JPS634486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シート
の製造方法に関する。 更に詳しくは、車輌用、一般産業用等にプレス
成形用型打素材として、あるいはそのまま使用す
る板材として大量に消費されるガラス繊維を強化
材とし、熱可塑性樹脂を結合材とするガラス繊維
強化熱可塑性シートの製造方法に関する。 この種のガラス繊維強化樹脂板は種々のものが
広く市販されている。それらの樹脂板には、その
使用目的に応じて、結合材を熱可塑性樹脂あるい
は熱硬化性樹脂としたもの、強化材であるガラス
繊維の繊維径、繊維長あるいは含有量を変えたも
の、更には複層構造やガラスマツトの品種を変え
たものなど、数多くの製品がみられる。 これらのうち、結合材として熱可塑性樹脂を用
いたものは、加熱軟化させて流動状態下にある間
に冷間金型内に供給して加圧成形し、次いで該金
型内で冷却固化せしめるだけで成型品が得られる
ので、熱硬化性樹脂を結合材とするガラス繊維強
化樹脂板に比し、熱硬化時間が不要なため生産速
度が飛躍的に向上すると同時に金型加熱も不要な
ため簡単な構造の金型で良く従つて金型の保守、
維持も容易である等の成形品製造上の種々の利点
を有している。例えば、不飽和ポリエステル樹脂
を結合材としたものは、ポリプロピレン樹脂を結
合材としたものに比較して、その成形速度は約1/
２〜約1/3であり、このようなことから最近既存の
成形品についても次第に生産性の高い熱可塑性樹
脂を強化材としたガラス繊維強化樹脂板に素材切
り換えが行なわれている例も多い。 従来、これらのガラス繊維強化熱可塑性樹脂板
の製造は、ダブルスチールベルトコンベヤー方式
によつて広く行なわれている。ダブルスチールベ
ルトコンベヤー方式では、熱可塑性樹脂とガラス
繊維とから成る被成形物はスチールベルト間に狭
持されて連続的に移動しつづけ、その間にスチー
ルベルトの外側に設けられたロールにより該スチ
ールベルトを介して該被成形物を加圧加熱し次い
で加圧冷却される。熱可塑性樹脂は、加圧冷却に
よつて固化し、スチールベルト間から板状に連続
して引き出され、両端耳部を後続して設置される
回転刃間で切り離され、中央の板は次いで設置さ
れる剪断刃で所定寸法に切断され、プレス成形用
型打ち素材又はそのまま使用する板材として梱包
出荷される。 両端耳部は通常耳ロスとしてそのまま廃棄され
る。この方法は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートを連続的に製造し得るため、生産性が高い利
点を有しているが、この方法では耳ロスの発生量
が全体に対して相当の比率を占め、省資源、省エ
ネルギーの見地から好しいことではない。 当発明者は、耳ロス発生率減少に関して強化材
として使用するガラス繊維マツトの改良された製
造法の特許出願（特願55−122808）を提案し、こ
の特許出願がガラス繊維強化熱可塑性樹脂シート
の耳ロス減少にも多大の効果を与えることを見出
した。しかし、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト製造においては、ガラス繊維マツト及び熱可塑
性樹脂等の原材料を幅方向に均一にして供給して
も又、ベルトの加熱加圧の幅方向のムラを是正し
ても得られるガラス繊維強化熱可塑性樹脂シート
の両端耳部は幅40〜50mmに亘り、楔型に成形され
る。この両端耳部は切離して廃棄され、活用され
ない。 本発明の目的は、原料使用効率の良好なガラス
繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法を提供す
ることにある。 本発明の他の目的は、幅方向に厚みムラのない
品質特性の良好な、しかも高強度の成形品を成形
可能なガラス繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造
方法を提供することにある。 本発明の更に他の目的および利点は、以下の説
明から明らかとなろう。 本発明によれば、本発明の上記目的及び利点は
少なくとも１つのガラス繊維マツトと、少なくと
も一層が樹脂ペレツトから押出機を介して押出さ
