JPS6366657B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強化シートプラスチツク材料の製造法
およびその材料からの成型物品の製造方法に関す
る。 1cmまたはそれよりも上のステイプル長さを有
する繊維質強化材を含有する普通のシートプラス
チツク材料は通常そのプラスチツク材料をその融
点より上の温度へ加熱し、その溶融した材料を強
化材料と共に例えばそのプラスチツク材料を強化
材料のマツト上へ押出すことによつてシートへ成
形し、かつその溶融した材料をそのマツトとの接
触に保ち乍らその融点よりも下へ冷却させること
によつて熱可塑性材料から造られる。得られたシ
ートはそのシートをそのプラスチツク材料のガラ
ス転移温度よりも上の温度へ加圧下に適当な鋳型
中で加熱することによつて所望の形状へ熱成形さ
れうる。 ポリエチレンテレフタレイト(PET)はPET
のガラス転移温度よりも上で不安定である結晶質
態および非晶質体で存在するプラスチツク材料で
ある。結晶質PETはそれが構造材パネル、例え
ば自動車の車体パネル、特にそれが1cmまたはそ
れよりも上のステイプル長さを有するガラス繊維
のような繊維質材料で強化される場合にそれらを
製造するために大きな有用性を有するであろうこ
とを示唆する物理的性質を有する。このようにし
て、結晶質PETはその融点(265℃)に近い温度
で荷重をかけた状態での変形に対して抵抗するで
あろうが、その融点は自動車の車体パネル用に現
在使用されている大部分の熱可塑性樹脂のそれよ
りもずつと高く、かつ噴霧塗装作業で出合う温度
に耐えうるように十分高い温度である。 後段の成型に対して好適な強化PETシートの
製造に対する、強化プラスチツクシート材料の製
造についての普通の技法の適用はいくつかの実際
上の困難を伴つている。こうしてその融点からそ
のガラス転移点への冷却によつてPETは結晶化
を生じ、非晶質相から結晶質相への不可逆的転移
を起こす。結晶質PETは熱成形され得ないので、
結晶質PETを含有するシート材料は成型の前に
溶融されなければならない。このことは相当な熱
エネルギーを必要とするばかりではなく、また湿
分を除外する特別の注意をも必要とするが、これ
は溶融PETが水との接触によつて退化するから
である。過去において、シート材料から成功裏に
成型されたPETの唯一の形態はその融点におい
て湿分に対して比較的非感受性の比較的低分子量
の(45000よりも下のw)材料であつた。 本発明にしたがえば、繊維質強化材料および
45000より上の重量平均分子量を有する溶融ポリ
エチレンテレフタレイトの重ねられた層を圧力下
に接触させて保持し、かつその重ねられた層をポ
リエチレンテレフタレイトのガラス転移点よりも
下の温度へ冷却し、その際その冷却がポリエチレ
ンテレフタレイトの結晶化を避けるに十分な速度
で行なわれるようにすることを特徴とする強化シ
ート材料の製造方法が提供される。 本発明はPETがその融点およびそのガラス転
移温度の間でのみその非晶質相から結晶質相への
転移を起こしかつこの転移が瞬間的には生じない
という事実を利用している。溶融PETをそのガ
ラス転移温度よりも下に急速に冷却する一方同時
にPETおよび強化材の重ねられた層をプレスと
して合体させることによつて、その強化材料が
PETの結晶化が実質的な程度に生じる前にPET
へ合体され得て、こうして得られるそのシート材
料中のPETはほとんど完全に非晶質相になる。
実際上ではPETの小割合、例えば20重量%まで、
かつ好ましくは10%以下が容認されうる。こうし
て得られるシート材料が次にそのシートを鋳型中
でPETのガラス転移温度よりも上からその融点
よりも下までの範囲の温度へ加熱し、そのシート
を上記の温度範囲にPETの結晶化を起こさせる
に十分な期間維持し、かつ成型されたそのシート
をガラス転移温度よりも下へ冷却させることによ
つて所望の物品へ成形されうる。こうして得られ
る物品は繊維質強化材料を含有する結晶質PET
から構成されるであろう。PETは成型段階中に
再溶融されないので、成型中の湿分によるPET
の退化が減少されかつ成型段階のエネルギー消費
もまた節減される。 PETが結晶化の前にそのガラス転移温度へ到
達することを保証するに必要とされる正確な冷却
速度はそのPETの特定的な化学組成およびPET
と配合されている改質剤の圧力に依存するのであ
ろう。然しながら一般的にPETをその融点約265
℃から160℃よりも下の温度へ約20秒未満で冷却
しかつその速度でPETの温度がそのガラス転移
温度、約80℃よりも下になるまでその冷却を続け
ることが必要であろう。 第1図はその非晶質相Aからその結晶質相Bへ
のPETの転移がガラス転移温度gと融点mとの
間の温度(T℃)で起きる時間(t秒)を図解的
に説明するグラフである。第1図で見られるよう
にもし非晶質或は結晶質PETのどちらがその融
点mよりも上へ加熱されかつその後に冷却される
場合には非晶質の物質が最初に生成する。次にこ
のものが温度にしたがつて変化する時間内に結晶
