JP3110162B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
の多孔質成形品の成形方法に関するものである。本発明
による多孔質成形品は、木材が従来から使用されていた
自動車部品、建築、土木等の産業用資材に広く使用する
ことができる。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題により、南洋材の伐
採が問題視されている。南洋材は、従来から合板に加工
され、バス、トラック等の車両部材、建築、土木等の産
業用資材に大量に使用されており、それに代わる素材の
開発が望まれている。

【０００３】木材代替品として、比較的長い強化繊維と
熱可塑性樹脂から構成されている繊維強化熱可塑性樹脂
成形品は、その特性として軽量かつ、比較的高い強度、
剛性を有していることから注目を集めている。木材代替
品の多くは板状体として使用されるため、その曲げ強
さ、曲げ剛性等の機械的性質と軽量化が重要になる。材
料力学的には、曲げ強さは板厚の２乗、曲げ剛性は板厚
の３乗に比例する。機械的性質の向上と軽量化メリット
を生かす方法として、抄造法（特公昭５２−１２２８３
号公報、特公昭５５−９１１９号公報）によるシート状
成形素材の多孔質成形品の製造方法（特開昭６０−１７
９２３４号公報、特開昭６２−１６１５２９号公報）が
提案されている。

【０００４】シート状成形素材は、抄造技術を応用し
て、直径３〜３０μm 、長さ３〜５０mmの強化繊維と熱
可塑性樹脂粉末を均一に分散して不織材料を製造し、こ
の不織材料を原料とし加熱、加圧を行いさらに冷却して
製造される。多孔質成形品は、このシート状成形素材
が、成形前にマトリックスである熱可塑性樹脂の軟化点
または融点以上に加熱される際に生じるシート膨張を利
用して成形される。

【０００５】抄造法で製造される不織材料は、強化繊維
がモノフィラメント（単一の繊維）の状態で分散してい
るため、非常にかさ高いという性質を示す。不織材料の
厚みは、強化繊維の含有量とその形状、抄造条件により
異なるが、シート状成形素材として一般的に用いられる
空隙を除去したシートに比べ１０倍程度の厚みを有して
いる。シート状成形素材は、加熱により、熱可塑性樹脂
の強化繊維に対する結合力が弱まるため、強化繊維の残
留応力が解放され、元に戻ろうとするスプリングバック
により膨張する。

【０００６】この膨張したシート状成形素材を、成形型
内に挿入し、膨張したシート厚み以下で、かつ内包する
空隙を残す範囲にクリアランスを設定し、目的とする膨
張倍率を得る条件で加圧して冷却成形することにより、
多孔質成形品を製造する。多孔質成形品は、膨張により
面積当りの強度、弾性率は低下するが、板厚の増加によ
り製品の曲げ強さ、曲げ剛性は改善される。

【０００７】しかし、上記の方法で成形された多孔質成
形品では、以下に述べるように外観性状が低下し、機械
的性質の改善も十分とはいえない。従来の多孔質成形品
の成形方法の一例を図３に示した。シート状成形素材９
は、一般的には遠赤外線加熱炉１０内で熱可塑性樹脂の
軟化点または融点以上に加熱される。シート状成形素材
の膨張は、最初に加熱されるシートの表面から始まり次
第に熱が板厚中心部におよぶにつれて全体的に膨張す
る。しかし膨張によりシート内部には断熱空気層が形成
されるため、熱伝導率が低下する。このため、シート膨
張の度合いは不均一になり易く、表面付近が大きくなり
内部が小さくなる（１２，１３）。また、シート状成形
素材は、無負荷の状態で膨張するため、表面部に凹凸１
４が生じる。表面部の凹凸は、シート状成形素材中の強
化繊維がランダム配向しており、スプリングバックがシ
ート内で不均一に発生するために生じる。さらに、シー
ト表面では、強化繊維がスプリングバックにより露出１
５すると共に、熱可塑性樹脂がシートの熱伝導率の低下
に伴う局部加熱により劣化するため、外観が著しく悪化
する。この膨張したシート状成形素材１１の両面に板状
体３を積層し、冷却プレス盤７内に挿入し、クリアラン
スを膨張したシートの厚み以下に設定し、目的とする膨
張倍率を得る条件で加圧、冷却成形し、板状体を取り外
すことにより、多孔質成形品１６を製造する。

