JPH02167345A

JPH02167345A - 機械的物性の均一性と耐薬品性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シート

Info

Publication number: JPH02167345A
Application number: JP22439889A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Murakami; 村上　直行; Teruo Katayose; 照雄片寄
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1990-06-27
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0774276B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、機械的物性の均一性と耐薬品性に優れた繊維
補強熱可塑性樹脂シートに関するものである。

（従来の技術）熱可塑性相ｔａと補強繊維とからなる繊維補強熱可塑性
樹脂シートは、これまでに種々検討されてきている。

例えば、特開昭５７−２８１３５号公報に記載されてい
る「（イ）強化用繊維２０〜９５重量％と粉末状熱可塑
性樹脂８０〜５重量％からなる基本的混合物、（０）該
基本的（昆合物に対して５〜２５重量％のポリオレフィ
ンパルプ、　（ハ）該基本的混合物に対して５〜３０重
量％の結合剤及び（ニ）該基本的混合物に対して０．　
２〜ＩＯ重景％の少なくとも一種の凝集剤を含有してな
る底形用シート状材料」、特開昭５８−５９２２４号公
報に記載されているｒＡ、（１）　　固体の熱融解性有
機ポリマーと（２１ｍ強剤と（３）アニオン性又はカチ
オン性のいずれかの束縛電荷を含むラテックスパイング
ーとからなる希薄水性スラリーを形成させ、Ｂ、このス
ラリーを攪拌しながら無機又は有機の凝集剤で凝集させ
、Ｃ，マットの形状の固体を集め、そしてり、乾燥する
ことからなる補強ポリマー複合物」、特開昭６０−１５
８２２８号公報に記載されている「高い弾性率を有し且
つ大部分が７〜５０ｍｍの長さと１３μｍ以下の直径を
有する２０〜６０重量％の補強繊維と４０〜８０重量％
とからなる繊維補強シートｊ等が知られている。

（発明が解決しようとする課Ｂ）しかしながら、これらの繊維補強熱可塑性樹脂シートの
機械的物性の均一性と耐薬品性を見ると、優れているも
のもあれば劣っているものもあり、これらの特性を安定
的に付与し得るこれといった解決策は見当たらないのが
現状である。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、このような事情に鑑み、鋭意検討した結
果、繊維補強熱可塑性樹脂シートの坪量変動係数に着目
して、機械的物性の均一性をみると、坪量変動係数と機
械的物性の均一性との間に極めて高い相関があり、かつ
臨界性の存在すること、また坪量変動係数の小さい繊維
補強熱可塑性樹脂シートの耐薬品性はその値に応じて耐
薬品性が優れていることを見出して、本発明を完成した
。

すなわち、本発明は：熱可塑性樹脂４０〜８０重量％、繊維径３〜２０Ｉ！ｍ
、繊維長１〜５０　ｍｍの補強繊維６０〜２００重量％
からなり、坪量変動係数が１５以下である、繊維補強熱
可塑性樹脂シートを提供するものである。

以下に本発明を具体的に説明する。

本発明に用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン樹脂：ポリスチレン、ゴム
補強ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合
体、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂：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のポリエス
テル樹脂：ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等
のポリアミド樹脂：ポリフェニレンエーテル、変性ポリ
フェニレンエーテル等のポリエーテル樹脂：ポリオキシ
メチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ボリアリレー
ト、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルイミド等の超耐熱樹脂またはポリカーボネート
／ＡＢＳ、ポリフェニレンエーテル／ポリアミド、ポリ
カーボネート／ポリブチレンテレフタレート、ポリフェ
ニレンエーテル／ポリブチレンテレフタレート等のブレ
ンドポリマー類が挙げられる。

本発明に用いる熱可塑性樹脂は基本的には何でもよいが
、繊維補強の効果が顕著である点では結晶性の熱可塑性
樹脂、その中でも汎用性の熱可塑性樹脂がよく、安価な
樹脂材料という点では樹脂の重合段階でパウダー又は顆
粒状のものがよい。

好ましくは、本発明に用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等のポリオレフィン：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のポ
リエステル樹脂：ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン
４６等のポリアミド樹脂：ポリフェニレンエーテル、変
性ポリフェニレンエーテル等のポリエーテル樹脂：ポリ
オキシメチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサ
ルファイド又はこれらの樹脂のブレンド樹脂である。

本発明に用いる補強繊維は、本発明に用いる熱可塑性樹
脂の引張弾性率よりも高い弾性率を持つものであれば何
でも良く、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミ
ック繊維、鉱物繊維等の無機繊維、ステンレス、黄銅等
の金属繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリオキシ
メチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ｌ夜品性芳
香族ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊
維、ポリーｐ−フェニレンテレフタルアξド繊維、ポリ
−ｍ−フェニレンイソフタルアミド繊維等のアラミド繊
維、ポリフェニレンベンゾチアゾール繊維、ポリアクリ
ロニトリル繊維、セルローズ繊維等の有＊ｍ維等が挙げ
られる。