れたものであるすくなくとも１つの熱可塑性樹脂
シートを重ね合わせて積層化装置の加熱加圧帯域
に供給し、樹脂層を溶融状態で加圧してマツトを
樹脂で充分湿らせついで前記加熱加圧帯域につづ
く冷却加圧帯域において、樹脂とマツトに圧力を
加えつつ樹脂を固化して樹脂とマツトからなるガ
ラス繊維強化樹脂の固体シートを取出し両端耳部
を切り離し、ガラス繊維強化樹脂シートを製造す
る方法において、前記ガラス繊維マツトはスワー
ルマツト又は針打ちマツトであり、かつ前記の切
り離した両端耳部を粉砕し、この粉砕物をその50
％以上が10mm以下となるようにコントロールして
樹脂ペレツトに混入して押出層として再使用する
ことを特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートの製造方法により達成される。 本発明方法は、たとえば２本の連続移動ベルト
を有する積層化装置からガラス繊維強化熱可塑性
樹脂シートを取り出し、シート両端耳部を切り離
し連続した幅狭い帯状体をロールで挾持しつつ市
販の粉砕機へ連続して投入することにより先ず行
なわれる。 熱可塑性樹脂シートを構成する該熱可塑性樹脂
としては、その目的に応じて種々のものが使用で
きるが、シート状に成形されるものであり、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート（例えばビスフエノールＡ
のポリカーボネート）、ポリエステル（例えばポ
リエチレンテレフタレート）等をあげることがで
きる。 熱可塑性樹脂シートとは、厚さに比較して幅あ
るいは長さが遥かに大きいシート状に成形された
熱可塑性樹脂を意味しており、通常その厚さが約
0.03〜約3.0mm好ましくは約0.2mm〜約2.0mmのもの
が用いられる。これらの熱可塑性樹脂シートは１
枚又は２枚以上重ね合せて用いることができる。 ガラス繊維は連続したストランドを積重してマ
ツト状にしたいわゆるスワールマツトとして、お
よびこのように積重されたストランドを無数に針
打ちして絡ませた針打ちマツトとして用いられ
る。ストランドとは、ガラス単繊維を複数本、例
えば20〜2000本束ねたものであり、このガラス単
繊維の繊維径は製品の使用目的に応じ、種々変え
ることができる。繊維径は通常5μ〜25μのものが
入手が容易であり好しく用いられる。 ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シートは、通常厚
味１〜５mm、幅約800〜1500mmのものが多く、厚
味不揃いとして切離される両端耳部幅は約20mm〜
150mmとなるのが一般的である。 本発明方法では、通常ガラス繊維マツト２層を
外側から挾む２層の熱可塑性樹脂シートおよび内
側から押出機により押出された１層の熱可塑性樹
脂シートで挾まれる様にして２本の連続ベルト間
で加圧加熱し、次いで加圧冷却される。 ガラス繊維強化樹脂シートの両端耳部は、後続
して設置される回転刃間で切り離される。両端耳
部は粉砕機で粉砕される。 押出機へ投入される熱可塑性樹脂ペレツトと両
端耳部の粉砕物が混合され押出機先端のダイから
押出シートとして押出される。 本発明方法では、両端耳部の帯状体は熱可塑性
樹脂により固化されたシートであるため、粉砕方
式は衝撃破壊方式によるものよりも、発熱をおさ
え、ガラス繊維の毛羽立ちを押える点で回転する
刃と固定する刃がかみ合される剪断方式の粉砕機
が好しく又、強化材として含有されているガラス
繊維マツトの摩耗作用を考慮して、刃は超硬素材
を用いたものが推奨される。 本発明方法では、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂
シートの両端耳部の粉砕物は、押出層として熱可
塑性樹脂ペレツトに混合して用いられるため、混
合効率をあげムラをなくすために、所定の粒度に
揃える方が好しい。それ故、粉砕機の下部に約５
〜10mmφの無数の穴の開けられたあみを取付けこ
の目を通過した粉砕物を使用するといつた簡略的
方法をとることで充分である。樹脂ペレツトに混
合される粉砕物の粒度はその50％以上が10mm以下
になるように調節する。 ただしあまり粒度が小さすぎるとガラス繊維の
