JPH0353928A - 繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法 - 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〉 本発明は自動車外板バ不ル、自動車用構造材、ハ・ノテ
リートレイ等の自動車部品、土木・建築資材等の工業材
料に供する繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法に関す
る。詳しくは、繊維配向、樹脂の成形収縮によるねしれ
、変形等が少なく、表面外観の良好な、かつ、機械的強
度の優れた繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法に関す
る。

〈従来の技術〉 従来、繊維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法としては、
短繊維強化樹脂ベレットを射出成形等の−Ｃ的威形法を
用いて或形するのが代表的な方法である。また、樹脂ペ
レソト製造時のベレット切断長さとほぼ同し長さの中繊
維長（繊維長１０ｍｍ以下）の繊維で強化された熱可塑
性樹脂ペレソトを用い、射出威形等で繊維強化熱可塑性
樹脂製品を製造する方法もある。

一方、近年、繊維強化熱可塑性樹脂シートを再加熱し、
プレス或形により製品を得る、いわゆるスタンパブルシ
一トの技術が注目されている。スタンパブルシ一トの技
術は、強化に用いられる繊維により、２つに大別される
。１つは、数ξり〜１　０　０　Ｇ　ＩＪ長さの単繊維
と熱可塑性樹脂粉末を温式、または乾式で混合し、加熱
、ロールプレスを経てスタンパブルシートを製造し、こ
のシー１・を予備加熱後、プレス或形をして繊維強化熱
可塑性樹脂製品を得る方法である。（例えば特開昭５７
２８１３５号公報）。もう−つのスタンパブルシート技
術は、編んだ長繊維マントに溶融した熱可塑性樹脂を押
出ラミネーションし、ロール・プレスを経てスタンバブ
ルシートを製造、このシートを予備加熱し、ブレス或形
で織維強化熱可塑性樹脂製品を製造する方法である。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の技術はそれぞれ固有の技術的問題点を有している
。織維強化熱可塑性樹脂．製品の製造法として最も一般
的な短繊維強化樹脂ベレソト法は、繊維強化の最大の目
的である機械的強度の向上、特に、耐衝撃強度の点で効
果が低いという欠点を有している。この理由は、繊維と
樹脂のｌ昆合、分散過程、すなわち造粒時、および射出
成形時の２回の可塑化、混練工程で織維は著しく短く切
断されるためである。さらに射出成形過程で、繊維は溶
融樹脂とともに金型内の狭い＋ヤビテイタリアランス内
を著しい剪断をうけ流動するために、成形品中に強い繊
維配向が残り成形品が大きく変形し、成形品の各方向へ
の寸法安定性も悪い欠点も有している。次に、中繊維長
強化ペレノトの場合、ベレント中の繊維は長くても射出
成形時の可塑化工程及び金型内流動時の著しい剪断のた
め、繊維は短く切断され、耐衝撃強度は向上しない。成
形品の変形も短繊維強化ペレントの場合と同様に大きく
又寸法安定性も悪い。

中および長繊維長の織維強化スクンバブルシ一トでは、
成形品中に残留する繊維が、原料として用いられた繊維
の長さをそのまま保つためきわめて高い機械的強度が得
られる。しかしながら中繊維長の単繊維強化スタンパブ
ルソートの技術においては、熱可塑性樹脂原料は粉末で
なければならず、製品は粉砕コストのため割高となる。

さらに抄紙機、ロール・プレス、予熱機など高価で特殊
な設備を要する。成形品内の繊維配向は、成形時に溶融
樹脂と共に一部の繊維が流れるため、繊維強化ペレット
の場合より少ないが、発生し、成形品は変形しやすい。

長繊維長のスタンパブルシートの場合、成形時に溶融樹
脂のみ流動し、・繊維が流れ難いために成形品外周部が
樹脂のみの部分が発生し、強度的に安定しない。さらに
中繊維のスタンバブルシ一トと同様に繊維織機、押出機
、ロール・プレス、予熱機などの高価で特殊な設備を要
する。

〈課題を解決するための手段〉 このように、従来の技術は機輌的物性、変形、などにそ
れぞれ問題点を｛４ち、工業的技術としては十分なもの
と言えない。本願発明者らはこれらの問題点を克服する
成形加工技術を開発すべく鋭意研究を進めてきたがつい
に以下に述べる工業的にずくれた繊維強化熱可塑性樹脂
製品の新しい製造方法を開発するに至った。

すなわち本発明は、成形収縮率１　０／１　０　０　０
以下で曲げ弾性率が２　５　０　０　０　ｈ／ｃｍ２以
上の値を有する成形品を与える熱可塑性樹脂をマトリッ
クス樹脂とし、これを可塑化溶融した後、閉鎖又は未閉
鎖の金型内に載置した多孔性繊維質シート５ の一方の側より型内に供給し、樹脂供給圧力および／ま
たはプレス圧力により、多孔性繊維質シートの空隙を通
し、｝容融した熱可塑性樹脂を多孔性繊維質シートの反
対側表面まで浸透させ、成形することを特徴とする繊維
強化熱可塑性樹脂製品の製造方法である。