【０００８】この従来の成形方法では、加熱されたシー
ト状成形素材中の熱可塑性樹脂の流動はあまり期待でき
ず、結果として、多孔質成形品の外観が膨張した加熱シ
ートの外観を受け継ぐため、シート表面の凹凸によるし
わ１７、強化繊維の露出１５、熱可塑性樹脂の熱劣化に
よる外観低下が生じる。さらにシート膨張は、表面付近
が大きくなり内部が小さくなるため、製品が曲げられる
場合に引張り、圧縮の荷重が加わる表面部が、機械的に
弱い構造になり機械的性質が低下する。

【０００９】外観と機械的性質の低下は、シート状成形
素材の加熱膨張の悪影響を受けたものであるが、この傾
向はシートの初期厚みが厚くなるに従って増幅されるた
め、多孔質成形品の厚みは制限され、用途が制約され
る。

【００１０】更に、本発明者らは、多孔質成形品の意匠
性の向上及び成形品の用途拡大を意図して成形品表面に
化粧模様の装飾処理を施すために、化粧模様の凹凸加工
（以下、シボ加工という）を施した板状体を用いる成形
方法を試みた。即ち、図３の加熱により膨脹したシート
状成形素材１１の両面に重ね合わせる板状体３の一方
を、表面にシボ加工を施した板状体とするものである。

【００１１】しかしながら、このシボ加工した板状体を
重ね合わせる場合においても、上記した外観と機械的性
質の低下の問題に加えて、特にシート表面の外観低下に
よってシボ加工した板状体から成形品表面への良好な化
粧模様の転写が得られ難い問題点が認められた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した外
観改良と機械的性質の向上を目的とした繊維強化熱可塑
性樹脂多孔質成形品の成形方法を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の通りである。 （１）抄造法による強化繊維と熱可塑性樹脂からなる不
織材料の片面または両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層
した後、この不織材料の両面に板状体を重ね合わせて熱
可塑性樹脂の融点または軟化点以上に加熱して熱可塑性
樹脂が溶融した状態で加圧した後、熱可塑性樹脂が溶融
した状態のままで加圧を除去して不織材料を強化繊維の
スプリングバックにより膨張させ、不織材料の膨張厚み
以下で、かつ内包する空隙を残す範囲に加圧、冷却して
成形した後、板状体を取り外すことを特徴とする繊維強
化熱可塑性樹脂多孔質成形品の成形方法。 （２）不織材料の両面に重ね合わせた板状体の少なくと
も一方に、化粧模様の凹凸加工（シボ加工）を施してな
る上記（１）記載の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品
の成形方法。 （３）熱可塑性樹脂フィルムが、３〜３０体積％の無機
フィラーを含有した熱可塑性樹脂フィルムである上記
（１）または（２）記載の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質
成形品の成形方法。

【００１４】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形品の成
形方法の一例を図１に示した。抄造法により製造された
強化繊維と熱可塑性樹脂からなる不織材料１の好ましく
は両面に熱可塑性樹脂フィルム２を積層し、さらにこの
フィルム２を積層した不織材料１の両面に板状体３を重
ね合わせて加熱プレス盤４内に挿入し、熱可塑性樹脂が
溶融するまで加熱する。熱可塑性樹脂が溶融するまで加
熱された後、強化繊維の間に熱可塑性樹脂を含浸させる
ため、繊維破損が生じない圧力で加圧を行う（５）。つ
づいて、熱可塑性樹脂が溶融している状態のままで加圧
を除去し、不織材料を強化繊維のスプリングバックによ
り膨張させ（６）、膨張した不織材料と熱可塑性樹脂フ
ィルムおよび板状体を重ね合わせた状態で、冷却プレス
盤７内に挿入し、クリアランスを膨張した不織材料の厚
み以下で、かつ内包する空隙を残す範囲に設定して、目
的とする膨張倍率を得る条件で加圧、冷却して成形し、
板状体を取り外すことにより、多孔質成形品８を成形す
る。

