JP4169805B2

JP4169805B2 - 繊維強化プラスチック成形用表面材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック成形体

Info

Publication number: JP4169805B2
Application number: JP19113794A
Authority: JP
Inventors: 利晃広橋; 周二吉野
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: JPH0825490A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は繊維強化プラスチック成形用表面材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス繊維マットにスチレンモノマーを含む不飽和ポリエステル樹脂を含浸し、成形した繊維強化プラスチック成形体には、この成形体表面を均一にして、外観を良くしたり、或いは成形体の強度を向上させるために、表面材が使用されてきた。
【０００３】
この表面材として、ポリエステル繊維又はアクリル繊維を含み、バインダーを用いない不織布や、スチレンモノマーに可溶なバインダーを用いた不織布が提案されている。しかしながら、これら不織布は、成形体を形成する際に、皺が発生して外観を損ねたり、樹脂の含浸性が悪く、含浸不良による白化が生じるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を解決するためになされたものであり、成形時に皺が発生せず、外観に優れ、しかも、含浸性に優れているため白化が生じず、透明性に優れた繊維強化プラスチック成形用表面材、及び繊維強化プラスチック成形体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の繊維強化プラスチック成形用表面材（以下、表面材ということがある）は、水流による絡合により形成した繊維束に囲まれた空隙を、不織布全体に有し、前記空隙の１０箇所の平均の径が０．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下のものである。
【０００６】
なお、繊維束が絡合していたり、或いは、繊維束が熱融着性繊維を含み、この熱融着性繊維により融着していると、表面材に適度の腰があり、作業性に優れている。また、この熱融着性繊維がスチレン可溶性であると、より含浸性に優れ、より透明性に優れている。
【０００７】
本発明の繊維強化プラスチック成形体（以下、成形体ということがある）は、上記の繊維強化プラスチック成形用表面材を用いたものである。
【０００８】
【作用】
本発明の表面材は繊維束に囲まれた空隙を不織布全体に有し、空隙による融通性があるため、成形時に皺が発生しにくく、しかもこの空隙を通して樹脂の含浸性にも優れているため、含浸不良による白化が生じず、透明性に優れた成形体を得ることのできるものである。
【０００９】
本発明の表面材を構成する繊維としては、成形後の透明性に優れたアクリル繊維を好適に使用することができる。このアクリル繊維は、通常のアクリル繊維であっても良いし、アクリロニトリルの含有率が８５％以下のモダクリル繊維であっても良いが、成形した後の透明性を維持するために、アクリル繊維が５０重量％以上含まれているのが好ましく、より好ましくは６０重量％以上である。
【００１０】
このアクリル繊維以外に、表面材に腰をもたせて作業性を向上させるために、ポリエステル繊維や、極細繊維に分割できる、例えば、繊維断面形状が菊花状や略平行に積層した形状の易分割繊維や、熱融着性繊維などを混合することもできるが、透明性を低下させないように、これら繊維の含有量は５０重量％以下、より好適には４０重量％以下とする。
【００１１】
なお、易分割繊維を構成する樹脂の組み合わせとしては、例えば、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリアクリロニトリル系重合体樹脂、ポリエステル系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂とポリアクリロニトリル系重合体樹脂の組合せがある。これらの中でも、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂の組み合わせからなる易分割繊維は、樹脂の含浸性に優れているため、好適に使用できる。
【００１２】
また、熱融着性繊維は単一成分からなるものであっても良いし、断面形状がサイドバイサイド型や芯鞘型の複合繊維であっても良いが、複合繊維であると、非融着樹脂成分によって繊維形状を維持でき、腰をもたせることができるので、より好適に使用できる。
【００１３】
この熱融着性繊維を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、６ナイロン、６６ナイロン、変性ナイロン、ポリエステル、変性ポリエステルを単独で、或いは任意に組み合わせることができる。これらの中でも、変性ポリエステルを含む熱融着性繊維は、融着により表面材に腰をもたせることができるばかりでなく、スチレンモノマーに可溶で、繊維強化プラスチックを成形する際に、融通性が生じ、樹脂の含浸性がより向上するので、好適に使用できる。
【００１４】
これら繊維の繊度は、成形体表面を均一にし、外観を良くするために、３デニール以下であるのが好ましく、より好ましくは２デニール以下である。また、０.０１デニール未満であると、腰がなくなるため、０.０１デニール以上、より好ましくは０.１デニール以上である。
【００１５】
また、繊維長は、繊維ウエブの製造方法によって適宜選択すれば良く、例えば、繊維ウエブを湿式法によって形成する場合には、繊維長１〜３０mmの繊維が使用でき、乾式法によって形成する場合には、繊維長２５〜１１０mmの繊維が使用できるが、特に限定するものではない。
【００１６】
このような繊維を用いて、例えば、カード法、エアレイ法などの乾式法、抄造による湿式法により、繊維ウエブを形成できる。なお、カード法により繊維ウエブを形成する場合には、繊維の配向方向を一方向にしたり、クロスレイヤーなどにより繊維の配向方向を交差させたり、これらの繊維ウエブを積層することもできる。この配向方向が交差した繊維ウエブを含む場合には、よこ方向の強度にも優れる不織布が得られるので、好適である。更には、構成繊維の異なる繊維ウエブを積層しても良い。このように、本発明では、繊維ウエブの形成方法、繊維の配向方向、繊維ウエブの構成繊維などを適宜組み合わせて、繊維ウエブを形成することができる。
【００１７】
このような繊維ウエブを水流による絡合や、エンボスローラや超音波などによる過剰な溶融や、溶融後の延伸により、繊維束に囲まれた空隙を不織布全体に形成することができる。これらの中でも水流による絡合は、繊維束を絡合し、強度的に優れ、腰のある表面材を形成することができるので、好適である。
【００１８】
水流による絡合方法について説明すると、繊維束に囲まれた空隙を形成するために、少なくとも一度は、繊維ウエブを目の粗い開孔部を有する支持体上に載置し、水流を作用させる。この水流の作用により、支持体の非開孔部分に相当する空隙を形成する、言い換えれば、支持体の孔部分に相当する繊維束を形成した不織布を得ることができる。
【００１９】
本発明の表面材は、含浸性に優れるように、空隙の径が０.２mm以上であるのが好ましく、表面材のパターンにより外観を損ねないように、３.０mm以下であるのが好ましい。より好ましい空隙の径は０.３〜１.５mmである。水流絡合において、この程度の空隙を形成できる支持体として、ネットを使用する場合、８〜５０メッシュのものが使用でき、より好ましくは１６〜３５メッシュのものを使用する。なお、空隙の径は２５倍の拡大鏡により測定した、１０箇所の平均をいう。
【００２０】
なお、異なるメッシュの支持体を２種類以上使用すれば、太い繊維束と細い繊維束とを形成でき、より外観が優れ、より腰のある表面材を形成することができるので、好適である。
【００２１】
例えば、異なるメッシュの２種類の支持体を使用する場合、最初は、より大きな開孔部を有する支持体上に繊維ウエブを置き、水流で絡合処理を行なうことにより、支持体の非開孔部に相当する空隙を有する、絡合した大きい繊維束のみからなる絡合ウエブを形成する。次いで、最初の支持体よりも小さい開孔部を有する支持体上に、上記絡合ウエブを置き、水流で絡合処理を行なうことにより、最初の絡合処理で形成した太い繊維束の一部を遊離させ、その遊離した繊維同士を再度絡合させることにより、隣り合う太い繊維束間に、絡合した細い繊維束を形成できる。なお、このようにして得られる表面材であっても、空隙の径が上記範囲内にあるのが好ましい。
【００２２】
本発明の水流による絡合処理は、例えば、水流を噴出するノズル径は０.０５〜０.３mm、ピッチが０.２mm〜３mmのノズルを１列に配列したり、ノズルを規則正しく又は不規則に、２列以上に配列したノズルプレートを使用すれば良く、また、このノズルから噴出される水流の噴出圧力は１０〜３００kg/cm²であれば良く、特に限定するものではない。
【００２３】
更に、同一支持体による絡合処理は、２度以上作用させても良いし、どちらか一方の面からのみ作用させても良いし、両面から作用させても良い。
【００２４】
以上のようにして得られる表面材の目付は、１０〜６０g/m²であるのが好ましい。表面材の目付が１０g/m²以上であれば、強度的に優れ、作業性にも優れているためであり、６０g/m²以下であれば、成形時の樹脂含浸性にも優れているためで、より好ましくは、１５〜５０g/m²、最も好ましくは、２０〜４０g/m²である。
【００２５】
なお、繊維ウエブが熱融着性繊維を含む場合には、水流による絡合の後、熱処理により熱融着性繊維を融着させる。この熱処理は熱融着性繊維における熱融着成分の融点の１０℃以上高い温度で行ない、融着を確実に行なうのが好ましい。なお、不織布を加熱加圧処理して、熱融着性繊維を全面的又は部分的に融着しても良い。
【００２６】
