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JP2002129035A - 繊維複合熱可塑性樹脂 - Google Patents

繊維複合熱可塑性樹脂

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Publication number
JP2002129035A
JP2002129035A JP2000327743A JP2000327743A JP2002129035A JP 2002129035 A JP2002129035 A JP 2002129035A JP 2000327743 A JP2000327743 A JP 2000327743A JP 2000327743 A JP2000327743 A JP 2000327743A JP 2002129035 A JP2002129035 A JP 2002129035A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermoplastic resin
fiber
fibers
short
organic fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000327743A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Nakai
隆 中井
Sadao Yabu
貞男 薮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000327743A priority Critical patent/JP2002129035A/ja
Publication of JP2002129035A publication Critical patent/JP2002129035A/ja
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂の強度を向上させることがで
き、しかもリサイクルが容易となる繊維複合熱可塑性樹
脂を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維とを
混在させることにより複合させて成る。強度や耐熱変形
性に優れるものであり、また、再資源化(マテリアルリ
サイクル)や燃料としての再利用化(サーマルリサイク
ル)を容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維により補強さ
れ、かつ耐熱変形性に優れ、しかもリサイクルが容易な
繊維複合熱可塑性樹脂に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂の強度、耐熱変形性
等の物性を改善するためには、ガラス繊維や炭素繊維と
いった無機系の繊維との複合化を行うことが主流であっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱可塑性樹脂
に無機系の繊維を分散し、成形する過程において、無機
系繊維の破損や樹脂と繊維との界面剥離の発生等が生
じ、強度や耐熱変形性を改善することが困難であった。
【0004】また、従来のように熱可塑性樹脂と無機系
の繊維とを複合化させている場合は、有機物と無機物の
複合物であるためリサイクルが困難であった。
【0005】更に、従来の熱可塑性樹脂と繊維との複合
体では繊維の配向性を制御していないため、強度や耐熱
変形には方向性がなく、どの方向にも均一であった。こ
のような性質の場合、熱可塑性樹脂を縦横比が極端に違
う長方体状等の成形体として成形した場合は長手方向で
の熱変形量が極端に大きくなるものであった。
【0006】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、熱可塑性樹脂の強度を向上させることができ、し
かもリサイクルが容易となる繊維複合熱可塑性樹脂を提
供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
繊維複合熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂と短繊維状の有
機繊維とを混在させることにより複合させて成ることを
特徴とするものである。
【0008】また請求項2の発明は、請求項1の構成に
加えて、押出成形にて成形することにより短繊維状の有
機繊維を一方向に配向させて成ることを特徴とするもの
である。
【0009】また請求項3の発明は、請求項1又は2の
構成に加えて、熱可塑性樹脂と複数本の短繊維状の有機
繊維を撚りあわせたものとを混在させて成ることを特徴
とするものである。
【0010】また請求項4の発明は、請求項1乃至3の
いずれかの構成に加えて、短繊維状の有機繊維として、
熱可塑性樹脂よりも線膨脹係数が小さいものを用いて成
ることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0012】本発明では、熱可塑性樹脂と短繊維状の有
機繊維とを、ニーダー等の混練機を用いて混練するなど
して混在させることにより複合させ、熱可塑性樹脂中に
短繊維状の有機繊維を分散させることにより、強度や耐
熱変形性に優れた繊維複合熱可塑性樹脂を得ることがで
きるものである。また、この繊維複合熱可塑性樹脂は無
機系材料を含まないため、従来の熱可塑性樹脂とガラス
繊維等の無機物との複合系とは異なり、燃料として再利
用化(サーマルリサイクル)しても焼却残渣が発生しな
いものである。更に、この繊維複合熱可塑性樹脂を加熱
することにより熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維とを
共に溶融させることができ、このため他の成形品に再生
することが容易なものであって、再資源化(マテリアル
