JP3985560B2 - 熱可塑性樹脂繊維積層シート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性樹脂繊維積層シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガラス繊維や炭素繊維などの無機系強化繊維で強化された樹脂成形体は代表的な繊維強化複合材料として知られているが、このような無機系繊維材料からなる補強材は樹脂成形体からの分離が極めて困難であり、繊維強化複合材料をリサイクル使用することが難しいという問題があった。
【０００３】
このようなリサイクル性の問題から、近年は、熱可塑性樹脂繊維からなる織物や編物を補強材として使用されることが多くなってきたが、このような織物や編物は一般に網目が細かく、その目付け量が大きいために、かかる補強材を積層した樹脂成形体の軽量化が達成できないという問題があった。
【０００４】
このような問題の解決のために、熱可塑性樹脂繊維からなる網目の大きいネット状物を補強材として利用することが考えられ、このようなネット状物を熱可塑性樹脂基材に積層する方法として、通常は、射出成形や射出圧縮成形法によって熱可塑性樹脂からなる基材を形成すると同時に基材表面にネット状物を積層する方法が採用される。
【０００５】
係る方法は、ネット状物を金型成形面に載置し、金型キャビティ空間に溶融樹脂を供給・充填してネット状物と樹脂成形体を貼合一体化させるものであるが、この場合には、ネット状物の網目が大きいために網目に溶融樹脂が入り込み、更にはネット状物の表面上にまで溶融樹脂が乗り上げて、ネット状物の形状が崩れたり表面外観が損なわれ、また、溶融樹脂の熱がネット状物に直接伝達されるためにネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維が溶融して繊維形状を失い、熱可塑性樹脂繊維による補強効果が損なわれるという問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明者らは、射出成形や射出圧縮成形法によって熱可塑性樹脂からなる基材を形成すると同時に基材表面に熱可塑性樹脂製のネット状物を積層するような場合においても、ネット状物の網目形状が崩れず、しかも係る成形過程でネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維が溶融することなく繊維形状を維持し、軽量化とともに補強効果を同時に達成し得る熱可塑性樹脂繊維積層シートを開発すべく検討の結果、本発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、融点が１６５℃以上であるプロピレン系樹脂で構成される熱可塑性樹脂繊維からなり、網目間隔が２〜８ｍｍであるネット状物の片面または両面に前記熱可塑性樹脂繊維よりも融点の低い熱可塑性樹脂フィルムを積層させてなる熱可塑性樹脂繊維積層シートを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートについて説明する。
【０００９】
本発明の対象となる熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物とは、熱可塑性樹脂繊維を通常の方法で網目状例えば格子状に編みこんだものであるが、その軽量化および補強材として使用した場合の補強効果を考えると、ネット状物の網目間隔が小さすぎると軽量化の点で不十分となり、一方広すぎると補強効果が十分に得られないため、これらの両方の効果をバランスよく満足させるためには、網目間隔が２〜８ｍｍの範囲である。
【００１０】
ここで、前記ネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維とは、単繊維であってもよいし数本の単繊維を集合した繊維束であってもよいが、ネット状物としての補強効果を考えれば、前記熱可塑性樹脂繊維は繊維束であることがより好ましい。
前記単繊維の繊維の太さについては、繊維を構成する熱可塑性樹脂の種類などによっても異なり、それぞれに応じて適宜選択されるが、一般には１〜５０デニール程度である。
【００１１】
例えば、オレフィン系樹脂からなる繊維の場合であれば、１〜２０デニール程度のものを使用することが好ましく、ネット状物の軽量化を考えれば、更１〜１０デニール程度のものを使用することがより好ましい。
また、このような単繊維を集合した繊維束を用いる場合、単繊維の収束本数（フィラメント数）が少なすぎると繊維束自体の機械的強度が弱く、樹脂成形体にネット状物を積層した際の補強効果が十分に得られず、また、フィラメント数が大きすぎると目付け量が増加してしまうこと等を考えると、フィラメント数としては一般的には１０〜５００本程度の範囲が好ましく、３０〜２００本程度の範囲が更に好ましい。
【００１２】
熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂としては、後述する熱可塑性樹脂フィルムとの融着性があるものであれば何ら特定されず、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、プロピレン・エチレン共重合体などのオレフィン系樹脂、アクリロニトリルースチレンーブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレンーブタジエンブロック共重合体などの一般的な熱可塑性樹脂やこれらの混合物、あるいはこれらを用いたポリマーアロイなどが例示され、本発明においてはこれらを総称して熱可塑性樹脂という。
【００１３】
このような熱可塑性樹脂には、通常使用される各種添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、分散剤、塩素補足剤、金属不活性剤、難燃剤、顔料などがそれぞれの目的に応じて適宜添加されていてもよい。
【００１４】
また、これらの熱可塑性樹脂は、不飽和酸あるいは不飽和酸無水物等で変性されていてもよく、前記不飽和酸および不飽和酸無水物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、無水イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、アンゲリカ酸などが例示される。
【００１５】
本発明に適用される熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物において、原料となる熱可塑性樹脂繊維は、上記した熱可塑性樹脂を材料として通常の方法で製造されるが、機械的強度を向上させるために繊維の長さ方向に延伸した繊維であることが好ましく、その延伸倍率は高ければ高いほど好ましいが、通常は２〜２０倍程度である。
【００１６】
また、かかるネット状物において、該ネット状物にフィルムを熱融着させる場合や射出成形や射出圧縮成形により繊維からなるネット状物を樹脂成形体に貼合、一体化する場合には、該ネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維の融点が高いほど繊維が溶融しにくく、ネット状形状を保持するのに有利であることから、熱可塑性樹脂繊維の融点は高いほど好ましく、例えばポリプロピレン系樹脂繊維の場合にはその融点は１６５℃以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明における熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルースチレンーブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレンーブタジエンブロック共重合体などの一般的な熱可塑性樹脂からなるフィルムやこれらの混合物、あるいはこれらを用いたポリマーアロイからなるフィルムが例示される。
【００１８】
本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートは、前述した熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物の片面または両面に熱可塑性樹脂フィルムが積層されてなるものであり、上記ネット状物と熱可塑性樹脂フィルムのそれぞれを構成する熱可塑性樹脂からみた組み合わせは任意であるが、接着性、その他各種物性等の観点から、あるいはリサイクル性の点から、同種ないしは類似の熱可塑性樹脂から構成されていることが好ましい。
特に、本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートを熱可塑性樹脂成形体に貼合する方法として一般的な方法である熱融着法や、射出成形法や射出圧縮成形法などにより成形体を形成すると同時に上記積層シートを貼合する場合には、ネット状物を構成する熱可塑性樹脂と、該ネット状物に貼合される熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂とは互いに融着性のある同種ないしは類似の熱可塑性樹脂から構成されていることが好ましい。
【００１９】
このような例の代表的な組み合わせとしては、例えばネット状物がポリエチレン系樹脂繊維、ポリプロピレン系樹脂繊維あるいはこれらの混合繊維であるような場合には、これら繊維と互いに融着性のある同種ないしは類似のポリオレフィン系樹脂からなるフィルムが好ましい。
【００２０】
また、本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートにおける上記熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物と熱可塑性樹脂フィルムの組み合わせにおいて、熱可塑性樹脂フィルムの融点は、前記熱可塑性樹脂繊維よりも低いことが重要である。