質相への転位を生じる。時間によるこの転位時間
の変化は約160℃で最小を示している。こうして
そのPETがそのガラス転移温度gよりも下へ十
分に早く冷却されるならばその結晶化を避けるこ
とができる。 本発明の方法に使用されるPETは45000よりも
上の重量−平均分子量、例えば55000から60000ま
での範囲を有する。PETは純粋なポリエチレン
テレフタレイトの形態または共重合可能な他の物
質の小量とのコポリマーの形態でありうる。
PETは純粋および共重合形態で容易に入手され
うる。その共重合可能な物質はPETに所望の物
理的性質を生じさせるために、例えばより遅い結
晶化速度、結晶化のより大きな程度または改善さ
れた衝撃抵抗或は収縮または結晶化によるひび割
れに対する抵抗を生じるようにPET中に配合さ
れる。同じような理由でその他の添加剤がPET
に配合されうる。例えばPETの衝撃強度を改変
するためにその中にゴムまたはポリオレフインが
配合されてもよい。プラスチツク成型材料中に普
通に含有される添加剤、例えば着色剤、紫外線お
よび熱安定化剤、粘土のような不透明化剤および
耐火剤がまたPET中に合体されてもよい。代表
的な添加剤および共重合可能物質はこの面の技術
の専門家には明白であろう。このような添加剤と
しては1cmよりも下のステイプル長さを有する繊
維質強化材料がありうる。出発原料として使用さ
れるPETは非晶質または結晶質のいずれであつ
てもよい。シート状PETが出発原料として使用
される場合には非晶質の方が結晶質シート材料よ
りも取扱い容易であるので好ましい。 好ましい強化材料はガラス繊維である。その繊
維は少なくとも1cm、通常は1から5cmまでの長
さを有するステイプル繊維の形態にあるもの、或
はさらに好ましくは連続性繊維の形態にあるもの
である。好ましくはその繊維質材料はゆるい付着
したウエブを形成するように混練またはPETと
相容性のバインダーによつて合体して保持されて
いる繊維層から構成されるマツトの形態でシート
中へ導入されうる。繊維質材料は通常そのシート
材料の20から60重量%まで、かつ好ましくは30か
ら40重量%までを形成する。 そのシート材料の製造において、PETおよび
繊維の層はその温度が調節されうる2つのプラテ
ン間で重ねられ、加熱され、圧縮されかつ冷却さ
れうる。このようなプラテンにおける正確でかつ
迅速な温度変化を生じさせることは困難なので、
それらの層はその中でそれらの層の温度が調節さ
れうる加熱および/または冷却域を通してその重
ねられた層を前進させる2つの可動構材間に形成
されたニツプ中へ、繊維質強化材料のマツトおよ
びPETの層を供給することによつて重ねられる
ことが好ましい。 PETの層はそのニツプ中へ固体PETシートの
形態で供給されてもよい。この配慮においては、
その重ねられた層はその中でPETが溶融される
加熱域を通して最初に進められ、その後に冷却域
を通して進められるであろう。また一方、その
PET層は溶融形態で直接に押出し装置からニツ
プ中へ供給されてもよい。 そのニツプは熱伝導性のロールの複数対によつ
て形成されてもよく、それらのロールの温度はも
し必要ならばその重ねられた層が最初の一揃いの
ロールの間でPETを溶融するに十分な温度へ加
熱され、かつその後に第2の一揃いのロール間で
急速に冷却されるように調節されうる。好ましく
はハク離剤がそれらのロールへ、それらの層がニ
ツプに沿つて通過するときにそれらのロールから
除去されることを助長するように、適用されても
よい。 他方、そのニツプはそのシートが加熱および/
または冷却域を通して前進するときにそれらの層
を連続的に相互に接触させて維持するように配置
された熱伝導性の連続性可動ベルトの一対によつ
て形成されてもよい。このようなベルトの使用は
それらが正確な温度調節を可能にするので好まし
く、かつPETがその溶融状態からその固体状態
への冷却の間にベルトの同じ領域と接触して維持
されるので溶融PETのニツプでの接触表面から
のハク離の難かしさが減少される。 このようなロールまたはベルトを統合する好適
な装置は容易に入手することができかつこの面の
技術の専門家には熟知のものであろう。 強化材料がシート材料の表面近くへ望ましくな
いように蓄積することの無いことを確実にするた
めに、PETおよび強化材料の層は好ましくはそ
の強化材料の層がPETの2つの層の間にサンド
ウイツチになるようにされる。もし必要ならば、
強化材料の複数の層がシート中に合体されてもよ
い。このような場合強化材料のそれぞれの層は
PETの2つの層の間にサンドウイツチにされる
ことが好ましい。 非晶質相でPETを含有するそのシート材料は
普通の熱プレス−成型装置を使用して任意の所望
の形状の物品へ成形されうる。例えばその材料の
シートがそれを2つの合せ金属型装置中でプレス
することによつて成形されうる。それらの装置は
成型されたシートがそれらから除去されることを
助長するようにハク離剤で塗布されることが好ま
しい。成型工程でのエネルギー消費を節減するた
