JPH062348B1 - 繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブルシートおよびその成形物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブルシート
およびその成形物に係り、特に、特定方向の機械的強度
が特に強いことが要求される自動車用バンパービーム等
のような成形部品にプレス成形するに適した繊維強化熱
可塑性樹脂性スタンパブルシートおよびこれを成形して
なる成形物に関する。

［従来の技術］ プレス成形が可能な繊維強化樹脂複合材料である繊維強
化熱可塑性樹脂製スタンパブルシート（以下、ＦＲＴＰ
スタンパブルシートと称する）は、その優れた製品強
度、加工性、量産性、軽量性、耐食性、弾性回復性等か
ら、金属材料の代替材料として、自動車用構造部品を中
心に需要が増えている。

このＦＲＴＰスタンパブルシートは、強化材であるガラ
ス長繊維の配列の仕方の違いにより、一方向強化シー
ト、二方向強化シート、無方向強化シート、複合シート
（前記各シートの組合わせ構造となっているもの）に大
別することができる。これらの中で、無方向強化シート
と一方向強化シートとの組合わせ構造を有する複合シー
トは、特定方向（例えば自動車等のバンパービームの場
合、長手方向）の機械的強度が要求されるとともに軽量
性および形状の自由度も要求される部材の材料として、
従来の金属材料に代わって使用され始めている。

このような、特定方向の機械的強度に特に優れるＦＲＴ
Ｐスタンパブルシートは、ガラス長繊維束を渦巻状に振
り落とすこと等により方向性を持たせずに配したガラス
長繊維束積層物（以下、無方向性繊維層と称する）と、
複数本のガラス長繊維束を平行に引き揃えること等によ
り一定方向の方向性を持たせて配したガラス長繊維束配
列物（以下、一方向性繊維層と称する）とが、ニードル
パンチ等により機械的に絡み合わせて接合されてなるガ
ラス繊維マットを補強材とし、このガラス繊維マットに
熱可塑性樹脂を含浸させて製造される。

ここで、一方向性繊維層を形成するにあたっては、製品
の特定方向の引張り強度、すなわち一方向性繊維層を構
成するガラス長繊維束の配列方向（以下、強化方向と称
する）の引張り強度を向上させるために、各ガラス長繊
維束に比較的高い張力をかけて、各ガラス長繊維束がで
きるだけ平行かつ直線状になるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のＦＲＴＰスタンパブルシートは、
スタンピング成形（プレス成形）に際しての強化方向の
成形流動性が不十分であるため、以下のような問題点が
あった。

例えばバンパービームで両端にステイを取付けるため
の凹部を有するような複雑な形状に成形する場合には、
ブランク（成形用のＦＲＴＰスタンパブルシート裁断
物）サイズやチャージパターン（プレス成形に際して、
加熱したブランクを金型内に置くときの置き方）が複雑
化し、高い生産性を得ることが困難である。

長尺品に成形した場合に、長手方向の端部に欠肉を生
じやすい。

成形時において、一方向性繊維層を構成するガラス長
繊維に異常配向（ウエルド）が生じ易く、破壊荷重のバ
ラツキが小さく信頼性に優れた成形物を得ることが困難
である。

さらに、従来のＦＲＴＰスタンパブルシートは、一方向
性繊維層を構成するガラス長繊維束内への熱可塑性樹脂
の含浸性が不十分であるため、従来のＦＲＴＰスタンパ
ブルシートを用いた成形物には以下のような問題点があ
った。

強化方向の引張り強度については優れた物性が得られ
るものの、この方向の圧縮強度については、例えばバン
パービームのように優れた引張り強度とともに優れた圧
縮強度が要求される部材に適用した場合、安全性の向上
という観点から未だ不十分である。

