JP6528824B2 - 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 - Google Patents
繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6528824B2 JP6528824B2 JP2017196227A JP2017196227A JP6528824B2 JP 6528824 B2 JP6528824 B2 JP 6528824B2 JP 2017196227 A JP2017196227 A JP 2017196227A JP 2017196227 A JP2017196227 A JP 2017196227A JP 6528824 B2 JP6528824 B2 JP 6528824B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- sheet
- reinforced plastic
- fibers
- plastic molded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 title claims description 168
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 title claims description 168
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 title claims description 77
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 292
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 115
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 76
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 64
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 64
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 59
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 55
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 42
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 28
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 19
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 16
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 16
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 16
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 15
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 11
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 10
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 5
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 16
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 9
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 7
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005822 acrylic binder Polymers 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 2
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BCMCBBGGLRIHSE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzoxazole Chemical compound C1=CC=C2OC=NC2=C1 BCMCBBGGLRIHSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFVNOJDQRGSOEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl octadecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCCO RFVNOJDQRGSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000012812 general test Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229920005792 styrene-acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
上記「エンプラ」と称される熱可塑性樹脂は、強度が優れるだけでなく、難燃性が非常に高いことが特徴のひとつである。このようなエンプラを使用した繊維強化プラスチック成形体の検討は、これまでにも様々に試行されている。
一方で、添加量が不十分である場合、強度が弱く上記の裁断工程やプレス工程において不織布が破断して生産効率を悪化させたり、表面繊維が工程中に脱落し、飛散するなどして作業環境を著しく悪化させるなどの不具合を発生させてしまう。
すなわち、特許文献1に記載のような、強化繊維と熱可塑性樹脂を含む不織布を用いた場合、表面の意匠性に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成することが困難であるという問題があった。
