JPH04201412A - 織布強化樹脂複合材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂及び強化繊維を含む成形品の製
造方法及び成形品に関する。

（従来の技術） 繊維強化合成樹脂成形品は多数知られている。

一般には、溶融した合成樹脂中に短い強化繊維を均一に
分散させ、これを射出成形などによって成形する。この
方法では複雑な形状の成形品、大型゛　　の成形品を作
ることが可能である。

強化繊維構造物、たとえば不織布、織布に熱硬化性樹脂
エマルジョンを施与し、加熱硬化することにより、繊維
強化複合材を作ることも知られている。

（発明が解決すべき課題） 本発明は、従来とは異る新しいタイプの織布強化樹脂複
合材及びその製造法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明はまず、繊維強化樹脂複合材において、繊維が織
布の形であり、樹脂が繊維の融点（もしあれば）より低
い温度で溶融する熱可塑性樹脂であり、該樹脂が実質上
空隙の無い連続相マトリックスを構成し、該マトリック
ス中に織布が存し、かつ自体の表面が上記樹脂の薄く層
により被層されている板状の織布強化樹脂複合材である
。

本発明はまた、上記複合材を作る方法において、熱可塑
性樹脂のフィフム一枚と織布一枚とを重ね、又は熱可塑
性樹脂のフィルム二枚以上と織布一枚以上とを交互に重
ね、熱可塑性樹脂の融点以上でかつ強化繊維の融点より
下の温度に加熱して熱可塑性樹脂フィルムを溶融させ、
次に織布の平面の方向に、すなわち織布に対して直角に
圧力をかけることによって該溶融樹脂を織布の目の中に
充填し、続いて冷却することを特徴とする方法である。

また本発明は、上記複合材を作る方法において、溶融し
た熱可塑性樹脂中に織布をくぐらせ、次にスリットを通
過させることによって所定量の樹脂を織布に施与し、つ
づいて織布の平面の方向に圧力をかけることによって該
溶融樹脂を織布の目の中に充填し、次に冷却する′こと
を特徴とする方法である。

更に本発明は、上記複合材を作る方法において、溶融し
た熱可塑性樹脂を織布の片面又は両面にコーティングし
、続いて織布の平面の方向に圧力をかけることによって
該溶融樹脂を織布の目の中に充填し、次に冷却すること
を特徴とする方法である。

最後に本発明は、上記複合材を作る方法において、強化
繊維の織布中に熱可塑性樹脂繊維を織り込み、かかる織
布を該樹脂の融点以上に加熱し、続いて織布の平面の方
向に圧力をかけることによって該樹脂のマトリックス相
を生じさせ、次に冷却することを特徴とする方法である
。

本発明の織布強化樹脂複合材において、熱可塑性樹脂は
織布の目の中に圧入されてマトリックスを形成し、また
織布の表面を薄く被覆している。

一般に、板状複合材の厚さは織布の厚さに支配される。

樹脂の量は、単位面積当りの樹脂量が、織布の目を充填
しかつ織布の表裏を被覆するに十分となるような厚さで
ある。一般に、織布自体は３０〜９０重量％、好ましく
は５０〜８５重量％を占め、残９１０〜１０重量％、好
ましくは１５〜５０重産％が熱可塑性樹脂である。

熱可塑性樹脂は特に限定されないが、たとえばポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル（たとえばポリエ
チレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート
）、芳香族ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル
、ポリアミド、あるいは樹脂アロイたとえば芳香族ポリ
カーボネート／ポリブチレンテレフタレート、ポリフェ
ニレンエーテル／ポリアミドが挙げられる。樹脂は必要
に応じて安定剤、難燃剤、過疎剤、帯電防止剤、顔料、
染料、充填剤などを含んでもよい。

強化繊維は、フィルムの樹脂よりも高い融点をもつか又
は不融性である必要があり、たとえばガラス繊維、炭素
繊維等から選ぶことができる。特にガラス繊維は好まし
い。これらを織る技術自体は公知であり、平織、斜文織
、朱子織、がらみ織など適宜の織組織とすることができ
る。編組織とすることもできるが強化目的の点から好ま
しくない。繊維には表面処理剤、特にカップリング剤を
付与することができる。

本発明の織布強化樹脂複合材は、熱可塑性樹脂から成る
成形品の補強に用いられる。即ち、本発明の織布強化樹
脂複合材の熱可塑性樹脂と相容性の良い熱可塑性樹脂（
好ましくは同一の樹脂）から成る成形体に、該複合材を
含有させて一体成形する。たとえば、圧縮成形において
金型表面に織布強化樹脂複合材を置き、その上に、樹脂
を仕込む、又は逆の順に行うことによって、表面が織布
で強化された成形品が得られる。

