JPH0251536A - 繊維補強熱可塑性樹脂シート - Google Patents

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、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、機械的物性とり−トの表面平滑性
に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シート（：関するもので
ある。

〔従来技術〕

熱可塑性樹脂と補強繊維とからなる繊維補強熱可位性樹
脂シートは、これ迄に種々検討されてきている。例えば
、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げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この補強シートは、長繊維のガラス繊維
を用いていることから、成形品の表面平滑性は極めて悪
く、その上、長繊維のガラス繊維が不定方向に渦状に延
びていることから、スタンピング成形時のガラス繊維の
動きは鈍く、熱可塑性樹脂の流動に追従できないという
欠点を持っているので、均一な繊維分布を有する深絞り
成形品を得ることは困難である。

これらの欠点を克服するものとして、特開昭乙θ−７！
♂、２２♂号公報Ｃ二記載されている。

「高い弾性率を有し且つ大部分が７ｆｉから！θ鴎の長
さと７３μｍ以下の直径を有する２０重ｉ％から６θ重
蝋チの補強繊維と９０重量％から♂０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、これも深絞
り性は改良されているものの、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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検討した結
果、補強繊維の寸法に着目して、補強繊維の主たる構成
は短繊維とし、これにこれより長い特定量の繊維を混合
したものを用いると、シートの表面平滑性と深絞り性共
に優れた繊維補強熱可塑性樹脂シートを提供できること
を見出だして本発明を完成した。

即ち、本発明は、回熱可塑性（２）脂と（Ｂｌｌ繊維径
３消 重１％〜９ｊ重量係と繊維径６μｍ−コθμｍ、繊維長
７　＋ａ＋ータθ喝の補強繊維グθ恵量係〜タ重量％と
からなる混合繊維とからなり、かつ、囚がグ０重量％〜
♂θ重量％、（Ｂ）が６０重黴←弓０重量係である混合
物からなることを特徴とする繊維補強樹脂シートを提供
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６乙等のポリアミド樹脂
、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いわゆるスー
パーエンプラ樹脂といわれるものの他、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。

又、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（二相いる樹脂の形状は、粉末状又は（及び）
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θ．θ／１〜２ｆｌ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諒以下のパルプ状のものも
含まれる。

又、繊維状の熱可塑性の樹脂の場合、その繊維径は平均
直径で３μｍ〜！００μｍであり，抄紙上問題がなけれ
ば、その断面形状は１円状、多角形状等任意のものでよ
く、その長さは３　ｍ　−　２　３鴫のものである。

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（二換算し、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（二あたっては、篩い分けによ
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トシ、重量をヘ
ースとしてＲｏｓｉｎ−Ｒａｒｒｍｌｅｒの式を用いて
面上５０％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７０個採取して各各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弾性率よりも高い弾性率を持
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、ステンレス等の金属繊維、
鉱物繊維、アラミド繊維等があげられる。

補強繊維の寸法は、補強繊維の主たる構成分である短繊
維（＝ついては、繊維径３μｍ〜７３μｍ、繊維長３ｍ
〜７ｗｍであり、従たる構成分である長繊維（二ついて
は、繊維径６μｍ　−　、２　０μｍ．繊−維長７１〜
ｊθｌである。

補強繊維の主たる構成分である短繊維は、シートの表面
平滑性の向上に寄与し、補強繊維の従たる構成分である
長繊維は、シートの機械的物性の向上に寄与する。

長繊維の補強繊維の混合量を増加させると、シートの機
械的物性は向上するが、これ（二叉比例して、シートの
深絞り成形性は悪くなる。

従って、シートの機械的物性、シートの表面平滑性、そ
してシートの深絞り成形性を左右する重要な因子は、補
強繊維の主たる構成分である短繊維と、補強繊維の従た
る構成分である長繊維の混合割合である。

補強繊維の主たる構成分である短繊維の混合割合を、６
θ重量％〜りｊ重ｖｋチの範囲とし、補強繊維の従たる
構成分である長繊維の混合割合なグθ０重量％を重量チ
の範囲とすると、シートの機械的物性も良く、シートの
表面平滑性とシートの深絞り性にも優れている繊維補強
熱可塑性樹脂シートとすることが出来る。

繊維補強熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂の
配合割合は、９０重量％〜ざ０重量％の範囲であり、好
ましくは！θ重１１〜７０重犠壬の範囲である。

熱可塑性樹脂の配合割合がグθ０重量％下回るときは、
繊維補強熱＝１塑性樹脂シートのシーテイングが困難で
あり、配合割合が２０重ｔ％を上回るときは、繊維補強
熱可塑性樹脂シートの繊維補強の効果はなく機械的物性
は低下する。

