JP2017105865A - Sheet-like molded product and method for producing the same - Google Patents
Sheet-like molded product and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017105865A JP2017105865A JP2015238126A JP2015238126A JP2017105865A JP 2017105865 A JP2017105865 A JP 2017105865A JP 2015238126 A JP2015238126 A JP 2015238126A JP 2015238126 A JP2015238126 A JP 2015238126A JP 2017105865 A JP2017105865 A JP 2017105865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- fibrous filler
- resin
- molded product
- crystalline resin
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】汎用プラスチックの機械的強度の強化を図ることを目的とする。
【解決手段】結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを結晶性樹脂に溶融混合し(ステップ1)、メゾ相を形成することにより(ステップ2)、シート状成形物に結晶部と非晶部が形成され、繊維状フィラーが表面部で配向されるため、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができる。
【選択図】図2An object of the present invention is to enhance the mechanical strength of general-purpose plastics.
A fibrous filler having a higher thermal conductivity than that of a crystalline resin is melt-mixed with the crystalline resin (step 1) to form a mesophase (step 2). Since the crystal part is formed and the fibrous filler is oriented at the surface part, the mechanical strength of the sheet-like molded product can be enhanced.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、プレス成形に用いるシート状成形物およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a sheet-like molded product used for press molding and a method for producing the same.
ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)等のいわゆる「汎用プラスチック」は、非常に安価であるだけでなく、成形が容易で、金属、またはセラミックスに比べて重さが数分の一と軽量である。そのため、汎用プラスチックは、袋、各種包装、各種容器、シート類等の多様な生活用品の材料として、また、自動車部品、電気部品等の工業部品、及び日用品、雑貨用品等の材料として、よく利用されている。 So-called “general-purpose plastics” such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and polyvinyl chloride (PVC) are not only very inexpensive but also easy to mold, compared to metals or ceramics. The weight is a fraction of the weight. Therefore, general-purpose plastics are often used as materials for various daily necessities such as bags, various types of packaging, various types of containers, sheets, etc., as well as for industrial parts such as automobile parts and electrical parts, and as materials for daily necessities and miscellaneous goods. Has been.
しかしながら、汎用プラスチックは、機械的強度が不十分であること等の欠点を有している。そのため、汎用プラスチックは、自動車等の機械製品、及び電気・電子・情報製品をはじめとする各種工業製品に用いられる材料に対して要求される十分な特性を有しておらず、その適用範囲が制限されているのが現状である。 However, general-purpose plastics have drawbacks such as insufficient mechanical strength. Therefore, general-purpose plastics do not have sufficient characteristics required for materials used in various industrial products such as machinery products such as automobiles and electrical, electronic, and information products. The current situation is limited.
一方、ポリカーボネート、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド等のエンジニアプラスチックは、機械的特性に優れており、自動車等の機械製品、及び電気・電子・情報製品をはじめとする各種工業製品に用いられている。 On the other hand, engineering plastics such as polycarbonate, fluororesin, acrylic resin, and polyamide are excellent in mechanical properties and are used in various industrial products including machinery products such as automobiles and electrical / electronic / information products. .
しかしながら、エンジニアプラスチックは、高価であり、モノマーリサイクルが難しく、環境負荷が大きいといった課題を有している。
そこで、汎用プラスチックの材料特性(機械的強度等)を大幅に改善することが要望されている。材料特性の改善によって汎用プラスチックがエンジニアリングプラスチックの代替物または金属材料の代替物として利用可能となれば、高分子製、または金属製の各種工業製品、または生活用品の製造コストを大幅に低減することが可能となる。
However, engineered plastics are expensive, have difficulty in monomer recycling, and have a large environmental burden.
Therefore, there is a demand for greatly improving the material properties (such as mechanical strength) of general-purpose plastics. If general-purpose plastics can be used as a substitute for engineering plastics or metal materials by improving material properties, the cost of manufacturing various industrial products made of polymers or metals, or household goods will be greatly reduced. Is possible.
本発明は、上記従来の課題を考慮して、汎用プラスチックの機械的強度の強化を図ることを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to enhance the mechanical strength of a general-purpose plastic.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態であるシート状成形物の製造方法は、結晶性樹脂および前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを前記結晶性樹脂の融点以上の温度で溶融混合させる加熱溶融工程と、前記シート状混合物を前記結晶性樹脂の融点以下の温度で冷却する冷却工程と、冷却された前記シート状混合物を前記結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で延伸する加熱延伸工程とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for producing a sheet-shaped molded product according to an embodiment of the present invention includes a crystalline resin and a fibrous filler having a higher thermal conductivity than the crystalline resin, the melting point of the crystalline resin or higher. A heating and melting step of melting and mixing at a temperature of; a cooling step of cooling the sheet-like mixture at a temperature below the melting point of the crystalline resin; and the melting point of the cooled sheet-like mixture above the glass transition temperature of the crystalline resin And a heating and stretching step of stretching in the following temperature range.
また、本発明の一実施形態であるシート状成形物は、結晶性樹脂と前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを含む複合樹脂であって、結晶部と非晶部が混在し、前記複合樹脂の平均の結晶化度が45%以上80%以下であることを特徴とする。 Further, the sheet-like molded product according to an embodiment of the present invention is a composite resin including a crystalline resin and a fibrous filler having a higher thermal conductivity than the crystalline resin, and includes a crystalline part and an amorphous part. The average crystallinity of the composite resin is 45% or more and 80% or less.
以上のように、結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを結晶性樹脂に溶融混合し、メゾ相を形成することにより、シート状成形物に結晶部と非晶部が形成され、繊維状フィラーが表面部で配向されるため、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができる。 As described above, a fibrous filler having a higher thermal conductivity than the crystalline resin is melt-mixed with the crystalline resin to form a mesophase, whereby a crystalline part and an amorphous part are formed in the sheet-like molded product, and the fiber Since the filler is oriented at the surface portion, the mechanical strength of the sheet-like molded product can be enhanced.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、同じ構成部分には同じ符号を付して、適宜説明を省略している。
(実施の形態)
まず、図1,図2を用いてシート状成形体の製造方法について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
(Embodiment)
First, the manufacturing method of a sheet-like molded object is demonstrated using FIG. 1, FIG.
