JP2721820B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂積層体 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂積層体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維補強材で強化
された繊維強化熱可塑性樹脂積層体、とくに熱成形が可
能であり、自動車内装用芯材、シートシェル、バンパー
ビーム等に使用される繊維強化熱可塑性樹脂積層体に関
する。
された繊維強化熱可塑性樹脂積層体、とくに熱成形が可
能であり、自動車内装用芯材、シートシェル、バンパー
ビーム等に使用される繊維強化熱可塑性樹脂積層体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、繊維補強材で強化された熱可塑性
樹脂成形体は種々知られている。例えば、熱可塑性樹脂
を、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維、あるいは
アラミド繊維等の有機繊維を補強材として強化した樹脂
成形体が公知である。
樹脂成形体は種々知られている。例えば、熱可塑性樹脂
を、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維、あるいは
アラミド繊維等の有機繊維を補強材として強化した樹脂
成形体が公知である。
【０００３】また、これらの樹脂成形体において、その
物理的強度を一層高める目的から、補強材として長繊維
を用いたものも知られている。かかる成形体としては、
例えば、成形素材として、樹脂シートと長繊維からなる
不織布状の補強材とを用い、これらを加圧積層したいわ
ゆるスタンパブルシートを加熱後金型で賦形したもので
ある。ところが、スタンパブルシートによる成形体は上
記熱成形が可能ではあるものの、得られた樹脂成形体の
物理的強度が必ずしも充分なものではない。即ち、樹脂
成形体の剛性は不織布状補強材の含有量を増すことによ
りある程度改善されるが、その場合でも引張強度は改善
されない。さらに、スタンパブルシートによる成形体
は、表面の平滑性が悪く、繊維が成形体の表面に浮き上
り外観品質が向上しないという問題がある。さらにま
た、スタンパブルシートを用いる熱成形は、樹脂を繊維
に含浸させる目的から、スタンピング法のような比較的
高圧のプレス成形を必要とするという難点がある。
物理的強度を一層高める目的から、補強材として長繊維
を用いたものも知られている。かかる成形体としては、
例えば、成形素材として、樹脂シートと長繊維からなる
不織布状の補強材とを用い、これらを加圧積層したいわ
ゆるスタンパブルシートを加熱後金型で賦形したもので
ある。ところが、スタンパブルシートによる成形体は上
記熱成形が可能ではあるものの、得られた樹脂成形体の
物理的強度が必ずしも充分なものではない。即ち、樹脂
成形体の剛性は不織布状補強材の含有量を増すことによ
りある程度改善されるが、その場合でも引張強度は改善
されない。さらに、スタンパブルシートによる成形体
は、表面の平滑性が悪く、繊維が成形体の表面に浮き上
り外観品質が向上しないという問題がある。さらにま
た、スタンパブルシートを用いる熱成形は、樹脂を繊維
に含浸させる目的から、スタンピング法のような比較的
高圧のプレス成形を必要とするという難点がある。
【０００４】また、成形体の成形素材として、樹脂シー
トと連続繊維からなる織布状の補強材との複合体を用い
て、これを加熱後金型で賦形するというものがある。し
かし、このような複合体からなる成形素材では、なるほ
ど樹脂成形体の物理的強度の向上は期待されるものの、
補強材の変形自由度が小さいために、成形の際に成形素
材にしわを生じたり、破れを起こすなど、従来から知ら
れる通常の熱成形では成形できず、例えばプレス成形に
おける雌雄の金型の接合面に設けられた突起部と係入部
とによって成形素材を拘束したり（特開平５−２６９７
５２）、あるいは成形素材にこれをクランプするフレー
ム部の繊維拘束ピンを突き刺し、成形素材の変形に応じ
てこれを拘束する（特開平４−１７６６３０、特開平４
−１７６６３１）というような、特殊な手段を採用せざ
るを得ないのが現状である。
トと連続繊維からなる織布状の補強材との複合体を用い
て、これを加熱後金型で賦形するというものがある。し
かし、このような複合体からなる成形素材では、なるほ
ど樹脂成形体の物理的強度の向上は期待されるものの、
補強材の変形自由度が小さいために、成形の際に成形素
材にしわを生じたり、破れを起こすなど、従来から知ら
れる通常の熱成形では成形できず、例えばプレス成形に
おける雌雄の金型の接合面に設けられた突起部と係入部
とによって成形素材を拘束したり（特開平５−２６９７
５２）、あるいは成形素材にこれをクランプするフレー
ム部の繊維拘束ピンを突き刺し、成形素材の変形に応じ
てこれを拘束する（特開平４−１７６６３０、特開平４
−１７６６３１）というような、特殊な手段を採用せざ