めに非晶質PETを含有するそのシートが例えば
放射ヒーターによつて成型の前に、PETのガラ
ス転移温度より上ではあるがその温度で結晶質相
への転移が比較的ゆるやかに生じるような温度、
例えば90から120℃までの温度へ予備加熱される
ことが好ましい。次にそのシートがその転移がよ
り早く生じるより高い温度で成型される。通常
150から170℃までの温度が十分である。次にその
シートは鋳型中で相転移が生じるに十分な時間保
持されるがこの時間は少なくとも15秒であるが通
常30秒未満であり、そののちにそのシートが鋳型
から取出されかつ冷却される。その間にその装置
は次回の成型操作に使用するためのより高い温度
に保たれ、こうして連続工程においてはいつそう
のエネルギー消費の節減が得られる。 第2図から5図までは本発明にしたがつてシー
ト材料を製造するに好適な装置の例を図解的に説
明する図である。 説明されているすべての装置において、それら
の段階は湿分を除外するようにされなければなら
ないが、これは溶融PETがもしそれが0.002重量
%よりも上の水と接触した場合に退化されるから
である。 第2図に示されている装置において、PETの
3つの層1が一連のロール2によつて形成される
ニツプ中へリールから供給される。連続性繊維の
マツトの形態にあるガラス繊維の2つの層3がま
たそのニツプへ供給され、そのガラス繊維のそれ
ぞれの層3がPETの2つの層1の間にサンドウ
イツチにされる。ロール2のそれぞれの対にはそ
れらのロールの円筒表面の温度を調節するための
普通の手段が設けられている。ロールの最初の2
つの対2a,2bは少なくとも265℃の温度へ加
熱される。これらのロールからの熱がPETおよ
びガラス繊維の層の温度をPETの融点よりも上
に上昇させ、かつロールによつて与えられる圧力
がガラス繊維の層3の間隙中へPETを流入させ
る。次の3対のロール2c,d,eの温度はそれ
らを通して循環される冷媒の手段によつて70℃ま
たはそれ以下に維持される。然しながらロール2
c,d、およびeの温度はPETの退化を起こす
であろう湿分がその上に凝縮することを避けるに
十分な温度であるべきである。ニツプを通しての
PETおよびガラス繊維の層の供給速度はロール
2の廻転速度によつて決定され、かつPETの温
度がPETの結晶化を与えるには十分早い速度で
ガラス転移温度よりも下へ低下させるように選択
される。したがつて、得られるシート材料4はガ
ラス繊維で強化された非晶質PETを含有する。 ロール2は垂直の積み重ねに配置されうる。然
しながら溶融PETが最小の作動にもたらされ、
こうしてそのシートの表面で強化を表わしそれに
よつてシート上に粗い表面を生じるようにするた
めには水平並べの方が好ましい。 第3図はラミネイトを形成するための別の装置
を説明している。この装置においては、非晶質
PETシート1およびガラス繊維マツト3が、ロ
ール6によつて加熱および冷却されうる2つの連
続金属ベルト5によつて形成されるニツプ中へ供
給される。ロール6の温度はその中でシートが
PETの融点へ加熱される熱域、およびその中で
シートがPETのガラス転移温度よりも下へ冷却
される冷域を生じるように調節される。熱域およ
び冷域の温度ならびにベルト5の移動速度は、そ
のシートがPETの結晶化を防ぐに十分早い速度
で冷却されるように選択される。 第4図は第2図または第3図の装置に対するま
た別の供給装置を説明している。 この配置においては、PETの2つの外側層1
a,cがリールからニツプへ供給され、一方
PETの中心層1bがそのニツプへ直接に普通の
構造の加熱押出し装置7から供給されるが、例え
ばそれらは結晶質PETのペレツトを含有するホ
ツパー8から供給されてもよい。この供給様式は
例えばそのシートの縁から取除かれたスクラツプ
PETおよび強化材料がそのスクラツプ材料を押
出機へ供給することによつて再循環され、こうし
て廃物が最小にされるという利点を有する。 第5図はまた別の装置を説明するものであり、
この場合PETの中心層1bは第4図に説明され
ていると同様な押出し装置7から2つの加熱され
たロール2aによつて形成されるニツプ中へガラ
ス繊維マツトの2つの層3a,3bと共に供給さ
れる。ロール2aはPETをその溶融温度よりも
上に保つに十分な温度へ加熱され、かつ重ねられ
た層2a,3aおよび3bを加熱ロールのいつそ
うの対2bへ供給するが、その対中へはPETの
2つの外側層1a,1cがまたリールから或はい
つそうの押出し装置から供給される。ロール2b
はPETの温度をその融点よりも上に上昇させる
に十分な温度へ加熱される。その後に、PETお
よびガラス繊維の層が、PETが結晶化すること
無しにそのガラス転移温度よりも下に冷却される
ことを保証するに十分低い温度に保たれている一
連の冷却ロール2c,d,eを通して供給され
る。加熱ロール2bおよび/または冷却ロール2
c,d,eはもし必要ならば第3図に示されてい
ると同様の金属ベルトの対で置換えられうる。こ
の供給様式はガラス繊維の中心層がPETの中心