図1は本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示する模式図、図2は本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示するフロー図である。
まず、加熱溶融工程において、結晶性樹脂が加熱されて溶融され、溶融された結晶性樹脂に繊維状フィラーが添加されて結晶性樹脂に繊維状フィラーが溶融分散される(図2のステップ1)。次に、融点以上の温度を維持した状態で、繊維状フィラーを添加した結晶性樹脂が熱間圧延されてシート化される(図2のステップ2)。次に冷却工程において、シートを冷却して結晶性樹脂のメゾ相を形成する。シートの冷却は、加熱状態のシートを室温等の結晶性樹脂の融点以下の温度で放冷することにより行われる。例えば、加熱状態のシートを室温の環境に放置して空冷する。通常、樹脂のシート状材料を製造する際には、シート状材料の内部まで冷却させるために溶融された結晶性樹脂が急冷される。これに対して本実施の形態のシート状成形体の製造方法では、分散される繊維状フィラーとして結晶性樹脂より熱伝導率の高い物を用いることにより、シート状材料の内部まで均一に冷却することができるようになり放冷を行うことができる。また、繊維状フィラーが添付されているために結晶性樹脂はメゾ相となる。また、繊維状フィラーが添付されているために結晶性樹脂は結晶の成長が阻害され、結晶粒径が100nm以下へ微細化される。従来の繊維状フィラーが溶融分散されたシート状材料では、結晶粒径が100nmより大きく数十μmより小さい程度である(図2のステップ3)。その後加熱延伸工程において、冷却されたシート状材料を結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度に加熱し延伸する。冷却されたシート状材料は結晶部と非晶部とが混在することにより高靭性なシート状成形体を得ることができ、かつ、延伸により結晶の配向性が揃うために結晶部を高配向化させた高強度なシート状成形体を得ることができる(図2のステップ4)。
FIG. 1 is a schematic view illustrating a manufacturing process of a sheet-like molded body of the present invention, and FIG. 2 is a flow diagram illustrating a manufacturing process of the sheet-shaped molded body of the present invention.
First, in the heating and melting step, the crystalline resin is heated and melted, and the fibrous filler is added to the melted crystalline resin to melt and disperse the fibrous filler in the crystalline resin (
以上のような方法で製造されたシート状成形体は、繊維状フィラーの作用により冷却工程でメゾ相となるため、形成されたシート状成形体は結晶部と非晶部とが混在された状態になる。従来のシート状成形体は急冷により結晶化度を例えば90%以上等に高めることにより機械的強度を高めている。例えば空冷によりシート状成形体は全体の平均の結晶化度が45%以上80%以下となる。このように非晶部の割合いを高めることにより靭性を向上させることができる。また、表面側から冷却されることにより、シート状成形体の厚み方向において、表面部分のメゾ相が多くなり、結果的に表面部分の結晶化度が内部部分の結晶化度より高くなる。これにより、主に内部部分の非晶部により靭性を向上させながら、結晶化度の高い表面部分で機械的強度を確保することができる。また、延伸により、特に表面部分で繊維状フィラーが延伸方向に配向される。そのため、シート状成形体の厚み方向において、延伸により内部部分から表面部分に向かう程繊維フィラーの濃度が高くなり、表面部分において機械的強度を向上させることができる。なお、前記機械的強度は、結晶サイズに関わらず向上する。 Since the sheet-like molded body produced by the above method becomes a mesophase in the cooling process due to the action of the fibrous filler, the formed sheet-like molded body is in a state where the crystal part and the amorphous part are mixed. become. A conventional sheet-like molded body increases mechanical strength by increasing the crystallinity to, for example, 90% or more by rapid cooling. For example, by air cooling, the overall average crystallinity of the sheet-like molded body is 45% or more and 80% or less. Thus, toughness can be improved by increasing the proportion of amorphous parts. Moreover, by cooling from the surface side, the mesophase of the surface portion increases in the thickness direction of the sheet-like molded body, and as a result, the crystallinity of the surface portion becomes higher than the crystallinity of the internal portion. Thereby, mechanical strength can be ensured at the surface portion having a high degree of crystallinity while improving toughness mainly by the amorphous portion of the inner portion. Further, by stretching, the fibrous filler is oriented in the stretching direction, particularly at the surface portion. Therefore, in the thickness direction of the sheet-like molded body, the concentration of the fiber filler increases as it goes from the inner part to the surface part by stretching, and the mechanical strength can be improved in the surface part. The mechanical strength is improved regardless of the crystal size.
汎用プラスチックの機械的強度を改善するために、従来、高分子の融液を融点以下の温度で、臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長することによって配向融液とし、配向融液の状態のまま高分子の融液を冷却して結晶化させることによって、機械的強度が向上したポリプロピレン等の高分子配向結晶体を生産する場合があった。しかし、この方法で生産された高分子配向結晶体は結晶化度を高めて高強度化しているが、一方で非晶部が少なくなり、耐衝撃強度や伸びといった靭性が弱くなる。また樹脂を臨界伸長ひずみ速度以上の高速度で伸長する必要があり、樹脂のサイズが大きいと大圧力が必要になり、極めて大きなプレス機が必要であったり、所定速度に達するまでのひずみ速度が一定でなく、機械的強度の分布が不均一になる。これにたいして、本実施の形態に係るシート状成形物の製造方法では、内部部分に非晶部が形成されるため靭性を確保することができ、高速度で伸長する必要がなく、容易に均一な機械的強度を確保することができる。 In order to improve the mechanical strength of general-purpose plastics, conventionally, a polymer melt is stretched at a temperature equal to or lower than the melting point at a speed equal to or higher than the critical elongation strain rate. In some cases, a polymer oriented crystal such as polypropylene having improved mechanical strength is produced by cooling and polymerizing the polymer melt. However, the polymer oriented crystals produced by this method have increased crystallinity and increased strength, but on the other hand, there are fewer amorphous parts and the toughness such as impact strength and elongation is weakened. In addition, it is necessary to stretch the resin at a high speed that is higher than the critical elongation strain rate.If the resin size is large, a large pressure is required, and a very large press machine is required. It is not constant and the distribution of mechanical strength becomes non-uniform. On the other hand, in the method for producing a sheet-like molded product according to the present embodiment, an amorphous part is formed in the inner part, so that toughness can be ensured, there is no need to stretch at a high speed, and it is easily uniform. Mechanical strength can be ensured.
以下で、これらについて図1〜図5を用いて詳細に説明する。
図3は繊維径と繊維間隔との関係を説明する図、図4は結晶性樹脂の延伸と樹脂上フィラーの濃度分布との関係を説明する図、図5は従来の樹脂を高速プレスする工程を説明する構成図である。
Hereinafter, these will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the fiber diameter and the fiber spacing, FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the stretching of the crystalline resin and the concentration distribution of the filler on the resin, and FIG. 5 is a process for pressing the conventional resin at high speed. FIG.
ここでの結晶性樹脂は、分子鎖が規則正しく配列した結晶を有する高分子材料、有機材料全般のことを示す。例えば、汎用樹脂では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられ、エンジニアプラスチックではポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、GF強化ポリエチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。なお、結晶性を有していれば、これら材料に限定されるものではなく、すなわち結晶性を有する樹脂であればいずれも該当する。このため、本発明によると、汎用プラスチックをはじめ、様々な樹脂製のシート状成形体において、機械的強度と靭性とを両立することができる。これらの結晶性樹脂は単独で使用しても構わないし、同種のもので分子量が異なるものを組合せて使用してもよいし、非晶性の樹脂と組合せて使用してもよい。 The crystalline resin here refers to all polymer materials and organic materials having crystals in which molecular chains are regularly arranged. For example, general-purpose resins include polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, and engineer plastics include polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, GF reinforced polyethylene terephthalate, ultrahigh molecular weight polyethylene, polyphenylene sulfide, polyether. Examples include ether ketone, liquid crystal polymer, and fluororesin. In addition, as long as it has crystallinity, it is not limited to these materials, that is, any resin having crystallinity is applicable. For this reason, according to the present invention, it is possible to achieve both mechanical strength and toughness in various resin sheet-like molded articles including general-purpose plastics. These crystalline resins may be used alone, or may be used in combination with the same type and different molecular weights, or may be used in combination with an amorphous resin.
