JPS5970516A - 繊維補強熱可塑性樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

繊維補強熱可塑性樹脂成形品の製造方法

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JPS5970516A
JPS5970516A JP57179737A JP17973782A JPS5970516A JP S5970516 A JPS5970516 A JP S5970516A JP 57179737 A JP57179737 A JP 57179737A JP 17973782 A JP17973782 A JP 17973782A JP S5970516 A JPS5970516 A JP S5970516A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
fiber
composite material
rolls
reinforced
Prior art date
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JP57179737A
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English (en)
Inventor
Hirokazu Kobayashi
裕和 小林
Minoru Kitanaka
北中 實
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/02Bending or folding
    • B29C53/04Bending or folding of plates or sheets
    • B29C53/043Bending or folding of plates or sheets using rolls or endless belts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
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    • B29L2031/003Profiled members, e.g. beams, sections having a profiled transverse cross-section

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

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、繊維補強熱可塑性樹脂#I*成形品、2とく
に断面形状の一定した長尺成形品を高い生産性のもとで
製造する方法に関するものである。
カラス繊維、炭素m維等の補強繊維を補強材とする熱可
塑性樹脂成形材料は、繊維補強に由来するすぐれた機械
的性質と樹脂の熱可塑性に由来するすぐれた成形性、熱
融着性、補修の容易さおよびリサイクル性とを兼ねそな
えた材料としてよく知られている。なかでも、長繊維に
より補強された熱可塑性樹脂複合材料は、従来の、補強
繊維の短繊維を熱可塑性樹脂中に分散してなる、いわゆ
るFRTPに比べ、機械特性の改善効果が著しくすくれ
ているため、近年とくに注目を集めている。
これら、長繊維補強熱可塑性樹脂成形品を、従来の熱可
塑性樹脂の成形方法としてよく知られている、押出成形
、射出成形等の溶融混線を伴う成形方法で成形する際に
は、補強繊維の長さを維持すること゛が困難であり、す
ぐれた機械特性が維持されないため好ましくなく、溶融
混練を伴わず、かつ生産性のすぐれた全く新しい成形方
法が必要である。
したがって長繊維補強熱可塑性樹脂成形品の成形方法と
しては、特開昭56−80425、特願昭56−815
72などに開示されてL゛る、いわゆるスタンピング成
形、すなわら、長繊維補強熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂
の融点または軟化点以上にして分解温度以下、かつ補強
繊維の融点以下の温度に予備加熱し、これを熱可塑性樹
脂の融点または軟化点以下の温度に制御された金型に供
し、賦形と冷却同化を同時に行なう成形方法が、生産性
