JPS5949928A - 繊維補強複合シ−トの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂マ）　ＩＪラックス中補強短繊維
が均一に分散した繊維補強複合シートを効率的に製造す
る方法に関するものである。

従来、繊維補強熱可塑性樹脂の製法としては、スクリュ
ーを備えた押出成形機や射出成形機によシ樹脂と補強繊
維を溶融混合する方法が一般的であるが、この方法にお
いてはせん断力の付加に起因して補強繊維が切断される
ため、十分な補強効果が発揮されないという問題がある
。

一方、上記の欠点を改良した方法として、連続長繊維マ
ットまたはチョップトストランドマットに対し、せん断
力を付加せずに加熱・加圧により樹脂を含浸せしめた繊
維補強複合シートを金型に供し賦形することにょシ、補
強繊維が切断することなく、すぐれた機械的特性を有す
る成形品を得る方法がいわゆるスタンピング成形法とし
て近年注目されている。しかるにこの方法による複合シ
ートにおいて、連続長繊維マットを用いる場合にはシー
トの末端部やスタンピング成形品のリブ・ボスなどの先
端にまで補強繊維が十分移動せず、補強繊維の分散状態
が不均一となるため、機械的特性の均一性を欠き、また
チョップトストランドマットを用いる場合には上記と同
様の傾拘と共に、補強繊維が取扱いを容易にするために
収束され、直径が大きいことに起因してシートやスタン
ピング成形品の表面平滑性が劣るという欠点がある。

かかる欠点を解消するためには収束された補強繊維を開
繊した短繊維の状態で使用することが考えられるが、従
来知られている繊維の開繊法、例えば繊維を水中に分散
させろ過、乾燥することからなる抄紙法では時間的、経
済的に損失が大きく、非効率であシ、またリボンミキサ
ーやヘンシェルミキサーを使用する機械的開繊法では開
繊した綿状繊維の塊シをさらに平面化し、樹脂と複合化
する作業が非効率的であるばかりか、連続化が困難であ
り、補強繊維の分散性も劣るため、いずれも繊維補強複
合シートを製造する前段階としての望ましい方法ではな
い。

そこで本発明者らは熱可塑性樹脂マトリックス中に補強
短繊維が均一に分散した繊維補強複合シートを効率的に
製造することを目的として鋭意検討した結果、収束され
た補強短繊維を圧縮空気のジェット気流によシ開繊し、
これを集積した不織布状物に対し熱可塑性樹脂を一体化
する独特のプロセスにより、上記目的が効果的に達成で
きることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は上部に供給ホッパー、内部に圧縮空
気噴出ノズル、下部に筒状の導管を設けたエジェクター
の供給ホッパーに、収束された補強短繊維を供給し、上
記ノズルから噴出させた圧縮空気のジェット気流によシ
補強短繊維を開繊して、これを導管下部の集積用網上に
不織布状に圧集積した後、この補強短繊維からなる不織
布状物に熱可塑性樹脂粉末を散布および／または熱可塑
性樹脂シートを積層し、次いでこれを加熱・加圧一体化
することを特徴とする繊維補強複合シートの製造方法を
提供するものである。

上記本発明の方法は収束された補強繊維の開繊工程およ
び開繊された補強繊維と熱可塑性樹脂の複合工程に大別
されるが、前段の開繊工程は連続式およびバッチ式のい
ずれもが採用できるため、繊維補強複合シートを効率的
な連続プロセスで製造することが可能となる。

次に本発明の方法を第１図に示した装置の概略図にした
がって説明する。

第１図において１は開繊工程の主要素であるエジェクタ
ーであシ、１６は複合工程の主要素である加熱加圧ゾー
ンである。ここでエジェクター１は上部に供給ホッパー
２、内部に圧縮空気噴出ノズル６、下部に筒状の導管４
が設けられており、圧縮空気５は圧力ゲージ６を経てノ
ズル６からエジェクタ−１内部に導入され、ジェット気
流を生起せしめる構造になっている。