すなわち、従来技術においては、ハンドリング性が優れており、かつ意匠性に優れた繊維強化プラスチック成形体を形成できるという両者を兼ね備えた繊維強化プラスチック成形体用シート(不織布)が得られておらず、さらなる改良が求められていた。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
[2]前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[3]前記熱可塑性繊維の限界酸素指数が24以上であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[4]前記強化繊維の繊維長が、前記マトリックス樹脂繊維の繊維長の85%以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[5]前記強化繊維の繊維長が3mm以上であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[6]前記強化繊維の繊維長が6mm以上であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[7]前記繊維強化プラスチック成形体用シートのJAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.5−2に規定される透気度が250秒以下であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[8]前記熱可塑性繊維はポリカーボネート繊維を含むことを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[9]前記熱可塑性繊維はポリエーテルイミド繊維を含むことを特徴とする[1]〜[8]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[10]前記熱可塑性繊維及び前記強化繊維は、チョップドストランドであることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[11]バインダー成分を含有し、前記バインダー成分は、前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜10質量%含まれていることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[12]前記バインダー成分は前記熱可塑性繊維と加熱溶融状態で相溶することを特徴とする[1]〜[11]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[13]前記バインダー成分は、メチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする[1]〜[12]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[14]前記バインダー成分は、さらに前記熱可塑性繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有することを特徴とする[1]〜[13]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[15]前記共重合体は前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜4質量%となるように含有され、前記バインダー繊維は前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して1.5〜6質量%となるように含有されることを特徴とする[14]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[16]前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする[14]又は[15]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[17]前記繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と前記表層領域に挟まれた中間領域を有し、前記表層領域に含有されているバインダー成分は、前記中間領域に含有されているバインダー成分より多いことを特徴とする[1]〜[16]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[18]前記バインダー成分に含まれる共重合体は、前記強化繊維と前記マトリックス樹脂繊維を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在していることを特徴とする[13]〜[17]のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
[19][1]〜[18]のいずれか1項に記載されている繊維強化プラスチック成形体用シートを、前記熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維のガラス転移温度以上の温度で加圧加熱成形することにより形成されている繊維強化プラスチック成形体。
[20]強化繊維と、熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維と、バインダー成分とを混合し、乾式不織布法または湿式不織布法によって不織布シートを形成する工程を含む繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法において、前記強化繊維の繊維長は、前記熱可塑性繊維の繊維長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体用シートの製造方法。
[21]前記不織布シートを形成する工程は、前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする[20]に記載の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。