のすぐれた方法として挙げられる。このスタンピング成
形の具体的実施態様の典型的なものとして、所望の成形
品形状を与える一対のマツチドダイによる圧縮賦形が挙
げられるが、大型成形品を製造する場合には大きな成形
圧力を必要とするため、自から成形品の大きさに限界が
生ずる。一方、大型ではあっても、異形断面長尺成形品
の成形については、熱可塑性樹脂の押出成形あるいは熱
硬化樹脂におけるプルトルージョン(引抜)成形に類似
した成形方法として、予備加熱された長繊維補強熱可塑
性樹脂を所望の形状のダイスを通過せしめる方法も、ス
タンピング成形の範−に入るものとして開示されている
が、この方法においては、設備が極めて大がかりになる
などの問題がある。
そこで、本発明者らは、長繊維補強熱可塑性樹脂異形断
面長尺成形品の簡便かつ効率的な製造方法について鋭意
検討を行ない、予備加熱された長繊維補強熱可塑性樹脂
を所望の成形品断面形状に対応した空隙を有する一対の
ロールを通過せしめることにより、極めて効率的に異形
断面長尺成形品を得ることが可能であることを見出だし
、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、少なくとも5朋以上の長さを有す
る長繊維により補強された熱可塑性樹脂複合材料を熱可
塑性樹脂の融点または軟化点以上にして分解温度以下、
かつ、補強繊維の融点以下の温度に予備加熱し、これを
前記熱可塑性樹脂の融点または軟化点以下の温度に制御
した、成形品断面形状に対応した空隙を有する一対のロ
ール間を通過せしめる・ことにより賦形することを特徴
とする、繊維補強熱可塑性樹脂・・成形品の製造方法を
提供するものである。
本発明によれば、成形品形状は、一対のロールで成形可
能な断面形状、すなわち、成形品の断面で、一対のロー
ルが接触する点から、それぞれのロールの軸方向で、ロ
ール軸に平行な方向へのふ≧らみを有しない形状に制限
されるが、極めて簡便な装置で極めて効率的に繊維補強
熱可塑性樹脂異形長尺成形品を製造することが可能であ
る。
本発明で用いる長tmttaとは、少なくとも5朋以上
、補強効果の意味でより好ましくはl Q my以上の
長さを有する補強繊維であり、連続、不連続いずれの形
態でもよく、また、製編織された形態、規則的に配列さ
れた形態、あるいはランダムに分布された形態のいずれ
の形態もとることができる。なお機械特性の改善効果の
面では、製編織または規則的に配列された・・形態が、
成形の容易性の面ではランダムに分布された形態がそれ
ぞれ有利であり、両者を併用することにより所望の機械
特性と成形性を得ることも可能であるが、長繊維である
ことが重要であり、単に短繊維を用いたのでは、形態保
持性がないため予備加熱時のハンドリングに難があり、
しかも、機械特性のすぐれた成形品が得られないため好
ましくない。
本発明で用いる補強繊維の種類にも特に制限ハt!<、
カラス繊維、金属繊維、アスベスト繊維、炭素繊維など
の無機構維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリア
ミドm維などの合成m維等が挙げられ、これらの内IM
または2種以上を組合せて用いることができ、またこれ
ら補強繊維は熱可塑性樹脂との密着性を良(するための
各種の表面処理を施して用いることもできるが、機械特
性の改善効果の意味で、炭素繊維が特に好ましく用いら
れ得る。
本発明で用いる熱可塑性樹脂は特に制限はないが、なか
でも、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11.ナイ
ロン12.ナイロン610、ナイロン612などのボリ
アミドまたはこれらの共重合ポリアミド、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポ
リエステルまたは共重合ポリエステル、ポリビスフェノ
゛−ルAカーボネートなどのポリカーボネ−1−、ポリ
アミドイミド、ポリフェニレンスルフィト、ポリフエニ
1ノンオキシド、ポリスルホノ1,1εリエーテルスル
ホン、ポリエーテルケトン、ポリオレフィン、スチレン
系樹脂、アクリル系樹脂などが好ましく使用できる。な
お、これらの熱可塑性樹脂には、その特性を改善するた
めの種々の添加剤、たとえば耐熱剤、耐候剤、紫外線劣
化防止剤 帯電防止剤、滑剤、離型剤、染料、顔料など
