Ｋ ７０５５に規定される曲げ試験方法（ガラス繊
維強化プラスチックの曲げ試験方法）のＡ法により曲げ
強さ、曲げ弾性率を測定し、その平均値が実施例１で得
られたシート状材料の値と同程度の場合は○、半分程度
の場合は△、それ以下の場合は×とした。シ−ト状材料
のうきは、幅２５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシ−ト状材
料５枚の表面を目視により観察した場合に、ガラス繊維
がシ−ト状成形材料の表面に暴露していると認められる
箇所の個数を求め、シート状材料１枚あたりの平均値が
０個の場合は○、１〜３個の場合は△、４個以上の場合
は×とした。シート状材料の表面の光沢は、目視によっ
て認められる白色蛍光灯（１８ワット）の投影状態（鉛
直下１ｍに設置したシ−ト状成形材料に映る白色蛍光灯
の境界状態）を観察し、実施例１で得られたシート状材
料での観察結果と比較して、同程度の場合は○、少し悪
い場合は△、悪い場合は×とした。シート状材料の分散
状態は、５枚のシート状材料を用いて、各シ−ト状材料
の角部（４点）と中央部（１点）の計５点について、各
点ごとに幅２０ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料を５個づつ計
２５個採取し、その各試料中のガラス繊維の体積含有率
（ＪＩＳ Ｋ ７０５２に従う）の最大値と最小値の差
（％）を測定し、さらにシ−ト状成形材料の軟Ｘ線写真
より得られるガラス繊維の状態の評価を併せ、総合的に
判断した。上記体積含有率の最大値と最小値の差の測定
値の平均値が３％以内で、且つガラス繊維の状態が良好
な場合は○、それ以外の場合は×とした。
た。シート状材料の含浸状態は、５枚のシ−ト状材料を
用いて、各シ−ト状材料の角部（４点）と中央部（１
点）の５点について、各点ごとに幅２０ｍｍ、長さ２０
ｍｍの試料を５個づつ計２５個採取し、その各試料の断
面において観察される強化繊維の内、周囲長の５０％以
上が樹脂と接触した状態にある強化繊維の含有率（％）
の平均値を求め、その平均値が９５％以上の場合は○、
７５〜９５％の場合は△、７５％未満の場合は×とし
た。シート状材料のボイドは、上記と同様に試料を採取
し、その各試料の断面において認められる直径０．１ｍ
ｍ以上のボイドの個数のシート１枚あたりの平均値を求
め、その平均値が１個以下の場合は○、２〜１０個の場
合は△とした。シ−ト状材料の強度及び弾性率は、ＪＩ
Ｓ Ｋ ７０５５に規定される曲げ試験方法（ガラス繊
維強化プラスチックの曲げ試験方法）のＡ法により曲げ
強さ、曲げ弾性率を測定し、その平均値が実施例１で得
られたシート状材料の値と同程度の場合は○、半分程度
の場合は△、それ以下の場合は×とした。シ−ト状材料
のうきは、幅２５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシ−ト状材
料５枚の表面を目視により観察した場合に、ガラス繊維
がシ−ト状成形材料の表面に暴露していると認められる
箇所の個数を求め、シート状材料１枚あたりの平均値が
０個の場合は○、１〜３個の場合は△、４個以上の場合
は×とした。シート状材料の表面の光沢は、目視によっ
て認められる白色蛍光灯（１８ワット）の投影状態（鉛
直下１ｍに設置したシ−ト状成形材料に映る白色蛍光灯
の境界状態）を観察し、実施例１で得られたシート状材
料での観察結果と比較して、同程度の場合は○、少し悪
い場合は△、悪い場合は×とした。シート状材料の分散
状態は、５枚のシート状材料を用いて、各シ−ト状材料
の角部（４点）と中央部（１点）の計５点について、各
点ごとに幅２０ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料を５個づつ計
２５個採取し、その各試料中のガラス繊維の体積含有率
（ＪＩＳ Ｋ ７０５２に従う）の最大値と最小値の差
（％）を測定し、さらにシ−ト状成形材料の軟Ｘ線写真
より得られるガラス繊維の状態の評価を併せ、総合的に
判断した。上記体積含有率の最大値と最小値の差の測定
値の平均値が３％以内で、且つガラス繊維の状態が良好
な場合は○、それ以外の場合は×とした。
【００２３】成形時の手間は、成形材料の金型への設置
を完了するまでの時間と成形材料の取り扱いを総合的に
判断した。成形品のガラス繊維の分布状態は、半球の成
形品５個について頂点（１点）と周囲長を４分割する点
（４点）の計５点について幅約１０ｍｍ、長さ約１０ｍ
ｍの試料を１個採取し、その試料中のガラス繊維の体積
含有率（ＪＩＳ Ｋ ７０５２に従う）の最大値と最小
値の差（％）を測定し、その差が３％以内の場合は○、
３％を超える場合は×とした。成形品の静的強度は、イ
ンストロン型万能試験機のロ−ドセルに半球状（φ１
２．７ｍｍ）の成形品を設置し、クロスヘッド速度１０
ｍｍ／分で半球状の成形品の頂点部を押圧し、その時に
得られた最大荷重値を測定し、実施例２で得られた成形
品での測定結果と比較して、同程度の場合は○、少し悪
い場合は△、悪い場合は×とした。成形品の衝撃強度
は、ＡＳＴＭ Ｄ３０２９（方式ＦＢ）に準拠した落錘
衝撃試験を行ない、その際に得られた最大衝撃荷重値を
測定し、実施例２で得られた成形品での測定結果と比較