筒状の導管４の下部は集積用網７、例えば金網上に開口
しておシ、この集積用網７は例えば第１図に示したよう
に網目体を無４ｆベルト状となし、ロール８〜８間で移
動せしめるよう構成するのが、プロセスの連続化の上で
好適である。

かかる開繊工程において、供給ホッパー２に収束された
補強短繊維９を供給し、ノズル６から圧縮空気を噴出せ
しめると、補強短繊維９はホッパー２からエジェクター
１内に吸い込まれると同時に、エジェクター内部のジェ
ット気流で繊維同志および繊維とエジェクター壁面が激
しく衝突して効果的に開繊が達成される。開繊された補
強短繊維は気流に乗って導管４を通り、集積用網Ｚ上に
ランダム方向に圧積されて、厚さの均一な不織布状物１
０となる。この際圧力ゲージ乙の圧力を規定することに
よシ収束された補強短繊維９の供給量や不織布状物１０
の厚み、目付量などを所望の程度に調整することができ
る。また圧縮空気を連続吹込みすれば無端状の連続不織
布状物を、間歇吹込みすれば導管開口の巾を有する不織
布状物をバッチ的に得ることができる。なお、集積用網
７は開繊された補強短繊維が通過せず、不織布状物１０
が効果的に集積されるように網目をできるだけ細かく設
定すべきである。さらに網Ｚ上に集積される開繊繊維か
らなる不織布状物１０の厚みや密度を一層均一化するた
めに、筒状の導管４の内部に適宜間隔で邪魔板４′ヲ設
けるのが好ましい。

なお、本発明で用いる収束された補強短繊維とは、繊維
の取扱い性を容易にするために、複数本の繊維を結合剤
などにより、たて方向に収束固着したものであシ、その
具体例としてはガラス繊維、炭素繊維、金属繊維および
有機繊維（ナイロン、テトロン、アラミド、アクリルな
ど）などが挙げられる。これらの補強短繊維の長さは１
〜１０Ｄｙｎ＋ｎ、とくに６〜５０膿が好ましく、１　
ｍｍ未満では機械的特性のすぐれた複合シートが得られ
ず、また１００．ｍｍを越えると繊維をエジェクター内
へ均一に供給することが困難となり、開繊効率も低下す
るため好ましくない。これら補強繊維は、種類、長さの
異るものを２種以上間時に用いることができる。また少
量のすでに開繊された繊維を同時に用いることもできる
。

次に開繊され、網の上に集積された補強短繊維の不織状
物１０は、ナイフやヘラなどのツメ１１により網７から
分離されて、ロール１２〜１２間を移動する金属無端ベ
ルト１３上に移され、さらにこの無端ベルト１３上で熱
可塑性樹脂と合体されて加熱加圧ゾーン１６へと移送さ
れる。

ここで使用される熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン
、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、ポリアミド、共重合ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリアセタール、ポリメチルメタアクリレ
ート、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポ
リエステル、共重合ポリエステル、ポリフェニレンスル
フ轡イト、ホリエーテルエーテルケｉ・ン、ポリエーテ
ルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド
、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエーテルエステル、
ポリエできる。また、これらの熱可塑性樹脂は一般的な
添加剤、たとえば可塑剤、熱安定剤、光安定剤、核剤、
充てん剤、洗顔料、加工助剤、耐衝撃改良剤−および増
量剤、などを含有せしめることができる。これらの熱可
塑性樹脂の形態としては粉粒状またはシート状が適当で
あり、粉末状の場合は不織布状物１０に対し直接散布す
ることにより補強短繊維との合体が達成できる。

また、第１図に示したように熱可塑性樹脂のシートを使
用する場合には、ロール１４に巻いたシート１５を不織
布状物１０上に移送して、連続的に合体せしめることが
できる。−なお、図示していないが、無端ベルト１６の
下方にさらに樹脂シート供給ローラを設けて、不織布状
物１゜の両側から樹脂シートを供給し、不織布状物を樹
脂シートでサンドインチ状に積層する方法および樹脂シ
ートと樹脂粉末の両者を不織布状物上に供給する方法な
どを採用することも可能である。