【００１５】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
成形品に化粧模様を付与しようとするものである。図に
おいて図１と共通の符号は、同一のものを示すのでその
説明は省略する。この例では熱可塑性樹脂フィルム２を
積層した不織材料１の両面に重ね合わせる板状体とし
て、一方（図２の上方の）の板状体３Ａの不織材料１側
の表面に、化粧模様の凹凸加工（シボ加工）を施したも
のを用い、他方（下方の）の板状体３Ｂを平滑面を有す
るものとしたことを特色とする。その他の部材および操
作は図１と全く同様である。この場合には一方の板状体
３Ａから成形品表面に化粧模様が転写された多孔質成形
品が得られる。なお、板状体の両方に化粧模様を付与す
ることも可能である。

【００１６】不織材料の原料となる強化繊維としては、
ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維のほかに無機繊維、有
機繊維が用いられる。強化繊維の形状は、直径が取り扱
いの容易さと経済的な観点により３μm 以上で、十分な
強度を発現させるために３０μm 以下にすることが好ま
しく、繊維長は強度発現の観点から３mm以上で、均一な
分散が可能な５０mm以下にすることが望ましい。また強
化繊維は、水中での良好な分散を目的として親水性を向
上するために水溶性高分子、湿潤剤で、強度発現を目的
として熱可塑性樹脂との接着性を向上するためにシラン
カプリング剤等で、表面処理を行うことが望ましい。

【００１７】熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリ
ロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重
合体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセター
ル、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、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポ
リフェニレンスルフィド等の樹脂であり、またこれらの
２種類またはそれ以上の混合物をも含み、これらに一般
的に用いられる可塑剤、熱安定剤、光安定剤、充填材、
染顔料、耐衝撃剤、増量材、核剤、加工助剤等を添加す
ることもできる。熱可塑性樹脂の形状は、ペレット、パ
ウダー、フレーク、繊維状のものを適宜選択して使用す
る。

【００１８】強化繊維の含有量は、スプリングバックに
よる安定した膨張が生じる１０体積％以上で、強化繊維
と熱可塑性樹脂との接着が可能で多孔質成形品としての
機械的性質を十分発現する４０体積％以下とすることが
望ましい。

【００１９】不織材料に積層する熱可塑性樹脂フィルム
は、芯部の繊維強化熱可塑性樹脂と融着して多孔質成形
品を形成する必要があるため、不織材料の熱可塑性樹脂
と同じものを用いるのが一般的である。但し、表層部に
外観改良以外の耐熱性、表面硬度、耐摩耗性等の向上を
必要とする場合は、目的に応じた熱可塑性樹脂、異なる
樹脂との混合物、異なる樹脂フィルムからなる積層フィ
ルム、さらに無機フィラーを添加した熱可塑性樹脂フィ
ルムを、不織材料の熱可塑性樹脂の融点、相溶性等を考
慮して用いてもよい。

【００２０】熱可塑性樹脂フィルムに添加する無機フィ
ラーとしては、炭酸カルシウム、タルク等の微粒子状フ
ィラー、マイカ等のフレーク状フィラー、チョップドガ
ラス繊維、ロックウール繊維等の繊維状フィラーを用い
る。無機フィラーは、強度発現を目的として熱可塑性樹
脂との接着性を向上するためにシランカプリング剤等
で、表面処理を行うことが望ましい。無機フィラーは、
成形品用途に応じて適宜選択する。より平滑な成形品外
観が必要な場合は、直径２〜１０μm の微粒子状フィラ
ーを使用することが好ましく、成形品表面の強度を向上
させるためには、フィラーの補強効果の発現を目的とし
て、アスペクト比（繊維長／繊維径）の大きな直径３〜
３０μm 、長さ３〜１０mmの繊維状フィラーを用いるこ
とが望ましい。さらに、両者の特徴を生かす意味で、こ
れらの無機フィラーを混合して用いてもよい。また、こ
のような無機フィラー含有熱可塑性樹脂フィルムと熱可
塑性樹脂フィルムの積層フィルムを用いてもよい。無機
フィラーの添加量は、熱可塑性樹脂を強化する目的から
３体積％以上に、安定したフィルム成形が可能な３０体
積％以下とする。熱可塑性樹脂フィルムの厚みもまた
は、成形品の用途により、０．０３〜１mmの範囲から適
宜選択する。