リサイクル)が容易なものである。
【0013】熱可塑性樹脂としては、特に限定されるも
のではないが、例えばポリ塩化ビニル系樹脂、ABS
(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)系樹脂、
アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン
系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
カーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリウレ
タン系樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単
独で用いることができるほか、二種以上をブレンドする
などしたポリマーアロイ状にして使用することもでき
る。
【0014】短繊維状の有機繊維としては、その長さは
特に限定されないが、ベース樹脂である熱可塑性樹脂へ
の分散性を考慮すると、24mm以下のものが好まし
く、更に好ましくは12mm以下とするものであり、ま
たこの長さの下限は1mmとすることが好ましい。また
その繊維径は10μm〜1mmの範囲とすることが好ま
しい。
【0015】またこの短繊維状の有機繊維としては、柔
軟性に富み、かつ高い強度を有するもの用いると、熱可
塑性樹脂と短繊維状の有機繊維とをニーダー等の混練機
で混練する場合に有機繊維に破損が生じることを防ぐこ
とができる。
【0016】このような有機繊維としては、特に限定さ
れるものではないが、例えばポリエステル繊維、ポリア
ミド繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、アラミド繊
維、ポリエチレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維等の合成繊
維、レーヨン繊維等の半合成繊維、絹、綿、ウール、パ
ルプ等の天然繊維を挙げることができる。
【0017】このような短繊維状の有機繊維として、ベ
ース樹脂である熱可塑性樹脂よりも線膨脹係数が小さい
ものを用いると、繊維複合熱可塑性樹脂の耐熱変形性を
更に向上することができる。この場合は、好ましくは熱
可塑性樹脂の線膨脹係数に対して短繊維状の有機繊維の
線膨脹係数が50%以下のものを用いることが好まし
い。このような熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維との
組み合わせは、後述の実施例の欄に挙げている。
【0018】また、この短繊維状の有機繊維を用いるに
あたっては、複数本の短繊維状の有機繊維を撚りあわせ
て撚糸状としたものを熱可塑性樹脂中に分散させること
が好ましい。このようにすると、短繊維状の有機繊維が
ベース樹脂である熱可塑性樹脂中に分散された状態にお
いて、熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維との接触面積
が大きくなると共に熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維
との界面の形状が複雑なものとなって、熱可塑性樹脂と
短繊維状の有機繊維との密着性が向上し、これにより繊
維複合熱可塑性樹脂の強度と耐熱変形性とが更に向上す
るものである。
【0019】繊維複合熱可塑性樹脂中における短繊維状
の有機繊維の含有量は特に限定されないが、要求される
強度や耐熱変形性に応じて、1%〜50%の範囲で適宜
設定することができ、この範囲において強度や耐熱変形
性に優れた繊維複合熱可塑性樹脂が得られる。
【0020】上記のような熱可塑性樹脂と短繊維状の有
機繊維とからなる繊維複合熱可塑性樹脂は、用途に応じ
た適宜の形状を有する成形体として得ることができる。
【0021】繊維複合熱可塑性樹脂を成形するにあたっ
ては、適宜の成形法を用いることができるが、特に押出
成形法を用いると、短繊維状の有機繊維を成形時の押し
出し方向に沿って一方向に配向させることができ、成形
体の押し出し方向に沿った方向の耐熱変形性を向上する
ことができる。特に押出成形によって成形時の押し出し
方向に長い形状を有する成形体を成形するようにする
と、繊維複合熱可塑性樹脂中の短繊維状の有機繊維は成
形体の長手方向に配向することとなり、短手方向と比べ
て長手方向の耐熱変形性が高くなる。このため、繊維複
合熱可塑性樹脂を、短手方向の寸法と長手方向の寸法の
寸法比が極端に違う長方体状等の成形体として成形する
場合であっても、短手方向の熱変形量と比べて長手方向
での熱変形量が極端に大きくなることを防止することが
できるものである。
【0022】押出成形を行うにあたっては例えば押出機
の先端にスリット状の開口を形成し、加熱溶融させた繊
維複合熱可塑性樹脂をこのスリット状の開口から押し出
すと共にこの繊維複合熱可塑性樹脂がスリット状の開口
から押し出される際に冷却することにより、押し出し方
向に長い成形体が成形することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。
【0024】(実施例1〜23)熱可塑性樹脂と短繊維
状の有機繊維として、各実施例につき表1に示す組み合
わせを選択し、熱可塑性樹脂を溶融させた状態で、熱可
塑性樹脂100質量部中に短繊維状の有機繊維を10質
量部分散させ、繊維複合熱可塑性樹脂を得た。
【0025】この繊維複合熱可塑性樹脂を溶融状態で幅
200mm、高さ2mmのスリット状の開口から押し出
すと共にこの繊維複合熱可塑性樹脂がスリット状の開口
から押し出される際に冷却することにより、1000×
200×2mmの成形体を得た。
【0026】(比較例1〜7)熱可塑性樹脂として、各
比較例につき表1に示すものを用い、この熱可塑性樹脂
を溶融状態で幅200mm、高さ2mmのスリット状の
開口から押し出すと共にこの熱可塑性樹脂がスリット状
