JPH07156145A

JPH07156145A - スタンピング成形用素材

Info

Publication number: JPH07156145A
Application number: JP30397593A
Authority: JP
Inventors: Tomio Akiyoshi; 富夫秋吉; Yukio Shiraki; 行雄白木
Original assignee: IDEMITSU N S G KK
Current assignee: IDEMITSU N S G KK
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱炉から金型への移動時の垂れ下がり性
（耐ドローダウン性）を向上でき、かつ表面のべとつき
がなく取扱いを容易に行うことができるとともに、それ
自体を容易に製造できるスタンピング成形用素材の提
供。【構成】ガラス繊維等の短繊維２２で強化されたポリ
プロピレン等の熱可塑性樹脂２１製の基材２０と、この
基材２０よりも軟化温度の高い表皮材３０とを積層して
スタンピング成形用素材１０を形成した。特に、基材２
０をガラス繊維強化ポリプロピレンとする場合には、繊
維長０．１〜５ｍｍのガラス繊維を５〜５０重量％、極
限粘度〔η〕が０．５〜２．５のポリプロピレンを９５
〜５０重量％含有させることで、耐ドローダウン性等を
より向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スタンピング成形用素
材に関し、自動車部品や土木資材等を成形する際に利用
できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、各種の製品を製造するにあたっ
て、予めシート状とされた成形用素材を加熱したうえで
金型内に載置し、これをプレス成形することにより所定
形状の製品を得るスタンピング成形が行われている。近
年、自動車部品や土木資材等をこのスタンピング成形に
より製造する際には、スタンピング成形用素材として、
機械的強度や耐熱性に優れていることからガラス繊維強
化ポリプロピレン（ＧＦ−ＰＰ）が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したガ
ラス繊維強化ポリプロピレンを用いてスタンピング成形
を行う場合には、加熱されて軟化したシート状の成形用
素材を加熱炉から金型に移動させる時に、この成形用素
材が自重により垂れ下がってしまう（ドローダウンす
る）という問題があった。また、加熱炉内あるいは加熱
炉から金型への移動時に、加熱されて軟化したシート状
の成形用素材は、その表面のべとつきにより手袋等に付
着し易く、取扱いが著しく困難であるという問題があっ
た。

【０００４】ところで、通常は、このガラス繊維強化ポ
リプロピレン中に含有されるガラス繊維は繊維長が例え
ば０．１〜５ｍｍ程度の短繊維であるが、長繊維のガラ
ス繊維で強化したポリプロピレン製のスタンピング成形
用素材も用いられている。この長繊維のガラス繊維で強
化したスタンピング成形用素材では、加熱炉から金型へ
の移動時の垂れ下がり量や表面のべとつきによる取扱い
の困難性は比較的軽減される。しかしながら、長繊維の
ガラス繊維で強化したスタンピング成形用素材は、この
スタンピング成形用素材自体を製造するにあたって、製
造のための特別な設備が必要であるなど、容易に製造す
ることができないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、加熱炉から金型への移動
時の垂れ下がり性（耐ドローダウン性）を向上でき、か
つ表面のべとつきがなく取扱いを容易に行うことができ
るとともに、それ自体を容易に製造できるスタンピング
成形用素材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基材の表面に
基材よりも軟化温度の高い表皮材を設けて前記目的を達
成しようとするものである。具体的には、本発明のスタ
ンピング成形用素材は、短繊維で強化された熱可塑性樹
脂製の基材と、この基材よりも軟化温度の高い表皮材と
を積層して形成されたことを特徴とする。また、本発明
のスタンピング成形用素材は、前記短繊維が繊維長０．
１〜５ｍｍのガラス繊維であり、前記熱可塑性樹脂が極
限粘度〔η〕０．５〜２．５（テトラリン中１３５℃測
定）のポリプロピレンであり、前記基材中に前記ガラス
繊維が５〜５０重量％、前記ポリプロピレンが９５〜５
０重量％含有されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】このような本発明においては、短繊維で強化さ
れた熱可塑性樹脂製の基材と、この基材よりも軟化温度
の高い表皮材とを積層してスタンピング成形用素材を形
成する。そして、このようなスタンピング成形用素材を
用いて自動車部品や土木資材等の各種の成形品をスタン
ピング成形により製造する。

