JP3410462B2 - 長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びそれによる製造物 - Google Patents

長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びそれによる製造物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】［技術分野］ 本発明は、自動車部品、家電製品、産業資材、土木資
材、日用品等に適した長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の
製造方法に関する。これらの成形体には、高強度、高剛
性とともに良好な表面外観性が要求される。また、本発
明は、上記新規な製造方法によって得られた安全靴用先
芯などの成形体にも関する。
【０００２】［背景技術］ 従来より、長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の成形方法と
して、連続繊維のシートあるいはチョップドガラス繊維
マットに溶融した熱可塑性樹脂を含浸したシート（以
下、ＧＭＴと言う。）を用いることが知られている。こ
の方法では、ＧＭＴは、成形体に合わせて型取りされ、
これを再加熱溶融させてプレス成形が行われている。
【０００３】しかしながら、このＧＭＴを使用して成形
すると、ガラス繊維への熱可塑性樹脂の含浸が劣るた
め、得られた成形体の機械的強度と表面外観性が劣ると
いう問題を有していた。また、ＧＭＴを加熱溶融させる
と、ＧＭＴが厚み方向に膨張するという現象が生じ、こ
の膨張により加熱した際の熱がＧＭＴ内部まで伝わらな
いため加熱効率が劣るという問題も有していた。
【０００４】このような樹脂含浸性による問題を解決す
るため、特開平７−１６４４３９号には、ホットスタン
ピング成形や高速圧縮成形用の材料としての成形シート
が開示されている。この成形シートは、長繊維強化熱可
塑性樹脂基材を散布堆積させ、次いで、加熱加圧下に成
形することによって製造されている。
【０００５】更に、特開平７−１８４７０４号や、特開
平１１−５６４１０号には、このような成形シートを用
いて成形した安全靴用先芯が開示されている。
【０００６】しかしながら、特開平７−１６４４３９号
に記載された成形体の製造方法では、長繊維強化熱可塑
性樹脂基材を作成する工程、シート化する工程、シート
をプレス成形するために再溶融させる工程と、３回の加
熱工程を必要とする。このため、エネルギー消費等の観
点から好ましくなく、また使用された熱可塑性樹脂は熱
劣化を受けやすい。
【０００７】また、シート化する工程では通常トリムロ
スを生じ、材料の歩留まりを低下させる。更に、プレス
成形では、シートの大きさを成形型に合わせるためにシ
ートの型取り（ブランキング）をする必要があり、それ
によりブランキングロスを生じる。更に、これは生産効
率を低下させるとともに、作業効率も低下させる。
【０００８】したがって、特開平７−１８４７０４号
や、特開平１１−５６４１０号に記載された安全靴用の
先芯では、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｔ ８１０１（革製
安全靴）に規定される、Ｌ種、Ｓ種の機械的強度を満た
すことはどうやら可能である。しかし、前記シートを用
いて成形を行うため、結果として生産性や経済性が劣る
ものであった。
【０００９】このような事情に鑑み、本発明の目的は、
長繊維強化熱可塑性樹脂基材に剪断を加えずに効率よく
加熱して、樹脂の熱劣化が実質上なく、高強度の長繊維
強化熱可塑性樹脂成形体を製造できる新規な方法を提供
する。本発明の別の目的は、上記新規な方法によって得
られる安全靴用先芯などの長繊維強化熱可塑性樹脂成形
体を提供することにある。
【００１０】［発明の開示］ 本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、
繊材状又はテープ状形態をなす長繊維強化熱可塑性樹脂
基材を散布堆積させる基材供給工程と、上記堆積した長
繊維強化熱可塑性樹脂基材に加熱ガスを通過させて上記
長繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱溶融し溶融塊を形成
する溶融塊形成工程と、上記溶融塊を成形型に供給しプ
レス成形して成形体に成形する成形工程とを含むことを
特徴とする。
【００１１】本発明によれば、繊材状又はテープ状形態
をなす長繊維強化熱可塑性樹脂基材を散布堆積させ、嵩
高に堆積した上記長繊維強化熱可塑性樹脂基材の隙間又
はギャップを通して加熱ガスを通過させることにより、
長繊維強化熱可塑性樹脂基材を速やかにかつ均一に加熱
溶融して溶融塊を形成することができる。かくして、こ
の溶融塊をそのままプレス成形することにより、含有繊
維長が長いために、強度が高く、かつ外観が良好な成形
体を得ることができる。また、本発明では、長繊維強化
熱可塑性樹脂基材の製造後における樹脂の溶融が１回で
すむため、エネルギー消費のコストを低減でき、作業性
が向上し、かつ樹脂の熱劣化を抑制することができる。
【００１２】本発明においては、上記長繊維強化熱可塑
性樹脂基材を堆積させたときの嵩密度をρ1とし、上記
基材の真密度をρ0としたとき、以下の式を満足するこ
とが好ましい。 １／１００≦ρ1／ρ0≦１／２
【００１３】基材が上記式を満足する場合は、基材の堆
積物は適度に嵩高になり、加熱ガスは、基材を通じて効
率的に通過でき、加熱を短時間に行うことができる。な
お、上記嵩密度ρ1とは、基材の長さよりも十分に大き
な内径を有する容器に基材をできるだけランダムに散
布、堆積させたときの基材の密度を意味する。また、真
密度ρ0（理論密度）とは、基材自体の密度を意味す
る。
【００１４】また、本発明において使用される上記長繊
維強化熱可塑性樹脂基材は、以下のａ）〜ｄ）の特徴を
有することが好ましい。 ａ）平均径が０．１〜１．５ｍｍの繊材状形態である、 ｂ）強化繊維含有率が１５〜８０ｖｏｌ％である、 ｃ）平均長Ｌが１０〜５０ｍｍである、 ｄ）平均径をＤとしたときのＬ／Ｄが１５〜１００であ
る。
【００１５】長繊維強化熱可塑性樹脂基材が、上記特徴
を有する場合、該基材が細くて針状のものとなり、その
堆積物は容易に嵩高になるので、加熱ガスは基材中をス
ムーズに通り、基材は均一にかつ迅速に加熱されること
になる。
【００１６】更に、上記堆積した長繊維強化熱可塑性樹
脂基材に加熱ガスを通過させて該基材を溶融した後、得
られる溶融物を押圧して上記溶融塊を形成することが好
ましく、これによって溶融塊を表面積を小さくできるの
で、溶融塊が冷却固化するのを遅延することができる。
【００１７】また、上記溶融塊中の平均繊維長が、基材
中のその元の長さの９５％以上を保持するように上記溶
融塊を形成することが好ましく、これによって得られる
長繊維強化熱可塑性樹脂成形体、例えば安全靴用先芯な
どの機械的強度を向上させることができる。
【００１８】更にまた、上記成形体中の平均繊維長が、
基材中のその元の長さの９０％以上を保持するように、
上記溶融塊形成工程及び上記成形工程を行うことが好ま
しく、これによって得られる安全靴用先芯などの長繊維
強化熱可塑性樹脂成形体の機械的強度を向上させること
ができる。
【００１９】更にまた、上記堆積した長繊維強化熱可塑
性樹脂基材に通過させる加熱ガスとして、空気及び／又
は不活性ガスを用いることが好ましい。空気は、コスト