【００２１】板状体としては、シート状成形素材の製造
工程と同様のものを使用する。シート状成形素材を製造
する場合は、不織材料の両面に鏡板と称する平滑表面を
有する板状体を重ね合わせ、熱可塑性樹脂の融点または
軟化点以上に加熱した後、加圧することにより強化繊維
の間に熱可塑性樹脂を含浸させ、さらに冷却して強化繊
維と熱可塑性樹脂の良好な接着を発現させる。鏡板の材
質は、加熱温度に耐えうるものであれば良く金属、無機
物、樹脂製のものが挙げられる。これらの鏡板は、熱可
塑性樹脂が溶融状態では融着するが、非溶融状態では接
着しない性質を有する必要があり、シート状成形素材の
離型性を考慮してテフロン樹脂等のコーティングを施し
たり、シリコン等の離型剤処理が行われる場合もある。
なお、成形品表面に化粧模様を転写する場合には、この
板状体として少なくとも一方に、木目、皮模様等の化粧
模様のシボ加工を施したものを使用する。

【００２２】本発明では、不織材料の熱可塑性樹脂が溶
融するまで加熱された後、強化繊維の間に熱可塑性樹脂
の含浸を実施するため、繊維破損が生じない圧力で加圧
を行う。この工程で強化繊維と熱可塑性樹脂の濡れ性を
向上することにより、多孔質成形品を構成する強化繊維
の交差点が熱可塑性樹脂で効率よく接着されて、成形品
の良好な強度を発現させることができる。

【００２３】つづいて、熱可塑性樹脂が溶融している状
態で、加圧を除去する。不織材料は、強化繊維のスプリ
ングバックにより膨張する。抄造法で製造される不織材
料は、強化繊維がモノフィラメント（単一の繊維）の状
態で分散しているため、スプリングバックにより大きく
膨張する。また、不織材料は加熱、加圧により均一に加
熱されており、熱可塑性樹脂の劣化は発生せず、膨張も
均一なものとなる。

【００２４】不織材料中の熱可塑性樹脂は、加圧時に強
化繊維の間に含浸するが、それと同時に板状体との界面
に浸み出し、界面に存在していたフィルムの溶融樹脂と
相まって、両者を強固に融着する。不織材料の表面が板
状体の表面に拘束された状態で膨張するため、シート表
面の凹凸が発生せず、両者の界面では樹脂量が多くな
り、強化繊維が樹脂に覆われた状態の樹脂リッチ層が形
成される。この樹脂リッチ層の形成は、また板状体表面
の化粧模様の良好な転写に役立つ。熱可塑性樹脂フィル
ムの積層は、不織材料の強化繊維が３０体積％以上の高
含有量の場合、浸み出してくる熱可塑性樹脂量が少なく
なるため、安定した樹脂リッチ層を形成する効果を発揮
する。

【００２５】他方、不織材料にシボ加工を施した板状体
を重ね合わせることは、平滑面を有する板状体を重ね合
わせた場合に比べて、成形品の外観改良において有益な
効果がある。板状体の凹凸形状により、加圧時に不織材
料の強化繊維の動きが抑えられ、熱可塑性樹脂の界面へ
の浸み出しが促進され、安定した樹脂リッチ層の形成に
役立つ。また、不織材料の膨脹の際には、凹凸形状がア
ンカーとして働き、不織材料表面と板状体表面の拘束状
態が改善される利点もある。

【００２６】図１および図２では、不織材料の両面に熱
可塑性樹脂フィルムを積層した場合の成形方法について
述べたが、積層方法は成形品用途に応じて適宜設定す
る。つまり、熱可塑性樹脂フィルムを不織材料の片面に
積層してもよく、異なる熱可塑性樹脂フィルムを不織材
料の両面に積層してもよい。