層の中に外側層がそれへ適用される前に埋込ま
れ、こうしてそのガラス繊維が完成シートの表面
に露出する可能性が減少されるという利点を有す
る。さらに、PETおよびガラス繊維の最も内部
の3つの層に対する第1のロール2aによる別け
られた加熱の適用が、シートの中心における
PETがその融点へ冷却に先立つて完全に加熱さ
れ、こうして結晶質の物質を含まないことを確実
にする。 以下の実施例は本発明を説明するものである。 実施例 1 第3図に示されていると同様の装置を使用し
て、0.4mmの厚さを有する市販の非晶質PETシー
ト材料(Akzo、N.V.オランダから入手)、およ
び350g/m2の重量を有する連続性ガラスマツト
の2つの層から成る3つの層を使用してラミネイ
トを形成した。それらのシートは1分間に1メー
トルの速度で装置のニツプ中へ供給された。装置
の加熱域は275℃の温度に保たれかつその冷却域
は包囲温度(20℃)に保たれた。得られたシート
材料は実質的に非晶質態でPETを含有し、かつ
ガラス繊維40重量%を含有していた。 次にそのシート材料を115℃の温度へ加熱し、
かつ160℃の温度に保たれた鋳型中で1分間成形
し、その後にPETの実質的な結晶化を起こさせ
た。成型されたその材料はその冷却ののちに次の
ような性質を有していた: 264p.s.i.での熱変形温度 =230℃ 引つ張り強さ =15800p.s.i 伸 び =4% 曲げモジユラス =1100000p.s.i. 曲げ強度 =26000p.s.i. 23℃でのアンノツチトイゾド衝撃強度
=17.7ft−ポンド/インチ 40℃での 〃 〃 〃 19.8 〃 23℃でのノツチトイゾド衝撃強度 =13.3 〃 実施例 2 市販の非晶質PETシート(米国、イーストマ
ンコダツク社、プラスチツク部門から入手された
0.7mmの厚さを有する材料)および450g/m2の重
量を有する連続性ガラスマツトの2つの層から成
る3つの層を使用して実施例1の方法を繰返し
た。得られたシートは2.2mmの厚さを有しかつ30
重量%のガラス繊維を含有していた。 熱成型およびそれに続くPETの結晶化の後に、
得られたそのシートは実施例1のそれと同様の物
理的性質を有していた。
およびその材料からの成型物品の製造方法に関す
る。 1cmまたはそれよりも上のステイプル長さを有
する繊維質強化材を含有する普通のシートプラス
チツク材料は通常そのプラスチツク材料をその融
点より上の温度へ加熱し、その溶融した材料を強
化材料と共に例えばそのプラスチツク材料を強化
材料のマツト上へ押出すことによつてシートへ成
形し、かつその溶融した材料をそのマツトとの接
触に保ち乍らその融点よりも下へ冷却させること
によつて熱可塑性材料から造られる。得られたシ
ートはそのシートをそのプラスチツク材料のガラ
ス転移温度よりも上の温度へ加圧下に適当な鋳型
中で加熱することによつて所望の形状へ熱成形さ
れうる。 ポリエチレンテレフタレイト(PET)はPET
のガラス転移温度よりも上で不安定である結晶質
態および非晶質体で存在するプラスチツク材料で
ある。結晶質PETはそれが構造材パネル、例え
ば自動車の車体パネル、特にそれが1cmまたはそ
れよりも上のステイプル長さを有するガラス繊維
のような繊維質材料で強化される場合にそれらを
製造するために大きな有用性を有するであろうこ
とを示唆する物理的性質を有する。このようにし
て、結晶質PETはその融点(265℃)に近い温度
で荷重をかけた状態での変形に対して抵抗するで
あろうが、その融点は自動車の車体パネル用に現
在使用されている大部分の熱可塑性樹脂のそれよ
りもずつと高く、かつ噴霧塗装作業で出合う温度
に耐えうるように十分高い温度である。 後段の成型に対して好適な強化PETシートの
製造に対する、強化プラスチツクシート材料の製
造についての普通の技法の適用はいくつかの実際
上の困難を伴つている。こうしてその融点からそ
のガラス転移点への冷却によつてPETは結晶化
を生じ、非晶質相から結晶質相への不可逆的転移
を起こす。結晶質PETは熱成形され得ないので、
結晶質PETを含有するシート材料は成型の前に
溶融されなければならない。このことは相当な熱
エネルギーを必要とするばかりではなく、また湿
分を除外する特別の注意をも必要とするが、これ
は溶融PETが水との接触によつて退化するから
である。過去において、シート材料から成功裏に
成型されたPETの唯一の形態はその融点におい
て湿分に対して比較的非感受性の比較的低分子量
の(45000よりも下のw)材料であつた。 本発明にしたがえば、繊維質強化材料および
45000より上の重量平均分子量を有する溶融ポリ
エチレンテレフタレイトの重ねられた層を圧力下
に接触させて保持し、かつその重ねられた層をポ
リエチレンテレフタレイトのガラス転移点よりも
下の温度へ冷却し、その際その冷却がポリエチレ
ンテレフタレイトの結晶化を避けるに十分な速度
で行なわれるようにすることを特徴とする強化シ
ート材料の製造方法が提供される。 本発明はPETがその融点およびそのガラス転