繊維強化複合体において、強化繊維を成形品中に均一に
分布させるのではなく、応力がかかりやすい個所、特に
成形品の表面近傍に強化繊維を屑材させることが考えら
れる。これは、通常金型中に先ず強化繊維を配し、次に
合成樹脂を挿入した後に加圧加熱することにより行うこ
とができる。

しかし、この方法では、強化繊維を成形品の所望の個所
に所望の配向で配することが困難である。

特に大きな欠点は、強化繊維が成形品の表面に浮き出て
しまったり、あるいは逆に強化繊維が成形品の奥の方に
入ってしまったりしがちなことである。上記の問題点は
、複雑な形の大型の成形品を作る場合に特に顕著になる
。しかし本発明の板状の織布複合材を適宜の形状に予め
切断及び変形しておけば、上記の問題が解決される。

また、本発明の複合材においてはマトリックスが熱可塑
性樹脂であり、該樹脂の種類を成形品本体の樹脂と相容
性が良いように選んでおけば、成形品表面の強化材が剥
離することがなく、優れた強化効果が得られる。

本発明の織布強化樹脂複合材の製造法について述べる。

まず、第一の方法においては、熱塑性樹脂のフィルムと
該熱可塑性樹脂よりも高い融点を持つ強化繊維または不
融性の強化繊維より成る織布とを重ね、熱可塑性樹脂の
融点以上でかつ強化繊維の融点くもしあれば）より下の
温度に加熱して熱可塑性樹脂フィルムを溶融させ、次に
織布の平面の方向に圧力をかけることによって該溶融樹
脂を織布の繊維間に充填し、続いて冷却することにより
、熱可塑性樹脂より成るマトリックス中に織布が存在し
かつ自体の表面が熱可塑性樹脂の薄く層により被覆され
ている板状複合材として作られる。

一枚の織布と一枚の樹脂フィルムを重ね、十分に樹脂を
溶融させかつ十分に高い圧力で押圧すれば、樹脂は織布
の反対側にまで達し、表と裏がほぼ同じ板状複合材が得
られる。しかし、表と裏の樹脂量が同じである必要は必
ずしもない。あるいは、一枚以上の織布を二枚以上の熱
可塑性樹脂フィルムでサンドイッチ状にはさんで加熱・
押圧してもよい。

上記の板状複合材は必ずしも平らでなくともよく、後述
のようにこれを配する成形品表面の形に合致して湾曲し
ていてもよい。しかし、平らなものを用いても、後述の
成形工程で容易に変形できる。

第二の方法においては溶融した熱可塑性樹脂の浴に織布
をくぐらせ、次にスリットを通過させることによって所
定量の樹脂を織布に施与する。スリットを浴の底に設け
、織布を上から下へ通すことができる。あるいはスリッ
トは、浴の上に設けた二つのエツジ又はロールから成る
ことができる。

続いて、ｗＡ布は加圧、冷却される。

第三の方法においては、溶融した熱可塑性樹脂を織布の
片面又は両面にコーティングする。これには押出機を用
いることができ、両面コーティングの場合には織布を垂
直に上から下へ走らせなからダイを通過させる方法が好
ましい。続いて加圧及び冷却が行われる。

第四の方法においては、強化用の繊維から成る織布を織
る際に、熱可塑性樹脂からなる繊維を織り込んでおく。

強化用の繊維は、経糸と緯糸の双方に存在しなければな
らない。後に溶融される熱可塑性樹脂の繊維は、経糸と
緯糸の片方にのみ存在してもよいが、溶融後に実質上空
隙のないマトリックスとなるためには該繊維が十分な密
度で織り込まれている必要がある。この方法においては
、他の方法に比べて熱可塑性樹脂の割合は少い方が好ま
しく、たとえば１５〜４０重量％であるが、これに限定
されない。この第四の方法においては、熱可塑性樹脂が
予め強化繊維の間に存在しているので、強化繊維と熱可
塑性樹脂とを一体化させることがより容易であり、続く
加圧の圧力が比較的小さくてもよい。織布は加圧後に冷
却される。

以下で、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例） １、板上複合材の製造 ガラス長繊維から成る平織布（目付６５５　ｇ　／ｒｒ
ｌ’　）を用意した。ポリプロピレンフィルム（厚さ０
．５、、）のロール二本を用意し、該フィルムを上記ガ
ラス繊維織布の表と裏にサンドイッチ状に重ねながら加
熱炉に連続的に供給し、ポリプロピレンを完全に溶融し
た。炉の出口には対になっている加圧ロール２組があり
、これに織布とフィルムを通した。続けて冷却ロールに
通した後、に得られた硬い板状の複合材を切断した。