【０００８】この際、スタンピング成形用素材には、基
材よりも軟化温度の高い表皮材が設けられているので、
スタンピング成形における加熱軟化状態のスタンピング
成形用素材の加熱炉から金型への移動時の垂れ下がり量
は低減される。また、表皮材が設けられているので、加
熱炉内あるいは加熱炉から金型への移動時において加熱
軟化状態のスタンピング成形用素材の表面のべとつきが
なくなり、取扱いが容易になる。さらに、長繊維ではな
く、短繊維で強化された熱可塑性樹脂製の基材によりス
タンピング成形用素材が形成されているので、スタンピ
ング成形用素材自体は容易に製造され、これらにより前
記目的が達成される。

【０００９】特に、短繊維を繊維長が０．１〜５ｍｍの
ガラス繊維とし、熱可塑性樹脂を極限粘度〔η〕が０．
５〜２．５（テトラリン中１３５℃測定）のポリプロピ
レンとし、このガラス繊維を５〜５０重量％、ポリプロ
ピレンを９５〜５０重量％含有させた基材とする場合に
は、耐ドローダウン性の向上、および表面のべとつき防
止による取扱い性の向上がより確実に図られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。図１には、本発明の第一実施例に係るスタンピ
ング成形用素材１０の拡大断面が示されている。スタン
ピング成形用素材１０は、中央に配置されたシート状の
基材２０と、この基材２０の両面に密着して配置された
表皮材３０とが積層された構成となっている。

【００１１】基材２０は、ポリプロピレン２１をガラス
繊維２２で強化して得られるガラス繊維強化ポリプロピ
レン（ＧＦ−ＰＰ）で形成されている。このガラス繊維
強化ポリプロピレン中には、ガラス繊維２２が５〜５０
重量％、ポリプロピレン２１が９５〜５０重量％それぞ
れ含有されている。好ましくは、ガラス繊維２２を２０
〜４０重量％、ポリプロピレン２１を８０〜６０重量％
とするのがよい。ここで、ポリプロピレン２１の含有量
が、５０重量％未満の場合には、基材２０の製造時、ス
タンピング成形用素材１０の製造時、あるいはスタンピ
ング成形時の流動性が不足し、実用的ではない。また、
ポリプロピレン２１の含有量が、９５重量％を超えると
ガラス繊維２２の配合による機械的強度の増加が認めら
れない。

【００１２】ポリプロピレン２１としては、プロピレン
単独重合体、その他のαオレフィン等と共重合したブロ
ックポリプロピレンやランダムポリプロピレンなどが使
用できる。テトラリン中１３５℃で測定したポリプロピ
レン２１の極限粘度〔η〕は、０．５〜２．５であり、
好ましくは０．９〜２．０とするのがよい。ここで、極
限粘度〔η〕が０．５未満の場合には、スタンピング成
形用素材１０の機械的強度が低下してスタンピング成形
に支障をきたしたり、あるいはスタンピング成形品の強
度が不足して用途に制限を受けたりするので好ましくな
い。また、極限粘度〔η〕が２．５を超える場合には、
溶融流動性に劣るため、基材２０の製造、スタンピング
成形用素材１０の製造、あるいはスタンピング成形が困
難となる。なお、ガラス繊維強化ポリプロピレン中のポ
リプロピレン２１の極限粘度〔η〕は、ガラス繊維を濾
過により除去した後に測定する。

【００１３】ガラス繊維２２には、繊維長が０．１〜５
ｍｍの短繊維が用いられる。ここで、繊維長が０．１ｍ
ｍ未満の場合には、機械的強度が不足する。また、繊維
長が５ｍｍを超える場合には、単なる混練ではガラス繊
維強化ポリプロピレンを製造できなくなる。なお、通
常、ガラス繊維強化ポリプロピレンを製造する際に、繊
維長が５ｍｍを超えるガラス繊維２２は、押出機内で５
ｍｍ以下に切断される。ガラス繊維２２の繊維径として
は、通常、９〜３０μｍのものが使用されているが、こ
のような数値に限定されるものではない。