本発明は、強化繊維と、熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートに関する。ここでは、強化繊維の繊維長は、熱可塑性繊維の繊維長以下である。このように、本発明では、繊維強化プラスチック成形体用シートにおいて、熱可塑性繊維の繊維長を強化繊維の繊維長以上とすることにより、ハンドリング性が改良された繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。ここで、ハンドリング性に優れるとは、繊維強化プラスチック成形体用シートを用いて繊維強化プラスチック成形体を形成する際に、繊維の脱落や飛散が抑制された状態をいう。さらに、このような繊維強化プラスチック成形体用シートを用いることにより、表面に繊維束等がなく、意匠性に優れた繊維強化プラスチック成形体を成形することができる。
強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これらの強化繊維は、1種のみを使用してもよく、複数種を使用してもよい。また、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維等の耐熱性に優れた有機繊維を含有していてもよい。
また、強化繊維として、アラミド繊維等の高耐熱性・高強度の有機繊維を使用した場合は、高度な平滑性の要求される精密な研磨用の機器に適する繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。アラミド等の有機繊維を強化繊維として含有する繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される繊維強化プラスチック成形体は、一般的に強化繊維として無機繊維を使用した繊維強化プラスチック成形体用シートから形成される成形体よりも耐摩耗性に優れる。また擦過等によって繊維強化プラスチック成形体の一部が削り取られたとしても、その削り粕が無機繊維よりも柔らかいので、被研磨物を傷つけるおそれが少ない。
強化繊維の繊維長を上記範囲内とすることにより、強化繊維の分散性を良好にすることができる。これにより、加熱加圧成形後の繊維強化プラスチック体は概ね良好な強度と外観を有する。さらに、強化繊維の繊維長をより好ましい範囲とすることにより、繊維の分散性を特に良化することができ、強度と外観が特に優れ、更に表面の光沢感も高まるため意匠性も優れる繊維強化プラスチック体が得られる。
マトリックス樹脂繊維は、熱可塑性繊維を含む。熱可塑性繊維は、加熱加圧処理時にマトリックス、あるいは、繊維成分の交点に結着点を形成する。このようなマトリックス樹脂繊維を用いた不織布状の繊維強化プラスチック成形体用シートは、熱硬化性樹脂を使用したシートに比べて、オートクレーブ処理が不要で、加工する際の加熱加圧成形時間が短時間ですみ、生産性を高めることができる。
また、熱可塑性繊維のASTM E−662に記載の方法で測定した20分燃焼時の発煙量は30ds前後であることが好ましく、非常に発煙量が少ない繊維強化プラスチック成形体用シートを得ることができる。
本発明では、熱可塑性繊維が加熱加圧成形前には、繊維形態を維持しているため、繊維強化プラスチック成形体を形成する前は、シート自体がしなやかでドレープ性がある。このため、繊維強化プラスチック成形体用シートを巻き取りの形態で保管・輸送することが可能であり、ハンドリング性に優れるという特徴を有する。
本発明において、繊維強化プラスチック成形体用シートに含有されるバインダーとしては、一般的に不織布製造に使用されるアクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、PVA樹脂等が使用できる。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を含むことを意味し、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を含むことを意味する。
共重合ポリエチレンテレフタレートは、融点が140℃以下のものが好ましく、120℃以下ものがより好ましい。また、特公平1−30926号公報に記載のような変性ポリエステル樹脂を使用してもよい。変性ポリエステル樹脂の具体例として、特に、ユニチカ社製商品名「メルティ4000」(繊維全てが共重合ポリエチレンテレフタレートである繊維)が好ましく挙げられる。また、上記芯鞘構造のバインダー繊維としては、ユニチカ社製商品名「メルティ4080」や、クラレ社製商品名「N−720」等が好適に使用できる。
共重合体とバインダー繊維の含有率を上記範囲内とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用シートの表面強度及び層間強度を高めることができる。なお、上記の範囲においては、共重合体を成分とするバインダー(液状バインダー)の配合量は、ポリエステル樹脂又は変性ポリエステル樹脂よりも少ないほうが、臭気の関係から好ましい結果が得られる。ポリエステル系バインダーはマトリックス樹脂と相溶するため、比較的添加量が多くとも臭気を発生しにくく、また、液状バインダーは繊維交点に集中して偏在しやすいため、かかる結果が得られているものと推定している。
ここで、繊維強化プラスチック成形体用シートの表層領域は、不織布シートを厚さ方向(Z軸方向)に略3分割した際に、外側に位置する2つの領域である。なお、中間領域はこれらの2つの領域に挟まれた間の領域をいう。表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分より多いことが好ましく、表層領域に含有されているバインダー成分は、中間領域に含有されているバインダー成分の1.1〜1.5倍であることがより好ましい。
尚、一般に湿式不織布法で得られるシートは繊維がMD方向に配向する傾向がある。本願発明の繊維強化プラスチック成形体用シートも湿式不織布法で製造する場合は繊維がMD方向に配向する傾向となる。この場合、強度縦横比が強くなると、強化繊維の配向もMD方向が強くなるため、得られる繊維強化プラスチック体も、MD方向の強度が強く、相対的にCD方向は弱くなる傾向となる。
このように、強化繊維プラスチックの特に強度が優れる方向を、不織布シートの強度縦横比で調整することもできる。
このような方法を採用する場合、湿式不織布法でウエットウエブを形成後、バインダーの水溶液、若しくはエマルジョンをウエブにディッピング若しくはスプレー等の方法で付与し、乾燥する方法が好ましい。この場合、ウエブ水分はバインダーの水溶液、若しくはエマルジョンのバインダー液濃度や、湿式不織布製造工程におけるウエットサクション、ドライサクションによる水分の吸引力の調整で行うことが可能である。
一方、あまりに強度縦横比が強いと横強度が弱くなり、ハンドリング性に劣る。この点を考慮すると、好ましい強度縦横比は15以下、より好ましくは10以下である。