繊維補強熱可塑性樹脂シートの不透明性の付与、熱収縮
率の低減、成形加工時のシートの流動性の調節、線膨張
率の調節等を目的として、少なくとも一種の無機又は（
及び）有機充填剤を添加することが出来る。

添加する無機の充填剤としては、シリカ化合物、炭酸カ
ルシューム、クラストナイト、マイカ、マイクロガラス
等があげられる。

又、有機の充填剤としては、マイクロセルローズ、熱硬
化性樹脂のパウダー、繊維補強熱可塑性樹脂シートを構
成する熱可塑性樹脂の融点よりも高い融点を有する熱可
塑性樹脂のパウダー等があげられる。

充填剤の添加量は、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限りで、状況（二応じて、
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
補強繊維との合計重機に対して、／重量％〜ｊθ重量係
の範囲で、好ましくは夕重量係〜３θ重址チの範囲で決
定するとよい。

本発明になる繊維補強熱可塑性樹脂シートは、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、ＣＭＣ１ｆ’ＶＡ、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又は（及び）乾燥強
度を付与してもよい。

又、前述の紙力増強剤の代わりに、セルロースバルブ、
アラミドバルブ、ラテックス等を添加してもよい。

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出来る。

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。

又、特開昭−１７−２♂／３！号公報、特開昭タイ−５
９２２９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（＝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
蝙以上の厚みのシートを作成する場合には、シート原反
な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。

〔実施例〕

次に本発明を実施例（二上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／ （ａ）ＭＦ　Ｉ　／　’ｌのポリプロピレン（内挿球の
平均直径０．３　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な０．２重量％添加し
てなる３、θ重機チのスラリー水、（ｂ）繊維径１０μ
ｍ、繊維長６ｆｉのガラス繊維７０重量係と繊維径７０
μｍ１繊維長／３−のガラス繊維３θ重量係ととからな
る混合補強繊維と、この混合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な０，７５重量％添
加してなる／、０重量％の混合補強繊維スラリー水を夫
々調装した後、ｆａ）　：　（ｂ）を／：３の割合で混
合して、ポリプロピレンｊθ重＠チと混合補強繊維！θ
重世チとからなる／、ｊ重量＝ｚ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θ
、４を重１ｓとした後、手抄きシートマシンを用いて坪
量２　ｔ　Ｏｆのウェブを作成した。

このウェブを７θ枚槓層してプレスを用いて脱水し、引
続き７２０℃で７時間乾燥した後、シート成形プレスを
用いて、温度／り０℃、圧力／θ隆包の条件で７６分間
加熱し、続いて温度Ｊｊ’Ｃ１圧力／！隣包の条件で２
０分間冷却して厚さ２ｍ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７表（二示す通りである。

第７表 （イ）／　像鮮明度の測定は、反射法によるものであり
、その反射角度は、り！０、光学櫛の幅はθ、Ｊ″ｌで
ある。

（へ）２　深絞り性は、１０θｔａｎ（ｌのシートを用
いて、高さ／ｊθｌ、即ち張出し比／、ｊに於はカップ
状容器の各部（底部よりタケ所、側壁部より／θケ所サ
ンプリング、／ケ所の断面積３、／４ｔｃｄ、所要容器
個数７０個）の補強繊維の含有量（重量％）を測定し、
次の式で表される補強繊維含有量の変動度（■をもって
表すものとする。

Ｖ＝１’／σ×１００ ここにＰ；補強繊維の平均含有量（重喰憾） σ；補強繊維含有祉の標準偏差 尚、カップ状容器の成形条件は、成形用シートの温度２
／θ℃、金型温度２ｊＣ，成形圧カフ２０峰包である。

比較例／ （ａｌＭ　Ｆ　Ｉ　／　４ｔのポリプロピレン（内挿球
の平均直径０．３　、ＩＩ！＋　）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θ、２重
址係添加してなる３、θ重１ｔ％のスラリー水、（ｂ）
繊維径／θμｍ、繊維長／３關のガラス繊維と、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１ｅ４添加してなる０、３重穢俤の
ガラス繊維スラリー水を夫々副成した後。

（ａｌ　：　（ｂｌを７＝７０の割合で混合して、ポリ
プロピ７７５０重Ｊｉ％とガラス繊維５０重ｉ％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１％とした後、手抄きシート
マシンを用いて、坪量コロθ２のウェブを作成した。厚
さ、２鴫の繊維補強熱可塑性Ｉ脂シートの作成は、実施
例／と全く同じ方法で行った。

このシートの特性は第２表に示す通りである。

（以下余白） 第−表 尚、像鮮明度は一つの目安としてその数値７０以上、深
絞り性はその数値！以下を良好なものとする。

引張り破断強さ、ｆｚｏｄ歯撃強さ等の機械的物性は相
対的なものであり、その優劣の判断は、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混合補強繊維の
種類及びその配合割合によって決まるものである。