【００１４】表皮材３０は、基材２０であるガラス繊維
強化ポリプロピレンよりも軟化温度の高い材質のもので
あればよく、好ましくは織布（クロス）、不織布、ネッ
トなどがよい。具体的な例をあげると、ポリエステル不
織布（目付重量１０〜２００ｇ／ｍ²程度）、ガラスサ
ーフェスマット（目付重量１０〜５０ｇ／ｍ²程度）、
ガラスクロス（目付重量２０〜２００ｇ／ｍ²程度）等
を用いることができる。

【００１５】表皮材３０には、目付重量が１０〜２００
ｇ／ｍ²のものが用いられ、これにより、スタンピング
成形用素材１０中における表皮材３０の厚みは、１ｍｍ
以下（通常、０．１〜０．３ｍｍ）となる。ここで、目
付重量が１０ｇ／ｍ²未満の場合には、耐ドローダウン
性が悪化するおそれがある。また、目付重量が２００ｇ
／ｍ²を超える場合には、スタンピング成形時に基材２
０との間で層間剥離が起こりやすくなり、成形品の強度
が低下するおそれがある。

【００１６】このような第一実施例においては、以下の
ようにしてスタンピング成形用素材１０を製造し、スタ
ンピング成形を行う。先ず、スタンピング成形を行うに
先立って、通常の混練押出によりガラス繊維強化ポリプ
ロピレンを製造し、このガラス繊維強化ポリプロピレン
を基材２０として図２に示す押出しロール製造方法によ
りスタンピング成形用素材１０を製造する。図２におい
て、押出しシートダイ３１から基材２０であるガラス繊
維強化ポリプロピレンを押し出すとともに、表皮材３０
である不織布を二つの不織布ロール３２，３３から送り
出す。そして、基材２０を両面から表皮材３０で挟み込
むようにして各ロール３４，３５，３６を通し、図１の
状態の三層からなるスタンピング成形用素材１０を形成
する。

【００１７】その後、製造されたスタンピング成形用素
材１０を用いて図３〜図５に示すようにスタンピング成
形を行い、成形品４０である弁当箱を製造する。先ず、
図３に示すように赤外線加熱炉４１内においてフィード
コンベア４２によりスタンピング成形用素材１０を移動
させながら加熱して軟化させる。この際の加熱温度の一
例をあげると２００℃等である。次に、図４に示すよう
に加熱軟化したスタンピング成形用素材１０を金型４３
内に移動させて型内チャージを行う。そして、図５に示
すように金型４３を型締めしてプレス成形を行う。この
際の成形条件の一例をあげると、１００ｋｇ／ｃｍ²、
１分、金型温度５０℃等である。最後に、金型４３の型
開きを行い、金型４３内から大きさが２００ｍｍ×３０
０ｍｍ×５０ｍｍ（高さ）、厚みが３ｍｍの成形品４０
である弁当箱を取り出してスタンピング成形を完了す
る。

【００１８】このような第一実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、スタンピング成形用素材１０
には、基材２０よりも軟化温度の高い表皮材３０が設け
られているので、スタンピング成形における加熱軟化状
態のスタンピング成形用素材１０の赤外線加熱炉４１か
ら金型４３への移動時の垂れ下がり量を低減することが
できる。また、表皮材３０が設けられているので、赤外
線加熱炉４１内あるいは赤外線加熱炉４１から金型４３
への移動時において加熱軟化状態のスタンピング成形用
素材１０の表面のべとつきを防止することができ、取扱
い性の向上を図ることができる。

【００１９】さらに、長繊維ではなく、短繊維のガラス
繊維２２で強化されたポリプロピレン２１製の基材２０
によりスタンピング成形用素材１０が形成されているの
で、長繊維のガラス繊維で強化する場合に比べ、スタン
ピング成形用素材１０自体を容易に製造することができ
る。