的理由から、有利に使用され、また、Ｎ2、Ａｒ、ＣＯ2
等の不活性ガスを用いる場合には熱可塑性樹脂の酸化に
よる劣化を抑制することができる。
【００２０】加えて、上記堆積した長繊維強化熱可塑性
樹脂基材に通過させる加熱ガスの温度Ｔが、熱可塑性樹
脂の融点をＴ1とすると、Ｔ1≦Ｔ≦Ｔ1＋１００℃とな
るようにすることが好ましい。その結果、熱可塑性樹脂
の劣化を抑制しつつ、熱可塑性樹脂を効率よく溶融させ
ることができる。
【００２１】また、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成
形体の製造方法は、上記長繊維強化熱可塑性樹脂成形材
料パッケージを用い、このパッケージに加熱ガスを当て
てフィルムを溶融開口させ、パッケージに開口部又は孔
を形成し、この開口部を通して上記基材に加熱ガスを通
過させることにより実施することができる。これによ
り、上記基材を加熱溶融して溶融塊を形成し、得られる
溶融塊を成形型に供給してプレス成形することができ
る。
【００２２】かかるパッケージを用いる本発明の方法に
よれば、予め一定量の長繊維強化熱可塑性樹脂基材を熱
可塑性樹脂のフィルムで包装することにより、基材の取
扱いや搬送が良好になる。共に、ブランキング工程や成
形現場での定量工程が不要になるため、効率よく成形体
を製造することが可能となる。したがって、成形現場で
は、繊材状又はテープ状形態をなす長繊維強化熱可塑性
樹脂を包被するパッケージを、加熱ガスを通過させる容
器等にセットするだけでよい。上記パッケージ中の長繊
維強化熱可塑性樹脂基材が嵩高に堆積して保持されてい
るため、上記基材を現場にて散布堆積させる工程が不要
になる。
【００２３】更に、本発明においては、加熱ガスを上記
パッケージに当てて該パッケージの熱可塑性樹脂フィル
ムに孔を形成することにより、嵩高に堆積された上記長
繊維強化熱可塑性樹脂基材の隙間を加熱ガスが容易に通
過できる。これにより、上記基材を速やかにかつ均一に
加熱溶融して溶融塊を形成することができる。次いで、
得られる溶融塊はプレス成形され、含有される繊維長が
長いために機械的強度が高く、かつ外観が良好な成形体
を得ることができる。また、上記基材が製造された後に
は、樹脂の溶融が１回ですむため、エネルギー消費コス
トが低減され、作業性が向上し、同時に樹脂の熱劣化が
抑制される。
【００２４】また、嵩高に堆積した長繊維強化熱可塑性
樹脂基材の集合体を加熱溶融して溶融塊を作成する場
合、上記溶融塊の端部が冷却されやすいが、本発明で
は、溶融塊の端部が加熱時に溶融した熱可塑性樹脂フィ
ルムで覆われることにより、溶融塊の冷却を防止するこ
とができる。
【００２５】また、上記本発明のいずれかの方法によっ
て得られた成形体の例として、ＪＩＳ Ｔ ８１０１に
規定される安全靴のＳ種規格の性能を満足する安全靴用
先芯を製造することができる。この安全靴用先芯は、前
述したように、長繊維強化熱可塑性樹脂基材を加熱溶融
して溶融塊を形成し、この溶融塊をプレス成形すること
により製造されるが、含有繊維長が長く、かつ樹脂の熱
劣化が少ないので、ＪＩＳ Ｔ ８１０１に規定される
安全靴のＳ種規格の性能を満足する機械的強度を有する
と共に、外観が良好で、しかも軽量である。
【００２６】また、本発明の安全靴用先芯は、１個当た
りの重量が３５ｇ以下であり、また、最大肉厚部の厚さ
が４ｍｍ以下が好ましい。これによって、軽量かつコン
パクトで、機械的強度に優れた安全靴用先芯となる。
【００２７】［発明を実施するための最良の実施形態］ 以下に好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に
説明する。本発明において使用される熱可塑性樹脂とし
ては、特に制限はなく、一般に市販されている種々のも
のが使用可能である。例えば、ポリオレフィン系樹脂、
ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスチ
レン等が挙げられる。なかでも、繊維への含浸性、コス
ト、物性の点から、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド
系樹脂、またはポリエステル系樹脂が特に好ましく使用
される。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリ
プロピレン、ポリエチレン等；ポリアミド系樹脂として
は、例えば、ナイロン６−６、ナイロン６、ナイロン１
２、ＭＸＤナイロン等；ポリエステル系樹脂としては、
例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート等が挙げられる。これらの樹脂を用いるこ
とが、本発明においては特に好ましい。これらの樹脂に
は、着色剤、変性剤、酸化防止剤、耐紫外線剤等の添加
剤を混合することができる。
【００２８】また、本発明における長繊維強化熱可塑性
樹脂基材に用いる強化繊維としては、例えば、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミック繊維等が挙げ
られ、得られる成形体の使用目的に応じて適宜選択する
ことができる。例えば、電磁波シールド用の複合材であ
れば炭素繊維が挙げられ、またコストパフォーマンスを
重視するものであれば、ガラス繊維が挙げられる。これ
らは単独使用しても組み合わせて使用してもかまわな
い。
【００２９】上記強化繊維は、そのモノフィラメントの
平均径が通常は６〜２３μｍであり、更に１０〜１７μ
ｍであることが好ましい。モノフィラメントの平均径が
６μｍ未満の場合は、基材がコスト高になるとともに、
基材中強化繊維の含有量が同じ場合には、強化繊維の表
面積が大きくなり、成形時の流動性が劣るので好ましく
ない。一方、モノフィラメントの平均径が２３μｍを超
える場合は、得られる長繊維強化熱可塑性樹脂基材の機
械的物性が劣るために好ましくない。
【００３０】また、１本の長繊維強化熱可塑性樹脂基材
に含まれる連続強化繊維のフィラメント数は、１００〜
１６００本であることが好ましい。フィラメント数が１
００本未満であると、充分な強度を有する基材を製造す
るには、多数本の長繊維強化熱可塑性樹脂基材が必要と
なり、作業が煩雑となる。一方、フィラメント数が１６
００本を超えると、モノフィラメント間にまで熱可塑性
樹脂を均一に含浸させることが困難になるとともに、得
られる基材が太くなり、本発明の目的が達成できなくな
る。更に、成形体にした場合、繊維の分散性に劣り、最
終的に得られる成形体において期待される強度を達成す
ることが困難になる。
【００３１】本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂基材は、
該基材を散布させたときに加熱ガスが基材中に容易に通
るように嵩高になることが好ましい。基材の嵩高さの程
度は、基材を堆積させたときの嵩密度をρ1とし、基材
の真密度をρ0としたとき、１／１００≦ρ1／ρ0≦１
／２であることが好ましく、１／５０≦ρ1／ρ0≦１／
３が特に好ましい。ρ1／ρ0が１／２を超えると、嵩高
さの程度が小さくなり、加熱ガスの通りが劣り、加熱溶
融させる時間が長くなる。一方、ρ1／ρ0が１／１００
未満であると、嵩高になり過ぎて密度が小さくなり、加
熱ガスを通過させる容量が多い割には得られる溶融物の
量が少なくなるため、生産効率が劣り好ましくない。
【００３２】なお、基材を散布堆積させたときの嵩密度
ρ1は、容量が測定できる容器、例えばメスシリンダ