成形物の表面にガラス繊維が露出し易いため、成形物
の美観に劣るとともに手触りが悪く、露出したガラス繊
維により取扱い時に刺傷を負うことがある。

したがって本発明の目的は、上記問題点の解決されたＦ
ＲＴＰスタンパブルシートおよびその成形物を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明のＦＲＴＰスタンパンブルシートは、方向性
を持たせずに配したガラス長繊維束からなる無方向性繊
維層と、一定方向の方向性を持たせて配したガラス長繊
維束からなる一方向性繊維層とが機械的に接合されてな
るガラス繊維マットに、熱可塑性樹脂を含浸させてなる
繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブルシートにおいて、
この繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブルシートにおけ
る前記ガラス繊維マットの割合が２０〜５５wt%であ
り、このガラス繊維マットにおける、前記一方向性繊維
層を構成するガラス長繊維束の割合が２０〜８０wt％で
あり、この一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束中
の１５〜１００wt%のガラス長繊維束が実質的に弛緩状
態にあることを特徴とするものである。

また本発明の成形物は、上記ＦＲＴＰスタンパブルシー
トの単体または積層物をプレス成形してなることを特徴
とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートにおいて、強化材
であるガラス繊維マット中の無方向性繊維層および一方
向性繊維層を構成するガラス長繊維束の材質および形状
は特に限定されるものではなく、繊維強化樹脂複合材料
の強化材として従来より一般的に用いられている、繊維
径１３〜２６μｍのＥガラスの連続長繊維を１００〜４
０００本集束してなるガラス長繊維束を用いることがで
きる。このとき、無方向性繊維層を構成するガラス長繊
維束と、一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束と
で、ガラス長繊維束を構成するガラス長繊維の繊維径お
よび集束本数を異にしてもよいし、同一としてもよい。

本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートにおいて用いられ
るガラス繊維マットは、例えば、上述のガラス長繊維束
をスチール製メッシュコンベアー上に直径２０〜５０cm
の渦巻状に均一に振り落とすことにより無方向性繊維層
を形成し、この上に、複数本の上記ガラス長繊維束をメ
ッシュコンベアーの進行方向と平行に配列させることに
より一方向性繊維層を形成した後、ニードルパンチング
によりガラス長繊維同士を絡み合わせて両層を機械的に
接合させることにより得ることができる。

本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートにおいては、上記
ガラス繊維マット中の一方向性繊維層を構成するガラス
長繊維束の割合は、２０〜８０wt%に限定される。その
理由は、ガラス繊維マット中の一方向性繊維層を構成す
るガラス長繊維束の割合が２０wt%未満では、強化方向
の機械的強度を特に向上させることが困難となり、また
８０wt%を超えると、得られるＦＲＴＰスタンパブルシ
ートを成形して成形物を得る際の、加熱されたブランク
の強化方向に対して直角方向の強力が低下するために、
取扱いが困難となり、生産性が低下するため好ましくな
いからである。

また本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートにおいては、
１方向性繊維層を構成するガラス長繊維束中の１５〜１
００wt%のガラス長繊維束が実質的に弛緩状態にあるこ
とを必須要件とする。その理由は、ガラス繊維マット中
の一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束が緊張状態
にあると、これらのガラス長繊維束内への熱可塑性樹脂
の含浸が不十分となるとともに、スタンピング成形に際
しての強化方向の成形流動性が低下するため、前述した
従来のＦＲＴＰスタンパブルシートと同様の問題が生じ
るからである。

本発明でいう実質的な弛緩状態とは、ＦＲＴＰスタンパ
ブルシートをスタンピング成形する際に、強化方向の成
形流動性を妨げず、しかも得られたＦＲＴＰスタンパブ
ルシートをスタンピング成形して得られる成形物の強化
方向の引張り強度を低下させ過ぎない程度に、一方向性
繊維層を構成するガラス長繊維束が弛んでいることを意
味する。一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束を実
質的な弛緩状態とするには、一方向性繊維層を構成する
ガラス長繊維束の長さを、ブランクの強化方向の長さの
１．００５〜１．１０倍とすればよい。そして、一方向
性繊維層を構成するガラス長繊維束中の上記長さ範囲の
ガラス長繊維束の割合を１５〜１００wt%とすることに
より、本発明の効果を得ることができる。特に好ましい
割合は、５０〜１００wt%である。