【００２０】図６には、本発明の第二実施例に係るスタ
ンピング成形用素材１０の製造方法が示されている。前
記第一実施例では、スタンピング成形用素材１０は押出
しロール製造方法（図２参照）により製造されていた
が、本第二実施例では、押出しダブルベルトプレス製造
方法によりスタンピング成形用素材１０を製造する。図
６において、押出しシートダイ５１から基材２０である
ガラス繊維強化ポリプロピレンを押し出すとともに、表
皮材３０である不織布を二つの不織布ロール５２，５３
から送り出す。そして、基材２０の両面を表皮材３０で
挟み込んだ状態で上下のスチールベルト５４，５５の間
にこれらを送り込み、ホットゾーン（加熱部）５６、コ
ールドゾーン（冷却部）５７を通して図１の状態の三層
からなるスタンピング成形用素材１０を形成する。この
ような第二実施例によれば、前記第一実施例と同様な構
成のスタンピング成形用素材１０を形成することがで
き、前記第一実施例と同様な効果を得ることができる。

【００２１】図７から図９までには、本発明の第三実施
例に係るスタンピング成形用素材６０を用いた成形品６
１の成形方法が示されている。前記第一、第二実施例で
は、スタンピング成形用素材１０は基材２０の両面に表
皮材３０を有していたが、本第三実施例のスタンピング
成形用素材６０は基材２０の片面だけに表皮材３０を有
している。

【００２２】先ず、赤外線加熱炉４１（図３参照）によ
りスタンピング成形用素材６０を加熱軟化させる。次
に、図７に示すように金型６２内に加熱軟化したスタン
ピング成形用素材６０を配置するとともに、スタンピン
グ成形用素材６０の表皮材３０とは反対側に、別の表皮
材としてファブリック（布）６３を配置して型内チャー
ジを行う。そして、図８に示すようにスタンピング成形
用素材６０とファブリック６３とを重ねた状態で金型６
２を型締めしてプレス成形を行う。この際の成形条件
は、２０ｋｇ／ｃｍ²、３０秒、金型温度５０℃等であ
る。その後、金型６２内からプレスされた状態の成形品
６１を取り出し、図９に示すようにトリミングを行って
自動車内装材等の製品とする。成形品６１は、基材２０
の両面に、ファブリック６３と、前記第一、第二実施例
と同様な表皮材３０とがそれぞれ配置された三層構造を
有する構成となっている。

【００２３】このような第三実施例によれば、スタンピ
ング成形用素材６０には前記第一、第二実施例と同様に
表皮材３０が設けられているので、前記第一、第二実施
例と同様な効果を得ることができるうえ、表皮材３０と
は別にファブリック６３が表面に設けられているので、
成形品６１の表面状態の多様化を図ることができ、製品
の用途に応じた表面状態にすることができる。

【００２４】なお、本発明の効果を確かめるために次の
ような比較実験を行った。実験例１では、繊維径が１３
μｍ、平均繊維長が０．３ｍｍのガラス繊維を３０重量
％と、極限粘度〔η〕が１．３のホモポリプロピレン
（ホモＰＰ）を７０重量％とを混練させて基材２０であ
るガラス繊維強化ポリプロピレンを形成し、目付重量が
６５ｇ／ｍ²のポリエステルスパンボンド不織布を表皮
材３０として用い、押出しロール製造方法（図２参照）
によりシート厚さが３．８ｍｍのスタンピング成形用素
材１０を製造した。また、スタンピング成形における加
熱炉４１での加熱軟化温度は２００℃とした。

【００２５】実験例２では、繊維径が１３μｍ、平均繊
維長が０．３ｍｍのガラス繊維を３０重量％と、極限粘
度〔η〕が１．６のブロックポリプロピレン（ブロック
ＰＰ）を７０重量％とを混練させて基材２０であるガラ
ス繊維強化ポリプロピレンを形成し、目付重量が３０ｇ
／ｍ²のガラスサーフェスマットを表皮材３０として用
い、押出しダブルベルトプレス製造方法（図６参照）に
よりシート厚さが３．８ｍｍのスタンピング成形用素材
１０を製造した。また、スタンピング成形における加熱
炉４１での加熱軟化温度は２００℃とした。

