JPH02191635A - 表面平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シート - Google Patents

表面平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シート

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JPH02191635A
JPH02191635A JP24753788A JP24753788A JPH02191635A JP H02191635 A JPH02191635 A JP H02191635A JP 24753788 A JP24753788 A JP 24753788A JP 24753788 A JP24753788 A JP 24753788A JP H02191635 A JPH02191635 A JP H02191635A
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照雄 片寄
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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】 CM業上のIII用分野〕 本発明は1、表面平滑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り、更に詳しくは、シートの表
面平滑性に加えて、機械的物性にも研れた繊維補強熱可
塑性樹脂シートに関するものである。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕熱可塑性
樹脂と補強繊維とからなる繊維補強熱可塑性樹脂シート
としては、チョツプドガラス繊維をマトリックス樹脂に
分散させたFRTP、あるいはガラスの長繊維からなる
スワールマットを補強層とする繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートがある。
然しなから、これらの繊維補強熱可塑性樹脂シートはガ
ラス繊維を用いていることから成形品の表面性は悪く、
特にスワールマットを補強繊維とするときは、成形時に
該マットが折れたり等して、成形品の表面に突出するた
めに表面平滑性は極めて悪くなる。
このスワールマットを補I3!繊維として使用する熱可
塑性樹脂シートの欠点を克服するものとして、特開昭6
0−158228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7M〜50mの長さと13μ−以
下の直径を有する20重量%〜60重量%の補強繊維と
40重量%〜80重量%の熱可塑性物質とからなる繊維
補強シート」があるが、シートの表面平滑性は今一つ不
足で満足のできるものではない。
本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検討を加え
て[(A)熱可塑性樹脂40−80重量%及び(B)繊
維径3〜20μm、繊維長1〜50mの補強繊維60〜
20重量%からなる組成物50〜99重蓋%、(C)内
挿球の直径又は繊維径が!#@繊w繊径1径/4以下で
あり、充填剤と熱可塑性樹脂との組成物の線膨張率が熱
可塑性樹脂の線膨張率の90%以下となる充填剤50〜
1重量%とからなることを特徴とする表面平滑性に優れ
た繊維補強熱可塑性樹脂組成物」を先に提案している。
[課題を解決するための手段] 本発明者等は、先に提案した発明をさらに介層させるべ
く鋭意検討した結果、繊維補強熱可塑性樹脂シートに添
加する充填剤として山皮を使用すると、表面平滑性に優
れた繊維補強熱可塑性樹脂う・−トを提供できることを
見出して本発明を完成した。
即ち、本発明は、(A)熱可塑性樹脂40〜80重量%
及び(B)繊維径3〜20μ曽、繊維長1〜50鑓の補
強繊維60〜20重量%、(A) +(B)に対して(
C)山皮を1〜50重景%添加してなる表面平滑性に優
れた繊維補強熱可塑性樹脂シートを提供するものである
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、ABSIJ脂等のスチレン系樹脂iポリエチレンテ
レフタレート、ボリブチレンチレフタレートなどのポリ
エステル樹脂;ナイロン6、ナイロニ766、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l脂19カ
ーボネート樹脂、IすJ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、Jリエーテルケトン、ポリ
エーテルイミド等の超耐熱樹脂、それに加えてポリカー
ボネー) / A B S 、。
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系ポリ
マー類が挙げられるが、これに限定されるものではなく
、何等かの手段でシート化可能な熱可塑性の樹脂であれ
ば何でもよい また、抄紙法によって繊維補強熱可塑性樹脂シートを製
造する場合に用いる樹脂の形状は、粉末状及び(又は)
繊維状であることが好ましい。
