JPS5949929A - 繊維強化複合シ−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ラックス中強化短繊維
が均一に分散した繊維強化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、繊維強化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−成形様によシ樹脂と強化
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強化繊維が切断され
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、加圧によシ樹脂を含浸せしめた繊維
強化複合シートを金型に供し賦形することによシ、強化
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
トの末端部やメタ／ピング成形品のＩＪ　ｊ”・ボスな
どの先端にまで強化繊維が十分移動せず、強化繊維の分
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
記と同様の傾向と共に、強化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謂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強化繊維を開
繊し、かつ均−長さの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
維を水中に分散さぜろ過、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、非効率であり、ま
りＩＪ　ホ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
、連続化が困難であシ、強化繊維の分散性も劣るため、
いずれも繊維強化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強化
短繊維が均一に分散した繊維強化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
れた補強短繊維と熱可塑性樹脂粉末を圧縮空気のジェッ
ト気流により開繊と同時に混合し、この混合物を加熱加
圧一体化する独特のプロセスによシ、上記目的が効果的
に達成できることを見出し、本発明に到達し衣。

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強化短繊維および熱ｐＪ塑性
樹脂粉末を供給し、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強化短繊維を開繊すると共に、強
化短繊維と樹脂粉末を混合して、これを導管下部の集積
用網上に集積した後、この混合物を加熱、加圧一体化す
ることを特徴とする繊維強化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強化繊維と樹脂粉末の開
繊混合工程および複合工程に大別されるが、前段の開繊
混合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、繊維強化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。

本発明で用いる収束された強化短繊維とは、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
ょシ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。これらの強化短繊維の長さは１〜１００
■、とくに６〜５ｏ鴫が好ましく、１調未満では機械的
特性のすぐれた複合シートが得られず、また１　００　
ｍｍを越えると繊維をエジェクター内へ均一に供給する
ことが困難となフ、開繊効率も低下するため好ましくな
い。これら強化繊維は、その種類、長さが２種以上のも
のを同時に用いることができる。

また本発明で用い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、スチレンーンリジエンーアクリルニ
トリル共重合体、ポリアミド、共重合ポリアミド隼、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、ポリスエニレン
スル７更イド、ポリエーテルエーテルケトン、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
、ボとができる。また、これらの熱可塑性樹脂は−　　
：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、劇ｔｉＪｉ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が適当であシ
、ペレット状やチップ状のように粒度が大きくなると、
繊維の均一分散が困難になるため好ましくない。

本発明における強化短繊維と樹脂粉末の使用側°合は、
最終的に得られる複合シート中の強化短繊維の含有量が
１５〜８０重量％、とくに２０〜７５重量％となる範囲
が゛望ましく、この範囲外では複合シートの機械的特性
が低下するため好ましくない。

次に本発明の方法を第１図に示しだ装置の概１略図にし
たがって説明する。

第１図において１は開繊混合工程の主要素であるエジェ
クターであり、１５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、内部に一圧縮空気噴出ノズル６、下部に筒状の
導管４が設けられておシ、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の下部は収積用網７、例えば金網］−に聞
「１しておシ、この集積用網７は例えば第１図に示した
ように網自体を無端ベルト状となし、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。

かかる開繊混合工程において、供給ポツパー２に収束さ
れた強化短繊維９と熱可塑性樹脂粉末１０を所定割合で
供給し、ノズル６から圧縮空気を噴出ぜしめると強化短
繊維９と樹脂粉末１０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、繊維と樹脂および繊維または樹脂と
エジェクター壁面が倣しく衝突して繊維の開繊および繊
維と樹脂粉末の混合が効果的に達成される。開繊された
強化短繊維と樹脂粉末の混合物は気流に乗って導管４を
通り、集積用網７上に圧積されて、繊維が樹脂粉末中に
分散され、かつ均一な厚みの混合積層物１１となる。こ
の際圧力ゲージ乙の圧力を規定することにより収束され
た強化短繊維９と樹脂粉末１０の供給隈や混合積層物の
１９みなどを所望の程度に調整することができる。また
圧縮空気をエジェクター内に連続吹込みすれば無端状の
混合積層物を、間歇吹込みすれば導管下部開口と同じｒ
ＩＪを有する混合積層物をバッチ的にイ与ることかでき
る。なお、集積用網７は開繊された強化短繊維および樹
脂粉末が通過ぜす、それらが効果的に集積されるように
網目をできるだけ細かに設定すべきである。さらに集積
用網Ｚ上に集積される混合積層物１１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′を設けるのが好ましい。