るを得ないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術を背景にしてなされたもので、通常の熱成形
法を適用することが可能であり、しかも剛性、引張り強
度、および耐衝撃性などの物理的強度が高く、外観品質
の優れた樹脂成形体を得ることができる、繊維強化熱可
塑性樹脂積層体を提供することを目的とするものであ
る。
な従来技術を背景にしてなされたもので、通常の熱成形
法を適用することが可能であり、しかも剛性、引張り強
度、および耐衝撃性などの物理的強度が高く、外観品質
の優れた樹脂成形体を得ることができる、繊維強化熱可
塑性樹脂積層体を提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、少なくとも織布状の繊維補強材１種以
上を用い、これを熱可塑性の樹脂シートと積層する際の
補強材と樹脂との位置的及び量的関係に着目し、これを
ある一定の条件範囲内に設定すれば、通常の熱成形が可
能であり、しかも剛性、引張り強度、および耐衝撃性な
どの物理的強度が高く、外観品質の優れた樹脂成形体を
得ることができることを見出し完成したものである。
達成するために、少なくとも織布状の繊維補強材１種以
上を用い、これを熱可塑性の樹脂シートと積層する際の
補強材と樹脂との位置的及び量的関係に着目し、これを
ある一定の条件範囲内に設定すれば、通常の熱成形が可
能であり、しかも剛性、引張り強度、および耐衝撃性な
どの物理的強度が高く、外観品質の優れた樹脂成形体を
得ることができることを見出し完成したものである。
【０００７】すなわち、本発明は、樹脂基板の上下対称
位置に、少なくとも１層以上の織布状の繊維補強材と、
最外側の樹脂表面層とがそれぞれ重ね合わされ、かつ加
熱加圧一体化された積層体であって、繊維補強材の含有
量が積層体全体の１０〜４０体積％に設定されると共に
積層体の厚さが１．５〜１０mmに設定されてなることを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂積層体を要旨とする。
位置に、少なくとも１層以上の織布状の繊維補強材と、
最外側の樹脂表面層とがそれぞれ重ね合わされ、かつ加
熱加圧一体化された積層体であって、繊維補強材の含有
量が積層体全体の１０〜４０体積％に設定されると共に
積層体の厚さが１．５〜１０mmに設定されてなることを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂積層体を要旨とする。
【０００８】また、請求項２の発明は、上記織布状の繊
維補強材の内側に、さらに少なくとも１層以上の不織布
状の繊維補強材を積層したことを特徴とするものであ
る。
維補強材の内側に、さらに少なくとも１層以上の不織布
状の繊維補強材を積層したことを特徴とするものであ
る。
【０００９】さらにまた、請求項３の発明は、最外層の
樹脂表面層の厚さが０．１〜１．０mmに設定されてなる
ことを特徴とするものである。
樹脂表面層の厚さが０．１〜１．０mmに設定されてなる
ことを特徴とするものである。
【００１０】さらにまた、請求項４の発明は、樹脂基板
の占める割合が積層体全体の１０〜８０体積％に設定さ
れてなることを特徴とするものである。
の占める割合が積層体全体の１０〜８０体積％に設定さ
れてなることを特徴とするものである。
【００１１】本発明において用いられる強化用の繊維補
強材は、材質的にはガラス繊維、カーボン繊維等の無機
繊維、あるいはアラミド繊維等の有機繊維が適用され、
形態的には織布状のものが少なくとも１種以上と、不織
布状のものが選択的に用いられる。
強材は、材質的にはガラス繊維、カーボン繊維等の無機
繊維、あるいはアラミド繊維等の有機繊維が適用され、
形態的には織布状のものが少なくとも１種以上と、不織
布状のものが選択的に用いられる。
【００１２】ここで、織布状の繊維補強材としては、例
えばガラス繊維製のヤーンから織成された平織、朱子
織、綾織等のガラスクロス、あるいはガラス繊維製のロ
ービングから織成されたロービングクロス、さらには編
物が適用される。また、不織布状の繊維補強材として
は、例えばガラス繊維製のチョップトストランドマッ
ト、サーフェーシングマット等の短繊維マット、あるい
はダイヤモンドマット、スワールマット等の長繊維マッ
トが適用され、一般市販のものが適用される。
えばガラス繊維製のヤーンから織成された平織、朱子
織、綾織等のガラスクロス、あるいはガラス繊維製のロ
ービングから織成されたロービングクロス、さらには編
物が適用される。また、不織布状の繊維補強材として
は、例えばガラス繊維製のチョップトストランドマッ
ト、サーフェーシングマット等の短繊維マット、あるい
はダイヤモンドマット、スワールマット等の長繊維マッ
トが適用され、一般市販のものが適用される。
【００１３】なお、前記繊維補強材の繊維径は３〜２４
μｍのものが、また目付け重量が、ガラス繊維の場合に
おいて、織布状のものでは２０〜１０００ｇ／ｍ2 、不
織布状のものでは３００〜１０００ｇ／ｍ2 のものが好
適に用いられる。
μｍのものが、また目付け重量が、ガラス繊維の場合に