【００２７】本発明において、不織材料の加熱、加圧、
解圧、冷却工程を連続的に実施するダブルベルトコンベ
ア式連続プレスを使用することは、生産性の観点から非
常に有効である。その成形方法の一例を図４に示した。
ダブルベルトコンベア式連続プレス１８は、一対の無端
ベルト１９からなり、それぞれが回転ドラム２０，２１
により張設されている。回転ドラムの間には油圧ラム２
２に連結したローラーチェーンが２３，２４，２５が無
端ベルトと隣接するように設置されており、無端ベルト
の間隔と加圧力の制御が行われている。また、ローラー
チェーン２３，２４の内部には加熱盤２６、ローラーチ
ェーン２５の内部には冷却盤２７が設置されている。

【００２８】不織材料１の両面に熱可塑性樹脂フィルム
２を積層し、回転ドラム２０に沿わせて挿入する。無端
ベルトはローラーチェーン２４に達するまで徐々に間隔
が狭められており、不織材料および熱可塑性樹脂フィル
ムはローラーチェーン２３により、熱可塑性樹脂が溶融
するまで加熱される。さらに、ローラーチェーン２４に
より、熱可塑性樹脂が溶融した状態で、強化繊維の間に
熱可塑性樹脂を含浸させるために、繊維破損の生じない
圧力で加圧される。この後無端ベルトは、ローラーチェ
ーン２４から回転ドラム２１に達するまで、不織材料の
スプリングバックによる膨張厚み以下で、間隔が広くな
るように張設されている。不織材料は、ローラーチェー
ン２４を通過した直後から膨張する。途中、ローラーチ
ェーン２５により冷却され、回転ドラム２１のところで
無端ベルトから離れ、本発明の多孔質成形品８が連続的
に成形される。

【００２９】ダブルベルトコンベア式連続プレスを使用
した場合は、一対の無端ベルトが板状体の役割を果た
す。無端ベルトとしては、通常スチールベルト等の金属
ベルトが使用されるが、加熱温度に耐えうるものであれ
ば樹脂製でもよく、さらに多孔質成形品との離型性を考
慮してテフロン樹脂等のコーティングを施したり、シリ
コン等の離型剤処理を行ってもよい。

【００３０】この方法においても、ローラーチェーン２
４の加圧時に不織材料中の熱可塑性樹脂が無端ベルトと
の界面に浸み出し、界面に存在しているフィルムの溶融
した熱可塑性樹脂と相まって、両者を強固に融着する。
この後、不織材料が無端ベルトに拘束された状態で均一
膨張するため、図１の成形方法と同様に、良好な機械的
性質と外観を有する多孔質成形品が得られる。

【００３１】本発明の多孔質成形品では、不織材料の加
熱、加圧により、強化繊維と熱可塑性樹脂の濡れ性を向
上させ、均一な膨張において強化繊維の交差点が熱可塑
性樹脂で効率よく接着させて、機械的性質を改善した。
また、不織材料中の熱可塑性樹脂が、加圧時に強化繊維
の間に含浸するのと同時に板状体との界面に浸み出し、
界面に存在しているフィルムの溶融した熱可塑性樹脂と
相まって、両者を強固に融着する。不織材料の表面が板
状体の表面に拘束された状態で膨張し、両者の界面は安
定した樹脂リッチ層となるため、しわ、強化繊維の露出
がなく、良好な外観が得られる。さらに、無機フィラー
含有熱可塑性樹脂フィルムを積層した場合は、多孔質成
形品の表層がフィラーにより強化されるため、表面硬
度、耐摩耗性等が同時に改良される。

【００３２】本発明では、多孔質成形品の厚みの許容範
囲も従来法に比べて広がり、機械的性質の向上と軽量化
メリットを生かした繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品
の成形方法として有益な結果が得られる。

【００３３】

【実施例】

実施例１ 強化繊維として直径１０μm 、長さ１３mmのガラス繊維
と、熱可塑性樹脂として、直径３mmの球状ペレットを機
械粉砕し、その粉砕品をふるい分けにより７０mesh（開
口径０．２１２mm）から１０mesh（開口径１．７mm）ま
でに分級したポリプロピレン樹脂粉末を用いて、抄造法
によりガラス繊維含有量４５重量％（２２．３体積％）
とポリプロピレン樹脂５５重量％（７７．７体積％）の
組成で、目付け量が１１００g/m ² の不織材料を製造し
た。