補強効果がなくなるので、その90％以上が２mm以
上になるようにすることが好ましい。 又、更に粉砕物の搬送に当つて、空気搬送方式
をとることにより、ふるい目の通りが良くなり、
粉砕効率も上昇する。 粉砕物は、製品のガラス繊維強化熱可塑性樹脂
シートとほぼ同じ素材構成比率を有している。そ
の為、本発明方法では押出層となつてリサイクル
されるガラス繊維含有分をあらかじめ計算に入
れ、最終製品のガラス繊維含有割合から逆算した
ガラス繊維マツト単重を計算し、調整をはかる必
要がある。 適当な配合比率及びガラス繊維マツト単重条件
の選定は当業者が繰返し実験をすることにより容
易に決定することができる。 本発明方法は、ガラス繊維強化熱可塑性シート
の積層化装置に付属した押出機が設置された製造
工程においてガラス繊維強化樹脂シートの両端耳
部の粉砕粉を押出層に混入再使用するものであ
る。押出機を積層化工程で用いない場合では製造
工程におけるリサイクルは望めない。熱可塑性樹
脂シートのみの単独製造ラインに粉砕物を支給し
て、リサイクルの効果をねらうことは容易に行い
うる。しかしながら、この場合加熱された押出シ
ートを一旦冷却して熱可塑性樹脂シートをつく
り、又積層化装置で加熱溶融してガラス繊維マツ
トと含浸シート化するため熱効率上でも中間品の
搬送においても効率的とはいえない。 本発明において使用される粉砕物の中のガラス
繊維は粉砕により、短かくなりその長さ分布がお
よそ10mm以下の領域に入る。 ガラス繊維の強化材としての機能を左右する因
子の一つにガラス繊維の長さがあり、一般的に長
い繊維程その強化機能が秀れていることは衆知の
事実である。 本発明者は、粉砕物として混入再使用するガラ
ス繊維の短繊維分の比率が、混入再使用しないも
のと比し増すことによる特性低下を懸念し検討し
た結果、本発明方法によるガラス繊維強化熱可塑
性樹脂シートの製造態様においては、特性変化は
むしろ有利となることを見出した。 本発明方法で用いられる強化材としてのガラス
繊維マツトは、通常ランダム配向して集積されマ
ツト化されたものであり樹脂とマツトからなるガ
ラス繊維強化樹脂の固体シートの幅方向の約３〜
10％に相当する両端耳部から粉砕物として再使用
されるガラス繊維割合は全体のガラス繊維量のお
よそ３〜10％に相当し、該ガラスマツトの隙間を
適当に埋めむしろガラス繊維強化熱可塑性樹脂シ
ート中のガラス繊維含有率分布を均質化するため
短繊維分混入にもかかわらず、強度特性が若干向
上したものと解される。 即ち、スワールマツトや針打ちマツトは長いガ
ラス繊維より成るか又は長いガラス繊維を主体と
するものであるから、後述する第２図のリブ３
５，３６等の小片状の部分を有する成形品を成形
する場合には、成形時にガラス繊維が該小片状の
部分に入り込みにくい。そのため、従来の樹脂シ
ートを用いて成形すると、該小片状部分はガラス
繊維充填率の低い低強度のものとなる。 これに対し、本発明方法で製造される樹脂シー
トにおいては、耳部の粉砕物がリサイクルされて
混入されるから、粉砕により生じた該粉砕物中の
短いガラス繊維が樹脂シート中に相当量含有され
ている。この短いガラス繊維は、成形時に上記の
リブ等の小片状部分にも容易に入り込むことがで
きる。そのため、耳部を粉砕してリサイクルする
ことを行なわずに製造された樹脂シートに比べ、
本発明方法で製造される樹脂シートは、これを用
いると複雑ないし異形形状の成形品についても、
細部まで高強度の高品質品の成形が可能となるの
である。 又、本発明者は粉砕物を混入再使用して押出層
とした熱可塑性樹脂シート中の混入ガラス繊維再
配向特性も調査した。該シートは押出方向、幅方
向に再配向による差があることが判明したが、ガ
ラス繊維マツトと熱可塑性樹脂シートとを加圧加
熱し、加圧冷却する積層化工程を通すことでこの
再配向による特性差が消滅し、何ら得られる製品
に影響を残さないことを見出した。 本発明方法によれば、以上の詳述で明らかな如
く、原材料の有効活用による省資源、省エネルギ
ーが達成され又得られる製品としてのガラス繊維
樹脂シートの物性も損なわれないばかりか、より
均質な品質向上品とすることができ、産業廃棄物