の着色剤、結晶化促進剤および難燃剤を含有せしめるこ
とができる。
本発明における繊維補強熱可塑性、樹脂複合材料中の補
強m雑の含有量は、複合材料中の補強繊維の容積分率が
、5〜70%より好ましくは20〜60%の範囲が適当
であり、補強繊維の容積分率が5%以下では機械特性の
改善効果が不十分であり、70%以」二では成形性が低
下するため好ましくない。また、本発明の複合材料中に
は、成形品表面の平滑性を改善する目的で、短繊維状、
粒状等の充填剤を含有させることができる。
本発明で成形に供する繊維補強熱可塑性樹脂複合材料の
形状は、所望の成形品断面の形状により、棒状または板
状のものを適宜選択する必要があり、特に、製編織され
た補強繊維のみによって補強された複合材料を用いる場
合は、比較的流動性が乏しいため、等厚の板を折り曲げ
た形状以外の成形品の成形は困難な場合が多い。
また、賦形に用いるロールの形状は、一対のロール間の
空隙が成形品断面と一致した閉曲線を描く形状、あるい
は、いわゆるパリを成形後、切削加工により除去する前
提で成形品の両側、ロール間に若干の空隙を有する形状
のいずれも可能であるが、前者は、成形に供する複合材
料の断面積が成形品断面積と一致するよう管理する必要
があり、一方、後者では、パリ切除の工程を要する反面
成形に供する複合月料の断面積は、成形品断面積より若
干大きくなければならないが、前者の如き厳密な管理は
必要とならない。
本発明における、予備加熱は、熱可塑性樹脂の融点また
は軟化点以上にして分解温度以下、かつ補強繊維の融点
以下であることが必要であり、予備加熱温度が樹脂の融
点または軟化点以下では賦形に要する圧力が過大となり
好ましくなく、また分解温度以上では樹脂の劣化が起こ
り、補強繊維の融点以上では補強繊維の補強効果が損わ
れるため1機械特性のす(れt、=成形品を得ることが
不可能となるため好ましくない。
複合U Itを予備加熱する方法としては、熱風炉、赤
外線加熱炉、誘電加熱炉等の加熱炉を用いる方法、熱板
上に接触せしめる方法およびこれらのいくつかを組み合
せた方法が用いられるが、特に、複合材料を賦形ロール
に連続的に移送しつつ、加熱する方式が、効率的であり
より好ましい。
本発明におけるロールによる賦形は、ロールの温度を熱
可塑性樹脂の融点または軟化点以下の温度に制御するこ
とが重要であり、ロールを通過することにより賦形と冷
却、同化が同時に行なわれることを特徴としている。し
たがって、ロールの温度は複合材料の流動性が十分であ
り賦形が完全に行なわれる範囲においては、より低温で
あるほど、成形速度すなわちロールの回転速度を速くす
ることが可能であり、効率上好ましい。なお、比較的複
雑な断面形状を有する成形品の成形において一対のロー
ルによる賦形では、効率的な成形速度が得られない場合
は、供給する複合材料の形状から所望の成形品形状への
変化に対応した、複数対のロールにより成形することも
可能であるが、その場合、少なくとも最終の一対のロー
ルは、熱可塑性樹脂の融点または軟化点以下の温度に制
御することが必要であり、また、中間のロール対での予
備成形時には、成形品のロールへのイづ着が生ずるため
、離型シートを用いる等の離型手段を用いることが必要
である。また、よりスムーズに成形を行なうためには、
2本のロール軸を含む面に垂直な方向に成形品を引き取
ることが有効である。
以上説明したように、本発明に詰れば、長繊維により補
強された、機械特性のすぐれた熱可塑性樹脂異形断面長
尺成形品を、簡便な装置により、極めて効率的に得るこ
とが可能である。
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 炭素繊維織物(東しく株)製ゞ トレカ′クロス#63
41)5枚と厚さ0.35朋のナイロンに 6シ一ト6枚とを交互に重ね合せ、270社Δ設定した
加熱プレスに載置した平板状金型間に供給し、3 Q 
kg / cjの圧力下で3分間保持したのち、プレス
盤に冷却水を通し、30 kg/ cdの圧力を保持し
たまま室温才で冷却し、厚さ約2胛肩の複合シートを得
た。本シートから100朋×500肩肩の矩形片を切り
出し、これを270℃に設定した熱風循環炉中で3分間
予備加熱した後、第1図に示した形状および寸法で間隔
が2廟に設定しである一対のロール1および2間に次の
条件で通過させた。すなわち、ロール温度;120℃、