【００３４】不織材料を６００×２０００mmに切断して
７枚積層し、その両面にポリプロピレン樹脂フィルム
（厚み：５０μm ）を１枚積層した。さらに、この積層
体の両面に板状体としてステンレス鋼製鏡板を重ね合わ
せて、図１に示した成形方法で板状の多孔質成形品を成
形した。積層体を、２１０℃に温度設定された加熱プレ
ス盤内に挿入し、圧力２kgf/cm² の加圧下で不織材料の
中心部温度が１９０℃以上に昇温するまで、約７分間予
熱した。この温度で、ポリプロピレン樹脂は十分溶融し
ていた。つづいて、圧力５kgf/cm² で、１分間加圧し、
さらに積層体を冷却プレス盤に挿入し不織材料の厚みが
１２mmになるようにプレス盤のクリアランスを設定し
て、約５分間冷却することにより多孔質成形品を成形し
た。加熱加圧後の積層体は、加熱盤から冷却盤に移動さ
れる短時間で、強化繊維のスプリングバックにより直ち
に膨張し始め、その膨張厚みは約２０mmであった。ま
た、加熱加圧後の不織材料と鏡板は非常に強固に融着し
ており、不織材料の表面が鏡板の表面に拘束された状態
で膨張していることが確認された。冷却後、鏡板を取り
外し板厚１２mmの板状多孔質成形品を得た。

【００３５】多孔質成形品は、表面が樹脂リッチでし
わ、強化繊維の露出がなく、良好な外観を呈していた。
また、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡観察により、多孔質
成形品内部の強化繊維の交差点が熱可塑性樹脂で効率よ
く接着され、均一な膨張が実施されていることが確認さ
れた。多孔質成形品から幅７０mm、長さ２００mmの試験
片を採取し、スパン１５０mmの３点曲げ試験を行った。
結果を、表１に示した。

【００３６】実施例２ 実施例１の不織材料を３００×３００mmに切断して７枚
積層し、その両面にポリプロピレン樹脂フィルム（厚
み：５０μm ）を１枚積層した。さらに、この積層体の
両面に木目模様のシボ加工を施したスチール製板状体
と、皮模様のシボ加工を施したスチール製板状体を重ね
合わせて、図２に示す方法でかつ実施例１と同一条件で
板厚１２mmの板状多孔質成形品を成形した。

【００３７】多孔質成形品は、表面が樹脂リッチでし
わ、強化繊維の露出がなく、板状体の化粧模様が成形品
に転写された良好な外観を呈していた。また、光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡観察により、多孔質成形品内部の強
化繊維の交差点が熱可塑性樹脂で効率よく接着され、均
一な膨張が実施されていることが確認された。多孔質成
形品から幅７０mm、長さ２００mmの試験片を採取し、ス
パン１５０mmの３点曲げ試験を行った。結果を、表１に
示した。

【００３８】実施例３ 実施例１の不織材料を６００×２０００mmに切断して７
枚積層し、その両面に直径２μm の微粒子状無機フィラ
ーであるタルクが４０重量％添加されたポリプロピレン
樹脂フィルム（厚み：０．４mm）を１枚積層した。さら
に、この積層体の両面に板状体としてステンレス鋼製鏡
板を重ね合わせて、実施例１と同様に板厚１２mmの板状
多孔質成形品を成形した。

【００３９】多孔質成形品は、表面がタルク含有ポリプ
ロピレン樹脂層で完全に覆われ、しわ、強化繊維の露出
がなく、良好な外観を呈していた。また、光学顕微鏡、
走査電子顕微鏡観察により、多孔質成形品内部の強化繊
維の交差点が熱可塑性樹脂で効率よく接着され、均一な
膨張が実施されていることが確認された。多孔質成形品
から幅７０mm、長さ２００mmの試験片を採取し、スパン
１５０mmの３点曲げ試験を行った。結果を、表１に示し
た。

【００４０】実施例４ 実施例１の不織材料を３００×３００mmに切断して７枚
積層し、その片面に実施例３で使用したタルク含有ポリ
プロピレン樹脂フィルムを１枚積層した。さらに、この
積層体のフィルム積層側に木目模様のシボ加工を施した
スチール製板状体を重ね合わせて、他面には板状体とし
て平滑面を有するステンレス鋼製鏡板を重ね合わせて、
実施例２と同様に板厚１２mmの板状多孔質成形品を成形
した。