して、同程度の場合は○、少し悪い場合は△、悪い場合
は×とした。
を完了するまでの時間と成形材料の取り扱いを総合的に
判断した。成形品のガラス繊維の分布状態は、半球の成
形品５個について頂点（１点）と周囲長を４分割する点
（４点）の計５点について幅約１０ｍｍ、長さ約１０ｍ
ｍの試料を１個採取し、その試料中のガラス繊維の体積
含有率（ＪＩＳ Ｋ ７０５２に従う）の最大値と最小
値の差（％）を測定し、その差が３％以内の場合は○、
３％を超える場合は×とした。成形品の静的強度は、イ
ンストロン型万能試験機のロ−ドセルに半球状（φ１
２．７ｍｍ）の成形品を設置し、クロスヘッド速度１０
ｍｍ／分で半球状の成形品の頂点部を押圧し、その時に
得られた最大荷重値を測定し、実施例２で得られた成形
品での測定結果と比較して、同程度の場合は○、少し悪
い場合は△、悪い場合は×とした。成形品の衝撃強度
は、ＡＳＴＭ Ｄ３０２９（方式ＦＢ）に準拠した落錘
衝撃試験を行ない、その際に得られた最大衝撃荷重値を
測定し、実施例２で得られた成形品での測定結果と比較
して、同程度の場合は○、少し悪い場合は△、悪い場合
は×とした。
【００２４】
【実施例１】ガラス繊維とポリプロピレン樹脂とからな
り（ガラス繊維の体積含有率４５％）、ガラス繊維がポ
リプロピレン樹脂に７０％だけ濡らされた状態の厚さ
０．１ｍｍ、幅１０ｍｍのテ−プ状材料を平均長さ２０
ｍｍに切断し、これをプレス成形で成形温度２１０℃、
成形圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、成形時間１０分の条件で
厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ
−ト状成形材料について、その断面状態、物性、外観を
評価し、その結果を表１に示した。
り（ガラス繊維の体積含有率４５％）、ガラス繊維がポ
リプロピレン樹脂に７０％だけ濡らされた状態の厚さ
０．１ｍｍ、幅１０ｍｍのテ−プ状材料を平均長さ２０
ｍｍに切断し、これをプレス成形で成形温度２１０℃、
成形圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、成形時間１０分の条件で
厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ
−ト状成形材料について、その断面状態、物性、外観を
評価し、その結果を表１に示した。
【００２５】
【比較例１】実施例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ
５ｍｍに切断し、これを実施例１と同様にプレス成形を
行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。
上記シ−ト状成形材料について、その断面状態、物性、
外観を評価し、その結果を表１に示した。
５ｍｍに切断し、これを実施例１と同様にプレス成形を
行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。
上記シ−ト状成形材料について、その断面状態、物性、
外観を評価し、その結果を表１に示した。
【００２６】
【比較例２】実施例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ
６０ｍｍに切断し、これを実施例１と同様にプレス成形
を行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製し
た。上記シ−ト状成形材料について、その断面状態、物
性、外観を評価し、その結果を表１に示した。
６０ｍｍに切断し、これを実施例１と同様にプレス成形
を行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製し
た。上記シ−ト状成形材料について、その断面状態、物
性、外観を評価し、その結果を表１に示した。
【００２７】
【比較例３】体積含有率が１５％であること以外は実施
例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断
し、これを実施例１と同様にプレス成形を行ない、厚さ
３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ−ト
状成形材料について、その断面状態、物性、外観を評価
し、その結果を表１に示した。
例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断
し、これを実施例１と同様にプレス成形を行ない、厚さ
３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ−ト
状成形材料について、その断面状態、物性、外観を評価
し、その結果を表１に示した。
【００２８】
【比較例４】体積含有率が９０％であること以外は実施
例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断
し、これを実施例１と同様にプレス成形を行ない、厚さ
３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ−ト