出来上った複合材において、ポリプロピレンがガラス繊
維織布の目を完全に埋め込んでおり、更に織布の表面を
薄くポリプロピレンの層が被っていた。表面は全く平ら
ｔ゛あるが、織布の組織が完全に元の通り見え、布の用
であった。

２、利用例 長繊維含有樹脂体であるＡＺｄｅｌ　（登録商標）ＰＭ
　１０４００の成形品を更に強化するために、上記の複
合材を用いた。Ａ　ｚｄｅ　＋はガラス繊維のランダム
マット４０重量％とポリプロピレン６０重１％から成る
厚さ３．７ｍｍの板である。

これを２１０℃の炉中に約３分間おくと、ポリプロピレ
ンが完全に溶け、厚さが３倍程膨れた厚い毛布状になっ
た。また、上記１で作った板状複合材二枚も同じ炉中で
約３分−置き、ポリプロピレンが溶けて表面が光ってい
る軟らかい飴状とした。

約５０℃の圧縮成形金型の下型上に、上記の軟らかくな
った板状複合材を素早く置いた。次に、上記の加熱して
膨れた長繊維含有樹脂体を素早く、しかし注意深く炉か
ら取出して、上記板状複合材の上に置いた。これを合計
四枚重ねた。なお、膨れた長繊維含有樹脂体の下二枚は
、下型の水平部よりやや小さく、上二枚は、それより更
に小さい。

この上に更に別の軟らかくなった板状複合材を被せた。

この手作業は、温度低下を防ぐなめに素早＜１０数秒で
行なった。なお、型に入れる材料の量は、キャビティ容
積から概算で決め、あとは試行錯誤で調節する。

次に、油圧プレスに接続された上型を降下させ、接触直
前から２０重ｗｎ／秒の速度で降下させ、１２重ｇ／−
の圧力で締めた。所定の位置まで下るとリミットスイッ
チにより上型は停止する。この状態で金型温調装置によ
り冷却した後に型を開き、成形品を取出した。

成形品の表と裏には織布が見え、しかし織布は薄く樹脂
層で被われており、織布の端で凹凸は無かった。

原料の板状複合材、長繊維含有樹脂体のみから成形した
比較品、及び本発明の成形品の特性を測定した。結果を
下記に示す。

引張強度　（ｋｇ／Ｊ＞　　　２５００　　９８０　　
１５００引張弾性率（嘘／ａ＆）　　２２００００　５
９７００　１０００００曲げ弾性率（ｋｇ／ａ（）　　
１４ｏｏ０ｏ　　５６２００　　９ｏ００゜出　願　人
二　　日本ジ−イープラスチックス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維強化樹脂複合材において、繊維が織布の形であ
   り、樹脂が繊維の融点（もしあれば）より低い温度で溶
   融する熱可塑性樹脂であり、該樹脂が実質上空隙の無い
   連続相マトリックスを構成し、該マトリックス中に織布
   が存し、かつ自体の表面が上記樹脂の薄く層により被層
   されている板状の織布強化樹脂複合材。 ２、請求項１記載の複合材を作る方法において、熱可塑
   性樹脂のフィフム一枚と織布一枚とを重ね、又は熱可塑
   性樹脂のフィルム二枚以上と織布一枚以上とを交互に重
   ね、熱可塑性樹脂の融点以上でかつ強化繊維の融点より
   下の温度に加熱して熱可塑性樹脂フィルムを溶融させ、
   次に織布の平面の方向に圧力をかけることによって該溶
   融樹脂を織布の目の中に充填し、続いて冷却することを
   特徴とする方法。 ３、請求項１記載の複合材を作る方法において、溶融し
   た熱可塑性樹脂中に織布をくぐらせ、次にスリットを通
   過させることによって所定量の樹脂を織布に施与し、つ
   づいて織布の平面の方向に圧力をかけることによって該
   溶融樹脂を織布の目の中に充填し、次に冷却することを
   特徴とする方法。 ４、請求項１記載の複合材を作る方法において、溶融し
   た熱可塑性樹脂を織布の片面又は両面にコーティングし
   、続いて織布の平面の方向に圧力をかけることによって
   該溶融樹脂を織布の目の中に充填し、次に冷却すること
   を特徴とする方法。 ５、請求項１記載の複合材を作る方法において、強化繊
   維の織布中に熱可塑性樹脂繊維を織り込み、かかる織布
   を該樹脂の融点以上に加熱し、続いて織布の平面の方向
   に圧力をかけることによって該樹脂のマトリックス相を
   生じさせ、次に冷却することを特徴とする方法。