JPH0767694B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法Info
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- JPH0767694B2 JPH0767694B2 JP28851290A JP28851290A JPH0767694B2 JP H0767694 B2 JPH0767694 B2 JP H0767694B2 JP 28851290 A JP28851290 A JP 28851290A JP 28851290 A JP28851290 A JP 28851290A JP H0767694 B2 JPH0767694 B2 JP H0767694B2
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
- D21H13/36—Inorganic fibres or flakes
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加熱加圧成形に用いられる繊維強化熱可塑性
樹脂成形素材の製造方法に関するものである。本発明に
よる繊維強化熱可塑性樹脂成形素材を用いた成形品は、
自動車を中心とした産業用部品に広く使用される。
樹脂成形素材の製造方法に関するものである。本発明に
よる繊維強化熱可塑性樹脂成形素材を用いた成形品は、
自動車を中心とした産業用部品に広く使用される。
［従来の技術］ 最近、金属のプレス成形加工で製造されていた部品、例
えば自動車のフロントエンドリテーナー、シートシェ
ル、ランプハウジング、バッテリートレイ、バンパービ
ーム等が、繊維強化熱可塑性樹脂のプレス成形品に代替
される傾向にある。繊維強化熱可塑性樹脂の特徴は、加
熱したシート状成形素材を室温あるいは加熱した成形型
内に挿入し短時間で圧縮成形することにより、製品の肉
厚を部分的に変化させたり、ボス、リブ等が付加された
複雑な成形品を製造することができ、さらにその成形品
が高い機械的強度を有し、軽量である等の点にある。
えば自動車のフロントエンドリテーナー、シートシェ
ル、ランプハウジング、バッテリートレイ、バンパービ
ーム等が、繊維強化熱可塑性樹脂のプレス成形品に代替
される傾向にある。繊維強化熱可塑性樹脂の特徴は、加
熱したシート状成形素材を室温あるいは加熱した成形型
内に挿入し短時間で圧縮成形することにより、製品の肉
厚を部分的に変化させたり、ボス、リブ等が付加された
複雑な成形品を製造することができ、さらにその成形品
が高い機械的強度を有し、軽量である等の点にある。
この繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造方法
は、次の２つに分類することができる。
は、次の２つに分類することができる。
ラミネート法：ニードリング（複数本のストランド状
強化繊維に針を突き刺し、互いに絡まり合わせる工程）
を行ったマット状のストランド強化繊維と熱可塑性樹脂
を積層し、ダブルベルトコンベア式連続プレスのスチー
ルベルトの間に連続的に挿入し、加熱、加圧を行い、さ
らに冷却してシート状成形素材を製造する方法（特開昭
48−80172号公報，特開昭52−40558号公報、特開昭55−
77525号公報）、および 抄造法：抄造技術を応用して、長さ3mmから50mm程度
に切断された強化繊維と粉末状の熱可塑性樹脂を均一に
分散した不織材料を製造し、この不織材料を原料とし加
熱、加圧を行いさらに冷却してシート状成形素材を製造
する方法（特開昭49−13403号公報、特開昭49−14704号
公報）である。
強化繊維に針を突き刺し、互いに絡まり合わせる工程）
を行ったマット状のストランド強化繊維と熱可塑性樹脂
を積層し、ダブルベルトコンベア式連続プレスのスチー
ルベルトの間に連続的に挿入し、加熱、加圧を行い、さ
らに冷却してシート状成形素材を製造する方法（特開昭
48−80172号公報，特開昭52−40558号公報、特開昭55−
77525号公報）、および 抄造法：抄造技術を応用して、長さ3mmから50mm程度
に切断された強化繊維と粉末状の熱可塑性樹脂を均一に
分散した不織材料を製造し、この不織材料を原料とし加
熱、加圧を行いさらに冷却してシート状成形素材を製造
する方法（特開昭49−13403号公報、特開昭49−14704号
公報）である。
これらのシート状成形素材は、加熱加圧成形する際に重
要なこととして、複雑な成形品において強化繊維が熱可
塑性樹脂と分離することなく流動し、また成形品の表面
に強化繊維が浮き上がることによる外観の低下が生じな
いようにすることが要求される。
要なこととして、複雑な成形品において強化繊維が熱可
塑性樹脂と分離することなく流動し、また成形品の表面
に強化繊維が浮き上がることによる外観の低下が生じな
いようにすることが要求される。
ラミネート法で製造されたシート状成形素材の場合は、
マット中のストランド強化繊維がニードリング処理によ
り拘束されているため、成形型内で流動する際に強化繊
維と熱可塑性樹脂が分離しやすいという問題が生じる。
マット中のストランド強化繊維がニードリング処理によ
り拘束されているため、成形型内で流動する際に強化繊
維と熱可塑性樹脂が分離しやすいという問題が生じる。
一方、抄造法で製造されたシート状成形素材の場合は、
均一に分散した不連続の強化繊維が相互の束縛の少ない
状態で熱可塑性樹脂中に存在するため、上記の問題を生
じることなく均質な成形品を得ることができる。しか
し、抄造法で製造された不織材料は、強化繊維がランダ
ムに配向しているために、非常に嵩高いという性質を示
す。不織材料の厚みは、強化繊維の形状と抄造条件によ
り異なるが、繊維強化熱可塑性樹脂のプレス成形で一般
的に用いられる空隙を除去したシートに比べて10倍程度
の厚みを有している。
均一に分散した不連続の強化繊維が相互の束縛の少ない
状態で熱可塑性樹脂中に存在するため、上記の問題を生