次に混合積層物１１はナイフやヘラなどのツメ１２によ
り網７から分離されてロール１６〜１斗 １６間を移動する金属無端ベルト４に乗シ、加熱加圧シ
ー７１５へと移送されるが、この際混合積層物に対し、
さらに樹脂粉末を散布したシ、樹脂シートを積層するこ
とが可能である。

ス１７Δで加圧されて、樹脂が強化短繊維中に均一に含
浸した複合シート１８が形成される。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／ｃｒＡ
以上の範囲が好ましい。複合シート１８は次いで適宜冷
却され、所望によシ適慣寸法に切断される。

かくして本発明の効率的なプロセスにより得られる繊維
強化、複合シートは平滑な表面を有し、かつ強化短繊維
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だけでなく、スタンピング成形用
シートとしても有用である。また本発明の繊維強化複合
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
やリブ、ボスなどの先端にまで強化短繊維が均一に流動
しておシ、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１〜２ 第１図と同じ態称からなる装置（エジェクター内容量　
：　７ｏ　ｏｃｃ、）のホッパーに、第１表に示した長
・さの収束されたガラス短繊維とポリフェニレンスルフ
ィド粉末（フィリップ、ｚ、　社Ｈ“’　Ｒｙｔｏｎ　
”　Ｐ　−４）とをガラス繊維含有址が４０重量％とな
るように供給し、噴出ノズルから４Ｋｆ／ａｎｔの圧縮
空気を吹き込み、混合物の供給速度を約１０００　ｆｉ
’／ｐｉｎとして、エジェククー内でガラス繊維を連続
的に開繊すると共に樹脂粉末と混合し、導管下部の金網
上に約１０００７／ｍ２の目利ｂｉを有する均一な混合
積層物を連続的に補集した。

次に上記混合積層物を金属無端ベルトに移し、加熱加圧
ゾーンに移送し、３２０℃の温度、１０Ｋｔ／ｃｎの圧
力で加熱加圧した後、１５０℃に冷却さらに放冷するこ
とによシ、厚さ約３咽の複合シートをイ！Ｉた。

各複合シートから試験片を切り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プン中で６２０℃に加熱し、こ
れを一対の金型間に供給して、たて２５（：＃１１よこ
１０ｃｒｎ１高さ５　Ｃ１７１の箱型立方体にメタ／ピ
ング成形した。この成形品の表面平滑性５゛ｒ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よりイ４ｊら
れた被合シートはガラス繊維の長さが良好に保持されて
均一分散されており、いずれもすぐれた機械的特性を治
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■製Ｍ−８
６００）！：ボリフエニレンスルフイトシートとをガラ
ス繊維含治率が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　ｔｎ
ｍ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
その機械的唱性こそすぐれるものの、スタンピング成形
品の表面外観が劣シ、ボス部分のガラス繊維含有址が不
均一になることが明らかである。

比較例２ 長さ５０１＋＋＋＋＋のガ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Ｃ５−５０Ｅ２３１　
）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■Ｈ
）　４０　重ｆｔ％　（！：ポリフエニレンスルフィド
６０重量％を３０ｍｍφの押出機に供給し、溶融混練ペ
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６咽の
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
の評価結果を第一１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。

【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 ３　・・・圧縮空気噴出ノズル ４　・・・導　管 ７　・・・集積用網 ９　・・・収束された強化短繊維 １０・・・熱可塑性樹脂粉末 １１・・・混合（メ（置物 １５・・・加熱加圧ゾーン １６・・・ヒーター １７・・・加圧〕しス １８・・・複合７−ト

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
   束された強化短繊維および熱可塑性樹脂粉末を供給し、
   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
   シ強化短繊維を開繊すると共に、強化短繊維と樹脂粉末
   を混合して、これを導管下部の集積用網上に集積した後
   、この混合物を加熱、加圧一体化することを特徴とする
   繊維強化複合シートの製造方法。