JPH037307A - 繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体 - Google Patents

繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体

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JPH037307A
JPH037307A JP31414689A JP31414689A JPH037307A JP H037307 A JPH037307 A JP H037307A JP 31414689 A JP31414689 A JP 31414689A JP 31414689 A JP31414689 A JP 31414689A JP H037307 A JPH037307 A JP H037307A
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JP
Japan
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fiber
thermoplastic resin
fibers
reinforcing
resin
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JP31414689A
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Naoyuki Murakami
村上 直行
Teruo Katayose
照雄 片寄
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体に関す
るものであり、更に詳しくは、表面平滑性と機械的物性
に優れた押出成形品、射出成形品等を提供しうる繊維補
強熱可塑性樹脂ペレット構造体に関するものである。 〔従来技術〕 熱可塑性樹脂と補強用繊維とからなる機械的物性に優れ
た繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体は、これ迄に種
々検討されてきており、その代表的なものとしては特公
昭63−37694号公報、特開昭63−252724
号公報、米国特許第4,439.387号明細書等に記
載されているような、「平行に配列され且つ連続した補
強フィラメント束(ロービング)を熱可塑性樹脂で含浸
・被覆したものを所定の長さに切断するプルトルージョ
ン法(引出成形法)によって作られたペレントJi造体
」が挙げられる。 〔発明が解決しようとする課題) しかしながら、これらの繊維補強熱可塑性樹脂ペレット
構造体は、連続した補強フィラメント東を熱可塑性樹脂
で含浸・被覆した構造となっていることから、酸フィラ
メントと樹脂との儒れが悪く、したがって、成形品の機
械的物性は良好であるが、均一な繊維分布を持つ成形品
を得ることは難しく、表面平滑性は今一つ不足であり満
足のできるものではない。 [課題を解決する為の手段] 本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検討した結
果、補強繊維の形状及び該繊維の熱可塑性樹脂中での分
散状態を特定したベレット構造体は、表面平滑性と機械
物性に優れた押出成形品、射出成形品等を提供しうるこ
とを見出だして本発明を完成した。 すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂30〜80重量%と
非連接補強用繊維70〜20重量%とからなり、熱可塑
性樹脂中に繊維長3〜20mmの該補強用繊維が均一に
分散している繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体を提
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、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月旨、ポリエチレンテレフ
タレート、ボリフ゛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、変性ボ’
J 7二二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、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
ルアミド等の超耐熱樹脂、ポリカーボネート/ポリブチ
レンテレフタレート、ポリカーボネート/ABS、ポリ
フェニレンエーテル/ポリブチレンテレフタレート、ポ
リフェニレンエーテル/ポリアミド等のブレンド樹脂が
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#A指: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、指のブレンド−樹脂であ
る。 本発明に用いる補強用繊維は、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、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ルアミド繊維、ポリ
ーm〜フ二二しンイソフク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、セルロース繊維等の有機繊維等が挙げ
られる。 なお、本発明に用いる補強用繊維は、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
塑性樹脂との担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−p−フェニレンテレフタルアミド
繊維、ポリーm−フェニレンイソフタルアミド繊維、ポ
リフェニレンベンゾチアゾール繊維等が好ましい。 補強用繊維の径は、3〜20μmであるが、3μm−j
=、満ではペレットを作る過程で該繊維の分散が困難で
