JPH03236909A - スタンピング成形用シート - 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、特定形状の繊維補強材を含有する熱可塑性ポ
リウレタン樹脂からなるスタンピング成形可能なシート
に関する。

（従来の技術） 熱可塑性ポリウレタン樹脂は耐衝撃性、耐屈曲性、耐摩
耗性、低温特性、耐油性などの優れた特性を有しており
１成形材料として広範に利用されている。しかるに該樹
脂は他の成形用樹脂と比較した場合、耐熱性、剛性が低
いという欠点を有している。かかる欠点を改良するため
に、該樹脂にガラス繊維などの繊維補強材を複合するこ
とが通１− 電析われている。熱可塑性ポリウレタン樹脂と繊維補強
材を複合させる方法として、 ■　押出機などを通して溶融混練する方法■　シート状
樹脂と繊維織物を複合させる方法などが一般的に行われ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の■の方法では、樹脂と繊維を溶融
混練する際、溶融混線物にせん断がかかＤ１繊維が破損
されその繊維長が短くなう易い。

かかる破損された短い繊維では充分な補強効果が得られ
ず、特に該繊維を含む成形品の耐衝撃性の極端な低下に
つながり、満足な成形品を得ることはできない。！た、
上記の■の方法では、複合材料がシート状であること、
補強材である織物が伸縮性を有しないことから、該複合
材料を溶融成形しようとしても複合材料の流動に補強材
である織物が追随しないので、該複合材料はその筐まシ
ート状で使用するか、會たはシート状に近い単純な形状
の成形品のみへの適用に限定され、製品の形状に制限を
受けるという問題を有している。

２ 本発明は、従来技術による上記問題点を鑑みてなされた
ものであり１その目的とするところは、種々の機械的性
質、特に耐衝撃性に優れた成形品をスタンピング成形し
得るスタンピング成形用シートを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、上記の目的は、熱可塑性ポリウレタン
樹脂４０〜９５重量係と繊維状マットまたは編物５〜６
０重量優とからなるスタンピング成形用シートを提供す
ることによって達成される。

繊維状物質により補強された熱可塑性樹脂をその軟化点
、又は融点以上の温度に加熱し、これを一対の金型の間
に供給し急速に圧力を加えて圧縮成形する方法はスタン
ピング成形法と呼ばれている。該成形法は鋼板等のブレ
ス成形法と類似の装置で成形することが可能であわかつ
鋼板に比べ軽量であること、耐腐蝕性であること等の優
れた材料機能性を持つことに加え、生産性が高いこと、
リブ・ボス等の一体成形が可能であう部品数の低減につ
ながる等のメリットがあるために、自動車３− 部品、電気部品、雑貨部品等に今後大きな需要が期待さ
れる。また、該成形法においては、単に加熱・加圧によ
って成形品を得る方法であるため押出混練工程がなく、
配合された繊維状物質が破損することが少ない。このた
めスタンピング成形品は優れた機械的性能を有している
。

本発明に用いる熱可塑性ポリウレタン樹脂は、ポリイン
シアネート、ポリオールなどよりなる一般公知のものを
使用することができる。ポリインシアネート酸分として
は５例えばトリレンジイソシアネート、４．４−ジフェ
ニルメタンジインシアネート、１．５−ナフチレンジイ
ンシアネート、ｍ−フェニレンジインシアネート、ｐ−
フェニレンジインシアネート、３゜３−ジメチル−４，
４−ジフェニルメタンジインシアネート、インホロンジ
インシアネート、ポリメチレンポリフェニルインシアネ
ート％４，４−ビフェニレンジインシアネート、３．３
−ジメチル−４，４−ビフェニレンジイソシア４−トｓ
３．３−）クロル−４，４−ビフェニレンジインシアネ
ートなどの化合物、あるいはこれらの混合物、変性物！
たはこれらによるプレポリ４− マーなどが挙げられる。熱可塑性ポリウレタン樹より適
宜使い分けすることが好ましい。ポリオールの例として
は、ジオール、トリオール、テトラオール、ベントール
、ヘキシトールおよび１分子当シ２個以上のヒドロキシ
ル基を含有するポリエステル（以下、ポリエステルポリ
オールと称す）、１分子当り２個以上のヒドロキシル基
を含有するポリエーテル（以下、ポリエーテルポリオー
ルと称す）、１分子当ｂ２個以上のヒドロキシル基を含
有するアクリル系重合体（以下、ポリアクリルポリオー
ルと称す）などのポリマーポリオールが挙げられる。こ
れらは１種類のみでもよいし、また２ｓ類以−ヒを混合
して用いてもよい。ポリオールのさらに具体的な例を挙
げると次のとおりである。