次に繊維状フィラーについて説明する。本発明のシート状成形体に含まれる繊維状フィラーは、樹脂溶融後の冷却時に成形体内部まで均一に素早く冷却する熱伝導性を付与することと、樹脂冷却時に生成される樹脂の結晶の成長を繊維状フィラーにより阻害して結晶性樹脂を微結晶化することの2つを主要な目的として用いられる。また繊維状フィラーを添加することにより、機械的特性の向上や、線膨張係数の低下による寸法安定性などの効果が得られる。 Next, the fibrous filler will be described. The fibrous filler contained in the sheet-like molded product of the present invention imparts thermal conductivity that cools uniformly and quickly to the inside of the molded product during cooling after resin melting, and the growth of resin crystals generated during resin cooling. Two of the main purposes are to crystallize the crystalline resin by inhibiting it with a fibrous filler. Further, by adding a fibrous filler, effects such as improvement in mechanical properties and dimensional stability due to a decrease in linear expansion coefficient can be obtained.
上記2つの目的のため、繊維状フィラーは樹脂よりも熱伝導率が高いことが好ましく、具体的にはカーボンファイバー(炭素繊維)、カーボンナノチューブ、パルプ、セルロース、セルロースナノファイバー、リグノセルロース、リグノセルロースナノファイバー、塩基性硫酸マグネシウム繊維(マグネシウムオキシサルフェート繊維)、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ケイ酸カルシウム繊維、炭酸カルシウム繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、ワラストナイト、ゾノトライト、各種金属繊維、綿、絹、羊毛あるいは麻等の天然繊維、ジュート繊維、レーヨンあるいはキュプラなどの再生繊維、アセテート、プロミックスなどの半合成繊維、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、アラミド、ポリオレフィンなどの合成繊維、さらにはそれらの表面及び末端に化学修飾した変性繊維などが挙げられる。またさらにこれらの中で、入手性、熱伝導率の高さ、線膨張係数の低さの観点から、カーボン類、セルロース類、ガラス類が特に好ましく、これらからなる繊維状フィラーが混在していても良い。 For the above two purposes, it is preferable that the fibrous filler has a higher thermal conductivity than the resin, and specifically, carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube, pulp, cellulose, cellulose nanofiber, lignocellulose, lignocellulose. Nanofiber, basic magnesium sulfate fiber (magnesium oxysulfate fiber), potassium titanate fiber, aluminum borate fiber, calcium silicate fiber, calcium carbonate fiber, glass fiber, silicon carbide fiber, wollastonite, zonotlite, various metal fibers Natural fibers such as cotton, silk, wool or hemp, recycled fibers such as jute fibers, rayon or cupra, semi-synthetic fibers such as acetate and promix, polyester, polyacrylonitrile, polyamide, aramid, polyolefin Synthetic fibers such as, more like modified fibers chemically modified on their surface and ends. Of these, carbons, celluloses, and glasses are particularly preferred from the viewpoints of availability, high thermal conductivity, and low linear expansion coefficient, and fibrous fillers composed of these are mixed. Also good.
繊維状フィラーの平均繊維直径は、樹脂中の結晶を微結晶化するために5μm以下であることが好ましい。この理由について以下に説明する。成形性の観点から、樹脂中に溶融して射出できるフィラーの上限体積濃度は決まっている。図3に示すとおり、同一の繊維状フィラー体積濃度において、繊維状フィラー2の量が繊維状フィラー1の量より少なくなるため、繊維径が太い大径繊維状フィラー2の間隔Nは、繊維径が細い繊維状フィラー1の間隔nに比べて大きくなる。結晶は溶融後の冷却時に結晶性樹脂3の中に生成されるが、繊維状フィラー近傍が特に冷却されやすく、繊維状フィラーを介した伝熱効果によって結晶性樹脂3が早急に結晶化されるため、繊維状フィラーに近い樹脂ほど結晶粒径が小さくなり、繊維状フィラーから遠い樹脂ほど結晶が粗大化する。そのため樹脂の微結晶化を促進する繊維状フィラー間の距離が大きくなると、結果的に結晶サイズが大きくなる。微結晶化できる繊維状フィラー1の平均繊維直径はシミュレーションにより算出されており、5μm以下が好ましい。また繊維状フィラー1の平均繊維直径は、樹脂中の結晶を微結晶化するために5nm以上であることが好ましい。この理由について以下に説明する。繊維状フィラー1は熱伝導性が高いことにより冷却効率を高めて樹脂を微結晶化を実現するが、繊維状フィラー1が細いと十分な熱伝導効果が得られず、結果的に結晶粒径が大きくなる。上記と同様に、微結晶化できる繊維状フィラーの平均繊維直径はシミュレーションにより算出されており、5nm以上が好ましい。以上より、平均繊維状フィラーの繊維直径は5nm以上5μm以下が好ましい。
The average fiber diameter of the fibrous filler is preferably 5 μm or less in order to microcrystallize crystals in the resin. The reason for this will be described below. From the viewpoint of moldability, the upper limit volume concentration of the filler that can be melted and injected into the resin is determined. As shown in FIG. 3, since the amount of the
繊維状フィラーの形態は、解繊された綿状や、抄造で固められたシート状、圧縮魂状、顆粒状など各種の立体的で3次元方向いずれにも一定以上の寸法のある形態のものを用いる。これらを樹脂とともに溶融混練することで繊維分散樹脂を得ることができる。他の形態として短繊維状、長繊維状、クロス状といった形態もあるが、これらの線状または面状の繊維状フィラーを含浸溶融させる製法では、含浸時に繊維が膜厚方向の中心部に凝集しやすいため、繊維状フィラーが膜厚方向の中心部に多く存在してしまい、表面近傍の機械的特性、磨耗特性が低下してしまい好ましくない。 The form of the fibrous filler is a variety of three-dimensional directions such as a defibrated cotton, a sheet solidified by papermaking, a compressed soul, and a granule with a certain size or more in any three-dimensional direction. Is used. A fiber-dispersed resin can be obtained by melt-kneading these together with a resin. Other forms include short fiber form, long fiber form, and cloth form, but in the manufacturing method in which these linear or planar fibrous fillers are impregnated and melted, the fibers aggregate at the center in the film thickness direction during impregnation. Therefore, a large amount of fibrous filler is present in the central part in the film thickness direction, and the mechanical properties and wear properties in the vicinity of the surface are deteriorated.