おいて、織布状のものでは２０〜１０００ｇ／ｍ2 、不
織布状のものでは３００〜１０００ｇ／ｍ2 のものが好
適に用いられる。
【００１４】つぎに、本発明において、繊維補強材と共
に用いられる熱可塑性樹脂について述べると、熱可塑性
樹脂は、積層体としての構成上、基板用、繊維補強材間
の接着層用および表面層用にそれぞれ用いられる。
に用いられる熱可塑性樹脂について述べると、熱可塑性
樹脂は、積層体としての構成上、基板用、繊維補強材間
の接着層用および表面層用にそれぞれ用いられる。
【００１５】ここに用いられる熱可塑性樹脂の種類とし
ては、熱成形可能な積層体となすために、溶融温度が３
００℃以下のものが好適に用いられ、例えばポリカーボ
ネート、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ，硬質ポリ
塩化ビニル、ポリプロピレン等が好適に適用されるが、
これらに限定されるものではない。ここで、熱可塑性樹
脂として溶融温度が３００℃以下のものを用いる理由
は、本発明の積層体の成形に適用される熱成形法での加
熱温度が、それに通常用いられる遠赤外線ヒータ等の加
熱能力に起因して比較的に低い温度、例えばヒータ温度
が４５０℃程度であること、また高融点の樹脂は一般に
熱成形が難しく、しかも成形サイクルが長くなることな
どの理由による。
ては、熱成形可能な積層体となすために、溶融温度が３
００℃以下のものが好適に用いられ、例えばポリカーボ
ネート、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ，硬質ポリ
塩化ビニル、ポリプロピレン等が好適に適用されるが、
これらに限定されるものではない。ここで、熱可塑性樹
脂として溶融温度が３００℃以下のものを用いる理由
は、本発明の積層体の成形に適用される熱成形法での加
熱温度が、それに通常用いられる遠赤外線ヒータ等の加
熱能力に起因して比較的に低い温度、例えばヒータ温度
が４５０℃程度であること、また高融点の樹脂は一般に
熱成形が難しく、しかも成形サイクルが長くなることな
どの理由による。
【００１６】また、これら熱可塑性樹脂の形態は、主に
シート状またはフィルム状とされたものであるが、それ
が粉末または液体の状態から予め繊維補強材に含浸され
た、いわゆるプリプレグの一部を構成する形態のもので
置き換えられたものであってもよい。さらにまた、基板
用、接着層用および表面層用として、同種の熱可塑性樹
脂に限定されることはなく、積層上例えば層間剥離など
の問題のない限り、異種の熱可塑性樹脂が適用されても
よい。なお、これらのうち基板用については、ソリッド
状のもののほか、積層体の軽量化、断熱性および吸音性
等の性能付与を目的として、発泡性の熱可塑性樹脂を適
用してもよい。ここで、発泡性の熱可塑性樹脂は、積層
前に既に発泡しているものと、積層前は未発泡であるが
積層時に発泡するものをいう。
シート状またはフィルム状とされたものであるが、それ
が粉末または液体の状態から予め繊維補強材に含浸され
た、いわゆるプリプレグの一部を構成する形態のもので
置き換えられたものであってもよい。さらにまた、基板
用、接着層用および表面層用として、同種の熱可塑性樹
脂に限定されることはなく、積層上例えば層間剥離など
の問題のない限り、異種の熱可塑性樹脂が適用されても
よい。なお、これらのうち基板用については、ソリッド
状のもののほか、積層体の軽量化、断熱性および吸音性
等の性能付与を目的として、発泡性の熱可塑性樹脂を適
用してもよい。ここで、発泡性の熱可塑性樹脂は、積層
前に既に発泡しているものと、積層前は未発泡であるが
積層時に発泡するものをいう。
【００１７】ついで、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂積
層体の積層構成を説明する。積層構成は、基本的にはそ
の断面からみて中央に樹脂基板を、樹脂基板の上下対称
位置に樹脂接着層を介して繊維補強材を、さらに最外側
に樹脂表面層をそれぞれ重ね置いて全体を加熱一体化し
た構造とする。このような積層構成をとる第１の理由
は、積層体を熱成形する際に、中央に樹脂基板を存在せ
しめること、及び最外側に樹脂表面層を設けること、さ
らには繊維補強材間に接着樹脂層を介在せしめることに
よって、熱成形時の積層体の変形に伴う繊維補強材自体
及び繊維補強材間のズレを、軟化した樹脂基板、表面樹
脂層、さらには接着樹脂層によって無理なく行わしめる
ためであり、熱成形完了時には所期の変形を樹脂基板及
び各樹脂層の冷却固化によって固定化せしめるためであ
る。また、第２の理由は、樹脂表面層を設けることによ
って、繊維補強材の繊維の表面への浮き上がりを防止
し、かつ成形体の表面の平滑性を得るためである。
層体の積層構成を説明する。積層構成は、基本的にはそ
の断面からみて中央に樹脂基板を、樹脂基板の上下対称
位置に樹脂接着層を介して繊維補強材を、さらに最外側
に樹脂表面層をそれぞれ重ね置いて全体を加熱一体化し
た構造とする。このような積層構成をとる第１の理由
は、積層体を熱成形する際に、中央に樹脂基板を存在せ