本発明では、熱可塑性繊維と強化繊維は、一定の長さにカットされたチョップドストランドであることが好ましい。また、バインダー繊維もチョップドストランドであることが好ましい。このような形態とすることにより、繊維強化プラスチック成形体用シート中で、各種繊維を均一に混合することができる。
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートは、目的とする成形品の形状や成形法に合わせて任意の形状に加工することができる。繊維強化プラスチック成形体用シートは、1枚単独、或いは所望の厚さとなるように積層して熱プレスで加熱加圧成形したり、あらかじめ赤外線ヒーター等で予熱し、金型によって加熱加圧成形することができる。このように、一般的な繊維強化プラスチック成形体用シートの加熱加圧成形方法を用いて加工することにより、強度に優れた繊維強化プラスチック成形体とすることができる。
本発明の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造工程は、強化繊維と、熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維と、バインダー成分とを混合し、乾式不織布法または湿式不織布法によって不織布シートを形成する工程を含む。なお、この製造工程に用いる強化繊維の繊維長は、前記熱可塑性繊維の繊維長よりも短く、強化繊維の繊維長は、マトリックス樹脂繊維の繊維長の85%以下であることが好ましい。また、強化繊維の繊維長は6mm以上であることが好ましい。
表1に示した繊維長で、繊維径7μmのPAN系炭素繊維と、表1に示した繊維長で、繊維径30μmのポリカーボネート樹脂繊維(ダイワボウポリテックス社製、限界酸素指数25)を、質量比がPAN系炭素繊維40に対しポリカーボネート樹脂繊維60となるように計量し、水中に投入した。更に、投入した水の量は、PAN系炭素繊維とPEI樹脂繊維の合計質量に対し200倍とした(すなわち、繊維スラリー濃度として0.5%)。
このスラリーに分散剤として商品名「エマノーン3199」(花王社製)を繊維(PAN系炭素繊維とポリカーボネート繊維の合計)100質量部に対し1質量部となるよう添加して攪拌し、繊維を水中に均一に分散させた繊維スラリーを作製した。
以下、実施例2〜34、比較例1〜11は表1〜8の強化繊維、マトリックス樹脂繊維の繊維長、配合比率およびバインダー成分の樹脂、バインダー量にしたがって、実施例1と同様にして繊維強化プラスチック成形体用シートを得た。
(ハンドリング性)
実施例及び比較例で得られた各繊維強化プラスチック成形体用シートを、6枚積層し、260℃に予熱したホットプレスに挿入して60秒加熱加圧した後、180℃に冷却して繊維強化プラスチック成形体を得た。
この加熱加圧操作の際の繊維強化プラスチック成形体用シートの表面繊維の脱落・飛散及び取り扱いやすさ(ハンドリング性)を、以下のとおり評価した。
A:手荒く扱ってもシートの破れ・繊維の脱落等が発生せず、非常に良好であるもの。
B:通常の使用において全く問題が発生しないもの。
C:実用上やや問題を生じるが、製造は可能であるもの。
D:表面繊維の脱落が非常に多く、量産では明らかに問題を発生するもの。
E:表面繊維の脱落が非常に多く、またシートが破れやすくハンドリング性に劣るため、量産時の製造効率が著しく低下するもの。
実施例及び比較例で得られた各繊維強化プラスチック成形体用シートを、(1)2ドラム式ワインダーに適した紙管に巻きつけるため、ワインダーで巻き直しを行った。(2)(1)で得られた巻取りを、幅1100mmとなるように2ドラム式ワインダーで断裁し、長さ500mの巻取りを得た。(3)(1)で得た巻取りを、更に幅500mmとなるように2ドラム式ワインダーで断裁し、300mの巻取りを得た。そして、(2)及び(3)の作業中における繊維強化プラスチック成形体用シートの表面繊維の脱落・飛散を、以下のとおり評価した。
A:手荒く扱ってもシートの破れ・繊維の脱落等が発生せず、非常に良好であるもの。
B:通常の使用において全く問題が発生しないもの。
C:実用上やや問題を生じるが、製造は可能であるもの。
D:表面繊維の脱落が非常に多く、量産では明らかに問題を発生するもの。
E:表面繊維の脱落が非常に多く、またシートが破れやすくハンドリング性に劣るため、量産時の製造効率が著しく低下するもの。
また、上記(1)及び(2)の工程を経た後の繊維強化プラスチック成形体用シートについて、以下のとおり評価した。
A:層間剥離が発生しなかったもの。
B:若干層間強度が弱くなったが、実用上差し支えがなくハンドリングできるもの。
C:層間剥離が一部に発生するが、実用上差し支えなくハンドリングできるもの。
D:層間剥離が紙面の半分以上の面積に発生するが、ハンドリングは可能であるもの。
E:層間剥離が全面に発生し、ハンドリングが難しく生産性に影響を及ぼすもの。
また、得られた繊維強化プラスチック体に見られる繊維のヨレの状況について、以下の通り評価した。尚、「ヨレ・結束」とは、繊維が水中で攪拌されている間に繊維同士が絡まり、ヨレてひも状になったものをいう。このひも状のヨレが長く・大きくなるとヨレの太さも太くなるため、加熱可加圧成形工程で溶融したマトリックス樹脂が十分含浸されない部分が発生し、外観上好ましくないばかりか強度も低下する。
A:ヨレはほとんどない。
B:強化繊維の長さの2倍以下のヨレが僅かにある。
C:強化繊維の長さの2倍以下のヨレが多数ある。
D:強化繊維の繊維長の2倍以上3倍以下の長さのヨレが多数あるが、表面繊維は全て樹脂で覆われている。
E:強化繊維の繊維長の3倍以上の長さのヨレが多数あり、表面繊維の一部に樹脂で覆われていない繊維がある。
更に、繊維強化プラスチック成形体の表面性について、以下の基準で評価を行った。尚、ここでいう未分散繊維とは、水中に繊維を投入し、攪拌した際、分散・モノフィラメント化せずに、複数の繊維がくっついた状態のままであるものである。本発明では、D評価以上のものを実用上問題のないレベルとした。
A:未分散繊維が全くなく、表面光沢感が非常に高い。
B:未分散繊維が1個〜2個/20cm角と少なく、表面光沢感が非常に高い。
C:未分散繊維が3〜5個/20cm角と少なく、表面光沢感が高い。
D:未分散繊維が6個〜9個/20cm角と比較的少なく、表面光沢感が高い。
E:未分散繊維が13個〜17個/20cm角と多く、未分散繊維の一部は光沢感がない。
F:未分散繊維が18個以上/20cm角であり、未分散繊維の大多数は光沢感がない。
強度については、得られた繊維強化プラスチック成形体について、JIS K7074に準拠した方法で曲げ強度を測定した。