移温度の間でのみその非晶質相から結晶質相への
転移を起こしかつこの転移が瞬間的には生じない
という事実を利用している。溶融PETをそのガ
ラス転移温度よりも下に急速に冷却する一方同時
にPETおよび強化材の重ねられた層をプレスと
して合体させることによつて、その強化材料が
PETの結晶化が実質的な程度に生じる前にPET
へ合体され得て、こうして得られるそのシート材
料中のPETはほとんど完全に非晶質相になる。
実際上ではPETの小割合、例えば20重量%まで、
かつ好ましくは10%以下が容認されうる。こうし
て得られるシート材料が次にそのシートを鋳型中
でPETのガラス転移温度よりも上からその融点
よりも下までの範囲の温度へ加熱し、そのシート
を上記の温度範囲にPETの結晶化を起こさせる
に十分な期間維持し、かつ成型されたそのシート
をガラス転移温度よりも下へ冷却させることによ
つて所望の物品へ成形されうる。こうして得られ
る物品は繊維質強化材料を含有する結晶質PET
から構成されるであろう。PETは成型段階中に
再溶融されないので、成型中の湿分によるPET
の退化が減少されかつ成型段階のエネルギー消費
もまた節減される。 PETが結晶化の前にそのガラス転移温度へ到
達することを保証するに必要とされる正確な冷却
速度はそのPETの特定的な化学組成およびPET
と配合されている改質剤の圧力に依存するのであ
ろう。然しながら一般的にPETをその融点約265
℃から160℃よりも下の温度へ約20秒未満で冷却
しかつその速度でPETの温度がそのガラス転移
温度、約80℃よりも下になるまでその冷却を続け
ることが必要であろう。 第1図はその非晶質相Aからその結晶質相Bへ
のPETの転移がガラス転移温度gと融点mとの
間の温度(T℃)で起きる時間(t秒)を図解的
に説明するグラフである。第1図で見られるよう
にもし非晶質或は結晶質PETのどちらがその融
点mよりも上へ加熱されかつその後に冷却される
場合には非晶質の物質が最初に生成する。次にこ
のものが温度にしたがつて変化する時間内に結晶
質相への転位を生じる。時間によるこの転位時間
の変化は約160℃で最小を示している。こうして
そのPETがそのガラス転移温度gよりも下へ十
分に早く冷却されるならばその結晶化を避けるこ
とができる。 本発明の方法に使用されるPETは45000よりも
上の重量−平均分子量、例えば55000から60000ま
での範囲を有する。PETは純粋なポリエチレン
テレフタレイトの形態または共重合可能な他の物
質の小量とのコポリマーの形態でありうる。
PETは純粋および共重合形態で容易に入手され
うる。その共重合可能な物質はPETに所望の物
理的性質を生じさせるために、例えばより遅い結
晶化速度、結晶化のより大きな程度または改善さ
れた衝撃抵抗或は収縮または結晶化によるひび割
れに対する抵抗を生じるようにPET中に配合さ
れる。同じような理由でその他の添加剤がPET
に配合されうる。例えばPETの衝撃強度を改変
するためにその中にゴムまたはポリオレフインが
配合されてもよい。プラスチツク成型材料中に普
通に含有される添加剤、例えば着色剤、紫外線お
よび熱安定化剤、粘土のような不透明化剤および
耐火剤がまたPET中に合体されてもよい。代表
的な添加剤および共重合可能物質はこの面の技術
の専門家には明白であろう。このような添加剤と
しては1cmよりも下のステイプル長さを有する繊
維質強化材料がありうる。出発原料として使用さ
れるPETは非晶質または結晶質のいずれであつ
てもよい。シート状PETが出発原料として使用
される場合には非晶質の方が結晶質シート材料よ
りも取扱い容易であるので好ましい。 好ましい強化材料はガラス繊維である。その繊
維は少なくとも1cm、通常は1から5cmまでの長
さを有するステイプル繊維の形態にあるもの、或
はさらに好ましくは連続性繊維の形態にあるもの
である。好ましくはその繊維質材料はゆるい付着
したウエブを形成するように混練またはPETと
相容性のバインダーによつて合体して保持されて
いる繊維層から構成されるマツトの形態でシート
中へ導入されうる。繊維質材料は通常そのシート
材料の20から60重量%まで、かつ好ましくは30か
ら40重量%までを形成する。 そのシート材料の製造において、PETおよび
繊維の層はその温度が調節されうる2つのプラテ
ン間で重ねられ、加熱され、圧縮されかつ冷却さ
れうる。このようなプラテンにおける正確でかつ
迅速な温度変化を生じさせることは困難なので、
それらの層はその中でそれらの層の温度が調節さ
れうる加熱および/または冷却域を通してその重
ねられた層を前進させる2つの可動構材間に形成
されたニツプ中へ、繊維質強化材料のマツトおよ
びPETの層を供給することによつて重ねられる
ことが好ましい。 PETの層はそのニツプ中へ固体PETシートの
形態で供給されてもよい。この配慮においては、
その重ねられた層はその中でPETが溶融される
加熱域を通して最初に進められ、その後に冷却域
を通して進められるであろう。また一方、その
PET層は溶融形態で直接に押出し装置からニツ