しめること、及び最外側に樹脂表面層を設けること、さ
らには繊維補強材間に接着樹脂層を介在せしめることに
よって、熱成形時の積層体の変形に伴う繊維補強材自体
及び繊維補強材間のズレを、軟化した樹脂基板、表面樹
脂層、さらには接着樹脂層によって無理なく行わしめる
ためであり、熱成形完了時には所期の変形を樹脂基板及
び各樹脂層の冷却固化によって固定化せしめるためであ
る。また、第２の理由は、樹脂表面層を設けることによ
って、繊維補強材の繊維の表面への浮き上がりを防止
し、かつ成形体の表面の平滑性を得るためである。
【００１８】繊維補強材は、積層構成をつぎのように変
形して積層することができる。すなわち、一つの積層例
は繊維補強材を１種の織布状の繊維補強材で構成する場
合である。別の構成例は繊維補強材として織布状のもの
を少なくとも１種以上と不織布状のものを少なくとも１
種以上併用する場合である。そして２層以上の隣接する
繊維補強材の間には樹脂接着層を介在させることはいう
までもない。該樹脂接着層は、樹脂基板の上下両側にお
いて隣接する補強材間の積層性を高めるものである。さ
らに別の構成例としては繊維補強材を前記プリプレグと
した場合である。この場合はプリプレグの一部を構成す
る含浸用樹脂は、樹脂基板の一部、樹脂接着層および樹
脂表面層として置き換えることもできる。
形して積層することができる。すなわち、一つの積層例
は繊維補強材を１種の織布状の繊維補強材で構成する場
合である。別の構成例は繊維補強材として織布状のもの
を少なくとも１種以上と不織布状のものを少なくとも１
種以上併用する場合である。そして２層以上の隣接する
繊維補強材の間には樹脂接着層を介在させることはいう
までもない。該樹脂接着層は、樹脂基板の上下両側にお
いて隣接する補強材間の積層性を高めるものである。さ
らに別の構成例としては繊維補強材を前記プリプレグと
した場合である。この場合はプリプレグの一部を構成す
る含浸用樹脂は、樹脂基板の一部、樹脂接着層および樹
脂表面層として置き換えることもできる。
【００１９】ついで、本発明における積層体を構成する
繊維補強材、樹脂基板、樹脂表面層および樹脂接着層に
ついて、その量的関係を以下に述べる。
繊維補強材、樹脂基板、樹脂表面層および樹脂接着層に
ついて、その量的関係を以下に述べる。
【００２０】先ず、本発明における積層体の厚さは、
１．５〜１０mmの範囲とする。１．５mm未満では、熱可
塑性樹脂の絶対量が少なくなり、熱成形時の塑性変形が
不足して、繊維補強材の必要なズレが起こりにくくな
り、繊維補強材に無理な力が掛り、繊維の切れが生じた
り、また成形体のコーナー部分が形状不良となって所期
する成形体が得られないばかりでなく、１．５mm未満と
いう薄板状の積層体についてその表面の平滑性を確保す
るには、熱成形時に高圧力を要するという問題があり、
また例え表面の平滑性が確保できたとしても、薄板状で
あるが故に、実用に耐える剛性、及び耐衝撃性は得られ
ない。また１０mmを超えると、熱成形時において、加熱
の際の厚さ方向における温度分布が不均一になり易く、
良好な外観品質の成形品が得にくい。その上、加熱時間
が長くなり成形コストが増大する。したがって、積層体
の厚さは、１．５〜１０mmの範囲にすべきであり、好適
には２．０〜８．０mmの範囲が採用される。
１．５〜１０mmの範囲とする。１．５mm未満では、熱可
塑性樹脂の絶対量が少なくなり、熱成形時の塑性変形が
不足して、繊維補強材の必要なズレが起こりにくくな
り、繊維補強材に無理な力が掛り、繊維の切れが生じた
り、また成形体のコーナー部分が形状不良となって所期
する成形体が得られないばかりでなく、１．５mm未満と
いう薄板状の積層体についてその表面の平滑性を確保す
るには、熱成形時に高圧力を要するという問題があり、
また例え表面の平滑性が確保できたとしても、薄板状で
あるが故に、実用に耐える剛性、及び耐衝撃性は得られ
ない。また１０mmを超えると、熱成形時において、加熱
の際の厚さ方向における温度分布が不均一になり易く、
良好な外観品質の成形品が得にくい。その上、加熱時間
が長くなり成形コストが増大する。したがって、積層体
の厚さは、１．５〜１０mmの範囲にすべきであり、好適
には２．０〜８．０mmの範囲が採用される。
【００２１】つぎに、繊維補強材の積層体中の含有量に
ついて述べると、繊維補強材は繊維強化熱可塑性樹脂積
層体の全体積の１０〜４０体積％とする。１０体積％未
満では、相対的に塑性変形する樹脂基板、樹脂接着層お
よび樹脂表面層の熱可塑性樹脂の合計量が過剰となり積
層体全体としての弾性率が低下し、充分な剛性が得られ
ず、補強効果が発現しない。また４０体積％を超える
と、相対的に塑性変形する熱可塑性樹脂の量が不足し
て、繊維補強材とりわけ織布状の繊維補強材の熱成形時
における必要なズレが起こりにくくなり、繊維補強材に
無理な力が掛り、繊維の切れが生じたり、また成形体の
コーナー部分が形状不良となって所期する成形体が得ら
れない。したがって、繊維補強材の含有量は、１０〜４
０体積％に規定され、好適には１２〜３６体積％に設定