粉末状熱可塑性樹脂の場合、その粒径は内挿球の平均直
径で0.01〜2m−であり、その形状は、繊維状、球
状、円柱状、サイコロ状等の任意の形状でよく、フィブ
リル化した主繊維の長さが3+gai以下のバルブ状の
ものも含まれる。
また、繊維状の熱可塑性樹脂の場合、その繊維径は平均
直径で3〜500μmであり、抄紙上問題がなければ、
その断面形状は、円状、多角形状等任意のものでよく、
その長さは3〜25糟厳のものである。
ここに、内挿球の直径とは、任意の形状のものを同一体
積の球に換算し、そのときの直径をもって表したもので
ある。
内挿球の平均直径の算出にあたっては、篩分けによって
粒度分布を測定し、隣接する篩の目開きの算術平均値を
もって、この区分の粒子の代表粒径とし、重量をベース
として[losin−Raamlerの式を用いて篩上
50Xの粒径を求め、篩分は試料よりこれに該当する粉
粒状物を10個採取して各々を内挿球の直径に換算し、
その算術平均値を内挿球の平均直径とする。
本発明に用いる補強繊維は、繊維補強熱可塑性樹脂シー
トに用いる熱可塑性樹脂の引張弾性率よりも高い引張弾
性率を持つものであれば何でもよく、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i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、液晶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−p−フェニレンテレ
フタレート繊維、ポリーーーフエニレンイソフタルアミ
ドtIIA雄等のアラミド繊維、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
ス繊維等の有機繊維等が挙げられる。
補強繊維の系は3〜20μmであり、3μ−未満では分
散が困難であり好ましくなく、20〃−を越えるtきは
分散時に折れやすく好ましくない。
補強繊維の長さは凡そ1〜50鵡であり、大部分の補強
Ili維が1−未満のときは組成物の補強効果は認めら
れず、50mを越えるときは均一分散が著しく困難とな
る。
また、本発明に用いる補強織締の寸法は同一のものでも
よく、あるいは寸法の異なる繊維からなるものでもよい
、例えば、本発明者等が先に従業L/た[補強風維の寸
法は、補強繊維の主たる構成分である短繊維については
、繊維径3〜13μ雪、繊維長3〜7mであり、従たる
構成分である長繊維については、繊維径6〜20μm、
繊維長7−=50錫である」等はぞの=−例である。
補強繊維の配合量は20〜60重量%であり、20重W
t9イ未満ではそのMi強効果はあまり認められず、6
0重量%を越えるとシートは跪くなるので好ましくない
本発明に用いる山皮は、その表面に水酸基を有する粘土
性鉱物であり、含水珪酸マグネシウム(hydrous
 5alne!1jus 5ilicate )のセビ
オライト、含水珪酸マグネシウム・アルミニウム(hy
drousmagnesius+ aluminum 
5iluC,ate >のアタパルジ+イト若L<はバ
リゴスカイという、通称マウンテンコルク、マウンテン
ウッド、マウンテンウッドと呼ばれているti物の総称
であり、日本の海泡石もこの一種である。
」−記山皮といわれる粘度性鉱物の結晶は、−辺が約(
1,1tIlの四片形断面を有する長繊維の集合体で、
外集合体内には、繊維の長さ方向に多数の孔を有してい
る。
本発明で用いる山皮は、タラソシャー等で粉砕された繊
維状のものであって、その直径は5μ鐙以下、その長さ
は0.1 μm〜5msのものであるが、シートに要求
される表面平滑性の程度が高い場合にあっては、その径
は0.002〜0,1 μ−程度、その長さは0.1〜
5μ−程度とさらに細かくほぐし、たものを使用すると
よい。
山皮の添加量は、繊維補強熱可塑性樹脂シートの機械的
物性等の特徴を阻害しない範囲で、山皮含有熱可望性樹
脂の線膨張率が熱可塑性樹脂そのものの線膨張率の90
%以下となる添加量であればよいが、繊維補強熱可塑性
樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂と補強繊維の組合せ
によっても山皮の最適添加量は異なり、−概にその量は
決定できないが、−船釣には、熱可塑性樹脂と補強m維
の合計重量に対して1〜50重量%添加するのがよい。
なお、線膨張率の測定は、セイコー電子工業■製TMA
−1o型の線膨張率測定器を用いて、昇温速度10″C
/winにて30°Cから結晶性の熱可塑性樹脂にあっ
ては融点、非品性の熱可塑性樹脂にあってはガラス転移
温度よりも30’C低い温度迄の範囲で測定しまたもの
である。
また、本発明の熱可塑性樹脂シートにアラミドパルプを
1〜50重量%添加すると、該シートの表面平滑性がさ
らに良くなると共に、光沢も向上するので好ましい。
本発明のM!維補強熱可塑性樹脂シートに、難燃剤、熱
安定前、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。
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。
また、特開昭57−28135号公報、特開昭58..