【００４１】多孔質成形品では、フィルム積層を行った
表面はタルク含有ポリプロピレン樹脂層で完全に覆わ
れ、フィルム積層を行わなかった表面も樹脂リッチで、
両表面とも、しわ、強化繊維の露出がなく、成形品表面
の片面は板状体の化粧模様が、他面は板状体の鏡面が転
写され良好な外観を呈していた。また、光学顕微鏡、走
査顕微鏡観察により、多孔質成形品内部の強化繊維の交
差点が熱可塑性樹脂で効率よく接着され、均一な膨張が
実施されていることが確認された。多孔質成形品から幅
７０mm、長さ２００mmの試験片を採取し、スパン１５０
mmの３点曲げ試験を行った。結果を、表１に示した。

【００４２】参考例１ 実施例１の不織材料を６００×２０００mmに切断して７
枚積層し、その両面に板状体としてステンレス鋼製鏡板
を重ね合わせて、空隙を除去した板状成形品を成形し
た。積層体を、２１０℃に温度設定された加熱プレス盤
内に挿入し、圧力２kgf/cm² の加圧下で不織材料の中心
部温度が１９０℃以上に昇温するまで、約７分間予熱し
た。つづいて、圧力５kgf/cm² で、１分間加圧し、さら
に積層体を冷却プレス盤に挿入し、圧力５kgf/cm² で約
５分間、加圧、冷却することにより板状成形品を成形し
た。この場合は、プレス盤のクリアランス設定は行わ
ず、加熱加圧と同様に、不織材料が直接加圧された状態
で冷却成形した。冷却後、鏡板を取り外し板厚６．１mm
の板状成形品を得た。

【００４３】板状成形品は、表面が樹脂リッチでしわ、
強化繊維の露出がなく、良好な外観を呈していた。ま
た、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡観察により、成形品内
部の強化繊維が均一に分散しており、その間には熱可塑
性樹脂が十分含浸していることが確認された。成形品か
ら幅７０mm、長さ２００mmの試験片を採取し、スパン１
５０mmの３点曲げ試験を行った。結果を、表１に示し
た。

【００４４】比較例１ 参考例１で成形された板状成形品を成形素材として、図
３に示した従来の方法により多孔質成形品を成形した。
参考例１の成形品を６００×６００mmに切断し、遠赤外
線加熱炉により表面温度が２２０℃に昇温するまで約７
分間加熱した。この際、成形素材は表面付近が大きく膨
張し、内部は十分加熱されていない状態であり、膨張後
の厚みは約１５mmであった。また、表面部には凹凸が発
生し、ガラス繊維がスプリングバックにより露出し、ポ
リプロピレン樹脂が局部加熱により熱劣化していること
が確認された。加熱された成形素材の両面に実施例２で
使用した木目模様のシボ加工が施されたスチール製板状
体と、皮模様のシボ加工が施されたスチール製板状体を
重ね合わせて、冷却プレス盤に挿入し厚みが１２mmにな
るようにプレス盤のクリアランスを設定し、約５分間冷
却することにより多孔質成形品を成形した。冷却後、鏡
板を取り外し板厚１２mmの板状多孔質成形品を得た。

【００４５】この多孔質成形品外観は、加熱された成形
素材の外観を受け継ぐため、表面凹凸によるしわ、強化
繊維の露出、熱可塑性樹脂の熱劣化が生じており、板状
体から成形品表面への良好な化粧模様の転写は得られな
かった。また、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡観察によ
り、多孔質成形品内部の膨張状態は表面付近が非常に大
きく膨張し、中心部はもとの成形素材同様ほとんど膨張
していないことが確認された。この中心層は、成形素材
の初期厚みの約５０％で、３．２mmの厚みを有してい
た。多孔質成形品から幅７０mm、長さ２００mmの試験片
を採取し、スパン１５０mmの３点曲げ試験を行った。結
果を、表１に示した。