される。
ついて述べると、繊維補強材は繊維強化熱可塑性樹脂積
層体の全体積の１０〜４０体積％とする。１０体積％未
満では、相対的に塑性変形する樹脂基板、樹脂接着層お
よび樹脂表面層の熱可塑性樹脂の合計量が過剰となり積
層体全体としての弾性率が低下し、充分な剛性が得られ
ず、補強効果が発現しない。また４０体積％を超える
と、相対的に塑性変形する熱可塑性樹脂の量が不足し
て、繊維補強材とりわけ織布状の繊維補強材の熱成形時
における必要なズレが起こりにくくなり、繊維補強材に
無理な力が掛り、繊維の切れが生じたり、また成形体の
コーナー部分が形状不良となって所期する成形体が得ら
れない。したがって、繊維補強材の含有量は、１０〜４
０体積％に規定され、好適には１２〜３６体積％に設定
される。
【００２２】さらに、樹脂基板の占める割合について
は、繊維強化熱可塑性樹脂積層体の全体積の１０〜８０
体積％とする。１０体積％未満では得られた積層体の耐
衝撃性が低下し、相対的に塑性変形する樹脂成分が不足
して、繊維補強材とりわけ織布状の繊維補強材の熱成形
時における必要なズレが起こりにくくなり、熱成形性が
低下する。また８０体積％を超えると剛性が低下し、成
形体は実用に耐えないものとなる。好ましくは１５〜４
０体積％とする。なお、この樹脂基板には前記の通り、
積層体の軽量化等を目的として、発泡性の熱可塑性樹脂
も適宜使用可能である。この場合、樹脂基板の発泡倍率
はとくに限定されないが、耐衝撃性、成形時の圧力によ
る肉厚減少を考慮すると、好ましくは２〜１０倍の範囲
である。
は、繊維強化熱可塑性樹脂積層体の全体積の１０〜８０
体積％とする。１０体積％未満では得られた積層体の耐
衝撃性が低下し、相対的に塑性変形する樹脂成分が不足
して、繊維補強材とりわけ織布状の繊維補強材の熱成形
時における必要なズレが起こりにくくなり、熱成形性が
低下する。また８０体積％を超えると剛性が低下し、成
形体は実用に耐えないものとなる。好ましくは１５〜４
０体積％とする。なお、この樹脂基板には前記の通り、
積層体の軽量化等を目的として、発泡性の熱可塑性樹脂
も適宜使用可能である。この場合、樹脂基板の発泡倍率
はとくに限定されないが、耐衝撃性、成形時の圧力によ
る肉厚減少を考慮すると、好ましくは２〜１０倍の範囲
である。
【００２３】また、樹脂表面層については、積層体中に
占める割合を厚さをもって規定するものとし、その厚さ
は０．１〜１mmとする。０．１mm未満では所期する成形
体表面の平滑性が得られず、また１mmを超えると平滑性
についてはもはやそれ以上格別の効果はなく、むしろ成
形体の剛性を低下する原因となる。好ましくは０．２〜
０．５mmとする。
占める割合を厚さをもって規定するものとし、その厚さ
は０．１〜１mmとする。０．１mm未満では所期する成形
体表面の平滑性が得られず、また１mmを超えると平滑性
についてはもはやそれ以上格別の効果はなく、むしろ成
形体の剛性を低下する原因となる。好ましくは０．２〜
０．５mmとする。
【００２４】さらにまた、樹脂接着層については、隣接
する補強材間に介在せしめて積層性を高めることと、繊
維補強材間の相対的なズレを無理なくおこなわしめるも
のであり、その厚さは特に限定はされないが、普通０．
１mmのフィルム状の樹脂が常用される。ただし、過剰に
厚くすることは、成形体の剛性の低下を招くので好まし
くない。一般的には０．０８〜０．１２mmの範囲のもの
であればよい。
する補強材間に介在せしめて積層性を高めることと、繊
維補強材間の相対的なズレを無理なくおこなわしめるも
のであり、その厚さは特に限定はされないが、普通０．
１mmのフィルム状の樹脂が常用される。ただし、過剰に
厚くすることは、成形体の剛性の低下を招くので好まし
くない。一般的には０．０８〜０．１２mmの範囲のもの
であればよい。
【００２５】なお、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂積層
体は、樹脂基板、繊維補強材、樹脂接着層および樹脂表
面層を前記順序に重ね置き、これを周知の加熱加圧方
法、例えば熱盤、熱ロール、オートクレーブ等を用いる
方法で加熱一体化する。また、積層一体化したのちの積
層体を所望の成形体に成形する際適用する熱成形法とし
ては、プレス成形方式のいわゆるマッチモールド成形ま
たはこれに類似する成形法が好適である。
体は、樹脂基板、繊維補強材、樹脂接着層および樹脂表
面層を前記順序に重ね置き、これを周知の加熱加圧方
法、例えば熱盤、熱ロール、オートクレーブ等を用いる
方法で加熱一体化する。また、積層一体化したのちの積
層体を所望の成形体に成形する際適用する熱成形法とし
ては、プレス成形方式のいわゆるマッチモールド成形ま
たはこれに類似する成形法が好適である。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の実施の
形態としての繊維強化熱可塑性樹脂積層体の積層構成を
例示するものである。
形態としての繊維強化熱可塑性樹脂積層体の積層構成を
例示するものである。
【００２７】先ず図１において、積層体（１）は、樹脂