あり、20μmを越えるときは折れ昌く好ましくない、
補強用繊維の長さは、3〜20mであり、大部分の補強
用繊維が3−未満の場合には成形物の繊!i補強効果は
認められず、又、2゜Wn8越える長さではペレットの
最大長を越えてしまうので意味がない。 補強用繊維の量は、20〜70重量%、好ましくは30
〜50重量%であり、20重量%未満では繊維の補強効
果は余り認められず、70重量%を越えると押出成形品
等の成形物は脆くなるので好ましくない。 本発明にいう非連接補強用繊維とは、熱可塑性樹脂中に
所定の長さ(3〜20m)を有する繊維が束の状態で存
在しているのではなく、実質的にほぐれた状態、より好
ましくは実質的に1本1本はぐれた状態で存在している
ものをいうが、該繊維が少くとも部分的に絡み合った状
態で存在するものでも構わない。 また、補強用繊維が均一に分散しているというのは、以
下に示す(])弐を用いて計算される坪量変動係数■が
15以下好ましくは10以下の値を持つ状態をいう。 ここに V : 坪量変動係数 Ml : 構造体の坪量の平均値 σ1 : その標準偏差 坪1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9坪量変動係数が
15以下の場合には、uk維補強熱可望性樹脂ベレント
構造体中の補強用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、該ペレット構造体
を用いて成形した射出成形品等の表面平滑性と機械的物
性の均一性は向上し、該射出成形品等の品質は安定する
。更に、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
性樹脂ペレット構造体中の補強用繊維の分散性は悪くな
り、該ペレット構造体を用いて成形した射出成形品等の
表面平滑性と機械的物性の均一性低下して、該射出成形
品等の品質の安定性は損なわれるので好ましくない。 繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体の坪量の平均値M
、とその標準偏差σ、の求め方は以下の通りである。 まず、坪量変動係数を求めようとするペレット構造体か
ら、プレスを用いて厚さ2皿、12c+e角のコンプレ
ッション板を作り(ペレタイズ前、厚さ2〜4mのシー
ト状態で採取できるものにあってはこのシートを使用)
、これを用いて以下に示す要領に従ってコンプレッショ
ン板の坪量変動係数を求め、この係数を構造体の坪量変
動係数とみなすものである。 鎖板のX線フィルムの光学濃度Yと、それに対応する板
の坪量W (g/n()との間には、以下に示す(2)
式が成立する。 W=−A+1ogY+B  ・・・・・・(2)(A、
Bはいずれも正定数) この(2)式を基に、静岡系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。 尚、繊維補強熱可塑性樹脂ぺ
【・ット構造体からのコン
プレ7シヨン板のソフトX線の照射によるX線フィルム
作成は、照射線m 5OFTEX+−1005、使用す
ルフィルムは、FUJI XRAY FILM、照射条
件は電圧32 KVP、 電流3mA、時間140秒で
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
、100μmX100μ、走査速度60IIlIIl/
粉、測定長93.12ma+、サンプリング間隔45.
46μm1サンプリング点数2048点である。 繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体の形状は、その断
面が円形又は楕円形の円柱状、その断面が三角形、矩形
、多角形のいわゆる柱状が一般的であるが、必要に応じ
て円柱等が複数組合さった開部分を持つ形状のものでも
よいが、その等体積球相当径は3〜8m、好ましくは4
〜6闘、その長さは3〜20rmであり、好ましくは5
〜10mmである。 なお、本発明にいう等体積球相当径とは、ペレット構造
体の体積を球の体積に換算した際のその球の直径をいう
。 ペレット構造体のサイズを決定する因子である嵩体積球
相当径とその長さが前記の範囲を外れる時には、押出機
、射出成形機等を用いて該構造体を溶融・混練する際、
条件によっては、スクリュ一部分でペレットの詰まり、
吐出変動等が生じたり、特に等体積球相当径と長さが共
に大きい場合には、成形特補強用繊維が折れ易くなる傾
向があるので熔融・混練の条件を選択することが望まし
い。 本発明のペレット構造体には、機械的物性及び(又は)
表面平滑性等を改良する目的で、各種の充填剤を添加す
ることができる。 充填剤の例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、水酸化アルミニウム、水酸化マグ忍シウム、酸化亜
鉛、酸化マグネシウム、珪酸アルミニウム、タルク、ウ
オラストナイト、珪酸、珪酸カルシウム、マイカ、ガラ
スバルン、石英バルン、黒鉛、ホウ素、アルミナ、炭化
珪素、炭化ホウ素、ボリア、窒化ホウ素、窒化珪素、シ
リカ、ベリリウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム
等の無機粉末及びこれらの粉末を表面処理したもの、ア
スベスト、チタン酸カリ、炭素、黒鉛、ホウ素、アルミ
ナ、炭化珪素、炭化ホウ素、ボリア、窒化ホウ素、石英
、シリカ、ベリリウム等の=aミライスカー1.マイク
ロセルロース熱硬化性樹脂の粉末、アラミドバルブ等が
挙げられる。これらの充填W+を二ftag以上混合し
てもよい。 更に、機械的物性を改良する目的で、アレイン化処理等
によって官能基を上人して接着性を付与した熱可塑性樹
脂を必要量配合してもよい。 また、機械的物性を改良する別の手段として、ペレット
成形の過程でシラン等のカップリング?11を用いても
よい。 成形用ペレット中の補強用繊維の配向程度によって機械
的物性は影Vを受け、ランダム配向のものよりは一軸配
向のものが機械的物性は優れている。 成形品の表面平滑性を付与する為に、機械的物性を唄わ
ない範囲で、主たる補強用繊維よりも短い補強用繊維を