じることなく均質な成形品を得ることができる。しか
し、抄造法で製造された不織材料は、強化繊維がランダ
ムに配向しているために、非常に嵩高いという性質を示
す。不織材料の厚みは、強化繊維の形状と抄造条件によ
り異なるが、繊維強化熱可塑性樹脂のプレス成形で一般
的に用いられる空隙を除去したシートに比べて10倍程度
の厚みを有している。
シート状成形素材は、成形前にマトリックスを構成する
熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上に加熱されるが、
その際に熱可塑性樹脂の強化繊維に対する結合力が弱ま
るため強化繊維が元に戻ろうとするスプリングバックに
よりシートの膨張が発生する。この膨張は、シートの表
面から始まり次第に熱が板厚中心部に及ぶにつれて全体
的に膨張し、それと共にシート内に断熱空気層が形成さ
れるため熱伝導率が低下する。この結果、シート板厚中
心部の熱可塑性樹脂の温度上昇が阻害されることにより
成形時の流動性の低下と、シート表面が局部的に加熱さ
れるため熱可塑性樹脂が熱分解することにより劣化し、
強化繊維が浮き上がり、成形品の外観の悪化と強度低下
という問題を引き起こす。
熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上に加熱されるが、
その際に熱可塑性樹脂の強化繊維に対する結合力が弱ま
るため強化繊維が元に戻ろうとするスプリングバックに
よりシートの膨張が発生する。この膨張は、シートの表
面から始まり次第に熱が板厚中心部に及ぶにつれて全体
的に膨張し、それと共にシート内に断熱空気層が形成さ
れるため熱伝導率が低下する。この結果、シート板厚中
心部の熱可塑性樹脂の温度上昇が阻害されることにより
成形時の流動性の低下と、シート表面が局部的に加熱さ
れるため熱可塑性樹脂が熱分解することにより劣化し、
強化繊維が浮き上がり、成形品の外観の悪化と強度低下
という問題を引き起こす。
シート状成形素材の表面と板厚中心部の温度差を大きく
しないための加熱方法として、加熱炉の雰囲気温度を低
く設定し、長い時間をかけて加熱する方法をとることも
できるが、工業的には成形のサイクルタイムが長くな
り、場合によってはシート表面の熱可塑性樹脂の熱劣化
が生じることもあり十分な対策にはなり難い。
しないための加熱方法として、加熱炉の雰囲気温度を低
く設定し、長い時間をかけて加熱する方法をとることも
できるが、工業的には成形のサイクルタイムが長くな
り、場合によってはシート表面の熱可塑性樹脂の熱劣化
が生じることもあり十分な対策にはなり難い。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記の欠点を除去した加熱効率の高い
繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造方法を提
供するものである。
繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造方法を提
供するものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、強化繊維と熱可塑性樹脂を主成分として、抄
造技術により得られる不織材料を加熱、加圧し、さらに
冷却して繊維強化熱可塑性樹脂成形素材を製造する方法
において、不織材料中の強化繊維が、単繊維の複数本を
集束した強化繊維束、もしくは単繊維と前記の強化繊維
束の混合体から構成されていることを特徴とする繊維強
化熱可塑性樹脂の製造方法である。
造技術により得られる不織材料を加熱、加圧し、さらに
冷却して繊維強化熱可塑性樹脂成形素材を製造する方法
において、不織材料中の強化繊維が、単繊維の複数本を
集束した強化繊維束、もしくは単繊維と前記の強化繊維
束の混合体から構成されていることを特徴とする繊維強
化熱可塑性樹脂の製造方法である。
抄造法による繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の
製造工程の一例を第１図に示した。直径３μｍφから30
μｍφで、長さ3mmから50mm程度に切断された強化繊維
１と粉末状の熱可塑性樹脂２を分散槽３内の水中に連続
的に投入する。分散槽内では、強化繊維と熱可塑性樹脂
を均一に分散させるために撹拌が行われ、さらにその分
散液をポンプ４によりメッシュ状のベルトコンベア５の
上側に設置されたヘッドボックス６に供給する。ヘッド
ボックスの下側に設置されたウェットボックス７内を負
圧に保ち、ヘッドボックス内の分散液の吸引、脱水を行
い連続的に強化繊維と熱可塑性樹脂の複合体である不織
材料８を製造する。この不織材料を、通風式の熱風乾燥
機９で乾燥し、次いでダブルベルトコンベア式連続プレ
ス10で加熱、加圧を行いさらに冷却してシート状に成形
し、最終的には加熱加圧成形に必要とされる寸法に応じ
た形状にカッター11で切断して、繊維強化熱可塑性樹脂
シート状成形素材12を製造する。
製造工程の一例を第１図に示した。直径３μｍφから30
μｍφで、長さ3mmから50mm程度に切断された強化繊維
１と粉末状の熱可塑性樹脂２を分散槽３内の水中に連続
的に投入する。分散槽内では、強化繊維と熱可塑性樹脂
を均一に分散させるために撹拌が行われ、さらにその分
散液をポンプ４によりメッシュ状のベルトコンベア５の
上側に設置されたヘッドボックス６に供給する。ヘッド
ボックスの下側に設置されたウェットボックス７内を負
圧に保ち、ヘッドボックス内の分散液の吸引、脱水を行
い連続的に強化繊維と熱可塑性樹脂の複合体である不織
材料８を製造する。この不織材料を、通風式の熱風乾燥
機９で乾燥し、次いでダブルベルトコンベア式連続プレ
ス10で加熱、加圧を行いさらに冷却してシート状に成形
し、最終的には加熱加圧成形に必要とされる寸法に応じ
た形状にカッター11で切断して、繊維強化熱可塑性樹脂
シート状成形素材12を製造する。
繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材としては、シー
ト内の空隙を完全に除去したもののほかに、空隙が存在
しているものを提供することができる。また、ダブルベ
ルトコンベア式連続プレスを使用せず、不織材料を熱風
乾燥機で乾燥するのと同時に熱可塑性樹脂の一部または
全部を、その軟化点または融点以上に加熱して、熱可塑
性樹脂を溶融させ、冷却して強化繊維を熱可塑性樹脂で
結合した、空隙が存在しているシート状成形素材も提供
することができる。空隙が存在しているシート状成形素
材は、原料配合および加熱加圧条件により容易に曲げる
ことができるようになるため、リールアップを行いコイ
ルとして製品を提供することもできる。
ト内の空隙を完全に除去したもののほかに、空隙が存在
しているものを提供することができる。また、ダブルベ
ルトコンベア式連続プレスを使用せず、不織材料を熱風
乾燥機で乾燥するのと同時に熱可塑性樹脂の一部または
全部を、その軟化点または融点以上に加熱して、熱可塑
性樹脂を溶融させ、冷却して強化繊維を熱可塑性樹脂で
結合した、空隙が存在しているシート状成形素材も提供
することができる。空隙が存在しているシート状成形素
材は、原料配合および加熱加圧条件により容易に曲げる
ことができるようになるため、リールアップを行いコイ
ルとして製品を提供することもできる。
このようなシート状成形素材は、工程省略によりコスト
低下に結びつき、あたシートの板厚方向に通気性を付与
することができるため、加熱加圧成形に従来よく用いら
れる遠赤外線加熱のほかに、通風式加熱装置を用いても
短時間で効率よく加熱することができる。
低下に結びつき、あたシートの板厚方向に通気性を付与
することができるため、加熱加圧成形に従来よく用いら
れる遠赤外線加熱のほかに、通風式加熱装置を用いても
短時間で効率よく加熱することができる。
従来の抄造法に用いられる強化繊維は、水中での分散性
を向上させるために水溶性高分子、潤滑剤で、マトリッ
クスを構成する熱可塑性樹脂との接着性を向上させるた
めにシランカップリング剤で表面処理が施されている。
そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の原
料として、第２図に示したような強化繊維１と粉末状の
熱可塑性樹脂２が均一に分散し、非常に嵩高い性質を示
す不織材料が得られる。
を向上させるために水溶性高分子、潤滑剤で、マトリッ
クスを構成する熱可塑性樹脂との接着性を向上させるた
めにシランカップリング剤で表面処理が施されている。
そのため、繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の原
料として、第２図に示したような強化繊維１と粉末状の
熱可塑性樹脂２が均一に分散し、非常に嵩高い性質を示
す不織材料が得られる。
本発明では、抄造法により製造される不織材料の嵩密度
を上げるために、従来使用されている強化繊維の替わり
に、強化繊維として単繊維の複数本を集束した強化繊維
束を使用するか、もしくは単繊維の強化繊維と前記の強
化繊維束を混合して使用する。強化繊維束中の繊維は、
シランカップリング剤の他に、水中で分散しないことを
目的としてウレタン系、酢酸ビニル系等のバインダーで
強固に集束されている。強化繊維と強化繊維束を混合し
て使用した場合は、第３図に示したような強化繊維１と
強化繊維束13および粉末状の熱可塑性樹脂３が均一に分
散した不織材料が得られる。
を上げるために、従来使用されている強化繊維の替わり
に、強化繊維として単繊維の複数本を集束した強化繊維
束を使用するか、もしくは単繊維の強化繊維と前記の強
化繊維束を混合して使用する。強化繊維束中の繊維は、
シランカップリング剤の他に、水中で分散しないことを
目的としてウレタン系、酢酸ビニル系等のバインダーで
強固に集束されている。強化繊維と強化繊維束を混合し
て使用した場合は、第３図に示したような強化繊維１と
強化繊維束13および粉末状の熱可塑性樹脂３が均一に分
散した不織材料が得られる。
本発明により嵩密度を上げた不織材料を原料として製造
される繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材は、加熱
時の強化繊維のスプリングバックが抑えられるため、シ
ート膨張が小さくなり、加熱効率が向上し、均一加熱に
より優れた成形時の流動性と成形品外観の改善を図るこ
とができる。
される繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材は、加熱
時の強化繊維のスプリングバックが抑えられるため、シ
ート膨張が小さくなり、加熱効率が向上し、均一加熱に
より優れた成形時の流動性と成形品外観の改善を図るこ
とができる。
強化繊維束の使用によるシート膨張の抑制効果は、不織
材料を構成する強化繊維全体の割合で変化するが、強化
繊維束の単繊維の集束本数とその混合割合が増加するこ
とにより向上する。しかし、強化繊維束の単繊維の集束
本数とその混合割合の増加に伴い、強化繊維束の表面露
出による成形品外観の低下が生じるため、直径３μｍφ
から30μｍφで、長さ3mmから50mm程度に切断された強
化繊維の単繊維の10本から1000本が集束された強化繊維
束を用いて、成形用途に応じた混合割合で、不織材料を
製造することが望ましい。
材料を構成する強化繊維全体の割合で変化するが、強化
繊維束の単繊維の集束本数とその混合割合が増加するこ
とにより向上する。しかし、強化繊維束の単繊維の集束
本数とその混合割合の増加に伴い、強化繊維束の表面露
出による成形品外観の低下が生じるため、直径３μｍφ
から30μｍφで、長さ3mmから50mm程度に切断された強
化繊維の単繊維の10本から1000本が集束された強化繊維
束を用いて、成形用途に応じた混合割合で、不織材料を
製造することが望ましい。
本発明に用いられる原料の熱可塑性樹脂は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジ
ェン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−アクリル
ニトリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、
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、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリフ
ェニレンスルフィド等の樹脂であり、またこれらの２種
類またはそれ以上の混合物をも含み、これらに一般的に
用いられる可塑剤、熱安定剤、光安定剤、充填材、洗顔
料、耐衝撃剤、増量材、核剤、加工助剤、ガラス短繊維
等を添加することができる。
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジ
ェン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−アクリル
ニトリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、
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、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリフ
ェニレンスルフィド等の樹脂であり、またこれらの２種
類またはそれ以上の混合物をも含み、これらに一般的に
用いられる可塑剤、熱安定剤、光安定剤、充填材、洗顔
料、耐衝撃剤、増量材、核剤、加工助剤、ガラス短繊維
等を添加することができる。
本発明では、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維、金
属繊維のほか無機繊維、有機繊維が用いられ、その形状
が直径が３μｍφから30μｍφで、長さ3mmから50mm程
度に切断したものが望ましい。
属繊維のほか無機繊維、有機繊維が用いられ、その形状
が直径が３μｍφから30μｍφで、長さ3mmから50mm程
度に切断したものが望ましい。
本発明で得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素
材は、一般的な加熱加圧成形用素材として優れた性能を
示すが、圧空成形等においてもその加熱特性の改善によ
り有益な結果がもたらされる。
材は、一般的な加熱加圧成形用素材として優れた性能を
示すが、圧空成形等においてもその加熱特性の改善によ
り有益な結果がもたらされる。
［実施例］ 以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
（実施例１） 強化繊維として水溶性高分子、潤滑剤、シランカップリ
ング剤で処理された直径10μｍφ、長さ25mmのガラス繊
維Ａと、シランカップリング剤で処理され、ウレタンバ
インダーで直径10μｍφ、長さ13mmのガラス繊維の67本
が集束されているガラス繊維束Ｂを用いて、抄造法によ
り全体の強化繊維が40wt％とポリプロピレン樹脂60wt％
の組成で、目付量が4500g/m2の不織材料を製造した。
ング剤で処理された直径10μｍφ、長さ25mmのガラス繊
維Ａと、シランカップリング剤で処理され、ウレタンバ
インダーで直径10μｍφ、長さ13mmのガラス繊維の67本
が集束されているガラス繊維束Ｂを用いて、抄造法によ
り全体の強化繊維が40wt％とポリプロピレン樹脂60wt％
の組成で、目付量が4500g/m2の不織材料を製造した。
ポリプロピレン樹脂は、直径3mmφの球状のペレットを
粉砕し、その粉砕品をふるい分けにより70mesh（開孔径
0.212mm）から10mesh（開孔径1.7mm）までに分級した粉
末を用いた。不織材料を構成するガラス繊維Ａとガラス
繊維束Ｂの混合割合を表１に示した。これらの不織材料
を原料として、ホットプレス成形で空隙が除去された厚
み3.7mmの繊維強化熱可塑性樹脂シートを成形した。
粉砕し、その粉砕品をふるい分けにより70mesh（開孔径
0.212mm）から10mesh（開孔径1.7mm）までに分級した粉
末を用いた。不織材料を構成するガラス繊維Ａとガラス
繊維束Ｂの混合割合を表１に示した。これらの不織材料
を原料として、ホットプレス成形で空隙が除去された厚
み3.7mmの繊維強化熱可塑性樹脂シートを成形した。
ホットプレス成形の条件は、不織材料の予熱を210℃無
負荷で10分間行い、つづいて圧力20kgf/cm2で５分間加
圧し、冷却固化してシートを成形した。また、加熱時の
シート表面と板厚中心部の温度差を測定するために、不
織材料の表面と中心部にあらかじめ熱電対を挿入してシ
ートを成形した。これらのシートを遠赤外線加熱炉でシ
ートの表面温度が220℃に昇温するまで加熱し、加熱後
のシート厚みおよびシート表面と板厚中心部の温度差を
測定した。
負荷で10分間行い、つづいて圧力20kgf/cm2で５分間加
圧し、冷却固化してシートを成形した。また、加熱時の
シート表面と板厚中心部の温度差を測定するために、不
織材料の表面と中心部にあらかじめ熱電対を挿入してシ
ートを成形した。これらのシートを遠赤外線加熱炉でシ
ートの表面温度が220℃に昇温するまで加熱し、加熱後
のシート厚みおよびシート表面と板厚中心部の温度差を
測定した。
ガラス繊維Ａとガラス繊維束Ｂの混合により製造された
不織材料は、第３図に示したようにガラス繊維Ａは単一
の繊維の状態で、ガラス繊維束Ｂは集束された状態でポ
リプロピレン樹脂粉末と共に均一に分散し、その嵩密度
はガラス繊維束Ｂの混合割合の増加に伴い大きくなっ
た。
不織材料は、第３図に示したようにガラス繊維Ａは単一
の繊維の状態で、ガラス繊維束Ｂは集束された状態でポ
リプロピレン樹脂粉末と共に均一に分散し、その嵩密度
はガラス繊維束Ｂの混合割合の増加に伴い大きくなっ
た。