加熱延伸工程(図2のステップ4)における繊維状フィラーの構成を説明する。図4に示すように、溶融混錬で結晶性樹脂3中に繊維状フィラー7を分散させることで、膜厚方向に均一に分散させることができる(図2のステップ1、図4の工程A)。その後、加熱延伸すると、より結晶性樹脂3の表面側が伸ばされる。これは、延伸時にかかる荷重が摩擦力であり、結晶性樹脂3の表面から伝わるためである(図4の工程B)。表面側が伸ばされることで、表面側の繊維フィラー7が延伸方向に配向し、同時に膜厚が減少していくため、結果的に、表面側に繊維状フィラー1が多く存在する。したがってシート状成形体中の繊維状フィラー7の厚み方向における濃度が、表面側の濃度>内面側の濃度となる。つまり、繊維状フィラー7の厚み方向において、中心部から表面側にいくにつれて繊維状フィラー7の濃度が高くなる。そのため、表面近傍の機械的特性、磨耗特性を向上させることができる(図4の工程C)。ここで、従来、繊維状フィラーを金型内で含侵させて樹脂成形する場合があった。この場合、図5に示すとおり、2つの金型4で樹脂6をプレスする際に、含浸される繊維状フィラー5が樹脂6の中央部に残りやすく、樹脂表面の硬度や磨耗特性といった機械的強度が弱くなる場合があった。これに対して上記方法では、中心部から表面側にいくにつれて繊維状フィラー7の濃度が高くなり、表面近傍の機械的特性、磨耗特性を向上させることができる。
The structure of the fibrous filler in the heat stretching process (
また、これら繊維状フィラーは、前記結晶性樹脂との接着性あるいは樹脂組成物中での分散性を向上させるなどの目的で、各種のチタネート系カップリング剤、シランカップリング剤、不飽和カルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはその無水物をグラフトした変性ポリオレフィン、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステルなどによって表面処理したものを用いてもよい。あるいは表面に熱硬化性もしくは熱可塑性のポリマー成分で処理され変性処理されたものでも問題ない。 These fibrous fillers are used for various titanate coupling agents, silane coupling agents, unsaturated carboxylic acids for the purpose of improving the adhesiveness with the crystalline resin or the dispersibility in the resin composition. , Maleic acid, maleic anhydride, or a modified polyolefin grafted with an anhydride thereof, fatty acid, fatty acid metal salt, fatty acid ester or the like may be used. Or even if the surface is treated with a thermosetting or thermoplastic polymer component and modified, there is no problem.
次に製造方法について説明する。まず加熱工程として、上記構成を備える結晶性樹脂、繊維状フィラー、分散剤、その他必要に応じて添加剤を混合し、それらを結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱することによって融液とする。次に冷却工程として、融液とされた混合物をシート状に成形して、その後シート状材料を空冷して融点以下の温度に冷却することによって前記結晶性樹脂中にメゾ相を形成する。次に加熱延伸工程として、メゾ相を含む前記結晶性樹脂を結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲に加熱し、シート状に成形したシート状材料を延伸する。ここで、シート材料を1.2倍以上5倍以下に延伸することにより、高強度化されることが実験やシミュレーションによって確認されているため、1.2倍以上5倍以下に延伸することが好ましい。 Next, a manufacturing method will be described. First, as a heating step, a crystalline resin having the above-described configuration, a fibrous filler, a dispersant, and other additives as necessary are mixed and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the crystalline resin to obtain a melt. . Next, as a cooling step, the melted mixture is formed into a sheet shape, and then the sheet material is air-cooled and cooled to a temperature below the melting point to form a mesophase in the crystalline resin. Next, as the heating and stretching step, the crystalline resin containing the mesophase is heated to a temperature range between the glass transition temperature and the melting point of the crystalline resin, and the sheet-shaped material formed into a sheet shape is stretched. Here, since it has been confirmed by experiments and simulations that the sheet material is stretched by 1.2 times to 5 times, it can be stretched by 1.2 times to 5 times. preferable.
上記の製造方法では、冷却工程において、結晶性樹脂の融液が結晶化温度帯以下に空冷で放冷されることにより、結晶性樹脂中の結晶成長が抑制されると同時に、急冷により結晶と非晶との中間的な相であるメゾ相が形成される。通常、結晶性樹脂の融液を結晶化させる際には冷水等で急冷する必要があるが、熱伝導率の高い繊維状フィラーを添加することにより、冷却が促進されるため、結晶性樹脂の一部が結晶化し、一部が非晶部として残ることによりメゾ相が形成される。このように冷却時のメゾ相形成において繊維状フィラーは以下の2つの役割を果たす。1つ目の役割は、繊維状フィラーの熱伝導率が樹脂よりも高いため、内部まで均一に効率よく冷却されることである。繊維状フィラーが添加されていない場合、結晶性樹脂の内部まで十分に冷却して結晶化するためには、低温で高速に急冷する必要があったが、繊維状フィラーを添加することにより空冷しても内部まで十分に冷却することができ、さらに内部にもメゾ相を形成することができる。上記の通り、繊維状フィラー添加により冷却されるが、結晶性樹脂材料の結晶化特性に応じて、適切な状態のメゾ相が形成されるように水、氷水、不凍液、冷却溶媒、冷却ロール、冷却板、冷風などを用いて冷却しても良い。2つ目の役割は、繊維状フィラーが結晶成長を物理的に阻害することにより結晶化を阻害して非晶部を残すことにより、メゾ相の形成を促進することである。また、結晶成長が物理的に阻害されることにより、結晶部分の粒度を微小化することができる。繊維状フィラーの上記2つの役割により、結晶性樹脂内部にメゾ相を形成できる。 In the manufacturing method described above, in the cooling step, the crystalline resin melt is allowed to cool to air below the crystallization temperature range by air cooling, thereby suppressing crystal growth in the crystalline resin. A mesophase, which is an intermediate phase with amorphous, is formed. Usually, when crystallizing the melt of the crystalline resin, it is necessary to quench with cold water or the like. However, by adding a fibrous filler having a high thermal conductivity, cooling is promoted. A mesophase is formed by partly crystallizing and partly remaining as an amorphous part. Thus, the fibrous filler plays the following two roles in forming the mesophase during cooling. The first role is that the thermal conductivity of the fibrous filler is higher than that of the resin, so that the inside is uniformly and efficiently cooled. When the fibrous filler is not added, in order to cool and crystallize sufficiently inside the crystalline resin, it was necessary to rapidly cool at a low temperature and rapidly, but by adding a fibrous filler, it was cooled by air. However, it can be sufficiently cooled to the inside, and a mesophase can also be formed inside. As described above, it is cooled by addition of fibrous filler, but depending on the crystallization characteristics of the crystalline resin material, water, ice water, antifreeze, cooling solvent, cooling roll, so that a mesophase in an appropriate state is formed. You may cool using a cooling plate, cold wind, etc. The second role is to promote the formation of a mesophase by causing the fibrous filler to physically inhibit crystal growth, thereby inhibiting crystallization and leaving an amorphous part. In addition, since the crystal growth is physically inhibited, the grain size of the crystal portion can be reduced. Due to the two roles of the fibrous filler, a mesophase can be formed inside the crystalline resin.