本発明においては、金型内に多孔性繊維質シートを置き
、溶融樹脂をシートの一方の側から供給し、加圧成形す
るために成形品全面が均一に強化され、繊維が切断され
ることがなく又溶融樹脂が繊維シートの一方の表面から
他の表面に向かって流れるために、成形品の内部に気泡
が残らず、きわめて補強効果の高い成形品が得られる。

特に金型を開いた状態で溶融樹脂を供給する場合、射出
成形に比べて成形時の圧力が均一にかかるため繊維質シ
ート内部の溶融樹脂の流れは成形品全面にわたってより
均一化されるため好ましい。

金型内に繊維質シートを置き、その一方の表面側に溶融
樹脂を供給するこの成形方法の場合、溶融樹脂を供給す
る例の７１・リックス樹脂のみの層６ は比較的厚く、一方、その反対側の７１・リノクス樹脂
層は薄くなるため、すなわち繊維質シーＩ一が偏在する
ためマトリノクス樹脂の収縮力の差により成形品が大き
く変形することがある。この変形を防くには、成形収縮
率が１０／１０００以下でかつ曲げ弾性率が少なくとも
２５０００ｋｇ／ｃｍ”のマトリックス樹脂を用いるの
が好ましく、成形収縮率が８．５７１０００以下でかつ
曲げ弾性率が３００００ｋｇ／ｃｍ２のマトリノクス樹
脂を用いるのがさらに好ましい。

ここでいう威形収縮率は、２００ｍｍｘ２００ｍｍサイ
ズで、厚さが２．０ｍｍのプレス用型枠を用い、７１〜
リックス樹脂として使用する熱可塑性樹脂が完全に溶融
する塩度で１０分以」二の予熱を行った後、核熱可塑性
樹脂を冷却プレス内で十分冷却して得たプレス威形試料
を、２３゜Ｃ、６５χ湿度の室に２４時間放置した後に
、下弐により算定する。

また曲げ弾性率は、或形収縮率測定用試料と同一の方法
で作威した試料を用い、ＪＩＳ　Ｋ６７５Ｂに準７ 拠して測定を実施する。

以下、本発明における成形方法の例を図面を用いて説明
する。その一例は第１図に示すように、未閉鎖の金型内
に多孔性繊維質シートを載置し、金型内の供給口を通し
て溶融樹脂を繊維質シートの片側に供給しながら又は供
給完了後金型を閉じ或形を行なう方法である。また、第
２図に示すように未閉鎖の金型内に多孔性繊維質シート
を載置し、金型外の供給口から溶融樹脂をシート上に供
給し、次いで金型を閉し加圧、冷却を経て織維強化成形
品を得ることもできる。

本願発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル
、ボリアミド、ポリカーポネート、ＡＢＳ樹脂、ポリア
クリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂
が、単独あるいはこれらの７昆合物、ポリマーアロイと
して、必要に応し、タルク、ガラス織維、マイカあるい
は木粉等の無機質充填材を充填して使用される。さらに
、これらの熱可塑性樹脂には熱安定剤、紫外線防止８ 剤などの添加剤、着色剤などを含存させてもよい。

本発明に用いられる多孔性繊維質シートの祠質はガラス
繊維、カーボン織維、ステンレス繊維等の無機繊維、又
、ボリアξト繊維、ポリエステル繊維、アラミト繊維等
の有機繊維及び無機　脊機繊維の７昆合物を使用ずるこ
とができる。特にガラス繊維の場合は低コストで高い補
強効果が得られる。繊維の直径はｌｕｍ〜５０μｍのー
・般的に得られる繊維を使用することかできる。又、該
多孔性職糾質シートはシート形状を保持するために３〜
５０ｗｔ％のボリビニルアルコール、エボキシ樹脂等の
凝結剤を用いたものを使用してもよい。

本願発明で用いる多孔性繊維質シートは一枚で使用して
も複数枚を重ねて使用してもよい。複数枚の多孔性繊維
質シートを重ねて使用する場合は、該シー１・は同質の
ものの組合せでも、又異質のものの組合せでも良く、用
途、要求性能に応して組合せ方を選択することができる
。

とくに最外層とする多孔質繊維質シートは、連続または
不連続の単繊維からなるものを使用する９ のが、凹凸の少ない滑らかな表面外観の製品を得る上で
好ましい。

又、本願発明において、その威形過程において溶融樹脂
は多孔性繊Ｗ質シートの間隙を圧力により流動していく
が流動抵抗が大きくかつ特に無機繊維の場合は繊維によ
り熱を奪われ樹脂温度の低下が大きいため流動性が低下
し、成形晶表面までの樹脂の浸透性が不十分となること
がある。これを防くために用いる繊維質シートを金型間
に載置する前に例えば６０゜Ｃ以上に予備加熱しておく
ことも効果的である。