実施例１で得られたシートの加熱実験の結果を第４図に
示した。ガラス繊維A40wt％とポリプロピレン樹脂粉末6
0wt％で構成されている不織材料を原料として成形され
たシートは、ガラス繊維Ａのスプリングバックが大きい
ために加熱後のシート厚みは約12mmで、初期厚みの3.7m
mの3.2倍程度まで膨張した。このため、シートの熱伝導
性は著しく低下し、シートの表面と板厚中心部の温度差
は55℃であり、板厚中心部の温度は、ポリプロピレン樹
脂の融点に近い165℃であった。また、加熱シートの表
面のポリプロピレン樹脂の熱劣化が発生し、ガラス繊維
が浮き上がるという現象が認められた。このようなシー
トでは、繊維強化熱可塑性樹脂の成形において要求され
る良好な流動性と成形品外観を提供することは不可能で
ある。
示した。ガラス繊維A40wt％とポリプロピレン樹脂粉末6
0wt％で構成されている不織材料を原料として成形され
たシートは、ガラス繊維Ａのスプリングバックが大きい
ために加熱後のシート厚みは約12mmで、初期厚みの3.7m
mの3.2倍程度まで膨張した。このため、シートの熱伝導
性は著しく低下し、シートの表面と板厚中心部の温度差
は55℃であり、板厚中心部の温度は、ポリプロピレン樹
脂の融点に近い165℃であった。また、加熱シートの表
面のポリプロピレン樹脂の熱劣化が発生し、ガラス繊維
が浮き上がるという現象が認められた。このようなシー
トでは、繊維強化熱可塑性樹脂の成形において要求され
る良好な流動性と成形品外観を提供することは不可能で
ある。
ガラス繊維束Ｂの混合により、その繊維強化熱可塑性樹
脂シートの加熱特性が改良されることが確認された。シ
ート膨張の抑制効果は、ガラス繊維束Ｂの混合割合の増
加に伴い向上した。シート膨張の低下により、シート表
面の板厚中心部の温度差が減少し、加熱シートの表面の
ポリプロピレン樹脂の熱劣化も抑えられることが観察さ
れた。しかし、ガラス繊維束Ｂの混合割合の増加によ
り、成形品表面におけるその露出が目立つようになる。
強化繊維の含有量が40wt％の繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを成形素材として用いた場合、その成形用途で変化す
るが、ガラス繊維Ａが20wt％、ガラス繊維束Ｂが20wt
％、ポリプロピレン樹脂が60wt％の組成にすることによ
り、複雑な形状の加熱加圧成形において良好な流動性と
成形品外観を得ることができる。
脂シートの加熱特性が改良されることが確認された。シ
ート膨張の抑制効果は、ガラス繊維束Ｂの混合割合の増
加に伴い向上した。シート膨張の低下により、シート表
面の板厚中心部の温度差が減少し、加熱シートの表面の
ポリプロピレン樹脂の熱劣化も抑えられることが観察さ
れた。しかし、ガラス繊維束Ｂの混合割合の増加によ
り、成形品表面におけるその露出が目立つようになる。
強化繊維の含有量が40wt％の繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを成形素材として用いた場合、その成形用途で変化す
るが、ガラス繊維Ａが20wt％、ガラス繊維束Ｂが20wt
％、ポリプロピレン樹脂が60wt％の組成にすることによ
り、複雑な形状の加熱加圧成形において良好な流動性と
成形品外観を得ることができる。
（実施例２） 実施例１で用いたガラス繊維Ａとポリプロピレン樹脂、
さらにガラス繊維束Ｂと同じガラス繊維を使い表面処理
を施した単繊維の集束本数だけが異なるガラス繊維束Ｃ
（集束本数200本）およびガラス繊維束Ｄ（集束本数500
本）を用いて、抄造法により目付量が4500g/m2の不織材
料を製造した。不織材料の組成は、ガラス繊維Ａが20wt
％、ガラス繊維束ＣまたはＤが20wt％、ポリプロピレン
樹脂が60wt％に調製した。これらの不織材料を原料とし
て、ホットプレス成形により実施例１と同じ成形条件
で、厚み3.7mmの繊維強化熱可塑性樹脂シートを成形し
た。さらに、シートを遠赤外線加熱炉でシートの表面温
度が220℃に昇温するまで加熱し、加熱後のシート厚み
およびシート表面と板厚中心部の温度差を測定した。
さらにガラス繊維束Ｂと同じガラス繊維を使い表面処理
を施した単繊維の集束本数だけが異なるガラス繊維束Ｃ
（集束本数200本）およびガラス繊維束Ｄ（集束本数500
本）を用いて、抄造法により目付量が4500g/m2の不織材
料を製造した。不織材料の組成は、ガラス繊維Ａが20wt
％、ガラス繊維束ＣまたはＤが20wt％、ポリプロピレン
樹脂が60wt％に調製した。これらの不織材料を原料とし
て、ホットプレス成形により実施例１と同じ成形条件
で、厚み3.7mmの繊維強化熱可塑性樹脂シートを成形し
た。さらに、シートを遠赤外線加熱炉でシートの表面温
度が220℃に昇温するまで加熱し、加熱後のシート厚み
およびシート表面と板厚中心部の温度差を測定した。
実施例１のガラス繊維Ｂの結果を併せて実施例２の結果
を第５図に示した。
を第５図に示した。
ガラス繊維束の単繊維の集束本数の増加により、その繊
維強化熱可塑性樹脂シートの加熱特性が改善され、加熱
加圧成形における流動性も向上することが確認された。
維強化熱可塑性樹脂シートの加熱特性が改善され、加熱
加圧成形における流動性も向上することが確認された。
［発明の効果］ 本発明により、抄造法による強化繊維と熱可塑性樹脂の
複合体である不織材料を原料とした繊維強化熱可塑性樹
脂シート状成形素材の加熱特性が改良された。本発明で
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材は、成
形時の加熱において強化繊維のスプリングバックによる
シート膨張が抑えられているため加熱効率が改善され、
シートの均一加熱により良好な流動性が発現し、その成
形品の外観も改善される。
複合体である不織材料を原料とした繊維強化熱可塑性樹
脂シート状成形素材の加熱特性が改良された。本発明で
得られた繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材は、成