ー、ビーカー等であって、基材の長さよりも十分に大き
い内径を有するものを用い、基材をできるだけランダム
に堆積させて測定することができる。また、基材の真密
度ρ0は、用いる基材の理論密度を求めることによって
得ることができる。
【００３３】また、本発明に用いる長繊維強化熱可塑性
樹脂基材は、繊材状又はテープ状形態をなすが、好まし
くは繊材状形態が採用される。ここで、繊材状形態と
は、長繊維強化熱可塑性樹脂基材の断面形状が円形かあ
るいは、楕円形に近い形態をしており、断面の長径／短
径が３以下である基材を意味する。長径／短径が３を超
える、例えばテープ状の偏平な形態のものでは、基材は
２次元に散布されやすく、この場合、繊材状形態の基材
に比べて、加熱ガスを充分に通過させる隙間をうまく形
成できないことがある。
【００３４】長繊維強化熱可塑性樹脂基材が繊材状形態
をなす場合、その平均径は、０．１〜１．５ｍｍである
ことが好ましく、０．２〜１．０ｍｍであることが更に
好ましい。この平均径が０．１ｍｍ未満であると、基材
を製造する際に、フィラメント切れや羽毛立ちが生じ、
生産性が劣る。また、平均径が１．５ｍｍを超えると、
加熱ガスによる加熱効率が劣るとともに、得られる基材
が太くなって強化繊維の分散性が劣るために、最終的に
得られる成形体において期待される機械的強度を発現す
ることができず好ましくない。
【００３５】また、長繊維強化熱可塑性樹脂基材の長さ
（切断長）は、１０〜５０ｍｍであることが好ましく、
１５〜４０ｍｍであることが更に好ましい。切断長が１
０ｍｍ未満の場合には、最終的に得られる成形体の機械
的物性が劣るために好ましくない。一方、切断長が５０
ｍｍを超える場合は、取扱い性が劣り、また、基材のプ
レス成形時の流動性が劣るために好ましくない。
【００３６】長繊維強化熱可塑性樹脂基材が繊材状形態
をなす場合、その平均径をＤとし、平均長をＬとしたと
きの、Ｌ／Ｄが１５〜１００であることが好ましく、３
０〜８０であることが更に好ましい。Ｌ／Ｄが１５未満
であると、基材を散布、堆積させたときに堆積物が嵩高
になりがたくなる。この場合、加熱ガスが通過する流路
をうまく形成することができないため、均一に加熱する
ことが困難になる。一方、Ｌ／Ｄが１００を超えると逆
に嵩高になり過ぎて基材の密度が小さくなり、加熱ガス
を通過させる容量が多い割には、溶融物の量が少なくな
るため、生産効率に劣り好ましくない。また、Ｌ／Ｄを
上記範囲にすることにより、強化繊維を成形型に供給す
る際に、強化繊維が成形型内で絡んだまま流れやすくな
る。これにより、得られる成形体中に強化繊維が均一に
分散しやすくなり、成形体の強度を向上させることがで
きる。
【００３７】また、本発明に用いる長繊維強化熱可塑性
樹脂基材において、強化繊維の含有率が１５〜８０ｖｏ
ｌ％であることが好ましく、２０〜７０ｖｏｌ％である
ことが更に好ましい。強化繊維の含有率が１５ｖｏｌ％
未満の場合は、補強効果が低く、一方、強化繊維の含有
率が８０ｖｏｌ％を超える場合は、繊維を包むマトリッ
クス（熱可塑性樹脂）の量が少なすぎ、後述する樹脂の
含浸率を９５％以上に保持することが困難となる。
【００３８】本発明に用いる長繊維強化熱可塑性樹脂基
材は、上記熱可塑性樹脂の含浸率が９５％以上であるこ
とが好ましい。例えば、安全靴用先芯などの成形体中の
上記含浸率が９５％未満であると、均一な機械的特性を
有する成形体が得られず、また、得られた成形体の表面
に強化繊維が浮き出す場合があり好ましくない。
【００３９】ここで上記含浸率とは、長繊維強化熱可塑
性樹脂基材の断面を２００倍の電子顕微鏡で、２０μｍ
のメッシュをおいて観察したとき、観察された全断面積
とボイド面積とから以下の式１によって求めた値を意味
する。なお、メッシュ中に少しでもボイド（空気の泡）
が認められれば、このメッシュは、ボイド面積として加
えられる。 ｛（全断面積−ボイド面積）／全断面積｝×１００（％） 式１
【００４０】長繊維強化熱可塑性樹脂基材を製造する方
法は、強化繊維ストランドを溶融樹脂浴に送り込み、溶
融含浸法により樹脂を強化繊維ストランド中に含浸させ
た後、１本又は複数本の強化繊維ストランドを１個のノ
ズルから引き抜いて長い、又は連続した長繊維強化熱可
塑性樹脂基材を得る方法が好ましい。
【００４１】更に、スプリットを施すことなく集束した
１本の強化繊維ストランドを１個のノズルから引き抜く
方法を採用すると、ノズルからの引き抜きが容易にな
り、強化繊維の含有率を高めることができ、かつ、毛羽
の発生を少なくすることができるために好ましい。
【００４２】上記の方法が使用される場合、小さい径の
長繊維強化熱可塑性樹脂基材が得られやすい。こうして
得られた基材は、小さい熱容量で容易に軟化又は固化さ
せることができる。その結果、基材の加熱時間を短縮さ
せることが可能となるため、基材の加熱時において、基
材に含有される樹脂の熱劣化を最小限にすることが可能
である。
【００４３】さらに、長繊維強化熱可塑性樹脂基材のパ
ッケージは、繊材状又はテープ状の形態をなす基材を嵩
高の状態に堆積させて、この堆積物を熱可塑性樹脂のフ
ィルムで包装することにより製造される。
【００４４】上記フィルムの材料に使用される熱可塑性
樹脂樹脂は、特に制限されず、種々のものが使用可能で
ある。基材に含有される樹脂と相溶性がある樹脂が好ま
しく、基材と同種の樹脂を使用することが特に好まし
い。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエステル系樹脂等の使用が好ましい。ポリオレ
フィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、引き裂き強度、亀裂防止、耐寒性の点で、プ
ロピレン−エチレンのランダム共重合体又はブロック共
重合体が挙げられる。ポリアミド系樹脂としては、例え
ば、ナイロン６−６、ナイロン６、ナイロン１２、ＭＸ
Ｄナイロンが挙げられる。ポリエステル系樹脂として
は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレートが挙げられる。本発明では、これらの
樹脂を用いることが特に好ましい。これらの樹脂には着
色剤、変性剤、酸化防止剤、耐候剤等の添加剤を混合す
ることができる。
【００４５】上記パッケージに使用されるフィルムは、
加工されていてもよく、またされていなくてもよいが、
包装するときに嵩張らないような熱収縮性を有するフィ
ルムを使用することが好ましい。更に、加熱ガスを当て
たときにフィルムが迅速に溶融開口するように、延伸フ
ィルムを用いることが好ましい。
【００４６】上記フィルムの厚さは、１０〜１００μｍ
が好ましく、特に、１０〜５０μｍが好ましい。厚みが
１０μｍ未満であると、フィルムは破損しやすくなる。
厚みが１００μｍを超えると、フィルムは加熱ガスを当
てても、迅速にフィルムを溶融させることが困難となり
生産性が劣り、また、フィルムに樹脂リッチ部ができ、
溶融によってべたつきために、作業性の悪化を招き好ま
しくない。
【００４７】パッケージの形態は特に限定しないが、加
熱ガスを通過させる容器と同様の形状と同等の寸法を有
することが好ましい。こうすることにより、基材が嵩高
で均一に堆積され、加熱ガスがパッケージのフィルムに
当たり溶融開口した際に、基材の隙間に加熱ガスを均一
に通過させられる。パッケージが容器に比べて寸法が大
きい場合や極端に形状が異なる場合は、容器にパッケー
ジをセットすることができなかったり、容器とパッケー