なお、ここでいう一方向性繊維層を構成するガラス長繊
維束の長さは、実際のガラス繊維束の長さではなく、例
えば、ＦＲＴＰスタンパブルシートから強化方向の長さ
が２００mmのサンプルを切出し、このサンプルを燃焼さ
せて樹脂分を焼却した後、再度燃焼させてススも除去し
て得られるガラス繊維マットを写真撮影し、２倍に引伸
ばした写真上のガラス長繊維束の長さをキルビメーター
等の測長器具で測定することにより求められる、一方向
性繊維層を構成するガラス長繊維束の長さを意味する。
このとき、ガラス繊維マットを得る際に、一方向性繊維
層を形成するガラス長繊維束を例えば青インキで着色す
ることにより、青インキ中の鉄を含む顔料が燃焼時にい
わゆる釉薬の作用をして赤色に発色するため、ススを焼
却除去した後のガラス長繊維束の測定が容易になる。ま
た、ススを焼却除去したガラス繊維マット中の一方向性
繊維層を構成するガラス長繊維束のなかから複数本のガ
ラス長繊維束を特定し、例えば油性マーキングペンでマ
ーキングすることによっても、ガラス長繊維束の測長が
容易になる。

一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束を実質的な弛
緩状態とするには、例えば、ガラス繊維マットの一方向
性繊維層を形成する際に、各ガラス長繊維束にかける張
力を弱くするか、一方向性繊維層のニードルパンチ機へ
の供給速度をニードルパンチ機の取引り速度より速くす
ればよい。

ニードルパンチングによってガラス長繊維同士を機械的
に接合させる場合には、ニードルパンチングの振動によ
る、一方性繊維層を構成するガラス長繊維束の配列の乱
れが、得られるＦＲＴＰスタンパブルシートの強化方向
の引張り強度を低下させ過ぎない範囲であれば、一方向
性繊維層の側あるいは無方向性繊維層の側のいずれから
ニードルパンチングしてもよく、さらには両側からニー
ドルパンチングしてもよい。

本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートは、上述のガラス
繊維マットを強化材とし、このガラス繊維マットに、ポ
リプロピレン、ポリアミド、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、ポリフェニレンスル
フィド、ポリフェニレンオキシド、ポリアセタール、ポ
リアリレート、ポリエチレン、ポリエーテルケトン、熱
可塑性ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂の単
体または２種以上からなるポリマーブレンドもしくはポ
リマーアロイを溶融状態で含浸させ、この後、熱可塑性
樹脂を固化させることにより得ることができる。

本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートにおいては、ガラ
ス繊維マットの割合は２０〜５５wt%に限定される。そ
の理由は、ＦＲＴＰスタンパブルシートにおけるガラス
繊維マットの割合が２０wt%未満では、ガラス繊維マッ
トによる補強効果が不十分となるため、機械的強度に優
れた成形物を得ることができず、一方５５wt%を超える
と、ガラス繊維マットを構成するガラス長繊維束内への
熱可塑性樹脂の含浸性が低下するため、圧縮強度に優れ
た成形物を得ることができないからである。

本発明の成形物は、上記ＦＲＴＰスタンパブルシートを
用いて、その単体または積層物をスタンピング成形する
ことにより得られる。

［作用］ (1)本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートは、強化材と
して、無方向性繊維層と一方向性繊維層とが機械的に接
合されてなるガラス繊維マットを２０〜５５wt%の割合
で含み、このガラス繊維マット中には、一方向性繊維層
を構成するガラス長繊維束が２０〜８０wt%の割合で含
まれている。このため本発明のＦＲＴＰスタンパブルシ
ートを用いて得られた成形物は、あらゆる方向の引張り
強度に優れているとともに、強化方向の引張り強度に特
に優れている。