・ジオール：エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、β、β′−ジヒドロキシジエチルエーテル、シフロ
ピレンクリコール、１．４５− ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリプロピレン−ポリエチレングリコ
ール、ポリブチレングリコールなど ・トリオール：グリセリン、トリメチロールプロパ７．
１，２．６−ヘキサンドリオールなど・テトラオール：
ペンタエリスリトール、２−メチルグリコサイドなど ・ヘキシトール：ンルビトールなど ・ポリエステルポリオール：アジピン酸、ダイマー酸、
無水フタル酸、インフタル酸などの多塩基酸とエチレン
グリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどのジオ
ール、トリオールとの縮合反応によって合成される。

・ポリエーテルポリオール：グリセリン、プロピレング
リコールなどの多価アルコールにプロピレンオキサイド
、エチレンオキサイドなどを付加させて調整される。ま
た、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどに
エチ−６＝ レンジアミン、エタノールアミンなどの多官能化合物を
反応させたヒドロキシル基に富んだポリエーテルポリオ
ールも含壕れる。

・ポリアクリルポリオール：メタクリル酸−２−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタ
クリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−２−
ヒドロキシプロピル、グリセリンのメタクリル酸モノエ
ステ！し、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエ
ステルなどの水酸基を含有するアクリル酸エステルまた
はメタクリル酸エステルとこれらと共重合可能なモノマ
ーとの共重合体。

さらに、熱可塑性ポリウレタン樹脂はポリインシアネー
ト、ポリオールの他に、エチレングリコール、１．４−
ブタンジオール、１．６−ヘキサンジオールなどの単量
体グリコール、芳香族ジアミンなどのジアミン等の龍延
長剤：単量体トリオール以上のアルコール、フォードロ
ールのような比較的低分子量で官能基数３以上の含窒素
多価アルコ７ −ル、官能基数３以上のアミノアルコール、単量体ポリ
アミン等の架橋剤；触媒等が含有されていてもよい。本
発明において熱可塑性ポリウレタン樹脂はこれらに限定
されるものではなく、あらゆる種類の樹脂を用いること
ができる。

本発明において用いられる繊維補強材としては。

ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などの無機繊維、全芳
香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド繊維などの
熱可塑性ポリウレタン樹脂の加工湯度より高い融点を有
する有機繊維が挙げられる。これらの繊維の中で、無機
繊維ではガラス繊維、有機繊維では全芳香族ポリエステ
ル繊維が好ましい。

全芳香族ポリニスデル繊維を補強材として用いると耐衝
撃性に優れるばかｂか、該繊維の有する振動減衰特性の
付与されたシート状物を得ることができる。本発明のシ
ートに耐衝撃性を付与するには＃＆維の長さは５閣以上
であや、１０麿以上であることが好咳しい。

繊維補強材の形態としては、チョップドストラントヤコ
ンテイニュアスストランドをバインダー＝８ を用いて接着させてなるマットまたはニードリングによ
ジ機械的に絡合したマット、あるいは編物などが挙げら
れ、これらの形態は単独あるいは二種以上組み合わせて
用いることができる。樹脂の流動に容易に追随する点に
おいてチョツプドストランドマット、編物が好ましい。