59224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
 wm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できる。
本発明の繊維補強熱可塑性樹脂シートを抄紙法によって
製造する場合には、アニオン性又はカチオン性の高分子
架橋結合剤、ポリエチレンイミン、ジアルデヒド澱粉、
メチロール化ポリアミド等の湿潤紙力増強剤、CMC、
PV^、変性澱粉等の乾燥紙力増強剤等を、適宜内添法
又は外添法によって添加することにより、該シートの湿
潤強度及び(又は)乾燥強度を付与してもよい。
また、前述の紙力増強剤の代わりに、セルローズパルプ
、ポリオレフィンバルブ、ラテックス等を添加してもよ
い。
(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(内挿球の平
均面i10.2 m)と、このポリプロピレンに対して
アミ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10μ
m、繊維長6−のガラス繊維90m1%と繊I!径04
2〜2μm、繊維長1μ−〜2■のセビオライト10重
量%からなる混合繊維、この混合繊維中のガラス繊維に
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%添加してなる1、0重量%混合繊維スラリ
ー水とを夫々山型した後、(a):(b)をl:3の割
合で混合して、ポリプロピレン50重量%、ガラス繊維
45重量%、セビオライト5重量%からなる1、5重量
%のスラリー水を作成し、次いで、このスラリー水を希
釈してスラリー濃度を0.4重量%とじた後、手抄きシ
ートマシンを用いて秤量260gのウェブを作成した。
このウェブを10枚積層してプレスを用いて脱水し、引
続き120 ’Cの条件で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/ 
dの条件で10分間加熱し、続いて温度25°C1圧力
15kg/ cdの条件で20分間冷却して厚さ2関の
繊維補強熱可塑性樹脂シートを形成した。
なお、セビオライトの直径/ガラス繊維の直径の比は1
ノ50〜115であり、セビオライトとポリプロピレン
とからなるシートの線lll1l率は、ポリプロピレン
のそれの83%である。(ポリプロピレンとセビオライ
トの配合割合を1(hl、(重量ベース)とし、繊維補
強シートと同様に抄紙法を用いて厚さ2■のシートを形
成し、このシートを用いて線膨張率を測定した結果は、
190 Xl0−”c薦/cm’cであり、ポリプロピ
レン単独の線膨張率は230 Xl0−”CI/C1°
Cである。) このシートの特性は、第1表に示す通りである。
第1表 あり、その反射角は45度、光学櫛の幅は0.5閣であ
る。
(注)2 光沢度の測定は、60度の鏡面光沢度である
比較例1 (a ] MFi 1.4のポリプロピレン(内挿球の
平均直径0.2 m)と、このポリプロピレンに対して
アミ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10μ
m、繊維長6鴫のガラス繊維、このガラス繊維に対して
ポリエチレングリコールエステル型分散剤を0.15重
量%添加してなる1、0重量%のスラリー水を夫々!1
N製した後、(a):(blを1:3の割合で混合して
、ポリプロピレン50重量%、ガラス繊維50重量%か
らなる1、5重量%のスラリー水を作成し、次いで、こ
のスラリー水を水で希釈してスラリー濃度を0.4重量
%とじた後、手抄きシートマシンを用いて秤量260.