(2)さらに、ガラス繊維マット中の一方向性繊維層を構
成するガラス長繊維束中の１５〜１００wt%のガラス長
繊維束が実質的に弛緩状態にあるため、これらのガラス
長繊維束内への熱可塑性樹脂の含浸性が向上し、成形流
動性に優れたＦＲＴＰスタンパブルシートとなる。

そして熱可塑性樹脂の含浸性が向上したことにより、強
化方向の圧縮強度に優れた成形物を得ることができ、ま
た成形物の表面にガラス繊維が露出することも極めて少
なく、成形物の美観が向上するとともに取扱いが容易に
なる。また成形流動性に優れているため、成形に際して
ブランクサイズの種類を少なくすることが可能となり、
またチャージパターンを従来より簡略化することが可能
となるので、複雑な形状の成形物の場合は特に、生産性
を向上させることができる。また欠肉の発生やウエルド
の発生も低減させることができ、信頼性に優れた成形物
を効率よく得ることができる。

(3)なお本発明のＦＲＴＰスタンパブルシートは、一方
向性繊維層を構成するガラス長繊維束中の１５〜１００
wt%のガラス長繊維束が実質的に弛緩状態にあるため、
凹凸のある成形物にスタンピング成形した場合にも、ガ
ラス長繊維が全体に分布した成形物を得ることができ
る。また成形時の応力により、一方向性繊維層を構成す
る実質的に弛緩状態のガラス長繊維束が成形物の凹凸部
分においてより緊張状態となるため、強化方向の引張り
強度にも優れた成形物となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 無方向性繊維層用のガラス繊維束として、繊維径２３μ
ｍのＥガラスの連続長繊維を４００本集束してなるガラ
ス長繊維束を用い、このガラス長繊維束をエンドレスの
メッシュコンベアー上に直径２０〜５０cmの渦巻状に所
定厚みだけ均一に振り落として、無方向性繊維層を形成
した。また、一方向性繊維層用のガラス長繊維束とし
て、繊維径２３μｍのＥガラスの連続長繊維を１０００
本集束してなるガラス長繊維束を用い、このガラス長繊
維束を所定本数、メッシュコンベアーの進行方向と平行
に配列させてニードルパンチ機へ供給し、一方向性繊維
層の側からニードルパンチングして両層を機械的に接合
させて、一方向性繊維層の割合が５５wt%であるガラス
繊維マットを得た。この際に、一方向性繊維層のニード
ルパンチ機への供給速度をニードルパンチ機の引取り速
度の０．９９倍とした。なお、この時の一方向性繊維層
を構成するガラス長繊維束には、１束当たり２５ｇの張
力がかかっていた。

次に、得られたガラス繊維マットを２枚用い、各ガラス
繊維マットの無方向性繊維層側にそれぞれポリプロピレ
ンシートを配すとともに、両ガラス繊維マット間にポリ
プロピレンの押出し溶融物を介在させて、両ガラス繊維
マットの一方向性繊維層が内側となるようにガラス繊維
マット同士を重合せ、加熱してポリプロピレンシートを
溶融させ、加圧下で溶融状態のポリプロピレンをガラス
繊維マット中に含浸させた後、加圧下で冷却して、ガラ
ス繊維マットの割合が４２wt%であるＦＲＴＰスタンパ
ブルシートを得た。

このようにして得られるＦＲＴＰスタンパブルシート中
の、一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束の弛緩の
程度を、下記の方法で測定した。

まず、一方向性繊維層を形成するガラス長繊維束のうち
の１０束を青インキ（パイロットインキ（株）製ブルー
ブラック）で着色し、これらの着色したガラス長繊維束
を約１０cm間隔で配列させて、前述の方向でガラス繊維
マットを作製した。次に、このガラス繊維マットを用い
て、前述の方法でＦＲＴＰスタンパブルシートを得た。
この後、得られたシートから幅１０００mm、長さ２００
mmの原板を切出し、この原板を幅２００mmに５分割し
て、燃焼炉で約２０分燃焼させて樹脂分を焼却した後、
６５０℃の電気炉に約２０分入れてススも焼却除去して
から写真を撮り、それを２倍に引伸ばしてから焼付け
て、青インキにより着色されたガラス長繊維束の長さを
キルビメーター（商品名：デジタルキルビメーターＳ
型、（株）内田洋行製）で測定し、このガラス長繊維束
の長さと原板の長さ（２００mm）とを比較することによ
り、原板中の一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束
の弛緩の程度を測定した。このとき、青インキ中の鉄を
含む顔料が電気炉内でいわゆる釉薬の作用をして赤色に
発色するため、焼却後のガラス繊維マットでも測定が可
能であった。