ジの間に大きな空間を作ってしまい、加熱ガスが、基材
内の隙間をほとんど通過せずに、上記の空間を通過する
ため効率よく基材を溶融することができなくなる。
【００４８】また、本発明のパッケージは、密封されて
いても、通気されていてもよいが、搬送する場合、基材
の全面をフィルムで覆うことが好ましい。パッケージを
通気させる場合には、パッケージの口を封印しないか、
又は部分的に開口するか、更には、基材がパッケージか
ら抜け落ちない程度の小孔をパッケージのフィルムに設
ける方法が好ましく使用される。いずれの方法の場合
も、搬送の間に通気しているためパッケージの破裂がな
く、また、パッケージは柔軟で扱いやすくなるととも
に、加熱ガスを通過させてパッケージを溶融しやすくす
る。パッケージのフィルムとしては、通常膜状のものを
示すが、基材がパッケージから抜け落ちない程度のもの
であればネット状物、織布、不織布も好ましく使用でき
る。
【００４９】本発明では、例えば、パッケージの内部の
空気吸引しながら基材を包装したり、又は包装後にフィ
ルムをシュリンクする方法により、パッケージの嵩を小
さくする方法を使用するのが好ましい。パッケージの口
を閉じる方法としては、ヒートシール法、接着剤又は接
着テープを使用する方法等が採用できる。この場合、全
体を密封してもよく、また、パッケージの一部をあけな
がら閉じてもかまわない。また密封する前後にパッケー
ジに通気孔を空けておいてもかまわない。
【００５０】上記基材又は該基材を入れたパッケージを
加熱ガスの通過部に供給する工程では、例えば基材を散
布堆積させたとき、又はパッケージをそこに供給したと
きに、基材又はパッケージ中の基材が嵩高さを維持する
ような容器が用意される。かかる容器には、加熱ガスを
吹き込む際に熱が逃げないような構造を有するのが好ま
しい。この容器中に基材が散布、堆積される。通常の散
布方法により容易に上記基材の嵩高な堆積物を得ること
ができるが、基材ができるだけ３次元的に堆積されるよ
うに、基材を一定量ずつ均一に散布することが好まし
い。
【００５１】上記容器の形状としては、筒体が好ましく
採用される。かかる筒体の断面は、円形、四角形等を採
用することができる。筒体の大きさは、特に限定はない
が、上記基材の長さ以上の直径（四角形の場合は短辺の
長さ）を有することが好ましい。また、筒体は、加熱ガ
スを通過させることができる構造であることが必要であ
り、加熱ガスのための導入口と排気口を有する。
【００５２】この場合、筒体の配置は、特に限定され
ず、例えば縦置きや横置きにすることができる。筒体を
配置する場合、加熱ガスを通過させるため導入口及び排
気口とを筒体のそれぞれ上部及び下部に位置させるよう
にすることが好ましい。例えば、筒体下部に金属等のメ
ッシュを設け、これを通じて加熱ガスを吹き入れてもよ
い。逆に筒体上部から加熱ガスを吹き入れて筒体下部の
金属等のメッシュを通じて設けてもよい。
【００５３】溶融塊の形成工程は、上記散布堆積させた
基材中に加熱ガスを通過させて基材の樹脂を溶融させる
工程である。加熱ガスを通過させる方法は、散布堆積さ
せた基材に加熱ガスの熱風を吹き込む方法、又は加熱雰
囲気に配置した基材中に加熱ガスを通過させる方法が挙
げられる。なかでも、基材を迅速に溶融させるために特
に熱風を吹き込む方法が好ましい。
【００５４】熱風を吹き込む方法では、熱風の風速は、
用いる容器、基材の形態や大きさ等によるため特に限定
されない。しかし、基材が吹き飛ばない範囲で風速を上
げることが好ましいので、０．３〜１０ｍ／ｓ、特には
０．５〜５ｍ／ｓが好ましい。
【００５５】こうして加熱ガスを通過させることによ
り、堆積された基材に含まれる樹脂を溶融させ、基材の
自重、又は外部からの押圧によって基材の嵩を小さくさ
せて、基材がまとまった状態の溶融塊を形成する。基材
の自重で得られる溶融塊は、嵩高で表面積が大きいもの
であるため、低圧で押圧することにより押圧溶融塊を形
成することが好ましく、こうすることにより、成形型に
移す際の取扱い性を良好にし、成形型に移すまでの間に
冷却されにくくできる。嵩高の溶融塊を押圧する圧力は
０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。この場合、基
材全体が加熱され、柔軟になっているため、押圧しても
強化繊維の折れや破損がなく、比較的高い密度の溶融塊
を得ることができ、それによって最終的に得られる成形
体は充分な機械的強度と優れた外観を有することができ
る。
【００５６】溶融塊が容器中で押圧される場合、過剰な
加熱を避けるために上記導入口と排気口が閉鎖され、加
熱ガスを遮断していることが好ましい。また、上記押圧
ではプランジャーを用いることが好ましく、また溶融塊
の温度を低下させないために加熱プランジャーを用いる
ことがより好ましい。また、プランジャーの押圧面は、
上記筒体の内側断面に合うように設計することが好まし
い。
【００５７】こうしてプランジャーにより押圧された溶
融塊は、実質上隙間がない高密な材料であってもよい
し、また、ハンドリングが可能な程度の、多少隙間の残
る材料であってもかまわない。
【００５８】上記加熱ガス温度Ｔは、長繊維強化熱可塑
性樹脂基材に用いる熱可塑性樹脂によっても異なる。用
いる熱可塑性樹脂の融点をＴ1とした場合、以下の式：
Ｔ1≦Ｔ≦Ｔ1＋１００℃、特に、Ｔ1＋１０℃≦Ｔ≦Ｔ1
＋８０℃を満足すことが好ましい。ＴがＴ1より小さい
場合は、樹脂を溶融させることが困難となり、また、Ｔ
がＴ1＋１００℃を超える場合には、熱劣化を引き起こ
し、成形体の機械的強度を低下させるため好ましくな
い。
【００５９】加熱ガスは熱風発生機等によって得ること
ができる。本発明に使用する加熱ガスは特に限定される
ものではなく、その例としては、空気、不活性ガス、還
元性ガス等が挙げられる。このうち空気及び／又は不活
性ガスが好ましく採用される。使用する熱可塑性樹脂が
熱のために酸化されず、成形体の機械的強度が悪影響を
を受けない場合には、空気を用いることがコスト的に有
利である。一方、悪影響を受ける場合は、不活性ガス又
は還元性ガスを単独又は混合して用いることが好まし
い。ここでいう不活性ガスとは、希ガス元素の気体や化
学的に不活性なＮ2やＣＯ2のような気体を含むものであ
る。また、これらのガスに酸化を防止するために還元性
ガスを加えてもよい。
【００６０】本発明では、繊材状又はテープ状形態の長
繊維強化熱可塑性樹脂基材を用い、これを加熱ガスで加
熱することにより、初めて、短時間で、上記基材から溶
融塊を製造することを可能にしたものである。
【００６１】更に、本発明では、ほとんど剪断力を加え
ずに溶融塊を作成するために、得られる溶融塊中の強化
繊維の残存平均繊維長は、基材の元の平均長の容易に維
持できる。かくして、かかる溶融塊中の強化繊維の残存
平均繊維長は、好ましくは、９５％以上、特には、９７
％以上であることが好ましい。これにより、強化繊維の
モノフィラメントの破損が防止され、剪断を加えた場合
の繊維の嵩高膨張による流動性の低下、あるいは空気の
巻き込みによる樹脂の劣化が抑制され、得られる成形体
の機械的強度が低下することがない。
【００６２】上記溶融塊を成形型に供給しプレス成形す
る工程は、上記のようにして形成された溶融塊を取出
し、例えば、人手、コンベヤー、ロボット等により成形
型に移動させる。成形型への供給方法は、用いる熱可塑
性樹脂の流動性、外観性、固化時間を考慮して適宜選択
することができ、成形流動性を維持させるために溶融塊
を直接成形型に供給することが好ましい。