形時の加熱において強化繊維のスプリングバックによる
シート膨張が抑えられているため加熱効率が改善され、
シートの均一加熱により良好な流動性が発現し、その成
形品の外観も改善される。
第１図は、抄造法による繊維強化熱可塑性樹脂シート状
成形素材の製造工程の一例を示す概略図。第２図は、従
来の繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造に用
いられる不織材料の概略図。第３図は、本発明の繊維強
化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造に用いられる不
織材料の概略図。第４、５図は、繊維強化熱可塑性樹脂
シートを加熱した時のシート膨張およびシート表面と板
厚中心部の温度差を示した図である。 １……強化繊維、２……熱可塑性樹脂粉末、３……分散
槽、４……ポンプ、５……メッシュ状ベルトコンベア、
６……ヘッドボックス、７……ウェットボックス、８…
…不織材料、９……熱風乾燥機、10……ダブルベルトコ
ンベア式連続プレス、11……カッター、12……繊維強化
熱可塑性樹脂シート状成形素材、13……強化繊維束。
成形素材の製造工程の一例を示す概略図。第２図は、従
来の繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造に用
いられる不織材料の概略図。第３図は、本発明の繊維強
化熱可塑性樹脂シート状成形素材の製造に用いられる不
織材料の概略図。第４、５図は、繊維強化熱可塑性樹脂
シートを加熱した時のシート膨張およびシート表面と板
厚中心部の温度差を示した図である。 １……強化繊維、２……熱可塑性樹脂粉末、３……分散
槽、４……ポンプ、５……メッシュ状ベルトコンベア、
６……ヘッドボックス、７……ウェットボックス、８…
…不織材料、９……熱風乾燥機、10……ダブルベルトコ
ンベア式連続プレス、11……カッター、12……繊維強化
熱可塑性樹脂シート状成形素材、13……強化繊維束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 洋之 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第１技術研究所内 (72)発明者 大野 賢祐 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市総合研究所内 (72)発明者 木村 隆夫 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化株 式会社四日市総合研究所内 (56)参考文献 特開 平１−318045（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−299828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219697（ＪＰ，Ａ) 国際公開89／1075（ＷＯ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】強度繊維と熱可塑性樹脂を主成分として、
抄造技術により得られる不織材料を加熱、加圧し、さら
に冷却して繊維強化熱可塑性樹脂成形素材を製造する方
法において、不織材料中の強化繊維が、単繊維の複数本
を集束した強化繊維束、もしくは単繊維と前記の強化繊
維束の混合体から構成されていることを特徴とする繊維
強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28851290A JPH0767694B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法 |
| EP19910118333 EP0483716B1 (en) | 1990-10-29 | 1991-10-28 | Method of producing fiber-reinforced thermoplastic resin molding material |
| DE1991621050 DE69121050T2 (de) | 1990-10-29 | 1991-10-28 | Verfahren zur Herstellung einer Formmasse aus faserverstärktem thermoplastischem Harz |
| FI915086A FI915086A (fi) | 1990-10-29 | 1991-10-29 | Foerfarande foer framstaellning av fiberfoerstaerkta termoplastiska hartsgjutmaterial. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28851290A JPH0767694B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163109A JPH04163109A (ja) | 1992-06-08 |
| JPH0767694B2 true JPH0767694B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=17731192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28851290A Expired - Lifetime JPH0767694B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形素材の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0483716B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0767694B2 (ja) |