プ中へ供給されてもよい。 そのニツプは熱伝導性のロールの複数対によつ
て形成されてもよく、それらのロールの温度はも
し必要ならばその重ねられた層が最初の一揃いの
ロールの間でPETを溶融するに十分な温度へ加
熱され、かつその後に第2の一揃いのロール間で
急速に冷却されるように調節されうる。好ましく
はハク離剤がそれらのロールへ、それらの層がニ
ツプに沿つて通過するときにそれらのロールから
除去されることを助長するように、適用されても
よい。 他方、そのニツプはそのシートが加熱および/
または冷却域を通して前進するときにそれらの層
を連続的に相互に接触させて維持するように配置
された熱伝導性の連続性可動ベルトの一対によつ
て形成されてもよい。このようなベルトの使用は
それらが正確な温度調節を可能にするので好まし
く、かつPETがその溶融状態からその固体状態
への冷却の間にベルトの同じ領域と接触して維持
されるので溶融PETのニツプでの接触表面から
のハク離の難かしさが減少される。 このようなロールまたはベルトを統合する好適
な装置は容易に入手することができかつこの面の
技術の専門家には熟知のものであろう。 強化材料がシート材料の表面近くへ望ましくな
いように蓄積することの無いことを確実にするた
めに、PETおよび強化材料の層は好ましくはそ
の強化材料の層がPETの2つの層の間にサンド
ウイツチになるようにされる。もし必要ならば、
強化材料の複数の層がシート中に合体されてもよ
い。このような場合強化材料のそれぞれの層は
PETの2つの層の間にサンドウイツチにされる
ことが好ましい。 非晶質相でPETを含有するそのシート材料は
普通の熱プレス−成型装置を使用して任意の所望
の形状の物品へ成形されうる。例えばその材料の
シートがそれを2つの合せ金属型装置中でプレス
することによつて成形されうる。それらの装置は
成型されたシートがそれらから除去されることを
助長するようにハク離剤で塗布されることが好ま
しい。成型工程でのエネルギー消費を節減するた
めに非晶質PETを含有するそのシートが例えば
放射ヒーターによつて成型の前に、PETのガラ
ス転移温度より上ではあるがその温度で結晶質相
への転移が比較的ゆるやかに生じるような温度、
例えば90から120℃までの温度へ予備加熱される
ことが好ましい。次にそのシートがその転移がよ
り早く生じるより高い温度で成型される。通常
150から170℃までの温度が十分である。次にその
シートは鋳型中で相転移が生じるに十分な時間保
持されるがこの時間は少なくとも15秒であるが通
常30秒未満であり、そののちにそのシートが鋳型
から取出されかつ冷却される。その間にその装置
は次回の成型操作に使用するためのより高い温度
に保たれ、こうして連続工程においてはいつそう
のエネルギー消費の節減が得られる。 第2図から5図までは本発明にしたがつてシー
ト材料を製造するに好適な装置の例を図解的に説
明する図である。 説明されているすべての装置において、それら
の段階は湿分を除外するようにされなければなら
ないが、これは溶融PETがもしそれが0.002重量
%よりも上の水と接触した場合に退化されるから
である。 第2図に示されている装置において、PETの
3つの層1が一連のロール2によつて形成される
ニツプ中へリールから供給される。連続性繊維の
マツトの形態にあるガラス繊維の2つの層3がま
たそのニツプへ供給され、そのガラス繊維のそれ
ぞれの層3がPETの2つの層1の間にサンドウ
イツチにされる。ロール2のそれぞれの対にはそ
れらのロールの円筒表面の温度を調節するための
普通の手段が設けられている。ロールの最初の2
つの対2a,2bは少なくとも265℃の温度へ加
熱される。これらのロールからの熱がPETおよ
びガラス繊維の層の温度をPETの融点よりも上
に上昇させ、かつロールによつて与えられる圧力
がガラス繊維の層3の間隙中へPETを流入させ
る。次の3対のロール2c,d,eの温度はそれ
らを通して循環される冷媒の手段によつて70℃ま
たはそれ以下に維持される。然しながらロール2
c,d、およびeの温度はPETの退化を起こす
であろう湿分がその上に凝縮することを避けるに
十分な温度であるべきである。ニツプを通しての
PETおよびガラス繊維の層の供給速度はロール
2の廻転速度によつて決定され、かつPETの温
度がPETの結晶化を与えるには十分早い速度で
ガラス転移温度よりも下へ低下させるように選択
される。したがつて、得られるシート材料4はガ
ラス繊維で強化された非晶質PETを含有する。 ロール2は垂直の積み重ねに配置されうる。然
しながら溶融PETが最小の作動にもたらされ、
こうしてそのシートの表面で強化を表わしそれに
よつてシート上に粗い表面を生じるようにするた
めには水平並べの方が好ましい。 第3図はラミネイトを形成するための別の装置
を説明している。この装置においては、非晶質
PETシート1およびガラス繊維マツト3が、ロ
ール6によつて加熱および冷却されうる2つの連
続金属ベルト5によつて形成されるニツプ中へ供