この結果、表−１に示すように、青インキで着色した１
０束のガラス長繊維束の長さの、原板の長さ（２００m
m）に対する比（弛緩度）は１．００〜１．０１５の範
囲にあり、本発明でいう実質的な弛緩状態にあるガラス
長繊維束、すなわち上記弛緩度が１．００５〜１．１０
の範囲にあるガラス長繊維束は６束（実質的な弛緩状態
にあるガラス繊維束の割合：６０wt%）であった。

また、得られたＦＲＴＰスタンパブルシートの引張り強
度および圧縮強度を測定するにあたり、ＦＲＴＰスタン
パブルシートから２４０×２４０mmの大きさのブランク
を２枚切出し、ブランクの表面温度が２００±１０℃に
なるように加熱した後、各ブランクを強化方向を一致さ
せて重ね、金型温度４０℃、プレス圧力１３５トン、プ
レスの加圧速度１２mm／秒、冷却時間３０秒なる条件で
成形して、大きさが３００×３００mmである平板を得
た。この後、成形された平板から、長手方向が強化方向
と一致する強度測定用試験片（以下、ＭＤ試験片と称す
る）と長手方向が強化方向と直交する強度測定用試験片
（以下、ＴＤ試験片と称する）を切出し、下記の要領で
引張り強度と圧縮強度を測定した。

(a)．引張り強度 ＡＳＴＭ Ｄ−６３８に準ずる形状のＭＤ試験片および
ＴＤ試験片を切出し、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８に準じて、
ＭＤ試験片およびＴＤ試験片毎に引張り強度を測定し
た。

(b)．圧縮強度 成形された平板から、第１図に示すように短辺側の両端
部１が７６mmの曲率半径（Ｒ）で末広がりに拡がり、中
央部２が幅（Ｗ）１２．５mm長さ（Ｌ_１）５７mmの矩形
である、全長（Ｌ_２）９０mmの強度測定用試験片３をＭ
Ｄ試験片およびＴＤ試験片毎に切出した。

次に、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、固定用治具
１０を備えたロードセル１１上に固着された試験片保持
具１２と、ロードセル１１の上方に位置するクロスヘッ
ド１３のロードセル１１側に固着された試験片保持具１
４とを有する圧縮強度試験装置１５を用い、この圧縮強
度試験装置１５の試験片保持具１２、１４に、試験片保
持具１２および１４間の距離ｄが２０mmとなるように第
１図に示した強度測定用試験片３を縦長の状態で保持さ
せ、クロスヘッド１３を２mm／分の速さでロードセル１
１側に移動させて、強度試験片３の圧縮強度をＭＤ試験
片およびＴＤ試験片毎に測定した。

これらの測定結果を表−１に示す。

実施例２〜３および比較例１ ガラス繊維マットとして、それぞれ下記のガラス繊維マ
ットを用いた以外は実施例１と同様にして、計３種類の
ＦＲＴＰスタンパブルシートを得た。

一方向性繊維層の供給速度をニードルパンチ機の引取
り速度よりも３％増大（張力は０ｇ／束）させて、一方
向性繊維層を構成するガラス長繊維束の弛緩の程度が実
施例１の場合と異なるようにした以外は実施例１と同様
にして得た、一方向性繊維層の割合が５５wt%であるガ
ラス繊維マット（実施例２）。