基板（２）の上下両側の対称位置に、２層の織布状の繊
維補強材（３）（３）を樹脂接着層（４）を介して積み
重ね、さらにその外側に樹脂表面層（５）（５）を積み
重ねてのち、これをホットプレスにより加熱加圧し、一
体化することによって作成したものである。
基板（２）の上下両側の対称位置に、２層の織布状の繊
維補強材（３）（３）を樹脂接着層（４）を介して積み
重ね、さらにその外側に樹脂表面層（５）（５）を積み
重ねてのち、これをホットプレスにより加熱加圧し、一
体化することによって作成したものである。
【００２８】また図２において、積層体（１１）は、樹
脂基板（２）の上下両側の対称位置に、２層の不織布状
の繊維補強材（１３）（１３）とその外側に織布状の繊
維補強材（３）（３）を樹脂接着層（４）（４）を介し
て積み重ね、さらにその外側に樹脂表面層（５）（５）
を積み重ねたのち、上記と同様にして作成したものであ
る。
脂基板（２）の上下両側の対称位置に、２層の不織布状
の繊維補強材（１３）（１３）とその外側に織布状の繊
維補強材（３）（３）を樹脂接着層（４）（４）を介し
て積み重ね、さらにその外側に樹脂表面層（５）（５）
を積み重ねたのち、上記と同様にして作成したものであ
る。
【００２９】
実施例１〜実施例７ 繊維補強材、樹脂基板、樹脂表面層および樹脂接着層の
各要素を、表１に示すようにその種類、積層体中の含有
量等について各種に変化させたものとし、前記ホットプ
レスにより温度２３０℃、圧力５kgf/cm2 、加熱時間１
０分の条件下で各種の繊維強化熱可塑性樹脂積層体を作
成した。なお、図１及び図２に示す積層体の構成は、そ
れぞれ実施例１及び実施例４に相当のものである。
各要素を、表１に示すようにその種類、積層体中の含有
量等について各種に変化させたものとし、前記ホットプ
レスにより温度２３０℃、圧力５kgf/cm2 、加熱時間１
０分の条件下で各種の繊維強化熱可塑性樹脂積層体を作
成した。なお、図１及び図２に示す積層体の構成は、そ
れぞれ実施例１及び実施例４に相当のものである。
【００３０】ここで使用した繊維補強材は以下のもので
ある。 繊維補強材Ａ：ガラス繊維製織布 目付け重量２０８ｇ
／ｍ2 （日本板硝子社製ＹＥＭ２１０３−Ｔ１ エポキ
シシラン処理品） 繊維補強材Ｂ：ガラス繊維製不織布 目付け重量３８０
ｇ／ｍ2 （ユニチカグラスファイバー社製ＲＣ３８０Ｔ
１１５ エポキシシラン処理品）
ある。 繊維補強材Ａ：ガラス繊維製織布 目付け重量２０８ｇ
／ｍ2 （日本板硝子社製ＹＥＭ２１０３−Ｔ１ エポキ
シシラン処理品） 繊維補強材Ｂ：ガラス繊維製不織布 目付け重量３８０
ｇ／ｍ2 （ユニチカグラスファイバー社製ＲＣ３８０Ｔ
１１５ エポキシシラン処理品）
【００３１】基板用、表面層用および接着層用として用
いられる熱可塑性樹脂は、一般市販のポリカーボネート
樹脂製フィルム（比重１．２）とし、その厚さは０．１
〜０．５mmのものから、表１の各樹脂層の厚さに見合う
ようにその厚さと数を適宜選択して決定した。
いられる熱可塑性樹脂は、一般市販のポリカーボネート
樹脂製フィルム（比重１．２）とし、その厚さは０．１
〜０．５mmのものから、表１の各樹脂層の厚さに見合う
ようにその厚さと数を適宜選択して決定した。
【００３２】上記により得られた各種当該積層体を、本
発明の効果を確認するために、マッチモールド成形によ
り、縦１５０mm、横２００mm、深さ５０mm、底部コーナ
ーＲ１０mmの容器状の成形体に成形した。なお成形条件
は、当該積層体の加熱温度（表面温度）を２５０℃、加
圧のための金型移動速度を２０mm/sec、成形圧力（面
圧）を４０kgf/cm2 、加圧保持時間を１２０sec に設定
して行った。
発明の効果を確認するために、マッチモールド成形によ
り、縦１５０mm、横２００mm、深さ５０mm、底部コーナ
ーＲ１０mmの容器状の成形体に成形した。なお成形条件
は、当該積層体の加熱温度（表面温度）を２５０℃、加
圧のための金型移動速度を２０mm/sec、成形圧力（面
圧）を４０kgf/cm2 、加圧保持時間を１２０sec に設定
して行った。
【００３３】比較例１〜６ 実施例１〜７で用いたのと同様の繊維補強材、樹脂基
板、樹脂表面層および樹脂接着層の各要素を、表１に示
すように、その種類、積層体中の含有量等を各種変化さ
せたものとし、前記同様の条件でホットプレスして各種
の積層体を作成した。
板、樹脂表面層および樹脂接着層の各要素を、表１に示
すように、その種類、積層体中の含有量等を各種変化さ
せたものとし、前記同様の条件でホットプレスして各種
の積層体を作成した。
【００３４】これにより得られた各種積層体について、
本発明の効果と比較するために、実施例１〜７と同様に
マッチモールド成形により成形体の成形を試みた。
本発明の効果と比較するために、実施例１〜７と同様に
マッチモールド成形により成形体の成形を試みた。
【００３５】
【表１】 上記実施例１〜７、比較例１〜６によって得た積層体に
ついて、曲げ弾性率と衝撃強さを測定し、比較評価し
た。その結果を表１に併記する。なお上記各測定は、下