１ ０ 〈実施例〉 以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。なお、実施例中の成形品の試験法は
、以下の通りである。

曲げ試験：ＪＩＳ　　Ｋ６２５８に準拠し３点支持法で
行った。なおテストピースは第３図の箱型成形品から切
出した２ｍｍ厚１０ｍｍ中９０ｍｍ長のものを用い、２
３゜Ｃの条件下でテストを実施した。

落錘衝撃試験：ＪＩＳ　　Ｋ６２５８に準拠し、アイゾ
ットノッチ付衝撃試験を実施した。

テストピース形状は、テス１・ピースは第３図の箱型成
形品から切出した２ＩＩＩｍ厚Ｘ　１２．７ｍｍ中Ｘ　
６３．５ｍｍ長で２３゜Ｃの条件で実施した成形品の変
形：第３図の箱型成形品の底面を下にして平板上に置き
４つの角部をおのおの別々に平板上に押さえつけた時、
残りの角部で最も平板より離れた高さをもって成形品の
変形量とした。

（実施例１） 横供給の射出部を持つ２００トンの型締力を有する竪型
プレス成形機を使用し、成形テストを実施した。金型は
上型および下型の２つの部分から成り、下型の中央部に
直径２ｍｍの溶融樹脂の金型内供給口をもつ、製品肉厚
２．０ｍｍ、製品寸法２００ｍｍ長さＸ２００ｍｍ巾Ｘ
４０ｍｍ高さの箱型製品　（第３図）の型を用いた。

多孔性繊維質シートとしては、ガラス繊維を抄紙法によ
り不織布とした日本バイリーン社製のキュムラスシ一ト
ＶＨＭ５　０　７　５を用いた。又、熱可塑性材料とし
てポリプロピレン樹脂にガラス繊維（繊維長１ｍｍ以下
）を３０χ充填した材料（住友ノーブレンＧＨＨ４３、
メルトフローインデノクス４．３ｇ／１０分）を用いた
。未閉鎖の金型内に多孔性繊維質シートを２枚重ねて載
置した後、金型内供給口から溶融樹脂を供給し、金型を
閉し１　０　０ｋ（Ｈ／ｃｍ２の圧力で加圧、冷却を行
なった。第ｌ表に示すごとく、機械的強度の優れた変形
の少ない繊維強化熱可塑性樹脂製品を得ることができ（
実施例２〜３） マトリックス樹脂として第１表に示したものを使用した
以外は、実施例１と同一条件で威形し、成形品物性、外
観、変形性等を評価した。第１表に示すごとく、機械的
強度の優れた変形の少ない繊維強化熱可塑性樹脂製品を
得ることができた。

（比較例１〜２） ７１・リックス樹脂として第１表に示したものを使用し
た以外は、実施例１と同−条件で威形し、成形品物性、
外観、変形性等を実施例で得られた繊維強化熱可塑性樹
脂製成形品と比較評価した。

第ｌ表に示す如く、強度が劣っているか又は変形が大き
いものであった。

１３ ｅ 符開平 ３ ろ３’３１Ｂ　（３） ベ 〉　　の　Ｎ　で　Ｎ　の −７−　　寸　　寸　　＼ｒ　　＼ｒ　　ｑ〕ベ 凡 八 へ 凡 凡 〈発明の効果〉 上述の如く、本発明による繊維強化成形技術を用いると
成形と同時に強化できるため、従来法に比較しきわめて
低コストで、特に機械的強度の優れた繊維強化熱可塑性
樹脂製品を容易に得ることができ、また製品の要求性能
に応して各種の繊維の組合せが可能で自動車部品、家電
部品、建築用材料等の広範囲な用途分野の繊維強化製品
を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は、本発明の成形方法を示す装置の縦の断面
図である。 １．上金型　　　　　　　２．下金型 ３．多孔性繊維質シート ４．溶融樹脂　　　　　　５．溶融樹脂供給口６．ポー
タブル押出機 第３図は、本発明の実施例の方法でつくった織維強化熱
可塑性樹脂製品の斜視図である。 −１５完一 （Ａ） 第 １ 図 （Ｂ） （Ａ） 第 ２ 図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）成形収縮率１０／１０００以下で曲げ弾性率が２
   ５０００Ｋｇ／ｃｍ＾２以上の値を有する成形品を与え
   る熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、これを可塑化
   溶融した後、閉鎖又は未閉鎖の金型内に載置した多孔性
   繊維質シートの一方の側より型内に供給し、樹脂供給圧
   力および／またはプレス圧力により、多孔性繊維質シー
   トの空隙を通し、溶融した熱可塑性樹脂を多孔性繊維質
   シートの反対側表面まで浸透させることを特徴とする繊
   維強化熱可塑性樹脂製品の製造方法。