| DE (1) | DE69121050T2 (ja) |
| FI (1) | FI915086A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103781610A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-05-07 | 帝人株式会社 | 用于具有倒扣部的复合成形产品的生产方法 |
| JPWO2012108446A1 (ja) * | 2011-02-07 | 2014-07-03 | 帝人株式会社 | 厚みに傾斜のある成形体、およびその製造方法 |
| JP5606622B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2014-10-15 | 帝人株式会社 | 等方性を維持した成形体の製造方法 |
| US10322559B2 (en) | 2011-08-31 | 2019-06-18 | Teijin Limited | Shaped product having standing plane, and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (24)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0760846A (ja) * | 1993-05-28 | 1995-03-07 | Mitsubishi Chem Corp | 繊維強化複合材料の製造方法 |
| US20080142178A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Daphne Haubrich | Wet layed bundled fiber mat with binder fiber |
| JP2011178890A (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Teijin Ltd | 炭素繊維複合材料 |
| JP5576147B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2014-08-20 | 帝人株式会社 | 炭素繊維複合材料 |
| CA2819525C (en) * | 2010-12-02 | 2018-10-09 | Toho Tenax Europe Gmbh | Fiber preform made from reinforcing fiber bundles and comprising unidirectional fiber tapes, and composite component |
| RU2527703C1 (ru) * | 2011-02-01 | 2014-09-10 | Тейдзин Лимитед | Холст с хаотической ориентацией волокон и композитный материал, армированный волокном |
| CN103502326B (zh) * | 2011-02-28 | 2016-05-25 | 帝人株式会社 | 由纤维增强复合材料构成的成形制品 |
| EP2698396B1 (en) | 2011-04-14 | 2015-11-25 | Teijin Limited | Reinforcing fiber composite material |
| JP5864166B2 (ja) * | 2011-09-05 | 2016-02-17 | 帝人株式会社 | 表面が平滑で均一な厚みを有する成形体およびその製造方法 |
| EP2754685B1 (en) * | 2011-09-06 | 2017-07-26 | Teijin Limited | Molded body with excellent surface designability and composed of fiber-reinforced composite material |
| JP5833385B2 (ja) * | 2011-09-07 | 2015-12-16 | 帝人株式会社 | 繊維強化複合材料から構成される成形体の製造方法 |
| WO2013115337A1 (ja) | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 帝人株式会社 | ランダムマットおよび繊維強化複合材料 |
| JP5996320B2 (ja) * | 2012-08-01 | 2016-09-21 | 帝人株式会社 | ランダムマットの製造方法 |
| US8829103B2 (en) | 2012-09-14 | 2014-09-09 | Teijin Limited | Carbon fiber composite material |
| US9193840B2 (en) | 2012-09-14 | 2015-11-24 | Teijin Limited | Carbon fiber composite material |
| EP2959044A1 (de) * | 2013-02-20 | 2015-12-30 | SGL Automotive Carbon Fibers GmbH & Co. KG | Faserbasierte trägerstruktur für flüssigkeiten und feststoffpartikel |
| US9062417B2 (en) * | 2013-03-14 | 2015-06-23 | Neenah Paper, Inc. | Methods of molding non-woven carbon fiber mats and related molded products |