記によって行った。
ついて、曲げ弾性率と衝撃強さを測定し、比較評価し
た。その結果を表１に併記する。なお上記各測定は、下
記によって行った。
【００３６】［曲げ弾性率］ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠
して行った。なお、本発明においては、曲げ弾性率の評
価基準について、50,000 Kg/cm2 以上を良とした。
して行った。なお、本発明においては、曲げ弾性率の評
価基準について、50,000 Kg/cm2 以上を良とした。
【００３７】［衝撃強さ］測定条件は、錘荷重２ｋｇ、
撃芯Ｒ＝１／８インチの錘を、水平にして周辺固定した
各積層体試料の表面に落下させ、落下距離５０ｃｍ以上
で異常のないものを◎、やや凹みがあるが実用上支障の
ないものを○、破壊または亀裂を生じ不良となるものを
×とした。
撃芯Ｒ＝１／８インチの錘を、水平にして周辺固定した
各積層体試料の表面に落下させ、落下距離５０ｃｍ以上
で異常のないものを◎、やや凹みがあるが実用上支障の
ないものを○、破壊または亀裂を生じ不良となるものを
×とした。
【００３８】また、当該各積層体をマッチモールド成形
により熱成形する際の成形状態を観察し、さらに成形さ
れた成形体の外観を、目視検査によって観察した。その
結果を、表１に併記する。なお、評価は以下のとおりと
した。
により熱成形する際の成形状態を観察し、さらに成形さ
れた成形体の外観を、目視検査によって観察した。その
結果を、表１に併記する。なお、評価は以下のとおりと
した。
【００３９】［成形可否］熱成形により成形体が破れな
かったものを○、破れたものを×とした。
かったものを○、破れたものを×とした。
【００４０】［外観］ 成形体表面の平滑性、シワ発生の有無、繊維の飛び出し
の有無、成形体底部コーナーの状態等成形体の仕上状態
について、異常のないものを◎、目立たない程度の表面
凹凸または繊維の飛び出しがあるが実用上支障のないも
のを○、なんらかの異常があるものを×とした。 ×1)…成形体の底部コーナー外面にガラス繊維の飛び出
しがあった。 ×2)…成形体の立ち上がり部分にシワが発生した。
の有無、成形体底部コーナーの状態等成形体の仕上状態
について、異常のないものを◎、目立たない程度の表面
凹凸または繊維の飛び出しがあるが実用上支障のないも
のを○、なんらかの異常があるものを×とした。 ×1)…成形体の底部コーナー外面にガラス繊維の飛び出
しがあった。 ×2)…成形体の立ち上がり部分にシワが発生した。
【００４１】上記表１に示したとおり、繊維補強材と熱
可塑性樹脂との位置的および量的条件を実施例１〜７の
ように適正に設定することによって得た積層体は、いず
れも剛性、耐衝撃性に優れたものであった。これに対
し、比較例１と比較例４では剛性が劣り、比較例３と比
較例６では耐衝撃性の点で劣るものであった。また、実
施例１〜７においてはいずれの積層体も熱成形性に優れ
ており、得られた成形体の仕上状態が良く、外観品質の
優れたものであった。これに対し、比較例２、比較例３
では繊維補強材の体積％が過剰であったり、積層体の厚
さが薄すぎたりして熱成形が困難であり、所期する形状
の成形体が得られず、また比較例５ではガラス繊維の飛
び出し、比較例６ではシワの発生で外観品質の劣るもの
であった。
可塑性樹脂との位置的および量的条件を実施例１〜７の
ように適正に設定することによって得た積層体は、いず
れも剛性、耐衝撃性に優れたものであった。これに対
し、比較例１と比較例４では剛性が劣り、比較例３と比
較例６では耐衝撃性の点で劣るものであった。また、実
施例１〜７においてはいずれの積層体も熱成形性に優れ
ており、得られた成形体の仕上状態が良く、外観品質の
優れたものであった。これに対し、比較例２、比較例３
では繊維補強材の体積％が過剰であったり、積層体の厚
さが薄すぎたりして熱成形が困難であり、所期する形状
の成形体が得られず、また比較例５ではガラス繊維の飛
び出し、比較例６ではシワの発生で外観品質の劣るもの
であった。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、樹脂基
板の上下対称位置に、樹脂接着層を介して少なくとも１
層以上の織布状の繊維補強材を、さらに最外側に樹脂表
面層をそれぞれ積層することによって、加熱加圧して一
体化するときの繊維補強材自体および相互間のズレを無
理なく行わしめるようにし、しかも適正な繊維補強材の
含有量と樹脂基板、樹脂接着層および樹脂表面層の適正
な厚さを設定することとしたから、優れた剛性と耐衝撃
性を保持し、かつ通常の熱成形が可能な積層体を得るこ
とができる。さらに、本発明による積層体は、これを熱
成形することによって得られる成形体において、表面が
平滑で、繊維補強材の繊維の飛び出しや破れのない、外
観品質の良い成形体を得ることができるという効果があ
る。
板の上下対称位置に、樹脂接着層を介して少なくとも１
層以上の織布状の繊維補強材を、さらに最外側に樹脂表
面層をそれぞれ積層することによって、加熱加圧して一
体化するときの繊維補強材自体および相互間のズレを無