の開口から押し出される際に冷却することにより、10
00×200×2mmの成形体を得た。
【0027】(評価試験)各実施例につき、短繊維状の
有機繊維の配向の様子を光学顕微鏡にて観測したとこ
ろ、50%以上の短繊維状の有機繊維が長手方向に配向
しており、良好な配向性を有していた。
【0028】また各実施例及び比較例につき、JIS
K7113に準拠した成形体の引張強度試験を行った。
【0029】また成形体を恒温室内に配置し、0℃と5
0℃とについてそれぞれ成形体の寸法を測定することに
より、長手方向と短手方向とについてそれぞれ線膨脹係
数を導出した。
【0030】この結果を表1に、各実施例及び比較例に
て用いた熱可塑性樹脂及び有機繊維の詳細を表2に示
す。尚、実施例22のポリエステル撚糸及び実施例23
のポリアミド撚糸は、それぞれポリエステル繊維、ポリ
アミド繊維を繊維径が500μmとなるまで撚りあわせ
たものである。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】上記の表に示すように、同一の熱可塑性樹
脂を用いている場合を比較すると、各実施例では各比較
例よりも優れた引張強度及び耐熱変形性を有するもので
あった。
【0034】また同一の熱可塑性樹脂と有機繊維との組
み合わせを用いている実施例1,22及び実施例2,2
3では、有機繊維を撚りあわせた状態で用いた実施例2
2及び実施例23の方が、より引張強度と耐熱変形性が
向上したものであった。
【0035】更に、各実施例では、長手方向(押し出し
方向)における線膨脹係数が低減されており、長手方向
の熱膨張量が短手方向と比べて極端に大きくならないよ
うになっているものであった。
【0036】
【発明の効果】上記のように本発明の請求項1に係る繊
維複合熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂と短繊維状の有機
繊維とを混在させることにより複合させるため、強度や
耐熱変形性に優れるものであり、また、有機物のみで構
成することができることから再資源化(マテリアルリサ
イクル)や燃料としての再利用化(サーマルリサイク
ル)を容易に行うことができるものである。
【0037】また請求項2の発明は、請求項1の構成に
加えて、押出成形にて成形することにより短繊維状の有
機繊維を一方向に配向させるため、押し出し方向に沿っ
た方向の耐熱変形性を向上することができ、特に押し出
し方向に長い成形体を成形する場合は短手方向と比べて
長手方向の耐熱変形性を高くすることができるものであ
り、長手方向での熱変形量が短手方向と比べて極端に大
きくなることを防止することができるものである。
【0038】また請求項3の発明は、熱可塑性樹脂と複
数本の短繊維状の有機繊維を撚りあわせたものとを混在
させるため、熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維との接
触面積が大きくなると共に熱可塑性樹脂と短繊維状の有
機繊維との界面の形状が複雑なものとなって、熱可塑性
樹脂と短繊維状の有機繊維との密着性が向上し、これに
より繊維複合熱可塑性樹脂の強度と耐熱変形性とを更に
向上することができるものである。
【0039】また請求項4の発明は、請求項1乃至3の
いずれかの構成に加えて、短繊維状の有機繊維として、
熱可塑性樹脂よりも線膨脹係数が小さいものを用いるた
め、耐熱変形性を更に向上することができるものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 7/02 C08K 7/02 // B29K 101:12 B29K 101:12 Fターム(参考) 4F072 AA02 AA08 AB03 AB04 AB05 AB06 AD04 AD05 AD06 AD09 AD12 AD37 AD41 AD43 AD44 AK16 AL01 AL03 4F201 AB25 AG01 AM32 BA01 BC01 BC10 BC13 BC15 BC21 BD04 BD05 BK01 BK14 BK75 BN15 4F207 AB25 AG01 AM32 KA01 KF02 KK52 KL63 KW45 4J002 AB012 AB022 AD002 BB001 BB032 BC021 BD042 BD051 BE032 BG001 BG002 BN151 CB001 CF001 CF002 CG001 CK021 CL001 CL002 CL062 FA042

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂と短繊維状の有機繊維とを
    混在させることにより複合させて成ることを特徴とする
    繊維複合熱可塑性樹脂。
  2. 【請求項2】 押出成形にて成形することにより短繊維
    状の有機繊維を一方向に配向させて成ることを特徴とす
    る請求項1に記載の繊維複合熱可塑性樹脂。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂と複数本の短繊維状の有機
    繊維を撚りあわせたものとを混在させて成ることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の繊維複合熱可塑性樹脂。
  4. 【請求項4】 短繊維状の有機繊維として、熱可塑性樹
    脂よりも線膨脹係数が小さいものを用いて成ることを特
    徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の繊維複合熱
    可塑性樹脂。
JP2000327743A 2000-10-26 2000-10-26 繊維複合熱可塑性樹脂 Withdrawn JP2002129035A (ja)

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Effective date: 20080108