【００４６】実施例の多孔質成形品は、ガラス繊維の交
差点がポリプロピレン樹脂で効率よく接着され、均一な
膨張が実施されているため良好な機械的性質が得られ
た。面積当りでの強度、弾性率は参考例１の膨張してい
ない成形品に比べて低下しているが、製品としての曲げ
強さ（曲げ荷重）、曲げ剛性（弾性勾配）は改善されて
いる。この結果は、曲げ強さが製品板厚の２乗、曲げ剛
性が板厚の３乗に比例することによるもので、特に剛性
の向上が著しいことが確認された。

【００４７】実施例の多孔質成形品では、積層された熱
可塑性樹脂フィルムの種類による曲げ特性への明らかな
影響は見られなかった。多孔質成形品の曲げ特性は、そ
の大部分を占める繊維強化熱可塑性樹脂層により影響を
受け、見かけ密度に相関が認められた。

【００４８】比較例１は、実施例、参考例１に比べて機
械的性質が低下していることが確認された。比較例１の
多孔質成形品では、表面付近の膨張が非常に大きく、中
心部はほとんど膨張していない構造を示していた。その
ため、製品が曲げられる場合に引張り、圧縮の荷重が加
わる表面部が、機械的に弱い構造になり機械的性質が低
下する。この方法の多孔質成形品で良好な機械的性質を
発現させるためには、シート状成形素材の加熱膨張の悪
影響を避ける必要があり、シート状成形素材の初期厚み
を約３mm以下にすることが望ましい。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【発明の効果】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂の機械
的性質の向上と軽量化メリットを生かす方法として、抄
造法による多孔質成形品の成形方法を提供するものであ
る。本発明により、多孔質成形品の機械的性質と外観が
改良され、成形品厚みの許容範囲も従来法に比べて広が
るため、木材代替品等の用途に有益な結果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品の
成形方法の一例を示す概略図。

【図２】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品の
成形方法の他の例を示す概略図。

【図３】従来の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品の成
形方法の一例を示す概略図。

【図４】本発明においてダブルベルトコンベア式連続プ
レスを使用した例を示す概略図。

【符号の説明】

１ 不織材料 ２ 熱可塑性樹脂フィルム ３ 板状体 ４ 加熱プレス盤 ３Ａ シボ加工を施した板状体 ３Ｂ 平滑面を有する板状体 ５ 熱可塑性樹脂が溶融した状態で加圧された不織材
料 ６ 強化繊維のスプリングバックにより均一に膨張し
た不織材料 ７ 冷却プレス盤 ８ 本発明の多孔質成形品 ９ シート状成形素材 １０ 遠赤外線加熱炉 １１ 加熱されたシート状成形素材 １２ 膨張の大きい部分 １３ 膨張の小さい部分 １４ シート表面部の凹凸 １５ 強化繊維のスプリングバックによる露出 １６ 多孔質成形品 １７ 成形品表面のしわ １８ ダブルベルトコンベア式連続プレス １９ 無端ベルト ２０．２１ 回転ドラム ２２ 油圧ラム ２３，２４，２５ ローラーチェーン ２６ 加熱盤 ２７ 冷却盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 隆夫 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化 株式会社 四日市総合研究所内 (56)参考文献 特開 平１−223133（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 31/20 B29C 67/14 B32B 5/28

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抄造法による強化繊維と熱可塑性樹脂か
   らなる不織材料の片面または両面に熱可塑性樹脂フィル
   ムを積層した後、この不織材料の両面に板状体を重ね合
   わせて熱可塑性樹脂の融点または軟化点以上に加熱して
   熱可塑性樹脂が溶融した状態で加圧した後、熱可塑性樹
   脂が溶融した状態のままで加圧を除去して不織材料を強
   化繊維のスプリングバックにより膨張させ、不織材料の
   膨張厚み以下で、かつ内包する空隙を残す範囲に加圧、
   冷却して成形した後、板状体を取り外すことを特徴とす
   る繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品の成形方法。
2. 【請求項２】 不織材料の両面に重ね合わせた板状体の
   少なくとも一方に、化粧模様の凹凸加工（シボ加工）を
   施してなる請求項１記載の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質
   成形品の成形方法。
3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂フィルムが、３〜３０体積
   ％の無機フィラーを含有した熱可塑性樹脂フィルムであ
   る請求項１または２記載の繊維強化熱可塑性樹脂多孔質
   成形品の成形方法。