のウェブを作成した。
厚さ2■の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例1と全く同じ方法と条件とで行った。。
このシートの特性は、第2表に示す通りである。
第2表 実施例2 (a ) MFf 14のポリプロピレン(内挿球の平
均直径0.2閣)と、このポリプロピレンに対してアミ
ン型の非イオン界面活性剤を0.2 ft1%添加して
なる3、0重量%のスラリー水、(b )繊維径10a
■、繊維長61111のガラス繊維83重量%と繊維径
0゜2〜2μ■、繊維長ItI−〜2awmのセビオラ
イト17重量%からなる混合繊維、この混合!4!!維
中のガラス繊維に対してポリエチレングリコールエステ
ル型分散剤を0.15重量%添加してなる1、2重量%
の混合繊維スラリー水を夫々調製した後、(a):(b
)をI:3の割合で混合して、ポリプロピレン45重量
%、ガラス繊維45重量%、セビオライト10重量%か
らなる1、7重量%のスラリー水を作成し、次いで、こ
のスラリー水を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秤量260g
のウェブを作成した。
厚さ2閣の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例1と全く同じ方法と条件で行った。
なお、セビオライトの直径/ガラス繊維の直径の比は1
150〜115であり、セビオライトとポリプロピレン
からなるシートの線膨張率は、ポリプロピレンのそれの
74%である。(ポリプロピレンとセビオライトの配合
側合を9:2(重量ベース)とし、繊維補強シートと同
様に抄紙法を用いて厚さ2mのシートを形成し、このシ
ートを用いて線膨張率を測定した結果は、170 Xl
0−’cm/ c+a’cであり、ポリプロピレン単独
の線膨張率は230 xl、O−’cm/L醜°Cであ
る。) このシートの特性は、第3表に示す通りである。
第3表 実施例3 (a ) MP+ 14のポリプロピレン(内挿球の平
均直径0.2 m)と、このポリプロピレンに対してア
ミ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6鴫のガラス繊維54重量%と繊維径0.2〜
2μm、繊維長1μ−〜21111のセビオライト46
重量%からなる混合繊維、この混合繊維中のガラス繊維
に対してポリエチレングリコールエステル型分散剤を0
.15重量%添加してなる1、9重量%の混合繊維スラ
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35重量%、ガラス繊
維35重量%、セビオライト30重量%からなる2、2
重量%のスラリー水を作成し、次いで、このスラリー水
を水で希釈してスラリー濃度を0.4重量%とじた後、
手抄きシートマシンを用いて秤量260gのウェブを作
成した。
厚さ2−の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例1と全く同じ方法と条件で行った。
なお、セビオライトの直径/ガラス繊維の直径の比は1
150〜115であり、セビオライトとポリプロピレン
からなるシートの線膨張率は、ポリプロピレンのそれの
65%である。(ポリプロピレンとセビオライトの配合
側合を7二6(重量ベース)とし、繊維補強シートと同
様に抄紙法を用いて厚さ2−のシートを形成し、このシ
ートを用いて線膨張率を測定した結果は、1.50 x
i(1−hcm/ CI’Cであり、ポリプロピレン単
独の線膨張率は230 Xl0−’cm/cya ’C
である。) このシートの特性は、第4表に示す通りである。
第4表 〜2μ暖、繊維長1μS〜2mのセビオライト5重量%
とアラミドパルプ5重量%からなる混合繊維、この混合
繊維中のガラス繊維に対してポリエチレングリコールエ
ステル型分散剤をo、 xsx量%添加してなる1、、
OfEI%の混合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%、ガラス繊維45重量%、セビオライト2
.5重量%、アラミドパルプ2,5重量%からなる1、
5重量%のスラリー水を作成し、次いで、このスラリー
水を水で希釈してスラリー4度を0.4重量%とした後
、手抄きシートマシンを用いて秤11260gのウェブ
を作成した。
実施例4 (a ) JIFI 14のポリプロピレン(内挿球の
平均直径0.2M)と、このポリプロピレンに対してア
ミン型の非イオン界面活性剤を0.21il1%添加し
てなる3、0重量%のスラリー水、(b )繊維径lO
μ餅、繊維長6mのガラス繊W9帽194と繊維径0.