併用してもよい。 本発明の繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体に、難燃
側、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収側(防止剤)、
滑剤、着色剤等の各種安定剤をペレット構造体を用いた
成形品の表面平滑性と機械的物性を唄わない範囲で添加
することができる。 本発明の繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体の製造に
は、種々の公知の技術を用いることができる。 例えば、熱可塑性用、指繊維と補強用繊維とから、乾式
不織布の製造法によって、繊維補強熱可q性樹脂シート
を製造し、次いで、ホットプレスを用いて該樹脂繊維を
溶融すると共に補強用繊維と結合一体化したシートを、
オンライン又はオフラインで、ホット又はコールドペレ
タイザーに掛けて所定の形状のペレット構造体を製造す
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
W性樹脂と補強用繊維とから、抄紙法によって、以維補
強熱可塑性樹脂シートを製造し、オ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、咳樹脂
を熔融すると共に補強用繊維と結合一体化したシートを
、オンライン又はオフラインで、ホット又はコールドペ
レタイザーに掛けて所定の形状のペレット構造体を製造
する方法がある。 いずれの製造方法を採用するにしても、例えば、0、5
 mm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用繊維
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ペレット
構造体を製造するには、 (1)補強用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用繊維チョ
ツプドストランドの場合、先ず該チシップストランドを
高濃度の集束剤除去液に浸漬後、デフカー、バルブレス
フィルター等を用いて脱水f5縮し、続いて、dFm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、解織処理のポイントは、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)解繊処理した補強用繊
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、聾に保持すること、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
度は低くならないように、好ましく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、補強用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ミン型の非イオン界面活性剤
を0.2重量%添別してなる3、0重量%のスラリー水
、 (b)  繊維径10μm、繊維長13mmのガラス繊
維からなる補強用繊維と、この補強用繊維に対してポリ
エチレングリコールエステル型の分IP]を0、 i 
5 TJX聞%添力D Lテf、; ル1. O重ff
1%ノ+1u強用:1維スラリー水を夫々に21”I 
fflした後、(a) : (b)を1=3の割合で混
合して、ポリプロピレン50mff1%と補強用繊維5
0重撥%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0.4重量%とじた後、手抄きシートマシンを
用いて坪ff1260gのウェブを作成した。 なお、補強用繊維の解繊処理は、以下の要領で行った。 繊維径10μm、繊維長13工のガラス繊維をラウリル
エーテル型の浸透荊(集束剤除去)を0、5里量%含む
水にlQi量%量大投入、10重千%の補強用繊維スラ
リー水を作成し、次いで、バルブレスフィルターを用い
て酸スラリー水を脱水濃縮して、水分約50重量%を含
む補強用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%の補強用繊維スラリー水とし、ハイ
ミキサーで短時間処理後、更に水で希釈して酸スラリー
水の濃度を5里量%とした後、短刀ビータ−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で、補強用繊維に対してポ
リエチレングリコールエステル型の分散剤を0.15重
世%含む1.0重量%の補強用繊維スラリー水を二層製
した。この際、該シートマシンでの撹拌の程度をff1
i15して地合の異なるウェブを三種類作成した。 次いでこのウェブを10枚オn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、シート
成形プレスを用いて、温度200“C1圧力10kg/
cjの条件で16分間加熱し、続いて温度15°C1圧
力15kg/cnの条件で20分間冷却して厚さ2謔の
繊維補強熱可望性樹脂シートを作成した。 このシートをコールド型シートペレタイザーに掛けて、
6エX5ruX2−(厚さ)のベレット構造体を作った
0次いでこのベレット構造体を用いて、第1表に示す射
出条件で120mmX 80mmX3rm(厚さ)の成
形板を作成した。 これに用いたベレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第2表に示す通りである。 による像鮮明度を測定したものであり、その反射角は4
5度、光学mの輻は0.5芒である。 射出成形板の表面平滑性は、9〜12%であるが、後述
の比較例1の!11出成形仮の表面平滑性は6%であり
、本発明になるペレノNM造体を用いて成形した射出成
形板は、従来のものに比較して50〜100%表面平滑
性は改良されている。 実施例2 実施例1の肝114のポリプロピレン粉末を、MFI 
14のポリプロピレン粉末100部に対してMFI 6
の接着性ポリプロピレン(商品名: ADMER)25