給される。ロール6の温度はその中でシートが
PETの融点へ加熱される熱域、およびその中で
シートがPETのガラス転移温度よりも下へ冷却
される冷域を生じるように調節される。熱域およ
び冷域の温度ならびにベルト5の移動速度は、そ
のシートがPETの結晶化を防ぐに十分早い速度
で冷却されるように選択される。 第4図は第2図または第3図の装置に対するま
た別の供給装置を説明している。 この配置においては、PETの2つの外側層1
a,cがリールからニツプへ供給され、一方
PETの中心層1bがそのニツプへ直接に普通の
構造の加熱押出し装置7から供給されるが、例え
ばそれらは結晶質PETのペレツトを含有するホ
ツパー8から供給されてもよい。この供給様式は
例えばそのシートの縁から取除かれたスクラツプ
PETおよび強化材料がそのスクラツプ材料を押
出機へ供給することによつて再循環され、こうし
て廃物が最小にされるという利点を有する。 第5図はまた別の装置を説明するものであり、
この場合PETの中心層1bは第4図に説明され
ていると同様な押出し装置7から2つの加熱され
たロール2aによつて形成されるニツプ中へガラ
ス繊維マツトの2つの層3a,3bと共に供給さ
れる。ロール2aはPETをその溶融温度よりも
上に保つに十分な温度へ加熱され、かつ重ねられ
た層2a,3aおよび3bを加熱ロールのいつそ
うの対2bへ供給するが、その対中へはPETの
2つの外側層1a,1cがまたリールから或はい
つそうの押出し装置から供給される。ロール2b
はPETの温度をその融点よりも上に上昇させる
に十分な温度へ加熱される。その後に、PETお
よびガラス繊維の層が、PETが結晶化すること
無しにそのガラス転移温度よりも下に冷却される
ことを保証するに十分低い温度に保たれている一
連の冷却ロール2c,d,eを通して供給され
る。加熱ロール2bおよび/または冷却ロール2
c,d,eはもし必要ならば第3図に示されてい
ると同様の金属ベルトの対で置換えられうる。こ
の供給様式はガラス繊維の中心層がPETの中心
層の中に外側層がそれへ適用される前に埋込ま
れ、こうしてそのガラス繊維が完成シートの表面
に露出する可能性が減少されるという利点を有す
る。さらに、PETおよびガラス繊維の最も内部
の3つの層に対する第1のロール2aによる別け
られた加熱の適用が、シートの中心における
PETがその融点へ冷却に先立つて完全に加熱さ
れ、こうして結晶質の物質を含まないことを確実
にする。 以下の実施例は本発明を説明するものである。 実施例 1 第3図に示されていると同様の装置を使用し
て、0.4mmの厚さを有する市販の非晶質PETシー
ト材料(Akzo、N.V.オランダから入手)、およ
び350g/m2の重量を有する連続性ガラスマツト
の2つの層から成る3つの層を使用してラミネイ
トを形成した。それらのシートは1分間に1メー
トルの速度で装置のニツプ中へ供給された。装置
の加熱域は275℃の温度に保たれかつその冷却域
は包囲温度(20℃)に保たれた。得られたシート
材料は実質的に非晶質態でPETを含有し、かつ
ガラス繊維40重量%を含有していた。 次にそのシート材料を115℃の温度へ加熱し、
かつ160℃の温度に保たれた鋳型中で1分間成形
し、その後にPETの実質的な結晶化を起こさせ
た。成型されたその材料はその冷却ののちに次の
ような性質を有していた: 264p.s.i.での熱変形温度 =230℃ 引つ張り強さ =15800p.s.i 伸 び =4% 曲げモジユラス =1100000p.s.i. 曲げ強度 =26000p.s.i. 23℃でのアンノツチトイゾド衝撃強度
=17.7ft−ポンド/インチ 40℃での 〃 〃 〃 19.8 〃 23℃でのノツチトイゾド衝撃強度 =13.3 〃 実施例 2 市販の非晶質PETシート(米国、イーストマ
ンコダツク社、プラスチツク部門から入手された
0.7mmの厚さを有する材料)および450g/m2の重
量を有する連続性ガラスマツトの2つの層から成
る3つの層を使用して実施例1の方法を繰返し
た。得られたシートは2.2mmの厚さを有しかつ30
重量%のガラス繊維を含有していた。 熱成型およびそれに続くPETの結晶化の後に、
得られたそのシートは実施例1のそれと同様の物
理的性質を有していた。
第1図はその非晶質相Aからその結晶質相Bへ
のPETの転移がガラス転移温度gと融点mとの
間の温度T℃で起きる時間t秒を図解的に説明す
るグラフであり、第2図から第5図までは本発明
にしたがつてシート材料を製造するに好適な装置
の例を図解的に説明する図である。
のPETの転移がガラス転移温度gと融点mとの
間の温度T℃で起きる時間t秒を図解的に説明す
るグラフであり、第2図から第5図までは本発明
にしたがつてシート材料を製造するに好適な装置
の例を図解的に説明する図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 繊維質強化材料および45000より上の重量平
均分子量を有する溶融ポリエチレンテレフタレイ
トの重ねられた層を圧力下に接触させて保持し、