【００６３】成形工程における溶融塊をプレス成形する
条件は、用いる熱可塑性樹脂の流動性、外観性、固化時
間を考慮して適宜選択すればよいが、一般には通常のプ
レス成形の条件を採用することができる。例えば、成形
型はヒーター等で加温されることが好ましく、また、成
形温度は熱可塑性樹脂の融点以下で、通常の熱可塑性樹
脂を成形する場合の成形温度に準じることができる。ま
た、プレス圧力は、８０〜３００ｋｇ／ｃｍ2が好まし
い。
【００６４】本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の
製造方法は、自動車部品、家電製品、産業資材、土木資
材、日用品等の各種成形体の製造に適用することができ
る。特に安全靴用先芯にも好適であり、該安全靴用先芯
は、３５ｇ以下の重量で、且つ最大肉厚部が４ｍｍ以下
を有し、ＪＩＳ Ｔ８１０１に規定される安全靴のＳ種
規格の性能を満足することができる。
【００６５】図１、２、４は、本発明による長繊維強化
熱可塑性樹脂成形体の製造方法の一例を模式的に示す説
明図である。図３、５は、本発明の製造方法によって得
られた成形体の例を示す斜視図である。図６、７は本発
明で使用されるパッケージの形態を模式的に示す説明図
である。
【００６６】本発明による長繊維強化熱可塑性樹脂成形
体の製造方法においては、図１（ａ）に示すように、容
器、すなわち、筒体１１は、これを上下に貫通する流路
１２を有し、この流路１２の下方には金属メッシュ１３
が配置されている。金属メッシュ１３より更に下方に
は、熱風の供給を制御するダンパー１４が設けられてい
る。更に、筒体１１の上方には、プランジャ１５が筒体
１１内に進退可能に配置されている。筒体１１の下方は
熱風Ｈの供給口１６をなし、筒体１１の上方は熱風Ｈの
排気口１７をなしている。なお、後述するように、筒体
１１の上方部分は、金属メッシュ１３から上方に分離で
きるようにされている。
【００６７】図１において、繊材状又はテープ状形態を
なす長繊維強化熱可塑性樹脂基材Ｐ１を、筒体１１内の
金属メッシュ１３上に散布し、堆積させる。パッケージ
を使用する場合は、繊材状又はテープ状形態をなす長繊
維強化熱可塑性樹脂基材を熱可塑性樹脂フィルムで包ん
でなる本発明のパッケージＰ１は、筒体１１の内部に挿
入し、金属メッシュ１３上にセットされる。この状態
で、図１と同様な方法でダンパー１４を開き、熱風Ｈを
供給口１６から供給して流路１２内を上方に流し、排気
口１７から排気させる。その結果、嵩高に堆積した基材
Ｐ１の隙間を熱風Ｈが通過し、繊材状又はテープ状形態
をなす基材Ｐ１が速やかに加熱溶融される。
【００６８】パッケージの場合は、フィルムが溶融して
開口部ができ、その開口部から、熱風Ｈが嵩高に堆積し
た基材の隙間を通過し、上記Ｐ１と同様に、Ｒ１を加熱
溶融する。
【００６９】熱風Ｈの温度Ｔは、前述したように、使用
する熱可塑性樹脂の融点をＴ1としたとき、次の式：Ｔ1
≦Ｔ≦Ｔ1＋１００℃を満足するのが好ましく、特に
は、Ｔ1＋１０℃≦Ｔ≦Ｔ1＋８０℃を満足するのが好ま
しい。
【００７０】そして、図１（ｂ）に示されるように、長
繊維強化熱可塑性樹脂基材Ｐ１は、加熱溶融して軟化
し、自重で体重が減少して溶融塊Ｐ２となる。
【００７１】次に、図１（ｃ）に示されるように、ダン
パー１４を閉じて、プランジャー１５を筒体１１内に挿
入し、上記溶融塊Ｐ２を更に押圧して、より密度の高い
溶融塊Ｐ２とする。このときの押圧力は、前述したよう
に、０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2という、比較的低圧が
好ましく、それによって溶融塊Ｐ２中の強化繊維の残存
平均繊維長は、強化基材Ｐ１の元の平均長の９５％以上
に保持させることができる。
【００７２】こうして長繊維強化熱可塑性樹脂基材の溶
融塊Ｐ２が形成された後に、図１（ｄ）に示されるよう
に、筒体１１の上部をプランジャー１５と一緒に上方に
分離し、溶融塊Ｐ２を取出して、図２に示される成形型
２０に移動させる。この移動は、人手、コンベヤー、ロ
ボット等で行うことができる。
【００７３】図２および図４に示されるように、それぞ
れ、成形型２０、２４は、雄型２１、２５と雌型２２、
２６とで構成され、両者の間にキャビティ空間２３、２
７が形成されている。また、成形型２０、２４は、図示
されていない、ヒーターによって適切な温度、好ましく
は、８０〜１００℃に保たれている。
【００７４】そして、図２（ｅ）および図４（ａ）に示
されるように、筒体１１から取出した溶媒塊Ｐ２を、溶
融した熱可塑性樹脂が固化しないうちに、例えば、数十
秒以内に、それぞれ、成形型２２、２６のキャビティ空
間２３、２７内に挿入する。
【００７５】その段階で、図２（ｆ）および図４（ｂ）
に示されるように、雄型２１、２５をそれぞれ、雌型２
２、２６内に進入させて、それらの間に溶融塊Ｐ２を押
圧し、その状態で溶融塊の熱可塑性樹脂を固化させて成
形体Ｐ３を形成する。その後、雄型２１、２５と雌型２
２、２６とを開いて成形体Ｐ３が取出される。
【００７６】上記のようにして得られる成形体Ｐ３の例
としては、図３に示すような安全靴用の先芯や、図５に
示されるような成形体があげられる。この成形体Ｐ３中
の強化繊維の残存平均繊維長は、強化基材Ｐ１の元の平
均長の９０％以上に保持させることができ、それによっ
て成形体Ｐ３の強度を向上させることができる。
【００７７】
【実施例】実施例１ 平均径１３μｍのモノフィラメントを用いて、集束本数
を６００本とした１本のガラス繊維ストランドをＭＩ
（メルトインデックス）＝４０の酸変性した溶融ポリプ
ロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融含浸を行った
後、内径０．５３ｍｍのノズルから５０ｍ／ｍｉｎの速
度で引き抜き、更にペレタイザーで長さが２０ｍｍとな
るように切断することにより長繊維強化熱可塑性樹脂基
材を得た。得られた基材の平均径は０．５３ｍｍであ
り、Ｌ／Ｄは３７．７、ガラス含有率は４５．５ｖｏｌ
％、樹脂の含浸率（ｎ＝５の平均値、ｎは測定回数を表
す。）は、１００％であった。
【００７８】なお、上記ガラス含有率は、得られた長繊
維強化熱可塑性樹脂基材を６００℃の電気炉中で加熱し
て樹脂を焼失させた後に残存するガラスの重量から得た
ガラス含有率（ｗｔ％）を、樹脂の比重を０．９１、ガ
ラスの比重を２．５４としてｖｏｌ％に換算することに
より求めた。
【００７９】上記で得られた長繊維強化熱可塑性樹脂基
材３０ｇを、図１に示される内径６０ｍｍの筒体１１に
散布し、筒体の下部より金属メッシュ１３を通して熱風
Ｈを吹き入れて溶融させた。熱風Ｈの流速は１．７ｍ／
ｓであり、金属メッシュ１３上の熱風の温度は２００
℃、溶融時間は３０秒であった。
【００８０】次に、熱風Ｈの吹き入れを止め、２００℃
に加熱されたプランジャー１５を筒体１１の上部より挿
入し、１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧することによって溶
融塊Ｐ２を得た。溶融塊Ｐ２中のガラス繊維の残存繊維
長を求めるため、上記溶融塊Ｐ２を６００℃で焼失させ
た後、残ったガラス繊維のモノフィラメントを任意に１
００本選びその平均値を測定した。残存繊維長は２００
ｍｍであり、基材中の元の繊維長の１００％を保持して
いた。
【００８１】得られた溶融塊Ｐ２を人手で、図２に示さ
れる成形金型２０に供給し、プレス成形することによ
り、成形体Ｐ３して安全靴用先芯を得た。得られた成形