部を加えたものとした以外は、実施例1と全く同じ条件
でシート及びペレット構造体を成形した後射出成形板を
作成した。これに用いたペレット構造体の特性と、射出
成形板の表面平滑性と機械的物性は第3表に示す通りで
ある。 以下 余白 第3表 実施例3 実施例2に於いて、ウェブを10枚積層してプレスを用
いて脱水する際に、シランカップリングに1を樹脂とガ
ラス繊維とを合せた重量に対して2部スプレィ添加した
以外は、実施例1と全く同じ条件でシート及びベレット
構造体を成形した後射出成形板を作成した。 これに用いたベレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第4表に示T通である。 第5表 実施例4 実施例1の?lFI 14のポリプロピレン粉末を、M
FI 14のポリプロピレン粉末100部に対してシラ
ン処理水酸化アルミニウム10部を加えたものとした以
外は、実施例1と全く同じ条件でシート及びベレット構
造体を成形した後射出成形板を作成した。 これに用いたベレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第5表に示す通りである。 実施例5 実施例10千抄きシートマシンに変えて、長網抄紙機を
用いてウェブを製造した以外は、実施例1と全く同じ条
件でシート及びペレット構造体を成形した後射出成形板
を作成した。(因みに、成形プレス後のシートの引張り
強さのMD/T”D比は2.7であった。) これに用いたベレ・7ト構造体の特性と、射出成形板の
表面平滑性と機械的物性は第6表に示す通りである。 以下 余白 以下 余白 これに用いたペレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第8表に示す通りである。 比較例1 市販のプルトルージョン法によって作られたポリプロピ
レンとガラス繊維(繊維径19μm、繊維長131M1
、配合量(公称)50重世%)とからなるペレット構造
体を用いて、第7表に示す射出条件で12Orra×8
011Ml×3閤(厚さ)の成形板を作成した。 比較例2 実施例1の繊維径10μm、繊維長13Mのガラス繊維
を、繊維径25μm、繊維長13部のガラス繊維とした
以外は、実施例1と全く同じ条件でシート及びペレット
構造体を成形した後射出成形板を作成した。 これに用いたペレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第9表に示す通りである。 実施例6 (a)  繊維径11um9、繊維長6 +wのナイロ
ン66繊維と、このナイロン66繊維に対して、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重量%のナイロン66繊維
スラリー水、Cb))繊維径10μm、繊維長13mI
!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0.2重星%、
これに加えてポリアクリル酸ソーダ型増粘剤を10重量
%添加してなる0、 3重量%の補強用繊維スラリー水
を夫々調成した後、(a): (b)を1:6.7の割
合で混合して、ナイロン66繊維60重量%とガラス(
補強)繊維40重世%とからなるおよそ0.65重量%
のスラリー水を作成し、次いでこのスラリー水をポリア
クリル酸ソーダ型の分散剤を0.03重量%含む水で希
釈してスラリー濃度を0.3重足%ととした後、手抄き
シートマシンを用いて坪量195gのウェブを作成した
。 なお、補強用繊維の解繊処理は実施例】と同一操作で行
った。 このウェブを15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、シート成形プレス
を用いて、温度280°C1圧力10kg / ciの
条件で15分間加熱し、続いて温度25°C1圧力15
kg/cdの条件で20分間冷却して、厚さ2腫の繊維
補強熱可塑性樹脂シートを作成した。 このシートをコールド型シートペレタイザーに掛けて、
5 wa X 5鴫×2障(厚さ)のペレット構造体を
作った6次いでこのペレット構造体を用いて、第1O表
に示す射出条件で120mmX80mm×3鴫(厚さ)
の成形板を作成した。 これに用いたペレット構造体特性と、射出成形仮の表面
平滑性と機械的物性は第11表に示す通りである。 これに用いたペレット構造体の特性と、射出成形板の表
面平滑性と機械的物性は第12表に示す通りである。 第12表 比較例3 市販のプルトルージョン法によって作られたナイロン6
6樹脂とガラス繊維(繊維径19μm、繊維長13鈍、
配合量(公称)40重f%)とからなるペレット構造体
を用いて、実施例6に示す射出条件で120mzX13
0KIIX31111 (厚さ)の成形板を作成した。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明になる繊維補強熱可塑性樹
脂ペレット構造体は、表面平滑性と機械的物性に優れた
押出成形品、射出成形品等を従供できるので、表面平滑
性と機械的物性とのバランスが重要視される分野の製品
、例えば自動車部品、家電部品、その他産業用及び民生
用機器類で外側に出る部分等の製品として有用であり、
その工業的利用価値は高いものである。 4、  II?面の簡単な説明 第1図は、坪量変動係数を演算処理するシステムのブロ
ックダイヤグラムである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、熱可塑性樹脂30〜80重量%と該熱可塑性樹脂中
    に均一に分散した繊維長3〜20mmの非連接補強用繊
    維70〜20重量%とからなる繊維補強熱可塑性樹脂ペ
    レット構造体。
JP31414689A 1989-03-29 1989-12-05 繊維補強熱可塑性樹脂ペレット構造体 Pending JPH037307A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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