該繊維の表面ば熱可塑性ポリウレタン樹脂との接着性を
付与するような処理剤、例えばシランカップリング剤な
どによう処理されていてもよい。

本発明においては、熱可塑性ポリウレタン樹脂と繊維補
強材とを複合一体化せしめるが、樹脂に対する繊維補強
材の割合が少なすぎると補強効果が不足して成形品の機
械的性能が低下し、逆に多すき°ると繊維補強材に樹脂
を充分に複合一体化せしめることが困難となる。使用す
る繊維補強材の割合はスタンピング成形品の形状、大き
さ、成形条件彦どによジ異なるが、５〜６０重量俤、好
ましくは１０〜５０重量優である。

本発明においては、用途に応じて熱可塑性ポリウレタン
樹脂または繊維補強材中にガラス繊維、９− 炭素繊維、金属繊維などの無機繊維、有機繊維等の短線
ａ状物質、マイカ、ガクスフレーク、タルクなどのフレ
ーク状フィラー　ガラスピーズ、ガラスマイクロバルー
ン、炭酸カルシウムなどの粒状フィラー　ウオラストナ
イトなどの針状フィンフレーク状金属粉等を単独！たは
二種以上シートの性質を損わない範囲で混合して適宜用
いることができる。更に、本発明におけるシートには特
性付与のため、核剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑
剤、着色剤、離燃剤、離型剤、熱安定剤などを添加する
こともできる。

スタンピング成形用シートを得る方法として、一般的に
は熱可塑性ポリウレタン樹脂と補強材としてチョツプド
ストランドとをシート押出機を用いて溶融混練して、押
出された溶融ポリマーをシート引取機にてシート状物と
する方法がおる。しかし、該方法によると、溶融混練時
に補強用の繊維が切断され、優れた耐衝撃性を発現する
シートを得ることはできない。本発明においては、例え
ば下記の方法によりシートを製造することで、補１０− 残月の繊維が切断されることなく、耐衝撃性に優れたシ
ートを得ることができる。

■　熱可塑性ポリウレタン樹脂シートと補強繊維マット
を交互に積層し、上下に一対のベルトを有する装置に供
給し、熱可塑性ポリウレタン樹脂の軟化点以上に加熱し
、加圧下に一体化せしめる方法 ■　熱可塑性ポリウレタン樹脂のペレットをシート押出
機を用いてシート状に押し出し、溶融状態で補強繊維マ
ットまたは補強繊維組・物と一対のロール間に挾みこん
で一体化させる方法上記の方法などによう得られたシー
トは、そのｔ″！！シート状で用いることもできるが、
任意の形状にスタンピング成形することができる。すな
わち、該シートを樹脂が溶融状態にカる温度に加熱した
のち、種々の形状を有する一対の金型間に供給し、急速
に圧力を加えて圧綿成形することによジ、耐衝撃性に優
れた成形品が得られる。

０作用） 本発明のスタンピング成形用シートは、特定形状の繊維
補強材を使用するため成形が容易で、かつ機械的性能特
に耐衝撃性に優れた成形品を提供することができるため
、耐衝撃性の要求される装置、機械の部材として利用で
きる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお
、実施例中の各物性は次の方法により求めた。

曲げ強さおよび曲げ弾性率： ＪＩＳ　　Ｋ　　６９１１に準拠して測定した。

ノツチ付アイゾツト衝撃強さ： ＪＩＳ　　Ｋ　　６９１１に準拠して測定した。

実施例１ 熱可塑性ボリウｌ／タン樹脂（クラミロン３１８５、■
クラレ製）を押出機によシ溶融せしめたのち、グイよう
シート状の溶融物を吐出せしめ、冷却ロールにて冷却し
ながら引取ることによう約０．３　ｆｉ厚さの樹脂シー
トを得た。次いで、繊維補強材として、＃！維径が１３
μ、長さが５０Ｉｌｌｌのガラス繊維からなるチョツプ
ドストランドをバイア　ｆ　−ヲ用いて接着せしめた日
付４５０ｒ／ｃＩＡのマット状物を用い、上記の樹脂シ
ートと該マット状物を交互に積層して、上下に一対のス
チールベルトラ有する装置に供給し、２００℃に加熱す
ると同時に加圧して樹脂と繊維補強材を一体化せしめ、
ガラス繊維含有率が４０重量優である厚さ約３層のシー
トを得た。