前記メゾ相は加熱延伸工程で微結晶となるが、前記メゾ相はシート状樹脂が膜厚方向の表面から順に冷却されるため、内部に非晶部が表面側にメゾ相が多く形成され、結果的に表面側の結晶化度が、内面側の結晶化度より高くなる。シート表面側の結晶化度が高いことにより、シート表面の機械的特性、磨耗特性が向上する。 The mesophase becomes microcrystals in the heating and stretching step, but since the mesophase is cooled in order from the surface in the film thickness direction, the mesophase is internally formed with a lot of mesophase on the surface side of the amorphous part, As a result, the crystallinity on the surface side becomes higher than the crystallinity on the inner surface side. The high crystallinity on the sheet surface side improves the mechanical and wear characteristics of the sheet surface.
また加熱延伸工程において、結晶性樹脂が加熱されることにより、メゾ相がα相の微結晶となる。α相の微結晶が多量に形成されることで、結晶部分と非晶部分の粗密差が大きくなる。結晶が大きかったり、結晶化度が高かったりすると延伸が難しいが、微結晶が多量にでき、かつ非晶部も多数存在しているため、延伸しても破断が発生しにくく、結晶サイズも小さいため、配向度を向上させることができる。このときの最適な結晶化度はシミュレーションにより見積もっており、45%以上80%以下が好ましい。さらに延伸により分子鎖が伸びきり、非晶部においても分子鎖が配列されて剛直化した構造となるので、結晶化度が著しく高くなくても、高強度化を実現することができる。上記を達成できる具体的な延伸方法としては、一軸延伸、二軸同時延伸、二軸逐次延伸、ロール延伸などが挙げられる。これらの延伸方法では、延伸方向内側がより延伸されるため、繊維状フィラーが延伸方向により配向する。その結果、延伸方向と垂直方向の内側において、繊維状フィラーの膜厚方向の配向度が外側より小さくなる。樹脂成形品を成形する際に、このシート状成形物をプレス成形に用い、プレス成形時に発生する配向を打ち消すように金型内に配置し、曲げ加工により引き伸ばされる部分を配向が小さい領域とし、曲げ加工により縮む部分を配向が大きい領域とすることにより、曲率の大きい成形体であっても、樹脂の配向性を全体的に平滑にでき、プレス成形後の外観が良くなる。 In the heating and stretching step, the crystalline resin is heated, whereby the mesophase becomes α-phase microcrystals. By forming a large amount of α-phase microcrystals, the difference in density between the crystalline portion and the amorphous portion becomes large. Stretching is difficult if the crystal is large or the degree of crystallinity is high, but since a large amount of microcrystals can be formed and there are many amorphous parts, breakage does not easily occur even when stretched, and the crystal size is small. Therefore, the degree of orientation can be improved. The optimum crystallinity at this time is estimated by simulation, and is preferably 45% or more and 80% or less. Further, since the molecular chain is stretched by stretching and the molecular chain is arranged and stiffened even in the amorphous part, a high strength can be realized even if the crystallinity is not extremely high. Specific stretching methods that can achieve the above include uniaxial stretching, biaxial simultaneous stretching, biaxial sequential stretching, roll stretching, and the like. In these stretching methods, since the inner side in the stretching direction is further stretched, the fibrous filler is oriented in the stretching direction. As a result, the degree of orientation of the fibrous filler in the film thickness direction is smaller on the inner side in the direction perpendicular to the stretching direction than on the outer side. When molding a resin molded product, this sheet-like molded product is used for press molding, placed in a mold so as to cancel the orientation generated at the time of press molding, and the portion stretched by bending is a region with a small orientation, By making the portion that shrinks by bending work into a region having a large orientation, the orientation of the resin can be entirely smoothed even in a molded body having a large curvature, and the appearance after press molding is improved.
以下、発明者らが行った実験における各実施例および各比較例について説明する。
(実施例1)
以下の製造方法によってシート状成形物としてパルプ分散ポリプロピレンペレットを製造した。
Hereinafter, each example and each comparative example in the experiment conducted by the inventors will be described.
Example 1
Pulp-dispersed polypropylene pellets were produced as sheet-like molded products by the following production method.
株式会社プライムポリマー製のポリプロピレン(商品名J108M)と繊維状フィラーとして三菱製紙株式会社製綿状針葉樹パルプ(商品名NBKP Celgar)と分散剤として三洋化成工業株式会社製無水マレイン酸(商品名ユーメックス(登録商標))を重量比で100:15:5となるよう秤量し、ドライブレンドした。パルプの平均繊維径は1μm、熱伝導率は0.6W/(m・K)のものを使用した。ポリプロピレンの熱伝導率は0.15W/(m・K)であった。その後、二軸混練機(株式会社クリモト鉄工所製 KRCニーダ)にて溶融混練分散し、パルプ分散ポリプロピレンペレットを作製した。 Polypropylene (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) (product name: J108M), cotton-made soft cotton pulp (trade name: NBKP Celgar) as a fibrous filler, and maleic anhydride (trade name: Umex (trade name: Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a dispersant. (Registered trademark)) was weighed to a weight ratio of 100: 15: 5 and dry blended. Pulp having an average fiber diameter of 1 μm and a thermal conductivity of 0.6 W / (m · K) was used. The thermal conductivity of polypropylene was 0.15 W / (m · K). Thereafter, the mixture was melt-kneaded and dispersed with a twin-screw kneader (KRC kneader manufactured by Kurimoto Iron Works Co., Ltd.) to produce pulp-dispersed polypropylene pellets.
作製したパルプ分散ポリプロピレンペレットをSUS板上へ配置し、ペレットの周りを2mm厚みのシムプレートで長方形型に囲み、その上にもう1枚のSUS板を配置し、温度200℃の平板熱プレス機(株式会社井元製作所製 11FD)に挟み、3tの荷重をかけてシート状の融液とした。 The produced pulp-dispersed polypropylene pellets are placed on a SUS plate, the pellets are surrounded by a 2 mm thick shim plate in a rectangular shape, and another SUS plate is placed thereon, and a flat plate heat press with a temperature of 200 ° C. (11FD manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.), and a 3t load was applied to obtain a sheet-like melt.
溶融したシート樹脂をSUS板に挟んだまま、鉄板の上に放置し、室温で放冷した。室温まで冷却させた後、樹脂シートを取り出し、2mm厚の樹脂シートを得た。
得られた樹脂シートを、二軸延伸機(株式会社井元製作所製 11A9)にて、150℃逐次二軸延伸を行った。延伸倍率はそれぞれ3倍とした。こうしてパルプ繊維分散ポリプロピレンシートを得た。
The molten sheet resin was sandwiched between SUS plates, left on an iron plate, and allowed to cool at room temperature. After cooling to room temperature, the resin sheet was taken out to obtain a 2 mm thick resin sheet.