回転速度;3回/分に設定しであるロール間を、上記矩
形片をたて方向に通過せしめ、2本のロール軸を含む面
に垂直な方向に引き取ることにより、第2図に示した形
状の異形断面成形品を得た。次に成形品の幅方向の両端
部それぞれ約15絹を切り落とし、−辺が約35關のL
形断面で長さ500絹の成形品を得た。この成形品の外
観は良好で、炭素繊維含有率は57 VOI%であり、
成形品から切り出した試験片についてASTMD−79
0に準じて曲げ試験を行なったところ、曲げ弾性率、曲
げ強度はそれぞれ5.8 ton / mA、78kg
 / mA テあり、機械特性がすぐれていた。
比較例1 実施例1で、ロールの設定温度を230℃としたことの
ほかは、実施例1と全く同様の方法で、成形を行なった
ところ、ロールへの複合シートの付着が著しく、良好な
成形品が得られなかった。
実施例2 繊維長12flの炭素繊維(東しく株)製5トレカ’T
300)が等方向に分散してなるマントで目伺量が15
0f/ltfのもの7枚と厚さ0、18 、mrnのナ
イロン6シート8枚とを交互に重ね合せ、270℃に設
定した加熱プレスに載置した平板状金型間に供給し、3
0kQ/lニーの圧力下で3分間保持したのち、プレス
盤に冷却水を通し、30 kti / dの圧力を保持
したまま室温まで冷却し、厚さ2闘の複合シーi−を得
た。本シートから5 Q mw X 500 ’INの
矩形片を10枚切り出し、重ね合せ、270℃に設定し
た熱風循環炉中で3分間予備加熱したのち、第3図に示
した形状および寸法で、軸間距離が80鰭、温度が15
0℃、回転速度が4回/′分に設定しである一対のロー
ル3.4間を通過せしめ、2本のロール軸を含む平面に
垂直な方向に引き取ることにより、H型断面を有し、長
さが500朋の成形品を得た。
得られた成形品中の炭素繊維含有率は30VO1%であ
り、成形品から切り出した試験片について測定した曲げ
弾性率、曲げ強度は、それぞれ2.5 tan /m、
22紳/−とすぐれたイ直を示し、才だ、成形品外観も
良好であった。
実施例3 実施例2で用いた炭素繊維のマットの代りに、ガラス繊
維のランダム配向マットで目付300f/nfのもの(
旭ファイバーグラス(株)製M8621 )5枚を用い
、ナイロン6シートの厚さ0.25111のものを6枚
用いたことのほかは、実施例2と全く同様の方法で複合
シートを得て、さらに、実施例2と全く同様の方法でH
型断面を有する成形品の成形を行なったところ、外観良
好な成形品が得られた。成形品中のガラス繊維含有率は
30vo1%であり、成形品から切り出した試験片につ
いて測定した曲げ弾性率、曲げ強度は、それぞれ1. 
j ton /ml、27 gq / dであり、機械
特性がすぐれていた。
実施例4 実施例1で、ナイロン6を用いた代りに、マトリクス樹
脂として表1に記載のものを用い、複合ノート成形温度
、予備加熱温度、成形ロール温度を表1に記載の値とし
たことのほかは、実施例1と全く同様の方法で、L型断
面を有する長さ500朋の成形品を得た。
得られた4種類の成形品は、いずれも外観良好であり、
成形品の炭素繊維含有率、曲げ弾性率、曲げ強度もそれ
ぞれ表1中に記載の値であり、すぐれた機械特性を有し
ていた。
【図面の簡単な説明】 第1図および第3図は本発明の実施例で用いる一対のロ
ールの正面図であり、第2図は第1図のロールを用いて
得た成形品の斜視図である。 持占出願人  東  し  株  式  会  社第1
図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも5朋以上の長さを有する長繊維により補強さ
    れた熱可塑性樹脂複合材料を熱可塑性樹脂の融点または
    軟化点以上にして分解温度以下、かつ、補強繊維の融点
    以下の温度に予備加熱し、これを前記熱可塑性樹脂の融
    点または軟化点界−「の温度に制御した、成形品断面形
    状に対応した空隙を有する一対のロール間を通過せしめ
    ることにより賦形することを特徴とする繊維補強熱nJ
    塑性樹脂・・成形品の製造方法。
JP57179737A 1982-10-15 1982-10-15 繊維補強熱可塑性樹脂成形品の製造方法 Pending JPS5970516A (ja)

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