この時点における樹脂の供給量は積層物中の補強短繊維
の含有量が１５〜８０重量％、とくに２０〜７５重量％
となる割合が望ましく、この範囲外では最終的に得られ
る複合シートの機械的特性が劣るため好ましくない。

開繊した補強短繊維からなる不織布状物１゜と熱可塑性
樹脂からな−る積層物は次いで加熱加圧ゾーン１６へ移
送されて複合一体化される。

浸した複合シー）１９７５Ｅ形成される。加熱、加圧ゾ
ーンの加熱温度は樹脂の融点以上、圧力は５に９／ｃ＋
（以上の範囲が好ましい。複合シート１９は次いで適宜
冷却され、所望によシ適宜寸法に切断される。

かくして本発明の効率的々プロセスにより得られる繊維
補強複合シートは平滑な表面を有し、かつ補強短繊維の
分散が極めて均一ですぐれた機械的特性を有しておシ、
板状成形品として各種用途、例えばプリント配線板用絶
縁基板等に有用であるたけでなく、スタンピング成形用
シートとしても有用である。また、本発明の繊維補強複
合シートから得られるスタンピング成形品は金型の末端
部やリプ、ボスなどの先端にまで補強短繊維が均一に流
動してお９、すぐれた性能を発揮する。

以下に実施例を挙げて本発明の効果をさらに説明する。

実施例１へ・４ 第１図と同じ態称からなる装置（エジェクター内容積：
　７００ＣＣ）のポツパーに、第１表に示した長さの収
束されたガラス繊維を供給し、噴出ノズルから４Ｋｙ／
ｉの圧縮空気を吹き込み、カラス繊維の供給速度を約５
００グ／！ｍｎとして、エジェクター内でガラス繊維を
連続的に開繊し、導管下部の金網上に約５００１／ｎ？
の目付量を有する均一な不織布状物を連続的に捕集した
。

次に−Ｆ記ノｊラス短繊維からなる不織布状物を金属無
端ベルトに移し、これにポリエチレンテレフタレート（
東し■製Ｊ０．２５）のシートを供給して、ガラス繊維
含有量が約４０重電装の積層物を形成した。

次いで上記積層物を無端ベルトに乗せて加熱加圧ソーン
に移送し、２９０℃の温度、１ｏＫｇ／ｃｄの圧力で加
熱加圧した後、１５０℃に冷却、さらに放冷することに
より、厚さ約３　ｍｍの複合シートを得た。

各複合シートから試験片を切シ出して、そのガラス繊維
含有量、長さおよび機械的特性を評価した結果を第１表
に示す。

また各複合シートをオーブン中で２９Ｄ℃に加熱し、こ
れを一対の金型間に供給して、たて２５ｃ２ｒｔ、よこ
１ＣＪｃｍｓ高さ５　Ｃｆｎの箱型立方体にスタンピン
グ成形した。この成形品の表面平滑性評価結果およびボ
ス部分のガラス繊維含有量測定結果を第１表に併せて示
す。

第１表の結果から明らかなように本発明にょシ得られた
複合シートはガラス繊維の長さが良好に保持されて均一
分散されておシ、いずれもすぐれた機械的特性を有して
いる。またスタンピング成形品の表面外観も良好であシ
、ボス部分のガラス繊維含有率も均一である。

比較例１ 連続ガラス繊維マット（旭ファイバークラス曲製Ｍ−８
６００）とポリエチレンテレフタレートシートとをガラ
ス繊維含有率が４０％となる様に積層し、これを実施例
１と同じ条件の加熱加圧ゾーンに供給して厚み３　ｍｍ
の複合シートを得た。この複合シートおよびそれから得
たスタンピング成形品の評価結果を第１表に併せて示す
。