体中の残存繊維長は、１９．４ｍｍであり、基材中の元
の繊維長の９７％を保持していた。
【００８２】実施例２ 長繊維強化熱可塑性樹脂基材のＬ／Ｄを５６．６（切断
長さ３０ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様にして安
全靴用先芯の成形体を得た。溶融塊中の残存繊維長は、
基材中の元の繊維長の１００％を保持していた。安全靴
用の先芯中の残存繊維長は、基材中の元の繊維長の９５
％を保持していた。
【００８３】実施例３ 平均径０．７０ｍｍ、ガラス含有率３２．２ｖｏｌ％、
Ｌ／Ｄ２８．６（切断長さ２０ｍｍ）を有する長繊維強
化熱可塑性樹脂基材を使用した以外は、実施例１と同様
にして安全靴用先芯の成形体を得た。溶融塊中の残存繊
維長は、基材中元の繊維長の１００％を保持していた。
安全靴用先芯中の残存繊維長は、基材中の元の繊維長の
９７％を保持していた。
【００８４】実施例４ 長繊維強化熱可塑性樹脂基材のＬ／Ｄを１８．９（切断
長さ１０ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様な基材を
製造した。得られた基材３０ｇを図１に示される内径６
０ｍｍの筒体１１に入れ、筒体の下部より金属メッシュ
１３を通して熱風Ｈを吹き入れ溶融させた。
【００８５】熱風Ｈの流速は１．７ｍ／ｓであり、金属
メッシュ１３上の熱風Ｈの温度は２００℃であり、熱風
Ｈが通過する隙間が小さくなっているため、溶融時間は
４０秒であった。次いで、実施例１と同様にして安全靴
用先芯の成形体を得た。溶融塊中の残存繊維長は、基材
中の元の繊維長の１００％を保持していた。安全靴用先
芯中の残存繊維長は、基材中の元の繊維長の９５％を保
持していた。
【００８６】実施例５ ガラス繊維ストランド（モノフィラメントの平均径：１
３μｍ、１本当りのモノフィラメント数：６００）を１
６本束ねてＭＩ（メルトインデックス）＝４０の酸変性
した溶融ポリプロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融
含浸を行った後、内径２．２ｍｍのノズルから２０ｍ／
ｍｉｎの速度で引き抜き、更にペレタイザーで長さが２
０ｍｍとなるように切断して長繊維強化熱可塑性樹脂基
材を得た。得られた基材の平均径は２．２ｍｍ、Ｌ／Ｄ
は９．１、ガラス含有率は４５．５ｖｏｌ％、樹脂の含
浸率（ｎ＝５の平均値）は９８％であった。
【００８７】上記で得られた長繊維強化熱可塑性樹脂基
材３０ｇを図１に示される内径６０ｍｍの筒体１１に入
れ、筒体の下部より金属メッシュ１３を通して熱風Ｈを
吹き入れ溶融させた。
【００８８】熱風Ｈの流速は１．７ｍ／ｓであり、金属
メッシュ１３上の熱風Ｈの温度は２００℃、溶融時間は
９０秒であった。溶融時間は、Ｌ／Ｄが小さく、基材の
嵩が低くなるため熱風が通過する隙間が小さくなってい
ることと、筒体の径が大きくなっていることにより長め
であった。次いで、実施例１と同様にして安全靴用先芯
の成形体を得た。溶融塊中の残存繊維長は、基材中の元
の繊維長の１００％を保持していた。安全靴用先芯中の
残存繊維長は、基材中の元の繊維長の８９％を保持して
いた。
【００８９】実施例６ ガラス繊維ストランド（モノフィラメントの平均径：１
３μｍ、１本当りのモノフィラメント数：６００）を５
本用いて、ＭＩ（メルトインデックス）＝４０の酸変性
した溶融ポリプロピレン（２６０℃）中に導入し、溶融
含浸を行った後、厚み０．１２ｍｍ、幅１０．０ｍｍの
スリットノズルから３０ｍ／ｍｉｎの速度で引き抜きペ
レタイザーで長さが２０ｍｍとなるように切断してテー
プ状の長繊維強化熱可塑性樹脂基材を得た。得られた基
材は厚さが０．１２ｍｍ、幅が１０ｍｍ、平均長が２０
ｍｍ、ガラス含有率が４３ｖｏｌ％、樹脂の含浸率（ｎ
＝５の平均値）が９８％であった。
【００９０】得られた長繊維強化熱可塑性樹脂基材３０
ｇを、図１に示される内径６０ｍｍの筒体１１に入れ、
筒体の下部より金属メッシュ１３を通して熱風Ｈを吹き
入れ溶融させた。テープ状物では流量抵抗が大きいた
め、熱風Ｈの流速は、実施例１の１．７ｍ／ｓより低
い、０．９ｍ／ｓであった。また、金属メッシュ１３上
の熱風Ｈの温度は２００℃とし、溶融時間は９０秒であ
った。
【００９１】熱風Ｈの吹き入れを止めた後、２００℃に
加熱されたプランジャー１５を筒体１１の上部より挿入
し、１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧することによって溶融
塊を得た。溶融物中の繊維の残存平均長は２０．０ｍｍ
であり、基材の元の繊維長の１００％を保持していた。
この溶融塊を用いて実施例１と同様にして安全靴用先芯
の成形体を製造した。得られた成形体である先芯の残存
繊維長は、１９．４ｍｍであり、基材の元の繊維長の９
７％を保持していた。
【００９２】実施例７ 実施例１で用いた長繊維強化熱可塑性樹脂基材３８３ｇ
を、内径１５０ｍｍ、厚さ２０μｍのポリプロピレンフ
ィルムからなる袋状物に包装した。この５つのパッケー
ジの重量バラツキを測定した後、この包装した１つのパ
ッケージＲ１を図１に示される内径１５０ｍｍの筒体１
１にセットした。下部より金属メッシュ１３を通して筒
体中に熱風Ｈを吹き入れた。熱風Ｈの流速は１．７ｍ／
ｓ、金属メッシュ１３上の熱風の温度は２００℃、溶融
時間は６０秒であった。予め基材はパッケージ中に包装
されているので、パッケージを筒体に配置する操作は簡
便であった。
【００９３】熱風Ｈの吹き入れを止め、２００℃に加熱
されたプランジャー１５を筒体１１の上部より挿入し、
１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で押圧することによって溶融塊Ｐ
２を得た。溶融塊Ｐ２中のガラス繊維の残存繊維長を求
めるため、上記溶融塊Ｐ２を６００℃で焼失させた後、
残ったガラス繊維のモノフィラメントを任意に１００本
選びその平均値を測定した。残存繊維長は２０ｍｍであ
り、基材の元の繊維長の１００％を保持していた。
【００９４】得られた溶融塊Ｐ２を人手で、図４に示さ
れる下型２５と上型２６との間に縦２００ｍｍ、幅２０
０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの箱形キャビティを
有するプレス成形型２４に移行させた。油圧プレスを用
いて１５０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１分間プレスすること
により箱形の成形体Ｐ３を得た。この成形体のうち、成
形する際に、最初に接地した部分（チャージ部）からＡ
ＳＴＭ Ｄ２５６およびＤ７９０に準処した形で試験片
を切り出し、各ｎ＝３で機械的強度の測定を行った。得
られた成形体Ｐ３の残存繊維長は、１９．４ｍｍであ
り、基材の元の繊維長の９７％を保持していた。
【００９５】実施例８ 実施例２で用いたのと同じ熱可塑性樹脂結合繊維を用
い、実施例７と同様にして箱形の成形体Ｐ３を得た。溶
融塊中のガラス繊維の残存繊維長は、基材の元の繊維長
の１００％を保持していた。成形体Ｐ３中の残存繊維長
は、基材の元の繊維長の９５％を保持していた。予め基
材をパッケージ中に包装しているのでパッケージを筒体
にセットする操作は簡便であった。実施例７と同様に、
ＡＳＴＭ Ｄ２５６およびＤ７９０に準処した形で試験
片を切り出し、各ｎ＝３で強度測定を行った。
【００９６】実施例９ 実施例３で用いた長繊維強化熱可塑性樹脂基材３３２ｇ
を、内径１５０ｍｍ、厚さ２０μｍのポリプロピレンフ