熱可塑性樹脂フィルムの融点が熱可塑性樹脂繊維よりも低いと、本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートを樹脂成形体に熱融着させる場合に、ネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融させることなく熱可塑性樹脂フィルムのみを溶融させることによって、熱可塑性樹脂繊維積層シートと樹脂成形体とを強固に接着することが可能となる。
【００２１】
このような典型的な例として、例えばネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維がポリプロピレン樹脂からなる場合に、熱可塑性樹脂フィルムとして、それより融点の低いプロピレン・エチレンランダム共重合体からなるフィルムを使用することが好ましい。
【００２２】
また、熱可塑性樹脂フィルムの表面には、樹脂成形体との接着性を高めるために表面処理を施してもよく、このような表面処理方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理等が一般的に利用できる。
【００２３】
以上述べたような熱可塑性樹脂繊維積層シートは、公知の方法に準じて任意の方法で製造することができる。
例えば、フィルムスタッキング法で製造する場合には、熱可塑性樹脂を通常の方法でフィルム状とし、熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物の片面または両面にこのフィルムを重ねた後、熱プレスなどにより加熱し、フィルムとネット状物を融着一体化させ、冷却させて熱可塑性樹脂繊維積層シートを製造する方法が挙げられる。
また、押出成形の場合は、熱可塑性樹脂を押出成形によりフィルム状に押出し、該フィルム上に可塑性樹脂繊維からなるネット状物を供給して、熱ロールなどにより加熱して、押出したフィルムに連続的にネット状物を融着一体化させる方法が挙げられる。
【００２４】
尚、本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートにおいて、熱可塑性樹脂繊維からなるネット状物に貼合される熱可塑性樹脂フィルムは、前記したようにネット状物の片面または両面のいずれでもよく、それぞれの目的に応じて適宜決定されるが、熱可塑性樹脂繊維積層シートの軽量化やコストを考えればネット状物の片面のみに貼合するのが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂繊維積層シートを、射出成形や射出圧縮成形により樹脂成形体に貼合する場合には、ネット状物の網目間隔が広いために軽量化に効果的であるばかりでなく、網目間隔が広くとも網目から溶融樹脂が漏れることなく、しかも、前記フィルムがネット状物の保護材として働き、溶融樹脂の熱が直接熱可塑性樹脂繊維に伝達しなくなってネット状物を構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融させることなく、ネット状物の形状をそのまま維持しながら樹脂成形体に貼合することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１
ＰＰ繊維ＳＩＭＴＥＸ（宇部日東化成社製ポリプロピレン系樹脂繊維、フィラメント数６０、単繊維太さ３デニール、融点約１７０℃）を格子状に編み、網目間隔の最小値が２ｍｍであるネット状物を得た。
一方、プロピレン・エチレンランダム共重合体（住友化学社製、Ｓ１３１、融点約１３０℃）を通常の方法でフィルム状にし、前記ネット状物の片面に重ねて熱プレス成形により熱融着させ、ＰＰ系樹脂繊維積層シートを得た。
このＰＰ系樹脂繊維積層シートを金型間に供給して、ＰＰ系樹脂繊維積層シートの裏側から溶融樹脂を供給し型締めして、ＰＰ系樹脂繊維積層シートが貼合した樹脂成形体を得た。
得られた樹脂成形体は、ネット状物の網目から溶融樹脂が漏れることもなくネット状物の形状が維持され、しかも、ネット状物を構成するポリプロピレン系樹脂繊維が溶けることなくネット状物が樹脂成形体に貼合されていた。
【００２７】
比較例１
実施例１と同様にして得た網目間隔の最小値が２ｍｍであるネット状物を直接金型間に供給して、PP系樹脂繊維積層シートの裏側から溶融樹脂を供給し型締めして、PP系樹脂繊維積層シートが貼合した樹脂成形体を得た。
得られた樹脂成形体は、ネット状物の網目から溶融樹脂が漏れ、その形状が崩れてしまった。更に、ネット状物を構成するポリプロピレン系樹脂も一部で溶融していた。

Claims (3)

1. 融点が１６５℃以上であるプロピレン系樹脂で構成される熱可塑性樹脂繊維からなり、網目間隔が２〜８ｍｍであるネット状物の片面または両面に前記熱可塑性樹脂繊維よりも融点の低い熱可塑性樹脂フィルムを積層させてなる熱可塑性樹脂繊維積層シート。
2. 熱可塑性樹脂フィルムがプロピレン系樹脂である請求項１記載の熱可塑性樹脂繊維積層シート。
3. 熱可塑性樹脂フィルムを構成するプロピレン系樹脂がプロピレン・エチレンランダム共重合体である請求項２に記載の熱可塑性樹脂繊維積層シート。