JPH06246889A

JPH06246889A - 積層板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06246889A
Application number: JP5059713A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tanimoto; 健一谷本; Mikio Kusunoki; 幹夫楠; Yasuki Nakayama; 泰樹中山; Makoto Oshita; 誠尾下
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】硬質で表面が平滑であり、機械的性質におい
ても異方性が少なく、電気絶縁性、層間接着性、三次元
加工性に優れた積層板およびその製造方法を提供する。【構成】熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量
部に対して、繊維状強化材（Ｂ）５〜４０重量部および
粒状無機化合物（Ｃ）５〜５０重量部を配合した組成物
よりなるシート状物を複数枚積層してなる積層板および
その製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性ポリエステル樹
脂をマトリックスとし、硬質で表面が平滑であり、しか
も曲げ強度等の機械的性質においても異方性が少なく、
電気絶縁性、層間接着性、三次元加工性に優れた積層板
およびそれから得られる三次元成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥ
Ｔと略す）に代表される熱可塑性ポリエステル樹脂は、
機械的性質、電気的性質、耐熱性、耐薬品性等に優れ、
多くの工業製品に使用されている。また、熱可塑性ポリ
エステル樹脂をガラス繊維等で強化し、さらに機械的性
質および熱的性質を向上したものが射出成形品として使
用されているが、射出成形品の場合では、大きさ、厚み
等に制限があり、また生産性も悪い。高弾性率のシート
を製造する場合には、熱可塑性樹脂にガラス短繊維等を
充填し、複合化したチップをＴダイより溶融押出して、
シート化するという方法が一部で提案されている。しか
しこの方法によれば、確かに平面が平滑でシートの長手
方向（以下ＭＤと略す）には高弾性率のシートを製造で
きるが、Ｔダイより溶融押出しされる時にＰＥＴ分子及
びガラス繊維が配向し、シートの幅方向（以下ＴＤと略
す）の曲げ強度、曲げ弾性率はＭＤ方向のそれと比較し
て極端に低いシートしか製造できない。このような異方
性の強いシートを産業上利用する場合、設計上制約を受
け、利用分野を大幅に狭めることになる。この異方性を
緩和する方法として、ランダム配向のガラス短繊維マッ
ト、ガラス長繊維スワールマット、ガラス繊維織物等を
Ｔダイより溶融押出直後にラミネートするという方法も
考案されているが、この方法は設備も大規模となり、設
備費も高く、生産性も悪い。

【０００３】また、熱可塑性樹脂の厚物シートを製造す
る場合、一般に塩化ビニル樹脂等は熱圧延による積層化
が行われている。しかしながら、熱可塑性ポリエステル
樹脂の場合、積層熱圧延による一体化は困難であるた
め、押出機Ｔダイスのリップ巾を広げて成形するといっ
た方法で対応しているが、シート内部と外部で温度勾配
が発生し、均一なものとなっていないのが現状である。

【０００４】一般に、積層板としては、耐熱性、寸法安
定性、強度および電気絶縁特性等が優れるフェノール樹
脂や、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂のワニス
を紙やガラス布に代表される基材にラミネートした積層
板が広く利用されている。ただしこの方法は、設備も大
規模となり、設備費も高く、生産性も悪く、製造原価も
高いものになっている。さらに熱硬化性樹脂積層体は耐
薬品性、耐水性が優れるが、三次元成形が非常に困難と
いう性質が避けられない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように熱可塑性
ポリエステル樹脂をマトリックスとし、硬質で表面平滑
なシートを得ようとした場合、従来の一般的溶融押出成
形によるシートでは、曲げ強度等の機械的性質でシート
にＭＤ、ＴＤの異方性が発生する。さらに、厚み等に制
限があるため使用範囲を狭めており、これを装置面で改
良しようとすると大規模な装置を必要とし、経済的に不
利であるという問題点があった。また、積層板として
は、上記のように熱硬化性樹脂と紙あるいはガラス布に
よる積層板が一般に使用されているが、製造原価が高い
うえ、三次元加工性に満足したものでなく、広い範囲の
産業分野で利用され得る積層板は製造されていない。