理なく行わしめるようにし、しかも適正な繊維補強材の
含有量と樹脂基板、樹脂接着層および樹脂表面層の適正
な厚さを設定することとしたから、優れた剛性と耐衝撃
性を保持し、かつ通常の熱成形が可能な積層体を得るこ
とができる。さらに、本発明による積層体は、これを熱
成形することによって得られる成形体において、表面が
平滑で、繊維補強材の繊維の飛び出しや破れのない、外
観品質の良い成形体を得ることができるという効果があ
る。
【図１】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂積層体の積層構
成の一例を示す当該積層体の断面図である。
成の一例を示す当該積層体の断面図である。
【図２】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂積層体の積層構
成の他の例を示す当該積層体の断面図である。
成の他の例を示す当該積層体の断面図である。
１、１１…積層体 ２…樹脂基板 ３…織布状の繊維補強材 ４…樹脂接着層 ５…樹脂表面層 １３…不織布状の繊維補強材
Claims (4)
- 【請求項１】 樹脂基板の上下対称位置に、少なくとも
１層以上の織布状の繊維補強材と、最外側の樹脂表面層
とがそれぞれ重ね合わされ、かつ加熱加圧して一体化さ
れた積層体であって、繊維補強材の含有量が積層体全体
の１０〜４０体積％に設定されると共に積層体の厚さが
１．５〜１０mmに設定されてなることを特徴とする繊維
強化熱可塑性樹脂積層体。 - 【請求項２】 織布状の繊維補強材の内側に、少なくと
も１層以上の不織布状の繊維補強材が積層されてなる請
求項１記載の繊維強化熱可塑性樹脂積層体。 - 【請求項３】 最外層の樹脂表面層の厚さが０．１〜
１．０mmに設定されてなる請求項１または２記載の繊維
強化熱可塑性樹脂積層体。 - 【請求項４】 樹脂基板の占める割合が積層体全体の１
０〜８０体積％に設定されてなる請求項１ないし３のい
ずれか１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20480095A JP2721820B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 繊維強化熱可塑性樹脂積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20480095A JP2721820B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 繊維強化熱可塑性樹脂積層体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952322A JPH0952322A (ja) | 1997-02-25 |
| JP2721820B2 true JP2721820B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16496578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20480095A Expired - Fee Related JP2721820B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 繊維強化熱可塑性樹脂積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721820B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050095415A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-05 | Raghavendran Venkat K. | Glass mat thermoplastic composite |
| CN102785627B (zh) * | 2012-07-19 | 2015-04-08 | 佛山市顺德区北航先进技术产业基地有限公司 | 一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠及其制备方法 |
| CN104139575B (zh) * | 2013-05-06 | 2016-08-03 | 天疆实业股份有限公司 | 具有强度变化的纤维复合成品 |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP20480095A patent/JP2721820B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0952322A (ja) | 1997-02-25 |
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| JPH0156905B2 (ja) |
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