2厚さ2舗の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実
施例1と全く同し方法と条件で行った。
なお、セビオライトの直径/ガラス繊維の直径の比は1
750〜115であり、セビオライ【とポリプロピレン
とからなるシートの線膨張率は、ポリプロピレンのそれ
の87%である。(ポリプロビレ二/とセビオライトの
配合割合を20:](lJ1\−ス)とし、繊維補強シ
ートと同様に抄紙法を用いて厚さ2111のシートを形
成し、このシートを用いて線膨張・事を測定した結果は
、200×10′□″C■/cm’cであり、ポリプロ
ピレン単独の線膨張率は230 ’Xl0−”(、m/
cva’cである。) このシートの特性は、第5表に示す通りである。
第5表 実施例5 (a )主繊維の径が5μ讃、その長さが3閣のバルブ
状ナイロン66樹脂と、このナイロン66樹脂に対して
、ポリエチレンオキサイド−ポリアクリルアマイド型分
散剤を0.15重量%添加してなる3、0重量%のスラ
リー水、(b )繊維径10μ―、繊維長25謔のカー
ボン繊維60重量%と繊維径0.2〜2μ馴、繊維長5
μm〜5薗のセビオライト40重量%とからなる混合繊
維と、この混合繊維中のカーボン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0.2重量%、こ
れに加えてポリ燐酸ソーダ型の増粘剤を10重量%添加
してなる1、0重量%の混合繊維スラリー水を夫々調製
した後、(a):(b)をl:3の割合で混合して、ナ
イロン66樹脂50!を量%、カーボン繊維30重唆%
、セビオライト20重量%とからなる1、5重量%のス
ラリー水を作成し、次いで、このスラリー水を水で希釈
してスラリー濃度を0.3重量%とした後、手抄きシー
トマシンを用いて秤量195gのウェブを作成L7た。
このウェブをlO枚積層してプレスを用いて脱水し、引
続き120°Cで1時間乾燥した後、温度280°C1
圧力10kg/ c−の条件で15分間加熱し、続いて
温度25°C1圧力15kg/ cシの条件で20分間
冷却して、厚さ1.5−の繊維補強熱可塑性樹脂シート
を作成した。
なお、セビオライトの直径/カーボン繊維の直径の比は
1150〜115であり、セビオライトとナイロン66
樹脂とからなるシートの線膨張率は、ナイロン66樹脂
のそれの70%である。(ナイロン66樹脂とセビオラ
イトの配合割合を5=2(重量ベース)とし、繊維補強
樹脂シートと同様に、抄紙法を用いて厚さ1.5 wa
のシートを形成し、このシートを用いて線膨張率を測定
した結果は、+40 Xl0−’cm/(・■°Cであ
り、ナイロン66樹脂単独の線膨張率は200 Xi(
1=cm/ cm、”cである。)このシートの特性は
1.第6表に示す通りである。
第6表 r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
ートば、特定量の山皮査添加することによって、極めて
容易に表面平滑性に優れ、かつ機械的物性も良好なシー
トを提供できるという優れた効果を奏するので、その工
業的利用価値は頻る高いものである。
従って、表面平滑性が重視される用途分野、例えば自動
車用外板、パラボラアンテナ又は平面アンテナ用板、そ
の他産業用及び民生用各種機器の外面板等として有用で
ある。
また、表面平滑性をlJ、hさせる種々の後加工、例え
ばコーティング11.フィルムの積層、表面平滑性付与
のための特殊構造の成形用金型等も不要であり、シート
の製造コストも安くできるtいう効果も期待できる。
(ほか1名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(A)熱可塑性樹脂40〜80重量%及び(B)
    繊維径3〜20μm、繊維長1〜50mmの補強繊維6
    0〜20重量%、(A)+(B)に対して(C)山皮を
    1〜50重量%添加してなる表面平滑性に優れた繊維補
    強熱可塑性樹脂シート。
  2. (2)(D)アラミドパルプを(A)+(B)+(C)
    に対して1〜50重量%添加してなる請求項(1)記載
    のシート。
JP24753788A 1988-10-03 1988-10-03 表面平滑性に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シート Granted JPH02191635A (ja)

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