【０００６】かかる事情に鑑み、本発明者等は鋭意研究
を重ねた結果、熱可塑性ポリエステル樹脂に適量な充填
剤を配合した溶融押出シート状物を複数枚、一定の温
度、圧力条件で熱プレスして積層することにより、安価
で、かつ大きさ、厚み等に製造時制限がなく、三次元成
形の容易な積層板が得られることを見出し、本発明を完
成させることが出来た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、熱可
塑性ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量部に対して、繊
維状強化材（Ｂ）５〜４０重量部および粒状無機化合物
（Ｃ）５〜５０重量部を配合した組成物よりなるシート
状物を複数枚積層してなる積層板と熱可塑性ポリエステ
ル樹脂（Ａ）１００重量部に対して、繊維状強化材
（Ｂ）５〜４０重量部および粒状無機化合物（Ｃ）５〜
５０重量部を配合した組成物よりなるシート状物に成形
し、次いで熱圧延によりガラス転移温度以上、結晶ピー
ク温度以下で複数枚積層することを特徴とする積層板の
製造方法に関するものである。

【０００８】本発明で使用する熱可塑性ポリエステル樹
脂（Ａ）は、酸成分としてテレフタル酸、イソフタル
酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルメタ
ンジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ｐ
−（２−ヒドロキシエチル）安息香酸、５−ナトリウム
スルホイソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、ドデカン−１，１２−ジカルボン酸、テトラデ
カン−１，１４−ジカルボン酸、オクタデカン−１，１
８−ジカルボン酸、６−エチル−ヘキサデカン−１，１
６−ジカルボン酸等を例示することができる。この中で
好ましくは、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナ
フタレンジカルボン酸であるが、一種またはそれ以上共
重合成分として配合しても良い。また、ジオール成分と
してエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、１，４−シクロヘキシレンジメタノー
ル、ジエチレングリコール、ペンチルグリコール、ネオ
ペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール等
を例示することができる。この中で好ましくは、エチレ
ングリコール、１，４−シクロヘキシレンジメタノール
であるが、一種またはそれ以上共重合成分として配合し
ても良い。

【０００９】酸成分とジオール成分の組合せは、上記の
成分のいずれでもよいが、好ましくはテレフタル酸とエ
チレングリコール、テレフタル酸とブチレングリコー
ル、テレフタル酸および／またはイソフタル酸と１，４
−シクロヘキシレンジメタノール２，６−ナフタレンジ
カルボン酸とエチレングリコールが好適な例としてあげ
られる。具体例としては、ＰＥＴ、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレートである。これら酸成分
とジオール成分の組合せは、一種類づつの組合せからな
るものでも、それ以上の組合せからなるものでも良いこ
とはいうまでもない。

【００１０】本発明で用いられる繊維状強化材（Ｂ）と
は耐熱性を有し、ヤング率、剛性率、強度、弾性回復率
等の力学特性が優れた短繊維、ウィスカー、フィブリッ
ド等の繊維状の配合材であり、具体的な例としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウ
ィスカー、石綿等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊
維等を挙げることができる。これらの中で力学特性、経
済性等を総合的に配慮するとガラス繊維が最も好まし
い。また、繊維状強化材の直径および長さについては特
に制限されないが、繊維長が長すぎるとマトリックス樹
脂や他の配合剤と均一に混合、分散させることが難し
く、逆に短かすぎると、強化材としての効果が不十分と
なるため、通常は０．１〜１０ｍｍの繊維長のものが使
用され、なかでも、特に繊維状強化材がガラス繊維であ
る場合には、繊維長としては０．１〜７ｍｍが好まし
く、さらに好ましくは、０．３〜５ｍｍである。

【００１１】また必要に応じ、マトリックス樹脂との界
面接着力を向上させ、補強効果を向上させる目的で、種
々の化合物で処理した繊維状強化材を使用することが有
効である。繊維状強化材がガラス繊維の場合には、たと
えばビニルエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）−エチルトリメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピル
トリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等
のシラン系処理剤、メタクリレートクロミッククロリド
等のクロム系処理剤で処理したものが使用し得る。

【００１２】本発明で用いられる繊維状強化材（Ｂ）の
配合割合は使用目的に応じて幅広く選択できるが、機械
的特性、表面平滑性、平面性のバランスを考慮すれば、
熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量部に対して
５〜４０重量部が好ましい。繊維状強化材の配合割合が
５重量部未満ではその効果が小さく、４０重量部を越え
ると異方性が顕著になり、表面平滑性、平面性等に悪影
響をおよぼす。