この結果から、連続長繊維マットを用いた複合シートは
その機械的特性こそすぐれるものの、スタンピング成形
品の表面外観が劣り、ボス部分のガラス繊維含有量が不
均一になることが明らかである。

比較例２ 長さ５０嬬のカラス短繊維からなるチョップトストラン
ドマット（日東紡■製Ｃ５−５０Ｅ２６１）を用い、比
較例１と同様に複合シートを得て同様に評価した結果を
第１表に併せて示す。

チョップトストランドマットを用いる場合も比較例１と
同様にスタンピング成形品の表面外観が劣シ、ボス部分
のガラス繊維含有率が不均一である。

比較例６ 長さ３　ｍｍのガラス短繊維（旭ファイバーグラス■製
）４０重量％とポリエチレンテレフタレート６０重量％
を３０烟φの押出機に供給し、溶融混線ペレタイズした
ペレットを無端ベルト・。

上におき、これを実施例と同じ条件の加熱加圧ゾーンに
供給して厚み３　ａｍの複合シートを得た。

この複合シートおよびそれから得たスタンピング成形品
の評価結果を第１表に併せて示す。

この結果から、押出機を用いる場合はガラス繊維が切断
され、機械的特性の劣る複合シートしか得られないこと
が明らかである。

以下余白 実施例５ 実施例１と同じ装置のホンバーに長さ１３ｍｍの収束さ
れたガラス繊ｍ（旭ファイバークラス■製）を供し、３
Ｋｇ／ｆｆｌの圧縮空気をノズルから噴射して、エジェ
クター内へ６００　ｆ／ｍｌＨの速度で供給することに
より開繊し、６Ｃ３ｃｍ角の金網上にバッチ式に集積し
、６００　ｆ／ｎＺ２の目付量を有する均一な不織布状
物を得た。

次に、該不織布状物にポリフェニレンスルフィド（フィ
リップス社（製）　１．　”　Ｒｙ　ｔ　ｏｎ　”　Ｐ
　　４　）の粉末をガラス繊維含量が４０重量電装なる
よう均一に散布し、これを６２０℃に加熱された加熱加
圧ゾーン内に供給し、プレス圧力２００Ｋｇ／ｃ肩で加
圧含浸させ、１５　（）℃に冷却して複合シートをイ４
Ｉだ。

この複合ソートを実施例１と同様にして、スタンピング
成形して製品を得た。

この結果、複合シートおよびスタンピング成形品はいず
れも表面が非常に平滑であり、かつ機械的強度に優れ、
しかも成形品の各部所におけるガラス繊維の含有量は非
常に均一に分布しておシ良好な製品であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する装置の概略図である。 １　・・・エジェクター ２　・・・供給ホッパー ６　・・・圧縮空気噴出ノズル ４　・・・導　管 ７　・・・集積用網 １ｏ・・・不織布状物 １５・・・樹脂シート １６°°゛加熱加圧ゾーン １７・・・ヒーター １８・・・加圧プしス １９・・・複合シート 特許出願人　　東　し　株　式　会　社手　　　続　　
　補　　　正　　　書　（方式）昭オロ　　千ＦＩ　Ｎ
　Ｒ＋　１　’　　日特許庁長官　着　杉　和　夫　殿 １事件の表示 昭和５７年特許願第　１６０９０７　　　号２、発明の
名称 繊維補強複合シートの製造方法 昭和５８年１月２５日（発送日）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部に供給ホッパー、内部に圧縮空気噴出ノズル、下部
   に筒状の導管を設けたエジェクターの供給ホッパーに、
   収束された補強短繊維を供給し、上記ノズルから噴出さ
   せた圧縮空気のジェット気流によシ補強短繊維を開繊し
   て、これを導管下部の集積用網上に不織布状に圧集積さ
   せた後、この補強短繊維からなる不織布状物に熱可塑性
   樹脂粉末を散布および／ｌたは熱可塑性樹脂シートを積
   層し、次いでこれを加熱・加圧一体化することを特徴と
   する繊維補強複合シートの製造方法。