なお、本発明に用いる補強繊維は、本発明のシートに要
求される機械的物性、耐熱性、シートを構成する熱可塑
性樹脂との組合せ等を考慮して選択するが、ガラス繊維
、カーボン繊維、セラミック繊維、鉱物繊維等の無機繊
維、ステンレス、黄銅等の金属繊維、液晶芳香族ポリエ
ステル繊維、ポリーｐ−フェニレンテレフタルアξド繊
維、ボ＋Ｊ−ｍ−フェニレンイソツクルアミド繊維、ポ
リフェニレンベンゾチアゾール繊維等が好ましい。

補強繊維の径は３〜２０μｍであり、３μｍ未満では分
散が困難であり好ましくなく、また、２０μｍを越える
ときは分散時に折れ易く好ましくない。

補強繊維の長さは１〜５０Ｉｎ１１であり、５０ｆｆｌ
ｆｆｉを越える長さでは均一分散は困難となる。

補強繊維の量は２０〜６０重量％であり、２０重量％未
満では補強効果はあまり認められず、６０重量％を越え
るとシートは跪くなるので好ましくない。

必要に応じて、本発明になる繊維補強熱可塑性樹脂シー
トに、少なくとも一種類の無機又は（および）有機充填
剤を１〜５０重量％添加できる。

充填剤の例として、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム
、水酸化アルごニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛
、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、タルク、ウ
オラストナイト、ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ア
ルミニウム、マイカ、ガラスバルーン、石英バルーン、
黒鉛、ホウ素、アルミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ボ
リア、窒化ケイ素、シリカ、ベリリウム、石英、窒化珪
素、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム等の無機粉末；
アスベスト、チタン酸カリ、炭素、黒鉛、ホウ素、アル
ミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ボリア、窒化ホウ素、
シリカ、ベリリウム、石英、窒化ケイ素等の無機ウィス
カー；マイクロセルローズ、熱硬化性樹脂の粉末、アラ
ミドパルプ、緻維補強熱可塑性樹脂組成物のマトリック
ス樹脂の融点よりも高い融点好ましくは、５０゛Ｃ以上
高い融点を有する熱可塑性樹脂の極細繊維、例えば極細
ポリエチレンテレフタレート熱維等又は粉末等が挙げら
れる。

また、本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートに、難燃剤
、熱安定剤、紫外線吸収剤、着色剤等の各種添加剤を、
該シートの機械的物性を損なわない範囲で添加してもよ
い。

抄紙法によって製造された繊維補強熱可塑性樹脂シート
の場合、分散剤、凝集剤、結合剤、歩留向上剤等の抄紙
用助剤を必要量添加してもよい。

なお、繊維補強熱可塑性樹脂シートの厚みは、別設制限
はないが、通常は０．５〜２０ｍｍである。

本発明にいう坪量変動係数とは、繊維）１１強熱可塑性
樹脂シートの坪量の平均値をＭｗ、標１１！偏差をσＷ
とすると、以下に示す（１）式を用いて計算される■の
値を言う。

繊維補強熱可塑性樹脂シートの坪量の平均値Ｍｗと、標
準偏差σＷの求め方は以下の通りである。

該シートのＸ線フィルムの光学濃度Ｙと、それに対応す
るシートの坪ｆｔＷ　（ｇ／ｎ（）との間には、以下に
示す（２）式が成立する。

Ｘ−−Ａ＋／！　ｏ　ｇＹ＋Ｂ　　　・・・（２）（Ａ
、Ｂはいずれも正定数である。）この（２）式を基に、静岡県製紙工業試験場で開発され
た地合判別器（静岡県製紙工業試験場報告第３３号９〜
２１頁参照）を用いて、第１図に示すブロックダイヤグ
ラムに則って、マイクロコンピュータ−を用いて演算処
理して求めるものである。

なお、織組補強熱可塑性樹脂ソートのソフトＸ線の照射
によるＸ線フィルムの作成は、照射線源５ＯＦＴＥＸＩ
−１００５、使用するフィルムはＦＪＩＸ−ＲＡＹ　　
ＦＩＬＭ、照射条件は電圧３２ＫＶＰ、電流３ｍＡ、時
間１４０秒である。

但し、測定する繊維補強熱可塑性樹脂シートの厚みは１
〜４ｆｆｌＩｌのものである。

また、Ｘ線フィルムを用いて光学濃度を測定する条件は
、検出スボントの大きさ１００μｍＸ１００μｍ、走査
スピード６０ｍｍ／分、測定長９３゜１２ｍｍ、サンプ
リング間隔４５．４６μｍ、サンプリング点数２０４８
点である。