ィルムからなる袋状物に包装してパッケージを得た。上
記基材および上記パッケージを使用した以外は、実施例
７と同様にして箱形の成形体Ｐ３を製造した。溶融塊中
のガラス繊維の残存繊維長は、基材の元の繊維長の１０
０％を保持していた。得られた成形体Ｐ３の残存繊維長
は、基材の元の繊維長の９７％を保持していた。予め基
材はパッケージ中に包装されているのでパッケージを筒
体にセットする操作は簡便であった。実施例７と同様に
ＡＳＴＭ Ｄ２５６およびＤ７９０に準処した形で試験
片を切り出し、各ｎ＝３で強度測定を行った。
【００９７】実施例１０ 実施例４で用いた長繊維強化熱可塑性樹脂基材３８３ｇ
を、内径１５０ｍｍ、厚さ２０μｍのポリプロピレンフ
ィルムからなる袋状物に包装した。包装した５つのパッ
ケージの重量バラツキを測定した。次いで、１つのパッ
ケージＲ１を図１に示される内径１５０ｍｍの筒体にセ
ットし、筒体の下部より金属メッシュ１３を通して熱風
Ｈを吹き入れパッケージを溶融させた。予め基材はパッ
ケージ中に包装されているのでパッケージを筒体にセッ
トする操作は簡便であった。
【００９８】熱風Ｈの流速は１．７ｍ／ｓであり、金属
メッシュ１３上の熱風Ｈの温度は２００℃、溶融時間
は、熱風Ｈが通過する隙間が小さくなっているため９０
秒と長めであった。次いで、実施例７と同様にして箱形
の成形体Ｐ３を得た。溶融塊中のガラス繊維の残存繊維
長は、基材の元の繊維長の１００％を保持していた。成
形体Ｐ３中の残存繊維長は、基材の元の繊維長の９５％
を保持していた。実施例７と同様に、ＡＳＴＭ Ｄ２５
６およびＤ７９０に準処した形で試験片を切り出し、各
ｎ＝３で強度測定を行った。
【００９９】比較例１ 実施例１で使用したのと同じ長繊維強化熱可塑性樹脂基
材を準備し、加熱及び冷却タイプの平板プレスを用い
て、厚さ５ｍｍのシートを作製した。このシートから４
ｃｍ×４．６ｃｍサイズのブランクを２枚切り出した。
２５０℃の遠赤外線による加熱炉に入れブランクを再溶
融させた。溶融に要した時間は２８０秒と予想よりも幾
分長かった。
【０１００】得られたブランクを２枚重ねて安全靴用先
芯の成形金型に供給し、プレス成形して安全靴用先芯の
成形体を得た。溶融塊中のガラス繊維の残存繊維長は、
ブランキングしてシート材を溶融したために、基材の元
の繊維長の９８％であった。また、成形された先芯中の
残存繊維長は、基材の元の長の９４％であった。
【０１０１】比較例２ 市販されている、厚さ３．８ｍｍの連続繊維強化タイプ
のスタンパブルシート（商品名「アズデルＧＣ４０
％」、宇部日東製）から、４ｃｍ×６．１ｃｍのサイズ
のブランク２枚を切り出した。２５０℃の遠赤外線によ
る加熱炉に入れ、これらのブランクを再溶融させた。こ
のとき、ガラス繊維の反発力による膨張のために、ブラ
ンク中に断熱層が形成された。その結果、厚みが３．８
ｍｍと薄いにもかかわらず、溶融に要した時間は２８０
秒と長かった。こうして再溶融させたブランクを２枚重
ねて安全靴用先芯の成形金型に供給し、プレス成形して
安全靴用先芯の成形体を得た。
【０１０２】比較例３ 市販されている、厚さ３．８ｍｍの連続繊維強化タイプ
のスタンパブルシート（商品名「アズテルＧＣ４０
％」、宇部日東製）から、４．０ｃｍ×９．２ｃｍサイ
ズのブランク（合計重量：４５ｇ）を２枚切り出した。
次いで、２５０℃の遠赤外線による加熱炉に入れ、これ
らのブランクを再溶融させた。このとき、ガラス繊維の
反発力による膨張のためにブランク中に断熱層が形成さ
れた。その結果、厚みが３．８ｍｍと薄いにもかかわら
ず、溶融に要した時間は２８０秒と長かった。こうして
溶融させたブランクを２枚重ねて安全靴用先芯の成形金
型に供給し、プレス成形して安全靴用先芯を得た。
【０１０３】比較例４ 実施例１で使用したのと同じ長繊維強化熱可塑性樹脂基
材を準備し、加熱及び冷却タイプの平板プレスを用い
て、厚さ５ｍｍのシートを作製した。得られたシートか
ら、１５．３ｃｍ2のサイズのブランクを５枚切り出し
た。シートの重量バラツキを測定した結果バラツキが大
きかった。そのうちの２枚を２５０℃の遠赤外線による
加熱炉に入れて再溶融させた。溶融に要した時間は２８
０秒と予想よりも長かった。
【０１０４】上記ブランクを２枚重ねて図４に示される
箱形の成形金型に供給し、プレス成形して箱形の成形体
を得た。溶融ブランク中の残存繊維長は、ブランキング
してシートを溶融したために、基材の元の繊維長の９８
％であった。また、成形体中の残存繊維長は、元の長繊
維強化熱可塑性樹脂基材長の９４％であった。実施例７
と同様にして、ＡＳＴＭ Ｄ２５６およびＤ７９０に準
処した形で試験片を切り出し、各ｎ＝３で強度測定を行
った。
【０１０５】比較例５ 市販されている、厚さ３．８ｍｍの連続繊維強化タイプ
のスタンパブルシート（商品名「アズデル」、ガラス含
有率４０％、宇部日東製）から、１４．３ｃｍ2のサイ
ズのブランク（重量：９３．３ｇ）を５枚切り出した。
シートの重量バラツキを測定した結果バラツキが大きか
った。そのうちの３枚を２５０℃の遠赤外線による加熱
炉に入れ、ブランクを再溶融させた。このとき、ガラス
繊維の反発力による膨張のために、ブランク中に断熱層
が形成された。その結果、厚みが３．８ｍｍと薄いにも
かかわらず、溶融に要した時間は２８０秒であった。
【０１０６】こうして再溶融させたブランクを３枚重ね
て箱形の成形金型に供給し、プレス成形して箱形の成形
体を得た。実施例７と同様にして、ＡＳＴＭ Ｄ２５６
およびＤ７９０に準処した形で試験片を切り出し、各ｎ
＝３で強度測定を行った。
【０１０７】実施例１〜６及び比較例１〜３で得られた
成形体の評価結果を以下の表１に示す。実施例７〜１０
及び比較例４、５で得た成形体の評価結果を以下の表２
に示す。
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
【表２】
【０１１０】表１の結果から、実施例１〜６は、比較例
１〜５に比べて、加熱溶融時間が短く、作業性がよいこ
とがわかる。また、同じ繊材状形態の長繊維強化熱可塑
性樹脂基材が使用された場合には、加熱溶融時間が更に
短いと共に、得られた成形体の強度も良好なことがわか
る。
【０１１１】また、実施例７〜１０の成形材料（パッケ
ージ）は、トリミングロスやブランキングロスがなく、
パッケージ間の重量のバラツキも実質上見られない。ま
た、加熱溶融時間が短くてすみ、曲げ強度、曲げ弾性
率、及び衝撃強度に優れている。
【０１１２】これに対して、比較例４の成形材料（シー
ト）は、トリミングロスやブランキングロスがあり、パ
ッケージ間の重量のバラツキが大きく、加熱溶融に長い
時間を必要とした。また、比較例５の成形材料（シー
ト）は、トリミングロスやブランキングロスがあり、シ
ートの重量のバラツキが大きく、加熱溶融に長い時間を
必要とし、得られる成形体の強度も十分に得られなかっ
た。 産業上の利用可能性
【０１１３】以上述べたように、本発明によれば、繊材
状又はテープ状形態をなす長繊維強化熱可塑性樹脂基材
を散布堆積させ、嵩高に堆積した上記基材の隙間を通し
て加熱ガスを通過させることにより、長繊維強化熱可塑
性樹脂基材を速やかにかつ均一に加熱溶融して溶融塊を
形成することができる。得られた溶融塊をプレス成形す
ることにより、残存繊維長が長いために機械的強度が高
くて、外観が良好な成形体を得ることができる。特に、
３５ｇ以下の重量で、且つ最大肉厚部が４ｍｍ以下を有
する安全靴用の先芯は、ＪＩＳ Ｔ ８１０１に規定さ
れる安全靴のＳ種規格の性能を満足することができる。