状成形材料について、その断面状態、物性、外観を評価
し、その結果を表１に示した。
例１と同様のテ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断
し、これを実施例１と同様にプレス成形を行ない、厚さ
３．５ｍｍのシ−ト状成形材料を作製した。上記シ−ト
状成形材料について、その断面状態、物性、外観を評価
し、その結果を表１に示した。
【００２９】
【比較例５】ガラス繊維がポリプロピレン樹脂に５０％
だけ濡らされた状態であること以外は実施例１と同様の
テ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断し、これを実施
例１同様にプレス成形を行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト
状成形材料を作製した。上記シ−ト状成形材料につい
て、その断面状態、物性、外観を評価し、その結果を表
１に示した。
だけ濡らされた状態であること以外は実施例１と同様の
テ−プ状材料を平均長さ２０ｍｍに切断し、これを実施
例１同様にプレス成形を行ない厚さ３．５ｍｍのシ−ト
状成形材料を作製した。上記シ−ト状成形材料につい
て、その断面状態、物性、外観を評価し、その結果を表
１に示した。
【００３０】
【実施例２】実施例１で作製したシ−ト状成形材料を適
当な大きさに切り出し、遠赤外線ヒ−タで２２０℃まで
加熱した後、表面温度６０℃に設定した型に設置し、成
形圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で１分間加圧し、半径５０ｍ
ｍ、肉厚１ｍｍの半球状の成形品を得た。上記成形時の
手間、並びに、上記成形品についてのガラス繊維の分布
状態、静的強度、衝撃強度を評価し、その結果を表２に
示した。
当な大きさに切り出し、遠赤外線ヒ−タで２２０℃まで
加熱した後、表面温度６０℃に設定した型に設置し、成
形圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で１分間加圧し、半径５０ｍ
ｍ、肉厚１ｍｍの半球状の成形品を得た。上記成形時の
手間、並びに、上記成形品についてのガラス繊維の分布
状態、静的強度、衝撃強度を評価し、その結果を表２に
示した。
【００３１】
【比較例６】比較例１で作製したシ−ト状成形材料を用
いて、実施例２と同様に成形し、半球状の成形品を得
た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品についての
ガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評価し、
その結果を表２に示した。
いて、実施例２と同様に成形し、半球状の成形品を得
た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品についての
ガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評価し、
その結果を表２に示した。
【００３２】
【比較例７】テ−プ状材料の平均長さが１０ｍｍである
こと以外は実施例１と同じのガラス繊維とポリプロピレ
ン樹脂とからなるシ−ト状成形材料を実施例２と同一条
件で成形し、半球状の成形品を得た。上記成形時の手
間、並びに、上記成形品についてのガラス繊維の分布状
態、静的強度、衝撃強度を評価し、その結果を表２に示
した。
こと以外は実施例１と同じのガラス繊維とポリプロピレ
ン樹脂とからなるシ−ト状成形材料を実施例２と同一条
件で成形し、半球状の成形品を得た。上記成形時の手
間、並びに、上記成形品についてのガラス繊維の分布状
態、静的強度、衝撃強度を評価し、その結果を表２に示
した。
【００３３】
【比較例８】ガラス繊維の平均長さが２０ｍｍの不織布
マットに不飽和ポリエステル樹脂を含浸させてから半硬
化状態にした成形材料（ガラス繊維の体積含有率４５
％）を表面温度１２０℃に設定した型に設置し、成形圧
力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で２０分間加圧し、半球状の成形
品を得た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品につ
いてのガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評
価し、その結果を表２に示した。
マットに不飽和ポリエステル樹脂を含浸させてから半硬
化状態にした成形材料（ガラス繊維の体積含有率４５
％）を表面温度１２０℃に設定した型に設置し、成形圧
力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で２０分間加圧し、半球状の成形
品を得た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品につ
いてのガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評
価し、その結果を表２に示した。
【００３４】