【００１３】本発明で用いられる粒状無機化合物（Ｃ）
は、その粒径、形状および化学組成によって効果は異な
るが平面性改良材、表面平滑性改良材、強化材、機械的
特性の異方性緩和材、結晶核剤等としての機能を発揮す
る。

【００１４】粒度としては平均粒径が１０００μｍを越
えると、その効果が小さくなるので通常は１０００μｍ
以下のものが有用であり、好ましくは１〜６００μｍで
ある。具体的には、マイカ、ガラスフレーク、タルク、
ワラストナイト、シリカ、炭酸カルシウム、合成ケイ酸
およびケイ酸塩、亜鉛華、ハロサイトクレー、カオリ
ン、塩基性炭酸マグネシウム、石英粉、酸化チタン、硫
酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ等を挙げること
ができる。なかでも、マイカ、ガラスフレークは本発明
において効果が大きい。

【００１５】本発明における粒状無機化合物（Ｃ）の配
合割合は、使用目的に応じて幅広く選ぶ事ができるが、
機械的特性、表面滑性のバランスを考慮すれば、熱可塑
性ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量部に対して、５〜
５０重量部が好ましい。無機化合物の配合割合が５重量
部未満では、その効果が小さく、５０重量部を越えると
機械的特性の低下等に悪影響をおよぼす。

【００１６】本発明では、上記配合物以外の配合剤とし
て、必要に応じて熱安定剤、酸化安定剤、光安定剤、滑
剤、顔料、可塑剤、架橋剤、耐衝撃剤、難燃剤、難燃助
剤、等のプラスチック添加剤も好適に使用することがで
きる。特に耐熱性を要求される用途には、シート押出成
形時には架橋しないで、熱圧延時あるいは熱圧延後に高
温熱処理、紫外線照射、電子線照射等の高エネルギー処
理によって架橋する後架橋型の架橋剤の配合が極めて有
効である。この様な配合剤の例としては熱可塑性樹脂が
ポリエステルの場合、トリアリールイソシアヌレート、
トリアリールシアヌレイト等が挙げられる。

【００１７】熱圧延は熱プレス成形機を用い、プレス条
件としては熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）のガラス転
移点より高く、また三次元成形をし易くするため結晶化
ピーク温度以下にする必要がある。また昇温速度は速い
ほど積層し易くなる傾向にあり、通常３〜２０℃／分と
する。また、押圧力は１５〜１００ｋｇ／ｃｍ²、好ま
しくは３０〜８０ｋｇ／ｃｍ²である。押圧の保持時間
は、通常１〜６０分で、好ましくは３〜３０分である。
押出成形により得られたシート状物を熱圧延する際は、
シート状物を複数枚重ねる。枚数はシート状物の厚み、
目的とする積層板の厚みにより異なり何枚でもよい。

【００１８】本発明により得られる積層板は表面が平滑
であり、機械的強度の異方性が少なく、その他電気絶縁
性、寸法安定性、層間接着性、耐熱性に優れるので、各
種産業分野において使用することができる。特に好まし
い用途としてはトランス、モーター等の三次元絶縁板、
各種機器のハウジング、有機溶剤浴槽、耐熱ダクト、そ
の他カップ、皿等の食器、パレット等の運搬用器具、建
材、車両用壁材等を挙げることができる。本発明を実施
例により、さらに具体的に説明する。

【００１９】

【実施例】

実施例１〜４極限粘度０．７８のＰＥＴ１００重量部に、繊維状強化
材として直径１３μｍ、長さ３ｍｍのガラス繊維、粒状
無機化合物として平均粒径１００μｍマイカおよび平均
粒径約５００μｍの顆粒状ガラスフレーク（日本板硝子
（株）製）をそれぞれ実施例１〜３の欄に示す配合比で
配合調整し、二軸押出機を用いて２８０℃で溶融混練
し、ストランド状に押出してそれぞれペレットを得た。
各実施例ともストランド切れもなく混練操業性は良好で
あった。得られたペレットをそれぞれＴダイを用いた押
出シート成形装置にて、厚み１．０ｍｍのシートを成形
したところ、表面は平滑でかつ外観上良好な押出成形シ
ートを得ることができた。これらの押出成形シートを２
０段の多段プレス機にて５枚重ね、圧力４０Ｋｇ／ｃｍ
²で常温から１３０℃まで昇温速度１０℃／分で昇温
し、５分保持後、速やかに冷却して積層板を得た。得ら
れた積層板は、剥離、ソリ等の現象がなく良好に積層で
きた。また、この積層板を用い、食品運搬用のトレーを
作製するため熱風炉で１１０℃に加熱後、圧空真空成形
機で１５０℃の加熱金型を使用して三次元加工し、加熱
金型で１分間保持して結晶化させたところ、良好に作製
できた。