The obtained resin sheet was sequentially biaxially stretched at 150 ° C. with a biaxial stretching machine (11A9, manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.). The draw ratio was 3 times. Thus, a pulp fiber-dispersed polypropylene sheet was obtained.
得られたパルプ分散ポリプロピレンシートを以下の方法により評価を行った。
得られたシートをダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により引張強度と弾性率を測定した。その結果、引張強度は200MPa、弾性率は4GPaと、一般的な延伸していないポリプロピレンに比べて高強度化されていることを確認した。
The obtained pulp-dispersed polypropylene sheet was evaluated by the following method.
The obtained sheet was punched into a dumbbell shape, and the tensile strength and elastic modulus were measured with a tensile test apparatus. As a result, it was confirmed that the tensile strength was 200 MPa and the elastic modulus was 4 GPa, which was higher than that of general unstretched polypropylene.
得られたシートについて、広角X線回折測定を行い、結晶化度を算出した。まずシート表面の広角X線回折測定から、シート表面外側の結晶化度が74%であった。次にシートを半分の厚みまで研磨した。研磨した面の広角X線回折測定から、シートの内面側の結晶化度が70%であった。 The obtained sheet was subjected to wide-angle X-ray diffraction measurement, and the crystallinity was calculated. First, from the wide-angle X-ray diffraction measurement of the sheet surface, the crystallinity on the outer surface of the sheet was 74%. The sheet was then polished to half thickness. From the wide-angle X-ray diffraction measurement of the polished surface, the crystallinity on the inner surface side of the sheet was 70%.
得られたシートについて小角X線散乱測定を行い、結晶サイズを見積もった。結果、100nm以下と見積もられ、微結晶化されていることを確認した。
得られたシートについて、熱重量分析を行い、パルプの含有量を算出した。前記同様、シート半分の厚みまで研磨することで、シートの外側、シートの内面側のパルプ含有量を算出し、それぞれ15.2%、15%であった。
The obtained sheet was subjected to small-angle X-ray scattering measurement to estimate the crystal size. As a result, it was estimated that it was 100 nm or less, and it was confirmed that it was microcrystallized.
About the obtained sheet | seat, the thermogravimetric analysis was performed and content of the pulp was computed. Similarly to the above, by polishing to half the thickness of the sheet, the pulp contents on the outer side of the sheet and on the inner side of the sheet were calculated and were 15.2% and 15%, respectively.
得られたシートについて、TMA熱分析を行い、熱線膨張係数を算出した。得られたシートの熱線膨張係数は40ppm/Kと樹脂では低線膨張係数であり、また寸法安定性がポリプロピレン単体のシートに比べて良好であった。 About the obtained sheet | seat, TMA thermal analysis was performed and the thermal linear expansion coefficient was computed. The thermal expansion coefficient of the obtained sheet was 40 ppm / K, which was a low linear expansion coefficient for the resin, and the dimensional stability was better than that of the sheet of polypropylene alone.
得られたシートについて、磨耗試験を行い、シート表面の磨耗性を相対評価した。磨耗させる部材はSUSとし、10分間、30MPa荷重にて磨耗試験を行い、3段階評価(○:磨耗なし、△:膜厚の減少はみられないが表面粗面化、×:膜厚減少)を行った。実施例1のシートは磨耗なしの結果であった。 About the obtained sheet | seat, the abrasion test was done and the abrasion property of the sheet | seat surface was evaluated relatively. The member to be worn is SUS, a wear test is performed at a load of 30 MPa for 10 minutes, and a three-level evaluation (○: no wear, Δ: no decrease in film thickness, but surface roughening, ×: film thickness decrease) Went. The sheet of Example 1 resulted without wear.
得られたシートについて、プレス成形を行い、成形後の外観評価を行った。延伸によりシートを作製したため、シート厚方向の内側では、比較的延伸倍率が低くなるため、外側に比べてパルプ繊維の膜厚方向の配向度が低い。このように1枚のシートで場所によって膜厚方向の配向度が変化するため、プレス成形時に延伸される箇所に配向度が高い箇所を配置することで、プレス成形後のシートの色むらが小さく、見た目が均一となり、外観性が良くなった。
(実施例2)
実施例2では実施例1とシートの冷却方法のみを変更して、パルプ分散ポリプロピレンシートを作製した。溶融した樹脂シートをSUS板に挟んだまま、氷水中に浸漬し、急冷した。急冷以外は実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(実施例3)
実施例3では延伸前厚みを0.5mmとして、パルプ分散ポリプロピレンシートを作製した。シムプレート厚みを0.5mmとすることで0.5mm厚みのパルプ分散ポリプロピレンシートを得た。厚みを薄くした以外は実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(実施例4)
実施例4では繊維状フィラーをカーボン繊維とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(実施例5)
実施例5では繊維状フィラーをガラス繊維とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(比較例1)
比較例1では繊維状フィラーを平均繊維径が5μmで熱伝導率の低いポリプロピレンファイバー(以下PPFRP)とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(比較例2)
比較例2ではシートの冷却方法を徐冷とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。徐冷の方法としては、平板プレス機にて溶融した樹脂シートを作製し、樹脂シートを取り出さずに、平板プレス機の電源を切り、徐冷させた。
(比較例3)
比較例3では、パルプ繊維の平均繊維径を10μmとした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(比較例4)
比較例4では、繊維状フィラーの混合方法を含浸とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。含浸は平板プレス機にて樹脂溶融を行う際に実施した。樹脂ペレットとともにパルプを配置し、温度200℃の平板熱プレス機に挟み、3tの荷重をかけて、パルプを含浸させたシート状の融液とした。その後、実施例1と同様の方法で繊維分散ポリプロピレンシートを作製した。
(比較例5)
比較例5では、繊維状フィラーを添加しない母材樹脂のみとした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(比較例6)
比較例6ではポリプロピレン材料に結晶核剤(新日本理化株式会社製ゲルオール(登録商標))を添加した以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
(比較例7)
比較例7ではフィルム製造方法をTダイによる押出製法とした以外は、実施例1と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。押出はKRCニーダにTダイユニットを取り付けて行い、繊維分散ポリプロピレンシートを作製した。
About the obtained sheet | seat, press molding was performed and the external appearance evaluation after shaping | molding was performed. Since the sheet was produced by stretching, the stretching ratio was relatively low on the inner side in the sheet thickness direction, and therefore the degree of orientation in the film thickness direction of the pulp fibers was lower than on the outer side. As described above, since the degree of orientation in the film thickness direction varies depending on the location of a single sheet, by arranging a portion having a high degree of orientation in a portion that is stretched during press molding, color unevenness of the sheet after press molding is reduced. The appearance is uniform and the appearance is improved.
(Example 2)
In Example 2, only the cooling method of Example 1 and the sheet was changed, and a pulp-dispersed polypropylene sheet was produced. While the molten resin sheet was sandwiched between SUS plates, it was immersed in ice water and rapidly cooled. A fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except for rapid cooling, and the same evaluation was performed.