かつその重ねられた層をポリエチレンテレフタレ
イトのガラス転移点よりも下の温度へ冷却し、そ
の際その冷却がポリエチレンテレフタレイトの結
晶化を避けるに十分な速度で行なわれるようにす
ることを特徴とする強化シート材料の製造方法。 2 それらの層が20秒未満内で160℃よりも下へ
冷却されることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の強化シート材料の製造方法。 3 それらの層が加熱域および冷却域を通してそ
れらの層を前進させる2つの可動構成材間に形成
されている1つまたはそれよりも多くのニツプ
(nips)中へポリエチレンテレフタレイトのシー
トおよび強化繊維質マツトを供給することによつ
て重ねられ、加熱されかつ冷却されることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載
の強化シート材料の製造方法。 4 そのニツプが加熱域および冷却域を通して延
びている2つの連続性の可動ベルトによつて構成
されることを特徴とする特許請求の範囲第3項に
記載の強化シート材料の製造方法。 5 その繊維質強化材料の層がポリエチレンテレ
フタレイトの2つの層間にサンドウイツチにされ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1または第
2項に記載の強化シート材料の製造方法。 6 強化材料の複数の層がポリエチレンテレフタ
レイトの2つの層間に横たわつていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載
の強化シート材料の製造方法。 7 その強化材料が1cmよりも上のステイプル長
さを有するガラス繊維から構成されることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載
の強化シート材料の製造方法。 8 その強化材料が連続性のガラス繊維から構成
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項に記載の強化シート材料の製造方法。 9 そのシート材料が20から60%までの強化材料
を含有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項または第2項に記載の強化シート材料の製造方
法。 10 その強化材料が連続性のガラス繊維から構
成されることを特徴とする特許請求の範囲第3項
に記載の強化シート材料の製造方法。 11 そのニツプが加熱域および冷却域を通して
延びる2つの連続性の可動ベルトによつて形成さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第10項に
記載の強化シート材料の製造方法。 12 その繊維質強化材料の層がポリエチレンテ
レフタレイトの2つの層間にサンドウイツチにさ
れることを特徴とする特許請求の範囲第11項に
記載の強化シート材料の製造方法。 13 その強化材料の複数の層がそのシート中に
合体され、その強化材料のそれぞれの層がポリエ
チレンテレフタレイトの2つの層の間に横たわる
ことを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載
の強化シート材料の製造方法。 14 その強化材料がガラス繊維から構成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第13項に記載
の強化シート材料の製造方法。 15 その強化材料が1cmより上のステイプル長
さを有するガラス繊維から構成されることを特徴
とする特許請求の範囲第14項に記載の強化シー
ト材料の製造方法。 16 そのシート材料が20から60%までの強化材
料を含有することを特徴とする特許請求の範囲第
15項に記載の強化シート材料の製造方法。 17 繊維質強化材料および45000より上の重量
平均分子量を有する溶融ポリエチレンテレフタレ
イトの重ねられた層を圧力下に接触させて保持し
その重ねられた層をポリエチレンテレフタレイト
のガラス転移点よりも下の温度へ、ポリエチレン
テレフタレイトの結晶化を避けるに十分な速度で
冷却することによつて強化シート材料を造り、そ
のシートをほぼそのガラス転移温度からその融点
よりも下までの範囲の温度へ鋳型中で加熱するこ
とによつてそのシートを成形し、上記の温度範囲
にあるそのシートをポリエチレンテレフタレイト
の結晶化を生じさせるに十分な時間維持し、その
結晶化されたポリエチレンテレフタレイトを冷却
することを特徴とする成型物品の製造方法。 18 そのPETが150゜から170℃までの温度範囲
に10から30秒までの期間維持されることを特徴と
する特許請求の範囲第17項に記載の成型物品の
製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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