【００２６】実験例３では、繊維径が１３μｍ、平均繊
維長が０．３ｍｍのガラス繊維を３０重量％と、極限粘
度〔η〕が１．１のホモポリプロピレン（ホモＰＰ）を
７０重量％とを混練させて基材２０であるガラス繊維強
化ポリプロピレンを形成し、目付重量が４０ｇ／ｍ²の
ポリエステルスパンボンド不織布を表皮材３０として用
い、押出しロール製造方法（図２参照）によりシート厚
さが２．０ｍｍのスタンピング成形用素材６０（片面の
みに表皮材３０が設けられている；図７参照）を製造し
た。そして、このスタンピング成形用素材６０およびフ
ァブリック６３（目付重量２００ｇ／ｍ²のポリプロピ
レンニードルパンチ不織布）を用いて図７〜図９に示し
た成形方法により加熱軟化温度２００℃で成形品６１の
成形を行った。

【００２７】比較例では、繊維径が１３μｍ、平均繊維
長が０．３ｍｍのガラス繊維を３０重量％と、極限粘度
〔η〕が１．３のホモポリプロピレン（ホモＰＰ）を７
０重量％とを混練させて基材２０であるガラス繊維強化
ポリプロピレンを形成し、表皮材３０は設けずに押出し
ロール製造方法によりシート厚さが３．８ｍｍのスタン
ピング成形用素材を製造した。また、スタンピング成形
における加熱炉４１での加熱軟化温度は２００℃とし
た。

【００２８】そして、これらの三つの実験例１〜３およ
び比較例について、それぞれドローダウン量（垂れ下が
り性）、表面のべとつきの有無、および賦形性（成形
性）の評価を行った。また、ドローダウン量の確認は次
のようにして行った。先ず、３００ｍｍ×２００ｍｍの
大きさの試験片を各スタンピング成形用素材から切り出
し、図１０および図１１に示すように各試験片を金枠７
０に収納して金属クリップ７１で金枠７０ごと挟み込
み、実験例１，２の試験片については４分間２００℃
で、実験例３の試験片については２．５分間２００℃
で、比較例の試験片については３分間１７０℃でそれぞ
れ加熱を行った後、各試験片を金枠７０ごと取り出し、
この状態でフリー冷却を行いながら２分間保持し、図１
１の二点鎖線の状態となった各試験片のドローダウン量
Ｘを測定した。

【００２９】比較実験の結果は、ドローダウン量Ｘにつ
いては、各実験例１，２，３がそれぞれ１８ｍｍ、２６
ｍｍ、９ｍｍとなったのに対し、比較例では、加熱温度
２００℃の加熱炉内で一部溶融滴下してしまいドローダ
ウン量Ｘを測定することができなかった。また、比較例
において、加熱温度を１７０℃とした場合には、ドロー
ダウン量Ｘが１８５ｍｍと非常に大きな値となった。

【００３０】表面のべとつきの有無については、各実験
例１〜３の全てがべとつきのない結果となったのに対
し、比較例では、スタンピング成形用素材のうち一部溶
融滴下した残りの部分がフィードコンベアに付着して取
り出しが困難であった（加熱温度２００℃の場合）。ま
た、比較例において、加熱温度を１７０℃とした場合に
は、べつときがあり手袋等に付着して取扱いが困難であ
った。

【００３１】賦形性については、流動プレス成形を行っ
た各実験例１，２の場合には、金型内の先端までガラス
繊維強化ポリプロピレンが充填され、ショートショット
（充填不足）のない良好な結果となり、絞りプレス成形
を行った実験例３の場合にも良好な成形品形状を得るこ
とができたのに対し、比較例では、ショートショットが
発生してしまい良好な成形品形状を得ることができなか
った。これらの比較実験結果により、本発明の効果が顕
著に示された。