(Example 3)
In Example 3, a pulp-dispersed polypropylene sheet was prepared with a thickness before stretching of 0.5 mm. By setting the shim plate thickness to 0.5 mm, a pulp-dispersed polypropylene sheet having a thickness of 0.5 mm was obtained. A fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness was reduced, and the same evaluation was performed.
Example 4
In Example 4, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the fibrous filler was carbon fiber, and the same evaluation was performed.
(Example 5)
In Example 5, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the fibrous filler was glass fiber, and the same evaluation was performed.
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the fibrous filler was a polypropylene fiber having an average fiber diameter of 5 μm and low thermal conductivity (hereinafter referred to as PPFRP), and the same evaluation was performed. .
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a fiber-dispersed polypropylene sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the sheet cooling method was gradually cooled, and the same evaluation was performed. As a method of gradual cooling, a molten resin sheet was produced by a flat plate press, and the flat plate press was turned off and slowly cooled without taking out the resin sheet.
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average fiber diameter of the pulp fibers was 10 μm, and the same evaluation was performed.
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the fibrous filler mixing method was impregnated, and the same evaluation was performed. The impregnation was performed when the resin was melted with a flat plate press. The pulp was placed together with the resin pellets, sandwiched between flat plate heat presses at a temperature of 200 ° C., and a load of 3 t was applied to obtain a sheet-like melt impregnated with the pulp. Thereafter, a fiber-dispersed polypropylene sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that only the base material resin to which no fibrous filler was added was used, and the same evaluation was performed.
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that a crystal nucleating agent (Gerol (registered trademark) manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) was added to the polypropylene material, and the same evaluation was performed.
(Comparative Example 7)
In Comparative Example 7, a fiber-dispersed polypropylene sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the film manufacturing method was an extrusion method using a T-die, and the same evaluation was performed. Extrusion was performed by attaching a T-die unit to a KRC kneader to produce a fiber-dispersed polypropylene sheet.
各実施例1〜5および各比較例1〜7における測定結果について図6を用いて説明する。図6は測定結果をまとめた表を示す図である。評価の基準は、主に従来のポリプロピレン製のシート状成形物と比較することにより行う。 The measurement results in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a table summarizing the measurement results. The standard of evaluation is mainly performed by comparing with a conventional polypropylene sheet-like molded product.
図6から明らかなように、パルプを用いてシートの冷却方法のみ急冷に変更した実施例2では、より結晶化度が高くなり、強度・弾性率が増加する結果になった。つまり、パルプを添加することにより放冷しても強度は上がるが、急冷することにより、強度はより増加する。樹脂の厚みを薄膜化した実施例3でも冷却されやすくなり、強度・弾性率が増加する結果となった。またパルプ以外の繊維であるカーボン繊維、ガラス繊維を用いた実施例4、5においても、結晶化度はそれほど高くなくても高強度化される結果となった。実施例2〜5では実施例1と同様に、いずれも外側の結晶化度が高く、繊維状フィラーの濃度も高いため、耐磨耗性が良い結果となった。また繊維状フィラーにより線膨張係数が下がったため、寸法安定性も良い結果であった。 As is clear from FIG. 6, in Example 2 in which only the sheet cooling method was changed to rapid cooling using pulp, the crystallinity became higher and the strength and elastic modulus increased. That is, the strength increases even if the pulp is allowed to cool by adding pulp, but the strength increases more by rapid cooling. Even in Example 3 in which the thickness of the resin was reduced, it was easily cooled, resulting in an increase in strength and elastic modulus. In Examples 4 and 5 using carbon fibers and glass fibers, which are fibers other than pulp, the strength was increased even if the crystallinity was not so high. In Examples 2 to 5, as in Example 1, the outer crystallinity was high and the concentration of the fibrous filler was high, resulting in good wear resistance. Moreover, since the linear expansion coefficient was lowered by the fibrous filler, the dimensional stability was also good.
フィラーを熱伝導率の低いPPFRPとした比較例1では、内部での冷却速度が遅く、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が減少した。またフィラーの線膨張係数が低くないため、寸法安定性が悪い結果となった。 In Comparative Example 1 in which the filler was PPFRP having a low thermal conductivity, the internal cooling rate was slow, the crystal size was large, and the crystallinity was high. As a result, strength and elastic modulus decreased. Moreover, since the linear expansion coefficient of the filler was not low, dimensional stability was poor.
シート冷却方法を徐冷とした比較例2では、内部での冷却速度が遅く、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不足した。
フィラー径を10μmと太くした比較例3では、樹脂中に十分に分散されず、冷却効果が得られないため、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不足した。
In Comparative Example 2 in which the sheet cooling method was gradually cooled, the cooling rate inside was slow, the crystal size was increased, and the crystallinity was increased. As a result, strength and elastic modulus were insufficient.
In Comparative Example 3 in which the filler diameter was increased to 10 μm, it was not sufficiently dispersed in the resin and a cooling effect could not be obtained, so that the crystal size was increased and the crystallinity was increased. As a result, strength and elastic modulus were insufficient.
フィラー混合方法を含浸とした比較例4では、強度は確保できたものの、結晶化度が低く、フィラー濃度も内面側>表面側となり、耐磨耗性が不足する結果となった。
フィラーを添加せず母材樹脂のみとした比較例5では冷却が十分にされず、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不測した。また線膨張係数が低下せず、寸法安定性が悪くなる結果となった。
In Comparative Example 4 in which the filler mixing method was impregnated, the strength was ensured, but the crystallinity was low and the filler concentration was also on the inner surface side> surface side, resulting in insufficient wear resistance.
In Comparative Example 5 in which the filler was not added and only the base material resin was used, the cooling was not sufficient, the crystal size increased, and the crystallinity increased. As a result, the strength and elastic modulus were unexpected. Moreover, the linear expansion coefficient did not decrease, resulting in poor dimensional stability.
結晶核剤を添加した比較例6では結晶化度が85%以上に高くなり、弾性率は高くなったが、強度が低いことから靭性が低く、破壊されやすい結果となった。
フィルム製造方法をTダイ押出とした比較例7では、プレス成形時の外観が均一でなく外観性が悪い結果となった。また延伸による高強度化が得られない結果となった。
In Comparative Example 6 in which the crystal nucleating agent was added, the degree of crystallinity was increased to 85% or more and the elastic modulus was increased, but because the strength was low, the toughness was low and the result was easily broken.
In Comparative Example 7 in which the film manufacturing method was T-die extrusion, the appearance during press molding was not uniform and the appearance was poor. In addition, the strength was not increased by stretching.
以上の評価から、母材の結晶性樹脂よりも熱伝導率が高い繊維状のフィラーを含み、繊維状のフィラーの繊維径が5nm以上5μm以下となるようにして、延伸によって繊維分散シートを製造することで、結晶化度がそれほど高くなくても、高強度化させたシート状成形物ができることが分かった。また冷却時に表面側に微結晶ができやすいことと、延伸によってフィラーが表面に集まりやすいことにより、表面の耐磨耗性を向上させたシート状成形物ができることが分かった。 From the above evaluation, a fiber-dispersed sheet is produced by stretching, including a fibrous filler having a higher thermal conductivity than the crystalline resin of the base material so that the fiber diameter of the fibrous filler is 5 nm to 5 μm. As a result, it was found that even if the degree of crystallinity is not so high, a sheet-like molded article having high strength can be obtained. Further, it was found that a sheet-like molded article having improved surface wear resistance can be obtained by easily forming microcrystals on the surface side during cooling and easily gathering fillers on the surface by stretching.