| US9909253B2 (en) | 2013-06-26 | 2018-03-06 | Teijin Limited | Random mat, shaped product of fiber reinforced composite material, and carbon fiber mat |
| JP6295938B2 (ja) * | 2013-12-13 | 2018-03-20 | 王子ホールディングス株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体用シート |
| JP2015140353A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 東レ株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂組成物およびその製造方法ならびに繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法 |
| JP6311507B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2018-04-18 | 王子ホールディングス株式会社 | 繊維強化プラスチック成形体用基材及び繊維強化プラスチック成形体 |
| JP6092923B2 (ja) * | 2015-04-07 | 2017-03-08 | 帝人株式会社 | 炭素繊維複合材料 |
| JP6972876B2 (ja) * | 2017-10-05 | 2021-11-24 | 住友ベークライト株式会社 | 成形用材料および成形体 |
| US20210354344A1 (en) * | 2020-02-27 | 2021-11-18 | Hongyu Chen | Methods and systems to produce lightweight reinforced thermoplastic articles |
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|---|---|---|---|---|
| US2811769A (en) * | 1954-08-10 | 1957-11-05 | Lubrizol Corp | Process for preparing an asphalt-bonded glass fiber mat |
| JPH01318045A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-12-22 | E I Du Pont De Nemours & Co | ガラス繊維と熱可塑性繊維との湿式成形混合物よりの複合材料 |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP28851290A patent/JPH0767694B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-28 DE DE1991621050 patent/DE69121050T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-28 EP EP19910118333 patent/EP0483716B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-29 FI FI915086A patent/FI915086A/fi unknown
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|---|---|---|---|---|
| JPWO2012108446A1 (ja) * | 2011-02-07 | 2014-07-03 | 帝人株式会社 | 厚みに傾斜のある成形体、およびその製造方法 |
| JP5606622B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2014-10-15 | 帝人株式会社 | 等方性を維持した成形体の製造方法 |
| JPWO2012165418A1 (ja) * | 2011-05-31 | 2015-02-23 | 帝人株式会社 | 等方性を維持した成形体の製造方法 |
| CN103781610A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-05-07 | 帝人株式会社 | 用于具有倒扣部的复合成形产品的生产方法 |
| JPWO2013031789A1 (ja) * | 2011-08-29 | 2015-03-23 | 帝人株式会社 | アンダーカット部を有する複合成形体の製造方法 |
| US10322559B2 (en) | 2011-08-31 | 2019-06-18 | Teijin Limited | Shaped product having standing plane, and method for manufacturing the same |
Also Published As
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|---|---|
| FI915086A0 (fi) | 1991-10-29 |
| EP0483716B1 (en) | 1996-07-24 |
| EP0483716A1 (en) | 1992-05-06 |
| JPH04163109A (ja) | 1992-06-08 |
| DE69121050T2 (de) | 1997-03-06 |
| FI915086A (fi) | 1992-04-30 |
| DE69121050D1 (de) | 1996-08-29 |
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