機械的物性の均一性の判断は、機械的物性の平均値をＰ
ｍ（曲げ強さとアイゾツト衝撃強さを均一性の判断基準
の物性項目として選択）、その標準偏差をσｍとすると
、以下に示す（３）式で計算される機械的物性の変動係
数Ｕの値の大小をもってする。

機械的物性の均一性の判断はケースバイケースであり、
−概に決することは難しいが、一応Ｕの値で５以下であ
るならば均一であると判断できる。

坪量の変動係数は１５以下、好ましくは１０以下である
。

坪量変動係数は、その性質から小さければ小さい程よい
。後述する製造法において、工業的（経済的）観点から
すれば、その下限は凡そ２程度である０坪量変動係数が
１５以下の場合には、繊維補強熱可塑性樹脂シート中の
補強繊維の分散性は良くなると共に、繊維の絡み合い、
樹脂の偏在も減少して、シートの表面平滑性と機械的物
性の均一性は向上し、シートの品質は安定する。さらに
、坪量変動係数が１０以下になると、この傾向は更に大
きくなるので好ましい。

一方、坪量変動係数が１５を越えると、繊維補強熱可塑
性樹脂シート中の補強繊維の分散性は悪くなり、該シー
トの機械的物性の均一性と耐薬品性は低下して品質の安
定性は不良となるので好ましくない。

本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートの製造には、種々
の公知の技術を用いることができる。

例えば、熱可塑性樹脂繊維と補強繊維とから、乾式不織
布の製造法によって、繊維補強熱可塑性樹脂シートの原
反を製造し、次いで、ホントブレスを用いて該樹脂を溶
融すると共に補強噛維と結合一体化させる方法がある。

また、特開昭５７−２８１３５号公報、特開昭５８−５
９２２４号公報等に記載されているように、粉末状熱可
塑性樹脂と補強繊維とから、抄紙法によって、繊維補強
熱可塑性樹脂シートの原反を製造し、インライン又はオ
フラインでベルトプレス等のホットプレスを用いて、該
樹脂を溶融すると共に補強繊維と結合一体化させる方法
がある。

いずれの製造方法を採用するにしても、例えば、０．５
−以上の厚みのシートを作成する場合には、シート原反
を複数枚積層してホットプレスを通すことになる。

シートを積層する際に、スキン層とコア層の補強繊維の
配合割合を変えたり、あるいはスキン層とコア層で異な
った熱可塑性樹脂を用いることが出来る。

坪量変動係数１５以下の繊維補強熱可塑性樹脂シート又
はペレットを製造するには、（１）　　補強繊維の嵩密度を上げるために用いられて
いる集束剤を完全に除去すること、その手段としては、
例えば、水溶性の集束剤で固められている補強繊維のチ
ョツプドストランドの場合、先ず該チョツプドストラン
ドを高濃度の集束剤除去液に浸漬後、デツカ−、バルブ
レスフィルター等を用いて脱水′ａ縮し、続いて、濃縮
脱水されたチョツプドストランドスラリーを水で希釈後
、ハイミキサー、薄刃ビーター等を用いて解繊する方法
が挙げられるが、解繊処理のポイントは、繊維の切断、
再凝集、絡み合いを生じない条件を選択することである
。

また、更に重要なことは、（２）解繊処理した補強繊維
と熱可塑性樹脂（通常パウダー）とを、ウェブ形成に至
る迄均一分散状態に保持すること、その手段としては、
例えば、■　抄紙工程では、−船釣に後段はどスラリー
濃度を低くするが、分散剤、増粘剤等の抄紙助剤濃度は
一定濃度を維持するようにすること、■　ウェブ形成時
のスラリー濃度は極力低くすること、■　ポンプ、配管
等を含むスラリー輸送ラインにおいて、補強繊維が凝集
したり絡み合ったりしないよう工夫することが挙げられ
る。

（実施例）次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
これに限定されるものではない。

実施例１（ａ）ＭＦＩ　　１４のポリプロピレン粉末と、このポ
リプロピレンに対してアごン型の非イオン界面活性剤を
０．　２重量％添加してなる３、０重量％のスラリー水
、（ｂ）　　繊維径１０μｍ、繊維長６μｍのガラス繊維
からなる補強繊維と、この補強繊維に対してボリエチレ
ングリコールエステル型の分散剤を０゜１５重量％添加
してなる１、０重量％の補強繊維スラリー水を夫々調製
した後、（ａ）　：　（ｂ）を１＝３の割合で混合して
、ポリプロピレン５０重量％と補強繊維５０重量％とか
らなる１、５重量％のスラリー水を作威し、次いで、こ
のスラリー水をポリエチレングリコールエステル型の分
り剤を０．０３重量％含む水で希釈して、スラリー濃度
を０゜４重量％とした後、手抄きシートマシンを用いて
坪Ｍ２．６００ｇのウェブを作成した。