【比較例９】ガラス繊維の綾織物（経糸５６本／吋、緯
糸２６本／吋）に不飽和ポリエステル樹脂を含浸させた
プリプレグ（ガラス繊維の体積含有率４５％）を表面温
度１２０℃の金型に経緯交互に４層だけ設置し、成形圧
力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で２０分間加圧し、半球状の成形
品を得た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品につ
いてのガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評
価し、その結果を表２に示した。
糸２６本／吋）に不飽和ポリエステル樹脂を含浸させた
プリプレグ（ガラス繊維の体積含有率４５％）を表面温
度１２０℃の金型に経緯交互に４層だけ設置し、成形圧
力１０ｋｇｆ／ｃｍ2 で２０分間加圧し、半球状の成形
品を得た。上記成形時の手間、並びに、上記成形品につ
いてのガラス繊維の分布状態、静的強度、衝撃強度を評
価し、その結果を表２に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【発明の効果】上記で説明したように本発明は、異方性
なく、充分な強度及び弾性率を有し、耐衝撃性にも優れ
た繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト、並びに、低い成形圧力
で容易に製造することが可能な上記繊維強化熱可塑性樹
脂シ−トの製造方法を提供するものである。また、本発
明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは上記のような優れた
特性を有するにもかかわらず、低い成形圧力で容易に成
形することができ、また、得られた成形品は異方性がな
く、高い強度、弾性率及び耐衝撃性を有する。よって、
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは、例えばバンパ
ービーム、ボンネットのフード、シートシェルなどの自
動車部材やバイク、スノーモービル、水上バイクなどの
外板、またバタ材、コンクリートを打ち込むときの型枠
等の建材、桟橋のあて板や構造材の補強材、さらにガー
ドレール、水槽、安全靴の先芯などに適用することがで
きる。このように、当該分野における本発明の意義は大
きく、本発明の効果は極めて大である。
なく、充分な強度及び弾性率を有し、耐衝撃性にも優れ
た繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト、並びに、低い成形圧力
で容易に製造することが可能な上記繊維強化熱可塑性樹
脂シ−トの製造方法を提供するものである。また、本発
明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは上記のような優れた
特性を有するにもかかわらず、低い成形圧力で容易に成
形することができ、また、得られた成形品は異方性がな
く、高い強度、弾性率及び耐衝撃性を有する。よって、
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シ−トは、例えばバンパ
ービーム、ボンネットのフード、シートシェルなどの自
動車部材やバイク、スノーモービル、水上バイクなどの
外板、またバタ材、コンクリートを打ち込むときの型枠
等の建材、桟橋のあて板や構造材の補強材、さらにガー
ドレール、水槽、安全靴の先芯などに適用することがで
きる。このように、当該分野における本発明の意義は大
きく、本発明の効果は極めて大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29B 11/16 B29B 15/08 - 15/14 B29C 70/00 - 70/88 C08J 5/24
Claims (2)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂と強化繊維からなる繊維強
化熱可塑性樹脂シートであって、下記のＡ〜Ｄの要件を
満たし且つ上記熱可塑性樹脂中に上記強化繊維が均一に
分散されていることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂
シート。 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記繊維強化熱可塑性樹脂シート中の上記強化繊維
の体積含有率が３０％乃至８０％であり、 Ｄ．強化繊維の少なくとも７０％が上記熱可塑性樹脂に
より濡らされた状態である。 - 【請求項２】 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
であって、強化繊維と熱可塑性樹脂からなり且つ下記の
Ａ〜Ｄの要件を満たすテープ状材料を作製する工程と、
該テープ状材料を切断し、均一に金型内に分散する工
程、および該金型内で加熱加圧成形する工程とを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートの製造方法。 Ａ．上記強化繊維が実質的に無撚であり、 Ｂ．上記強化繊維の平均繊維長が１０ｍｍ乃至５０ｍｍ
であり、 Ｃ．上記テープ状材料中の上記強化繊維の体積含有率が
３０％乃至８０％であり、 Ｄ．上記テープ状材料中の強化繊維の少なくとも７０％
が上記熱可塑性樹脂により濡らされた状態である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5312183A JP2885038B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5312183A JP2885038B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164439A JPH07164439A (ja) | 1995-06-27 |
| JP2885038B2 true JP2885038B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=18026223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5312183A Expired - Lifetime JP2885038B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 繊維強化熱可塑性樹脂シ−ト及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2885038B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| KR100632164B1 (ko) | 1999-06-28 | 2006-10-11 | 파이버 글라스 저팬 가부시키가이샤 | 섬유-강화 열가소성 수지 성형제품을 제조하기 위한 방법및 그 방법에 의해 제조된 성형제품 |
| JP4988229B2 (ja) * | 2006-03-25 | 2012-08-01 | 帝人テクノプロダクツ株式会社 | 表面平滑性に優れたハイブリッド複合材料とその成形方法。 |
| JP4988230B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-08-01 | 帝人テクノプロダクツ株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートとその製造方法 |
| JP5789933B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2015-10-07 | 東洋紡株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートの圧縮成形方法 |
| KR20160066008A (ko) | 2013-03-11 | 2016-06-09 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 적층 기재 및 그의 제조 방법 |
| JP5858171B2 (ja) | 2013-09-10 | 2016-02-10 | 三菱レイヨン株式会社 | 熱可塑性プリプレグ、積層基材及び成形品 |
| US10919259B2 (en) | 2013-12-06 | 2021-02-16 | Mitsubishi Chemical Corporation | Laminated substrate using fiber-reinforced thermoplastic plastic, and molded product manufacturing method using same |
| KR101867201B1 (ko) | 2014-02-14 | 2018-06-12 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | 섬유 강화 플라스틱 및 그의 제조 방법 |
| JP6547982B2 (ja) * | 2015-03-06 | 2019-07-24 | 国立大学法人 東京大学 | チョップドテープ繊維強化熱可塑性樹脂シート材及びその製造方法 |
| WO2016159365A1 (ja) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 三菱レイヨン株式会社 | 積層体 |
| EP3375588B1 (en) | 2015-08-04 | 2020-11-25 | Mitsubishi Chemical Corporation | Fiber-reinforced plastic and method for producing same |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP5312183A patent/JP2885038B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH07164439A (ja) | 1995-06-27 |
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