限界酸素指数(LOI値)については、JIS K 7201法に基づいて試験を行い算出した。
Claims (18)
- 強化繊維と、熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維と、バインダー成分とを含む繊維強化プラスチック成形体用シートであって、
前記強化繊維の繊維長は、前記熱可塑性繊維の繊維長以下であり、
前記熱可塑性繊維の限界酸素指数は24以上であり、
前記バインダー成分は、メチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体用シート。 - 前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記強化繊維の繊維長が、前記マトリックス樹脂繊維の繊維長の85%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記強化繊維の繊維長が3mm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記強化繊維の繊維長が6mm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記繊維強化プラスチック成形体用シートのJAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.5−2に規定される透気度が250秒以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記熱可塑性繊維はポリカーボネート繊維を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記熱可塑性繊維及び前記強化繊維は、チョップドストランドであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記バインダー成分は、前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜10質量%含まれていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記バインダー成分は前記熱可塑性繊維と加熱溶融状態で相溶することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記バインダー成分は、さらに前記熱可塑性繊維のガラス転移温度よりも低い融点を有するバインダー繊維を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記共重合体は前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して0.1〜4質量%となるように含有され、前記バインダー繊維は前記繊維強化プラスチック成形体用シートの全質量に対して1.5〜6質量%となるように含有されることを特徴とする請求項11に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記バインダー繊維は、ポリエチレンテレフタレート又は変性ポリエチレンテレフタレートを含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 前記繊維強化プラスチック成形体用シートは表層領域と前記表層領域に挟まれた中間領域を有し、
前記表層領域に含有されているバインダー成分は、前記中間領域に含有されているバインダー成分より多いことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。 - 前記バインダー成分に含まれる共重合体は、前記強化繊維と前記マトリックス樹脂繊維を構成する繊維同士の交点に水掻き膜状に局在していることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の繊維強化プラスチック成形体用シート。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載されている繊維強化プラスチック成形体用シートを、前記熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維のガラス転移温度以上の温度で加圧加熱成形することにより形成されている繊維強化プラスチック成形体。
- 強化繊維と、熱可塑性繊維を含むマトリックス樹脂繊維と、バインダー成分とを混合し、乾式不織布法または湿式不織布法によって不織布シートを形成する工程を含む繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法において、
前記強化繊維の繊維長は、前記熱可塑性繊維の繊維長以下であり、
前記熱可塑性繊維の限界酸素指数は24以上であり、
前記バインダー成分は、メチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位及びエチル(メタ)アクリレート含有モノマー由来の繰り返し単位のうち少なくとも一方を含む共重合体を含有することを特徴とする繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。 - 前記不織布シートを形成する工程は、前記バインダー成分を含む溶液又は前記バインダー成分を含むエマルジョンを前記不織布シートに内添、塗布又は含浸させ、加熱乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項17に記載の繊維強化プラスチック成形体用シートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017196227A JP6528824B2 (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017196227A JP6528824B2 (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013175802A Division JP6225558B2 (ja) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018009191A JP2018009191A (ja) | 2018-01-18 |
JP6528824B2 true JP6528824B2 (ja) | 2019-06-12 |
Family