この表面材を、例えば、繊維強化プラスチックの表面材として使用し、マッチドダイ法により成形する場合、ガラス繊維マット上に本発明の表面材を積層した後、スチレンモノマーを含む不飽和ポリエステル樹脂を含浸すると同時に、８０〜１００℃の雰囲気下で圧縮して成形体を得る。このスチレンモノマーを含む不飽和ポリエステル樹脂を含浸すると、表面材の空隙を通して、ガラス繊維マット全体に亘って均一に樹脂を含浸することができ、透明性に優れた成形体が得られる。なお、スチレンモノマーに溶解する樹脂を含む熱融着性繊維を使用すると、成形時、表面材に、融通性が生じて、より均一に含浸することができる。また、表面材の空隙による融通性により、成形時に皺が発生するということもない。このように、本発明の表面材は瞬時の含浸性に優れ、外観に優れた成形体を得ることのできるものである。
【００２７】
以下に、本発明の実施例を記載するが、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
アクリル繊維（繊度１.５デニール、繊維長４４mm）７０重量％と、芯成分がポリエステル樹脂で、鞘成分がスチレン可溶性で熱融着性の変性ポリエステル樹脂（ユニチカ（株）製、ユニチカＴ−４０８０、繊度２デニール、繊維長５１mm、融点１１０℃）からなる芯鞘型複合繊維３０重量％とをカーディングした一方向性の繊維ウエブと、クロスレイヤーにより繊維の配向方向を交差させた繊維ウエブとを、１：２の重量比で積層した積層繊維ウエブを得た。この積層繊維ウエブを２５メッシュのネット（支持体）上に載置し、径０.１３mmのノズルを０.６mmのピッチで一列に配列したノズルから、水圧９０kg/cm²の水流を作用させた後、この積層繊維ウエブを反転し、同様の条件下で水流を作用させ、絡合不織布を得た。その後、１７０℃、無圧下で熱処理して、複合繊維の変性ポリエステル樹脂成分を融着させて、目付２７g/m²、厚さ０.７mm、空隙の径が０.５mmの表面材を得た。
【００２９】
次いで、１０cm角に裁断し、２枚重ねた表面材に、不飽和ポリエステル樹脂とスチレンモノマーとからなる樹脂溶液５０ｇを流し込み、２０g/cm²の荷重をかけて、樹脂を含浸させ、そのまま３０分間放置して、常温で樹脂を硬化させ、成形体を得た。
【００３０】
（実施例２）
支持体として５０メッシュのネットを使用した以外は、実施例１と全く同様にして、目付２７g/m²、厚さ０.６mm、空隙の径が０.３mmの表面材、及び成形体を得た。
【００３１】
（実施例３）
支持体として１６メッシュのネットを使用した以外は、実施例１と全く同様にして、目付２７g/m²、厚さ０.８mm、空隙の径が１.２mmの表面材、及び成形体を得た。
【００３２】
（比較例）
支持体として８０メッシュのネットを使用した以外は、実施例１と全く同様にして、目付２７g/m²、厚さ０.５mmの表面材、及び成形体を得た。なお、この表面材は実質的に空隙を有さないものであった。
【００３３】
（含浸性）
実施例１〜４及び比較例の成形体の、樹脂を流し込んだ面とは反対面における、樹脂含浸不良による白化の度合及び成形体の外観（皺の有無）を、目視により総合的に評価した。この結果は表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
本発明の表面材は、水流による絡合により形成した繊維束に囲まれた空隙を不織布全体に有し、空隙の１０箇所の平均の径が０．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下のもので、この空隙による融通性があるため、成形時に皺が発生しにくく、しかもこの空隙を通して樹脂の含浸性にも優れているため、含浸不良による白化が生じず、透明性に優れた成形体を得ることができる。
【００３６】
また、繊維束が絡合していたり、或いは、熱融着性繊維を含み、この熱融着性繊維により融着していると、表面材に適度の腰があり、作業性に優れている。また、この熱融着性繊維がスチレン可溶性であると、より含浸性に優れ、より透明性に優れている。
【００３７】
本発明の繊維強化プラスチック成形体は、上記の繊維強化プラスチック成形用表面材を用いているため、透明性に優れたものである。

Claims

水流による絡合により形成した繊維束に囲まれた空隙を、不織布全体に有し、前記空隙の１０箇所の平均の径が０．２ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることを特徴とする繊維強化プラスチック成形用表面材。
繊維束が絡合していることを特徴とする請求項１記載の繊維強化プラスチック成形用表面材。
繊維束が熱融着性繊維を含み、この熱融着性繊維により融着していることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の繊維強化プラスチック成形用表面材。
熱融着性繊維がスチレン可溶性であることを特徴とする、請求項３記載の繊維強化プラスチック成形用表面材。
請求項１〜４のいずれかに記載の、繊維強化プラスチック成形用表面材を用いたことを特徴とする繊維強化プラスチック成形体。