本発明は、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができ、プレス成形に用いるシート状成形物およびその製造方法等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can aim at reinforcement | strengthening of the mechanical strength of a sheet-like molded object, and is useful for the sheet-like molded object used for press molding, its manufacturing method, etc.
1 繊維状フィラー
2 繊維状フィラー
3 結晶性樹脂
4 金型
5 繊維状フィラー
6 樹脂
7 繊維状フィラー
DESCRIPTION OF
Claims (10)
融液された混合物をシート状混合物に成形する成形工程と、
前記シート状混合物を前記結晶性樹脂の融点以下の温度で冷却する冷却工程と、
冷却された前記シート状混合物を前記結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で延伸する加熱延伸工程と
を有することを特徴とするシート状成形物の製造方法。 A heating and melting step of melting and mixing the crystalline resin and a fibrous filler having a higher thermal conductivity than the crystalline resin at a temperature equal to or higher than the melting point of the crystalline resin;
A molding step of molding the melted mixture into a sheet-like mixture;
A cooling step of cooling the sheet-like mixture at a temperature below the melting point of the crystalline resin;
A method of producing a sheet-like molded product, comprising: a heating and stretching step of stretching the cooled sheet-like mixture in a temperature range of a glass transition temperature to a melting point of the crystalline resin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238126A JP2017105865A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Sheet-like molded product and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238126A JP2017105865A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Sheet-like molded product and method for producing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017105865A true JP2017105865A (en) | 2017-06-15 |
Family
ID=59058942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015238126A Pending JP2017105865A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Sheet-like molded product and method for producing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017105865A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3483205A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Panasonic Corporation | Composite resin molded article |
JP2019157049A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | パナソニック株式会社 | Fiber composite resin composition and manufacturing method therefor |
JPWO2018207830A1 (en) * | 2017-05-12 | 2020-03-12 | 国立大学法人広島大学 | Polyamide resin member and method of manufacturing the same |
US11938687B2 (en) | 2020-10-28 | 2024-03-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Plant fiber-containing composite resin molded article with sustained release of aroma |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013202919A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Multilayer film |
JP2014047344A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Sekisui Chem Co Ltd | Carbon fiber composite material, method of producing carbon fiber composite material and laminate |
-
2015
- 2015-12-07 JP JP2015238126A patent/JP2017105865A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013202919A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Multilayer film |
JP2014047344A (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Sekisui Chem Co Ltd | Carbon fiber composite material, method of producing carbon fiber composite material and laminate |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2018207830A1 (en) * | 2017-05-12 | 2020-03-12 | 国立大学法人広島大学 | Polyamide resin member and method of manufacturing the same |
JP7186974B2 (en) | 2017-05-12 | 2022-12-12 | 国立大学法人広島大学 | Polyamide resin member and manufacturing method thereof |
CN109762244B (en) * | 2017-11-10 | 2023-10-24 | 松下控股株式会社 | Composite resin molded article |
US10584248B2 (en) | 2017-11-10 | 2020-03-10 | Panasonic Corporation | Composite resin molded article |
JP2019085529A (en) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | パナソニック株式会社 | Composite resin molding |
JP6990562B2 (en) | 2017-11-10 | 2022-01-12 | パナソニック株式会社 | Composite resin injection molded body |
CN109762244A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-17 | 松下电器产业株式会社 | Composite resin molded body |
EP3483205A1 (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Panasonic Corporation | Composite resin molded article |
EP4378995A3 (en) * | 2017-11-10 | 2024-08-14 | Panasonic Holdings Corporation | Composite resin molded article |
JP2019157049A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | パナソニック株式会社 | Fiber composite resin composition and manufacturing method therefor |
JP7264340B2 (en) | 2018-03-16 | 2023-04-25 | パナソニックホールディングス株式会社 | Method for producing fiber composite resin composition |
JP7554297B2 (en) | 2018-03-16 | 2024-09-19 | パナソニックホールディングス株式会社 | Fiber composite resin composition and method for producing same |
US11938687B2 (en) | 2020-10-28 | 2024-03-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Plant fiber-containing composite resin molded article with sustained release of aroma |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gabr et al. | Mechanical and thermal properties of carbon fiber/polypropylene composite filled with nano-clay | |
JP5551386B2 (en) | Fiber / resin composite sheet and FRP molded body | |
CA2677422C (en) | Stretched polyolefin materials and objects produced therefrom | |
Mészáros et al. | Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite | |
Zhang et al. | Mechanical and thermal properties of palygorskite poly (butylene succinate) nanocomposite | |
CN105793030B (en) | Fiber Reinforced Resin Laminates | |
Shen et al. | The effect of temperature and strain rate on the deformation behaviour, structure development and properties of biaxially stretched PET–clay nanocomposites | |
TW201442862A (en) | Carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material, molded body using the same and electronic equipment case | |
JP2017105865A (en) | Sheet-like molded product and method for producing the same | |
Li et al. | Polypropylene/hydroxyl-multiwall carbon nanotubes composites: crystallization behavior, mechanical properties, and foaming performance | |
Niyaraki et al. | Predicting of impact strength and elastic modulus of polypropylene/EPDM/graphene/glass fiber nanocomposites by response surface methodology | |
JP2011194852A (en) | Press-molding method and molding thereof | |
CN107428117A (en) | laminated body | |
JP2016079337A (en) | Carbon fiber-reinforced plastic and method for producing the same | |
CN104441544B (en) | Extrusion molding method of graphene modified nylon 66 high-strength composite thin products | |
Li et al. | Mechanical properties and crystallization behavior of poly (butylene succinate) composites reinforced with basalt fiber | |
TWI839505B (en) | Resin composition and formed body | |
Zhu et al. | Structure and properties of polypropylene/polyolefin elastomer/organic montmorillonite nanocomposites | |
JP2012207100A (en) | Molded article with excellent mechanical characteristic, and method and apparatus for manufacturing the same | |
US11491759B2 (en) | Composite laminate and method for producing same | |
JP2016172322A (en) | Manufacturing method of fiber reinforced thermoplastic resin molded article | |
Wataru et al. | Development of Carbon Fiber Fabric Reinforced Polypropylenes–Part 1: Effect of Content of Maleic Acid and Removal of Sizing Agent– | |
JP2016169271A (en) | Carbon fiber resin composite sheet with improved drawdown resistance | |
Surya Rao et al. | Development and Characterization of PLA-Based Green Composites: Experimental and Simulation Studies | |
CN113939389B (en) | Manufacturing method of molded products |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190226 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190827 |