ID=60993714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017196227A Active JP6528824B2 (ja) | 2017-10-06 | 2017-10-06 | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6528824B2 (ja) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4550131A (en) * | 1984-10-30 | 1985-10-29 | The Dow Chemical Company | Aqueous slurry process for preparing reinforced polymeric composites |
JP2935041B2 (ja) * | 1988-11-24 | 1999-08-16 | 株式会社クラレ | チョップドストランドマットおよび熱可塑性樹脂シート材料 |
JP3913854B2 (ja) * | 1997-08-25 | 2007-05-09 | 積水化学工業株式会社 | 繊維複合シートの製造方法 |
JP2004346332A (ja) * | 2004-07-26 | 2004-12-09 | Sekisui Chem Co Ltd | 繊維強化熱可塑性シートの製造方法 |
JP2010037358A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Toray Ind Inc | 繊維強化成形基材の製造方法 |
JP5281549B2 (ja) * | 2009-11-11 | 2013-09-04 | 王子エフテックス株式会社 | Frp補強用不織布 |
JP2012184286A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Teijin Techno Products Ltd | 繊維強化プラスチック及びその製造方法 |
JP5015336B1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-08-29 | ニチアス株式会社 | 無機繊維質ペーパー及びその製造方法 |
JP2012255065A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Kinsei Seishi Kk | 繊維強化材を有する構造体、およびその製造方法 |
-
2017
- 2017-10-06 JP JP2017196227A patent/JP6528824B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018009191A (ja) | 2018-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5949896B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート及びその成形体 | |
JP5843048B1 (ja) | スタンパブルシート | |
JP2017507045A (ja) | 流動床内での熱可塑性ポリマー予備含浸繊維材料の生産方法 | |
TWI679225B (zh) | 熱塑性複合材料及成形體 | |
JP6142737B2 (ja) | 熱可塑性プリプレグ及び熱可塑性プリプレグの製造方法 | |
JP6163971B2 (ja) | 加飾成形品及び加飾成形品の製造方法 | |
JP6369287B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート | |
JP6662079B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート | |
JP6225558B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JPWO2018147331A1 (ja) | 繊維強化樹脂シート | |
JP6225556B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JP6311507B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用基材及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JP6528824B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JP6652171B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用基材及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JP6664869B2 (ja) | 多層成形品の製造方法 | |
JP6213347B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート | |
JP6326739B2 (ja) | ハニカムサンドイッチ構造体及びハニカムサンドイッチ構造体の製造方法 | |
JP6256012B2 (ja) | 多層成形品 | |
JP6497290B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体及び繊維強化プラスチック成形体用基材 | |
JP6225557B2 (ja) | 繊維強化プラスチック成形体用シート及び繊維強化プラスチック成形体 | |
JP2017128744A (ja) | 熱可塑性プリプレグ及び熱可塑性プリプレグの製造方法 | |
CN106541648A (zh) | 一种连续纤维含量可控的热塑性复合板材及其制备方法 | |
US10913182B2 (en) | Fiber-reinforced resin shaped product having grains on at least part of surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181108 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190429 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6528824 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |