JPH07205355A - 繊維強化樹脂多孔質成形品およびその製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂多孔質成形品およびその製造方法

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JPH07205355A
JPH07205355A JP6004994A JP499494A JPH07205355A JP H07205355 A JPH07205355 A JP H07205355A JP 6004994 A JP6004994 A JP 6004994A JP 499494 A JP499494 A JP 499494A JP H07205355 A JPH07205355 A JP H07205355A
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JP
Japan
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fiber
sheet
molded article
fibers
porous
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JP6004994A
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English (en)
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Masami Toumaki
雅美 籐巻
Seiji Hanatani
誠二 花谷
Masahiro Wakui
正浩 涌井
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ特性、膨張性、表面の平坦度に優れた軽
量で強度の高い繊維強化熱可塑性樹脂及びその製造方法
の提案。 【構成】 補強用繊維を分散させた3枚以上の熱可塑性
樹脂シートを積層圧着させた多孔質成形品であって、最
外層のシートに含有される補強用繊維の径を内層のもの
より小さくした繊維強化樹脂多孔質成形品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、曲げ強度、膨張性、表
面の平坦度が向上した繊維強化熱可塑性樹脂多孔質成形
品およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、繊維強化樹脂の製造方法として、
特公平2−48423 号公報に開示されている抄紙法が主流
になっている。この方法は、抄紙法により作製された粒
状の熱可塑性樹脂と補強用繊維からなるウェブに熱と圧
力を加えた後、コンソリシートを冷却して得ている。と
ころで、このコンソリシートは、補強用繊維をほとんど
単繊維の状態まで解繊させたものなので、コンソリシー
トを再び樹脂の融点以上に加熱すると、樹脂に拘束され
ていた繊維がスプリングバックを起こして、コンソリシ
ート自身が膨張する性質を持っている。
【0003】従って、上記の特質を持つコンソリシート
の膨張を通常のプレス機で制限することで、膨張品の密
度を調節することができる(以下このような成形方法を
膨張成形と称する)。また、前記の特許公報には、コン
ソリシートを閉鎖系の金型内で加圧し、多孔性の成形品
を得る方法が開示されている。またこのコンソリシート
を複数枚積層する場合において、外層のコンソリシート
の繊維含有率が内層のそれよりも低くした例、反対に高
くした例が記載されているが、何れの場合にも 0.3g/
cm3 以下の密度にまで膨張させると多孔性シート中の空
隙率が高くなり、急激に強度が低下する。特に表面近傍
の多孔性シートの強度が大きく影響する曲げ強度が著し
く低下する。さらに高膨張倍率品では繊維のスプリング
バックにより成形品表面に繊維の突き出しが起こり、成
形品の表面性が低下するという問題点があった。また、
膨張成形したコンソリシートを積層し、加圧して成形品
を得るため、シート同志の接着性が悪いという問題点が
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決し、曲げ特性、膨張性、表面の平坦度に優れた繊
維強化熱可塑性樹脂多孔質成形品およびその製造方法を
提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく研
究を行った結果、一定の補強用繊維含有率下では、含有
される繊維の繊維径が小さくなるほど曲げ強度が向上
し、また繊維径が大きくなるほど加熱下での自由な無制
限時間における膨張倍率(以後、自然膨張倍率とする)
が向上することを見い出した。
【0006】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、補強用繊維を分散させた3枚以上の可塑性樹脂シー
トを積層圧着膨張させた多孔質成形品であって、最外層
のシートに含有される補強用繊維の繊維径を最外層以外
のシートに含まれる繊維径より小となるようにしたこと
を特徴とする繊維強化樹脂多孔質成形品であり、望まし
くは、最外層のシートの繊維の平均長さ6〜50mm、平均
径5〜15μm、最外層以外のシートの繊維の平均長さ6
〜50mm、平均径15超〜30μmである。また、本発明は、
コンソリシートを膨張成形して得られる多孔性シート3
枚以上を積層する際、最外層の多孔性シート中の補強用
繊維の繊維径を内層の多孔性シートのそれよりも小さく
なるように積層した後に、加熱および加圧により一体化
しつつ成形することを特徴とする曲げ強度、膨張特性、
表面の平坦度を同時に向上させた繊維強化熱可塑性樹脂
の多孔質成形品の製造方法である。
【0007】
【作用】以下、本発明の作用を詳述する。 補強用繊維について 十分な補強効果を得、かつ成形時の流動性を確保する上
で、繊維の長さは6〜50mmが好ましい。繊維が長すぎる
と膨張が不均一になると共に、スプリングバックの効果
が小さい。短すぎると補強の効果が薄れる。多孔性シー
トを積層する場合、最外層に用いる多孔性シートの製造
には径が5〜15μmの繊維を補強用繊維として用いたコ
ンソリシートを用いることが好ましい。これは5〜15μ
mの繊維から得られる多孔質シートがこの範囲外の繊維
径の繊維を用いた場合と比較して1〜4の膨張倍率にお
いて高い曲げ強度を有しており、積層した多孔質シート
において最も曲げによる破壊が起こりやすい最外層に適
しているためである。これに対し、内層の多孔質シート
の製造には径が15超〜30μmの繊維を用いたコンソリシ
ートを用いることが好ましい。これは15超〜30μmの径
の繊維を用いたコンソリシートはそれよりも小さな繊維
径の繊維を膨張させた場合よりも大きな膨張性を有して
おり、軽量の膨張品を製造するには適しているためであ
る。
【0008】補強用繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、ボロン繊維、その他の微細な金属繊維などの無機繊
維や、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維などの有機繊維が使用できるが、コストと特性のバラ
ンスからガラス繊維を用いることが好ましい。 熱可塑性樹脂について 熱可塑性樹脂の粒子は、径が50〜2000μm特には 200〜
1000μmであることが好ましい。径があまり大きいと繊
維に樹脂が均一に含浸した、コンソリシートが得にくい
ときがある。また、小さすぎると、ウェブの製造の脱水
工程に於いて圧損が大となり、製造上のトラブルが生じ
る場合がある。
【0009】本発明に使用できる熱可塑性樹脂として
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、ポリカーボネート、
ポリアミド、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル等、なら
びにこれらの樹脂を主成分とする共重合体やグラフト化
合物およびブレンド品、例えばエチレン−塩化ビニル共
重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブ
タジエン−アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。
【0010】重量比について 補強用繊維と熱可塑性樹脂の重量比(繊維/樹脂)は20
/80〜70/30となるように用いることが好ましい。繊維
の過剰の使用はコンソリシート製造時に熱可塑性樹脂が
均一に繊維中に含浸することが難しくなると同時に最終
製品製造時に流動性が低下する傾向を示す。また、過剰
の配合は当然補強効果が少ない。
【0011】シート状の繊維強化熱可塑性樹脂(コンソ
リシート)について 本発明で用いるコンソリシートは、いかなる方法で製造
されたものであっても良いが、前記した特公平2−4842
3 号公報において開示される抄紙法で製造されたものが
好ましい。即ち、繊維と粒状の熱可塑性樹脂とからなる
ウェブを一度調整し、このウェブを加熱および加圧する
ことによりコンソリシートを製造する方法である。加熱
温度は熱可塑性樹脂の融点以上分解点以下の温度で適宜
選択される。樹脂がポリプロピレンの場合、加熱温度は
170〜230 ℃が好ましく、特には190 〜210 ℃が良い。
【0012】ウェブを加圧するときの圧力は緻密なコン
ソリシートを得る目的で3kgf /cm 2 〜500kgf/cm2
あることが好ましい。過剰の加圧は繊維の破損が生じる
可能性がある。このようにして得られるコンソリシート
の目付量は、通常 200〜8000g/m2なかでも 500〜300
0g/m2 であることが好ましい。
【0013】コンソリシートの膨張成形 上記で得られたコンソリシートを、膨張成形に供す。膨
張成形時の加熱及び加圧の条件は、ウェブからコンソリ
シートを製造する際に採用した条件が、そのまま適用さ
れる。成形品の厚み調整は、加圧するスペーサーの高さ
調整、またはプレスの型締め高さの調整によって行うこ
とができる。
【0014】多孔性シートの膨張倍率は 1.1〜4、特に
は1.5 〜2が望ましい。あまり高い膨張倍率では曲げの
特性の低下が顕著になる。膨張倍率は繊維の繊維径と繊
維含有率に依存するので、繊維径と繊維含有率を制御す
ることにより、膨張倍率を制御することができる。 最終成形品 以上の方法で得られた多孔性シートは3枚以上、好まし
くは4〜6枚積層される。そして最外層の多孔性シート
の補強用繊維径は、内層の多孔性シートの繊維径よりも
小となるようにする。しかる後、加熱、加圧して接着一
体化した後、一体化シートが無拘束下で自由膨張させた
ときの厚さより薄い厚さになるように再度膨張成形し、
成形品を得る。このことにより外側が高強度、内側が低
強度となるが、均一に補強用繊維が分布した場合と比較
すると内側の膨張倍率が高い分、同じ膨張高さ、目付量
の場合、曲げ強度は大きくなる。膨張成形コンソリシー
トを一担加熱・加圧して接着一体化を行い、その後に再
度膨張成形することで接着性が高く、高強度な多孔性成
形品が得られる。
【0015】
【実施例】
(実施例1)長さ13mm、繊維径10μmのガラス繊維50重
量%とポリプロピレン樹脂50重量%から抄紙法により製
造した目付1000g/m2 、厚み0.75mmのコンソリシート
を210 ℃に加熱膨張させ厚さ1mmの多孔性シートAを得
た。同様に長さ13mm、繊維径25μmのガラス繊維50重量
%とのポリプロピレン樹脂50重量%から抄紙法により製
造した目付2000g/m2 、厚み 1.6mmのコンソリシート
を 210℃に加熱膨張させ厚さ 4.0mmの多孔性シートBを
得た。外層にA、内層にBの3層(A/B/A)構成と
し、 210℃に加熱し、金型にて3kgf /cm2 で圧縮後、
成形厚みが5mmになるように膨張して、厚さ5mm、密度
0.15g/cm3 の多孔性成形品を得た。 JIS K 7055 に準
拠して試験片を作成後、3点曲げ試験を実施した。層構
造による多孔性成形品の曲げ強度は 10.7kgf/mm2 であ
った。また多孔性成形品の表面にはガラス繊維の突き出
しや、欠陥となる大きな空隙は観察されなかった。
【0016】(実施例2)最外層には実施例1と同様に
長さ13mm、繊維径10μmのガラス繊維50重量%とポリプ
ロピレン樹脂50重量%から製造した目付1000g/m2
厚み0.75mmのコンソリシートからの多孔性シートA(厚
さ1mm)を、内層には、長さ13mm、繊維径20μmのガラ
ス繊維50重量%とのポリプロピレン樹脂50重量%から製
造した目付2000g/m2 、厚み 1.6mmのコンソリシート
からの多孔性シートC(厚さ 4.0mm)を得た。外層に
A、内層にCの3層(A/C/A)構成とし、実施例1
と同様の条件で厚み5mm、密度0.15g/cm3 の多孔質成
形品を得た。実施例1と同様に3点曲げ試験を行った結
果、 9.5kgf /mm2 であった。また多孔性成形品の表面
にはガラス繊維の突き出しが多少観察されたが、大きな
空隙は観察されなかった。
【0017】(実施例3)最外層には実施例1、2と同
様に長さ13mm、繊維径10μmのガラス繊維50重量%とポ
リプロピレン樹脂50重量%から製造した目付1000g/m
2 、厚み0.75mmのコンソリシートからの多孔性シートA
(厚さ1mm)を、最内層には、長さ13mm、繊維径25μm
のガラス繊維50重量%とのポリプロピレン樹脂50重量%
から製造した目付1500g/m2 、厚み 1.6mmのコンソリ
シートからの多孔性シートD(厚さ4.0mm)を得た。外
層にA、内層にDの3層(A/D/A)構成とし、実施
例1と同様の条件で厚み5mm、密度0.125 g/cm3 の多
孔質成形品を得た。実施例1と同様に3点曲げ試験を行
った結果、 9.7kgf /mm2 であった。また多孔性成形品
の表面にはガラス繊維の突き出しが多少観察されたが、
大きな空隙は観察されなかった。
【0018】(比較例1)長さ13mm、繊維径10μmのガ
ラス繊維50%とポリプロピレン樹脂50重量%から実施例
1、2と同様の条件で製造した目付3000g/m2 、厚み
2.5mmのコンソリシートから実施例1、2と同じ条件で
加熱膨張させ厚さ5mm、密度 0.5g/cm3の多孔性シー
トを得た。これらシートを3枚積層して実施例1、2と
同様の条件で厚み5mmの多孔質成形品を得た。実施例
1、2と同様に3点曲げ試験を行った結果、 5.7kgf /
mm2 であった。また多孔性成形品の表面にはガラス繊維
の突き出しや、大きな空隙が観察された。
【0019】(比較例2)長さ13mm、繊維径25μmのガ
ラス繊維50%とポリプロピレン樹脂50重量%から実施例
1、2と同様の条件で製造した目付3000g/m2 、厚み
2.5mmのコンソリシートから実施例1、2と同じ条件で
加熱膨張させ厚み5mm、密度0.15g/cm3多孔性シート
を得た。実施例1、2と同様に3点曲げ試験を行った結
果、 4.8kgf /mm2 であった。
【0020】また多孔性成形品の表面にはガラス繊維の
突き出しや、大きな空隙が観察された。
【0021】
【発明の効果】本発明の方法により曲げ特性に優れた多
孔質成形品を得ることができた。また補強に用いるガラ
ス繊維径の選択によって同等の強度でも密度の小さい多
孔質成形品を得ることができた。この軽量で強度の高い
成形品より自動車内装材などを有利に製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 101:12 103:04 B29L 7:00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 補強用繊維を分散させた3枚以上の可塑
    性樹脂シートを積層圧着膨張させた多孔質成形品であっ
    て、最外層のシートに含有される補強用繊維の繊維径を
    最外層以外のシートに含まれる繊維径より小となるよう
    にしたことを特徴とする繊維強化樹脂多孔質成形品。
  2. 【請求項2】 補強用繊維として最外層のシートに平均
    長さ6〜50mm、平均繊維径5〜15μmの繊維を、最外層
    以外のシートには平均長さ6〜50mm、平均繊維径15超〜
    30μmの繊維を用いることを特徴とする請求項1記載の
    繊維強化樹脂多孔質成形品。
  3. 【請求項3】 補強用繊維を分散させた3枚以上の熱可
    塑性樹脂シートを加熱及び加圧により接着、一体化し、
    次に膨張拡大させながら成形する多孔質成形品の製造方
    法において、最外層のシートに含有される補強用繊維の
    繊維径を最外層以外のシートに含まれる繊維径より小と
    したことを特徴とする繊維強化樹脂多孔質成形品の製造
    方法。
JP6004994A 1994-01-21 1994-01-21 繊維強化樹脂多孔質成形品およびその製造方法 Pending JPH07205355A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200022899A (ko) * 2018-08-24 2020-03-04 (주)엘지하우시스 다공성 섬유강화 복합재 및 이를 제조하는 방법

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