【０１１４】また、上記パッケージを使用する本発明に
よれば、予め一定量の長繊維強化熱可塑性樹脂基材を熱
可塑性樹脂のフィルムで包装することにより、基材の取
扱いが良好になり搬送が良好になると共に、ブランキン
グ工程や定量工程が不要になるため、効率よく成形体を
生産することが可能となる。更に、長繊維強化熱可塑性
樹脂基材作成後の樹脂の加熱溶融が１回ですむため、エ
ネルギー消費が減少し、樹脂の熱劣化が抑制されるとと
もに、作業性が向上する。 ［図面の簡単な説明］
【図１】本発明による長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の
製造方法の一例を模式的に示すもので、基材供給工程及
び溶融塊形成工程の説明図である。
【図２】本発明の製造方法における成形工程の一例の説
明図である。
【図３】本発明の製造方法で得られる成形体の一例を示
す斜視図である。
【図４】本発明の製造方法における成形工程の他の一例
の説明図である。
【図５】本発明の製造方法によって得られる成形体の他
の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明で使用されるパッケージの一例を示す斜
視図である。
【図７】本発明で使用されるパッケージの他の一例を示
す斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−251970 (32)優先日 平成11年９月６日(1999．9．6) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 早期審査対象出願 (72)発明者 横尾 祐次 東京都千代田区神田鍛冶町３丁目６番地 ３ 旭ファイバーグラス株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−184704（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−56410（ＪＰ，Ａ) 特開2000−238142（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−281901（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 43/00 - 43/58 A43B 23/16 B29C 70/00 - 70/88

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】繊材状又はテープ状形態をなす長繊維強化
    熱可塑性樹脂基材を散布堆積させる基材供給工程と、前
    記堆積した長繊維強化熱可塑性樹脂基材に加熱ガスを通
    過させて基材を加熱溶融し溶融塊を形成する溶融塊形成
    工程と、前記溶融塊を成形型に供給しプレス成形して成
    形体を得る成形工程とを含み、前記基材供給工程では、
    前記基材を散布堆積させたときの嵩密度をρ1とし、か
    つ前記長繊維強化熱可塑性樹脂基材の真密度をρ0とし
    たとき、前記基材が式：１／１００≦ρ1／ρ0≦１／２
    を満足することを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂成
    形体の製造方法。
  2. 【請求項２】前記基材が以下のａ）〜ｄ）の特徴を有す
    る請求項１に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製
    造方法。 ａ）平均径が０．１〜１．５ｍｍの繊材状形態である、 ｂ）強化繊維含有率が１５〜８０ｖｏｌ％である、 ｃ）平均長Ｌが１０〜５０ｍｍである、 ｄ）平均径をＤとしたときのＬ／Ｄが１５〜１００であ
    る。
  3. 【請求項３】前記基材に加熱ガスを通過させて前記基材
    を加熱溶融した後、この溶融物を押圧して前記基材の溶
    融塊を形成する請求項１または２に記載の長繊維強化熱
    可塑性樹脂成形体の製造方法。
  4. 【請求項４】前記溶融塊中の強化繊維の平均繊維長が、
    前記基材の元の繊維長の９５％以上を保持するように前
    記溶融塊を形成する請求項１〜３のいずれか１つに記載
    の長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  5. 【請求項５】前記成形体中の強化繊維の平均繊維長が、
    前記基材の元の繊維長の９０％以上を保持するように、
    前記溶融塊形成工程及び前記成形工程を行う請求項１〜
    ４のいずれか１つに記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形
    体の製造方法。
  6. 【請求項６】前記加熱ガスとして、空気及び／又は不活
    性ガスを用いる請求項１〜５のいずれか１つに記載の長
    繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  7. 【請求項７】前記加熱ガスの温度Ｔが、熱可塑性樹脂の
    融点をＴ1とした場合に、Ｔ1≦Ｔ≦Ｔ1＋１００℃を満
    足する請求項１〜６のいずれか１つに記載の長繊維強化
    熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
  8. 【請求項８】繊材状又はテープ状形態をなす長繊維強化
    熱可塑性樹脂基材の堆積物を、該基材の堆積物の嵩密度
    をρ1とし、前記基材の真密度をρ0としたとき、前記基
    材が次式：１／１００≦ρ0／ρ1≦１／２を満足するよ
    うに、熱可塑性樹脂のフィルムで包装したことを特徴と
    する長繊維強化熱可塑性樹脂基材成形材料のパッケー
    ジ。
  9. 【請求項９】前記基材が以下のａ）〜ｄ）の特徴を有す
    る請求項８に記載の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の
    パッケージ。 ａ）平均径が０．１〜１．５ｍｍの繊材状形態である、 ｂ）強化繊維含有率が１５〜８０ｖｏｌ％である、 ｃ）平均長Ｌが１０〜５０ｍｍである、 ｄ）平均径をＤとしたときのＬ／Ｄが１５〜１００であ
    る。
  10. 【請求項１０】前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さが１０
    〜１００μｍである請求項９に記載の長繊維強化熱可塑
    性樹脂成形材料のパッケージ。
  11. 【請求項１１】前記熱可塑性樹脂フィルムが延伸フィル
    ムである請求項９〜１０のいずれか１つに記載の長繊維
    強化熱可塑性樹脂成形材料パッケージ。
  12. 【請求項１２】請求項９〜１１のいずれか一つに記載の
    長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料パッケージに加熱ガス
    を当てることにより、前記パッケージを溶融して開口を
    形成し、この開口を通して前記加熱ガスを通過させて、
    前記基材の溶融塊を形成し、この溶融塊を成形型に供給
    してプレス成形する長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製
    造方法。
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