一方向性繊維層の供給速度をニードルパンチ機の引取
り速度よりも５％増大（張力は０ｇ／束）させて、一方
向性繊維層を構成するガラス長繊維束の弛緩の程度が実
施例１および２の場合と異なるようにした以外は実施例
１と同様にして得た、一方向性繊維層の割合が５５wt%
であるガラス繊維マット（実施例３）。

一方向性繊維層の供給速度をニードルパンチ機の引取
り速度よりも５％低下（張力は１２５ｇ／束）させて、
一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束の弛緩の程度
が本発明の範囲外となるようにした以外は実施例１と同
様にして得た、一方向性繊維層の割合が５５wt%である
ガラス繊維マット（比較例１）。

そして、各シート中の一方向性繊維層を構成するガラス
長繊維束の弛緩の程度を、実施例１と同様にして測定し
た。また各シートの引張り強度および圧縮強度を、実施
例１と同様にして測定した。

これらの結果を表−１に示す。

表−１から明らかなように、実施例１〜３で得られたＦ
ＲＴＰスタンパブルシート中のガラス繊維マットの一方
向性繊維層を構成するガラス長繊維束中には、本発明で
いう実質的な弛緩状態にあるガラス長繊維束が６０〜１
００wt%存在する。そして、これらのＦＲＴＰスタンパ
ブルシートを材料として実施例１〜３で得られた平板成
形物の圧縮強度は、比較例１で得られた、本発明でいう
実質的な弛緩状態にあるガラス長繊維束の割合が１５〜
１００wt%の範囲にないＦＲＴＰスタンパブルシートを
材料とする平板成形物の圧縮強度より増加している。ま
た、実施例１〜２で得られた平板成形物の引張り強度
は、比較例１で得られた平板成形物の引張り強度とほぼ
同等である。

なお、実施例３で得られた平板成形物の引張り強度は、
比較例１で得られた平板成形物の引張り強度より低下し
ているが、後述する実施例６および９より明らかなよう
に、凹凸のある成形物にスタンピング成形した場合に
は、成形時の応力により、一方向性繊維層を構成する実
質的に弛緩状態のガラス長繊維束が成形物の凹凸部分に
おいてより緊張状態となるため、平板成形物よりも強化
方向の引張り強度に優れた成形物となる。

また、実施例１〜３および比較例１で得られた各ＦＲＴ
Ｐスタンパブルシートの断面を観察したところ、比較例
１のシートではガラス繊維マット間に介在させたポリプ
ロピレンの押出し溶融物のガラス長繊維束内への含浸が
不十分で、このポリプロピレンが１．６mm程の厚さで存
在していたが、実施例１〜３のシートではガラス長繊維
束内への含浸が十分に進み、このポリプロピレンの厚さ
は１mm以下であった。

実施例４〜９および比較例２〜３ 実施例１〜３で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを
用い、下記の要領でバンパービーム用のテストビームを
成形した。

実施例１で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートか
ら、強化方向の長さが１４５０mm、強化方向と直交する
方向の長さが１００mmであるブランク（以下、Ａタイプ
ブランクと称する）を３枚、また強化方向の長さが７８
５mm、強化方向と直交する方向の長さが１００mmである
ブランク（以下、Ｂタイプブランクと称する）を８枚そ
れぞれ切出した。次に、これらのブランクの表面温度が
２００±１０℃になるように加熱した後、加熱されたＡ
タイプブランクを３枚強化方向を揃えて重ね、この上に
加熱されたＢタイプブランクを８枚強化方向を揃えて重
ねて、金型温度４０℃、プレス圧力３００トン、プレス
の加圧速度１２mm／秒、冷却時間５０秒の条件で成形し
て、重量５．０kgのテストビームを作製し、同様にして
計１０本のテストビームを得た（実施例４）。

実施例２で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例４と同様にして、実施例４と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（実施例
５）。

実施例３で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例４と同様にして、実施例４と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（実施例
６）。

比較例１で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例４と同様にして、実施例４と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（比較例
２）。