【００３２】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的を達成できる他の構成も含
み、例えば以下に示すような変形等も本発明に含まれる
ものである。すなわち、前記第一実施例では、押出しロ
ール製造方法によりスタンピング成形用素材１０が形成
され、前記第二実施例では、押出しダブルベルトプレス
製造方法によりスタンピング成形用素材１０が形成され
ているが、本発明のスタンピング成形用素材の製造方法
は任意であり、要するに所定の積層構造を有する成形用
素材が形成できる方法であればよい。

【００３３】また、前記各実施例では、ガラス繊維２２
の繊維長が０．１〜５ｍｍ、ポリプロピレン２１の極限
粘度〔η〕が０．５〜２．５、ガラス繊維強化ポリプロ
ピレン中のガラス繊維２２の含有比率が５〜５０重量
％、ポリプロピレン２１の含有比率が９５〜５０重量
％、表皮材３０の目付重量が１０〜２００ｇ／ｍ²とな
っているが、これらの数値に限定されるものではなく、
要するに、本発明のスタンピング成形用素材１０は、基
材２０と表皮材３０とが積層されて形成されていればよ
い。そして、前記各実施例におけるスタンピング成形時
の金型温度等の各成形条件も任意である。

【００３４】さらに、前記各実施例の基材２０は、ガラ
ス繊維強化ポリプロピレンにより形成されていたが、本
発明のスタンピング成形用素材の基材は、ガラス繊維等
の短繊維で強化された熱可塑性樹脂製の基材であれば任
意であり、表皮材はこの基材よりも軟化温度の高いもの
であれば任意である。

【００３５】また、本発明のスタンピング成形用素材
は、前記第一、第二実施例のような基材２０の両面に表
皮材３０が設けられたスタンピング成形用素材１０であ
ってもよく、あるいは前記第三実施例のような基材２０
の片面のみに表皮材３０が設けられたスタンピング成形
用素材６０であってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、基
材の表面に基材よりも軟化温度の高い表皮材を設けてス
タンピング成形用素材を形成するので、これを用いてス
タンピング成形を行う際の加熱炉から金型への移動時に
おけるスタンピング成形用素材の垂れ下がり性を向上で
き、かつ表面のべとつきをなくして取扱い性を向上でき
るうえ、スタンピング成形用素材自体を容易に製造でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す拡大断面図。

【図２】第一実施例のスタンピング成形用素材の製造方
法の説明図。

【図３】第一実施例のスタンピング成形用素材を用いた
スタンピング成形の説明図。

【図４】第一実施例のスタンピング成形の別の説明図。

【図５】第一実施例のスタンピング成形のさらに別の説
明図。

【図６】本発明の第二実施例のスタンピング成形用素材
の製造方法の説明図。

【図７】本発明の第三実施例のスタンピング成形用素材
を用いたスタンピング成形の説明図。

【図８】第三実施例のスタンピング成形の別の説明図。

【図９】第三実施例のスタンピング成形のさらに別の説
明図。

【図１０】比較実験におけるドローダウン量の測定方法
の説明図。

【図１１】前記比較実験におけるドローダウン量の測定
方法の別の説明図。

【符号の説明】

１０，６０スタンピング成形用素材２０基材であるガラス繊維強化ポリプロピレン２１ポリプロピレン２２ガラス繊維３０表皮材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 309:08 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】短繊維で強化された熱可塑性樹脂製の基
材と、この基材よりも軟化温度の高い表皮材とを積層し
て形成されたことを特徴とするスタンピング成形用素
材。
【請求項２】請求項１に記載したスタンピング成形用
素材において、前記短繊維は繊維長が０．１〜５ｍｍの
ガラス繊維であり、前記熱可塑性樹脂は極限粘度〔η〕
が０．５〜２．５（テトラリン中１３５℃測定）のポリ
プロピレンであり、前記基材中には前記ガラス繊維が５
〜５０重量％、前記ポリプロピレンが９５〜５０重量％
含有されていることを特徴とするスタンピング成形用素
材。