得られたシートを所定サイズに裁断し、２００℃に保た
れた加熱炉の中に入れ樹脂を溶融せしめたのち、溶融し
たシートをすみやかに４０℃に保った金型間に供給しス
タンピング成形を行い、箱形形状の成形品を得た。該成
形品の底面から試験片を切す出し、スタンピング成形前
のシートと共にそれらの機械的性能を測定した。結果を
表１に示す。また、成形品の断面を観察したところ細部
までガラス繊維が含有されていた。

実施例２および比較例１〜２ 実施例１において、ガラス繊維の含有率を１５重量多（
実施例２）、３重量１（比較例１）およ１３− び７０重量％（比較例２）にする以外は同様にしてシー
トを得た。得られたシートの機械的性能を実施例と同様
にして測定し、結果を表１に示す。

ガラス繊維含有率が７０重重量圧なると樹脂と繊維を充
分に複合一体化させることができず、良好なシートは得
られなかった。

実施例３ 実施例１において、ガラス繊維の長さを１０厘とする以
外は同様にしてシートを得、その機械的性能を測定した
。結果を表１に示す。

以下余白 １４− −１７− 実施例４ 実施例１において、繊維補強相としてガラス繊維ヨシな
るｍ物（ＥＹＴ３２０−７５．目付３２０９／ｆｆＩ′
。

セントラル硝子■製）を用いる以外は同様にしてシート
を得、その機械的性能を測定した。

結果を表２に示す。

実施例５および比較例３ 実施例１において、繊維補強材として全芳香族ポリエス
テル［１（ベラクトン、■クラレ製）からなる編物（目
付ｘ７０ｙ／ｉ）（実施例５）、平織クロス（目付１７
０？／ｉｎ’、打込本数１３本／２．５４備）（比較例
３）を用い、Ｉ＃！維補強材の含有率を２７重量条とす
る以外は同様にして厚さ約３鵡のシートを得た。

得られたシー［・の機械的性能を測定し、結果を表２に
示す。咬た得られたシートを実施例１と同様にしてスタ
ンピング成形を行い、箱形形状の成形品を得た。該成形
品の断面を観察１〜たところ、補強材として織物を使用
した成形品には、補強材が偏って存在していた。

実施例６ 実施例１および実施例４〜５で得られた熱可塑性ポリウ
レタン樹脂と繊維補強材よりなるシートについて以下の
方法で振動減衰特性を測定し７た。

結果を表３に示す。

シートより２００Ｘ３０Ｘ３ｍの試験片を切り出し、端
から３０鑓を支持台に固定させ、該試験片に初期歪を与
えたのち急激に歪を解放して自由振動させ、その減衰振
動を試験片に貼りつけた歪ゲージで検出し、動ひずみ測
定器を通してオシロスコープによって波形を記録した。

振動波形から振動減衰率（δ）を下記式から求めた。

Ａ：振幅　　ｎ：任意の数 以下令命 ＝１８− 表 ３

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱可塑性ポリウレタン樹脂と繊維補強材よυ
なるシートの振動減衰率（δ）の測定装置の概略図であ
る。 １　　　： 試験片 歪ゲージ 動ひずみ測定器 オシロスコープ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性ポリウレタン樹脂４０〜９５重量％と繊
   維状マットまたは編物５〜６０重量％とからなるスタン
   ピング成形用シート。