実施例１で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートから
切出すブランクの形状を、強化方向の長さが１４５０m
m、強化方向と直交する方向の長さが９１．７mmとし、
このブランクを８枚用いた以外は実施例４と同一条件で
成形して、実施例４と同一形状、同一重量のテストビー
ムを計１０本得た（実施例７）。

実施例２で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例７と同様にして、実施例７と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（実施例
８）。

実施例３で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例７と同様にして、実施例７と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（実施例
９）。

比較例１で得られたＦＲＴＰスタンパブルシートを用
いた以外は実施例７と同様にして、実施例７と同一形
状、同一重量のテストビームを計１０本得た（比較例
３）。

なお第３図（ａ）〜（ｃ）に示すように、テストビーム
２０はいずれも、開放面側の端部にフランジ２１を有す
る断面Ｕ字状の成形物であり、開放面側の全長（ｌ_１）
が１５００mmで幅（ｗ_１）が１６０mm、閉鎖面側の全長
（ｌ_２）が１２００mmで幅（ｗ_２）が１００mmである。
また、閉鎖面側の両端部には、ステイ取付け用凹部２２
が中心間距離１２００mmで設けられている。

このようにして得られた各テストビームについて、欠肉
の有無を目視観察により確認した。また、テストビーム
の長手方向の両側面に、特に、ステイ取付け用凹部の側
方部から中央部よりの部分（つまり、テストビーム１本
につき４箇所）におけるウエルドの有無を、軟Ｘ線を用
いて確認した。この結果を表−２に示す。

さらに、各テストビームの破壊荷重を、下記の要領で測
定した。

すなわち、第４図に示すように、４本のガイドポスト３
０と１台のロードセル３１により支持され、上面の長さ
方向の両端部に支え治具係支部３２を有するフレーム３
３と、このフレーム３３の各支え治具体支部３２上に回
動自在に設けられた支え治具３４と、これら支え治具３
４の間の上方に位置する圧子（先端半径９０mm）３５と
を有する３点曲げ試験装置３６を用い、テストビーム２
０のステイ取付け部２２の底部に支え治具３４を当接さ
せてこのテストビーム２０を支持し、圧子３５の降下速
度２mm／秒、雰囲気温度２３±３℃の条件で３点曲げ試
験を行い、テストビームが破壊されたときの荷重（破壊
荷重）を測定した。また同時に、破壊モードの同定を行
った。

これらの結果を、破壊荷重については１０サンプルの平
均値（）とその標準偏差（σ）および下方管理限界値
（−３σ）として、また破壊モードについては中央部
の圧縮破壊（中央圧縮）とステイ取付け部近傍の剪断破
壊（ステイ剪断）とを大別にして、表−２に示す。

表−２から明らかなように、ブランクサイズを２種類と
した実施例４〜６のテストビームには欠肉が認められな
かった。またブランクサイズを１種類と簡略化した実施
例７〜９でも欠肉が認められなかったが、これは実施例
７〜９で用いたＦＲＴＰスタンパブルシートの強化方向
の成形流動性が優れているためである。これに対して、
ブランクサイズを２種類とした比較例２のテストビーム
では欠肉が認められなかったが、ブランクサイズを１種
類とした比較例３のテストビームでは全てに欠肉が認め
られた。これは、用いられたＦＲＴＰスタンパブルシー
トの強化方向の成形流動性が低いためである。

また、実施例４〜６で用いたＦＲＴＰスタンパブルシー
トは比較例２で用いたものよりも強化方向の成形流動性
に優れているため、実施例４〜６でウエルドが発生した
テストビームの数は比較例２より少なかった。

さらに、実施例４〜９のテストビームの破壊荷重の平均
値はいずれも、比較例２〜３のテストビームの破壊荷重
の平均値より大幅に大きい値であり、実施例４〜９のテ
ストビームは機械的強度に優れていた。また、実施例４
〜９のテストビームの下方管理限界値は比較例２〜３の
テストビームの下方管理限界値より大幅に大きい値であ
り、実施例４〜９、特に実施例７〜９のテストビーム
は、品質のバラツキが小さく信頼性の高いものであるこ
とが確認された。