なお、補強繊維の解繊処理は、以下の要領で行った。

繊維径１０μｍ、繊維長６ＩＩＩ１１のガラス繊維をラ
ウリルエーテル型の浸透剤（集束剤除去）を０゜５重量
％含む水に１０重量％投入して、１０重量％の補強繊維
スラリー水を作成し、次いで、バルブレスフィルターを
用いて該スラリー水を脱水濃縮して、水分約５０重量％
を含む補強繊維のケークを作成し、該ケークを水で希釈
して、再び１０重量％の補強繊維スラリー水とし、ハイ
ミキサーで短時間処理後、更に水で希釈して該スラリー
水の濃度を５重量％とした後、薄刃ビータ−を用いて解
繊処理を行った。

このスラリー水をベースとして、補強繊維に対してポリ
エチレングリコールエステル型の分散剤を０．１５重量
％含む１．０重量％の補強繊維スラリー水を調製した。

この際、該シートマシンでの攪拌の程度を１！鮪して、
地合の異なるウェブを５種類作戒した。

次いで、地合の異なるウェブ別に同一地合ウェブを１０
枚積層してプレスを用いて脱水し、引き続き、１２０°
Ｃで１時間乾燥した後、シート成型プレスを用いて、温
度１９０°Ｃ１圧力１０ｋｇ／ｃｄの条件で１６分間加
熱し、続いて温度２５°Ｃ５圧力１５ｋｇ／ｃ−の条件
で２０分間冷却して厚さ２ｆｆｉ１１の繊維補強熱可塑
性樹脂シートを形成した。

このシートの特性は、第１表に示す通りであり、坪量変
動係数と機械的物性の均一性の関係は第２図、第３図に
示す通りである。

実施例２（ａ）ＭＦＩ　　１４のポリプロピレン粉末と、このポ
リプロピレンに対してポリオキシエチレン型の非イオン
界面活性剤を０．１重量％添加してなる３、０重量％の
スラリー水、（ｂｌ　　！Ｍｌ維径ｌＯμｍ、繊維長１
３閣のガラス繊維からなる補強繊維と、この補強繊維に
対してポリエチレングリコールエステル型の分散剤を０
．１０重量％の補強スラリーを夫々調製した後、（ａ）
　：　（ｂ）を１：３の割合で混合して、ポリプロピレ
ン５０重量％と補強繊維５０重量％とからなる１、５重
量％のスラリー水を作成し、ポリエチレングリコールエステル型の分散剤を０．０３
重量％含む水で希釈してスラリー濃度を１．０重量％と
した後、スラリーポンプを用いて定量フィードし、途中
の管路で、このスラリー水に含まれるポリプロピレンに
対してポリオキシエチレン型の非イオン界面活性剤を０
．１重量％添加すると共に、空気を所定量フィードし、
次いでスタティックミキサーを用いて発泡倍率４前後の
泡を含むスラリー水を形成した後、該スラリー水を手抄
きシートマシンフィードして秤量５２０ｇのウェブを作
成した。

なお、補強繊維の解繊処理は実施例１と同一要領で行っ
た。

この際、スラリーポンプの吐出量を変化させて、スタテ
ィクミキサーでのシェアレイトを変えることにより、地
合の異なるウェブを２種類作成した。

次いで、地合の異なるウェブ別に、同一地合のウェブを
５枚積層してプレスを用いて脱水し、弓き続き１２０°
Ｃで１時間乾燥した後、シート成形プレスを用いて、温
度１９０’ｃ、圧力１０ｋｇ／ｃＪの条件で１６分間加
熱し、続いて温度２５°Ｃ１圧力１５ｋｇ／ｃ４の条件
で２０分間冷却して厚さ２ｍｍの繊維補強熱可塑性樹脂
シートを形成した。

このシートの特性は第２表に示すとおりである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートは、機械的物性の均一性と耐薬品性に優れているこ
とから、品質の安定した繊維補強熱可塑性樹脂シートを
提供できるという優れた効果を奏するので、その工業的
利用価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、坪量変動件数を演算処理するシステムのブロ
ックダイヤグラムを示す。第２図は、坪量変動係数と曲げ強度変動係数の関係を示
すグラフである。第３図は、坪量変動係数とアイゾツト衝撃強度変動係数
の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

熱可塑性樹脂４０〜８０重量％、繊維径３〜２０μｍ、
繊維長１〜５０ｍｍの補強繊維６０〜２００重量％から
なり、坪量変動係数が１５以下である、繊維補強熱可塑
性樹脂シート。