【００２０】比較例１〜６実施例１〜４と同様に、比較例１〜６の欄に示す配合比
で配合し、二軸押出機を用いて２８０℃で溶融混練し、
それぞれペレットを作製したところ、比較例３、４で
は、ガラス繊維、マイカの配合割合が過多のため混練組
成物をストランド状に押出した際、混練操業性はやや不
良および不良となった。また、得られたペレットをそれ
ぞれＴダイを用いた押出シート成形装置にて、厚み１．
０ｍｍのシートを成形したところ、比較例１、３に示す
ものは、マイカに対するガラス繊維の配合割合が多いた
めに、シート表面粗度は不良となり、実施例１〜３と同
様にして、熱圧延処理にて得られたボードは、機械的特
性において異方性の大きなものとなった。また、比較例
２では、ガラス繊維の配合量が少ないために、上記同様
にして、熱圧延処理して得られたボードは、機械的特性
において満足なものとならなかった。

【００２１】比較例３、４に示すものは、マトリックス
樹脂に対してガラス繊維またはマイカの配合割合が多い
ため、混練操業性、切削加工性について不良となった。
なお、比較例５、６により明らかなように、押出成形シ
ートを熱圧延して積層する際には、繊維状強化材および
粒状無機化合物を共に含まない組成又は著しく少ない組
成での積層は不可能であるということである。すなわ
ち、熱圧延時シートを積層し一体化させるためには、特
定量以上の繊維状強化材および／または粒状無機化合物
を配合充填することが必要不可欠であることが判明し
た。

【００２２】比較例７〜８実施例２の押出しシートを使用し、実施例１〜４と同様
にして積層板を作製した。比較例７では積層時のシート
温度が低過ぎて積層できず剥離した。比較例８では、積
層性は良好であったが、実施例１〜４と同様にしてシー
ト温度１５０℃の加熱金型で三次元成形をおこなった
が、シ−トが結晶化しているために変形しにくく成形体
の壁面が破壊した。以上、調整条件、結果を表１、２に
示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】なお、測定法および評価法（基準）は次に
示す通りに行った。 1.混練操業性 ○良好 △やや不良─ストランド切れ多発、チップ化可能 ×不良───ストランド切れ多発、チップ化不可 2.表面平滑性ＭＩＴＵＴＯＹＯ社製粗さ計にて測定した。 ○良好 △やや不良─シート押出成形時表面粗度が１００μｍ以
上 ×不良───シート押出成形時表面粗度が測定不可 3.曲げ強度ＡＳＴＭＤ７９０に従って測定した。（三次元成形品の平坦部） 4.変形率ＡＳＴＭＤ７９０に従って測定した。（三次元成形品の平坦部） 5.曲げ弾性率ＡＳＴＭＤ７９０に従って測定した。（三次元成形品の平坦部） 6.積層性 ○良好 △やや不良─熱圧延積層時端部に剥離発生 ×不良───熱圧延積層不可、剥離発生

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、マトリックス樹脂にポリエステル樹脂を使用し、
異方性が少なく平面性に優れ、安価でかつ大きさ、厚み
等に制限がなく、さらに三次元成形の容易な積層板が提
供される。また本発明の積層板は、小規模な設備で高効
率に製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ３２Ｂ 31/20 7639−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 67:00 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ (72)発明者尾下誠京都府宇治市宇治樋ノ尻31−３ユニチカ株式会社宇治プラスチック工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）１００
重量部に対して、繊維状強化材（Ｂ）５〜４０重量部お
よび粒状無機化合物（Ｃ）５〜５０重量部を配合した組
成物よりなるシート状物を複数枚積層してなる積層板。
【請求項２】請求項１の積層板を圧縮成形、圧空成
形、真空成形または曲げ加工により作製した三次元成形
体。
【請求項３】熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）１００
重量部に対して、繊維状強化材（Ｂ）５〜４０重量部お
よび粒状無機化合物（Ｃ）５〜５０重量部を配合した組
成物よりなるシート状物に成形し、次いで熱圧延により
ガラス転移温度以上、結晶ピーク温度以下で複数枚積層
することを特徴とする積層板の製造方法。