なお、平板成形物にしたときの強化方向の引張り強度が
比較例１のＦＲＴＰスタンパブルシートよりも小さい実
施例３のＦＲＴＰスタンパブルシートを用いて得られた
実施例６および９のテストビームでも、比較例１のＦＲ
ＴＰスタンパブルシートを用いて得られた比較例２〜３
のテストビームより優れた結果が得られたが、これは、
実施例６および９のテストビームが比較例２〜３のテス
トビームより強化方向の圧縮強度に優れているためと、
実施例３のＦＲＴＰスタンパブルシートを凹凸のある成
形物にスタンピング成形したことで、成形時の応力によ
り、一方向性繊維層を構成する実質的に弛緩状態のガラ
ス長繊維束が成形物の凹凸部分においてより緊張状態と
なり、平板成形物よりも強化方向の引張り強度が向上し
たためである。

テストビームの破壊モードは、ウエルドを生じていた実
施例４〜６のうち実施例４〜５では、ステイ剪断と中央
圧縮の両方が認められたが、実施例６ではウエルドが生
じていたが軽微であったため、ステイ剪断には至らず中
央圧縮のみであった。一方比較例２では、ウエルドのた
めステイ剪断が多く、中央圧縮で破壊するものも荷重が
低かった。また、ウエルドの生じていなかった実施例７
〜９および比較例３では、破壊モードは全て中央圧縮で
あった。

なお、実施例１〜９で得られた各テストビームの表面に
は、露出しているガラス繊維がほとんど認められず、ガ
ラス繊維が多数露出していた比較例２〜３のテストビー
ムに比べて美観に優れているとともに、取扱いが容易で
あった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のＦＲＴＰスタンパブルシ
ートは、一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束内へ
の熱可塑性樹脂の含浸性が向上しているとともに強化方
向の成形流動性に優れている。また、上記ＦＲＴＰスタ
ンパブルシートを材料とする本発明の成形物は、強化方
向の引張り強度に優れているとともにこの方向への圧縮
強度にも優れており、さらに、美観および取扱いの容易
さにも優れている。

したがって本発明を実施することにより、機械的強度、
信頼性および美観に優れたＦＲＴＰスタンパブルシート
およびその成形物を、高い生産性の下に容易に得ること
が可能となる。

図面の簡単な説明 第１図はＦＲＴＰスタンパブルシートの圧縮強度測定用
試験片を示す上面図、第２図（ａ）は圧縮強度試験装置
を示す正面図、第２図（ｂ）は圧縮強度試験装置を示す
側面図、第３図（ａ）はテストビームを示す斜視図、第
３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、第３図
（ｃ）は第３図（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図、第４図
（ａ）は３点曲げ試験装置を示す正面図、第４図（ｂ）
は第４図（ａ）のＣ−Ｃ′線断面図である。

３…測定用試験片、１５…圧縮強度試験装置、 ２０…テストビーム、３６…３点曲げ試験装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方向性を持たせずに配したガラス長繊維束
   からなる無方向性繊維層と、一定方向の方向性を持たせ
   て配したガラス長繊維束からなる一方向性繊維層とが機
   械的に接合されてなるガラス繊維マットに、熱可塑性樹
   脂を含浸させてなる繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブ
   ルシートにおいて、 この繊維強化熱可塑性樹脂製スタンパブルシートにおけ
   る前記ガラス繊維マットの割合が２０〜５５wt%であ
   り、このガラス繊維マットにおける、前記一方向性繊維
   層を構成するガラス長繊維束の割合が２０〜８０wt%で
   あり、この一方向性繊維層を構成するガラス長繊維束中
   の１５〜１００wt%のガラス長繊維束が実質的に弛緩状
   態にあることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂製スタ
   ンパブルシート。
2. 【請求項２】請求項(1)記載の繊維強化熱可塑性樹脂製
   スンパブルシートの単体または積層物をプレス成形して
   なることを特徴とする成形物。