比較例／の場合、実施例／に比較して機械的物性は多少
後れているが、像鮮明度と深絞り性は非常に劣っている
。

比較例λ ［ａ１ＭＦＩ／４ｔのポリプロピレン（内挿球の平均直
径０．３−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θ、２束量％添加してなる３
、０重量％のスラリー水、（ｂ）繊維径／θμｍ、繊維
長乙ｌのガラス繊維と、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の分散剤をθ、ｌ夕重量％
添加してなる／、０重量％のガラス繊維スラリー水を夫
々調成した後、ｆａｔ　：　ｆｂｌを／：３の割合で混
合して、ポリプロピレン１０重はチとガラス繊維５０重
量％とからなる／、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θ、
４を重量係とした後、手抄きシートマシンを用いて坪量
２乙θ２のウェブを作成した。

厚さ２鴫の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例／と全く同じ方法で行った。このシートの特性は第３
表（＝示す通りである。

（以下余白） 第３表 実施例コ （ａ）ＭＦＩ／４ｔのポリプロピレン（内挿球の平均直
径θ、３鰭）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重重％添加してなる３、
０重量％のスラリー水を作成し、（ｂ）このスラリー水
にタルク（内挿球の平均直径θ、ｊ鴫）をポリフロピレ
ンに対してλθｆｆｉ　ｆｉｔ　％　添加してなるポリ
プロピレンとタルクとの３尾重１％の混合スラリー水、
ｆｃ）繊維径ｌθμｍ、繊維長乙ｌのガラス繊維♂０重
量係と繊維径７３μｍのガラス繊維２θ重量係とからな
る混合補強繊維と、この混合補強繊維（二対してポリエ
チレングリコールエステル型の分散剤を０．７ｊ重量係
添加してなる７、０重量％の混合補強繊維スラリー水を
夫々調成した後、（ｂ）　：　ｆｃ）を／：３割合で混
合して、ポリプロピレン！０重量％と混合補強繊維５０
重量％（ポリプロピレンと混合補強繊維の合計重量に対
してタルクは５重量％）とからなるおよそ７．７重１％
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坪量、２６θ１のウェブを作成した
。

厚さ２１の繊維補強熱可塑性樹脂シートの作成は、実施
例／と全く同じ方法で行った。このシートの特性は第９
表に示す通りである。

第９表 実施例３ ｆａｌ主繊維の長さが３ｆｉのパルプ状ナイロン乙６樹
脂と、このナイロン３乙樹脂に対して、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Ｑ、／夕重
敞％添加してなる３、夕重量係のスラリー水、（ｂｌ繊
維径♂μｍ、繊維長６簡のカーボン繊維７０重＋１　％
と繊維径／θμｍ、繊維長２５咽のカーボン繊維と、こ
の混合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
燐酸ソーダ型増粘剤を１００重量％添加てなる０、２重
量％の混合補強繊維スラリー水を夫々調成した後、（ａ
）　：　（ｂｌを／ニア、５の割合で混合して、ナイロ
ン６ｇ樹脂７０重＠係と混合補強繊維３θ東社係とから
なるおよそθ、ｊデ重量係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θ、３
重喰係とした後、手抄きシートマシンを用いて坪量／９
ｊ１のウェブを作成した。

このウェブな／θ枚積層してプレスを用いて脱水し、引
続き７２０℃で７時間乾燥した後、シート成形プレスを
用いて、温度２♂θ℃、圧力１０Ｗｄの条件で７５分間
加熱し、続いて温度２ｊ℃、圧力／Ｊ−ＫＶ−の条件で
２θ分間冷却して厚さ／、！謂の繊維補強熱可塑性樹脂
シートを作成した。このシートの特性は第１表に示す通
りである。

第５表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕（Ａ）熱可塑性樹脂と（Ｂ）繊維径３μｍ〜１３
   μｍ、繊維長３ｍｍ〜７ｍｍの補強繊維６０重量％〜９
   ５重量％と繊維径６μｍｍ〜２０μｍｍ、繊維長７ｍｍ
   〜５０ｍｍの補強繊維４０重量％〜５重量％とからなる
   混合補強繊維とからなり、かつ、（Ａ）が４０重量％〜
   ８０重量％、（Ｂ）が６０重量％〜２０重量％である混
   合物からなることを特徴とする繊維補強熱可塑性樹脂シ
   ート 〔２〕（Ａ）と（Ｂ）との合計重量に対して、（Ｃ）少
   なくとも一種の無機又は（及び）有機充填剤を１重量％
   〜５０重量％添加してなる請求項第１項記載のシート