等の発生もおさえられる。 以下、本発明における実施態様について図面に
従つて詳述する。 第１図は本発明によりガラス繊維強化熱可塑性
樹脂シートが製造される態様を示している。第１
図において１，１′はガラス繊維の針打ちマツト
であり、２，２′は巻きとられたロール状物から
供給される熱可塑性樹脂シート、３は熱可塑性樹
脂及び回収粉砕物の混合押出シートである。 図示例では、２枚の熱可塑性樹脂シート２，
２′の内側に２枚のガラス繊維マツト１，１′が位
置しこのガラス繊維マツト１，１′の間に１層の
該混合押出シートが位置し、これら５層が合せら
れてなる挾持物６は連続したベルト７，７′間に
挾持される。該挾持物６は連続したベルト間に挾
持されたまま移行し数対の相対向して設置される
ロール８，８′間で該ベルト７，７′を介して加圧
加熱される。熱可塑性樹脂シート２，２′とガラ
ス繊維マツト１，１′及び熱可塑性樹脂と回収粉
砕物の混合押出シート３から構成される挾持物６
は、加圧加熱を受け、先ず樹脂が溶融し、ガラス
繊維マツト中に含浸する。溶融含浸状態にある該
挾持物６は、ベルト７，７′間に挾持されたまま
所定間隔に設定された数対の相対向して設置され
るロール９，９′間に移行され、この間でベルト
を介して加圧冷却される。該樹脂はガラス繊維マ
ツト中に含浸された状態のまま固化される。 加圧冷却により固化されたガラス繊維強化熱可
塑性樹脂シート１０は、熱膨張差により容易にベ
ルトから離反し、ベルトが駆動ドラムに沿つて曲
げられる点で完全に分離する。該樹脂シート１０
は、支持ロール上を後方へ送られ、耳切断カツタ
ー１１で両端耳部１２をおとされ、中央部は剪断
刃１３で所定長さに剪断されて製品１４となる。
該両端耳部１２は、超硬刃を装着した回転刃と固
定刃で剪断粉砕する方式の粉砕機１５に送られ粉
砕され下方に設置されるフイル板で粒度を揃え、
粉砕物１６とされブロワー１８により、案内管１
７中を粉体輸送される。該粉砕物１６は、粉砕品
ホツパー１９内に一旦貯蔵され、秤量機２０を径
て、混合機２１へ移送され別途熱可塑性樹脂ペレ
ツトサイロ２３からペレツトホツパー１９′、秤
量機２０′を径て混合機２１へ移送される該熱可
塑性樹脂ペレツトと混合されて、押出機４に付属
される押出機ホツパー２２へ供給される。該混合
物は押出機４の先端に取付けたＴダイ５から熱可
塑性樹脂及び回収粉砕物の混合押出層としてシー
ト状に押出される。 第１図を用いて本発明をその１実施態様に関し
て説明したが、本発明の製造方法が積層物の組合
せ方、各構成物の数に何らの限定も有さないこと
は理解されよう。 実施例 第１図に示されるようなガラス繊維強化熱可塑
性樹脂シート積層化装置のスチール製ベルト間に
幅1200mm、平均厚味0.5mmのポリプロピレン樹脂
シート２層と、各シート間に幅1200mm、単位面積
当りの重量900gr／m²の硝子繊維マツト２層と各
マツト間に押出機先端にとりつけたＴダイから押
出される幅1200mmの押出樹脂層１層からなる合計
５層の積層物を重ね供給した。 該押出樹脂層の構成は、初めポリプロピレン樹
脂ペレツトのみとし、平均厚味2.0mmとなるよう
調節した。 合計５層からなる樹脂シート及びガラス繊維マ
ツトの積層物は、２本のスチールベルト間に挾持
され速度２ｍ／分で、硝子繊維強化熱可塑性樹脂
シート積層化装置を通過した。 この間、該積層物は加熱下で加圧されポリプロ
ピレン樹脂は溶融して硝子繊維マツト中に含浸
し、次いで加圧されつつ冷却された。 該積層化装置を通過して製造されたガラス繊維
強化熱可塑性樹脂シートは幅1.0ｍになる様両端
耳部を切断し、後続設置した剪断機で一定長に切
断して製品とし、両端耳部は粉砕機へ連続して供
給し10mm以下の一定粒度に粉砕した。 該粉砕物は、空気輸送により粉砕物ホツパーへ
輸送し貯蔵し、およそホツパーの半分量集められ
た時点で押出機への原料供給条件を変更した。即
ち、ポリプロピレン樹脂ペレツトと粉砕物の混合
割合を３：１になるよう各秤量機にて秤量供給し
混合機中で均質に混合し押出機ホツパーへ供給し
た。 次いで、押出条件及び供給ガラス繊維マツトの
それぞれ押出層の平均厚味が2.1mm、ガラス繊維
マツトの平均単重が800gr／m²となる様変更した。 条件変更後の連続したガラス繊維強化熱可塑性
樹脂シート製造において、粉砕物ホツパー内の粉
砕物は極くわずか増量する気配があつたが、特に
運転に際して支障をきたすことはなかつた。得ら
れたガラス繊維強化熱可塑性シートの表面外観
は、全幅に亘り均一であり押出層がポリプロピレ
ン樹脂単独の場合の物性をＡ、ポリプロピレン樹
脂ペレツトと粉砕物の混合割合を３：１とした場
合の物性Ｂとして比較すると表１の結果が得られ
た。 次に、ポリプロピレン樹脂ペレツトと粉砕物の
混合率をそれぞれ９：１及び８：２としたこと以
外は上記と同様にしてガラス繊維強化熱可塑性樹
脂シートを製造した。そして、これら２種の樹脂
シート及び上記の粉砕物混入なしの樹脂シートの
合計３種の樹脂シート（シート中のガラス繊維と
ポリプロピレンとの重量比は３種のシートとも
40：60）を用い、第２図に示す形状の成形品３０
を、金型を用いた加熱プレス成形法により成形し
た。 該成形品３０は長方形状の浅箱状のものであ
り、四周にフランジ３１，３２，３３，３４が立
設され、相対向する長辺フランジ３１，３３から
は短いリブ３５と、これらフランジ３１，３３を
橋絡する長いリブ３６とが延設されている。ま
た、該箱状成形品３０の底面からはボス３７，３
８，３９が突設されている。前記リブ３６の中央
部分３６ａは、その両側の部分３６ｂ，３６ｃよ
りもやや肉厚となつている。なお、該成形品３０
の寸法は長辺250mm、短辺150mm、高さ35mmであ
り、リブ３６の肉厚は中央部分３６ａで12mm、そ
の両側部分３６ｂで６mm、同３６ｃで３mmであ
る。 このリブ３６の中央部分３６ａから第３図に示
す如く50mm×19.5mm×11.8mmの大きさの試料片４
０を切り出し、３点曲げ強度を測定すると共に、
灰化法により該試料片中のガラス繊維充填率を測
定した。 これらの測定結果を第２表に示す。

【表】

【表】 第２表より、本発明方法に従つて製造された樹
脂シートを用いているNo.2、３では、No.1のも
のに比べガラス繊維充填率が高く、曲げ強度も著
しく高いことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るガラス繊維強化熱可塑

【表】 性樹脂シートの製造方法の態例の態様を例示した
側面図である。第２図は熱可塑性樹脂シートを用
いた成形品の斜視図である。第３図は試料片４０
の斜視図である。 １，１′：ガラス繊維マツト、２，２′：熱可塑
性樹脂シート、３：押出層、７，７′：スチール
ベルト、８，８′：加熱加圧域、９，９′：冷却加
圧域、１０：ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト、１１：耳カツター、１２：両端耳部、１５：
粉砕機、２１：混合機、２２：押出機ホツパー、
５：Ｔダイ、４：押出機、２３：熱可塑性樹脂ペ
レツトホツパー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ すくなくとも１枚のガラス繊維マツトと、少
   なくとも一層が樹脂ペレツトから押出機を介して
   押出されたものである少なくとも１枚の熱可塑性
   樹脂シートを、重ね合せて積層化装置の加熱加圧
   帯域に供給し、樹脂層を溶融状態で加圧して、マ
   ツトを樹脂で十分湿らせ、ついで前記加熱加圧帯
   域につづく冷却加圧帯域において、樹脂とマツト
   に圧力を加えつつ樹脂を固化して、樹脂とマツト
   からなるガラス繊維強化樹脂の固体シートを取り
   出し両端耳部を切り離し、ガラス繊維強化樹脂シ
   ートを製造する方法において、 前記ガラス繊維マツトはスワールマツト又は針
   打ちマツトであり、かつ、前記の切り離した両端
   耳部を粉砕し、この粉砕物を、その50％以上が10
   mm以下となるように粒度コントロールして樹脂ペ
   レツトに混入して押出層として再使用することを
   特徴とするガラス繊維強化熱可塑性樹脂シートの
   製造方法。 ２ 両端耳部の粉砕物の粒度をその90％以上が２
   mm以上になるようにコントロールして樹脂ペレツ
   トに混入する特許請求範囲１に記載のガラス繊維
   強化熱可塑性樹脂シートの製造方法。